2024鲁教版高中化学必修第二册同步练习题（含解析）--第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子化合物与有机高分子材料
文档属性
| 名称 | 2024鲁教版高中化学必修第二册同步练习题（含解析）--第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子化合物与有机高分子材料 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 09:59:24 | ||
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文档简介
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2024鲁教版高中化学必修第二册同步
第3章 简单的有机化合物
第2节 从化石燃料中获取有机化合物
第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子化合物
与有机高分子材料
基础过关练
题组一 煤的综合利用 煤的干馏
1.(2022四川成都绵实外国语学校月考)化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关,下列说法不正确的是( )
A.煤的干馏为化学变化
B.煤的气化和液化是物理变化,是三态间的变化
C.以煤为主要原料,可以合成甲醇
D.煤干馏得到的焦炉气能使溴水褪色
2.(2022福建三明四地四校期中联考)下列关于煤和石油的说法正确的是( )
A.煤属于不可再生能源
B.煤干馏的过程中主要发生物理变化
C.石油的分馏是化学变化
D.石油裂化和裂解的目的都是生产汽油
3.我国能源特点是“富煤、贫油、少气”,利用煤“制油、制气”,实现清洁高效利用,势在必行。下列有关说法中正确的是( )
A.煤气化技术的核心是将固态煤变成气态煤
B.将煤干馏可获得多种洁净燃料和化工原料
C.煤“制气”后再燃烧不产生任何有害物质
D.煤的清洁高效利用过程中不会产生有害成分
4.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是( )
A.B为甲醇或乙醇时,原子利用率均达到100%
B.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C.煤转化为水煤气是煤的气化,是化学变化
D.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
5.对煤干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是( )
A.煤的干馏过程发生复杂的物理、化学变化
B.向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝
C.c装置可验证产生的气体中一定含有H2S
D.e装置中的现象是固体由黑色变为红色
题组二 苯的结构与性质
6.下列关于苯的说法正确的是( )
A.苯的分子式为C6H6,它是一种单、双键交替的环状结构
B.从苯的凯库勒式看,苯分子中含有碳碳双键,应属于烯烃
C.在催化剂作用下,苯与溴反应生成溴苯,发生了加成反应
D.苯分子为平面正六边形结构,所有碳原子之间的键完全相同
7.下列关于苯的叙述中错误的是( )
A.苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应
B.在苯中加入酸性KMnO4溶液,振荡并静置后下层液体为紫色
C.在苯中加入溴水,振荡并静置后下层液体为橙红色
D.在一定条件下,苯能与氢气发生加成反应
8.1866年凯库勒提出了苯单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列哪些事实( )
①苯不能使溴的CCl4溶液褪色 ②苯能与H2发生加成反应 ③溴苯没有同分异构体 ④邻二溴苯()只有一种 ⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
A.①②⑤ B.②④⑤
C.①④⑤ D.①③⑤
9.(2022福建泉州两校期中)下列关于有机物的性质,说法不正确的是( )
A.苯和乙烯都能使酸性KMnO4溶液褪色
B.可以用溴水除去甲烷中的乙烯
C.苯和甲烷都可以和卤素单质发生取代反应
D.苯和乙烯分子中所有原子都在同一平面上
题组三 有机高分子化合物与有机高分子材料
10.(2023山西怀仁一中高一月考)下列说法不正确的是( )
A.高分子材料的原料一般具有价廉、易得、适用于大规模生产的特点,且来自含量较少的自然资源
B.棉花、羊毛和天然橡胶是有机高分子材料
C.有机高分子材料按来源可分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料
D.三大合成高分子材料为塑料、合成纤维、合成橡胶
11.(2022湖南长郡中学选考调研)2022北京冬奥会上各种新科技材料的使用是一大亮点,如含有石墨烯的智能服饰、芳纶战衣、“冰墩墩”制作材料和光导纤维等。下列叙述错误的是( )
A.火炬外壳的主要成分是碳纤维,碳纤维是有机高分子材料
B.中国健儿将身披通过三维扫描技术定制的芳纶战衣出征,芳纶为有机高分子材料
C.石墨烯是一种电阻率低、热导率高的具有优异性能的新型材料
D.“冰墩墩”总体的制作成分之一为PC(聚碳酸酯),属于有机高分子材料
12.(2022河北沧衡八校联盟期中)微塑料是一种直径小于5毫米的塑料(主要成分有聚苯乙烯、聚乙烯等)颗粒。下列说法正确的是( )
A.聚乙烯、聚苯乙烯都是无机高分子材料
B.苯乙烯()和聚苯乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.苯乙烯、聚乙烯分子中所有原子一定共平面
D.乙烯与苯乙烯都能发生加聚反应
13.(2022湖北武汉华中师大一附中期中)橡胶树是热带植物,在我国海南有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶,天然橡胶的化学成分是聚异戊二烯,其结构简式为。天然橡胶经过硫化后变为硫化橡胶,如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.硫化橡胶和天然橡胶的高分子结构都属于体型结构
B.天然橡胶变为硫化橡胶发生了化学变化
C.硫化橡胶比天然橡胶的相对分子质量大
D.硫化橡胶比天然橡胶强度大
能力提升练
题组一 有机化合物中原子共面、共线问题
1.(2022北京七中期中)下列有机物分子中,所有碳原子不可能处于同一平面的是( )
A.
B.
C.
D.
2.下列物质的空间结构中,处于同一直线上的碳原子数最多的是( )
A.CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
B.
C.
D.
3.已知C—C键可以绕键轴自由旋转,关于结构简式为的烃,下列说法中正确的是( )
A.分子中至少有9个碳原子处于同一平面上
B.分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
C.分子中至少有16个碳原子处于同一平面上
D.分子中所有原子均处于同一平面上
4.有关分子结构的下列叙述中,正确的是( )
A.分子中6个碳原子可能都在一条直线上
B.分子中最少5个碳原子在同一条直线上
C.分子中的饱和碳原子数目为3
D.分子中最多可能有10个原子在同一平面上
5.下列判断正确的是( )
A.分子中所有碳原子处于同一平面上
B.甲苯分子中最多有12个原子处于同一平面上
C.分子中最多有10个原子处于同一平面上
D.异丙苯()分子中所有碳原子可能处于同一平面上
题组二 苯取代反应的相关实验
6.某化学小组欲利用如图所示的实验装置探究苯与液溴的反应。已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓) Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O,下列说法不正确的是( )
A.装置A的作用是除去HBr中的溴蒸气
B.装置B的作用是检验Br-
C.可以用装置C制取溴气
D.待装置D反应一段时间后抽出铁丝,反应会终止
7.(2022山东聊城三中质检)溴苯是精细化工品的原料。实验室用如图装置制备溴苯,下列说法错误的是( )
A.U形管中的铁丝不能换为FeBr3固体
B.棉团的主要作用是吸收挥发出的溴蒸气
C.试管下层无色、上层出现浅黄色沉淀说明生成了溴苯
D.提纯溴苯用到水洗、碱洗、蒸馏等操作
8.(2022四川成都七中期中)硝基苯是重要的化工原料,是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下:
①配制混酸,组装如图反应装置。取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混酸,加入恒压滴液漏斗中;把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。
③在50~60 ℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混酸后,依次用蒸馏水和10% Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知:Ⅰ.+HNO3(浓)+H2O;+HNO3(浓)+H2O。
Ⅱ.可能用到的有关数据列表如下:
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度(20 ℃)/(g·cm-3) 溶解性
苯 5.5 80 0.88 难溶于水
硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水
1,3-二 硝基苯 89 301 1.57 微溶于水
浓硝酸 / 83 1.4 易溶于水
浓硫酸 / 338 1.84 易溶于水
请回答下列问题:
(1)配制混酸应在烧杯中先加入 。
(2)恒压滴液漏斗的优点是 ;实验装置中长玻璃导管可用 代替(填仪器名称),其作用是 。
(3)反应结束后分离混酸和产品的操作方法为 ;步骤④中Na2CO3溶液的作用是 。
(4)制备硝基苯时,如果温度过高,产生的影响是 (答两点即可)。
(5)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入CaCl2干燥剂除去水,然后 ,最终得到17.5 g硝基苯(相对分子质量为123),则硝基苯的产率为 %。
答案与分层梯度式解析
第3章 简单的有机化合物
第2节 从化石燃料中获取有机化合物
第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子
化合物与有机高分子材料
基础过关练
1.B 2.A 3.B 4.C 5.C 6.D 7.C 8.C
9.A 10.A 11.A 12.D 13.A
1.B 煤的干馏,煤的气化、液化过程中都产生新物质,均属于化学变化,故B错误。
2.A 煤、石油、天然气均为不可再生能源,故A正确;煤的干馏有新物质生成,属于化学变化,故B错误;石油的分馏属于物理变化,故C错误;石油裂化的目的是提高轻质油的产量,裂解的目的是得到丙烯、乙烯等小分子物质,故D错误。
3.B 煤的气化是指将煤转化为水煤气,故A错误;煤干馏可获得煤焦油、出炉煤气、焦炭等多种物质,获得的出炉煤气中的氢气等是清洁燃料,故B正确;CH4不完全燃烧会产生有毒的CO,故C错误;煤在清洁化处理过程中会产生有害成分,故D错误。
4.C 水煤气在催化剂条件下生成乙醇时,原子利用率不能达到100%,故A错误;煤中不含苯、甲苯、二甲苯,故B错误;煤的气化是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,是化学变化,故C正确;①是煤的干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解,叫作煤的干馏,故D错误。
5.C 煤干馏得到出炉煤气、煤焦油、焦炭,所以煤干馏过程中,发生了复杂的物理、化学变化,故A正确;煤干馏得到的产物中含有NH3,氨水显碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝,故B正确;焦炉气中含有乙烯,乙烯也能使酸性KMnO4溶液褪色,故C不正确;出炉煤气中含有的H2、CH4、CO都能还原CuO,所以e装置中的固体由黑色变为红色,故D正确。
6.D 苯中不含碳碳双键,苯中所含的碳碳键是一种介于单键和双键之间的特殊的化学键,故A、B错误;苯与溴发生的是取代反应,不是加成反应,故C错误;苯分子为平面正六边形结构,所有碳原子之间的键完全相同,故D正确。
7.C 在苯中加入溴水,Br2在苯中的溶解度较大,则振荡并静置后上层液体呈橙红色,下层液体无色。
8.C ①苯不能使溴的CCl4溶液褪色,说明苯中不含碳碳双键,①符合题意;④若苯是单、双键交替的正六边形平面结构,则邻二溴苯有两种结构,但邻二溴苯只有一种,④符合题意;⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯中不含碳碳双键,⑤符合题意。
9.A 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A不正确;乙烯和溴反应生成1,2-二溴乙烷,甲烷不与溴水反应,所以能用溴水除去甲烷中的乙烯,故B正确;苯和甲烷都可以在一定条件下与卤素单质发生取代反应,故C正确;苯和乙烯都为平面形结构,故D正确。
10.A 高分子材料的原料一般来自含量较多的煤、石油和天然气等自然资源,故A不正确;棉花、羊毛和天然橡胶是天然有机高分子材料,故B正确;有机高分子材料按来源可分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料,故C正确;塑料、合成纤维、合成橡胶为三大合成高分子材料,故D正确。
11.A 碳纤维是无机材料,不是有机高分子材料,故A错误;芳纶是一种合成纤维,属于有机高分子材料,故B正确;石墨烯是碳纳米材料,电阻率低、热导率高,是一种具有优异性能的新型材料,故C正确;PC(聚碳酸酯)是高分子化合物,属于有机高分子材料,故D正确。
12.D 聚乙烯、聚苯乙烯都是有机高分子材料,故A错误;聚苯乙烯中不含碳碳双键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,故B错误;聚乙烯中所有原子不可能共平面,故C错误;乙烯与苯乙烯都含有碳碳双键,都能发生加聚反应,故D正确。
13.A 由图可知,硫化橡胶属于体型结构,天然橡胶属于线型结构,故A错误;天然橡胶变为硫化橡胶,分子结构发生变化,有新物质生成,属于化学变化,故B正确;硫化橡胶由天然橡胶和硫反应得到,所以硫化橡胶比天然橡胶的相对分子质量大,故C正确;硫化橡胶为网状结构,所以硫化橡胶比天然橡胶强度大,故D正确。
能力提升练
1.D 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 7.A
1.D A项,是平面结构,12个原子都在同一平面上;B项,可以看作乙炔分子中的1个H原子被甲基代替,乙炔分子中4个原子共直线,中所有碳原子一定处于同一平面;C项,可以看作乙烯分子中的2个H原子被2个甲基代替,乙烯分子中6个原子共平面,所以中所有碳原子一定处于同一平面;D项,中3个甲基与饱和碳原子相连,所有碳原子不可能处于同一平面;故选D。
2.B 题中处于同一直线上的碳原子数最多的为。
3.B 苯分子中的12个原子一定共平面,此烃分子中两个苯环以单键相连,单键可以绕键轴旋转,所以两个苯环不一定共面,因此该烃分子中至少有11个碳原子处于同一平面上,B正确,A、C错误;该烃分子中含有甲基,所有原子不可能共平面,D错误。
4.D 分子中最多有4个C原子共线,故A、B错误;甲基、—CF3上为饱和碳原子,只有2个,故C错误;—CH3、
—CF3为四面体结构,则2个H、2个F与其他原子一定不共面,故最多有10个原子在同一平面上,故D正确。
方法技巧 解答有机化合物中原子共面、共线问题的技巧
①甲烷、乙烯、乙炔、苯等分子中的H原子若被其他原子如C、O、Cl、N等取代,则取代后的分子空间结构基本不变;
②借助碳碳单键可以旋转而碳碳双键不能旋转以及立体几何知识判断;
③苯分子中苯环可以以任一碳氢键为轴旋转,每个苯分子有三个旋转轴,轴上有四个原子共线。
5.C 分子中存在连有4个碳原子的饱和碳原子,故所有碳原子不可能处于同一平面上,A错误;与苯环直接相连的原子一定与苯环共面,且甲基上有1个H原子可能在该平面内,故甲苯分子中最多有13个原子处于同一平面上,B错误;分子中所有碳原子一定共平面,另外每个甲基中有1个H原子可能在该平面内,碳碳双键上的2个H原子一定在该平面内,故该分子中最多有10个原子处于同一平面上,C正确;异丙苯()分子中有一个碳原子连有3个C原子,故该分子中所有碳原子不可能处于同一平面上,D错误。
方法点津
解答有机物分子中原子共面、共线问题的基本思路
先将被分析对象分解成几种常用的结构模型,然后综合分析不同结构间的交叉关系确定结果。
(1)明确原子共线、共面问题的基础模型:
①甲烷的正四面体结构,如,5个原子构成四面体,最多有3个原子共面,一定不会所有原子共面;②乙烯、苯的平面结构;③乙炔的直线结构,如,4个原子共直线;④苯环上处于对角位置的4个原子共直线。
(2)对照模型确定共线、共面原子数目:
需要结合相关的几何知识进行分析,如:不共线的任意三点可确定一个平面;一条直线与某平面有两个交点时,则这条直线上的所有点都在相应的平面内。同时要注意碳碳单键能旋转和限定词(如最多、至少、可能、一定等)。
6.D 苯与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢,由于溴易挥发,导出的溴化氢气体中会混有挥发出的溴蒸气,装置A的作用是除去HBr中的溴蒸气,故A正确;装置B中硝酸银与溴化氢反应生成淡黄色沉淀,硝酸银的作用是检验Br-,故B正确;由反应原理MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓) Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O可知,该反应为固体和液体加热制气体,可以用装置C制取溴气,故C正确;苯与液溴发生取代反应的催化剂是溴化铁,待装置D反应一段时间后抽出铁丝,装置中已经有溴化铁,反应不会终止,故D不正确。
7.A 该反应中铁丝可以换为FeBr3固体,故A错误;液溴易挥发,浸有苯的棉团可以吸收挥发出来的溴蒸气,故B正确;试管下层无色说明没有挥发出来的溴蒸气,上层出现浅黄色沉淀是生成的溴化氢和硝酸银溶液生成了溴化银沉淀,说明生成了溴苯,故C正确;溴苯的提纯用到水洗、碱洗、蒸馏等操作,故D正确。
8.答案 (1)浓硝酸
(2)平衡气压,使混酸顺利滴下 冷凝管 冷凝回流,提高原料的利用率
(3)分液 洗涤产品中混有的少量硫酸和硝酸
(4)产生较多的副产物、苯和硝酸大量挥发(合理即可)
(5)蒸馏 70
解析 (1)浓硫酸和浓硝酸混合放热,浓硫酸密度大于浓硝酸,配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸。
(2)恒压滴液漏斗的优点是平衡气压,使混酸顺利滴下;实验装置中长玻璃导管的作用是冷凝回流,提高原料的利用率,可用冷凝管代替。
(3)硝基苯难溶于水,反应结束后分离混酸和产品的操作方法为分液;碳酸钠和混酸反应,步骤④中Na2CO3溶液的作用是洗涤产品中混有的少量硫酸和硝酸。
(4)根据信息,温度过高易生成间二硝基苯,硝酸不稳定且易挥发,制备硝基苯时,如果温度过高,产生较多的副产物、苯和硝酸大量挥发、硝酸分解,硝基苯的产率降低。
(5)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入CaCl2干燥剂除去水,然后蒸馏;18 mL苯的物质的量是≈0.203 mol,理论上生成硝基苯的质量为0.203 mol×123 g/mol≈25.0 g,则硝基苯的产率为×100%=70%。
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2024鲁教版高中化学必修第二册同步
第3章 简单的有机化合物
第2节 从化石燃料中获取有机化合物
第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子化合物
与有机高分子材料
基础过关练
题组一 煤的综合利用 煤的干馏
1.(2022四川成都绵实外国语学校月考)化学与人类生活、生产和社会可持续发展密切相关,下列说法不正确的是( )
A.煤的干馏为化学变化
B.煤的气化和液化是物理变化,是三态间的变化
C.以煤为主要原料,可以合成甲醇
D.煤干馏得到的焦炉气能使溴水褪色
2.(2022福建三明四地四校期中联考)下列关于煤和石油的说法正确的是( )
A.煤属于不可再生能源
B.煤干馏的过程中主要发生物理变化
C.石油的分馏是化学变化
D.石油裂化和裂解的目的都是生产汽油
3.我国能源特点是“富煤、贫油、少气”,利用煤“制油、制气”,实现清洁高效利用,势在必行。下列有关说法中正确的是( )
A.煤气化技术的核心是将固态煤变成气态煤
B.将煤干馏可获得多种洁净燃料和化工原料
C.煤“制气”后再燃烧不产生任何有害物质
D.煤的清洁高效利用过程中不会产生有害成分
4.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是( )
A.B为甲醇或乙醇时,原子利用率均达到100%
B.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C.煤转化为水煤气是煤的气化,是化学变化
D.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
5.对煤干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是( )
A.煤的干馏过程发生复杂的物理、化学变化
B.向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝
C.c装置可验证产生的气体中一定含有H2S
D.e装置中的现象是固体由黑色变为红色
题组二 苯的结构与性质
6.下列关于苯的说法正确的是( )
A.苯的分子式为C6H6,它是一种单、双键交替的环状结构
B.从苯的凯库勒式看,苯分子中含有碳碳双键,应属于烯烃
C.在催化剂作用下,苯与溴反应生成溴苯,发生了加成反应
D.苯分子为平面正六边形结构,所有碳原子之间的键完全相同
7.下列关于苯的叙述中错误的是( )
A.苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应
B.在苯中加入酸性KMnO4溶液,振荡并静置后下层液体为紫色
C.在苯中加入溴水,振荡并静置后下层液体为橙红色
D.在一定条件下,苯能与氢气发生加成反应
8.1866年凯库勒提出了苯单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列哪些事实( )
①苯不能使溴的CCl4溶液褪色 ②苯能与H2发生加成反应 ③溴苯没有同分异构体 ④邻二溴苯()只有一种 ⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
A.①②⑤ B.②④⑤
C.①④⑤ D.①③⑤
9.(2022福建泉州两校期中)下列关于有机物的性质,说法不正确的是( )
A.苯和乙烯都能使酸性KMnO4溶液褪色
B.可以用溴水除去甲烷中的乙烯
C.苯和甲烷都可以和卤素单质发生取代反应
D.苯和乙烯分子中所有原子都在同一平面上
题组三 有机高分子化合物与有机高分子材料
10.(2023山西怀仁一中高一月考)下列说法不正确的是( )
A.高分子材料的原料一般具有价廉、易得、适用于大规模生产的特点,且来自含量较少的自然资源
B.棉花、羊毛和天然橡胶是有机高分子材料
C.有机高分子材料按来源可分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料
D.三大合成高分子材料为塑料、合成纤维、合成橡胶
11.(2022湖南长郡中学选考调研)2022北京冬奥会上各种新科技材料的使用是一大亮点,如含有石墨烯的智能服饰、芳纶战衣、“冰墩墩”制作材料和光导纤维等。下列叙述错误的是( )
A.火炬外壳的主要成分是碳纤维,碳纤维是有机高分子材料
B.中国健儿将身披通过三维扫描技术定制的芳纶战衣出征,芳纶为有机高分子材料
C.石墨烯是一种电阻率低、热导率高的具有优异性能的新型材料
D.“冰墩墩”总体的制作成分之一为PC(聚碳酸酯),属于有机高分子材料
12.(2022河北沧衡八校联盟期中)微塑料是一种直径小于5毫米的塑料(主要成分有聚苯乙烯、聚乙烯等)颗粒。下列说法正确的是( )
A.聚乙烯、聚苯乙烯都是无机高分子材料
B.苯乙烯()和聚苯乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.苯乙烯、聚乙烯分子中所有原子一定共平面
D.乙烯与苯乙烯都能发生加聚反应
13.(2022湖北武汉华中师大一附中期中)橡胶树是热带植物,在我国海南有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶,天然橡胶的化学成分是聚异戊二烯,其结构简式为。天然橡胶经过硫化后变为硫化橡胶,如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.硫化橡胶和天然橡胶的高分子结构都属于体型结构
B.天然橡胶变为硫化橡胶发生了化学变化
C.硫化橡胶比天然橡胶的相对分子质量大
D.硫化橡胶比天然橡胶强度大
能力提升练
题组一 有机化合物中原子共面、共线问题
1.(2022北京七中期中)下列有机物分子中,所有碳原子不可能处于同一平面的是( )
A.
B.
C.
D.
2.下列物质的空间结构中,处于同一直线上的碳原子数最多的是( )
A.CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
B.
C.
D.
3.已知C—C键可以绕键轴自由旋转,关于结构简式为的烃,下列说法中正确的是( )
A.分子中至少有9个碳原子处于同一平面上
B.分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
C.分子中至少有16个碳原子处于同一平面上
D.分子中所有原子均处于同一平面上
4.有关分子结构的下列叙述中,正确的是( )
A.分子中6个碳原子可能都在一条直线上
B.分子中最少5个碳原子在同一条直线上
C.分子中的饱和碳原子数目为3
D.分子中最多可能有10个原子在同一平面上
5.下列判断正确的是( )
A.分子中所有碳原子处于同一平面上
B.甲苯分子中最多有12个原子处于同一平面上
C.分子中最多有10个原子处于同一平面上
D.异丙苯()分子中所有碳原子可能处于同一平面上
题组二 苯取代反应的相关实验
6.某化学小组欲利用如图所示的实验装置探究苯与液溴的反应。已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓) Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O,下列说法不正确的是( )
A.装置A的作用是除去HBr中的溴蒸气
B.装置B的作用是检验Br-
C.可以用装置C制取溴气
D.待装置D反应一段时间后抽出铁丝,反应会终止
7.(2022山东聊城三中质检)溴苯是精细化工品的原料。实验室用如图装置制备溴苯,下列说法错误的是( )
A.U形管中的铁丝不能换为FeBr3固体
B.棉团的主要作用是吸收挥发出的溴蒸气
C.试管下层无色、上层出现浅黄色沉淀说明生成了溴苯
D.提纯溴苯用到水洗、碱洗、蒸馏等操作
8.(2022四川成都七中期中)硝基苯是重要的化工原料,是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下:
①配制混酸,组装如图反应装置。取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混酸,加入恒压滴液漏斗中;把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。
③在50~60 ℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混酸后,依次用蒸馏水和10% Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知:Ⅰ.+HNO3(浓)+H2O;+HNO3(浓)+H2O。
Ⅱ.可能用到的有关数据列表如下:
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度(20 ℃)/(g·cm-3) 溶解性
苯 5.5 80 0.88 难溶于水
硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水
1,3-二 硝基苯 89 301 1.57 微溶于水
浓硝酸 / 83 1.4 易溶于水
浓硫酸 / 338 1.84 易溶于水
请回答下列问题:
(1)配制混酸应在烧杯中先加入 。
(2)恒压滴液漏斗的优点是 ;实验装置中长玻璃导管可用 代替(填仪器名称),其作用是 。
(3)反应结束后分离混酸和产品的操作方法为 ;步骤④中Na2CO3溶液的作用是 。
(4)制备硝基苯时,如果温度过高,产生的影响是 (答两点即可)。
(5)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入CaCl2干燥剂除去水,然后 ,最终得到17.5 g硝基苯(相对分子质量为123),则硝基苯的产率为 %。
答案与分层梯度式解析
第3章 简单的有机化合物
第2节 从化石燃料中获取有机化合物
第2课时 煤的干馏与苯 有机高分子
化合物与有机高分子材料
基础过关练
1.B 2.A 3.B 4.C 5.C 6.D 7.C 8.C
9.A 10.A 11.A 12.D 13.A
1.B 煤的干馏,煤的气化、液化过程中都产生新物质,均属于化学变化,故B错误。
2.A 煤、石油、天然气均为不可再生能源,故A正确;煤的干馏有新物质生成,属于化学变化,故B错误;石油的分馏属于物理变化,故C错误;石油裂化的目的是提高轻质油的产量,裂解的目的是得到丙烯、乙烯等小分子物质,故D错误。
3.B 煤的气化是指将煤转化为水煤气,故A错误;煤干馏可获得煤焦油、出炉煤气、焦炭等多种物质,获得的出炉煤气中的氢气等是清洁燃料,故B正确;CH4不完全燃烧会产生有毒的CO,故C错误;煤在清洁化处理过程中会产生有害成分,故D错误。
4.C 水煤气在催化剂条件下生成乙醇时,原子利用率不能达到100%,故A错误;煤中不含苯、甲苯、二甲苯,故B错误;煤的气化是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,是化学变化,故C正确;①是煤的干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解,叫作煤的干馏,故D错误。
5.C 煤干馏得到出炉煤气、煤焦油、焦炭,所以煤干馏过程中,发生了复杂的物理、化学变化,故A正确;煤干馏得到的产物中含有NH3,氨水显碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝,故B正确;焦炉气中含有乙烯,乙烯也能使酸性KMnO4溶液褪色,故C不正确;出炉煤气中含有的H2、CH4、CO都能还原CuO,所以e装置中的固体由黑色变为红色,故D正确。
6.D 苯中不含碳碳双键,苯中所含的碳碳键是一种介于单键和双键之间的特殊的化学键,故A、B错误;苯与溴发生的是取代反应,不是加成反应,故C错误;苯分子为平面正六边形结构,所有碳原子之间的键完全相同,故D正确。
7.C 在苯中加入溴水,Br2在苯中的溶解度较大,则振荡并静置后上层液体呈橙红色,下层液体无色。
8.C ①苯不能使溴的CCl4溶液褪色,说明苯中不含碳碳双键,①符合题意;④若苯是单、双键交替的正六边形平面结构,则邻二溴苯有两种结构,但邻二溴苯只有一种,④符合题意;⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯中不含碳碳双键,⑤符合题意。
9.A 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A不正确;乙烯和溴反应生成1,2-二溴乙烷,甲烷不与溴水反应,所以能用溴水除去甲烷中的乙烯,故B正确;苯和甲烷都可以在一定条件下与卤素单质发生取代反应,故C正确;苯和乙烯都为平面形结构,故D正确。
10.A 高分子材料的原料一般来自含量较多的煤、石油和天然气等自然资源,故A不正确;棉花、羊毛和天然橡胶是天然有机高分子材料,故B正确;有机高分子材料按来源可分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料,故C正确;塑料、合成纤维、合成橡胶为三大合成高分子材料,故D正确。
11.A 碳纤维是无机材料,不是有机高分子材料,故A错误;芳纶是一种合成纤维,属于有机高分子材料,故B正确;石墨烯是碳纳米材料,电阻率低、热导率高,是一种具有优异性能的新型材料,故C正确;PC(聚碳酸酯)是高分子化合物,属于有机高分子材料,故D正确。
12.D 聚乙烯、聚苯乙烯都是有机高分子材料,故A错误;聚苯乙烯中不含碳碳双键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,故B错误;聚乙烯中所有原子不可能共平面,故C错误;乙烯与苯乙烯都含有碳碳双键,都能发生加聚反应,故D正确。
13.A 由图可知,硫化橡胶属于体型结构,天然橡胶属于线型结构,故A错误;天然橡胶变为硫化橡胶,分子结构发生变化,有新物质生成,属于化学变化,故B正确;硫化橡胶由天然橡胶和硫反应得到,所以硫化橡胶比天然橡胶的相对分子质量大,故C正确;硫化橡胶为网状结构,所以硫化橡胶比天然橡胶强度大,故D正确。
能力提升练
1.D 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 7.A
1.D A项,是平面结构,12个原子都在同一平面上;B项,可以看作乙炔分子中的1个H原子被甲基代替,乙炔分子中4个原子共直线,中所有碳原子一定处于同一平面;C项,可以看作乙烯分子中的2个H原子被2个甲基代替,乙烯分子中6个原子共平面,所以中所有碳原子一定处于同一平面;D项,中3个甲基与饱和碳原子相连,所有碳原子不可能处于同一平面;故选D。
2.B 题中处于同一直线上的碳原子数最多的为。
3.B 苯分子中的12个原子一定共平面,此烃分子中两个苯环以单键相连,单键可以绕键轴旋转,所以两个苯环不一定共面,因此该烃分子中至少有11个碳原子处于同一平面上,B正确,A、C错误;该烃分子中含有甲基,所有原子不可能共平面,D错误。
4.D 分子中最多有4个C原子共线,故A、B错误;甲基、—CF3上为饱和碳原子,只有2个,故C错误;—CH3、
—CF3为四面体结构,则2个H、2个F与其他原子一定不共面,故最多有10个原子在同一平面上,故D正确。
方法技巧 解答有机化合物中原子共面、共线问题的技巧
①甲烷、乙烯、乙炔、苯等分子中的H原子若被其他原子如C、O、Cl、N等取代,则取代后的分子空间结构基本不变;
②借助碳碳单键可以旋转而碳碳双键不能旋转以及立体几何知识判断;
③苯分子中苯环可以以任一碳氢键为轴旋转,每个苯分子有三个旋转轴,轴上有四个原子共线。
5.C 分子中存在连有4个碳原子的饱和碳原子,故所有碳原子不可能处于同一平面上,A错误;与苯环直接相连的原子一定与苯环共面,且甲基上有1个H原子可能在该平面内,故甲苯分子中最多有13个原子处于同一平面上,B错误;分子中所有碳原子一定共平面,另外每个甲基中有1个H原子可能在该平面内,碳碳双键上的2个H原子一定在该平面内,故该分子中最多有10个原子处于同一平面上,C正确;异丙苯()分子中有一个碳原子连有3个C原子,故该分子中所有碳原子不可能处于同一平面上,D错误。
方法点津
解答有机物分子中原子共面、共线问题的基本思路
先将被分析对象分解成几种常用的结构模型,然后综合分析不同结构间的交叉关系确定结果。
(1)明确原子共线、共面问题的基础模型:
①甲烷的正四面体结构,如,5个原子构成四面体,最多有3个原子共面,一定不会所有原子共面;②乙烯、苯的平面结构;③乙炔的直线结构,如,4个原子共直线;④苯环上处于对角位置的4个原子共直线。
(2)对照模型确定共线、共面原子数目:
需要结合相关的几何知识进行分析,如:不共线的任意三点可确定一个平面;一条直线与某平面有两个交点时,则这条直线上的所有点都在相应的平面内。同时要注意碳碳单键能旋转和限定词(如最多、至少、可能、一定等)。
6.D 苯与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢,由于溴易挥发,导出的溴化氢气体中会混有挥发出的溴蒸气,装置A的作用是除去HBr中的溴蒸气,故A正确;装置B中硝酸银与溴化氢反应生成淡黄色沉淀,硝酸银的作用是检验Br-,故B正确;由反应原理MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓) Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O可知,该反应为固体和液体加热制气体,可以用装置C制取溴气,故C正确;苯与液溴发生取代反应的催化剂是溴化铁,待装置D反应一段时间后抽出铁丝,装置中已经有溴化铁,反应不会终止,故D不正确。
7.A 该反应中铁丝可以换为FeBr3固体,故A错误;液溴易挥发,浸有苯的棉团可以吸收挥发出来的溴蒸气,故B正确;试管下层无色说明没有挥发出来的溴蒸气,上层出现浅黄色沉淀是生成的溴化氢和硝酸银溶液生成了溴化银沉淀,说明生成了溴苯,故C正确;溴苯的提纯用到水洗、碱洗、蒸馏等操作,故D正确。
8.答案 (1)浓硝酸
(2)平衡气压,使混酸顺利滴下 冷凝管 冷凝回流,提高原料的利用率
(3)分液 洗涤产品中混有的少量硫酸和硝酸
(4)产生较多的副产物、苯和硝酸大量挥发(合理即可)
(5)蒸馏 70
解析 (1)浓硫酸和浓硝酸混合放热,浓硫酸密度大于浓硝酸,配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸。
(2)恒压滴液漏斗的优点是平衡气压,使混酸顺利滴下;实验装置中长玻璃导管的作用是冷凝回流,提高原料的利用率,可用冷凝管代替。
(3)硝基苯难溶于水,反应结束后分离混酸和产品的操作方法为分液;碳酸钠和混酸反应,步骤④中Na2CO3溶液的作用是洗涤产品中混有的少量硫酸和硝酸。
(4)根据信息,温度过高易生成间二硝基苯,硝酸不稳定且易挥发,制备硝基苯时,如果温度过高,产生较多的副产物、苯和硝酸大量挥发、硝酸分解,硝基苯的产率降低。
(5)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入CaCl2干燥剂除去水,然后蒸馏;18 mL苯的物质的量是≈0.203 mol,理论上生成硝基苯的质量为0.203 mol×123 g/mol≈25.0 g,则硝基苯的产率为×100%=70%。
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