1、煤的干馏与苯(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.煤是“工业粮食”,煤燃烧时不仅产生我们所需的能量,同时还会生成大量的污染物,为了减少煤的燃烧对环境的污染,将煤转化为高热值的清洁燃料,煤的干馏属于煤的综合利用之一,下列关于煤的干馏的叙述,不正确的是()A.将煤隔绝空气加强热而分解的过程叫做煤的干馏B.煤的干馏和石油的分馏的本质区别是干馏是化学变化而分馏是物理变化C.工业上苯、萘等物质可由煤蒸馏得到,它们主要存在于煤蒸馏所得的煤焦油中D.煤干馏的一个主要目的是得到冶金用的优质焦炭【解析】选C。煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下使煤分解的过程,因此煤的干馏要满足两
2、个条件:一个是隔绝空气,以防止煤在高温下燃烧;二是要加强热,A正确;煤的干馏是化学变化,煤在此过程中发生了分解反应,生成了新物质;而石油的分馏是利用沸点不同将混合物中各组分分离,是物理变化,B正确;苯、萘等物质主要存在于煤焦油中,但煤焦油是煤干馏的产物,C错误;煤干馏的主要产物之一是焦炭,焦炭可用于冶金工业,D正确。2.(2020潍坊高一检测)化学兴趣小组在实验室中探究煤的干馏实验,模拟装置如图所示,下列有关叙述错误的是()A.图示实验中发生了化学变化B.实验后水溶液的pH7,溶液Y是黑色黏稠的煤焦油,上层X是粗苯等C.气体Z易燃,可以还原氧化铜D.液体Y是一种纯净物【解析】选D。煤的干馏是化
3、学变化,A项正确;所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗苯、粗氨水、焦炭等,焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜,且易燃,C项正确;氨水的pH7,煤焦油居于水层以下,粗苯密度小于水,在上层,故B项正确;煤焦油中含有多种物质,属混合物,D项错误。3.著名科学家凯库勒最先提出了凯库勒结构式,并较好地解释了苯的一些性质。但随着实验和理论研究的不断深入,人们意识到苯并不具有如乙烯分子中的碳碳双键。下列有关苯与乙烯的比较中,正确的是()A.两者分子中所有原子都在同一平面上B.都能被酸性高锰酸钾溶液氧化C.都能与溴水反应使溴水褪色D.等物质的量的苯和乙
4、烯完全燃烧时,乙烯耗氧多【解析】选A。苯、乙烯均为平面形结构,A正确;苯一般情况下不能与酸性KMnO4溶液、溴水等发生反应,B、C错误;苯的分子式为C6H6,乙烯的分子式为C2H4,故等物质的量的苯与乙烯完全燃烧时,苯耗氧多。4.(2020烟台高一检测)下列实验能获得成功的是()选项实验目的试剂和方法A鉴别苯、乙醇、苯乙烯()溴水B除去苯中的少量乙烯浓溴水,过滤C除去甲烷中的乙烯高锰酸钾溶液D分离四氯化碳和苯分液【解析】选A。A项苯中加溴水后分层,上层为溴的苯溶液(橙红色),下层为无色水层,乙醇中加溴水不分层,苯乙烯中加溴水,溴水褪色,且所得的混合物分层,加入溴水后现象不同,可以鉴别;B项中乙
5、烯与溴反应生成的二溴代物及过量的溴仍可溶解在苯中,无法除去;C项中KMnO4能将乙烯氧化为CO2,不可以;D项中苯与四氯化碳互溶,不能用分液漏斗分离。5.(2020青岛高一检测)某烃的结构简式为,分子中饱和碳原子数为a,可能在同一直线上的碳原子数为b,一定在同一平面上的碳原子数为c(已知为直线形分子),则a、b、c分别为()A.4、3、7B.4、3、6C.2、5、4D.4、6、4【解析】选B。连接四个基团(或原子)的碳原子为饱和碳原子,故分子中饱和碳原子数为4;分子中存在的直线形结构,与相连的中的碳原子处于乙炔的氢原子位置,在同一直线上的碳原子数为3,分子中存在的平面形结构,与直接相连的碳原子
6、都在同一平面上,同时中的1个碳原子与上的2个碳原子共线,所以一定在同一平面上的碳原子数为6。【加固训练】以下有关物质结构的描述不正确的是()A.甲苯分子中的所有原子可能共平面B.苯乙烯()分子中的所有原子可能共平面C.二氯甲烷分子为四面体结构D.乙烷分子中的所有原子不可能共平面【解析】选A。甲苯分子中的所有原子不可能共平面,因为甲苯可以看成是甲烷分子中的一个氢原子被苯基取代,A错误;苯乙烯分子中的所有原子有可能共平面,因为乙烯分子中的所有原子共平面,而苯分子中的所有原子也共平面,所以苯乙烯分子中的所有原子有可能共平面,B正确;二氯甲烷分子是四面体结构,C正确;乙烷分子中的所有原子不可能共平面,
7、D正确。6.(2020潍坊高一检测)加成反应是有机化学中的一类重要的反应,下列属于加成反应的是()A.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应B.将苯滴入溴水中,振荡后水层接近无色C.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色D.甲烷与Cl2混合,光照后黄绿色消失【解析】选A。A项反应为CH2CH2+Br2CH2BrCH2Br;B项未发生化学反应;C项乙烯发生氧化反应;D项CH4发生取代反应。7.对三联苯用于有机合成、作为有机闪烁试剂,是闪烁计数器的发光物。工业上合成对三联苯的化学方程式为3+2H2下列说法中不正确的是()A.上述反应属于取代反应B.对三联苯的一氯取代物有3种C.1 mol对三联苯在足量的氧气中完全燃烧消
8、耗21.5 mol O2D.对三联苯分子中至少有16个原子共平面【解析】选B。该反应中苯环上的氢原子被取代,则该反应为取代反应,A正确;对三联苯的结构对称,共有4种不同化学环境的氢原子,则对三联苯的一氯取代物有4种,B错误;对三联苯的分子式为C18H14,1 mol该物质完全燃烧消耗的氧气为(18+) mol=21.5 mol,C正确;苯环为平面结构,与苯环直接相连的原子一定在同一平面内,碳碳单键可自由旋转,但一条直线上的碳原子在一个平面内,则至少有16个原子共平面,D正确。8.(2020潍坊高一检测)苯环结构中不存在碳碳单、双键的交替结构,下列可以作为证据的事实是()苯不能使酸性KMnO4溶
9、液褪色苯不能因发生化学反应而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H2加成生成环己烷苯分子中碳碳键键长完全相等邻二氯苯只有一种间二氯苯只有一种A.只有B.只有C.D.【解析】选D。苯分子中若不存在单、双键交替结构,应不能使酸性KMnO4溶液褪色,不能因发生化学反应而使溴的四氯化碳溶液褪色,碳碳键键长相等,邻位二元取代物只有一种。9.120 时,1 L某气态混合烃在9 L氧气中充分燃烧,反应后混合气体体积仍为10 L(同条件下测得),则该烃可能是()A.C2H4CH4B.C2H6C2H4C.C2H2C2H4D.C6H6CH4【解析】选A。设烃的平均分子式为CxHy,燃烧的化学方
10、程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,120 时水为气体,恢复到原状态,测得反应后混合气体的体积与原体积相等,即反应前后气体的化学计量数不变,则1+x+=x+,所以y=4,满足平均分子组成中氢原子数目为4即可。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)某化学实验兴趣小组学生为探究苯与溴发生反应的原理,用如图所示装置进行了实验。根据相关知识回答下列问题:(1)实验开始时,关闭K2,开启K1和分液漏斗活塞,滴加苯和液溴的混合液,反应开始。过一会儿,在装置中可能观察到的现象是_。 (2)整套实验装置中能防止倒吸的装置有_(填装置序号)。 (3)你认为通过该实验,有关苯与溴反应
11、的原理方面能得出的结论是_。 (4)本实验能不能用溴水代替液溴?_。 (5)采用冷凝装置,其作用是_。 (6)装置中小试管内苯的作用是_。 (7)若实验时无液溴,但实验室有溴水,该实验_(填“能”或“不能”)做成功。【解析】(1)在催化剂作用下,液溴与苯反应生成极易溶于水的溴化氢,溴化氢遇水蒸气形成白雾,又因为HBr+AgNO3AgBr+HNO3,则装置广口瓶里会产生淡黄色沉淀;少量溴溶于苯,呈棕黄色。(2)溴化氢不溶于苯,在装置试管里苯与导管口接触,不会减小装置内气体压强,所以,不能引起倒吸;在装置烧杯中,倒置的干燥管容积大,若水上升至干燥管里,使烧杯里液面下降,而上升的液体在重力作用下又回
12、到烧杯里,故能防倒吸。(3)根据产物溴化氢可以证明苯与液溴发生了取代反应。(4)不能用溴水代替液溴,苯只能与液溴反应,若用溴水代替液溴,无法制取溴苯。(5)苯和溴的沸点都较低,易挥发,使用冷凝装置,防止苯和溴挥发,减少苯和溴的损失,以提高原料利用率。(6)装置中小试管中苯的作用是除去HBr中的Br2,防止干扰HBr的检验。(7)实验室中若无液溴,可先用苯萃取溴水中的溴,分液后,取苯层即可。答案:(1)小试管中有气泡,液体变棕黄色,有白雾出现,广口瓶内溶液中有淡黄色沉淀生成(2)和(3)苯与液溴可以发生取代反应(4)不能(5)防止溴和苯挥发,减少苯和溴的损失(6)除去HBr中的Br2,防止干扰H
13、Br的检验(7)能11.(13分)化学探究小组模拟德国化学家李比希测定烃类有机化合物组成的装置如图所示:瓷管内有烃类样品,经加热分解或气化后用纯氧气流驱赶经过灼热的CuO,在这里烃类物质转化为CO2和H2O,经两个吸收管吸收,已知经过实验测定的数据如下表,根据上述信息、如图所示装置及表中数据完成下列问题。瓷管吸收管吸收管瓷管样品+瓷管吸收前吸收后吸收前吸收后60 g63.9 g120 g122.7 g98g111.2 g(1)烃类样品在化学反应过程中所用的氧化剂是_。 (2)装置中CuO的作用是_,吸收管中装的吸收剂是_,吸收管中装的吸收剂是_。 (3)为减少误差,使测定结果更精确,可在吸收管
14、后再连接U形吸收管,内装吸收剂为_,其作用是_。 (4)通过计算确定该烃类物质的最简式是_,若该烃的蒸气对氢气的相对密度为39,写出其结构简式_。 【解析】(1)瓷管内的样品先被O2氧化,没有氧化完全的样品经过灼热的CuO再进一步氧化。(2)CuO的作用为使碳元素完全转化为CO2;应先吸收H2O,再吸收CO2。因此先用酸性干燥剂或中性干燥剂吸收H2O,再用碱性物质如碱石灰吸收CO2。(3)如吸收管直接与空气相通,空气中的H2O及CO2也可被吸收管吸收,造成实验误差,因此可再加一个装有碱石灰的U形管。(4)样品的质量为63.9 g-60 g=3.9 g,样品中含H的物质的量为n(H)= 2=0.
15、3 mol,含C的物质的量为n(C)=0.3 mol且C和H的质量总和恰好等于烃的质量,因此该烃的最简式为CH,可设分子式为(CH)m,13m=392得m=6,分子式为C6H6,可为苯。答案:(1)O2、CuO(2)使碳元素完全转化为CO2无水CaCl2碱石灰(3)碱石灰吸收空气中的CO2和H2O,防止实验出现过大的误差(4)CH(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题7分,共14分)12.(双选)下列说法正确的是()A.的一溴代物和的一溴代物都有4种(不考虑立体异构)B.CH3CHCHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上C.与苯一样为平面正六边形,分子中所有原子共面D.光照下可与
16、Br2蒸气发生乙基上的取代反应,FeBr3存在时可与液溴发生苯环上的取代反应【解析】选A、D。在被溴取代时的位置有苯环上甲基的邻、间、对位3种,甲基1种,共4种,中有4种氢,则其一溴代物也有4种,A项正确;CH3CHCHCH3分子中存在双键,其CC与CC间夹角是120,四个碳原子不可能共直线,B项错误;不可能分子中所有原子共面,C项错误;D中是不同条件下的两个取代反应,D项正确。13.(2020潍坊高一检测)一种形状像蝴蝶结的有机分子Bowtiediene,其形状和结构如图所示,下列有关该分子的说法中不正确的是()A.该有机物的分子式为C5H4B.该分子中所有碳原子在同一平面内C.该有机物可发
17、生取代反应D.该有机物可发生加成反应【解析】选B。键线式中顶点数即为碳原子数,然后确定每个碳原子所结合的氢原子数,该有机物分子式为C5H4,A正确;中间碳原子形成四条单键,为四面体形结构,故该分子中所有碳原子不可能在同一平面内,B错误;该有机物可与Cl2发生取代反应,C正确;该有机物含有碳碳双键,可发生加成反应,D正确。【加固训练】由A、B两种烃组成的混合物中,当混合物总质量一定时,无论A、B以何种比例混合,完全燃烧消耗氧气的质量为一恒量。对A、B两种烃有下面几种说法:互为同分异构体;互为同系物;具有相同的最简式;两种烃中碳的质量分数相同;两种烃中氢的质量分数相同。一定正确的结论是()A.B.
18、C.D.【解析】选D。由A、B两种烃组成的混合物中,当混合物总质量一定时,无论A、B以何种比例混合,完全燃烧消耗氧气的质量为一恒量,则A、B两种烃的最简式相同。A、B互为同分异构体,分子式、最简式也一定相同,故正确;互为同系物的烃最简式不一定相同,如烷烃,故错误;A、B两种烃的最简式相同,混合物总质量一定时,无论A、B以何种比例混合,完全燃烧消耗氧气的质量为一恒量,故正确;烃中碳的质量分数相同,氢的质量分数也必然相同,因此二者的最简式相同,故正确。符合要求的是。二、非选择题(本题包括1小题,共16分)14.(2020青岛高一检测)有机物M的结构简式为。(1)有机物M的一氯代物有_种。(2)1
19、mol M和足量溴水混合,消耗Br2的物质的量为_ mol。(3)1 mol M和足量H2发生加成反应,需消耗H2_ mol。(4)下列有关M的说法错误的是_。A.M可发生加成、取代、氧化等反应B.M分子中所有碳原子可能共平面C.M使溴水褪色的原理与乙烯使溴水褪色的原理相同D.M能使酸性KMnO4溶液褪色,发生的是加成反应【解析】(1)M分子有10个等效氢,则其一氯代物应有10种。(2)有机物M的分子结构中只有官能团能与溴发生加成反应,因1个有机物M分子中含有2个碳碳双键,因此1 mol有机物M消耗2 mol溴。(3)1个有机物M分子中含有2个碳碳双键和1个苯环,因此1 mol有机物M共消耗5 mol H2。(4)有机物M中含有碳碳双键和苯环,因此能发生加成反应、取代反应、氧化反应,能因加成反应使溴水褪色,因氧化反应使酸性KMnO4溶液褪色,分子中含有一个的结构,不可能所有的碳原子共平面。答案:(1)10(2)2(3)5(4)B、D