1、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。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？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。对煤进行加工综合利用的方法有哪些？知 识 梳 理一氧化碳，氮的氧化物，硫的氧化
2、物，烟尘等。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？比较 煤的气化 煤的液化 目的 把煤转化为可燃性 把煤转化为 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 气体液体燃料4.什么是煤的干馏？煤的干馏的主要产物有哪些？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。2煤
3、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_，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。_碳碳单键和碳碳双键的交替结构，苯分子
4、中碳原子间的化学键是一种介于_之间的特殊共价键。2物理性质苯是一种_色_特殊气味的_挥发的_体，_溶于水，密度比水_。_毒，是一种重要的有机溶剂。平面正六边形不存在单键和双键无有易液不小有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：2C6H615O2点燃 12CO26H2O。苯_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：_。不能在有催化剂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 _，反应的化学方程式是_。溴苯提示
5、 不是，因为苯环中六个碳碳原子之间是相同的化学键，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。【自主思考】4邻二甲苯是同分异构体吗？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
6、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 与 氢 气 发 生 加 成 反 应，化 学 方 程 式 是。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(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)效 果 自 测2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
7、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 C【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。探究一、煤的综合利用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、一氧化碳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
8、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4关键点提醒：(1)“三馏”蒸馏、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汽化，再冷凝从而达到分离或除杂的目的，属于物理变化过程。3.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
9、、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】煤是一种主要能源，在使用煤资源时，下列所采取
10、的措施不合理的是()A燃煤时应将煤块粉碎或磨成粉末B燃煤时应通入足量的空气，且越多越好C将煤制成水煤气D将煤经过处理制成甲醇等解析 将煤块粉碎或磨成粉末，固体颗粒减小，反应更加充分，A选项正确；燃煤时，通入的空气能使煤完全燃烧即可，不是越多越好，因为过多的空气会带走大量的热量，B选项错误；煤气化后利用率高，污染少，C选项正确；煤经过处理制成甲醇可以减少污染，D选项正确。答案 B【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
11、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。探究二、苯的结构与化学性质【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 C2H4C2H2 C6H6碳碳键类型CCC=CCC特殊共价键球棍模型物质甲烷乙烯乙炔苯结构简式 CH4CH2=CH2CHCH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物质甲烷乙烯乙炔苯氧化反应燃烧淡蓝色火焰火焰明亮，伴有黑烟火焰明亮
12、，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，不褪色物质甲烷乙烯乙炔苯取代反应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特征反应 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，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
13、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；凯库勒式并未反应出苯的真实结构，故苯不属于烯烃，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邻二甲苯苯环上的一氯取代产物有4种B甲苯分子中最多有12个原子在同一平面内C甲苯、苯互为同系物，可用酸性高锰酸钾溶液鉴别D将溴水与溴苯混合振荡后溴水层颜色变浅，发生加成反应解析 A项，邻二甲苯苯环上的一氯取代产物有2种，错误；B项，由于甲基与苯环间的碳碳键可旋转，甲苯分子中最多有13个原子在同一平面内，错误；C项，甲苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯不能，所以可用酸性高锰酸钾溶液鉴别，正确；D项，溴水层颜色变浅是发生萃取，不是发生加成反应，错误。答案 C