第3課時煤的干饋與苯

自主學習

一、煤的干儲

1.定義:將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。

2.主要產物及用途

干儲產物主要成分主要用途

氫氣、甲烷、乙烯、一氧化

焦爐氣氣體燃料、化工原料

出爐煤碳

氣粗氨水氨氣、鎮鹽氮肥

粗苯本、中本、一中本炸藥、染料、醫藥、農藥、合成

苯、甲苯、二甲苯材料

煤焦油酚類、蔡醫藥、染料、農藥、合成材料

調電極、筑路材料

焦炭碳冶金、燃料、合成氨

二、苯

1.物理性質

苯是一種無色、有特殊氣味、有毒的液體，密度比水小，睚溶于水，熔、

沸點低，易揮發，當溫度低于5.5°C時苯就會凝結成無色的晶體。

2.分子的組成和結構

(1)正方邂結構，所有原子在同一平面上；

(2)苯環上的碳碳鍵完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的

特殊共價鍵。

3.化學性質

反應類型化學方程式或性質

占燃

氧.化反應燃燒2C,H,、―1502—120)2+6H2O

不能與澳的四氯化碳溶液發生加成反應而使其褪色,也不能被酸性

穩定性

KMn()t溶液氧化而使其褪色

/~~\,Fe/~~\

取代反應液澳/+B[2?<]-Br+HBr

/~\,Ni/~\

加成反應氫氣\/+3HzK〈/

4用途

(1)一種重要的有機化工原料。

(2)常用作有機溶劑。

概念理解

1.判斷下列說法是否是正確：

⑴煤加強熱分解的過程稱為煤的干儲(x)

提示:煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，稱為煤的干儲。

(2)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有機化合物(x)

提示:苯、甲苯、二甲苯是煤的干儲產物。

⑶苯中含有碳碳雙鍵，因此苯屬于烯睡(X)

提示:苯中的碳碳鍵是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊共價鍵，苯

分子中沒有碳碳雙鍵，不屬于烯煌。

2.煤干儲得到苯、甲苯、二甲苯、酚、蔡等物質,能說明煤中含有這些

物質嗎？

提示:不能，煤中不含有這些成分,而煤干儲后得到的產物中含有這些

物質。

3.1890年的一天，凱庫勒這樣描述他發現苯分子的過程:1855年的一個

傍晚，他坐在壁爐旁的椅子上睡著了。夢中見到一條蛇身體盤成一個

圈咬自己的尾巴。醒來之后，凱庫勒意識到自己找到了苯的分子式

C6H60當時的化學家們對此不理解，認為這與1個碳原子帶有4個氫

原子的事實不相符。但是如果分子里面有6個碳原子,每個碳原子又

有1個氫原子,而且原子交叉地呈環狀排列，問題就解決了。

(1)苯中的碳碳鍵是否和烷羥或烯煌中的碳碳鍵一樣？

(2)苯能否發生加成反應？

提示：(1)苯中的碳碳鍵既不是碳碳單鍵也不是碳碳雙鍵，是介于二者

之間的一種特殊的鍵。

(2)苯能發生加成反應。

合作探究

學習任務一甲烷、乙烯、苯的性質比較

弗里德里希?凱庫勒于1865年提出了苯環單、雙鍵交替排列、無限

共輾的結構，即現在所謂的“凱庫勒式”。苯分子中,有六個碳氫鍵，碳原

子間的化學鍵為介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的獨特的鍵。

⑴能否用水吸收空氣中殘存的苯蒸氣防止中毒？

提示:不能。苯不溶于水，無法吸收。

(2)如何用實驗方法證明苯分子中沒有碳碳雙鍵？

提示:方法一:向苯中加入酸性高鎰酸鉀溶液，振蕩，觀察是否褪色，若不

褪色，說明苯分子中不存在碳碳雙鍵。

方法二:向苯中加入溪的四氯化碳溶液，振蕩，觀察是否褪色，若不褪色,

說明苯分子中不存在碳碳雙鍵。

(3)能否用濱水除去苯中溶有的乙烯？

提示:不能。乙烯與溪的加成產物以及可能剩余的漠仍然可以溶于苯

中，無法除去。

甲烷、乙烯、苯的比較

甲烷乙烯苯

分子式C6H6

CH4C2H4

結構簡式CH”CH=CH

220

空間構型正四面體平面結構正六邊形

介于單鍵和雙鍵之

碳碳鍵單鍵雙鍵

間的特殊共價鍵

狀態氣態氣態液態

安睜燃燒、

火焰較明亮.火焰明亮、伴有濃

燃燒產生淡藍

伴有黑煙煙

色火焰

不能反應，但能使

溟水褪色不能能

濱水因萃取而褪色

酸性

KMnOi不能能不能

溶液褪色

取代反應能較困難能

加成反應不能能能

知識拓展:苯的同系物與甲苯

⑴苯的同系物是指分子里含有一個苯環，且側鏈為烷基的碳氫化合物,

分子通式為CnH2n-6(n>6)o

(2)甲本

①苯能與硝酸發生取代反應

+H()—NO2+HO

(濃)2

甲苯也能與硝酸發生取代反應，生成2,4,6-三硝基甲苯，化學方程式為

2,4,6-三硝基甲苯俗名TNT,它是一種烈性炸藥,可用于軍事、開礦、筑

路、水利建設等方面。

②甲苯能被酸性KMnCU溶液氧化，從而使酸性KMnCU溶液褪色。

【典例】（雙選）苯乙烯是一種重要的有機化工原料，是用苯取代乙烯的

一個氫原子形成的有機化合物,其結構簡式為CCHY",關于苯乙

烯的有關說法中正確的是（）

A.只能發生加成反應不能發生取代反應

B.在空氣中燃燒產生黑煙

C.不能使濱水、酸性高鎰酸鉀溶液褪色

D.能發生加成反應，在一定條件下可與4倍物質的量的氫氣加成

【思維建模】解答有不同官能團的物質的結構與性質的

分析題目時思路流程如下：

解析:選B、Do含有碳碳雙鍵，可以發生加成反應，含有苯環，一定條件

下也可以發生取代反應,A項錯誤;其分子式為C8H8,與苯（C6H6）具有相

同的最簡式,故燃燒時現象相同,B項正確;因分子中含一CH=CH2,故

能被酸性KMnCU溶液氧化,也能跟濱水發生加成反應,C項錯誤;1

mol能與3molH2發生力口成反應,1molCH2=CH—能與1mol

Hz發生加成反應，故D項正確。

⑴如何用實驗證明甲苯中含有苯乙烯?（假設不含有其他雜質）（關鍵能

力——探究與創新）

提示:苯乙烯可以使漠水褪色,而甲苯不能。取少量樣品加入幾滴漠水,

振蕩，若褪色證明甲苯中含有苯乙烯。

⑵苯乙烯和甲苯是否互為同系物?（關鍵能力——理解與辨析）

提示:否。二者結構不同，苯乙烯中含有碳碳雙鍵，而甲苯中不含有。

【備選例題】

苯因有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。在四乙基鉛開始使

用以前，所有的抗爆劑都是苯。然而隨著含鉛汽油的淡出，苯又被重新

起用。下列關于苯的敘述正確的是（）

H2/催化劑］④

碘水濃HNO3,濃H2so4/55~60七

"~?-\=/@"

O2/燃燒②

A.①為取代反應，有機產物與水混合浮在上層

B.②為氧化反應，反應現象是火焰明亮并帶有濃煙

C.③為取代反應，有機產物是一種燒

D.④中1mol苯最多與3mol壓發生加成反應，是因為一個苯分子含有

三個碳碳雙鍵

解析:選B。A項，苯萃取碘水中的12屬于物理變化上的苯溶液浮在上

層不溶于水,錯誤;C項，反應③的取代產物不屬于建,錯誤;D

項，苯分子中不含碳碳雙鍵,錯誤。

1.（雙選）苯于1993年被世界衛生組織（WHO）確定為致癌物。由于苯的

揮發性很強，因此使用苯或含苯材料或家具，可以使大量苯蒸氣散入環

境中，通過呼吸被吸入體內,造成苯污染。下列能說明苯與一般的烯羥

性質不同的實驗事實是（）

A.苯分子是高度對稱的平面形分子

B.苯與浸水混合后溶液分層，上層呈橙色

C.苯不與酸性KMnCU溶液反應

D.lmolC6H6在一定條件下可與3molCL發生加成反應

解析:選B、Co苯分子（C6H6）盡管不飽和，但不能與溪水反應，苯與漠

水混合可將濱單質從溪水中萃取出來，故濱水褪色，上層呈橙色。苯也

不能和酸性KMnCU溶液反應，這是苯明顯不同于一般烯煌性質的事

實。

2.有機物”結構決定性質”是有機化學學科的核心思想。與甲烷、乙烯

相比，苯的獨特結構決定其性質特點（

A.難氧化，易加成,難取代

B.易取代，能加成,難氧化

C.易氧化，易加成,難取代

D.因是單雙鍵交替結構，故易加成變為環己烷

解析:選B。苯分子中的碳碳鍵是介于碳碳單鍵和雙鍵之間的獨特的

鍵。在50?60℃條件下，苯能與混合酸（濃硫酸與濃硝酸混合而成）發生

取代反應，反應較易進行;在加熱并有催化劑存在時,苯能跟H2發生加

成反應，但不能與濱水發生加成反應，苯的加成反應較難進行;苯不能

使酸性KMnO4溶液褪色很難被氧化（燃燒除外）。

補償訓I練：

苯是一種重要的化工原料，也是一種重要的溶劑。請回答下列問

題：

⑴如圖是某些有機物的空間填充模型，其中表示苯的是

◎8吧分

ABCD

⑵把苯加入盛有溪水的試管中,液體會出現分層現象，充分振蕩、靜置,

出現橙色液體的一層在________（填"上”或"下”）層;把苯加入盛有少

量酸性高鎰酸鉀溶液的試管中才辰蕩后，酸性高鎰酸鉀溶液不褪色，說

明苯分子中(填“有”或“沒有”)碳碳雙鍵;在濃硫酸作用下，苯

在55?60°C可以與濃硝酸反應生成硝基苯，反應類型為o

(3)曾有人提出兩種立體結構(如圖)：

In

就上述兩種立體結構回答下列有關問題：

若苯的結構為I,則一氯代物有種,若苯的結構為n,則下列

說法正確的是________O

A.能使酸性高鎰酸鉀溶液褪色

B.燃燒時產生濃煙

C.能使溪水褪色

解析：(1)苯分子是由6個碳原子和6個氫原子構成的平面分子。(2)苯

的密度比水小，橙色在上層，苯分子中不含碳碳雙鍵，不能使酸性高鎰

酸鉀溶液褪色。(3)結構I只有一種氫原子，一氯代物只有一種，結構口

中含碳碳雙鍵，能使酸性高鎰酸鉀溶液和浸水褪色，含碳量高,燃燒有

濃煙。

答案:(1)D⑵上沒有取代反應(3)1A、B、C

素養發展

俗話說:“無醛不成膠，無苯不成漆。”大部分人只知道甲醛有毒，而

忽略了苯的危害。苯是一種無色、具有特殊氣味的液體。國際衛生組

織已經把苯定為強烈致癌物質，苯可以引起白血病和再生障礙性貧血

也被醫學界公認。已知分子式為c6H6的燒結構有多種,其中的三種為

(1)簡述上述三種物質中分別與浸水混合后的現象。

提示:物質(1)分子結構中含有碳碳雙鍵，因此能與漠發生加成反應，故

與浸水混合后溶液分層并褪色;物質(口)、(m)分別與漠水混合后的現

象基本相同,均為混合后溶液分層，上層有機層為橙紅色。

(2)能否用酸性KMnCU溶液鑒別上述三種物質？

提示:不能。物質(1)分子結構中含有碳碳雙鍵,因此能與酸性KMnO4

溶液發生氧化反應，從而使溶液褪色，因此可以用酸性KMnO4溶液鑒

別出物質(I)。而物質(口)、(HI)均不與酸性KMnO4溶液反應,無法鑒

別。

⑶等量的(I)(口)兩種物質與足量氫氣反應時，消耗的氫氣物質的量

之比為多少？

提示：2:3O物質(1)的分子中含有2個碳碳雙鍵，因此1mol物質(1)

會消耗2molEh,而1mol苯能與3molH2發生加成反應。

學習任務二有機物分子中的原子共線、共面問題

(1)苯分子中一定共線的原子有幾個?

H

提示：4個。如圖所示，耳，虛線上的2介碳原子和24氫原子一

定位于同一直線上。

(2)丁烯(C4H8)有三種同分異構體,分別是

CH2=CHCH2cH3、CH3cH二CHCH3、CH?=C(CH3)2,碳原子一定處于

同一個平面的有哪些?(證據推理與模型認知)

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。

1.四種結構

(DCH4為正四面體結構，三個碳以上的烷羥的碳鏈呈鋸齒狀。

(2)CH2=CH2為平面形(即6個原子共面)。

(3)CH三CH為直線形很口4個原子共線)。

（4）O為平面六邊形（即12個原子共面）。

2.一種方法一一拆分組合法

判斷有機物分子中的原子共線、共面時，只需要將已知有機物分子拆

分為上述四種結構，對其進行分析、組合、綜合,即可判斷其中原子是

否共線或共面。其中分子中的共價單鍵（如C—C）能繞對稱軸旋轉;但

HH

\/

/C-C

C=C不能旋轉，如可展開為H0，故其中所有的

原子可能處于同一個平面上。

【典例】（雙選）已知異丙苯的結構簡式如圖,下列說法錯誤的

是（）

A.異丙苯的分子式為C汨12

B.異丙苯中處于同一直線上的原子至少有4個

C.異丙苯中碳原子可能都處于同一平面

D.異丙苯的一氯代物有3種

【解題指南】解答本題要注意以下三點:

（1）苯環是平面結構；

（2）飽和碳原子屬于四面體形立體結構；

⑶一氯取代物包括側鏈上的。

解析:選C、DoA項，異丙苯的分子式為C9H⑵B項，異丙苯中處于同

一直線上的原子至少有4個;C項,異丙苯中與苯環相連的碳原子上有

四個單鍵，所有碳原子不可能共面;D項，異丙苯中的氫原子被氯原子取

代的產物，苯環上有“鄰、間、對”3種，側鏈上有2種，共5種。

異丙苯的同分異構體正丙苯是重要的化工產品，可直接作為溶劑，也是

合成其他重要化工原料的中間體，可用于紡織染料、印刷、作醋酸纖

維溶劑等，其結構簡式如圖所示。

CHzCH2cH3

6

正丙苯分子中所有的碳原子一定能處于同一個平面嗎?（關鍵能力

——分析與推測）

提示:不一定。由于碳碳單鍵可以旋轉，因此正丙苯側鏈上的碳原子，

除了與苯環相連的這午碳原子一定與苯環共面之外，另外兩個碳原子

不一定在這個平面上。

（2021.河北選擇考）苯并降冰片烯是一種重要的藥物合成中間體，結

構簡式如圖。關于該化合物，下列說法正確的是（）

A.是苯的同系物

B.分子中最多8個碳原子共平面

C.一氯代物有6種（不考慮立體異構）

D.分子中含有4個碳碳雙鍵

解析:選Bo苯的同系物必須只含有1個苯環，側鏈為烷煌基,A錯誤；

苯并降冰片烯分子中苯環上的6個碳原子和連在苯環上的2個碳原子

共平面,B正確;苯并降冰片烯分子的結構上下對稱，分子中含有5類氫

原子,則一氯代物有5種,C錯誤;苯環不是單雙鍵交替的結構,D錯誤。

【拔高題組】

1.下列有機物分子中，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.CH2CI2

解析:選BoA項CH3CH=CH2可看作乙烯分子中一個氫原子被甲基

取代，甲基上的碳原子與三個氫原子不可能都在同一平面上;B項CH2

=CH-CH=CH2相當于兩個乙烯基通過單鍵相連，乙烯基的所有原

子共平面，兩個平面可以重合，故所有原子可能處于同一平面上;C項

CH3—CHz—CH3可看作兩個甲基取代了甲烷中的兩個氫原子，甲烷為

正四面體結構,CH3—CH2—CH3不可能所有原子共平面;D項CH2c12

可看作兩個氯原子取代了甲烷分子中的兩個氫原子,CH2cL為四面體

結構，所有原子不可能在同一平面上，故選B項。

2.某煌結構簡式為三C—CHYH-CH3,有關其結構的說法正確的

是（）

A.所有原子可能在同一平面內

B.所有原子可能在同一條直線上

C.所有碳原子可能在同一平面內

D.所有氫原子可能在同一平面內

解析:選C該煌含有苯環、—C=C—、/。,所有碳原子可能都

在同一平面內，但至多有19個原子共面，即甲基上有2個氫原子不可能

在該平面內，有5個碳原子和1個氫原子共線。

素養發展

我們都知道，要想確定一種有機物的分子式，必須要知道它的元素組

成及各元素的含量,李比希燃燒法可以幫助我們很好地定量分析該種

有機物。燃燒法的核心是質量守恒和元素守恒,有機物中的碳元素經

過充分燃燒全部以C02的形式逸出,氫元素經過充分燃燒全部以H2O

的形式逸出，經過我們的燃燒裝置可以精確地測定和的量,

H20C02

再根據元素守恒及質量守恒計算出有機物中c、H、0的量，便可以推

出該有機物的化學式。

⑴若某晚充分燃燒后生成的C02與H20物質的量相等，則該煌的組成

有何特點？

提示:根據煌的燃燒通式可知，若煌燃燒生成的CO2與H2O物質的量

相等,則其分子組成應滿足CnH2no

（2）若某氣態燒分子中氫原子數為4,則此煌完全燃燒前后氣體的體積

如何變化？

提示:若燃燒時水為氣態,則燃燒前后氣體體積不變;若燃燒時水為非

氣態,則燃燒后氣體體積將減小。

課堂測評

1.（水平1）下列關于煤的干儲的敘述中，正確的是（）

①煤加強熱而分解的過程

②煤干儲的目的之一是得到冶金用的優質焦炭

③煤的干儲和石油的分儲的本質區別是干儲是化學變化而分儲是物

理變化

④工業上苯、甲苯等原料可由煤干儲得到，其存在于煤干儲所得的焦

爐氣中

⑤C處點燃的氣體叫焦爐氣,其主要成分為H2、CO、CH4、C2H4

A.①②⑤B.①③④C.②③⑤D.②④⑤

解析:選Co干儲要在隔絕空氣的條件下進行,①錯;煤干儲的主要產物

是焦炭，同時得到焦爐氣、煤焦油等物質，②正確；煤干儲時發生了分解

反應，是化學變化，而分儲僅僅是利用沸點不同而分開液體混合物中的

各成分，是物理變化，③正確;苯和甲苯主要存在于煤焦油中,④錯,C處

點燃的氣體叫焦爐氣，其主要成分為H2、CO、CH4、C2H4,⑤對。

2.（水平1）下列物質可用如圖裝置進行分離的是（）

Aj臭苯和苯B.苯和水

C.酒精和水D.苯和氯仿

解析:選瓦分離互不相溶的兩種液體時用分液漏斗,A、C、D組兩種

液體互溶，不能用分液漏斗分離。

3.（水平2）下列反應中，不屬于取代反應的是（）

CH3

A.甲苯（C^'）與濃硝酸、濃硫酸共熱，生成2,4,6-三硝基甲苯

）和凡在一定條件下生成乙基環己烷

CH2C1

C.甲苯和氯氣在光照條件下生成kJ

Br

D.苯和液漠在鐵的作用下生成溪苯（

解析:選B。據取代反應和加成反應的概念,A、C、D為取代反應,B為

加成反應。

補償訓練:

CH3

（水平1）甲苯在一定條件下可發生：2+CH,,

下列說法不正確的是（）

CH3

生成物和為同系物

A.0CH3

B.該反應為加成反應

CH3

c.0和X的沸點不同，可通過蒸儲的方法分離

CH3

及品3都能和液溪發生取代反應

CH3

解析:選BoCH5結構相似,分子組成上相差兩個CH2原子團,

故為同系物,A項正確;據反應特點，該反應為取代反應，不為加成反

CH3

應,B項錯誤，因為M和％,沸點不同,故可通過蒸憎的方式加以分

離,C項正確;據三種物質的結構特點，可知都能在鐵粉作用下和液溪發

生取代反應生成相應的澳代物，故D項正確。

4.（水平2）苯跟甲醛一樣，在室內裝修中的危害不容小覷。

下列關于苯的性質的敘述中，正確的是（）

A.苯是無色帶有特殊氣味、不溶于水且密度比水小的液體

B.苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，因此苯不能發生氧化反應

C.在濃硫酸存在下,苯與濃硝酸共熱生成硝基苯的反應屬于加成反應

D.苯中不存在X鍵，故不可能發生加成反應

解析:選Ao苯雖不能使酸性KMnCU溶液褪色，但可以燃燒，能發生氧

化反應,B不正確;苯生成硝基苯的反應為取代反應,C不正確；苯中不存

在碳碳雙鍵，但碳原子達到飽和時需要結合氫原子，所以能與氫氣發生

加成反應,D不正確。

5.（水平2）下列分子中，所有原子都可能共處在同一平面上的是（）

①C2H4②③NH3④C6H6

A.①④B.②③C.①③D.②④

解析:選A。甲苯中有四面體結構的一CH3,NH3為三角錐形,C2H4、C6H6

為典型的平面形分子，可知應選Ao

【母題追問】⑴丙烯分子中所有的碳原子共平面嗎?所

有的原子呢？

提示:丙烯的結構簡式為CH3-CH=CH2,分子中與碳碳雙鍵相連的

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

中的碳原子屬于飽和碳原子，其與周圍相連的原子形成四面體構型，因

此丙烯分子中所有的原子不可能在同一平面內。

（2）若讓A和D分子各去掉一個氫原子后連接在一起形成化合物，其分

子中最多有多少個原子共平面?

提示：16。乙烯、苯分子中所有的原子均共平面,二者相連后通過碳碳

單鍵的旋轉可以讓兩介平面在同一平面上，因此，分子中最多有16介

原子共平面。

補償訓練:

（水平2）2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布

的致癌物清單初步整理完成，苯乙烯在2B類致癌物清單中。苯乙烯對

呼吸道有刺激