(17)3.2.2从化石燃料中获取有机化合物——高一化学鲁科版(2019)必修二同步课时作业
1.下列分子中,所有原子不在同一平面内的是( )
A.乙炔 B.乙烯 C.甲苯 D.苯
2.如图是某有机物分子的比例(填充),该有机物的分子式是( )
A. B. C. D.
3.下列说法不正确的是( )
A.煤气化生成的可燃性气体中的CO和再经过催化合成可以转变为液体燃料
B.重油采用减压蒸馏分离的原因是防止温度过高损害设备且重油高温下易分解
C.分子中的所有原子处于同一平面
D.萘()属于芳香族化合物,其一溴代物有两种
4.下列关于苯的说法正确的是( )
A.苯的分子式为,它不能使酸性溶液褪色,其属于饱和烃
B.由苯制取硝基苯及由苯制取环己烷的反应均为加成反应C.苯是无色、无味的液体,密度比水大,难溶于水,在空气中燃烧时有浓烟
D.苯分子为平面正六边形结构,6个碳原子之间的碳碳键完全相同
5.苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构,下列可以作为证据的是( )
①苯不能与溴水反应而褪色
②苯不能使酸性溶液褪色
③苯在一定条件下既能发生取代反应,又能发生加成反应
④经测定,邻二甲苯只有1种结构
⑤苯分子具有正六边形结构
A.①②④⑤ B.①③④⑤ C.①②③④ D.②③④⑤
6.下列有机反应中,发生断裂的是( )
A.甲烷与氯气在光照条件下反应
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应
C.乙炔与氯化氢在催化剂和加热条件下反应
D.苯与氢气在催化剂和加热条件下反应
7.下列关于苯的叙述正确的是( )
A.能通过石油分馏获取苯
B.苯不溶于水,其密度比水大
C.苯与浓硝酸在常温下难反应
D.苯环中含有3个碳碳双键和3个碳碳单键
8.下列关于苯的叙述正确的是( )
A.反应①为取代反应,有机产物与水混合浮在上层
B.反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟
C.反应③为取代反应,有机产物是一种烃
D.反应④中1mol苯最多与3mol发生加成反应,是因为苯分子含有三个碳碳双键
9.实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验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
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯
10.某同学分别用下列装置a和b制备溴苯,下列说法错误的是( )
A.两烧瓶中均出现红棕色气体,说明反应放热
B.a装置锥形瓶中出现淡黄色沉淀,说明烧瓶中发生取代反应
C.反应后的混合液中加入氢氧化钠后会有红褐色沉淀生成
D.b装置中的倒置漏斗起防倒吸作用,漏斗内形成白烟
11.如图为制取溴苯实验装置,有关现象的叙述和解释,其中不正确的是( )
A.实验室制取的粗溴苯呈褐色,由于少量未反应的溴溶解于溴苯,可以用NaOH溶液除去溴苯中的溴单质
B.冷凝管的作用是导气、冷凝、回流,此处用球形冷凝管冷凝效果更好
C.锥形瓶E中的作用是吸收HBr,防止产生白雾
D.粗溴苯经过水洗-碱洗-水洗,得到溴苯和苯的混合物,用蒸馏的方法将其分离
12.实验室制备硝基苯的原理是在50~60 ℃时,苯与浓硝酸在浓硫酸作用下发生反应:。实验装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法不正确的是( )
A.水浴加热的优点是使反应物受热均匀、容易控制温度
B.反应后,可用仪器a、b蒸馏得到产品
C.硝基苯有苦杏仁气味,密度比水的大
D.将浓硫酸、浓硝酸和苯混合时,应向浓硝酸中加入浓硫酸,待冷却至50 ℃以下,在不断振荡下逐滴加入少量苯
13.通过对实验事实的验证与讨论,认识苯的结构。
提出问题:苯分子是碳碳单键与碳碳双键交替的环状结构吗?
(1)提出假设:从苯的分子式看,具有不饱和性;从看,分子中含有碳碳双键,所以,苯一定能使________褪色。
(2)实验验证:
①苯不能使_______褪色。
②经科学测定,苯分子里6个碳原子之间的键__________;6个碳原子和6个氢原子都在同一__________上。
(3)得出结论:苯中的碳碳键跟烯烃中的双键_________,苯的性质没有表现出不饱和性,结构稳定,说明苯分子__________一般的碳碳单键与碳碳双键交替的环状结构。
(4)应用:为了表示苯分子的结构特点,结构式用__________表示,用表示苯分子结构式是不确切的。
14.某化学课外小组用如图所示装置制取溴苯并探究该反应的类型。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。
(1)反应结束后,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是________________________。
(2)C中盛放的作用是________________________。
(3)若要证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,通常有两种方法,请按要求填写下表。
向试管D中加入的试剂 能证明苯与液溴发生取代反应的现象
方法一
方法二
15.溴苯是一种化工原料,某兴趣小组用如下装置制备溴苯并证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应。
有关数据如下:
苯 溴 溴苯
密度/g·cm-3 0.88 3.10 1.50
沸点/℃ 80 59 156
水中溶解度 微溶 微溶 微溶
请回答下列问题:
(1)仪器c的名称为_________。
(2)将b中液溴缓慢滴入a瓶的无水苯及铁的混合体系中,充分反应即可得到溴苯,写出制备溴苯的化学反应方程式:_________;
(3)通过下列步骤分离提纯溴苯:
①先将a中反应后的液体过滤除去未反应的铁屑;
②然后产品依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。此过程需要分液操作,分液时溴苯应从分液漏斗的_________(填“上口”、“下口”)分离出。
③向分离出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。
(4)经过上述分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为_________,若要进一步提纯,可进行的操作是_________(填操作名称)。
(5)装置d的作用是_________。
(6)能证明苯和液溴发生的是取代反应而不是加成反应,进行的操作及现象是_________。
答案以及解析
1.答案:C
解析:A. 乙炔是直线形结构,分子中各原子处于同一平面内,A正确;
B. 乙烯是平面形结构,分子中各原子处于同一平面内,B正确;
C.甲苯中含有甲基,所有原子不可能共平面,C错误 ;
D. 苯是平面形结构,分子中各原子处于同一平面内,D正确;
故选C。
2.答案:B
解析:比例模型可以直观的表示分子的形状,其碳原子的成键情况是确定分子结构的关键,碳原子成键情况主要根据与碳原子形成共价键的原子数目确定,由此有机物比例模型可知,该有机物一个分子中含两种原子C和H,H原子个数为6,C原子个数为6,分子式为,故选B。
3.答案:C
解析:A.煤气化生成CO和,CO和催化反应可以生成甲醇等液态燃料,A正确;
B.减压分馏的原理是:降低压强,烃的沸点随压强降低而降低,使重油能在较低温度下分馏,避免温度过高损害设备且重油高温下易分解,B正确;
C.分子中含有甲基,不可能所有原子在同一平面,C错误;
D.中含有苯环,属于芳香族化合物,有图示两种环境氢原子,一溴代物有2种,D正确;
故选C。
4.答案:D
解析:由苯的分子式可知,其氢原子数远未达到饱和,故苯属于不饱和烃,A错误;由苯制取硝基苯的反应为取代反应,B错误;苯具有特殊气味,且其密度比水小,C错误。
5.答案:A
解析:苯与溴水不发生加成反应,说明苯环中没有碳碳双键,①符合题意;苯不能被酸性溶液氧化,说明苯环中没有碳碳双键,②符合题意;苯可以发生加成反应,发生加成反应是双键或三键具有的性质,③不符合题意;若苯环中存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构,则邻二甲苯有2种结构,邻二甲苯只有1种结构,说明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构,④符合题意;若苯环中存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构,则苯环六条边不相等,苯分子具有正六边形结构,能够说明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构,⑤符合题意;综上所述,①②④⑤符合题意。故选A。
6.答案:A
解析:A.甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代烃,C-H键断裂,A符合;
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,生成1,2-二溴乙烷,断裂的是碳碳键,B不符合;
C.乙炔与氯化氢在催化剂和加热条件下发生加成反应,断裂的是碳碳键,C不符合;
D.苯与氢气在催化剂和加热条件下发生加成反应,断裂的是碳碳键,D不符合;
答案选A。
7.答案:C
解析:通过煤的干馏可以获取苯及其部分同系物,A错误;苯不溶于水,其密度比水小,B错误;苯与浓硝酸在浓硫酸、加热条件下可发生反应制备硝基苯,苯与浓硝酸在常温下不反应,C正确;苯环中不存在单、双键交替结构,苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键,D错误。
8.答案:B
解析:反应①为苯的取代反应,生成的溴苯密度比水大,处于下层,A错误;反应③为苯的硝化反应,属于取代反应,生成硝基苯,为烃的衍生物,C错误;苯分子中无碳碳双键,D错误。
9.答案:D
解析:A项、若关闭K时向烧瓶中加注液体,会使烧瓶中气体压强增大,苯和溴混合液不能顺利流下。打开K,可以平衡气压,便于苯和溴混合液流下,故A正确;
B项、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;
C项、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;
D项、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,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。
故选D。
10.答案:B
解析:A.制备溴苯的过程中有热量产生,溶液温度升高,导致沸点较低的液溴挥发,成为红棕色的溴蒸气,A说法正确;
B.a装置中的溴蒸气挥发进入锥形瓶被硝酸银溶液吸收,也会产生淡黄色的溴化银沉淀,故a装置锥形瓶中出现淡黄色沉淀,不能说明苯和液溴发生了取代反应,B说法错误;
C.反应后的混合液中加入氢氧化钠后,NaOH与溴化铁反应生成氢氧化铁,会有红褐色沉淀生成,C说法正确;
D.HBr气体极易溶于水,用倒置的漏斗可防止倒吸,用浓氨水吸收HBr,挥发的和HBr反应生成固体,有白烟生成,D说法正确;
答案选B。
11.答案:C
解析:A.溴苯是无色液体,溴苯中溶有溴而呈褐色,溴可以和氢氧化钠溶液反应,而留在溶液中,溴苯不溶于水,而分层,A项正确;
B.冷凝管的作用是导气、冷凝、回流,球形冷凝管一般用于反应装置,即在反应时考虑到反应物的蒸发流失而用球形冷凝管冷凝回流,使反应更彻底,B项正确;
C.有毒,锥形瓶E中的作用是吸收,C项错误;
D.粗溴苯经过水洗-碱洗-水洗,得到溴苯和苯的混合物,用蒸馏的方法溴苯和苯分离,D项正确;
答案选C。
12.答案:B
解析:水浴加热的优点为反应物受热均匀、容易控制温度,A正确;反应后,液体分层,应用分液漏斗分离,粗产品用蒸馏烧瓶(不用圆底烧瓶)和冷凝管蒸馏得到硝基苯,B错误;硝基苯有苦杏仁气味,密度比水的大,C正确;混合时要使热量及时散失,防止苯挥发,由于浓硫酸的密度大于浓硝酸,为避免液体迸溅,应向浓硝酸中加入浓硫酸,待冷却后,将苯加入所得的混合物中,D正确。
13.答案:(1)酸性溶液
(2)①酸性溶液②完全相同;平面
(3)不同;不同于
(4)
解析:若苯分子是碳碳单键与碳碳双键交替的环状结构,就应该能与发生加成反应而使溴水褪色,能与酸性溶液发生氧化反应使其褪色。
14.答案:(1)除去溶于溴苯中的溴
(2)除去溴化氢气体中的溴蒸气
(3)方法一:溶液;产生(淡黄色)沉淀
方法二:紫色石蕊试液;溶液变红色(或其他合理答案)
解析:(1)B中氢氧化钠与溴反应,可以将溴苯中的溴除去。
(2)根据相似相溶原理,溴极易溶于四氯化碳,而溴化氢则不溶,所以C中盛放的作用是除去溴化氢气体中的溴蒸气。
(3)如果发生取代反应,生成溴化氢,溴化氢易溶于水电离出,检验D中含有溴离子或D中溶液呈酸性即可。
15.答案:(1)球形冷凝管
(2)
(3)下口
(4)苯;蒸馏
(5)除去HBr气体中的
(6)取少量e中溶液于试管中,加入几滴硝酸酸化的溶液,若产生浅黄色沉淀,则苯和液溴发生的是取代反应(或取少量e中溶液于试管中,加入几滴紫色石蕊试液,若溶液变成红色,则苯和液溴发生的是取代反应)
解析:苯与液溴在溴化铁的催化作用下生成溴苯和溴化氢,a装置为三颈瓶,该装置为发生装置,d装置为除杂装置,c装置为尾气处理装置;反应结束后溴苯中含有苯、溴、溴化铁、未反应的铁粉,先过滤除去铁粉,然后产品依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤,得到溴苯和苯的混合物,根据沸点不同,通过蒸馏得到溴苯;苯与液溴在溴化铁的催化作用下生成溴苯和溴化氢,通过检验溴离子可确定发生了取代反应。
(1)由仪器的形状可知c为球形冷凝管,故答案为球形冷凝管;
(2)苯与液溴在溴化铁的催化作用下生成溴苯,其反应的方程式为:
(3)分液操作应在分液漏斗中进行,溴苯的密度大于水,在下层,故答案为:下口;
(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,但苯的沸点低,所以采用蒸馏的的方法进行分离,故答案为:苯,蒸馏;
(5)溴有挥发性,制得的溴化氢中含有溴蒸气,溴为非极性分子易溶于有机溶剂四氯化碳,可选用四氯化碳除去溴化氢中的溴单质,故答案为:除去HBr气体中的;
(6)苯和溴发生取代反应生成溴化氢,利用稀硝酸和硝酸银检验出反应后有溴离子则可证明发生的是取代反应;故答案为:取少量e中溶液于试管中,加入几滴硝酸酸化的溶液,若产生浅黄色沉淀,则苯和液溴发生的是取代反应(或取少量e中溶液于试管中,加入几滴紫色石蕊试液,若溶液变成红色,则苯和液溴发生的是取代反应)