化学鲁科版（2019）必修第二册3.2.2 煤的干馏与苯有机高分子化合物 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 化学鲁科版（2019）必修第二册3.2.2 煤的干馏与苯有机高分子化合物 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 495.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-15 10:49:48 | ||
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文档简介
课时作业15 煤的干馏与苯 有机高分子化合物
[学业达标]
1．下列说法不正确的是( )
A．天然气的主要成分是甲烷
B．煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物
C．将煤隔绝空气加强热使其分解，叫作煤的干馏
D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
2．下列说法错误的是 ( )
A．聚乙烯塑料是当今世界上产量最大的塑料产品
B．橡胶是具有高弹性的高分子化合物
C．合成纤维具有比天然纤维和人造纤维更优异的性能
D．塑料、橡胶和纤维都是天然高分子材料
3.
医用外科口罩的结构示意图如图所示，其中过滤层所用的核心材料是熔喷布，其主要原料是聚丙烯，具有阻隔部分病毒和细菌的作用。
下列关于医用外科口罩的说法不正确的是( )
A．防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用
B．聚丙烯属于合成高分子
C．聚丙烯难溶于水
D．用完后应投入有标志的垃圾箱
4．下列关于甲烷和苯的性质叙述不正确的是( )
A．甲烷和苯均属于烃
B．苯的分子中存在碳碳单、双键交替结构
C．甲烷和苯在一定条件下均能发生取代反应
D．苯在空气中燃烧时有浓烈的黑烟生成
5．已知C—C键可以绕键轴自由旋转，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．该烃属于苯的同系物
6．实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，下列关于实验的操作或叙述错误的是 ( )
A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C．装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢气体
D．反应后的混合液经稀氢氧化钠溶液洗涤、结晶，得到溴苯
7．下列分子中的所有原子不可能处于同一平面上的是( )
A．CH3CH===CH2 B．CH2===CH2
8．下列关于苯的叙述正确的是( )
A．反应①常温下不能进行，需要加热
B．反应②不发生，但是有分层现象，紫色层在下层
C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物
D．反应④能发生，从而证明苯中存在碳碳单、双键交替结构
9．乙烯(CH2===CH2)和丙烯(CH2===CH—CH3)按物质的量之比为1∶1加聚，得到的产物可能为( )
A．①⑤ B．②⑤
C．①②③④ D．①②③④⑤
10．已知“键线式”是将有机物结构简式中的碳原子和氢原子省略后的式子。例如：丙烷的键线式可表示为。从柑橘中炼制萜二烯，下列有关它的推测正确的是( )
A．属于芳香烃
B．常温下为液态，难溶于水和有机溶剂
C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．分子式为C10H16
11．用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制聚苯乙烯。生产过程如下(反应条件略)：
下列说法不正确的是( )
A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B．通过煤的干馏不能直接得到纯净的苯
C．制聚苯乙烯的反应①为加成反应
D．反应①②③的原子利用率都达到了100%
[等级突破]
12．下列说法正确的是( )
A．光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是CCl4
B．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应
C．甲烷和乙烯混合物可通过溴的四氯化碳溶液分离
D．乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键，都能与H2发生加成反应
13．在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下：
对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯
沸点/℃ 138 144 139 80
熔点/℃ 13 －25 －47 6
下列说法不正确的是( )
A．该反应属于取代反应
B．甲苯的沸点高于144 ℃
C．用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D．从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
14．(双选)下列化合物中，既能发生取代反应又能发生加成反应的有( )
A．CH3CH===CH2B．CH3CH2CH2OH
15．实验室合成溴苯的装置图及有关数据如下，按下列合成步骤回答有关问题。
苯 溴 溴苯
密度/g·cm－3 0.88 3.12 1.50
沸点/℃ 80.5 59 156
水中溶解性 微溶 微溶 微溶
(1)实验装置中，仪器c的名称为________，其作用为
________________________________________________________________________。
(2)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑，在b中小心加入4.0 mL液态溴，向a中滴入几滴液溴，有白雾产生，是因为生成了________(填化学式)气体。继续滴加至液溴滴完，写出a中发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)液溴滴完后，经过下列步骤分离、提纯：
①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑。
②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。用NaOH溶液洗涤的目的是________________________________________。
③向得到的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入无水氯化钙的目的是________________________________________________________________________。
(4)经上述分离操作后，溴苯中还含有的主要杂质为________(填名称)，要进一步提纯，需采用的操作方法为
________________________________________________________________________。
16.
Ⅰ.新合成的一种烃，其碳骨架呈三棱柱体(如图所示，碳碳键的键长相等)。
(1)写出该烃的分子式：________。
(2)该烃的一氯代物有________种；该烃的四氯代物有________种。
(3)该烃的同分异构体有多种，其中1种不能使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色，但在一定条件下能跟液溴、氢气等发生反应，这种同分异构体的结构简式为________。请依次写出该同分异构体与氢气、液溴反应的化学方程式并注明反应类型：
________________________________________________________________________，________；_________________________________________________________________，________。
Ⅱ.由A、B两种烃组成的混合气体，平均相对分子质量随A的体积分数变化关系如图所示。
(1)A的摩尔质量是________。
(2)A、B的化学式分别为________、________，A、B互为________。
(3)A分子中碳原子________在一条直线上(填“可能”“一定”或“一定不”)；A分子的二氯代物有________种。
17．某实验小组用如图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯)：
反应原理：
实验中可能用到的数据：
密度/(g·cm－3) 沸点/℃ 溶解性
甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯
对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃
邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃
实验步骤：①浓硫酸与浓硝酸按体积比1∶3配制混合溶液(即混酸)共40 mL；
②在三颈瓶中加入13 g甲苯(易挥发)，按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸；
④控制温度约为50 ℃，反应大约10 min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15 g。
请回答下列问题：
(1)冷凝管的作用是________；冷却水从冷凝管的________(填“a”或“b”)端进入。
(2)仪器A的名称是________，使用该仪器前必须进行的操作是________。
(3)分离反应后产物的方案如下：
其中，操作Ⅰ的名称为________，操作2必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管(尾接管)、________和________。
(4)本实验中甲苯的转化率为________(结果保留3位有效数字)。
课时作业15 煤的干镏与苯 有机高分子化合物
1．解析：煤中不含苯和甲苯，通过煤的干馏可以获得含苯和甲苯的煤焦油和粗苯，D项错误。
答案：D
2．解析：塑料为合成高分子材料，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，纤维有天然纤维、人造纤维和合成纤维。
答案：D
3．解析：由医用外科口罩的结构示意图可知防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用，故A正确；聚丙烯由丙烯通过加聚反应制得，属于合成高分子，故B正确；聚丙烯属于烃类，无亲水基，难溶于水，故C正确；口罩用完后属于有害物质，不能投入有标志的垃圾箱，故D不正确。
答案：D
4．解析：只含碳、氢元素的有机化合物为烃，甲烷和苯均属于烃，故A正确；苯分子中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，故B错误；甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，苯和液溴在铁粉作用下可发生取代反应生成溴苯，故C正确；苯含碳量大，燃烧时火焰明亮并有浓烈的黑烟生成，故D正确。
答案：B
5．解析：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，但苯环中对角线上的碳原子应在一条直线上，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；该烃分子中有2个苯环，不属于苯的同系物，D不正确。
答案：B
6．解析：在溴化铁的催化作用下，苯和液溴反应生成无色的溴苯和溴化氢。若关闭K时向烧瓶中滴加液体，会使烧瓶中气体压强增大，苯和溴的混合液不能顺利流下，打开K，可以平衡气压，便于苯和溴的混合液顺利流下，故A正确；装置b中四氯化碳的作用是吸收挥发出的苯和溴蒸气，溴溶于四氯化碳使液体逐渐变为浅红色，故B正确；装置c中碳酸钠溶液呈碱性，能够吸收反应生成的溴化氢气体，故C正确；反应后得到粗溴苯，向粗溴苯中加入稀氢氧化钠溶液洗涤，除去其中溶解的溴单质，振荡、静置，分层后分液，向有机层中加入适当的干燥剂，然后蒸馏分离出沸点较低的苯，可以得到溴苯，不能用结晶法提纯溴苯，故D错误。
答案：D
7．解析：A项，CH3CH===CH2中存在甲基，故CH3CH===CH2中所有原子不可能处于同一平面上；B项，乙烯为平面结构，CH2===CH2中6个原子一定处于同一平面上；C项，苯为平面结构，乙烯为平面结构，通过旋转乙烯基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，中所有的原子可能处于同一平面；D项，苯为平面结构，中12个原子一定处于同一平面上；故A选项符合题意。
答案：A
8．解析：反应①常温下能进行，故A错误；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯的密度比水小，所以分层后有机层在上层，故B正确；反应③为取代反应，故C错误；反应④能发生，但是苯中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊共价键，故D错误。
答案：B
9．解析：乙烯和丙烯两种物质发生加聚反应时，首先分子中各自含有的双键要打开，CH2===CH2―→—CH2—CH2—，―→，二者按物质的量之比为1∶1加聚时，再相连形成的高聚物中最简单的结构单元(链节)可能是故①②③④符合题意。
答案：C
10．解析：中不含苯环，不属于芳香烃，故A错误；根据相似相溶原理可知该萜二烯易溶于有机溶剂，难溶于水，故B错误；萜二烯中含有键，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；该有机物每个分子中含有10个碳原子、16个氢原子，其分子式为C10H16，故D正确。
答案：D
11．解析：石油裂解是为了得到更多的乙烯、丙烯等小分子烃，故A正确；通过煤的干馏只能得到苯和苯的同系物等的混合物，还要进行分馏才能得到纯净的苯，故B正确；根据反应特点可知反应①为加成反应，故C正确；反应①、③的原子利用率都达到了100%，而反应②中除生成目标产物外，还生成了H2，原子利用率小于100%，故D错误。
答案：D
12．解析：光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是HCl，A错误；苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应，B正确；甲烷和乙烯混合物通过溴的四氯化碳溶液后，乙烯与溴反应得到1，2 二溴乙烷，故甲烷与乙烯混合物不可通过溴的四氯化碳溶液分离，C错误；苯分子中不含碳碳双键，D错误。
答案：B
13．解析：甲苯变成二甲苯是苯环上的氢原子被甲基取代所得属于取代反应，A正确。甲苯的沸点应比苯的高，比对二甲苯的低，B错误。苯与二甲苯的沸点相差较大，可以用蒸馏的方法分离，C正确。由于对二甲苯的熔点最高，冷却时对二甲苯先结晶析出，D正确。
答案：B
14．解析：A项，含碳碳双键可发生加成反应，甲基上的H可发生取代反应；B项，没有不饱和键，不能发生加成反应；C项，没有不饱和键，不能发生加成反应；D项，苯可发生加成反应，且苯环上的H可发生取代反应。
答案：AD
15．解析：(1)仪器c是球形冷凝管，其作用是使挥发的溴和苯经冷凝后重新回到反应容器内，提高原料利用率。(2)苯与液溴反应生成HBr，HBr遇水蒸气形成白雾；c中发生反应的化学方程式为2Fe＋3Br2===2FeBr3、。(3)②加NaOH溶液，把未反应的Br2变成NaBr和NaBrO洗到水中；③加干燥剂，无水氯化钙能干燥溴苯。(4)反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯，苯和溴苯互溶，二者沸点相差较大，且苯的沸点低，所以采用蒸馏的方法进行分离，除去苯，溴苯留在母液中。
答案：(1)球形冷凝管 冷凝、回流
(2)HBr 2Fe＋3Br2===2FeBr3、
(3)②除去HBr和未反应的Br2 ③干燥
(4)苯 蒸馏
16．解析：Ⅰ.(1)根据该烃的碳骨架图并结合碳原子的4价键规律可知，该烃的分子式是C6H6。(2)因为该烃的碳骨架呈三棱柱体，所以分子中只有1种化学环境的氢原子，因此其一氯代物只有1种。由于1个该烃分子中有6个氢原子，则其四氯代物和二氯代物的种类相等，其二氯代物有3种，分别是、、，故四氯代物也有3种。(3)根据该同分异构体的性质并结合其分子式可判断，该同分异构体是；苯与氢气发生加成反应，反应的化学方程式为＋3H2；苯与液溴发生取代反应，反应的化学方程式为。
Ⅱ.根据图像结合 ＝M(A)×A%＋M(B)×(1－A%)列式计算，设A的相对分子质量为x，B的相对分子质量为y，则有，解得x＝44，y＝30，因A、B都是烃，则＝3…8，A应为C3H8，＝2…6，B应为C2H6。
(1)A的摩尔质量是44 g·mol－1。(2)A、B化学式分别为C3H8、C2H6，A、B互为同系物。(3)甲烷是正四面体结构，A分子中含有—CH2—，所有碳原子一定不在一条直线上；A分子的二氯代物有4种，分别为1，1 二氯丙烷、1，2 二氯丙烷、1，3 二氯丙烷、2，2 二氯丙烷。
答案：Ⅰ.(1)C6H6 (2)1 3
Ⅱ.(1)44 g·mol－1
(2)C3H8 C2H6 同系物
(3)一定不 4
17．解析：(1)冷凝管的作用是冷凝回流，提高原料利用率。蒸馏时，冷却水从冷凝管的下口通入、上口流出，使冷凝管充满冷水而进行充分冷却，所以冷却水从冷凝管的a端进入。(2)仪器A是分液漏斗，使用前必须检查其是否漏液。(3)操作1分离得到的是无机混合物和有机混合物，操作1的名称为分液；分离两种一硝基甲苯，只能利用它们的沸点不同，采用蒸馏的方法，蒸馏烧瓶盛放两种一硝基甲苯的混合物，酒精灯用于加热蒸馏烧瓶，温度计测量蒸气的温度，冷凝管用于将蒸气冷却为液体，铁架台用于固定蒸馏烧瓶，牛角管(尾接管)用于承接冷凝后的液体，锥形瓶用于盛放产品，所以操作2必需的玻璃仪器还有蒸馏烧瓶和冷凝管。(4)根据反应方程式可知，1 mol的甲苯可以得到1 mol的一硝基甲苯，即92 g的甲苯可以得到137 g的一硝基甲苯，则13 g甲苯能得到的一硝基甲苯的质量m＝ g≈19.36 g，本实验最终得到纯净的一硝基甲苯共15 g，所以一硝基甲苯的产率为×100%≈77.5%。
答案：(1)冷凝回流 a (2)分液漏斗 检漏 (3)分液 蒸馏烧瓶 冷凝管 (4)77.5%
[学业达标]
1．下列说法不正确的是( )
A．天然气的主要成分是甲烷
B．煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物
C．将煤隔绝空气加强热使其分解，叫作煤的干馏
D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
2．下列说法错误的是 ( )
A．聚乙烯塑料是当今世界上产量最大的塑料产品
B．橡胶是具有高弹性的高分子化合物
C．合成纤维具有比天然纤维和人造纤维更优异的性能
D．塑料、橡胶和纤维都是天然高分子材料
3.
医用外科口罩的结构示意图如图所示，其中过滤层所用的核心材料是熔喷布，其主要原料是聚丙烯，具有阻隔部分病毒和细菌的作用。
下列关于医用外科口罩的说法不正确的是( )
A．防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用
B．聚丙烯属于合成高分子
C．聚丙烯难溶于水
D．用完后应投入有标志的垃圾箱
4．下列关于甲烷和苯的性质叙述不正确的是( )
A．甲烷和苯均属于烃
B．苯的分子中存在碳碳单、双键交替结构
C．甲烷和苯在一定条件下均能发生取代反应
D．苯在空气中燃烧时有浓烈的黑烟生成
5．已知C—C键可以绕键轴自由旋转，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．该烃属于苯的同系物
6．实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，下列关于实验的操作或叙述错误的是 ( )
A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C．装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢气体
D．反应后的混合液经稀氢氧化钠溶液洗涤、结晶，得到溴苯
7．下列分子中的所有原子不可能处于同一平面上的是( )
A．CH3CH===CH2 B．CH2===CH2
8．下列关于苯的叙述正确的是( )
A．反应①常温下不能进行，需要加热
B．反应②不发生，但是有分层现象，紫色层在下层
C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物
D．反应④能发生，从而证明苯中存在碳碳单、双键交替结构
9．乙烯(CH2===CH2)和丙烯(CH2===CH—CH3)按物质的量之比为1∶1加聚，得到的产物可能为( )
A．①⑤ B．②⑤
C．①②③④ D．①②③④⑤
10．已知“键线式”是将有机物结构简式中的碳原子和氢原子省略后的式子。例如：丙烷的键线式可表示为。从柑橘中炼制萜二烯，下列有关它的推测正确的是( )
A．属于芳香烃
B．常温下为液态，难溶于水和有机溶剂
C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．分子式为C10H16
11．用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制聚苯乙烯。生产过程如下(反应条件略)：
下列说法不正确的是( )
A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B．通过煤的干馏不能直接得到纯净的苯
C．制聚苯乙烯的反应①为加成反应
D．反应①②③的原子利用率都达到了100%
[等级突破]
12．下列说法正确的是( )
A．光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是CCl4
B．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应
C．甲烷和乙烯混合物可通过溴的四氯化碳溶液分离
D．乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键，都能与H2发生加成反应
13．在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下：
对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯
沸点/℃ 138 144 139 80
熔点/℃ 13 －25 －47 6
下列说法不正确的是( )
A．该反应属于取代反应
B．甲苯的沸点高于144 ℃
C．用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D．从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
14．(双选)下列化合物中，既能发生取代反应又能发生加成反应的有( )
A．CH3CH===CH2B．CH3CH2CH2OH
15．实验室合成溴苯的装置图及有关数据如下，按下列合成步骤回答有关问题。
苯 溴 溴苯
密度/g·cm－3 0.88 3.12 1.50
沸点/℃ 80.5 59 156
水中溶解性 微溶 微溶 微溶
(1)实验装置中，仪器c的名称为________，其作用为
________________________________________________________________________。
(2)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑，在b中小心加入4.0 mL液态溴，向a中滴入几滴液溴，有白雾产生，是因为生成了________(填化学式)气体。继续滴加至液溴滴完，写出a中发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)液溴滴完后，经过下列步骤分离、提纯：
①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑。
②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。用NaOH溶液洗涤的目的是________________________________________。
③向得到的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入无水氯化钙的目的是________________________________________________________________________。
(4)经上述分离操作后，溴苯中还含有的主要杂质为________(填名称)，要进一步提纯，需采用的操作方法为
________________________________________________________________________。
16.
Ⅰ.新合成的一种烃，其碳骨架呈三棱柱体(如图所示，碳碳键的键长相等)。
(1)写出该烃的分子式：________。
(2)该烃的一氯代物有________种；该烃的四氯代物有________种。
(3)该烃的同分异构体有多种，其中1种不能使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色，但在一定条件下能跟液溴、氢气等发生反应，这种同分异构体的结构简式为________。请依次写出该同分异构体与氢气、液溴反应的化学方程式并注明反应类型：
________________________________________________________________________，________；_________________________________________________________________，________。
Ⅱ.由A、B两种烃组成的混合气体，平均相对分子质量随A的体积分数变化关系如图所示。
(1)A的摩尔质量是________。
(2)A、B的化学式分别为________、________，A、B互为________。
(3)A分子中碳原子________在一条直线上(填“可能”“一定”或“一定不”)；A分子的二氯代物有________种。
17．某实验小组用如图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯)：
反应原理：
实验中可能用到的数据：
密度/(g·cm－3) 沸点/℃ 溶解性
甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯
对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃
邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃
实验步骤：①浓硫酸与浓硝酸按体积比1∶3配制混合溶液(即混酸)共40 mL；
②在三颈瓶中加入13 g甲苯(易挥发)，按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸；
④控制温度约为50 ℃，反应大约10 min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15 g。
请回答下列问题：
(1)冷凝管的作用是________；冷却水从冷凝管的________(填“a”或“b”)端进入。
(2)仪器A的名称是________，使用该仪器前必须进行的操作是________。
(3)分离反应后产物的方案如下：
其中，操作Ⅰ的名称为________，操作2必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管(尾接管)、________和________。
(4)本实验中甲苯的转化率为________(结果保留3位有效数字)。
课时作业15 煤的干镏与苯 有机高分子化合物
1．解析：煤中不含苯和甲苯，通过煤的干馏可以获得含苯和甲苯的煤焦油和粗苯，D项错误。
答案：D
2．解析：塑料为合成高分子材料，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，纤维有天然纤维、人造纤维和合成纤维。
答案：D
3．解析：由医用外科口罩的结构示意图可知防水层具有阻隔飞沫进入口鼻内的作用，故A正确；聚丙烯由丙烯通过加聚反应制得，属于合成高分子，故B正确；聚丙烯属于烃类，无亲水基，难溶于水，故C正确；口罩用完后属于有害物质，不能投入有标志的垃圾箱，故D不正确。
答案：D
4．解析：只含碳、氢元素的有机化合物为烃，甲烷和苯均属于烃，故A正确；苯分子中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，故B错误；甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，苯和液溴在铁粉作用下可发生取代反应生成溴苯，故C正确；苯含碳量大，燃烧时火焰明亮并有浓烈的黑烟生成，故D正确。
答案：B
5．解析：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，但苯环中对角线上的碳原子应在一条直线上，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；该烃分子中有2个苯环，不属于苯的同系物，D不正确。
答案：B
6．解析：在溴化铁的催化作用下，苯和液溴反应生成无色的溴苯和溴化氢。若关闭K时向烧瓶中滴加液体，会使烧瓶中气体压强增大，苯和溴的混合液不能顺利流下，打开K，可以平衡气压，便于苯和溴的混合液顺利流下，故A正确；装置b中四氯化碳的作用是吸收挥发出的苯和溴蒸气，溴溶于四氯化碳使液体逐渐变为浅红色，故B正确；装置c中碳酸钠溶液呈碱性，能够吸收反应生成的溴化氢气体，故C正确；反应后得到粗溴苯，向粗溴苯中加入稀氢氧化钠溶液洗涤，除去其中溶解的溴单质，振荡、静置，分层后分液，向有机层中加入适当的干燥剂，然后蒸馏分离出沸点较低的苯，可以得到溴苯，不能用结晶法提纯溴苯，故D错误。
答案：D
7．解析：A项，CH3CH===CH2中存在甲基，故CH3CH===CH2中所有原子不可能处于同一平面上；B项，乙烯为平面结构，CH2===CH2中6个原子一定处于同一平面上；C项，苯为平面结构，乙烯为平面结构，通过旋转乙烯基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，中所有的原子可能处于同一平面；D项，苯为平面结构，中12个原子一定处于同一平面上；故A选项符合题意。
答案：A
8．解析：反应①常温下能进行，故A错误；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯的密度比水小，所以分层后有机层在上层，故B正确；反应③为取代反应，故C错误；反应④能发生，但是苯中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊共价键，故D错误。
答案：B
9．解析：乙烯和丙烯两种物质发生加聚反应时，首先分子中各自含有的双键要打开，CH2===CH2―→—CH2—CH2—，―→，二者按物质的量之比为1∶1加聚时，再相连形成的高聚物中最简单的结构单元(链节)可能是故①②③④符合题意。
答案：C
10．解析：中不含苯环，不属于芳香烃，故A错误；根据相似相溶原理可知该萜二烯易溶于有机溶剂，难溶于水，故B错误；萜二烯中含有键，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；该有机物每个分子中含有10个碳原子、16个氢原子，其分子式为C10H16，故D正确。
答案：D
11．解析：石油裂解是为了得到更多的乙烯、丙烯等小分子烃，故A正确；通过煤的干馏只能得到苯和苯的同系物等的混合物，还要进行分馏才能得到纯净的苯，故B正确；根据反应特点可知反应①为加成反应，故C正确；反应①、③的原子利用率都达到了100%，而反应②中除生成目标产物外，还生成了H2，原子利用率小于100%，故D错误。
答案：D
12．解析：光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是HCl，A错误；苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应，B正确；甲烷和乙烯混合物通过溴的四氯化碳溶液后，乙烯与溴反应得到1，2 二溴乙烷，故甲烷与乙烯混合物不可通过溴的四氯化碳溶液分离，C错误；苯分子中不含碳碳双键，D错误。
答案：B
13．解析：甲苯变成二甲苯是苯环上的氢原子被甲基取代所得属于取代反应，A正确。甲苯的沸点应比苯的高，比对二甲苯的低，B错误。苯与二甲苯的沸点相差较大，可以用蒸馏的方法分离，C正确。由于对二甲苯的熔点最高，冷却时对二甲苯先结晶析出，D正确。
答案：B
14．解析：A项，含碳碳双键可发生加成反应，甲基上的H可发生取代反应；B项，没有不饱和键，不能发生加成反应；C项，没有不饱和键，不能发生加成反应；D项，苯可发生加成反应，且苯环上的H可发生取代反应。
答案：AD
15．解析：(1)仪器c是球形冷凝管，其作用是使挥发的溴和苯经冷凝后重新回到反应容器内，提高原料利用率。(2)苯与液溴反应生成HBr，HBr遇水蒸气形成白雾；c中发生反应的化学方程式为2Fe＋3Br2===2FeBr3、。(3)②加NaOH溶液，把未反应的Br2变成NaBr和NaBrO洗到水中；③加干燥剂，无水氯化钙能干燥溴苯。(4)反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯，苯和溴苯互溶，二者沸点相差较大，且苯的沸点低，所以采用蒸馏的方法进行分离，除去苯，溴苯留在母液中。
答案：(1)球形冷凝管 冷凝、回流
(2)HBr 2Fe＋3Br2===2FeBr3、
(3)②除去HBr和未反应的Br2 ③干燥
(4)苯 蒸馏
16．解析：Ⅰ.(1)根据该烃的碳骨架图并结合碳原子的4价键规律可知，该烃的分子式是C6H6。(2)因为该烃的碳骨架呈三棱柱体，所以分子中只有1种化学环境的氢原子，因此其一氯代物只有1种。由于1个该烃分子中有6个氢原子，则其四氯代物和二氯代物的种类相等，其二氯代物有3种，分别是、、，故四氯代物也有3种。(3)根据该同分异构体的性质并结合其分子式可判断，该同分异构体是；苯与氢气发生加成反应，反应的化学方程式为＋3H2；苯与液溴发生取代反应，反应的化学方程式为。
Ⅱ.根据图像结合 ＝M(A)×A%＋M(B)×(1－A%)列式计算，设A的相对分子质量为x，B的相对分子质量为y，则有，解得x＝44，y＝30，因A、B都是烃，则＝3…8，A应为C3H8，＝2…6，B应为C2H6。
(1)A的摩尔质量是44 g·mol－1。(2)A、B化学式分别为C3H8、C2H6，A、B互为同系物。(3)甲烷是正四面体结构，A分子中含有—CH2—，所有碳原子一定不在一条直线上；A分子的二氯代物有4种，分别为1，1 二氯丙烷、1，2 二氯丙烷、1，3 二氯丙烷、2，2 二氯丙烷。
答案：Ⅰ.(1)C6H6 (2)1 3
Ⅱ.(1)44 g·mol－1
(2)C3H8 C2H6 同系物
(3)一定不 4
17．解析：(1)冷凝管的作用是冷凝回流，提高原料利用率。蒸馏时，冷却水从冷凝管的下口通入、上口流出，使冷凝管充满冷水而进行充分冷却，所以冷却水从冷凝管的a端进入。(2)仪器A是分液漏斗，使用前必须检查其是否漏液。(3)操作1分离得到的是无机混合物和有机混合物，操作1的名称为分液；分离两种一硝基甲苯，只能利用它们的沸点不同，采用蒸馏的方法，蒸馏烧瓶盛放两种一硝基甲苯的混合物，酒精灯用于加热蒸馏烧瓶，温度计测量蒸气的温度，冷凝管用于将蒸气冷却为液体，铁架台用于固定蒸馏烧瓶，牛角管(尾接管)用于承接冷凝后的液体，锥形瓶用于盛放产品，所以操作2必需的玻璃仪器还有蒸馏烧瓶和冷凝管。(4)根据反应方程式可知，1 mol的甲苯可以得到1 mol的一硝基甲苯，即92 g的甲苯可以得到137 g的一硝基甲苯，则13 g甲苯能得到的一硝基甲苯的质量m＝ g≈19.36 g，本实验最终得到纯净的一硝基甲苯共15 g，所以一硝基甲苯的产率为×100%≈77.5%。
答案：(1)冷凝回流 a (2)分液漏斗 检漏 (3)分液 蒸馏烧瓶 冷凝管 (4)77.5%