學(xué)案化石燃料與有機(jī)化合物3煤的綜合利用苯

化石燃料與有機(jī)化合物【第三學(xué)時(shí)】【學(xué)習(xí)內(nèi)容】煤的綜合利用苯【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)苯性質(zhì)的影響。2．能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)正確表示苯的組成和反應(yīng)。3．能運(yùn)用結(jié)構(gòu)模型描述或解釋苯的性質(zhì)。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1．能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)正確表示苯的組成和反應(yīng)。2．能運(yùn)用結(jié)構(gòu)模型描述或解釋苯的性質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、知識(shí)梳理（一）煤的綜合利用1．煤的組成煤是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物所組成的復(fù)雜混合物。煤中含量最高的元素是碳，其次是氫和氧，另外還有少量的硫、磷、氮等元素。2．煤的綜合利用微點(diǎn)撥：煤的干餾、氣化、液化均是化學(xué)變化。3．發(fā)展方向（1）煤焦工藝改造以清潔能源產(chǎn)業(yè)要求為目標(biāo)，探索清潔高效的氣體燃燒技術(shù)和提升能源利用效率，實(shí)現(xiàn)污染氣體零排放和CO2氣體低排放，建構(gòu)清潔高效的煤干餾工藝過(guò)程。（2）新型煤化工將向煤炭——能源化工一體化方向轉(zhuǎn)型，以生產(chǎn)清潔能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，減輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低對(duì)進(jìn)口石油的依賴，促進(jìn)煤化工的綠色發(fā)展。（二）苯1．苯是一種重要的化工原料，其分子式為C6H6，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到飽和。苯是一種無(wú)色、有特殊氣味的液態(tài)烴。苯具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，有毒。根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)，總結(jié)苯的某些性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)①：先向試管中加入3mL酸性高錳酸鉀溶液，再加入1mL苯，振蕩試管，觀察現(xiàn)象液體分為兩層，上層無(wú)色，下層紫紅色苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化實(shí)驗(yàn)②：先向試管中加入1mL溴水，再加入3mL苯，振蕩試管，觀察現(xiàn)象液體分為兩層，上層紅棕色，下層無(wú)色苯不能與溴水發(fā)生反應(yīng)【歸納總結(jié)】苯分子的空間填充模型分子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式C6H6①苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)。②分子中6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子共平面。③6個(gè)碳碳鍵完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊化學(xué)鍵。2．苯的化學(xué)性質(zhì)（1）苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，但能燃燒。苯燃燒時(shí)會(huì)有明亮的火焰，并伴有濃煙產(chǎn)生，這是由于苯分子含碳量高，碳燃燒不充分。其燃燒的化學(xué)方程式為2C6H6＋15O2eq\o(→,\s\up10(點(diǎn)燃))12CO2＋6H2O。（2）苯分子中的氫原子可被其他原子或原子團(tuán)所取代，生成一系列重要的有機(jī)化合物。例如，苯能與濃硝酸和濃硫酸的混合物共熱至50～60℃發(fā)生反應(yīng)，苯環(huán)上的氫原子被硝基（—NO2）取代，生成硝基苯，反應(yīng)的化學(xué)方程式是＋。微思考：反應(yīng)中要用濃硫酸作催化劑和吸水劑，如何混合濃硫酸和濃硝酸？怎樣控制反應(yīng)溫度為50～60℃？【提示】將濃硫酸沿試管內(nèi)壁慢慢注入濃硝酸中，并不斷振蕩。在50～60℃的水中水浴加熱。（3）苯雖然不具有像烯烴一樣典型的碳碳雙鍵，但在特定條件下，仍能發(fā)生加成反應(yīng)，在鎳作催化劑的條件下，苯可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，化學(xué)方程式是。二、初試身手（一）自主診斷1．判斷正誤（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）煤是不可再生能源，也是新型清潔能源。 （×）（2）把煤加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程叫煤的干餾。 （×）2．下列關(guān)于苯的說(shuō)法中正確的是（）A．苯的分子式是C6H6，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，屬于飽和烴B．從苯的結(jié)構(gòu)看，分子中含有雙鍵，所以苯屬于烯烴C．在催化劑作用下，苯與液溴反應(yīng)生成溴苯，發(fā)生了加成反應(yīng)D．苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，6個(gè)碳原子之間的鍵完全相同D【苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，6個(gè)碳原子之間的鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊的、完全相同的化學(xué)鍵。】3．選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ǔハ铝形镔|(zhì)中的少量雜質(zhì)（括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)）。（1）乙烷（乙烯）。試劑________，方法________。（2）硝基苯（硝酸）。試劑________，方法________?！窘馕觥浚?）乙烯與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，乙烷與溴水不反應(yīng)。（2）硝酸易溶于水，硝基苯不溶于水。【答案】（1）溴水洗氣（2）水分液（二）合作探究1．下列關(guān)于甲烷、乙烯、苯三種烴的比較中正確的是（）A．只有甲烷不能因化學(xué)反應(yīng)而使酸性高錳酸鉀溶液褪色B．在空氣中分別完全燃燒等質(zhì)量的這三種烴，苯消耗的氧氣最多C．除甲烷外，其余兩種分子內(nèi)所有原子都共平面D．甲烷和苯屬于飽和烴，乙烯是不飽和烴C【A項(xiàng)，苯與酸性KMnO4溶液不反應(yīng)；B項(xiàng)，等質(zhì)量的條件下，氫的百分含量越高，消耗O2越多；D項(xiàng)，苯屬于不飽和烴。】2．苯和溴取代反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，其中A為由具支試管改制成的反應(yīng)容器，在其下端開(kāi)了一小孔，塞好石棉絨，再加入少量鐵屑粉。填寫(xiě)下列空白：（1）向反應(yīng)容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，幾秒內(nèi)就發(fā)生反應(yīng)。寫(xiě)出A中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式（有機(jī)物寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）：________________________。（2）B中NaOH溶液的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）試管C中苯的作用是________________________________________________________________________________________________________。反應(yīng)開(kāi)始后，觀察D和E兩試管，看到的現(xiàn)象為_(kāi)________________________________________________________________________________________________________________________________________________，此現(xiàn)象可以驗(yàn)證苯和液溴的反應(yīng)為_(kāi)_______（填反應(yīng)類型）?！窘馕觥勘脚c液溴反應(yīng)劇烈，生成和HBr氣體，而導(dǎo)管出來(lái)的氣體中會(huì)混有一定量的溴蒸氣，混合氣體進(jìn)入C可將氣體中的溴蒸氣除去（利用相似相溶原理）。B中NaOH溶液的作用是除去溶于溴苯中的溴，氣體在經(jīng)D．E兩裝置時(shí)，分別可以觀察到紫色石蕊溶液變紅，AgNO3溶液中有淺黃色沉淀生成，可證明此反應(yīng)為取代反應(yīng)?！敬鸢浮浚?）（2）除去溶于溴苯中的溴（3）除去HBr氣體中混有的溴蒸氣D試管中紫色石蕊溶液慢慢變紅，并在導(dǎo)管口有白霧產(chǎn)生，然后E試管中出現(xiàn)淺黃色沉淀取代反應(yīng)【精煉反饋】1．有關(guān)煤的敘述中不正確的是（）A．煤是工業(yè)上獲得苯、甲苯、二甲苯等芳香烴的重要來(lái)源物質(zhì)B．煤是由多種有機(jī)物組成的混合物，內(nèi)含煤焦油等成分C．煤除了含有C元素外，還含有少量的N、H、S、O等元素D．煤等化石燃料的儲(chǔ)量有限，節(jié)能和開(kāi)發(fā)新能源是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵B【該題主要考查煤的成分及利用。煤是有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的混合物；煤焦油是煤干餾的產(chǎn)物之一，不屬于煤本身的成分。故選B項(xiàng)?！?．苯與乙烯相比較，下列敘述不正確的是（）A．都容易發(fā)生取代反應(yīng)B．苯不能被酸性KMnO4溶液氧化C．苯只能在特殊條件下發(fā)生加成反應(yīng)D．都能在空氣中燃燒A【乙烯易發(fā)生加成反應(yīng)。】3．有機(jī)物分子中所有的原子不可能處在同一平面的是（）B【苯分子中12個(gè)原子處于同一平面上，任何原子取代了苯分子中的氫原子，則該原子位于苯的平面，A．D項(xiàng)物質(zhì)中原子都共面；甲苯可看作甲基取代了苯環(huán)上的一個(gè)氫原子，也可以看作苯基取代了甲烷中的一個(gè)氫原子，故容易看出甲苯中所有原子不可能共面；苯乙烯分子中苯環(huán)平面與乙烯基所在平面可能共面。】4．下列關(guān)于苯的敘述中正確的是（）A．苯主要是以石油為原料而獲得的一種重要化工原料B．苯中含有碳碳雙鍵，所以苯屬于烯烴C．苯分子中的6個(gè)碳碳化學(xué)鍵完全相同D．苯可以與溴水、酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)而使它們褪色C【苯分子中6個(gè)碳碳鍵完全相同；苯分子中不含有簡(jiǎn)單的碳碳雙鍵，苯不屬于烯烴；苯不能與溴水、酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)而使它們褪色；苯主要是以煤為原料而獲得的一種重要化工原料。故選C。】5．如圖是實(shí)驗(yàn)室干餾煤的裝置圖：（1）指出圖中儀器名稱：a．________，d．________。（2）儀器d的作用是_____________________________________，c中液體有________和________，其中無(wú)機(jī)物里溶有____________，可用____________檢驗(yàn)出來(lái)。有機(jī)物可以通過(guò)________的方法將其中的重要成分分離出來(lái)。（3）e處點(diǎn)燃的氣體主要成分有______________________（填化學(xué)式），火焰的顏色是________。【解析】本題是關(guān)于煤干餾的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)煤干餾的主要產(chǎn)品，b中得到的應(yīng)是焦炭，c中得到的應(yīng)是粗氨水和煤焦