2019-2020学年高中化学 第三章 有机化合物 第2节 来自石油和煤的两种基本化工原料 第2课时

1.了解苯的分子结构、主要性质和重要用途。2.初步掌握加成反应的概念。3.以苯为例，加深认识有机化合物中结构—性质—用途的关系。4.通过苯的性质实验，学习、运用对比归纳的方法，培养严谨求实、勤于思考的科学态度。第二节来自石油和煤的两种基本化工原料第2课时苯学习目标一苯的结构与性质1.苯的物理性质2.苯的组成和结构3.苯的结构与性质(1)苯的结构决定性质（2）苯的化学性质二苯、甲烷、乙烯的结构和典型性质的比较例1下列颜色的变化中，不是因为发生化学反应而产生的是()A．乙烯使酸性KMnO4溶液褪色B．甲烷与氯气混合光照后黄绿色变浅C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色D．将苯滴入溴水中，振荡后水层接近无色【解析】选项A是因为高锰酸钾将乙烯氧化；B发生甲烷与氯气的取代反应；C发生的是乙烯与溴的加成反应；而D是因为萃取而使溴水褪色，是物理过程。【答案】D三取代反应和加成反应的比较例2[2019·山东淄博高一检测]下列反应中前者属于取代反应，后者属于加成反应的是()A.甲烷与氯气混合后光照反应；乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应；苯与氢气在一定条件下反应生成环己烷C.苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液加热反应；乙烯与水在一定条件下生成乙醇的反应D.向苯中滴入溴水，溴水层变无色；乙烯生成聚乙烯【解析】A错：甲烷和氯气混合光照一段时间后，甲烷中的氢原子被氯原子所代替生成氯代物，属于取代反应；乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，是高锰酸钾和乙烯发生了氧化反应的结果；B错：乙烯中的双键断裂，每个碳原子上结合一个溴原子生成1,2-二溴乙烷，属于加成反应；苯和氢气在一定条件下反应生成环己烷也是加成反应；C错：在浓硫酸和加热条件下，苯环上的氢原子被硝基取代生成硝基苯，属于取代反应；在一定条件下，乙烯中的双键断裂，一个碳原子上结合一个氢原子，另一个碳原子上结合羟基，生成乙醇，属于加成反应；D对：苯能萃取溴水中的溴而使水层无色，属于物理变化；乙烯生成聚乙烯的反应属于乙烯之间的相互加成(也称为加聚反应)。【答案】C、四烃完全燃烧的规律及应用1气态烃完全燃烧前后气体体积的变化（1）当燃烧后温度高于100℃，即水为气态时：CxHy+()O2CO2+H2OV后-V前=-1①y=4，气体总体积不变；②y4，气体总体积减小；③y4，气体总体积增大。（2）燃烧后温度低于100℃，水为液态V前-V后=+1，气体体积总是减小。（3）无论水为气态还是液态，燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。2.有机物的组成与燃烧产物的关系（1）质量相同的烃CxHy，越大，则生成的CO2越多；若两种烃的相等，且烃的质量相同，则生成的CO2和H2O的量均相等。（2）碳的质量分数ω（C）相同的烃（最简式可以相同也可以不同），只要总量一定，以任意比例混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。4yx4y4yxyxy（3）不同的烃完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，则它们分子中的C原子与H原子的原子个数比也相同。3.烃完全燃烧耗氧量的规律（1）等质量的烃（CxHy）完全燃烧时，耗氧量及生成的CO2和H2O的量均取决于烃中氢的质量分数或的比值大小。比值越大，耗氧量越多。（2）等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧消耗O2的量取决于，越大，耗氧量越大。例3［2019·金星改编］在150℃，两种烃蒸气组成的混合气体完全燃烧后所得CO2和H2O的物质的量随混合烃的物质的量变化如图所示。下列对该混合烃组成的判断正确的是（）A.一定含有甲烷B.一定含有乙烯C.一定含有苯D.一定不含乙烯解析：由图像中的线性关系，选取混合烃的总物质的量为1mol作研究，生成的CO2和H2O的物质的量分别为1.6mol和2mol，故其平均分子组成为C1.6H4，由于碳原子数小于1.6的烃只有甲烷一种，因此一定含有甲烷。CH4分子中含4个氢原子，故另一种分子中一定含4个氢原子，且其碳原子数大于1.6，故可能是乙烯等，但一定不含有苯。答案：Ayx4yx4yx例4［2019·金星原创］在300℃，某气态烃的混合物在密闭容器内与氧气完全燃烧后再恢复到原状况，发现燃烧前后容器内的压强保持不变，则该气态烃的混合物可能是（）A.C2H6与C2H4B.C2H6与CH4C.C3H8与CH4D.CH4与C2H4解析：设烃的分子式为CxHy，则燃烧的化学方程式为CxHy+（x+y/4）O2CO2+y/2H2O。燃烧前后容器内的压强保持不变，则有1+（x+y/4）=x+y/2，可知y=4，即两种烃分子中氢原子的平均数为4，D选项符合题意。答案：D例5[2019·陕西西安期末]等质量的下列烃，分别在氧气中完全燃烧，耗氧量最大的是()A.B.C.D.【解析】以CH4为参照，将C2H6变形为CH4·CH2，将C3H8变形为CH4·C，C6H6变形为CH4·C5H2，可见含氢质量分数最大，则A项符合题意。【答案】A五图解烃分子里原子共面的规律1.典型空间结构(1)甲烷型：正四面体→凡是碳原子与4个原子形成4个共价键时，其空间结构都是四面体，5个原子中最多有3个原子共平面。(2)乙烯型：平面结构→与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面。(3)苯型：平面结构→位于苯环上的12个原子共平面,位于对角线位置上的4个原子共直线例6有机物分子中，所有原子不可能在同一平面上的是()A.B.C.D.F2C＝CF2【解析】苯分子中12个原子处于同一平面上；甲苯可看做甲基(CH3—)取代了苯环上的一个氢原子，甲基上的碳原子与3个氢原子不可能都在同一平面上；苯乙烯分子中苯环平面与乙烯基所在平面可能共平面；可看做4个氟原子取代了CH2=CH2分子中的4个氢原子，平面结构没有改变。【答案】B例6下列叙述正确的是()A.CH3CH2CH3分子中的3个碳原子一定在同一条直线上B.CH3CH3分子有可能所有原子都在同一平面上C.分子中的8个碳原子不可能都在同一平面上D.CF3CH=CHCF3分子中的4个碳原子不可能在同一条直线上【解析】CH4分子的空间构型是正四面体，则CH3CH2CH3分子中的3个碳原子一定不在同一条直线上，CH3CH3分子不可能所有原子都在同一平面上。分子的所有原子都在同一平面上，分子的2个碳原子在同一直线上，则分子中的8个碳原子一定都在同一平面上。CH2=CH2分子的所有原子都在同一平面上，结构为两个CF3取代2个H生成的分子CF3CH=CHCF3中的4个碳原子不可能在同一条直线上。【答案】D