1、第一单元化石燃料与第一单元化石燃料与有机化合物有机化合物第第3课时煤的综合利用苯课时煤的综合利用苯自主自主预习预习新知新知导学导学合作探究合作探究释疑释疑解惑解惑课课 堂堂 小小 结结课标定位课标定位素养阐释素养阐释1.了解煤的气化、液化和干馏的原理及主要产了解煤的气化、液化和干馏的原理及主要产物。物。2.了解苯的结构、物理性质了解苯的结构、物理性质,掌握苯的化学性质。掌握苯的化学性质。3.通过搭建苯分子结构模型通过搭建苯分子结构模型,理解苯的结构决定理解苯的结构决定苯的化学性质。苯的化学性质。一、煤的一、煤的综合利用综合利用 【自主思考【自主思考1】 什么是煤的干馏什么是煤的干馏?煤的干馏的
2、主要产物有煤的干馏的主要产物有哪些哪些?提示提示:煤的干馏是将煤隔绝空气加强热煤的干馏是将煤隔绝空气加强热,使其发生复杂的变使其发生复杂的变化。其主要产物有焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉煤气。化。其主要产物有焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉煤气。二、苯二、苯1.苯的组成和结构。苯的组成和结构。苯分子的结构特点苯分子的结构特点:(1)苯分子具有苯分子具有平面正六边形平面正六边形结构。结构。(2)6个碳原子、个碳原子、6个氢原子均在同一平面上。个氢原子均在同一平面上。(3)分子中的碳碳键既不是碳碳单键也不是碳碳双键分子中的碳碳键既不是碳碳单键也不是碳碳双键,而是而是介于单、双键之间的特殊共价键。
3、介于单、双键之间的特殊共价键。2.苯的化学性质。苯的化学性质。(1)氧化反应。氧化反应。燃烧燃烧:苯在空气中燃烧时发出明亮的火焰苯在空气中燃烧时发出明亮的火焰,并伴有浓烟产并伴有浓烟产生。苯燃烧的化学方程式为生。苯燃烧的化学方程式为2C6H6+15O2 12CO2+6H2O。苯苯不能不能使溴水和酸性使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。溶液褪色。(2)取代反应。取代反应。苯与混合酸苯与混合酸(浓硝酸、浓硫酸浓硝酸、浓硫酸)在在5060 的水浴条件下发的水浴条件下发生取代反应生成硝基苯和水生取代反应生成硝基苯和水,化学方程式为化学方程式为【自主思考【自主思考2】 根据实验室制取硝基苯的实验及原理根据实
4、验室制取硝基苯的实验及原理,回答回答下列问题下列问题:(1)如何混合浓硫酸和浓硝酸如何混合浓硫酸和浓硝酸?(2)怎样控制反应温度为怎样控制反应温度为5060 ?提示提示:(1)将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中,并不断振并不断振荡。荡。(2)在在5060 的水中水浴加热。的水中水浴加热。【效果自测】【效果自测】 1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“ ”,错误的画错误的画“”。(1)煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。()(2)煤的液化、气化和干馏均属于化学变化。煤的液化、气化和干馏均属于化学变化。()(3)煤的干
5、馏产物焦炉煤气属于混合物。煤的干馏产物焦炉煤气属于混合物。()(4)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等。煤中含有苯、甲苯、二甲苯等。()(5)苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构。苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构。() (6)苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液均不反应苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液均不反应,说明苯分子中说明苯分子中碳原子间只存在单键。碳原子间只存在单键。()(7)苯能使溴的四氯化碳溶液褪色。苯能使溴的四氯化碳溶液褪色。()(8)标准状况下标准状况下,11.2 L苯中含苯中含3NA个个CH键。键。()2.煤是我国的主要能源之一煤是我国的主要能源之一,在使用煤资源时在使用煤资源时,
6、下列所采取的下列所采取的措施不合理的是措施不合理的是()。A.燃煤时应将块煤粉碎或磨成粉末燃煤时应将块煤粉碎或磨成粉末B.燃煤时应通入足量的空气燃煤时应通入足量的空气,且越多越好且越多越好C.将煤制成水煤气将煤制成水煤气D.将煤经过处理制成甲醇等将煤经过处理制成甲醇等答案答案:B解析解析:将块煤粉碎或磨成粉末将块煤粉碎或磨成粉末,可增大煤与空气的接触面积可增大煤与空气的接触面积,使反应更加充分使反应更加充分,A正确正确;燃煤时燃煤时,通入的空气能使煤完全燃烧通入的空气能使煤完全燃烧即可即可,不是越多越好不是越多越好,因为过多的空气会带走大量的热因为过多的空气会带走大量的热,B错误错误;煤气化后
7、可提高利用率煤气化后可提高利用率,减少污染减少污染,C正确正确;煤经过处理制成甲煤经过处理制成甲醇可以减少污染醇可以减少污染,D正确。正确。3.把下列各物质的制取、加工方法或反应类型填写在各题把下列各物质的制取、加工方法或反应类型填写在各题后的横线上。后的横线上。(1)煤煤焦炭焦炭。 (2)煤焦油煤焦油苯苯。 (3)石蜡石蜡汽油汽油。 (4)石油石油汽油、煤油、柴油汽油、煤油、柴油。 答案答案:(1)煤的干馏煤的干馏(2)分馏分馏(3)催化裂化催化裂化(4)石油的分馏石油的分馏解析解析:(1)煤干馏可得到焦炭。煤干馏可得到焦炭。(2)煤焦油是苯、甲苯和二甲苯等组成的混合物煤焦油是苯、甲苯和二甲
8、苯等组成的混合物,可利用分可利用分馏法从中获取苯。馏法从中获取苯。(3)石蜡是由相对分子质量较大的固态烃和液态烃组成的混石蜡是由相对分子质量较大的固态烃和液态烃组成的混合物合物,可利用催化裂化方法制得汽油。可利用催化裂化方法制得汽油。(4)将石油分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油。将石油分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油。探究任务探究任务1 煤煤的的综合利用综合利用问题引领问题引领某课外活动小组设计如下装置探究煤的干馏产物的成分。某课外活动小组设计如下装置探究煤的干馏产物的成分。1.C处点燃的气体在工业上叫什么处点燃的气体在工业上叫什么?主要含有哪些气体主要含有哪些气体?请请你再设计一个实验验
9、证该气体元素组成的实验方案。你再设计一个实验验证该气体元素组成的实验方案。提示提示:焦炉煤气焦炉煤气;主要含有主要含有H2、CH4、C2H4等等;在在C处火焰上处火焰上方分别罩一只冷而干燥的烧杯和一只内壁用澄清石灰水润洗方分别罩一只冷而干燥的烧杯和一只内壁用澄清石灰水润洗过的烧杯过的烧杯,观察烧杯内壁的变化。观察烧杯内壁的变化。2.实验完毕后实验完毕后,试管试管A中剩下灰黑色固体中剩下灰黑色固体,其主要成分是什么其主要成分是什么?提示提示:焦炭。焦炭。3.实验完毕后实验完毕后,试管试管B中液体分两层中液体分两层,上层为澄清、透明的水上层为澄清、透明的水溶液溶液,取其少量放入另一支试管取其少量放
10、入另一支试管,滴加酚酞溶液滴加酚酞溶液,溶液变红溶液变红,请你请你判断其主要成分是什么判断其主要成分是什么?下层的黑色黏稠物是什么下层的黑色黏稠物是什么?提示提示:粗氨水粗氨水;煤焦油。煤焦油。归纳提升归纳提升1.干馏、蒸馏、分馏的比较。干馏、蒸馏、分馏的比较。名称名称 干馏干馏蒸馏蒸馏分馏分馏原理原理隔绝空气加强热隔绝空气加强热使物质发生复杂使物质发生复杂的变化的变化根据液态混合物中根据液态混合物中各组分沸点不同进各组分沸点不同进行分离行分离与蒸馏原理相同与蒸馏原理相同产物产物 产物为混合物产物为混合物产物为单一组分的产物为单一组分的纯净物纯净物产物为沸点相近的各产物为沸点相近的各组分组成的
11、混合物组分组成的混合物变化变化类型类型既有物理变化又既有物理变化又有化学变化有化学变化物理变化物理变化物理变化物理变化2.煤的干馏。煤的干馏。(1)煤的干馏要隔绝空气煤的干馏要隔绝空气:若不隔绝空气若不隔绝空气,煤加强热时会与空煤加强热时会与空气中的氧气反应。气中的氧气反应。(2)煤的干馏发生了复杂的变化煤的干馏发生了复杂的变化,其中既有物理变化又有化其中既有物理变化又有化学变化。学变化。(3)煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,但煤本身不但煤本身不含苯、甲苯、二甲苯等物质含苯、甲苯、二甲苯等物质,从煤干馏后得到的煤焦油中可从煤干馏后得到的煤焦油中可以分离
12、出苯、甲苯、二甲苯等物质。以分离出苯、甲苯、二甲苯等物质。典型例题典型例题【例题【例题1】 煤是重要的能源和化工原料煤是重要的能源和化工原料,直接燃烧既浪费资源直接燃烧既浪费资源又污染环境。某企业利用又污染环境。某企业利用“煤粉气化制备合成气煤粉气化制备合成气”新技术新技术,让煤变让煤变成合成气成合成气(一氧化碳及氢气总含量一氧化碳及氢气总含量90%),把煤把煤“吃干榨尽吃干榨尽”。下。下列有关说法正确的是列有关说法正确的是()。A.煤粉气化制备合成气过程只涉及物理变化煤粉气化制备合成气过程只涉及物理变化B.煤粉气化制备合成气过程涉及化学变化但没有涉及物理变化煤粉气化制备合成气过程涉及化学变化
13、但没有涉及物理变化C.该技术实现了煤的清洁利用该技术实现了煤的清洁利用D.该技术可减少煤的使用该技术可减少煤的使用答案答案:C解析解析:煤粉气化是将煤变成以煤粉气化是将煤变成以CO和和H2为主要成分的合成气为主要成分的合成气,此过程涉及了化学变化和物理变化此过程涉及了化学变化和物理变化,减少了污染减少了污染,提高了煤的提高了煤的利用率利用率,并不能减少煤的使用。并不能减少煤的使用。煤煤的综合利用的重要意义的综合利用的重要意义:(1)减少了煤燃烧产生的减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、一氧化碳和烟、氮的氧化物、一氧化碳和烟尘等污染物的排放。尘等污染物的排放。(2)提高了煤燃烧的热效率。煤的气
14、化、液化是使煤变成清提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径洁能源的有效途径,煤的燃烧效率也得以提高。煤的燃烧效率也得以提高。(3)提取了煤中的化学原料。在加工煤以及使用煤作燃料的提取了煤中的化学原料。在加工煤以及使用煤作燃料的过程中过程中,对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用处理和利用,做到既消除污染又保护环境。做到既消除污染又保护环境。【变式训练【变式训练1】 下列说法正确的是下列说法正确的是()。A.煤中有苯煤中有苯,可以通过蒸馏的方法使之分离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
15、煤的过程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煤的液化属于物理变化D.煤的干馏可以得到煤焦油煤的干馏可以得到煤焦油,从煤焦油中可以分离出苯等从煤焦油中可以分离出苯等答案答案:D解析解析:煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物,从煤干从煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机化合馏得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机化合物物,而煤的干馏是复杂的物理变化和化学变化过程而煤的干馏是复杂的物理变化和化学变化过程,故故A项错项错误误,D项正确项正确;煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程
16、, 是化是化学变化学变化,B项错误项错误;煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程,属属于化学变化于化学变化,C项错误。项错误。探究任务探究任务2 苯苯的结构与的结构与化学性质化学性质问题引领问题引领某化学研究小组设计如下实验探究苯的结构与性质。某化学研究小组设计如下实验探究苯的结构与性质。根据上述实验回答下列问题根据上述实验回答下列问题:1.分别向甲、乙两支试管中滴加少量苯分别向甲、乙两支试管中滴加少量苯,振荡、静置。甲、振荡、静置。甲、乙两支试管会有什么现象乙两支试管会有什么现象?从中能得到什么结论从中能得到什么结论?提示提示:甲试管内液体分层甲试管内液体分层,
17、上层为无色上层为无色,下层为紫色下层为紫色;乙试管内乙试管内液体不分层液体不分层,试管内液体为橙红色。苯不能使酸性高锰酸钾试管内液体为橙红色。苯不能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。2.通过实验说明苯的结构有何特点通过实验说明苯的结构有何特点?提示提示:苯分子中不存在碳碳双键苯分子中不存在碳碳双键,也不具有碳碳单键和碳碳也不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构双键交替出现的结构,苯分子的碳碳键是一种介于碳碳单键苯分子的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。和碳碳双键之间的特殊共价键。提示提示:是同一种物质。因为苯环中六个碳碳原子之间是相同是同一种
18、物质。因为苯环中六个碳碳原子之间是相同的化学键的化学键,所以为同一种物质。所以为同一种物质。归纳提升归纳提升苯化学性质的苯化学性质的特点特点:易取代易取代,能能加成加成,难氧化。难氧化。1.取代反应。取代反应。(1)苯与硝酸的苯与硝酸的反应。反应。(2)苯与溴的反应苯与溴的反应。 (3)苯与浓硫酸的反应苯与浓硫酸的反应。 2.加成反应。加成反应。虽然苯不具有碳碳双键虽然苯不具有碳碳双键,但在特定条件下但在特定条件下,苯仍然能与苯仍然能与H2发发生加成反应。生加成反应。典型例题典型例题【例题【例题2】 苯分子不具有碳碳单、双键交替出现的结构苯分子不具有碳碳单、双键交替出现的结构,下下列可以作为证
19、据的事实是列可以作为证据的事实是()。苯不能使酸性苯不能使酸性KMnO4溶液褪色溶液褪色苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色苯在加热和有催化剂存在的条件下能与苯在加热和有催化剂存在的条件下能与H2加成生成环己加成生成环己烷烷苯分子中碳碳键键长完全相等苯分子中碳碳键键长完全相等A.B.C. D.答案答案:D解析解析:如果苯分子中存在交替的单、双键如果苯分子中存在交替的单、双键,则会出现下列几则会出现下列几种情况种情况:第一第一,因为含有碳碳双键因为含有碳碳双键,具有类似于乙烯的性质具有类似于乙烯的性质,则则既能发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色既能发生加成反应使溴的四氯化碳溶
20、液褪色,又能使又能使酸性酸性苯苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构的四种证据的结构的四种证据:【变式训练【变式训练2】 下列关于苯的说法中下列关于苯的说法中,正确的是正确的是()。A.苯的分子式是苯的分子式是C6H6,不能使酸性不能使酸性KMnO4溶液褪色溶液褪色,属于饱属于饱和烃和烃B.苯分子中含有双键苯分子中含有双键,所以属于烯烃所以属于烯烃C.在催化剂作用下在催化剂作用下,苯与液溴反应生成溴苯苯与液溴反应生成溴苯,发生加成反应发生加成反应D.苯分子为平面正六边形结构苯分子为平面正六边形结构,6个碳原子之间的键完全个碳原子之间的键完全相相同同答案答案:D解析解析:苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊共价苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊共价键键,仍属于不饱和烃仍属于不饱和烃;苯分子中不存在碳碳双键苯分子中不存在碳碳双键,故苯不属于烯故苯不属于烯烃烃,溴苯的生成是苯与液溴发生取代反应。溴苯的生成是苯与液溴发生取代反应。
