课件54张PPT。第2节 从化石燃料中获取有机化合物
第1课时 从天然气、石油和煤中获取燃料一、天然气和煤直接用作燃料
1.化石燃料
(1)含义:化石燃料又叫作___________________,
包括_________________,属于_________能源。矿石燃料、矿物燃料天然气、煤和石油不可再生(2)现存问题:
①化石燃料存在逐渐枯竭的危机;
②引起的环境问题:如温室效应、有毒气体和粉尘污染等。2.天然气
(1)主要成分:甲烷。另外沼气、坑道气(瓦斯)、天然气水合物(可燃冰)的主要成分也是甲烷。
(2)甲烷的物理性质气体小难溶于水(3)甲烷的燃烧
化学方程式为____________________。通常状况下,
1 mol CH4完全燃烧可放出_______的热量,是一种优良
的气体燃料。?CH4+2O2 CO2+2H2O802 kJ【情境·思考】
我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温(0～10℃)高压(>107 Pa)条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?
提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,可燃冰能燃烧是其中的可燃性成分CH4起作用。3.煤
(1)煤的组成(2)燃煤面临的问题:
直接燃煤会产生一些大气污染物,如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为①如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率;②煤的综合利用。【巧判断】
(1)点燃甲烷之前需要检验纯度。 ( )
提示:√。可燃性气体点燃前需要检验纯度,防止混合气体爆炸。(2)煤俗称煤炭,因此可看作碳元素形成的单质。 ( )
提示:×。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂的混合物。(3)煤里主要含碳及少量的其他元素,但绝大多数都含硫,工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。 ( )
提示:√。煤中的硫元素在燃烧时会生成SO2气体,SO2气体是形成酸雨的主要污染物。二、从石油中获取燃料
1.石油的组成2.石油的炼制沸点范围不同轻质液体燃料气态物理化学化学石油气汽油煤油汽油乙烯丙烯3.按要求写出相应的化学方程式
(1)十六烷的一种裂化方式:_____________________。
(2)辛烷的燃烧:__________________________。2C8H18+25O2 16CO2+18H2O【巧判断】
(1)石油有固定的沸点,所以可以进行分馏。 ( )
提示:×。石油是由各种碳原子数不等的烃混合而成的混合物,没有固定的沸点。(2)分馏、裂化得到的汽油成分完全相同。 ( )
提示:×。石油的裂化属于化学变化,裂化汽油成分中含有不饱和烃,分馏汽油中有石油气、煤油等。
(3)石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃。 ( )
提示:√。石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链不饱和烃。知识点一 石油的炼制
【重点释疑】
1.石油炼制的工艺流程简图2.直馏汽油和裂化汽油的比较【知识拓展】认识石油的炼制
(1)外界压强越小,物质的沸点就越低,而使本应要很高温度才能沸腾的馏分,在较低温度下就可以沸腾,从而得到高沸点馏分。一方面降低生产成本,另一方面可降低常压分馏中发生炭化的可能性。(2)石油的裂化和裂解均属于烷烃的分解反应,且裂解就是深度裂化,采用的温度比裂化的温度更高。
(3)烷烃的分解反应中生成烯烃,因此裂化汽油的成分中含有烯烃,能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。【思考·讨论】
(1)石油通过分馏、裂化后得到的产物是纯净物吗?
提示:不是。石油通过分馏、裂化得到的产物是多种烃的混合物,而不是单一的纯净物。(2)直馏汽油(石油分馏产品)和裂化汽油都适合做溴的萃取实验吗?
提示:裂化汽油中含有烯烃,能与溴发生加成反应,不适合做溴的萃取实验。直馏汽油主要成分是烷烃,不含烯烃,适合做溴的萃取实验。【案例示范】
【典例】(2019·咸阳高一检测)下列关于石油加工的叙述中,不正确的是 ( )
A.石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物
B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量
C.石油裂解的原料是石油分馏产物,包括石油气
D.石油的分馏是物理变化过程【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)注意区分石油炼制方法的不同点;
(2)石油和石油的分馏产品均是混合物。
【解析】选A。石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的产物,仍为混合物,A项错误,B、C两项正确;在石油常见的炼制方法中,分馏是物理变化,而裂化和裂解是化学变化,D项正确。【迁移·应用】
(2019·六盘水高一检测)下列关于石油的说法不正确的是 ( )
A.石油主要含C、H两种元素
B.石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物
C.石油有固定的熔点
D.石油分馏得到的汽油是混合物【解析】选C。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物;混合物没有固定的熔、沸点;石油分馏所得的馏分为混合物。【补偿训练】
(2019·石家庄高一检测)下图是石油分馏塔的示意图,a、b、c三种馏分中 ( )A.a的沸点最高
B.b的沸点最低
C.c的平均相对分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物【解析】选C。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物,沸点最低的最先蒸出,故a、b、c三种馏分中,a馏分的沸点最低,c馏分的沸点最高,沸点最高的馏分含碳原子数最多,即平均相对分子质量最大。知识点二 烃分子式的确定方法
【重点释疑】
只要计算求得1 mol烃分子中碳原子、氢原子的物质的量,即可写出烃的分子式。(1)化学方程式法:写出烃(CxHy)燃烧生成CO2和H2O的化
学方程式:CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O,根据化学
方程式,结合已知条件可计算烃的分子式。
(2)原子守恒法:根据烃(CxHy)燃烧的化学方程式可直接
找到烃(CxHy)、CO2、H2O之间的定量关系,若1 mol烃完
全燃烧生成CO2和H2O的物质的量为n(CO2)、n(H2O),则
有x=n(CO2),y=2n(H2O)。(3)最简式法:根据分子式为最简式的整数倍,因此
利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即
n(C)∶n(H)= =a∶b(最简整数
比)。最简式为CaHb,则分子式为(CaHb)n,n=
[M为烃的相对分子质量,(12a+b)为最简式的式量]。【思考·讨论】
(1)若某有机物充分燃烧后只生成CO2和H2O,该有机物一定是烃吗?
提示:不一定。燃烧后生成物只是CO2和H2O,说明该有机物含有碳、氢元素,但也可能含有氧元素,因此不能确定是烃。(2)确定了有机物的分子式就一定能确定其结构吗?
提示:不一定。由于同分异构现象的存在,确定有机物的分子式之后,还需要通过有机物的结构特点以及性质来确定其可能的结构。【案例示范】
【典例】写出下列各烃的分子式。
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍,A的分子式为________。?
(2)某气态烷烃20 mL完全燃烧时,正好消耗同温同压下100 mL氧气,该烷烃的分子式________。?【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)注意利用相对密度求相对分子质量的公式;
(2)烷烃的分子通式为CnH2n+2。【解析】(1)Mr(A)=36×2=72
设烷烃A的分子式为CnH2n+2,有12n+(2n+2)=72,n=5,故A的分子式为C5H12。(2)设该烷烃分子式为CnH2n+2,由
CnH2n+2+ O2 nCO2+(n+1)H2O
1
20 mL 100 mL
有1∶ =20 mL∶100 mL,n=3。
故分子式为C3H8。
答案:(1)C5H12 (2)C3H8 【母题追问】(1)若将题干(1)中烷烃A改为烃A,是否还能求出A的分子式?
提示:能。Mr(A)=36×2=72,则有CxHy中x的最大值为
=6,没有余数,因此减少1个碳原子,则氢原子数为12,故分子式C5H12。(2)写出题(1)中烷烃的结构简式和对应的名称。提示:题(1)中的烷烃为C5H12,
分别为正戊烷CH3(CH2)3CH3、异戊烷 、
新戊烷 。【迁移·应用】
1.(2019·兰州高一检测)1 L烷烃A的蒸气完全燃烧
时,生成同温同压下15 L水蒸气,则该烷烃的分子式
为 ( )
A.C14H30 B.C15H32
C.C16H34 D.C17H36【解析】选A。1 L烷烃A的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15 L水蒸气,则烷烃与水的物质的量之比为1∶15,根据氢原子守恒,可知A分子中氢原子数目为15×2=30,烷烃的组成通式为CnH2n+2,则2n+2=30,解得n=14,故烷烃A的分子式为C14H30。2.(2019·信阳高一检测)将0.1 mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得3.36 L(标准状况)CO2和3.6 g H2O。下列说法正确的是 ( )
A.一定有甲烷 B.一定有乙烷
C.一定没有甲烷 D.可能有乙烷【解析】选A。0.1 mol两种气态烃中含有:n(C)=
n(CO2)=0.15 mol,n(H)=2n(H2O)=0.4 mol,其平均
分子式为C1.5H4。故一定有甲烷,没有乙烷。【补偿训练】
(2019·潍坊高一检测)某10 mL气态烃在50 mL
O2中恰好充分燃烧,生成气态水,得到同状况下的气体
70 mL,求该烃的化学式。【解析】
CxHy(g)+(x+ )O2(g) x CO2(g)+ H2O(g) V前-V后
1 x+ 1-
10 mL 50 mL -10 mL根据体积差,得y=8
又气态烃恰好充分燃烧,得x+ = ,则x=3
因此,该烃的化学式为C3H8。
答案:C3H8【课堂回眸】
课件48张PPT。第2课时
石油裂解与乙烯一、石油的裂解
1.实验探究石油的裂解
(1)实验装置(2)实验现象2.石油裂解较大乙烯丙烯石油分馏石油气乙烯丙烯化学3.不饱和烃与烯烃【微思考】
石油的裂化和裂解有何区别和联系?
提示:裂化和裂解原理相同,但裂解温度更高,裂解又叫深度裂化。二者目的不同,裂化是为了提高轻质液态燃料的产量和质量,而裂解的目的是得到气态短链烃。二、乙烯
1.分子组成与结构
(1)组成与结构(2)结构特点平面共平面2.物理性质无气体稍有气味难小3.化学性质
分析下列实验,总结乙烯的化学性质明亮黑烟褪色褪色褪色(1)氧化反应。(2)加成反应。
①概念:有机物分子中_____上的碳原子与其他原子(或原子团)直接结合生成新的化合物分子的反应。
②乙烯的加成反应。双键4.乙烯的用途
(1)乙烯是一种重要的有机化工基础原料,用于生产塑
料等化工产品。目前,世界上已将___________作为衡
量一个国家石油化工发展水平的标志。
(2)乙烯是一种植物生长调节剂。乙烯的产量【情境·思考】
观察下列漫画,思考:乙烯和二氧化硫使溴水褪色的原理相同吗?提示:不同。SO2使溴水褪色是因为SO2将溴单质还原生成了无色的HBr,乙烯使溴水褪色是因为乙烯与溴单质发生了加成反应生成无色的1,2-二溴乙烷。【巧判断】
(1)乙烯的结构简式为CH2CH2。 ( )
提示:×。书写结构简式时乙烯分子中的官能团“＝”不能省略。
(2)乙烯的化学性质比乙烷活泼。 ( )
提示:√。乙烯的双键中有一个易断裂,化学性质较活泼。(3)乙烯双键中的一个键可以断裂,容易发生加成反应和取代反应。 ( )
提示:×。乙烯双键中有一个键可以断裂,容易发生加成反应。知识点 乙烷和乙烯的比较
【重点释疑】
1.分子结构2.化学性质3.乙烯与乙烷的鉴别4.除去乙烷中乙烯的方法
将混合气体通过盛溴水的洗气瓶,如图所示。【易错提醒】学习乙烯性质时的注意事项
(1)乙烯是可燃性气体,与空气混合后遇明火极易发生爆炸,因此点燃乙烯前一定要检验其纯度。
(2)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能把乙烯氧化为CO2。因此酸性高锰酸钾溶液可用来鉴别烷烃和乙烯,但不能用于除去烷烃中的乙烯(因为引入新的杂质二氧化碳)。【规律方法】加成反应与取代反应的对比 【思考·讨论】
(1)乙烯分子中所有的原子都在同一个平面上,丙烯
(CH3CH＝CH2)呢?
提示:丙烯中含有甲基(CH3—),其中的碳原子与周围的三个氢原子和一个碳原子形成四面体结构,因此丙烯的所有原子不全在同一平面上。 (2)乙烯与氢气反应生成乙烷,若要除去乙烷中混有的乙烯气体,能否采用通入氢气的方法?若不能,应该采取何种方法?
提示:否。除掉气体中的杂质时,通入气体容易引入新杂质,只能通过溶液或者固体。可将混合气通过足量的溴水,乙烯与溴反应生成1,2-二溴乙烷液体,而乙烷既不会发生反应,也不溶于水。(3)为什么甲烷燃烧没有黑烟,而乙烯燃烧有黑烟?
提示:因为甲烷分子里含碳量低,燃烧充分;乙烯分子里含碳量(85.7%)比较大,未完全燃烧,产生碳的小颗粒。(4)乙烯既可使酸性KMnO4溶液褪色,又可使溴水褪色,二者原理是否相同?
提示:不相同。乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,发生的是氧化反应,乙烯被氧化;而乙烯使溴水褪色,发生的是加成反应,乙烯与溴加成生成了1,2-二溴乙烷。【案例示范】
【典例】(2019·衡水高一检测)下列叙述正确的
是 ( )
A.破坏乙烯分子里 键所需吸收的能量是
破坏乙烷分子里C—C键能量的两倍
B.乙烯分子里碳、氢原子都处在同一直线上,而乙烷
分子里碳、氢原子处在同一平面上C.因为乙烯和甲烷都能在空气中燃烧,所以它们也都能被酸性KMnO4溶液氧化
D.乙烯易发生加成反应,乙烷易发生取代反应【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)碳碳双键并不是两个单键的叠加;
(2)乙烯是平面形分子而不是直线形分子。【解析】选D。A项中破坏乙烯分子里 键所需吸收的能量小于破坏乙烷分子里C—C键能量的两倍;B项中乙烯分子里碳、氢原子都处在同一平面上而不是同一直线上,乙烷分子里碳、氢原子不在同一平面上;C项中甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化。【母题追问】(1)乙烷与氯气反应生成一氯乙烷,乙烯与氯化氢反应也生成一氯乙烷,若制取较为纯净的一氯乙烷,哪一种方法更合适?(证据推理与模型认知)
提示:乙烷与氯气发生取代反应时,除了生成一氯乙烷之外,还会生成二氯乙烷、三氯乙烷等多种取代产物,但是乙烯与氯化氢通过加成反应,产物中只有一氯乙烷,因此第二种方法更合适。(2)能不能用酸性高锰酸钾溶液除去甲烷中的乙烯?(科学探究与创新意识)
提示:不能。酸性高锰酸钾可以将乙烯氧化为二氧化碳,会在甲烷中混入新的杂质气体。【迁移·应用】
1.常温下,下列各种物质既能使溴水褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色,并且化学反应原理相同的是 ( )
A.CH2＝CH2 B.SO2
C.H2 D.CH3CH3【解析】选B。H2和CH3CH3既不能使溴水褪色又不能使酸性KMnO4溶液褪色;乙烯与Br2发生加成反应使溴水褪色,被酸性KMnO4溶液氧化的同时,酸性KMnO4溶液褪色;SO2能与酸性KMnO4溶液和溴水发生氧化还原反应,使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。2.(2019·福州高一检测)下列物质不可能是乙烯加成产物的是 ( )
A.CH3CH3 B.CH3CHCl2
C.CH3CH2OH D.CH3CH2Br
【解析】选B。CH2＝CH2加成反应时,应该是每个碳原子上加一个原子或原子团,B项不符合。【补偿训练】
(2019·潍坊高一检测)烃完全燃烧时,消耗的氧气与生成的CO2体积比为3∶2,该烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴水褪色,则该烃的分子式可能为 ( )
A. C3H4 B. C2H4 C. C2H6 D. C6H6【解析】选B。烃的燃烧通式是CnHm+(n+m/4)O2→nCO2 +m/2H2O,所以根据题意可知,(n+m/4)∶n=3∶2,解得n∶m=1∶2。又因为该烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色,能使溴水褪色,所以应该是乙烯。【素养提升】
研究表明,很多成熟的瓜果会缓慢释放出乙烯,对其他未成熟的瓜果有催熟作用。长途运输水果时,为防止水果过熟发生腐烂,常常将浸泡有高锰酸钾溶液的硅藻土放置在盛放水果的容器中。(1)用水浸泡水果可以除去乙烯吗?
(2)为什么高锰酸钾溶液可以吸收乙烯?提示:(1)乙烯在水中的溶解度很小,因此用水浸泡无法除去乙烯,且长期用水浸泡会使水果腐烂变质。
(2)乙烯中含有碳碳双键,能被高锰酸钾氧化,因此可以用高锰酸钾溶液吸收乙烯,从而防止水果早熟。【课堂回眸】
课件87张PPT。第3课时 煤的干馏与苯 一、煤的干馏
1.定义:将煤_________加强热使其分解的过程。隔绝空气2.主要产品及用途煤焦油苯、甲苯、二甲苯焦炭【情境·思考】
煤和煤油均是十分重要的燃料,请同学们观察如图并思考:煤油是煤的干馏产品吗?
提示:不是。煤油是轻质石油产品的一类,由碳原子数为11～16的烷烃、芳烃组成,通常由石油经分馏或裂化而得。二、苯
1.分子结构2.结构特点
(1)苯分子为平面_________结构。
(2)分子中__个碳原子和__个氢原子在同一平面内。
(3)6个碳碳键完全相同,是一种介于_______________
_____之间的特殊共价键。正六边形66碳碳单键和碳碳双键3.物理性质液体难小低有毒4.化学性质
(1)稳定性。
不能与_____________溶液发生加成反应而使其褪色,
也不能被_____________氧化而使其褪色。溴的四氯化碳酸性KMnO4溶液(2)可燃性。
①现象:燃烧时产生_____而带有_____的火焰。
②原因:苯中_____________很大,苯不易_________。
③化学方程式:________________________。明亮浓烟碳的质量分数完全燃烧2C6H6+15O2 12CO2+6H2O(3)取代反应。
在有催化剂Fe存在时,苯与液溴发生反应生成(4)加成反应。
在催化剂的条件下,苯可以与H2发生加成反应,化学方
程式为 5.用途
(1)一种重要的_____原料,广泛用于生产合成橡胶、合
成纤维、塑料、农药、医药、染料、香料等。
(2)常用作_________。化工有机溶剂【巧判断】
(1)苯分子中所有化学键之间的夹角都是120°。( )
提示:√。苯分子是平面正六边形结构,所有共价键的夹角均为120°。(2)苯分子中含有3个碳碳双键。 ( )
提示:×。苯分子中碳原子之间是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。
(3)苯与溴水混合振荡后静置,溴水褪色说明苯分子中含有碳碳双键。 ( )
提示:×。苯与溴水混合振荡后静置,溴水褪色,是由于苯将溴单质从溴水中萃取出来。【情境·思考】1890年的一天,凯库勒这样描述他发现苯分子的过程:1855年的一个傍晚,他坐在壁炉旁的椅子上睡着了。梦中见到一条蛇身体盘成一个圈咬自己的尾巴。醒来之后,凯库勒意识到自己找到了苯的分子式C6H6 。当时的化学家们对此不理解,认为这与1个碳原子带有4个氢原子的事实不相符。但是如果分子里面有6个碳原子,每个碳原子又有1个氢原子,而且原子交叉地呈环状排列,问题就解决了。(1)苯中的碳碳键是否和烷烃或烯烃中的碳碳键一样?
(2)苯能否发生加成反应?提示:(1)苯中的碳碳键既不是碳碳单键也不是碳碳双键,是介于二者之间的一种特殊的键。(2)苯能发生加成反应。知识点一 甲烷、乙烯、苯的性质比较
【重点释疑】
【规律方法】从结构入手理解有机物的性质
(1)甲烷属于饱和烃,因此只能发生取代反应。
(2)乙烯分子中的官能团为碳碳双键,属于不饱和烃,因此能发生加成反应,能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
(3)苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键,具有一定的稳定性。具体为①苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。
②苯在催化剂(Fe)作用下与液溴发生取代反应,说明苯具有类似烷烃的性质。
③苯又能与H2在催化剂作用下发生加成反应,说明苯具有烯烃的性质。总之,苯易发生取代反应,能发生加成反应,难被氧化,其化学性质不同于烷烃、烯烃。
【知识拓展】苯的同系物与甲苯
(1)苯的同系物是指分子里含有一个苯环,且侧链为烷基的碳氢化合物,分子通式为CnH2n-6(n>6)。(2)甲苯
①能与硝酸发生取代反应,生成2,4,6-三硝基甲苯,化学方程式为2,4,6-三硝基甲苯俗名TNT,它是一种烈性炸药,可用于军事、开矿、筑路、水利建设等方面。
②甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化,从而使酸性KMnO4溶液褪色。【思考·讨论】
(1)如何用实验方法证明苯分子中没有碳碳双键?
提示:方法一:向苯中加入酸性高锰酸钾溶液,振荡,观察是否褪色,若不褪色,说明苯分子中不存在碳碳双键。
方法二:向苯中加入溴的四氯化碳溶液,振荡,观察是否褪色,若不褪色,说明苯分子中不存在碳碳双键。(2)能否用溴水除去苯中溶有的乙烯?
提示:不能。乙烯与溴的加成产物以及可能剩余的溴仍然可以溶于苯中,无法除去。【案例示范】
【典例】(2019·青岛高一检测)苯乙烯是一种重要的
有机化工原料,其结构简式为 ,关于苯乙
烯的有关说法中不正确的是 ( )
A.只能发生加成反应不能发生取代反应
B.在空气中燃烧产生黑烟C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.能发生加成反应,在一定条件下可与4倍物质的量的氢气加成
【思维建模】解答有不同官能团的思路流程如下:【解析】选A。含有碳碳双键,可以发生加成反应,含有
苯环,一定条件下也可以发生取代反应,A项错误;其分
子式为C8H8,与苯(C6H6)具有相同的最简式,故燃烧时现
象相同,B项正确;因分子中含 —CH＝CH2,故能被酸性
KMnO4溶液氧化,C项正确;1 mol 能与3 mol H2发
生加成反应,1 mol CH2＝CH—能与 1 mol H2发生加成
反应,故D项正确。【母题追问】(1)如何用实验证明甲苯中含有苯乙烯?(假设不含有其他杂质)(科学探究与创新意识)
提示:苯乙烯可以使溴水褪色,而甲苯不能。取少量样品加入几滴溴水,振荡,若褪色证明甲苯中含有苯乙烯。(2)苯乙烯和甲苯是否互为同系物?(宏观辨识与微观探析)
提示:否。二者结构不同,苯乙烯中含有碳碳双键,而甲苯中不含有。【迁移·应用】
1.(2019·厦门高一检测)下列能说明苯与一般的烯烃性质不同的实验事实是 ( )
A.苯分子是高度对称的平面形分子
B.苯与溴水混合无明显现象
C.苯不与酸性KMnO4溶液反应
D.1 mol C6H6在一定条件下可与3 mol Cl2发生加成反应【解析】选C。苯分子(C6H6)尽管不饱和,但不能与溴水反应,苯与溴水混合可将溴单质从溴水中萃取出来,故溴水褪色。苯也不能和酸性KMnO4溶液反应,这是苯明显不同于一般烯烃性质的事实。2.(2019·宣威高一检测)与甲烷、乙烯相比,苯的独特性质具体来说是 ( )
A.难氧化,易加成,难取代
B.易取代,能加成,难氧化
C.易氧化,易加成,难取代
D.因是单双键交替结构,故易加成变为环己烷【解析】选B。在50～60 ℃条件下,苯能与混合酸(浓硫酸与浓硝酸混合而成)发生取代反应,反应较易进行;在加热并有催化剂存在时,苯能跟H2发生加成反应,但不能与溴水发生加成反应,苯的加成反应较难进行;苯很难被氧化(燃烧除外),故不能使酸性KMnO4溶液褪色。【补偿训练】
(2019·清远高一检测)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.乙烯和苯都存在碳碳双键
B.甲烷和乙烯都可以与氯气反应
C.高锰酸钾可以氧化苯和甲烷
D.乙烯可以与氢气发生加成反应,苯不能与氢气加成【解析】选B。乙烯和苯中只有乙烯存在碳碳双键;甲烷可与氯气发生取代反应,乙烯可与氯气发生加成反应;高锰酸钾不能氧化苯和甲烷;乙烯和苯都可与氢气发生加成反应。【素养提升】
俗话说:“无醛不成胶,无苯不成漆。”
大部分人只知道甲醛有毒,而忽略了苯
的危害。苯是一种无色、具有特殊芳香
气味的液体。国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质,苯可以引起白血病和再生障碍性贫血也被医学界公认。已知分子式为C6H6的烃结构有多种,其中的三种为(1)简述上述三种物质中分别与溴水混合后的现象。
提示:物质(Ⅰ)分子结构中含有碳碳双键,因此能与溴发生加成反应,故与溴水混合后溶液分层并褪色;物质(Ⅱ)、(Ⅲ)分别与溴水混合后的现象基本相同,均为混合后溶液分层,上层有机层为橙红色。(2)能否用酸性KMnO4溶液鉴别上述三种物质?
提示:不能。物质(Ⅰ)分子结构中含有碳碳双键,因此能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应,从而使溶液褪色,因此可以用酸性KMnO4溶液鉴别出物质(Ⅰ)。而物质(Ⅱ)、(Ⅲ)均不与酸性KMnO4溶液反应,无法鉴别。(3)等量的(Ⅰ)(Ⅱ)两种物质与足量氢气反应时,消耗的氢气的量之比为多少?
提示:2∶3。物质(Ⅰ)的分子中含有2个碳碳双键,因此1 mol物质(Ⅰ)会消耗2 mol H2,而1 mol苯能与3 mol H2发生加成反应。知识点二 有机物分子中的原子共线、共面问题
【重点释疑】
1.四种结构
掌握所学各类烃中代表物的分子构型特点。
(1)CH4为正四面体结构,三个碳以上的烷烃的碳链呈锯齿状。(2)CH2＝CH2为平面形(即6个原子共面)。
(3)CH≡CH为直线形(即4个原子共线)。
(4) 为平面六边形(即12个原子共面)。
2.一种方法——拆分组合法
判断有机物分子中的原子共线、共面时,只需要将已知有机物分子拆分为上述四种结构,对其进行分析、组合、综合,即可判断其中原子是否共线或共面。其中分子中的共价单键(如C—C)能绕对称轴旋转;但C＝C不能旋转,如 可展开为 ,故其中所
有的原子可能处于同一个平面上,但不一定都处于同一
个平面上。【思考·讨论】
(1)丁烯(C4H8)有三种同分异构体,分别是
CH2＝CHCH2CH3、CH3CH＝CHCH3、CH2＝C(CH3)2,
碳原子一定处于同一个平面的有哪些?
提示:碳原子一定共面的有CH3CH＝CHCH3和
CH2＝C(CH3)2, CH2＝CHCH2CH3中碳原子不一定在同一平面上。(2)苯分子中一定共线的原子有几个?
提示:4个。如图所示, ,虚线上的2个碳原
子和2个氢原子一定位于同一直线上。【案例示范】
【典例】(2019·延吉高一检测)已知异丙
苯的结构简式如图,下列说法错误的是( )
A.异丙苯的分子式为C9H12
B.异丙苯中处于同一直线上的原子至少有4个
C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面
D.异丙苯的一氯代物有5种【解题指南】解答本题要注意以下两点:
(1)苯环是平面结构;
(2)饱和碳原子属于四面体形立体结构。【解析】选C。A项,异丙苯的分子式为C9H12;B项,异丙苯中处于同一直线上的原子至少有4个;C项,异丙苯中与苯环相连的碳原子上有四个单键,所有碳原子不可能共面;D项,异丙苯中的氢原子被氯原子取代的产物,苯环上有“临、间、对”3种,侧链上有2种,共5种。【方法规律】有机物共面问题的解题规律
(1)甲烷、苯、乙烯分子中的氢原子如果被其他原子所取代,则取代后的分子构型基本不变。
(2)当分子中出现碳原子与其他原子形成四个单键(即饱和碳原子)时,所有原子不可能共面。
(3)共价单键可以自由旋转,共价双键不能旋转。 【母题追问】正丙苯是重要的化工产品,可直接作为溶剂,也是合成其他重要化工原料的中间体,可用于纺织染料、印刷、作醋酸纤维溶剂及合成聚丙烯成核剂的中间体等,其结构简式如图所示。正丙苯分子中所有的碳原子一定能处于同一个平面吗?
提示:不一定。由于碳碳单键可以旋转,因此正丙苯侧链上的碳原子,除了与苯环相连的这个碳原子一定与苯环共面之外,另外两个碳原子不一定在这个平面上。【迁移·应用】
1.(2019·雅安高一检测)下列有机物分子中,所有的原子不可能在同一平面上的是 ( )【解析】选C。A项苯为平面分子, 中所有的原子
都在同一平面上;B项 可看作 替代
了乙烯中的一个氢原子,而 中所有的原子都在同一
平面内,而且相互间连接的原子都可在另一部分的平面
内,所以可判断这两部分可能在同一平面内;C项
中—CH3的碳原子与其他的原子形成四面体结构,所以所有原子不可能在同一平面上;D项CH2＝CHBr中的溴原子取代了乙烯分子中的一个氢原子,因此所有原子均在同一平面上。
2.(2019·深圳高一检测)某烃结构简式为
,有关其结构的说法,正确的是
( )
A.所有原子可能在同一平面内
B.所有原子可能在同一条直线上
C.所有碳原子可能在同一平面内
D.所有氢原子可能在同一平面内【解析】选C。该烃含有苯环、—C≡C—、 ,所
有碳原子可能都在同一平面内,但至多有19个原子共面,
即甲基上有2个氢原子不可能在该平面内,有5个碳原子
和1个氢原子共线。【补偿训练】
(2019·成都高一检测)下列有机物分子中,所有原子可能在同一平面上的是 ( )
A.CH3CH＝CH2
B.CH2＝CH—CH＝CH2
C.CH3—CH2—CH3
D.CH2Cl2【解析】选B。A项CH3CH＝CH2可看作乙烯分子中一个氢
原子被甲基取代,甲基上的碳原子与三个氢原子不可能
都在同一平面上;B项CH2＝CH—CH＝CH2相当于两个乙烯
基通过单键相连,乙烯基的所有原子共平面,两个平面
可以重合,故所有原子可能处于同一平面上;C项
CH3—CH2—CH3可看作两个甲基取代了甲烷中的两个氢
原子,甲烷为正四面体结构,CH3—CH2—CH3不可能所有原子共平面;D项CH2Cl2可看作两个氯原子取代了甲烷分子中的两个氢原子,CH2Cl2为四面体结构,所有原子不可能在同一平面上,故选B项。
知识点三 烃燃烧规律总结
【重点释疑】
1.烃的燃烧化学方程式
不论是烷烃、烯烃还是苯,它们的组成均可用CxHy来表
示,当它在氧气或空气中完全燃烧时,其方程式可表示
为2.气态烃燃烧的体积变化
在T>100 ℃时,ΔV=(x+ )-[1+(x+ )]= -1。
当y>4时,ΔV>0,即体积增大;
当y=4时,ΔV=0,即体积不变;
当y<4时,ΔV<0,即体积减小。3.烃燃烧时耗氧量n(O2)、生成二氧化碳量n(CO2)、生成水量n(H2O)的比较
(1)1 mol 烃CxHy燃烧时
n(O2)=x+
n(CO2)=x
n(H2O)= (2)质量相同的烃CxHy(转换成 )燃烧时
①质量相同、含氢质量分数较大的烃,即 值越大燃
烧时耗氧量较多、生成二氧化碳量较少、生成水量较
多。
②最简式相同的烃,不论以何种比例混合,只要混合物
的总质量一定,完全燃烧后的耗氧量、生成二氧化碳的
量、生成水的量也一定。【规律方法】
差量法在烃燃烧计算中的应用
由于烃在燃烧过程中生成CO2和H2O,气体的物质的量或体积在反应的前后会发生变化,因此要灵活应用物质的量差量或体积差量进行分析或计算。同时注意以下两点:(1)反应的温度条件决定了水的状态,在利用气体体积差量法计算时要注意水是否为气体。
(2)注意相应规律的应用,如氢原子为4时的燃烧的特点。【思考·讨论】
(1)若某烃充分燃烧后生成的CO2与H2O物质的量相等,则该烃的组成有何特点?
提示:根据烃的燃烧通式可知,若烃燃烧生成的CO2与H2O物质的量相等,则其分子组成应满足CnH2n。(2)若某气态烃分子中氢原子数为4,则此烃完全燃烧前后气体的体积如何变化?
提示:若燃烧时水为气态,则燃烧前后气体体积不变;若燃烧时水为非气态,则燃烧后气体体积将减小。
【案例示范】
【典例】(2019·榆林高一检测)在120 ℃,1.01×
105 Pa时,将3 L炔烃和烷烃的混合气体与相同状况下
的14 L O2混合,充分燃烧后,恢复到原来状态时,所得
气体的体积是17 L。则该混合气体可能是下列各组中
的 ( )
A.C2H4和C2H6 B.C3H4和CH4
C.C2H2和CH4 D.C4H6和C2H6【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)水在120℃时为气态;
(2)此题中反应前后气体的体积没有发生改变。【解析】选B。设混合烃的平均组成为CxHy,因为温度为120 ℃,生成物中的水呈气态,烃完全燃烧的化学方程式为因为反应前后气体的体积没有发生变化(均为17 L)即
-1=0,所以y=4,说明混合烃分子中氢原子数的平均
值为4,则A、C、D三项均不符合题意。【母题追问】若【典例】中燃烧后所得气体体积改为16 L,则混合物组成应选哪项?
提示:所得气体体积为16 L,反应后气体总体积减小,说明混合烃分子中氢原子数平均值小于4,则只有C项符合。【迁移·应用】
1.(2019·济南高一检测)25 ℃某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25 ℃,此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为 ( )
A.C2H4 B.C2H6 C.C3H6 D.C4H8【解析】选A。设该烃的分子式为CxHy,则CxHy+(x+
)O2 xCO2+ H2O,由题意可知,烃和O2的物质的
量之和应为CO2的物质的量的2倍,即1+(x+ )=2x,解
得x=1+ 。
讨论:当y=4时,x=2;当y=6时,x=2.5,不符合题意;当y=8
时,x=3,不符合题意,故正确答案为A。2.(2019·宁阳高一检测)某有机物在氧气中充分燃烧,生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶2,则 ( )
A.分子中C、H、O个数之比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数之比为1∶2
C.分子中可能含有氧原子
D.此有机物的最简式为CH4【解析】选C。有机物在氧气中充分燃烧,生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2,则根据原子守恒可知,有机物分子中碳、氢原子个数比为1∶4,所以选项A、B不正确,D也不正确。因为不能确定是否含有氧元素,所以正确的答案选C。【补偿训练】
(2019·镇江高一检测)等物质的量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧消耗氧气的物质的量之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.30∶35∶42
C.5∶4∶3 D.7∶6∶5【解析】选D。由烃类燃烧的通式CxHy+(x+ )O2
xCO2+ H2O知,等物质的量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃
烧时耗氧量的大小取决于x+ 的值的大小,从而得出
等物质的量的三种有机物耗氧量之比为7∶6∶5。【课堂回眸】
课件68张PPT。第4课时
有机高分子化合物与有机高分子材料1.高分子的合成——聚合反应
(1)聚合反应:由_________________的有机化合物生成
相对分子质量很大的有机化合物的反应。
(2)加聚反应:当聚合反应同时也是加成反应时,又叫
_____________,简称_________。相对分子质量较小加成聚合反应加聚反应【情境思考】聚乙炔是一种以乙炔为单体的聚合物材料。这种聚合物经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平,这引起了研究者的兴趣。白川英树、艾伦·黑格和艾伦·马克迪尔米德因发现和发展导电聚合物获得了2000年的诺贝尔化学奖。如今聚乙炔已用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物等。结合上面聚乙炔的球棍模型,分析由乙炔制备聚乙炔的反应。提示:对比乙炔和聚乙炔的结构特点可以发现,每个乙
炔分子中的C≡C都转化为C＝C,然后不同的乙炔分子间
通过C—C两两结合,最后形成很长的碳链,因此该反应
属于加聚反应,反应的方程式为nHC≡CH→ 2.塑料
(1)主要成分:高分子化合物,俗称_________。
(2)代表物——聚乙烯
聚乙烯塑料是当今世界产量最大的塑料产品,原料为
_____。
①生成聚乙烯的化学方程式为合成树脂乙烯②特点:
聚乙烯塑料_____、_____;具有优良的_______性能;
化学_____性好,能耐大多数___、___的侵蚀;常温下
不溶于一般溶剂,吸水性___;电绝缘性能_____。
③用途:
可用于制造薄膜、中空制品、管板材、纤维、包覆材
料等。无臭无毒耐低温稳定酸碱小优良(3)其他常见塑料
合成树脂种类很多,除聚乙烯外,还有_________、聚丙
烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。聚氯乙烯【做一做】【巧判断】
(1)乙烯和聚乙烯均可以使溴水褪色。 ( )
提示:×。乙烯可以使溴水褪色,乙烯中的碳碳双键发生加聚反应生成聚乙烯,因此聚乙烯不能使溴水褪色。(2)合成塑料的原料只能是单烯烃或二烯烃。 ( )
提示:×。合成塑料的单体不只是二烯烃和单烯烃,还可以是含有碳碳双键的其他有机物分子。
(3)为了减少白色污染对环境的影响,应将废旧塑料回收焚烧。 ( )
提示:×。废旧塑料回收后,可以重新加工成各类材料,或者热解制成单体,焚烧也会带来环境污染。3.橡胶
(1)橡胶的特性
橡胶是具有_______的高分子化合物,其分子结构中的
高分子链在无外力作用时呈卷曲状且有柔性,受外力时
可_____,撤销外力后可恢复_____。高弹性伸直原状(2)橡胶的分类【情境·思考】
橡胶是一类生产生活中的常用材料,由于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理、化学性质和机械性能的逐步变坏,最后丧失使用价值,这种变化叫橡胶老化。试从橡胶结构的角度分析橡胶容易老化的主要原因。提示:橡胶一般是二烯烃加聚反应的产物,由于链节中还含有碳碳双键,因此使用过程中容易发生氧化反应,造成橡胶的性能下降,发生老化。4.纤维
(1)分类(2)聚丙烯腈
①俗名:聚丙烯腈的商品名称为_____,俗称人造羊毛。
②合成:由石油裂解气中的_____制得的丙烯腈再聚合得
到的,反应的化学方程式为腈纶丙烯【巧判断】
(1)天然纤维就是纤维素。 ( )
提示:×。天然纤维不仅包括纤维素,还包括羊毛、蚕丝等。(2)合成纤维的主要原料是天然气、石油化工产品、煤化工产品。 ( )
提示:√。生产合成纤维的主要原料是天然气、石油裂解气中的丙烯以及煤化工产品。(3)化学纤维的原料不可以是天然纤维。 ( )
提示:×。化学纤维的原料可以是天然纤维,如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。
(4)生产合成纤维的过程中发生的是物理变化。( )
提示:×。工业上利用聚合反应生产合成纤维,因此属于化学变化。5.有机高分子材料与环境问题
(1)危害:大量塑料垃圾导致_____污染,还会造成其他
环境问题。
(2)防治:为保护生存环境,采取的措施有回收_______,
开发_______塑料。白色旧塑料可降解知识点一 加聚反应的特点和类型
【重点释疑】
1.特点
(1)反应物:分子中含有不饱和键,如碳碳双键等。
(2)产物:高分子化合物与反应物具有相同的化学组成。
(3)反应特点:没有小分子化合物生成。2.主要类型
(1)单烯烃加聚:单体中只含一个 时,断开双键,
断键原子与其他分子中的断键原子结合,依次重复形成
高聚物,如丙烯的聚合:nCH3—CH＝CH2 。(2)二烯烃加聚:当一个分子中存在两个 时,断键原子与其他分子中的断键原子相结合,而内部其他的断键原子再结合成不饱和键。
如顺丁橡胶的生成: (3)共聚:是将两种或多种化合物在一定的条件下发生聚合反应生成一种高聚物的反应。例如,丙烯和乙烯在一定条件下能生成聚乙丙烯。【规律方法】加聚反应高聚物的写法
(1)含一个碳碳双键的单体聚合物的写法:断开双键,键分两端,添上括号,n在后面。
(2)含“C＝C—C＝C”的单体聚合物的写法:双变单,单变双,括住两头,n在后面。
(3)含有一个碳碳双键的两个单体聚合物的写法:双键打开,彼此相连,括住两头,n在后面。【思考·讨论】
(1)具有什么结构特点的物质才能发生加成反应?
提示:含有碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。(2)丙烯能发生加聚反应吗?试写出其化学方程式。
提示:能。 【案例示范】
【典例】(2019·泰安高一检测)下图是以乙炔为主要原料合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和氯丁橡胶的转化关系图。(1)写出A、B、C、D四种物质的结构简式:
A:__________________;B:__________________;?
C:__________________;D:___________________。?
(2)写出②④的反应类型:
②____________,④____________。?(3)写出有关反应的化学方程式:
②___________________________________。?
③___________________________________。?
⑤___________________________________。?
⑦___________________________________。?【思维建模】解答本题时可以采用以下思路:【解析】制备聚氯乙烯的单体为氯乙烯,因此反应①为
CH≡CH与HCl发生加成反应生成氯乙烯;乙炔与HCN发生
加成反应生成丙烯腈(CH2＝CH—CN),丙烯腈发生加聚
反应生成聚丙烯腈;根据氯丁橡胶的结构简式可以得知
其单体D的结构简式为 ,进而可以推出C
的结构简式为CH2＝CH—C≡CH。答案:(1)CH2＝CHCl CH2＝CHCN 【迁移·应用】
(2019·淮北高一检测)下列物质不能发生加聚反应的是( )
A.CH2＝CH2 B.CH2＝CH—CH3
C.CH2＝CH—CH2OH D.CH3CH2—OH【解析】选D。分子中含 或—C≡C—等不饱
和键时才能发生加聚反应。【补偿训练】
(2019·商丘高一检测)下列合成高分子化合物的反应中,属于加聚反应的是 ( )【解析】选C。根据加聚反应的特点,产物除高分子外无小分子,且高分子化合物与反应物具有相同的组成,则C项正确。【素养提升】
聚丙烯腈纤维是合成纤维中的主要品种之一,它的商品名叫腈纶,由于它的性质极像羊毛,故又称它为“人造羊毛”。聚丙烯腈的单体是丙烯腈(CH2＝CHCN),其合成方法有很多,如以乙炔为原料,其合成过程的化学反应方程式如下:(1)判断上述反应的类型。
提示:反应①为加成反应,反应②为加聚反应。
(2)丙烯腈和聚丙烯腈中氮的含量是否相同?
提示:相同。因为二者的最简式相同,因此各元素的质量分数是相同的。(3)根据以上材料分析,聚丙烯腈是线型结构还是体型
结构?
提示:线型结构。
由于聚丙烯腈分子中的结构单元 相互连
接成长链状结构,故属于线型高分子。知识点二 加聚反应单体的判断方法
【重点释疑】
1.单体、链节、聚合度2.单体的判断方法
(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物,其合成单体为一种,将两个半键闭合即可。(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子),且链节无双键的高聚物,其单体为两种,在正中央划线断开,然后两个半键闭合即可。(3)凡链节主链中只有碳原子,并存在碳碳双键结构的高聚物,其规律是“凡双键,四个碳;无双键,两个碳。”划线断开,然后将两个半键闭合,即单双键互换。【规律方法】单双键互换法判断高聚物的单体
已知加聚产物的结构简式,可用下面介绍的“单双键互
换法”巧断合成它的单体,其步骤是:
1.首先去掉结构简式两端的“ ”和“n”。
2.再将高分子链节中主链上的碳碳单键改为碳碳双键,
碳碳双键改为碳碳单键。3.再从左到右检查各碳原子的价键,将碳原子价键超过四价的碳原子找出来,用“△”号标记上。
4.去掉不符合四价的碳原子间的价键(一般为双键),即得该加聚产物合成时的单体,即“单变双,双变单,遇阻断键”。如:
【思考·讨论】
(1)烯烃的加聚产物链节的主链上一定是两个碳原子吗?
提示:不一定。如果是单烯烃的加聚产物,其链节的主链上有两个碳原子,若为不同的二烯烃混合加聚而成,则其链节的主链上可能有四个或更多的碳原子。(2)如何判断加聚反应的单体是单烯烃还是二烯烃?
提示:单烯烃的加聚产物的链节中没有双键,二烯烃的加聚产物的链节中含有双键。【案例示范】
【典例】(2019·北师大附中高一检测)丁苯橡胶的结
构简式为 ,写出形成丁苯橡
胶的各单体的结构简式:____________________、
____________________、____________________
(可不填满,也可补充)。?【解题指南】解答本题时注意以下两点:
(1)明确此高聚物属于加聚反应的产物;
(2)灵活应用加聚产物单体的推断方法。【解析】选定聚合物的结构单元,从一侧开始分段,如
果在结构单元的主链上遇到 ,可将4个C分为一段,
其余则2个C为一段,从段的连接处断开,形成碳碳双键,
可得单体。如:于是得到单体:
答案: 【迁移·应用】
(2019·天水高一检测)下列单体在一定条件下能发
生加聚反应生成 的是 ( )【解析】选B。加聚产物的链节为 。
在链节上隔两个碳原子断开碳碳共价单键,即:
,然后将两侧的半键闭合,即得对应
的单体CH2＝ CH—CH3和CH2＝CH2。【补偿训练】(2019·毕节高一检测)丁腈橡胶
( )具有优良的耐油、耐高温性
能。合成丁腈橡胶的原料是 ( )
①CH2＝CH—CH＝CH2 ②CH3—C≡C—CH3
③CH2＝CH—CN ④CH3—CH＝CH—CN
⑤CH3—CH＝CH2 ⑥CH3—CH＝CH—CH3
A.③⑥ B.②③ C.①③ D.④⑤【解析】选C。用弯箭头法:
可知原料为
①CH2＝CH—CH＝CH2,③CH2＝CH—CN。【素养提升】
ABS树脂( )是一种强度高、
韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。用于制
备仪表、电气、电器、机械等各种零件。提示:该高聚物的形成过程属于加聚反应,链节中主碳
链为6个碳原子,其规律是按“见双键,四个碳,无双键,
两个碳”画线断开,然后将半键闭合,即将单双键互换,
合成该高聚物的物质为CH2＝CH—CN、CH2＝CH—CH＝CH2、
。合成ABS树脂的单体有哪些?【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
1.(2019·铜陵高一检测)甲烷是天然气的主要成分,是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是 ( )
A.甲烷燃烧,火焰明亮,冒黑烟
B.物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时,生成物只有CH3Cl和HCl
C.0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mol
D.甲烷分子中的所有原子均满足最外层8电子结构
【解析】选C。甲烷中的含碳量不高,燃烧时火焰明亮,不冒黑烟,故A错误;物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时,所得产物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳以及氯化氢的混合物,故B错误;1 mol烷烃CxHy完全燃烧耗氧量为(x+) mol,可以确定0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mol,故C正确;甲烷分子中含有氢原子,达到2个电子稳定结构,碳原子达到8个电子稳定结构,故D错误。
2.(2019·淮南高一检测)下列物质在一定条件下,不能与CH4发生化学反应的
是 ( )
A.氯气 B.液溴
C.氧气 D.KMnO4溶液
【解析】选D。CH4与Cl2、Br2(液)可发生取代反应,CH4在O2中燃烧生成CO2和H2O,但与KMnO4溶液不反应。
【补偿训练】
(2019·日照高一检测)由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种,下列判断中正确的是 ( )
A.将气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液颜色无变化,该气体一定是甲烷
B.在导管口点燃该气体,火焰呈淡蓝色,用干燥的冷烧杯罩在火焰上方,杯壁有水滴产生,该气体一定是甲烷
C.点燃该气体,火焰呈淡蓝色,用沾有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方,烧杯壁上有白色物质产生,该气体一定是甲烷
D.若上述B、C的现象均1能出现,则可判断该气体一定是甲烷
【解析】选D。B项中现象变化说明有H2O生成,可知气体物质中含氢元素;C项中现象变化说明有CO2生成,可知气体物质中含碳元素;B项、C项中现象同时出现,说明既含氢元素又含碳元素,只有CH4气体符合。
3.下列说法不正确的是 ( )
A.石油有固定的沸点,所以可以进行分馏
B.将含有碳原子数较多的烃经过裂化可以得到汽油
C.石油分馏所得的各馏分是混合物
D.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量
【解析】选A。石油是混合物,无固定熔、沸点,而分馏就是利用沸点不同加以分离的方法,A错误;碳原子数较多的烃经裂化可以得到含液态的烷烃和烯烃的裂化汽油,B正确;分馏后的产品为混合物,C正确;裂化的目的就是提高汽油等轻质油的产量和质量,D正确。
4.有关煤的说法正确的是 ( )
A.煤中含有碳的单质、苯、二甲苯、焦炉气
B.煤中含有碳,可看作是无机化合物
C.煤由复杂的有机物和无机物组成
D.煤主要含有碳和氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素
【解析】选C。煤主要含有碳元素,同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素;煤是由复杂的有机物和无机物组成的;煤的干馏可获得焦炭、苯、二甲苯、焦炉气等,属于化学变化。
5.CNG 即压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG),是天然气加压并以气态形式储存在容器中。压缩天然气除了可以用油田及天然气田里的天然气外,还可以用人工制造的生物沼气(主要成分是甲烷)。压缩天然气与管道天然气的组成成分相同,主要成分为甲烷(CH4)。CNG可作为车辆燃料使用。
(1)将天然气制成CNG是利用甲烷的化学性质吗?
(2)CNG与传统汽车燃料如汽油、柴油的组成元素相同吗?
答案:(1)天然气压缩制成CNG时没有新物质生成,属于物理变化,利用的是甲烷的物理性质。
(2)CNG与汽油、柴油组成元素相同,均为碳、氢元素,都是有机物。
6.(2019·临沂高一检测)为了测定一种气态烃A的分子式,取一定量的A置于一密闭容器中燃烧,定性实验表明产物是CO、CO2和水蒸气。学生甲、乙设计了两种方案,均认为根据自己的方案能求出A的最简式。他们测得的有关数据如下(箭头表示气流的方向,实验前系统内的空气已排尽):
甲:燃烧产物质量增加2.52 g质量增加1.30 g生成CO2 1.78 g
乙:燃烧产物质量增加5.60 g减轻0.64 g质量增加4 g
试回答:
(1)根据甲、乙两方案,你认为哪种方案能求出A的最简式?
(2)请根据你选择的方案,通过计算求出A的最简式。
(3)若要确定A的分子式,是否还需要测定其他数据?并说明原因。
【解析】要确定烃的最简式,只需要计算n(C)∶n(H)即可。甲方案中先通过浓硫酸质量增加2.52 g,即n(H2O)==0.14 mol,n(H)=0.28 mol,再通过碱石灰吸收CO2 1.30 g,点燃又生成CO2 1.78 g,这两步中共有CO2的物质的量为n(CO2)==0.07 mol,则n(C)=0.07 mol,所以==,最简式为CH4;乙方案先通过碱石灰,吸收CO2和H2O,无法计算H2O和CO2的物质的量,也无法计算n(C)∶n(H),无法求A的最简式。本题不需要测定其他数据,因为最简式符合n(C)∶n(H)=1∶4的烃只有甲烷。
答案:(1)甲方案。
(2)==,
即最简式为CH4。
(3)不需要,因为最简式符合n(C)∶n(H)=1∶4的烃只有甲烷。
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课堂检测·素养达标
1.下列变化中,不属于化学变化的是 ( )
A.石油的分馏 B.裂解
C.裂化 D.燃烧
【解析】选A。分馏是依据各物质的沸点不同,对混合物进行分离,为物理变化,裂解、裂化和燃烧都为化学变化。
2.(2019·合肥高一检测)下列关于乙烯结构与性质的叙述中,错误的是( )
A.乙烯分子中6个原子在同一平面内
B.乙烯与酸性KMnO4溶液发生加成反应能使其褪色
C.乙烯分子没有同分异构体
D.乙烯分子的一氯代物只有一种结构
【解析】选B。乙烯分子是平面结构,A对;乙烯分子中四个氢化学环境相同,故一氯代物只有一种结构,C、D对;乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,B错。
3.(2019·济南高一检测)下列反应不属于加成反应的是 ( )
A.CH2CH2+HClCH3CH2Cl
B.2CH3CH3+7O24CO2+6H2O
C.+H2CH3CH2OH
D.CH2CH2+Br2CH2BrCH2Br
【解析】选B。A项中中的一条键断开,一个碳原子上连接一个氢原子,另一个碳原子上连接一个氯原子,故属于加成反应;C项中是碳氧双键中的一条键被打开,两端各连接一个氢原子,故也属于加成反应;D项中碳碳双键被打开,两端各连上一个溴原子,也属于加成反应;B项属于氧化反应,故选B。
【补偿训练】
(2019·汕头高一检测)下列物质反应后可生成纯净的BrCH2CH2Br的
是 ( )
A.乙烯和溴化氢加成
B.乙烷和少量的溴蒸气光照
C.乙烯通入溴的四氯化碳溶液中
D.乙烷通入溴水中
【解析】选C。A项反应的产物为一溴代物;B项取代反应得到复杂的溴代物;D项乙烷与溴水不反应,故A、B、D项均不正确。
4.下列关于乙烯的叙述中,正确的是 ( )
A.乙烯的化学性质比乙烷活泼
B.甲烷和乙烯在一定条件下都可以与氯气反应,且反应类型相同
C.乙烯分子中所有原子不可能在同一平面上
D.乙烯分子的碳碳双键中的一个键易断裂,易发生加成反应和取代反应
【解析】选A。由乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色而乙烷不能,可知乙烯比乙烷活泼,A正确;甲烷和氯气发生取代反应,而乙烯和氯气发生加成反应,B不正确;乙烯分子中所有原子在同一平面上,C不正确;乙烯分子的碳碳双键中的一个键易断裂,易发生加成反应,而不易发生取代反应, D不正确。
5.(2019·海口高一检测)能证明一个乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实
是 ( )
A.乙烯分子里碳氢个数比为1∶2
B.乙烯完全燃烧生成的CO2和水的物质的量相等
C.乙烯能与Br2的CCl4溶液发生加成反应,且1 mol 乙烯完全加成需消耗1 mol Br2
D.乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【解析】选C。碳氢个数比为1∶2,是对乙烯的组成分析,而不是证明碳碳双键存在的事实,A不正确;乙烯完全燃烧生成的CO2和水的物质的量相等,只能推断出乙烯分子中碳、氢个数比为1∶2,B不正确;1 mol 乙烯完全加成需要消耗1 mol Br2,说明一个乙烯分子中含有一个碳碳双键,C正确;能使酸性高锰酸钾溶液褪色只能证明有机物具有还原性或含有不饱和键,不一定含有碳碳双键和只含有一个碳碳双键,D不正确。
6.(2019·石家庄高一检测)下列说法不正确的是 ( )
石油分馏产品乙烯1,2-二溴乙烷
A.石油是由烃组成的混合物
B.①主要发生物理变化
C.②是石油的裂化、裂解
D.③属于取代反应
【解析】选D。由乙烯得1,2-二溴乙烷属于加成反应。
7.(2019·安阳高一检测)请回答下列问题:
(1)根据你所学的有机化学反应类型,对下列反应进行分类。
①用乙烯与氯化氢制氯乙烷 ②乙烷在空气中燃烧
③乙烯使溴水褪色 ④乙烯使酸性KMnO4溶液褪色
⑤乙烷和氯气在光照条件下反应
其中属于取代反应的是______;属于加成反应的是________;属于氧化反应的是________。?
(2)既可以用来鉴别乙烷和乙烯,又可以用来除去乙烷中混有的少量乙烯,得到纯净乙烷的方法是________。?
a.混合气体通过盛足量的酸性KMnO4溶液的洗气瓶
b.混合气体通过盛足量Br2的CCl4溶液的洗气瓶
c.混合气体在一定条件下通入H2
d.混合气体在一定条件下与适量HCl混合
(3)石油催化裂化的主要目的是____________________,石油裂解的主要目的是____________________。?
(4)石油是工业的血液,主要是由多种烃组成的混合物。
①通常用于衡量一个国家石油化工发展水平的标志是______。?
a.石油的产量 b.乙烯的产量
c.天然气的产量 d.汽油的产量
②工业上获得乙烯的主要方法是________。?
③石油分馏可得到沸点依次________(填“升高”或“降低”)的石油气、汽油、煤油、柴油、石蜡油、沥青等多种产品。石蜡油属于烷烃,用氯气漂白后燃烧时放出HCl气体,这是由于石蜡油漂白时与氯气发生________(填“取代”或“加成”)反应。?
【解析】(1)乙烯与HCl制取氯乙烷及乙烯与溴水中的Br2均发生加成反应;乙烷燃烧被氧化为CO2、乙烯被酸性KMnO4 溶液氧化为CO2,二者是氧化反应;乙烷与Cl2反应属于取代反应。(2)乙烷不能使酸性KMnO4溶液及Br2的CCl4溶液褪色,乙烯能使酸性高锰酸钾溶液及Br2的CCl4溶液褪色;可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烷和乙烯,但酸性高锰酸钾溶液将乙烯氧化为CO2,引入新的杂质CO2,a不可行;若在一定条件下通入氢气,虽可将乙烯转变为乙烷,但不能检验出乙烯,且通入氢气的量不易控制,很难得到纯净的乙烷,c不可行;因为乙烷不和溴水反应,而乙烯能和溴水中的溴发生加成反应而使Br2的CCl4溶液褪色,且生成的CH2BrCH2Br 为液体,气液分离,b可行。(4)①乙烯的发展带动了以石油为原料的石油化工的发展,因此一个国家乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。②以石油分馏产品为原料进行裂解得到乙烯、丙烯等小分子烃。③石油气、汽油、煤油、柴油、石蜡油、沥青中的碳原子个数依次增加,沸点依次升高。石蜡油主要成分是烷烃,所以它与氯气发生取代反应,生成的氯代产物在燃烧时产生HCl气体。
答案:(1)⑤ ①③ ②④ (2)b
(3)提高汽油等轻质油的产量与质量 得到乙烯、丙烯等气态短链烃
(4)①b ②石油裂解 ③升高 取代
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课堂检测·素养达标
1.(2019·太原高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.煤的干馏、气化,石油的分馏都是物理变化
B.由于煤中含有苯,所以从煤干馏的产品中分离得到苯
C.石油没有固定的熔、沸点,但分馏产物有固定的熔、沸点
D.石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【解析】选D。煤的干馏、气化都是化学变化,而石油分馏是根据沸点不同而分离的方法,是物理变化,A项错误;煤中不含苯,而是经过复杂的物理、化学变化而生成苯等,B项错误;石油及分馏产物都是混合物,没有固定的熔、沸点,C项错误;裂解气、焦炉气中含有烯烃,均能使KMnO4(H+)溶液褪色。
2.(2019·泰安高一检测)下列物质可用分液漏斗分离的是 ( )
A.溴苯和苯 B.苯和水
C.酒精和水 D.苯和氯仿
【解析】选B。分离互不相溶的两种液体时用分液漏斗,A、C、D组两种液体互溶,不能用分液漏斗分离。
3.(2019·沈阳高一检测)下列有关苯的说法中,不正确的是 ( )
A.苯分子中既含有碳碳单键又含有碳碳双键
B.苯分子中12个原子都处在同一平面上
C.苯与溴水混合后振荡,苯处于上层,呈橙红色
D.1 mol苯最多可与3 mol H2发生加成反应
【解析】选A。苯分子具有平面正六边形结构,其所有原子都在同一平面上;苯分子中的所有碳碳键完全相同,是介于碳碳单键与碳碳双键之间独特的键;苯与溴水混合振荡时,因Br2在苯中的溶解度远大于其在水中的溶解度,因而被萃取而使苯层(上层)呈橙红色;1 mol苯最多可与3 mol H2加成得到环己烷()。
4.(2019·厦门高一检测)下列褪色原理与乙烯通入酸性KMnO4溶液原理一致的是
( )
A.苯加入溴水中,水层无色
B.乙烯通入溴水中,溶液褪色
C.甲烷使Cl2褪色
D.SO2使溴水褪色
【解析】选D。A发生萃取,为物理变化;B发生加成反应;C发生取代反应;D发生氧化反应,乙烯通入酸性KMnO4溶液,发生氧化反应,因此反应原理一致。
5.(2019·济宁高一检测)下列关于苯的性质的叙述中,正确的是 ( )
A.苯是无色带有特殊气味、不溶于水且密度比水小的液体
B.苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,因此苯不能发生氧化反应
C.在浓硫酸存在下,苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于加成反应
D.苯中不存在键,故不可能发生加成反应
【解析】选A。苯虽不能使酸性KMnO4溶液褪色,但可以燃烧,能发生氧化反应,B不正确;苯生成硝基苯的反应为取代反应,C不正确;苯中不存在碳碳双键,但碳原子到达饱和时需要结合氢原子,所以能与氢气发生加成反应,D不正确。
6.(2019·安庆高一检测)下列分子中,所有原子不可能共处在同一平面上的是
( )
A.C2H4 B.CO2 C.NH3 D.C6H6
【解析】选C。由CO2为直线形,NH3为三角锥形,C2H4、C6H6为平面形可知应选C。
【延伸探究】
(1)丙烯分子中所有的碳原子共平面吗?所有的原子呢?
提示:丙烯的结构简式为CH3—CHCH2,分子中与碳碳双键相连的原子在同一平面上,因此分子中所有的碳原子在同一平面上;但是甲基中的碳原子属于饱和碳原子,其与周围相连的原子形成四面体构型,因此丙烯分子中所有的原子不可能在同一平面内。
(2)若让A和D分子各去掉一个氢原子后连接在一起形成化合物,其分子中最多有多少个原子共平面?
提示:16。乙烯、苯分子中所有的原子均共平面,二者相连后通过碳碳单键的旋转可以让两个平面在同一平面上,因此,分子中最多有16个原子共平面。
7.2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理完成,苯乙烯在2B类致癌物清单中。苯乙烯对呼吸道有刺激作用,长期接触有可能引起阻塞性肺部病变。
工业上可由乙苯生产苯乙烯:
+H2↑
下列说法正确的是 ( )
A.可用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙苯和苯乙烯
B.苯乙烯能使溴水褪色,是因为两者发生了氧化反应
C.乙苯和苯乙烯苯环上的一氯代物均为3种
D.乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数最多均为7个
【解析】选C。乙苯和苯乙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能鉴别,A错误;苯乙烯中含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应,从而使溴水褪色,B错误;二者苯环上都有3种氢原子,则其一氯代物均为3种,C正确;乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数最多均为8个,D错误。
8.(2019·宿州高一检测)从煤和石油中可以提炼出化工原料A和B,A是一种果实催熟剂,它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平。B是一种比水轻的油状液体,B仅由碳氢两种元素组成,碳元素与氢元素的质量比为12∶1,B的相对分子质量为78。回答下列问题:
(1)A的电子式为________,A的结构简式为________。?
(2)与A相邻的同系物C使溴的四氯化碳溶液褪色的化学反应方程式为____________________,反应类型为________。?
(3)在碘水中加入B振荡静置后的现象是________。?
(4)B与浓硫酸和浓硝酸在55～60℃反应的化学方程式为____________,反应类型为____________。?
(5)等质量的A、B完全燃烧时消耗O2的物质的量________(填“A>B”“A【解析】(1)由“A是一种果实催熟剂,它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平”知,A为乙烯。(2)与乙烯相邻的同系物C为丙烯,其与溴的四氯化碳溶液中的溴单质发生加成反应。(3)B分子中n(C)∶n(H)=∶=1∶1,所以B的最简式为CH,设其分子式为(CH)n,即13n=78,n=6,B的分子式为C6H6;碘单质易溶于苯,而苯不溶于水且密度比水的小,故在碘水中加入苯振荡静置后的现象为下层无色,上层紫红色。
(4)苯与浓硝酸和浓硫酸在55～60 ℃的条件下发生取代反应生成。(5)乙烯和苯的最简式分别是CH2、CH,故等质量的乙烯和苯完全燃烧时,乙烯消耗O2的物质的量比苯多,即A>B。
答案:(1) CH2CH2
(2)CH2CH—CH3+Br2 加成反应 (3)下层无色,上层紫红色
(4)+HO—NO2+H2O
取代反应 (5)A>B
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课堂检测·素养达标
1.(2019·济宁高一检测)高分子化合物在生产生活中具有重要用途。下列说法不正确的是 ( )
A.高分子化合物材料一般不具有固定的熔点
B.相对分子质量大的高分子一般具有热塑性,相对分子质量小的高分子一般具有热固性
C.高聚物的聚合度(即结构单元的数目)一般是不确定的
D.高分子化合物的溶解速度一般比较缓慢
【解析】选B。对于高分子化合物来说,构成每个高分子的结构单元数目并不完全相同,即n不同,所以高分子化合物一般为混合物,无固定熔点,故A、C项正确;线型高分子化合物具有热塑性,一些体型高分子化合物具有热固性,是热塑性还是热固性与结构有关,与相对分子质量大小无直接关系,故B项错;线型结构有机高分子能溶解在适当溶剂里,但溶解速度缓慢,故D项正确。
2.(2019·镇江高一检测)下列关于由乙烯制取聚乙烯反应的描述中,正确的是
( )
A.该反应的产物能和溴水发生加成反应
B.该反应不属于加成反应,只属于聚合反应
C.该反应既是加成反应,又是聚合反应
D.该反应的生成物和反应物的化学组成不同
【解析】选C。生成的聚乙烯中没有双键,不能和溴水发生加成反应,A项错误;加聚反应是加成反应中的一种特殊情况,属于加成反应,B项错误,C项正确;化学反应过程中,生成物和反应物的化学组成相同,D项错误。
3.(2019·东城区高一检测)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,天然橡胶的成分是聚异戊二烯,其结构简式为。下列叙述中,不正确的是 ( )
A.天然橡胶是天然高分子化合物
B.天然橡胶受空气、日光作用,会被还原而老化
C.天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂
D.天然橡胶含有双键,能发生加成反应
【解析】选B。天然橡胶()的结构单元中含有,受日光、空气作用,会逐渐被氧化而老化。
4.(2019·衡阳高一检测)下列可作为高分子化合物的单体的是 ( )
A.CH3CHCH2
B.CH2CH2和CH3CHCHCH3
C.CH3CH2CHCH2和CH2CHCH3
D.CH2CH2和CH2CHCH3
【解析】选A。仔细观察该高聚物的结构简式可以看出,所给的高聚物结构实际上是完全相同的两部分,故其单体是丙烯,即CH3CHCH2,故A正确。
【补偿训练】
(2019·南阳高一检测)某有机高分子化合物的部分结构如下
下面说法正确的是 ( )
A.聚合物的链节是
B.聚合物的分子式是C3H3Cl3
C.聚合物的单体是CHClCHCl
D.若n为链节数,则其相对分子质量为97
【解析】选C。该高分子化合物的链节最小的结构单元应为,聚合物的单体的分子式为C2H2Cl2,聚合物应为,则其相对分子质量为97n。
5.(2019·临沂高一检测)“不粘锅”即做饭不会粘锅底的锅,是因为锅底采用了不粘涂层,常见的不粘性能最好的有聚四氟乙烯(俗名特氟龙)涂层和陶瓷涂层,其次还有特殊工艺的铁锅和不锈钢锅。
思考:
(1)特氟龙和陶瓷都是有机高分子材料吗?
(2)合成特氟龙的单体是什么?属于哪类有机反应类型?
提示:(1)特氟龙属于有机高分子材料,而陶瓷属于无机非金属材料,不是有机物。
(2)合成特氟龙的单体是四氟乙烯,该反应属于加聚反应。
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课时素养评价 十七
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.(2019·南京高一检测)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.将煤加强热而分解的过程叫作煤的干馏
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、萘等物质可由煤干馏得到,它们主要存在于煤干馏所得的煤焦油中
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A。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不正确;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,C正确;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.(2019·大连高一检测)如图是实验室模拟煤的干馏的实验装置,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pH>7,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pH>7,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.(2019·九江高一检测)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.(2019·常熟高一检测)下列实验能获得成功的是 ( )
A.用溴水可鉴别苯、乙醇、苯乙烯()
B.加浓溴水,然后过滤可除去苯中的少量乙烯
C.甲烷中的乙烯通过溴水或酸性KMnO4溶液都可除尽而得到纯净CH4
D.可用分液漏斗分离四氯化碳和苯
【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项中不能用酸性高锰酸钾溶液,它可将乙烯氧化生成CO2混在甲烷中,但溴水可以;D项中苯与四氯化碳互溶,不能用分液漏斗分离。
【补偿训练】
(2019·东城高一检测)下列实验能获得成功的是 ( )
A.苯与浓溴水用铁作催化剂制取溴苯
B.用酸性高锰酸钾溶液除去甲烷中的乙烯杂质
C.加入水后分液可除去溴苯中的溴
D.可用分液漏斗分离苯和水
【解析】选D。苯与液溴在铁粉作催化剂时才能反应生成溴苯,苯与浓溴水不反应,A错误;酸性高锰酸钾溶液能将乙烯氧化为CO2,从而引入新的杂质,B错误;溴在水中的溶解度比在苯中的溶解度小,除去溴苯中的溴,应加入氢氧化钠溶液后再分液,C错误;苯难溶于水,可用分液漏斗分离,D正确。
5.(2019·包头高一检测)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、7 B.4、3、6
C.2、5、4 D.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。
【补偿训练】
(2019·哈尔滨高一检测)以下有关物质结构的描述正确的是 ( )
A.甲苯分子中的所有原子可能共平面
B.苯乙烯()分子中的所有原子不可能共平面
C.二氯甲烷分子为正四面体结构
D.乙烷分子中的所有原子不可能共面
【解析】选D。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错误;二氯甲烷分子为四面体结构,但不是正四面体,C错误;乙烷分子中的所有原子不可能共面,D正确。
6.(2019·兰州高一检测)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.(2019·潍坊高一检测)闪烁计数器是指利用射线或粒子引起闪烁体发光并通过光电器件记录射线强度和能量的探测装置。1911年E.卢瑟福借助显微镜观察到单个α粒子在硫化锌上引起发光。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耗21.5 mol O2
D.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.(2019·长春高一检测)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 ( )
①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 ②苯不能因发生化学反应而使溴的四氯化碳溶液褪色 ③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
④苯分子中碳碳键键长完全相等 ⑤邻二氯苯只有一种 ⑥间二氯苯只有一种
A.只有①② B.只有①⑤
C.③④⑤⑥ D.①②④⑤
【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.(2019·新乡高一检测)120℃时,1 L某气态烃在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.C2H4 B.C2H6
C.C2H2 D.C6H6
【解析】选A。设烃的分子式为CxHy,燃烧的化学方程式为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,满足分子中氢原子数目为4即可。
二、非选择题(本题包括2小题,共25分)
10.(12分)(2019·丰台高一检测)某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Ⅲ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Ⅲ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Ⅲ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Ⅲ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Ⅳ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Ⅲ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)Ⅲ和Ⅳ (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HBr的检验
(7)能
11.(13分)(2019·哈尔滨高一检测)如图瓷管内有烃类样品,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Ⅰ
吸收管Ⅱ
瓷管
样品+瓷管
吸收前
吸收后
吸收前
吸收后
50 g
53.9 g
100 g
102.7 g
98 g
111.2 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Ⅰ中装的吸收剂是________,吸收管Ⅱ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Ⅱ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红热的CuO再进一步氧化。
(2)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Ⅱ直接与空气相通,空气中的H2O及CO2也可被吸收管Ⅱ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53.9 g-50 g=3.9 g,样品中含H的物质的量为n(H)=×2=0.3 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=39×2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.(2019·阜阳高一检测)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Br蒸气发生取代
反应,FeBr3存在时可与液溴发生加成反应
【解析】选A。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C—C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错;D中两个反应均为取代反应。
13.(2019·泰州高一检测)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C5H4
B.该分子中所有碳原子在同一平面内
C.1 mol该有机物最多可与2 mol Br2发生加成反应
D.与其互为同分异构体,且只含碳碳三键的链烃不止一种
【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;该烃含有两个碳碳双键,故1 mol该有机物最多能够与2 mol Br2发生加成反应,C正确;该烃的链状同分异构体(碳架结构)可能为C≡C—C≡C—C、C≡C—C—C≡C,D正确。
【补偿训练】
(2019·孝感高一检测)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:①互为同分异构体;②互为同系物;③具有相同的最简式;④两种烃中碳的质量分数相同。一定正确的结论是 ( )
A.①②③④ B.①③④
C.②③④ D.③④
【解析】选B。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。①A、B互为同分异构体,分子式、最简式也一定相同,故①正确;②互为同系物的烃最简式不一定相同,如烷烃,故②错误;③A、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③正确;④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④正确。符合要求的是①③④。
二、非选择题(本题包括1小题,共16分)
14.(2019·启东高一检测)有机物M的结构简式为。
(1)有机物M的一氯代物有________种。?
(2)1 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
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课时素养评价 十五
从天然气、石油和煤中获取燃料
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题4分,共16分)
1.(2019·衡水高一检测)下列关于石油组成的叙述错误的是 ( )
A.石油的主要成分是由碳和氢两种元素组成的
B.石油中只含有烃
C.石油是复杂的混合物
D.石油的主要成分是烃
【解析】选B。石油的主要成分是烃,但不是只含烃。
2. 为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸 ②澄清石灰水 ③无水硫酸铜。正确的顺序是 ( )
A.①②③ B.②③
C.②③① D.③②
【解析】选D。要验证CH4中是否含有碳、氢两种元素,可通过CO2和H2O的存在来证明,可选择②和③;但应注意检验的先后顺序,即先证明水后证明CO2。
3.(2019·泰安高一检测)下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是( )
A.三者均为可再生能源
B.天然气的主要成分是甲烷
C.石油的减压分馏产品中含有乙烷和乙烯
D.煤燃烧产生的SO2和CO2都是造成温室效应的主要原因
【解析】选B。三者均不是可再生资源,A错;天然气的主要成分是甲烷,B对;石油的分馏不能得到乙烯,只能通过石油的裂解才能得到乙烯,C错;SO2不能造成温室效应,D错。
4.某煤矿发生瓦斯爆炸,造成多名矿工死伤。瓦斯爆炸往往与矿坑中甲烷有关,下列叙述中错误的是 ( )
A.点燃甲烷不必事先进行验纯
B.甲烷燃烧放出大量的热,所以是一种很好的气体燃料
C.煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火,以防爆炸事故的发生
D.点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
【解析】选A。可燃性气体点燃前需验纯。
二、非选择题(本题包括2小题,共14分)
5.(6分)“煤改气”是将烧煤炭改为烧天然气的简称。“煤改气”是为了减少燃煤产生的大气污染,其次亦可减少二氧化碳的排放,有利于全球气候保护。天然气作为清洁能源,在助力节能减排的同时,开启了供暖新时代,让群众清洁过暖冬,给生活带来极大的便利。
(1)为什么天然气被称作“清洁能源”?
(2)家用燃气都是天然气吗?
答案:(1)天然气的主要成分是甲烷,完全燃烧的产物是二氧化碳和水,不会产生氮氧化合物、二氧化硫和粉尘,能减少酸雨形成,减缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。
(2)不一定。家用燃气除天然气之外,还有煤气和液化石油气。
6.(8分)(2019·太原高一检测)某烃在标准状况下的密度为3.215 g·L-1,现取3.6 g该烃完全燃烧,将全部产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,碱石灰增重11 g,则:
(1)该烃分子的摩尔质量约为____________。?
(2)该烃的分子式为________。?
(3)已知该烃的一氯代物只有一种,写出该烃的结构简式:________。?
【解析】 (1)M=ρ·Vm=3.215 g·L-1×22.4 L·mol-1=72.016 g·mol-1,所以该烃分子的摩尔质量约为72 g·mol-1。
(2)设该烃的分子式为CxHy,则
CxHy+(x+)O2 xCO2 + H2O
1 x
=0.05 mol 0.05x mol 0.025y mol
故①0.025y mol×18 g·mol-1=5.4 g,解得y=12,②0.05x mol×44 g·mol-1=11 g,解得x=5。则该烃的分子式为C5H12。
(3)C5H12有三种同分异构体,一氯代物只有一种的是。
答案:(1)72 g·mol-1 (2)C5H12
(3)
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
7.2019年3月27日至29日,一年一度的世界石油装备大会——第十九届中国国际石油石化技术装备展览会(cippe2019)在北京盛大开幕。
下列关于石油的说法错误的是 ( )
A.石油的分馏是物理变化
B.直接燃烧石油取暖对环境无任何影响
C.用石油产品裂解能生产乙烯
D.石油是混合物
【解析】选B。石油的分馏没有新物质生成,属于物理变化,故A正确;石油中除了含碳元素以外,还含有氢元素、氮元素、硫元素等,直接燃烧石油会生成二氧化碳、水、氮氧化物、二氧化硫等,氮氧化物、二氧化硫会污染空气,故B错误;石油裂解能获得乙烯等不饱和烃,故C正确;石油是由多种物质组成的混合物,故D正确。
【补偿训练】
(2019·延安高一检测)将标准状况下的11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合点燃,恢复到原状况后,气体的体积为 ( )
A.11.2 L B.22.4 L
C.33.6 L D.44.8 L
【解析】选A。CH4+2O2CO2+2H2O,因此11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应生成11.2 L的CO2气体。
8.(2019·石门高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.石油是混合物,汽油是纯净物
B.沸点:汽油>煤油>柴油>润滑油
C.煤、石油和天然气均是清洁能源
D.石油的分馏是物理变化,而裂化是化学变化
【解析】选D。石油、汽油都是混合物,A项不正确。石油分馏时,分馏出馏分的先后顺序:汽油、煤油、柴油、润滑油。根据沸点低的先分馏、沸点高的后分馏可判断,沸点:汽油<煤油<柴油<润滑油,B项不正确。石油和煤的燃烧均能引起环境问题,如酸雨、雾霾等,天然气是一种清洁能源,C项不正确。石油的分馏只是物质状态的改变,而裂化有新物质生成,属于化学变化,D项正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
9.为了验证甲烷的燃烧产物,某同学设计了甲烷的燃烧实验(如图所示):
根据实验装置完成下列实验步骤和现象:
(1)点燃甲烷前必须进行的实验步骤是________,如何操作?__?__。?
(2)开启水龙头抽气后,在漏斗下方点燃甲烷,可观察到的现象是?__。?
(3)如果将B、C两个装置的位置交换,会对实验结论产生什么影响??__。?
【解析】(1)为了防止甲烷中混有氧气,在点燃时发生爆炸,所以点燃前要先验纯;其验纯的操作为用排水法收集一小试管甲烷,然后靠近点燃的酒精灯,如果发出“噗”的声音则表明纯净,如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净。
(2)开启水龙头抽气后,在抽气作用下,甲烷燃烧的火焰被吸入漏斗内,甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气,无水硫酸铜遇到水会变蓝色,二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊。
(3)C中为澄清石灰水溶液,B、C两个装置的位置交换,先检验二氧化碳,二氧化碳通过澄清石灰水,则会带出水蒸气,用B中无水硫酸铜检验水时,无法确定水是否是由甲烷燃烧生成的。
答案:(1)验纯 用排水法收集一小试管甲烷,然后靠近点燃的酒精灯,如果发出“噗”的声音则表明纯净,如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净
(2)火焰被吸入漏斗内,干燥管中无水CuSO4慢慢变蓝,洗气瓶中澄清的石灰水逐渐变浑浊
(3)不能验证是否产生水蒸气
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课时素养评价 十八
有机高分子化合物与有机高分子材料
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.(2019·合肥高一检测)下列对乙烯和聚乙烯的描述不正确的是 ( )
A.乙烯是纯净物,聚乙烯是混合物
B.乙烯的性质与聚乙烯不同
C.常温下,乙烯是气体,聚乙烯是固体
D.等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量相等
【解析】选D。乙烯分子中含有键,聚乙烯分子中没有键,两者的性质不同;1 mol乙烯完全燃烧产生2 mol CO2,而1 mol聚乙烯完全燃烧产生2n mol CO2。
【补偿训练】
(2019·武汉高一检测)下列关于乙烯、聚乙烯的说法不正确的是 ( )
A.等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧生成的CO2的质量相等
B.乙烯生成聚乙烯的反应是加聚反应,a g乙烯完全反应可生成a g聚乙烯
C.乙烯和聚乙烯都可使溴水褪色
D.乙烯有固定的熔点,聚乙烯没有固定的熔点
【解析】选C。乙烯和聚乙烯的最简式相同,等质量的乙烯和聚乙烯中含碳量相同,则完全燃烧生成的CO2的质量相等;乙烯通过加聚反应制得聚乙烯,生成物的质量等于反应物的质量;乙烯分子中含有碳碳双键,能使溴水褪色,聚乙烯分子中不含碳碳双键,不能使溴水褪色;乙烯为纯净物,有固定的熔点,聚乙烯为混合物,没有固定的熔点。
2.(2019·长沙高一检测)下列说法中正确的是 ( )
A.塑料、合成纤维和合成橡胶都属于有机合成材料
B.用木材等经过加工制成的黏胶纤维属于合成纤维
C.腈纶、维尼纶属于人造纤维
D.棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O
【解析】选A。黏胶纤维属于人造纤维,B不正确;腈纶、维尼纶属于合成纤维,C不正确;棉、麻的主要成分是纤维素,完全燃烧只生成CO2和H2O,羊毛的主要成分是蛋白质,为含氮化合物,完全燃烧不只生成CO2和H2O,合成纤维的成分一定含有碳和氢元素,还可能含有其他元素,如腈纶含氮元素、氯纶含氯元素等,它们完全燃烧时不都只生成CO2和H2O,D不正确。
【补偿训练】
(2019·长春高一检测)塑料制品是人类日常生活中使用量最大的合成高分子材料。我国已禁止生产、销售、使用超薄塑料购物袋。下列对聚乙烯塑料叙述不正确的是 ( )
A.它属于有机高分子
B.它能产生“白色污染”
C.它形成的单体是乙烯
D.对聚乙烯塑料垃圾应进行深埋或倾倒入海
【解析】选D。乙烯通过加聚反应制得聚乙烯,聚乙烯垃圾应回收利用,D错。
3.(2019·泰安高一检测)汽油清洁剂让我们在加油的时候能够保持汽油的清洁,也能让我们的油箱更加干净。聚异丁烯是生产汽油清洁剂的中间产物,下列对聚异丁烯的描述错误的是 ( )
A.聚异丁烯可以通过加聚反应制得,结构简式为
B.聚异丁烯的分子式为(C4H8)n
C.聚异丁烯完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量相等
D.聚异丁烯能使溴水褪色
【解析】选D。聚异丁烯中不含碳碳双键,不能使溴水褪色。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.(2019·济宁高一检测)有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯,其结构简式为,是一种开发较早的重要热塑性塑料。有机玻璃俗称亚克力、中宣压克力、亚格力,有机玻璃具有较好的透明性、化学稳定性、力学性能和耐候性、易染色、易加工、外观优美等优点。有机玻璃又叫明胶玻璃等。
(1)合成有机玻璃的单体是什么?
(2)试写出合成有机玻璃的化学方程式。
提示:(1) 有机玻璃的链节为,去掉主链上的短线,单键变双键得到合成有机玻璃的单体。(2)合成有机玻璃的化学方程式为 。
【补偿训练】
(2019·启东高一检测)已知某高聚物的结构简式如下:
(1)在该高聚物分子的基本链节中,碳原子总数是______个。?
(2)生成该高聚物的单体中,相对分子质量最小者的名称是________,相对分子质量最大者的相对分子质量是______。?
【解析】(1)“[ ]”之内的全部,就是高聚物分子的1个基本链节。(2)基本链节中有1个碳碳双键,以它为中心切出4个碳作为1小节。切之后的右边还剩2个碳,它也是1小节。切之后的左边还剩4个碳,它又能切出2小节。生成该高聚物的单体的结构简式是CH2CH—CN、CH2CH2、、
。
答案:(1)14 (2)乙烯 86
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.(2019·高安高一检测)乙烯(CH2CH2)和丙烯(CH2CH—CH3)按物质的量1∶1加聚,得到的产物可能为 ( )
①??CH2—CH2??
②
③
④
⑤??CH2—CH2—CH2—CH—CH3??
A.①⑤ B.②⑤
C.①②③④ D.①②③④⑤
【解析】选C。两种物质聚合时,首先分子中各自含有的双键要打开CH2CH2—CH2—CH2—,,按1∶1聚合时,再相连形成高聚物,其中最简单的结构单元(链节)可能是、、
、
6.(2019·全国卷Ⅰ)关于化合物2-苯基丙烯(),下列说法正确的是
( )
A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色
B.可以发生加成聚合反应
C.分子中所有原子共平面
D.易溶于水及甲苯
【解析】选B。化合物2-苯基丙烯中含有苯环和碳碳双键,所以可以使稀高锰酸钾溶液褪色,A不正确;含有碳碳双键可以发生加成聚合反应,B正确;由于碳碳双键和苯环之间是单键且分子中含有甲基,所以所有原子不可能共平面,C不正确;该有机物属于烃,不易溶于水。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.当今白色污染问题已得到了人们应有的重视,一些科学家也成功地寻找到了治理白色污染的有效途径。结合学过的知识,回答下列问题:
(1)写出工业上利用石油裂解气生产聚乙烯的化学方程式: ____________。?
(2)某些废旧塑料可采用下列方法处理:将废旧塑料隔绝空气加强热,使其变成有用的物质,实验装置如图(加热装置略)。加热某种废旧塑料得到的产物有氢气、甲烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯等。
①试管B收集到的产品为________和__________________,其一氯代物分别有几种?______________。?
②锥形瓶C中观察到的现象为?????????????????????__。?
③写出C中逸出的气体在工业上的两种用途:____________、______________。?
【解析】(1)乙烯加聚生成聚乙烯:nCH2CH2??CH2—CH2??。(2)①经冷水的冷却,试管B中可收集到常温下为液态的产物——苯和甲苯,其一氯代物分别为1种和4种。②乙烯、丙烯等使C中溴水褪色。③C中逸出的气体为氢气和甲烷,可作为合成氨的原料或作燃料。
答案:(1)nCH2CH2??CH2—CH2??
(2)①苯 甲苯 1种和4种 ②溴水褪色 ③作为合成氨的原料 作燃料
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课时素养评价 十六
石油裂解与乙烯
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)
1.(2019·聊城高一检测)石油裂解的目的是 ( )
A.得到更多的汽油、柴油
B.提高汽油的产量和质量
C.获得乙烯等
D.获得润滑油、石蜡油等
【解析】选C。石油裂解的目的是得到小分子烃,如乙烯等。
2.(2019·开封高一检测)基辛格曾经说过:谁控制了石油,谁就控制了所有的国家,这足以说明石油在工业中的重要性,它被称为“黑色的金子”或“工业的血液”,下列有关石油化工的说法不正确的是 ( )
A.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
B.将重油经过裂化可以得到汽油
C.将石油裂解制得乙烯等化工原料
D.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量
【解析】选A。石油分馏得到不同沸点范围的烃的混合物,主要产物是石油气、汽油、煤油、柴油及重油等,A不正确;碳原子数较多的烃经裂化可以得到C5～C12的烷烃和烯烃的裂化汽油,B正确;石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链烃,是重要的化工原料,C正确;裂化的目的就是提高汽油等轻质油的质量和产量,D正确。
3.(2019·承德高一检测)在日常生活中经常用到一次性手套,其中的一种称为PE手套,制作PE手套的主要原料为乙烯,下列关于乙烯分子结构的描述错误的是
( )
A.乙烯的结构简式为CH2CH2
B.乙烯是最简单的烯烃
C.乙烯分子中所有原子都在同一平面上
D.乙烯分子中所有原子都在一条直线上
【解析】选D。乙烯分子中所有原子都在一个平面上,不在同一条直线上。
4.(2019·洛阳高一检测)下列各组中两个反应所属反应类型相同的是( )
A.光照甲烷和氯气的混合气体,混合气体颜色变浅;乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色
B.乙烷在氧气中燃烧;乙烯在空气中燃烧
C.乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色;乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色
D.用乙烯与氯化氢制取氯乙烷;用乙烷与氯气反应制取氯乙烷
【解析】选B。A项前者是取代反应,后者是加成反应;B项二者均是氧化反应;C项前者是加成反应,后者是氧化反应;D项前者是加成反应,后者是取代反应。
5.(2019·肇庆高一检测)标准状况下,0.56 L CH4和C2H4的混合气体通入足量溴水中,溴水增重0.28 g(假设C2H4完全被吸收),则乙烯占混合气体体积的( )
A.20% B.40% C.60% D.80%
【解析】选B。乙烯具有双键,性质较活泼,能和溴水发生加成反应,甲烷较稳定,不和溴水反应,所以溴水增重的质量为乙烯的质量。乙烯的体积为V=nVm=Vm=×22.4 L·mol-1=0.224 L;乙烯占混合气体的体积为×100%=40%。
6.体育比赛中当运动员肌肉挫伤或扭伤时,队医随即对准运动员的受伤部位喷射药剂氯乙烷(CH3—CH2Cl)(沸点为12.27 ℃),进行局部冷冻麻醉应急处理。制取氯乙烷的最好方法是 ( )
A.乙烷与氯气发生取代反应
B.乙烯与氯气发生加成反应
C.乙烷与氯化氢混合
D.乙烯与氯化氢发生加成反应
【解析】选D。乙烷与Cl2发生取代反应生成多种氯代烃的混合物;乙烯与Cl2发生加成反应生成1,2-二氯乙烷;乙烷与氯化氢不反应;乙烯与氯化氢发生加成反应生成氯乙烷。
7.(2019·牡丹江高一检测)下列说法中错误的是 ( )
A.无论乙烯的加成,还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有的碳碳双键有关
B.使用溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷
C.相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同
D.乙烯的化学性质比乙烷的化学性质活泼
【解析】选C。乙烯和甲烷的碳、氢含量不相等,故相同质量的乙烯和甲烷生成的水质量不相同。
8.(2019·淮安高一检测)对比甲烷和乙烯的燃烧反应,下列叙述中正确的是
( )
A.二者燃烧时现象完全相同
B.点燃前都不用验纯
C.甲烷燃烧的火焰呈蓝色,乙烯燃烧的火焰较明亮
D.二者燃烧时都有黑烟生成
【解析】选C。甲烷和乙烯含碳量不同,燃烧现象不同,故A错误;可燃性气体在点燃之前都应检验纯度,防止爆炸,故B错误;甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰,乙烯燃烧火焰明亮,并伴有黑烟,故C正确;甲烷含碳量低,燃烧时没有黑烟,乙烯燃烧火焰明亮,并伴有黑烟,故D错误。
9.(2019·泰安高一检测)如图是某种有机物分子的球棍模型图。图中的“棍”代表单键或双键,不同大小的“球”代表三种不同的短周期元素的原子。对该有机物的叙述不正确的是 ( )
A.该有机物可能的分子式为C2HCl3
B.该有机物的分子中一定有
C.该有机物分子中的所有原子在同一平面上
D.该有机物可以由乙烯和氯化氢加成反应得到
【解析】选D。据球棍模型知该有机物可为C2HCl3,A正确;据碳的成键特点知B正确;类比C2H4的结构知C正确;若为C2H4与HCl加成则产物为C2H5Cl,不符合成键情况。
10.(2019·无锡高一检测)由乙烯推测丙烯
(CH2CH—CH3)的结构或性质正确的是 ( )
A.分子中有3个碳原子在同一条直线上
B.分子中所有原子都在同一平面上
C.能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【解析】选C。丙烯(CH2CH—CH3)分子可看作CH2CH2分子中的一个氢原子被甲基所代替,CH2CH2分子的空间构型为平面形,则CH2CH—CH3分子中的三个碳原子不在同一条直线上。由于CH4分子的空间构型为以碳原子为中心的正四面体,所以CH2CH—CH3分子中所有原子不可能都在同一平面上。CH2CH—CH3和CH2CH2分子都含有,根据分子结构决定物质性质可知CH2CH—CH3能使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。
【延伸探究】
(1)写出C项中反应的化学方程式并判断反应的类型。
提示:CH2CH—CH3+Br2
CH3CHBrCH2Br,此反应属于加成反应。
(2)怎样鉴别丙烷和丙烯两种气体?
提示:可以将两种气体分别通入溴水或酸性KMnO4溶液中,能够使溶液褪色的气体为丙烯,无明显现象的为丙烷。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
11.(15分)如图所示为石蜡油分解的实验装置。在试管①中加入石蜡油和氧化铝;试管②放在冷水中;试管③中加入酸性KMnO4溶液;试管④中加入溴水。分析实验并思考下列问题:
(1)试管①中加入氧化铝起什么作用?
(2)试管②放入冷水中会观察到什么现象?
(3)试管③和试管④中发生反应的类型是否相同?
(4)通过本实验你能得出什么结论?
提示:(1)石蜡油在氧化铝的催化作用下发生裂化反应生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃,氧化铝作催化剂。
(2)冷水起冷凝作用,冷凝沸点较高的烃,使其变为液体,因此试管②中有油状液体生成。
(3)沸点较低的烃以气体的形式进入试管③和④中,其中的烯烃能够使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。前者是氧化反应,后者是加成反应。
(4)通过这两个反应可推测石蜡油在氧化铝的催化作用下发生裂化反应生成了烯烃。
12.(15分)(2019·大庆高一检测)某烃A是有机化学工业的基本原料,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,A还是一种植物生长调节剂,A可发生如图所示的一系列化学反应,其中①②③属于同种反应类型。根据如图回答下列问题:
(1)写出A、B、C、D的结构简式:
A__________,B __________,C____________,?D________________。 ?
(2)写出②④两步反应的化学方程式,并注明反应类型:
②?___________、反应类型________。 ?
④?_____________、反应类型________。 ?
【解析】据烃A的用途知A为乙烯,则B为CH3CH3,C为CH3CH2Cl,D为CH3CH2OH。反应②和④均能制得CH3CH2Cl,化学方程式分别为CH2CH2+HClCH3CH2Cl,CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl。
答案:(1)CH2CH2 CH3CH3 CH3CH2Cl
CH3CH2OH
(2)CH2CH2+HClCH3CH2Cl 加成反应
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl 取代反应
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)
13.(2019·大同高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.相同质量的乙烯和乙烷完全燃烧后产生的H2O的质量不相同
B.乙烯能使Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液褪色,二者褪色的原理相同
C.Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液都能鉴别乙烷和乙烯,都能除去乙烷中的乙烯
D.乙烯和乙烷均可与Cl2反应制取纯净的氯乙烷
【解析】选A。乙烯和乙烷中H的质量分数不同,所以相同质量的乙烯和乙烷完全燃烧后生成的H2O质量不同,A正确;乙烯与Br2的CCl4溶液发生加成反应而使溴水褪色,乙烯被酸性KMnO4溶液氧化成CO2气体而使酸性KMnO4溶液褪色,二者原理不同,B不正确;乙烯通过Br2的CCl4溶液被转化为液态1,2-二溴乙烷而溶于CCl4,从而除去杂质气体,但乙烯通过酸性KMnO4溶液被氧化成CO2而引入杂质气体CO2,C不正确;乙烷与Cl2发生取代反应得到的产物是混合物,乙烯与Cl2发生加成反应得到的是1,2-二氯乙烷,D不正确。
14.(2019·成都高一检测)某课外活动小组设计了以下四种方案除去乙烷中混有的少量乙烯,并得到纯净干燥的乙烷,合理的是 ( )
A.①②④ B.①②③
C.②③④ D.①②③④
【解析】选D。①和② C2H4与Br2发生加成反应生成液态1,2-二溴乙烷而除去C2H4,①NaOH溶液除去挥发出来的Br2蒸气,浓硫酸除去水蒸气,②碱石灰除去挥发出来的Br2蒸气和水蒸气,①和②均正确;③和④酸性KMnO4溶液将C2H4氧化为CO2,NaOH溶液和碱石灰都能吸收CO2,浓硫酸和碱石灰都能吸收水蒸气,③和④也正确。
15.(2019·西城高一检测)1 mol CH2CH2与Cl2发生完全加成反应,然后使该加成产物与Cl2在光照条件下发生完全取代反应,则两个过程中消耗Cl2的总物质的量是 ( )
A.3 mol B.4 mol C.5 mol D.6 mol
【解析】选C。1 mol CH2CH2与1 mol Cl2反应生成1 mol CH2ClCH2Cl,而1 mol CH2ClCH2Cl与4 mol Cl2反应生成1 mol CCl3CCl3和4 mol HCl,则两个反应中共消耗5 mol Cl2。
【补偿训练】
使1 mol丙烯与氯气发生完全加成反应,然后使该加成反应的产物与氯气在光照条件下发生取代反应,则两个过程中消耗氯气的总的物质的量是 ( )
A.8 mol B.7 mol C.6 mol D.5 mol
【解析】选B。使1 mol丙烯与氯气发生完全加成反应生成1,2-二氯丙烷,消耗1 mol氯气,然后使该加成反应的产物与氯气在光照条件下发生取代反应,因其分子中有6个氢原子,又要消耗6 mol氯气,则两个过程中消耗氯气的总的物质的量是7 mol 。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
16.(2019·苏州高一检测)某种塑料分解产物为烃,对这种烃进行以下实验:
①取一定量的该烃,使其燃烧后的气体通过干燥管,干燥管增重7.2 g;再通过石灰水,石灰水增重17.6 g。
②经测定,该烃(气体)的密度是相同状况下氢气密度的14倍。
请回答:
(1)该烃的电子式为________,该烃的名称是_____________。?
(2)0.1 mol该烃能与________ g溴发生加成反应;加成产物需________ mol溴蒸气完全取代。?
【解析】由条件①知,该烃燃烧产物中CO2为17.6 g,
H2O为7.2 g,碳、氢原子个数比为
∶(×2)=1∶2,该烃的最简式为CH2。由条件②知:该烃的相对分子质量Mr=2×14=28,该烃分子式为C2H4,即乙烯。
答案:(1)H 乙烯 (2)16 0.4
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