《乙烯和苯》知识梳理
课标要求
1.了解乙烯、苯的主要性质及它们在化工生产中的作用,重点认识典型化学反应(取代反应、加成反应)的特点。
2.通过对上述典型有机物分子结构的认识,初步体会有机物分子结构的特点及其对性质的影响。
3.以乙烯和苯为例,加深认识有机物的结构——性质——用途的关系。 4.初步掌握加成反应的概念。
5.通过对几种重要有机物结构和性质的学习,体会有机物跟无机物的区别和联系,初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法,初步形成对于有机化学领域的学习兴趣。
重点难点
教学重点:乙烯的加成反应、苯的取代与加成反应。让学生通过实验初步了解有机基本反应类型,形成对有机反应特殊性的正确认识,并能从结构上认识其反应特点。突破的方法是通过甲烷的取代反应机理来理解有机反应类型。
教学难点:乙烯结构与性质的关系、苯的结构与性质的关系、苯的取代反应与烷烃取代反应的区别。通过实验和反应机理来突破教学难点。
教法建议
1.复习甲烷的结构、结构简式和取代反应机理等知识,为学习乙烯和苯打下基础。 2.提出问题:描述与乙烯有关的化学制品的外观、用途和来源→能否从石油中得到乙烯?
3.探究实验:从石油分馏中得到的石蜡油进一步加热会得到什么?→将产生的气体通入溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾溶液→观察现象。通过乙烯的实验明确烯烃和烷烃的区别。
探究实验:加热分解石蜡油,观察现象?→ 将产生的气体通入溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾溶液 → 观察现象。
4.充分利用课本的实验探究栏目:水果催熟实验也可以设计成实验条件控制的系列实验,让学生归纳出乙烯的主要性质。
实验Ⅰ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),在空气中盖上玻璃片; 实验Ⅱ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),通入一定量的乙烯;
实验Ⅲ:集气瓶中放青色、未熟的水果(蔬菜),瓶底放少量KMnO4固体,通入一定量的乙烯。
在实验中,让学生总结实验的设计方案,使学生在知识学习的过程中,更关注过程与方法的形成与训练。
5.苯的分子式为C6H6,写出原子可能的连接方式,给出实际的表示方法。猜测可能的性质?同时讲授苯结构的化学史,提高学生学习的兴趣。再探究实验:观察苯的物理性质,向少量苯中滴加溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾溶液 → 观察现象?明确苯和乙烯中的双键不同的原因。最后讨论交流:这种物质与烷烃和乙烯结构的差异性?还可能发生哪些反应?→用多媒体动画给出苯的溴代和硝化反应,降低学生认识的难度。
学法建议
1.复习甲烷的结构和性质。
2.通过甲烷的取代反应机理,学习乙烯的加成反应和苯的取代反应,同时学会鉴别烷烃、烯烃和苯。
3.了解有机化学研究的对象、有机化合物跟人类生活的紧密联系。提高学习有机化学的兴趣。
4.通过有关分子组成、分子的计算学习,学会从元素组成计算分子式的计算方法。 5.列表比较加成反应与取代反应,比较甲烷、乙烯、苯的结构和性质。加深对知识的理解和掌握。
6.运用学生制作与实验、小组合作、比较、类比等形式学习乙烯和苯的结构、性质以及用途。
知识集合 (一)乙烯
1.乙烯的物理性质
乙烯通常是无色气体,稍有气味,不溶于水,易溶于有机溶剂,在标准状况下的密度是1.25g/L,与空气的密度很接近。
2.乙烯的用途和主要来源
乙烯是一种重要的化工原料,可用于制取乙醇、聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、涤纶等一系列化工产品,乙烯还是一种植物生长调节剂。乙烯主要是从石油中获得,乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。
3.乙烯的化学性质
乙烯分子中含有碳碳双键(C=C),而C=C中有一个键比较活泼容易断裂,故乙烯的化学性质比较活泼。
(1)氧化反应
①乙烯在O2(或空气)中燃烧:
点燃纯净的乙烯气体,观察乙烯气体燃烧时的现象:产生明亮的火焰,并伴有黑烟,生成二氧化碳和水,同时放出大量的热。
CH2CH2+3O2点燃2CO2+2H2O
②乙烯与强氧化剂的反应
将乙烯气体通入到盛有酸性KMnO4溶液的试管中,观察到酸性KMnO4溶液的紫色很快褪去。
(2)乙烯的加成反应
乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色,其实质是乙烯与溴单质反应生成l,2—二溴乙烷。反应的化学方程式如下:
HHCHCHH+BrBrHCBrHCBrH
通常简写为CH2=CH2+Br2→CH2Br—CH2Br
从化学键变化的角度来说,乙烯与溴(Br2)反应生成l,2—二溴乙烷的过程为:
加成反应是一类重要的有机反应类型,加成反应中的有机物分子中一定存在不饱和碳原子,而且在反应过程中不饱和的碳原子之间的键一定断裂,乙烯不但能与溴分子发生加成反应,还能与氢气、氯化氢、水等物质发生加成反应,反应方程式如下:
4.烯烃 (1)烯烃的结构
分子中含有碳碳双键的一类链烃叫做烯烃。碳原子所结合氢原子数少于饱和链烃的原子数,叫做不饱和烃。烯烃的结构有以下两个特点:
①碳原子之间以链状相连,不存在碳碳的环状结构。
②含有1个碳碳双键,由于烯烃中存在1个碳碳双键,烯烃中的氢原子个数比相应的烷烃少2个氢原子,即烯烃的通式为CnH2n(n≥2)。
(2)烯烃的性质
烯烃的物理性质与烷烃相似,它们的熔点、沸点都比较低,密度均小于水的密度,且不溶于水。烯烃的熔点和沸点也是随着分子中碳原子数的递增而升高。
烯烃的化学性质与乙烯相似,由于烯烃分子中存在碳碳双键,在反应中碳碳双键容易断裂,化学性质比较活泼。烷烃和烯烃的性质对比如下:
烷烃和烯烃性质比较
光照条件下的卤代反应 溴的四氯化碳溶液(或Br2水) 烷烃 易 不反应 烯烃 难 褪色 酸性高锰酸钾 不反应 褪色 (3)实验室里制备乙烯 反应原理:
在实验室中,通常是通过加热酒精和浓硫酸的混合物,使酒精分解而得到乙烯。在这个反应中,浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。这个反应的化学方程式是:
CH3CH2OH
浓硫酸 170℃ H2O+CH2=CH2↑
制取方法:
如上图所示,在圆底烧瓶中注入约20mL酒精与浓硫酸(体积比约为1︰3)的混合液,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时剧烈跳动(暴沸)。加热混合液,使液体温度迅速升到170℃,这时就有乙烯气体生成。用排水集气法收集生成的乙烯。
【注意事项】
①这里温度计的作用是测量酒精与浓硫酸的混合液的温度,所以要将温度计的感温泡置于混合液的中央。
②酒精与浓硫酸(体积比约为1︰3)的混合液,在约170℃下发生反应的主要产物是乙烯和水,在约140℃下发生反应的主要产物是乙醚(CH3—CH2—O—CH2—CH3)和水,因此,加热混合液时要使液体温度迅速升到170℃。
③尽管加热温度控制在170℃,酒精与浓硫酸(体积比约为l︰3)的混合液还有副反应产物二氧化碳、二氧化硫等生成。实验室中使用这样的乙烯气体时,需要将乙烯进行纯化。
(二)苯 1.苯的物理性质
在外观上,苯和水的物理性质列表比较如下
状态 颜色 气味 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm3 毒性