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1、精品化学教学资料第3课时煤的综合利用苯学习目标核心素养建构1.认识煤的综合利用的意义。2.会写苯的分子式、结构式、结构简式，知道苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键。3.知道苯能够发生氧化反应、加成反应、取代反应，并会书写相应的化学方程式。知 识 梳 理一、煤的综合利用阅读教材内容，回答下列问题：1我国大约70%的煤是直接用于燃烧，以获得我们所需的能量，但同时会带来大量的污染物，你知道煤直接燃烧通常产生哪些污染物吗？答案一氧化碳，氮的氧化物，硫的氧化物，烟尘等。2为了减少污染，提高煤的热效率，特别是从煤中提取有价值的化工原料，现在采用多种方法对煤加工，进行综合利用。对煤进
2、行加工综合利用的方法有哪些？答案煤的气化，煤的液化和煤的干馏等。3煤的气化和液化的目的、方法原理有何不同？答案比较煤的气化煤的液化目的把煤转化为可燃性气体把煤转化为液体燃料方法原理高温下煤与水蒸气作用得到CO、H2、CH4等直接液化：煤H2液体燃料间接液化：煤CO和H2甲醇4.什么是煤的干馏？煤的干馏的主要产物有哪些？答案煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，使其分解的过程。其主要产物有焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气。【自主思考】1煤的气化和液化都属于物理变化吗？提示不正确。煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程，煤的液化就是把煤转化为液体燃料的过程，在这两个过程中，都发生了复杂的物理变化和化学变化
3、。2煤干馏得到苯、甲苯、二甲苯、酚、萘等物质，能说明煤中含有这些物质吗？提示不能。煤中不含有这些成分，而煤干馏后得到的产物中含有这些物质。3煤的干馏与石油的分馏有什么异同？提示异同点干馏分馏不同点加工对象一般指煤一般指石油条件隔绝空气加强热先加热后冷凝变化化学变化物理变化产品焦炭和煤焦油等不同沸点范围的烃相同点所得到的产物均为混合物二、苯的结构与性质1组成与结构(1)表示方法：分子式结构简式球棍模型比例模型C6H6(2)结构特点：在苯分子中，六个碳原子连接成平面正六边形，每个碳原子分别结合一个氢原子，分子中六个碳原子和六个氢原子完全等价。不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，苯分子中碳原子间的化
4、学键是一种介于单键和双键之间的特殊共价键。2物理性质苯是一种无色有特殊气味的易挥发的液体，不溶于水，密度比水小。有毒，是一种重要的有机溶剂。3化学性质(1)氧化反应燃烧：苯在空气中燃烧时发出明亮的火焰，有浓烟产生。苯燃烧的方程式为：2C6H615O212CO26H2O。苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。(2)取代反应苯与混合酸(浓HNO3、浓H2SO4)在5060 的水浴条件下发生取代反应生成硝基苯，化学方程式为：。在有催化剂FeBr3存在时，苯与液溴发生反应，苯环上的氢原子被溴原子取代，生成溴苯，反应的化学方程式是。 【自主思考】4邻二甲苯是同分异构体吗？提示不是，因为苯环中六个碳碳原子之间是
5、相同的化学键，所以为同一种物质。5苯和四氯化碳都是不溶于水的油状液体，仅用一种试剂如何鉴别？提示分别取少量两种液体，各加入一定量的水，静置后，油状液体在上层的为苯，油状液体在下层的为四氯化碳。6根据实验室制取硝基苯实验及原理，回答下列问题：(1)如何混合浓硫酸和浓硝酸？(2)怎样控制反应温度为5060 ？(3)反应中浓硫酸的作用是什么？提示(1)将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中，并不断振荡。(2)在5060 的水中水浴加热。(3)浓硫酸作催化剂和吸水剂。7苯能否发生加成反应？请举例说明。提示苯虽然不具有像烯烃一样典型的碳碳双键，但在特定条件下，仍能发生加成反应。如在镍作催化剂的条件下，苯可以
6、与氢气发生加成反应，化学方程式是。效 果 自 测1下列不属于煤的综合利用的是( )A将煤干馏制得煤焦油和焦炭B在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C将煤变为煤饼作燃料D将煤干馏制得甲苯和乙烯解析煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确，不属于煤的综合利用的只有C项。答案C2判断(1)苯是一种重要的化工原料，主要来源于石油。( )(2)苯能与溴水发生加成反应。( )(3)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含有碳碳双键。( )(4)苯与浓硝酸的反应属于取代反应。( )(5)苯分子结构中含有C=C，能发生加成反应。( )答案(1)(2)(3)(4)(5)探究一
7、、煤的综合利用【合作交流】1水煤气的主要成分有什么？主要化工应用是什么？提示主要成分有CO和H2，可用于合成液态烃类和含氧有机物。2煤的综合利用有什么重要意义？提示(1)减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。(2)提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也得以提高。(3)提取了煤中的化学原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用，做到既消除污染又保护环境。【点拨提升】1煤的气化：煤可燃性气体(CO、H2、CH4等)2煤的液化：煤液体燃料3.4关键点提醒：(1)“三馏”蒸
8、馏、分馏、干馏比较蒸馏：蒸馏是利用液体混合物中的各物质的沸点不同，通过加热使沸点较低的物质先气化，再冷凝从而达到分离或除杂的目的，属于物理变化过程。分馏：对多组分混合物在一定温度下进行两次或多次蒸馏，属于物理变化过程。分馏和蒸馏的区别在于分馏是运用蒸馏原理，将多组分混合物通过控制不同的沸点范围使它们逐步分开的方法。干馏：把固态混合物(如煤、木材等)隔绝空气加强热使其分解的过程，属于化学变化过程。(2)煤的气化、煤的液化和煤的干馏都属于化学变化。(3)煤本身不含苯、萘、蒽等物质，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。【典题例证1】煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。某企业利用“煤粉
9、加压气化制备合成气”新技术，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是( )煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有涉及物理变化该技术实现了煤的清洁利用该技术实现了煤的高效利用ABCD解析煤粉的加压气化是将煤变成以CO和H2为主要成分的合成气，此过程涉及了化学变化和物理变化，减少了污染，提高了煤的利用率。答案C【学以致用1】下列属于煤的综合利用且说法正确的是()A煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物，可采用先干馏后分馏的方法分离B将煤干馏制得煤焦油和焦炭C煤的气化和液化为物理变化D将煤变为煤饼作燃料答
10、案B探究二、苯的结构与化学性质【合作交流】3苯不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水因发生化学变化而褪色说明苯的结构有何特点？提示苯环结构中不存在碳碳单、双键的交替结构，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的共价键。4试从苯分子中化学键的角度，解释其性质与烷烃、烯烃类似的原因。 提示苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的化学键，故苯易发生取代反应，能发生加成反应，很难被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化。【点拨提升】甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构与性质比较物质甲烷 乙烯 乙炔 苯 分子式 CH4 C2H4 C2H2 C6H6 碳碳键类型CCC=CCC特殊共价键球棍模型结构简式 CH4 CH2=CH2
11、 CHCH 空间构型正四面体形平面结构直线形平面正六边形结构特点单键，饱和烃碳碳双键，不饱和烃碳碳叁键，不饱和烃碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键氧化反应燃烧淡蓝色火焰火焰明亮，伴有黑烟火焰明亮，伴有浓烟火焰明亮，伴有浓烟酸性KMnO4溶液不反应，不褪色反应，褪色反应，褪色不反应，分层，不褪色特征反应取代反应Cl2，光照如苯与浓硝酸在加热和浓硫酸作催化剂条件下反应加成反应能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)能与H2发生加成反应生成环己烷【典题例证2】下列关于苯的说法中，正确的是( )A苯的分子式是C6H6
12、，不能使酸性KMnO4溶液褪色，属于饱和烃B从苯的凯库勒式看，分子中含有双键，所以属于烯烃C在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生加成反应D苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同解析苯中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊共价键，仍属于不饱和烃；溴苯的生成是苯和液溴发生取代反应。答案D【学以致用2】下列说法正确的是( )A相等物质的量乙烯与苯充分燃烧耗氧量相等B乙烯可使KMnO4酸性溶液褪色，故乙烯与甲烷的混合气体可通过酸性KMnO4溶液而分离C苯使酸性KMnO4溶液、溴水都能褪色，发生的都是氧化反应D等质量的苯和乙炔，充分燃烧，耗氧量相等解析1 mol乙烯耗氧量为3 mol,
13、1 mol苯耗氧量为7.5 mol，故苯耗氧多，A错；乙烯可与KMnO4反应，但是被氧化生成CO2，从而使CH4中混有CO2杂质， B错；苯不与KMnO4反应，使溴水褪色属于萃取， C错。答案D1下列叙述中错误的是( )A苯分子中12个原子处于同一平面B乙烯分子中含有碳碳双键，而苯分子中不含碳碳双键C乙烯和苯均属于不饱和烃D苯的一溴代物有两种结构解析苯分子式C6H6，属平面形结构，分子中6个H和6个C原子共平面；乙烯分子中含有碳碳双键，而苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键；乙烯、苯分子中氢原子数少于饱和烃分子中氢原子数，属于不饱和烃；苯分子呈正六边形，一溴代物有1种结构，
14、D错误。答案D2下列说法正确的是( )A煤中有苯，可以通过蒸馏的方法使之分离B煤的气化就是使固态的煤变为气态煤的过程C煤的液化属于物理变化D煤的干馏可以得到煤焦油，从煤焦油中可以分离出苯等解析煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，从煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机物，而煤的干馏是复杂的物理变化和化学变化过程，故A项错误，D项正确；煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程， 是化学变化，B项错误；煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程，属于化学变化，C项错误。答案D3苯与乙烯相比较，下列叙述不正确的是( )A都容易发生取代反应B苯不能被酸性KMnO4溶液氧化C苯只能在特殊条件下发生加成反应D都能在空气中燃烧答案A4有关苯的结构和性质，下列说法正确的是()A是同分异构体B苯在空气中不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟C煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯，苯是无色无味的液态烃D向2 mL苯中加入1 mL酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置，可
