高中化学 教材知识详解 专题三 第二节 芳香烃 苏教版选修5.doc

第二节 芳香烃 基础知识剖析版7.芳香族化合物是指含有_的有机化合物，并不是指具有芳香气味的有机物。_是芳香族化合物最基本的结构单元。8.芳香烃是_的简称，_是最简单的芳香烃。苯的同系物芳香烃3.苯在一定条件下可以与h2发生 反应，写出反应方程式：_。1.苯的化学式为_，其分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于_，为_结构。在苯分子中不存在独立的_和_. 2苯在一定条件下和液溴发生 反应,苯和浓硝酸、浓硫酸混合物 发生 反应苯一 知识概念地图4苯的同系物的通式为： 5 苯的同系物在性质上与苯有许多相似之处能发生 反应如硝化反应6由于苯环与侧链的相互影响，与苯环相连的烃基可被 氧化， 从而使酸性kmno4溶液的紫红色褪去可依此鉴别苯和苯的同系物 答案：1.c6h6同一平面上平面正六边形 碳碳单键碳碳双键 2 取代 取代 3 加成 4 c6h2n-6(n6) 5取代 6酸性kmno4 7.苯环苯环 8.芳香族碳氢化合物苯二.教材知识详解一、苯1.苯的分子结构特征分子式结构式结构简式球棍模型比例模型c6h6 苯的分子式为c6h6，从分子式来看，苯是远没有饱和的烃。德国科学家凯库勒提出了苯的单双键交替的分子结构模型， ，被称为凯库勒式。从凯库勒式我们看到苯分子中含三个碳碳双键，应该具有烯烃的性质，如发生氧化反应而使高锰酸钾酸性溶液褪色、发生加成反应而使溴水褪色。而通过实验证明苯不能使高锰酸钾酸性溶液、溴水褪色，这说明凯库勒式具有一定的局限性。到了近代，随着物理技术如衍射技术的运用、发现苯分子空间构型是平面正六边形。苯分子里不存在一般的碳碳双键，其中的6个碳原子之间的键完全相同。这是一种介于单键和双键之间的独特的键其中六个碳原子间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键，而不是单双键交替的结构。为了反映这一结构特点，提出了更加科学的苯分子的模型，如图:。只是现在仍习惯使用凯库勒式，但它表示的意义已经不是原来单双键交替的结构了。知识拓展 苯分子里的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面上，键角为120。在苯分子中，每个碳原子都采取sp2杂化，分别与1个氢原子，2个碳原子形成键。6个碳原子除了通过6个键连接成环外，每个碳原子还分别提供1个p轨道和1个电子，由6个碳原子共同形成大键。 2.苯的物理性质苯是没有颜色，带有特殊气味的液体，苯有毒，不溶于水，是一种重要的有机溶剂。密度比水小，熔点为5.5，沸点为80.1。如果用冰冷却，苯凝结成无色的晶体。3.苯的化学性质（1）实验探究:苯与溴水及高锰酸钾能否反应实验步骤：向盛有少量苯的两支试管中分别加入酸性kmno4溶液和溴水，充分振荡，静置，观察现象。实验现象：加入溴水的试管，溴水中的溴被苯萃取，上层（苯层、有机层）呈红棕色，下层（水层）呈无色，溴水中的溴没有和苯反应。加入高锰酸钾的试管中没有明显现象。实验结论：苯的化学性质比烯烃、炔烃稳定，苯与溴水及高锰酸钾不反应。相关链接 br2易溶于苯而不易溶于水，这符合相似相溶原理。苯把br2从水中萃取出来， 可用分液的方法将两层液体分开。（2）取代反应探究实验：苯与溴的取代反应反应原理：实验装置：如下图所示 实验现象： i向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止 ii 反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体（溴苯） iii 锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入agno3溶液，出现浅黄色沉淀 iv 向三颈烧瓶中加入naoh溶液，产生红褐色沉淀（fe(oh)3） 注意事项：此处反应物为液溴（纯溴）而不是溴水。苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是febr3：2fe+3br2=2febr3。 直型冷凝管的作用使苯和溴苯冷凝回流，导气（hbr和少量溴蒸气能通过）。导管出口不能伸入水中，因hbr极易溶于水，要防止水倒吸。导管口附近出现的白雾，是hbr遇水蒸气所形成的。 生成物纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色，其提纯的方法是将浴有溴的溴苯倒入盛有naoh溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。br2+2naoh=nabr+nabro+h2o 知识拓展 取代反应的证明： 证明是否发生了取代反应只需证明有生成hbr即可。具体方法：方法1 取锥形瓶内少许溶液，滴加agno3溶液，观察是否有agbr淡黄色沉淀生成。方法2 取锥形瓶内少许溶液，滴加紫色石蕊试剂，观察溶液是否变红。探究实验：苯的硝化反应反应条件：苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物，浓h2so4作催化剂，水浴加热到6070。实验原理： 实验装置：实验现象：加热一段时间后，反应完毕，将混合物倒入盛有水的烧杯中，在烧杯底部出现淡黄色油状液体（硝基苯）硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大。注意事项：(1)加入药品顺序：向反应容器中先加入浓hno3，再慢慢加入浓h2so4，并及时搅拌，冷却至室温，最后加入苯，并混合均匀。(2)将反应容器放入水浴中，便于控制温度在5060 。(3)反应后的粗产品用5%的naoh溶液洗涤，除去产品中残留的hno3和h2so4及no2。(4)纯硝基苯呈无色、油状，比水重，有苦杏仁味。(5)浓h2so4作催化剂和脱水剂。要点提示硝酸分子中的“no2”原子团叫做硝基。苯分子里的氢原子被no2取代的反应，叫做硝化反应。硝化反应也是取代反应。硝基苯的性质：带有苦杏仁气味、无色油状液体，不溶于水，密度比水大。硝基苯有毒，易溶于酒精和乙醚。要注意硝基（no2）与亚硝酸根离子（）的区别。 苯的磺化反应与浓硫酸在直接共热到7080的条件下，苯分子中的一个氢原子被硫酸（可写成hoso3h）分子中的磺酸基（so3h）所取代，生成苯磺酸：（3）苯的加成反应在镍催化剂存在和180250 的条件下，苯可以和氢气发生加成反应。环己烷的分子式为c6h12，但它属饱和烃，是一种饱和环烃。一定条件下，苯可与氯气加成生成六氯环己烷，俗称“六六六”，是一种被禁用的药品。（4）苯的燃烧氧化反应一般包括与酸性kmno4溶液的反应和燃烧。苯不能与酸性kmno4溶液反应。像大多数有机化合物一样，苯也可以在空气中燃烧，苯完全燃烧生成co2和水。苯燃烧时产生明亮的带有浓烟的火焰，这是由于苯分子里含碳的质量分数很大的缘故。辨析比较：1、苯、乙烯、甲烷结构的异同点：苯乙烯甲烷分子式c6h6c2h4ch4结构简式 ch2=ch2h-ch3发生的反应加成、取代、氧化加成、取代、氧化、聚合取代、氧化结构特点有苯环、无甲基双键无苯环、有甲基二、苯的同系物1.定义：分子里含有一个苯环，分子式与苯（c6h6）相差一个或若干个“ch2”原子团的物质，称为苯的同系物。2.通式：cnh2n-6（n6）。甲苯(c7h8)、二甲苯(c8h10)等都是苯的同系物，它们也都属于芳香烃。3.苯的同系物简单命名苯的同系物命名时，苯环上仅有两个取代基时，常用“邻、间、对”表示取代基的相对位置。要点提示苯的同系物都是芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物。如：不是苯的同系物。苯的同系物的通式都为cnh2n-6，但通式符合cnh2n-6的烃不一定是苯的同系物。如：的分子式为c10h14，但它不属于苯的同系物。4.苯的同系物的同分异构体如：c8h10的同分异构体有4种5.苯的同系物的物理性质跟其他同系物一样，碳原子个数较少的苯的同系物，在通常状况下都是无色有特殊气味的液体，密度小于水，不溶于水，易溶于有机溶剂，本身也是有机溶剂。随着碳原子个数的递增，其物理性质也呈规律性变化，碳原子个数增多，熔沸点升高，密度增大。相同碳原子数的同分异构体中，苯环上的侧链越短、侧链在苯环上分布越分散，物质的熔沸点越低。三种二甲苯的结构简式及沸点如下：6.苯的同系物的化学性质苯的同系物在结构上与苯相似，在性质上与苯有许多相似之处：如燃烧时产生co2、h2o的同时，产生带有浓烟的火焰；都能发生取代反应等。由于苯环和侧链的相互影响，苯的同系物也有一些化学性质与苯不同。如甲苯()由于苯基()和甲基ch3的相互影响，使苯基()比苯()活泼，甲基(ch3)比甲烷(ch4)活泼。（1）苯的同系物的氧化反应苯的同系物的燃烧苯的同系物与酸性kmno4溶液的反应实验步骤：取3支试管各加入2 ml苯、甲苯、二甲苯，各滴入3滴酸性kmno4溶液，用力振荡。实验现象：盛苯的试管中酸性kmno4溶液不褪色，而盛甲苯、二甲苯的试管中酸性kmno4溶液的紫色褪去。实验结论：苯不能被酸性kmno4溶液氧化，而甲苯、二甲苯能被酸性kmno4溶液氧化。联想发散此反应说明苯环上的烷基比烷烃活泼，这是苯环对烷基影响的结果。可用kmno4酸性溶液鉴别苯的同系物与苯、烷烃。（2）苯的同系物的取代反应甲苯跟硝酸、浓硫酸的混合酸反应，可生成三硝基甲苯：以上反应的产物名称为2，4，6三硝基甲苯，简称三硝基甲苯，又叫梯恩梯（tnt），是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。甲苯比苯易发生取代反应（硝化反应）。由于甲基的作用，甲苯苯环上的氢原子活泼性增强，对苯环上的邻位、对位氢原子影响更大些。（3）苯的同系物的加成反应甲苯与液溴在一定条件下可以加成，与溴水不能发生反应，能将溴水中的溴萃取出来，甲苯在上层，水在下层。 苯与苯的同系物的比较代表物苯甲苯分子式c6h6c7h8结构简式-ch3结构相同点都含有苯环结构不同点苯环上没有取代基含-ch3分子间的关系互为同系物，结构相似，组成相差ch2原子团物理性质相似点无色液体，比水轻，不溶与水化学性质溴（ccl4）（加成）不反应不反应酸性高锰酸钾溶液（氧化）不反应溶液褪色（侧链被氧化）硝化反应反应，产物是硝基苯反应，产物是三硝基甲苯，受甲基的影响，邻、对位的氢原子更活泼。7 苯的同系物的制备苯的另外一种同系物乙苯是一种重要的工业原料，其工业制法如下：由乙苯脱氢可以制得苯乙烯，苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯与丁二烯加聚可以得到丁苯橡胶。丙烯与苯在磷酸或三氯化铝的催化下烷基化生成异丙苯。三 芳香烃的来源与应用1 来源：从煤焦油中提取在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。将生成的煤焦油和煤气一起通过洗涤和吸收设备，用高沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤气中的煤焦油，蒸馏后得到粗苯和其他高沸点馏分。粗苯经过精制可得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度比较低，而且环境污染严重，工艺比较落后。从石油中提取在原油中含有少量的苯，从石油产品中提取苯是最广泛使用的制备方法。催化重整重整这里指使脂肪烃成环、脱氢形成芳香烃的过程。这是从第二次世界大战期间发展形成的工艺。在500-525c、8-50个大气压下，各种沸点在60-200c之间的脂肪烃，经铂-铼催化剂，通过脱氢、环化转化为苯和其他芳香烃。从混合物中萃取出芳香烃产物后，再经蒸馏即分出苯。也可以将这些馏分用作高辛烷值汽油。蒸汽裂解蒸汽裂解是由乙烷、丙烷或丁烷等低分子烷烃以及石脑油、重柴油等石油组份生产烯烃的一种过程。其副产物之一裂解汽油富含苯，可以分馏出苯及其他各种成分。裂解汽油也可以与其他烃类混合作为汽油的添加剂。裂解汽油中苯大约有40-60%，同时还含有二烯烃以及苯乙烯等其他不饱和组份,这些杂质在贮存过程中易进一步反应生成高分子胶质。所以要先经过加氢处理过程来除去裂解汽油中的这些杂质和硫化物,然后再进行适当的分离得到苯产品 2应用在芳香烃中，作为基本有机原料应用的最多的是苯、乙苯和对二甲苯 3 多环芳烃分子中含有多个苯环的芳香烃称为多环芳烃。如：二苯甲烷：；联苯：稠环芳烃萘 多环芳香烃是最早被认识的化学致癌物。早在1775年英国外科医生pott就提出打扫烟囱的童工，成年后多发阴囊癌，其原因就是燃煤烟尘颗粒穿过衣服擦入阴囊皮肤所致，实际上就是煤炱中的多环芳香烃所致。多环芳香烃也是最早在动物实验中获得成功的化学致癌物。1915年日本学者yamagiwa 和ichikawa,用煤焦油中的多环芳香烃所致。在五十年代以前多环芳香烃曾被认为是最主要的致癌因素，五十年代后各种不同类型的致癌物中之一类。 但从总的来说，它在致癌物中仍然有很重要的地位，因为至今它仍然是数量最多的一类致癌物，而且分布极广。空气、土壤、水体及植物中都有其存在，甚至在深达地层下五十米的石灰石中也分离出了3，4-苯并芘。在自然界，它主要存在于煤、石油、焦油和沥青中，也可以由含碳氢元素的化合物不完全燃烧产生。汽车、飞机及各种机动车辆所排出 的废气中和香烟的烟雾中均含有多种致癌性多环芳香烃。露天焚烧（失火、烧荒）可以产生多种多环芳香烃致癌物。烟熏、烘烤及焙焦的食品均可受到多环芳香烃的污染。 巩固延伸提高版一.经典基础例题例1 能说明苯分子中的碳碳键不是单双键交替，而是所有碳碳键都完全相同的事实是（ ）a.苯的一元取代物没有同分异构体 b.苯的邻位二元取代物只有一种c.苯的间位二元取代物只有一种 d.苯的对位二元取代物只有一种解析：即使苯分子中单双键交替，任何一个碳原子是单双键的交点，苯的一元取代物也只有一种，因此a不正确；若苯分子中单双键交替，那么苯的邻位二元取代物有两种（单键两端和双键两端），因此b正确；若苯分子中单双键交替，那么苯的间位二元取代物只有一种（取代物分别位于单键和双键上），因此c不正确；同理d也不正确。答案：b点拨: 解本题要比较“苯分子中的碳碳键是单双键交替 ”和“所有碳碳键都完全相同”这两种情况下，苯的一二元取代物的区别。找出其差异点即可得出答案。例2 下列有关苯、乙烯的比较正确的是( )a.分子中所有原子都在同一平面上 b.等质量燃烧时，苯耗氧气多c.都能与溴水反应 d.都能被kmno4酸性溶液氧化解析：乙烯和苯都是平面型分子，乙烯中ch=12，苯中ch=11，等质量时，分子中含h高耗氧量高，所以苯的耗氧量少于乙烯，苯结构稳定，不和br2水、kmno4酸性溶液反应。答案：a点拨:解本题我们平时在学习时，要将苯、乙烯的结构和性质作归纳对比，找出其性质上的差异和相同点，即可得出答案。例3 能使高锰酸钾酸性溶液褪色而不能与溴水反应的烃是（ ）a.ch3ch=chch2ch2ch3b.chcch2ch2ch2ch3解析：a是烯烃, 既能使高锰酸钾酸性溶液褪色又与溴水反应；b是炔烃, 既能使高锰酸钾酸性溶液褪色又与溴水反应；d项甲苯是苯的同系物，只能使高锰酸钾酸性溶液褪色而不能与溴水反应；c项苯既不能使高锰酸钾酸性溶液褪色又不与溴水反应。答案：d点拨: 不饱和烃（如烯烃、炔炔、二烯烃等）及石油产品（如裂化气、裂解气、裂化汽油等），既与溴水反应，又能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质，还包括苯的同系物不与溴水反应，但能与液溴在一定条件下反应。例4 将甲苯与液溴混合，加入铁粉，其反应所得的产物可能有（ ）a.b.c.d.全部解析：苯的同系物在fe催化作用下，只发生苯环上的取代反应，可取代甲基邻位、间位、对位上的氢原子，也可以将苯环上多个氢原子同时取代，而在此条件下，甲基上的氢原子不能被取代，因此不可能有。答案：c点拨甲苯与纯溴（液态或气态）反应，当铁粉作催化剂时，溴原子取代苯环上的氢；当光照时，溴原子取代烷基上的氢。例5 充分燃烧某液态芳香烃x，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量与x质量相同。则x的分子式是（ ）a.c10h14 b.c11h16 c.c12h18 d.c13h20解析：本题直接求出分子式是不现实的，根据得到的水和芳香烃两者质量相等，利用m(h2o)=m(x)，设该芳香烃的分子式为cxhy，则12x+y=y/218,可得xy=23求出芳香烃中c、h原子个数比，再对照选项选出答案。答案：c点拨：四个选项均符合cnh2n-6苯的同系物的通式，但芳香烃不一定都符合此通式，在分子组成上应注意区别苯的同系物和芳香烃的差异。例6 下列说法错误的是( )a.石油中含有c5c11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油b.含c18以上的烷烃的重油经过催化剂裂化可以得到汽油c.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物d.煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来解析：煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质。煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物。煤焦油在170 以下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以并不是煤中含有苯和甲苯。答案：d点拨:石油的分馏是物理变化，而煤的干馏是化学变化，一定要将两者区分开来。煤干馏得到的苯和甲苯不是煤原有的，而是在发生化学变化的过程中生成的。二.发散创新例题（一）综合应用题例1 下图中a是制取溴苯的实验装置，b、c是改进后的装置。请仔细观察对比三个装置，完成以下问题：（1）写出三个装置中所共同发生的两个反应的化学方程式：_；_。写出b的试管中所发生反应的化学方程式_。（2）装置a和c均采用了长玻璃导管，其作用是_。（3）在按图b、c装好仪器及药品后要使反应开始，应对b进行的操作是_；应对c进行的操作是_。（4）装置b、c较好地解决了a中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。a装置中这一问题在实验中造成的后果是_。（5）b中采用了双球吸收管，其作用是_，反应后双球管中可能出现的现象是_。（6）b装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是：_。解析：苯在fe粉作用下，可与液溴发生取代反应生成,随hbr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；b中由于导管插入agno3溶液中而产生倒吸现象，同时生成hbr，可用agno3（hno3酸化）溶液来检验反应生成的hbr，进而证明确实发生了取代反应，但该反应放热，br2、苯易挥发，br2与h2o反应，生成hbr、hbro，会干扰有关的实验现象。此外，苯、br2进入大气会造成对大气的污染，同时也使反应物的利用率降低。答案：（1）2fe+3br2=2febr3+hbrhbr+agno3=agbr+hno3（2）兼起冷凝器的作用（3）旋转分液漏斗活塞，使br2和苯的混合液滴到铁粉上托起软橡胶袋使fe粉沿导管落入溴和苯组成的混合液中（4）br2和苯的蒸气逸出、污染环境（5）吸收反应中随hbr气体逸出的br2和苯蒸气ccl4由无色变橙色（6）随hbr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；由于导管插入agno3溶液中而产生倒吸点拨： 粗溴苯的提纯。粗溴苯中往往因含少量br2而呈褐色，将粗溴苯与 naoh溶液混合，振荡静置后分液，可得无色的溴苯。br2与naoh溶液反应后生成的无机酸盐进入水层，溴苯不溶于水，比水重，振荡静置后出现分层现象，下层为溴苯。对于一些易溶于水的气体（nh3、hcl），在设计实验时，均应考虑如何防止液体的倒吸现象。对于一些易挥发的会污染环境的有害气体，在设计实验时，应考虑如何防止气体外逸问题，要有环保意识。例2 已知（r为烃基）被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物是。某芳香烃c10h14有5种可能的一溴代物c10h13br，该芳香烃经酸性高锰酸钾溶液氧化生成羧酸类物质c8h6o4，后者再经硝化，只能有一种硝基产物c8h5o4no2。该芳香烃的结构简式为_。解析：c10h14与饱和链烃c10h22相比，少8个h原子，说明该分子中除一个苯环外，分子的侧链是饱和的；c8h6o4与饱和链烃c8h18相比，少12个h原子，说明该分子中除一个苯环外，侧链上有两个c=o双键，c8h6o4是苯二甲酸，又由于其苯环上的一硝基取代物只有一种，说明c8h6o4是对苯二甲酸，所以c10h14有两个对位烃基。由于对二乙苯的一溴代物至多是3种，而不是5种，因此侧链上的4个c原子不可能分成两个乙基。答案：点拨：此类题为一道信息给予题，利用苯的同系物被高锰酸钾氧化后，苯环上的烃基被氧化成羧基的信息，而烃c10h14被氧化后生成c8h6o4，说明苯环上有两个烃基，烃c10h14有5种可能的一溴代物c10h13br说明苯环上有一个甲基和一个异丙基。“后者再经硝化，只能有一种硝基产物c8h5o4no2”说明被氧化生成的两个羧基在苯环上的位置为对位。例3在沥青蒸气里含有多种稠环芳香烃，其中一些可视为同系物，如a、b、c所示，它们都含有偶数个苯环结构。（1）该系列化合物中，相邻两化合物间递增的cnhm中的n和m的数值分别是n=_，m=_。（2）从萘（a）开始，这一系列化合物中的第25个物质的分子式是_。（3）该系列化合物中碳的最大质量分数为_。解析：从a、b、c的结构简式可知，其分子式分别为c10h8、c16h10、c22h12.从分子式可知，每增加两个苯环,分子中就增加6个碳原子，增加2个氢原子，故该系列化合物的通式为c6n+4h2n+6（n1）（从数学的等差数列可求解）。依上分析可知，n=6，m=2。第25个物质的分子式是当n=25时通式的表达式，为 c625+4h225+6即c154h56。当n时，碳的质量分数有极大值。当n时，w（c）的极大值为100%97.3%。答案：（1）62（2）c154h56（3）97.3%点拨求同系物的通式可运用数学上的数列知识来解决；求同系物中某种元素的最大或最小含量时，则可借助于数学上的极限思维。总之，与同系物的通式及质量分数有关的题目，都可采用数学方法来解决。（二）创新探究题例4 废旧塑料回收和利用是减轻“白色污染”、实现资源再利用的有效途径之一。某兴趣小组进行如下探究：【实验课题】废旧聚丙烯塑料热分解主要产物的探究【查阅资料】石蜡热分解的产物为常温下的气态烃和液态烃cuo能将烃氧化成co2和h2o苯甲酸能溶于苯【实验设计】【实验记录】b装置试管中有液态物质生成；c中溴水的颜色变浅；e装置中黑色氧化铜变红；f装置中无水硫酸铜变蓝。【问题讨论】请你参与实验设计的评价和实验结果的分析：（1）经分析得知b装置试管中的液态产物是甲苯和苯的混合物。若要除去其中的甲苯，实验操作方法是 ；（2）c装置的作用是 ；（3）如果不设置d装置，对实验结论产生的影响是 ；（4）甲同学认为从c中出来的气体是氢气，乙同学认为还可能有其它成分。你认为其他成分可能是 。解析：要除去甲苯和苯的混合物中的甲苯,可先用强氧化剂酸性高锰酸钾溶液氧化成苯甲酸,再加氢氧化钠转化为易溶于水的苯甲酸钠,再分液。c装置的中的过量溴水，作用是检验并除去气态不饱和烃。d装置的作用是除去从c中出来的气体中混有的水蒸气，如果不设置d装置，就无法判定e中是否有水产生。从c中出来的气体可能是氢气，也可能是气态烷烃。答案：（1）将混合物注入分液漏斗，加入酸性高锰酸钾溶液，振荡，再往混合应液中加入一定量的氢氧化钠溶液振荡、静置、分液 （2）检验并除去气态不饱和烃 （3）无法判定e中是否有水产生 （4）气态烷烃点拨：对于解实验中的产物成分探究题目要做到以下几点:1.抓住实验过程中的现象,例如:样题3中实验记录所描述的现象: “c中溴水的颜色变浅；e装置中黑色氧化铜变红；f装置中无水硫酸铜变蓝。”2.依据实验过程中的现象,来推测可能的产物。例如：由“c中溴水的颜色变浅 “，可知气体中含不饱和烃，由 “ e装置中黑色氧化铜变红”可知，气体中可能含还原性气体co或氢气或气态烷烃。3 依据推测再结合其他的信息，进行小心验证，确定结果。例如：由 “ e装置中黑色氧化铜变红”可知，气体中可能含还原性气体co或氢气或气态烷烃。再结合“f装置中无水硫酸铜变蓝”可知不可能为co，只可能是氢气或气态烷烃。例5 已知：a+bc+h2，化合物a与化合物b均含两种元素。b中两元素的质量之比为143，b分子结构为三角锥形。化合物c的相对分子质量约为氢气相对分子质量的40.5倍，其中硼元素（硼的相对原子质量为10.8）和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%。（1）写出化合物c的化学式（分子式）。（2）化学上通常把原子数和电子数均相同的分子或离子称为等电子体。化合物d和化合物c是等电子体。化合物d是平面型分子，也由两种元素组成，是常见物质。写出d的分子式_。（3）等电子体具有相似的结构与性质。试写出c的结构式_。判断下列关于化合物c的说法正确的是_（填写字母）。a.c分子中各原子不在同一平面上b.c不能使kmno4酸性溶液褪色c.c能与hcl、br2发生加成反应d.c具有碱性（4）c的二甲基取代物具有_种同分异构体。解析：(1)根据b中两元素质量之比为143以及b分子结构为三角锥形，可判断b为氨（nh3），可推知c中必含氮元素。由c的相对分子质量为40.52=81,已知硼元素和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%，则氮元素的质量分数为10-.，可计算出c的分子式。n(b)n(n)n(h)=112,即c的实验式为bnh2，又（bnh2）n=81，解得n=3，故c的分子式为：b3n3h6。（2）由题给信息，可推断苯（c6h6）与b3n3h6（在化学上被称作“无机苯”）是等电子体（均含12个原子，42个电子）。故d为苯，其分子式为c6h6。（3）类比联想苯，可写出b3n3h6的结构式，即由此可判断出有关它的结构性质的四个选项中，只有b、c项正确。（4）类比联想苯，可分析如同苯的二氯取代物有邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯三种同分异构体，“无机苯”的“间二甲基取代物”又分为“二硼相间”和“二氮相间”，所以无机苯的二甲基取代物共有4种同分异构体。答案 ：(1)b3n3h6 (2)c6h6(4)4 点拨：解本题要抓住“b分子结构为三角锥形，b中两元素的质量之比为143”，由此可推知，b为氨（nh3）；再就是等电子体结构性质类似，但要注意苯c6h6与b3n3h6虽然在结构上相似，但有差别，所以它们的同分异构体数目不同。（三）高考能力题例6 （2008 海南）在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3：2的化合物是：解析：具核磁共振氢谱中出现两组峰的情况分析a中氢原子数之比为3：1，b中氢谱中出现的是三组峰，c中氢原子数之比为3：4，d对。答案 ： d点拨：有机物中核磁共振氢谱中出现组峰的情况与该有机物中有多少种氢原子有关，有多少种氢原子就有几组峰；我们在解本题时，关键是要数清有机物中氢的种数和每种氢的数目。三.思维误区点击例1将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，静置的溴水层几乎无色的是（）a.己烯b.ki溶液c.苯d.氯水正确解法：己烯与br2发生加成反应而使溴水褪色；br2可与ki反应，br2+2ki=i2+2kbr，溶液颜色由橙色变成棕黄色，不会呈无色状态；苯与溴水不发生化学反应，但苯可以萃取溴水中的溴而使溴水层褪色；氯水与溴水混合无反应发生。正确答案：ac常见错解：c错解分析：本题很容易漏选c，其原因是不能正确理解“溴水层”几乎无色的含义。溴水层无色有两种情况：一是发生化学反应，br2反应掉，橙色消失。使溴水褪色的物质有一些还原性的物质和一些不饱和的有机化合物，前者发生氧化还原反应，后者则发生加成反应。二是一些有机溶剂将溴水中的 br2萃取而使溴水层褪色，br2并没有反应掉而是转移至有机溶剂层。如：苯、汽油、ccl4等有机溶剂均可以萃取溴水中的br2而出现分层现象。例2已知化合物b3n3h6（硼氮苯）与c6h6（苯）的分子结构相似，如下图： 则硼氮苯的二氯取代物b3n3h4cl2的同分异构体的数目为（ ）a.2 b.3 c.4 d.6正确解法：两个氯原子可以取代六元环邻位上两个h原子，有1种结构；可以取代对位上两个h原子，也有1种结构；取代间位上的两个h原子时，有两种结构均与硼成键的h或均与氮成键的氢。故硼氮苯的二氯取代物有四种结构。正确答案：c常见错解：b错解分析：本题主要考查考生对知识的迁移应用能力。本题可类比联想苯，但由于学生对苯的结构太熟悉了，把苯的邻、间、对三种二氯代物简单地、不假思索地迁移到硼氮苯中，结果错选b。因此，在解题过程中要注重克服思维定势。 应试必备满分版( 60分钟 100分 )a卷 基础知识强化一、选择题（24分） 1.苯环结构中，不存在单双键交替结构，可以作为证据的事实是（ ）苯不能使 kmno4（h+）溶液褪色 苯分子中碳原子之间的距离均相等 苯能在一定条件下跟h2加成生成环己烷 经实验测得邻二甲苯仅一种结构 苯在febr3存在的条件下同液溴可以发生取代反应，但不因化学变化而使溴水褪色a. b. c. d.2.下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是( )a.苯是无色带有特殊气味的液体b.常温下是一种不溶于水且密度小于水的液体c.苯在一定条件下能与溴发生取代反应d.苯不具有典型的双键所应具有的加成反应的性能，故不可能发生加成反应3.在苯的同系物中，加入少量高锰酸钾酸性溶液，振荡后溶液褪色，下列正确的解释是( )a.苯的同系物中碳原子数比苯分子中碳原子数多b.苯环被kmno4所氧化而破坏c.侧链受苯环的影响而易被氧化d.苯环和侧链的相互影响，同时被氧化4.下列化合物分别跟溴和铁粉反应，苯环上的氢原子被取代，所得一溴代物有3种同分异构体的是( )5.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下可生成苯的同系物。在催化剂存在下，由苯和下列各组物质合成乙苯最好应选用的是（ )a.ch3ch3和cl2 b.ch2=ch2和cl2 c.ch2=ch2和hcl d. ch3ch3和hcl6.下列有机物：硝基苯；环己烷；甲苯；苯磺酸；溴苯；邻二甲苯。其中不能由苯通过一步反应直接制取的是（ ）a. b. c. d.7.下列各组有机物中，只需加入溴水就能一一鉴别的是（ ）a.己烯、苯、四氯化碳 b.苯、己炔、己烯c.己烷、苯、环己烷 d.甲苯、己烷、己烯8.美国康乃尔大学的威考克斯所合成的一种有机分子，就像一尊释迦牟尼佛像，因而称为释迦牟尼分子（分子中所有原子均在同一平面）如图12-5。则对于该有机物的叙述正确的是（ ）图12-5该有机物属于芳香烃 该有机物的分子式为c22h12 该有机物能发生加成反应 该有机物的一氯代物的同分异构体有6种a. b. c. d.二、填空题（44分）9烷基取代苯可以被kmno4的酸性溶液氧化生成，但若烷基r中直接与苯环连接的碳原子上没有ch键，则不容易被氧化得到。现有分子式是c11h16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为的异构体共有7种，其中的3种是，请写出其他的4种结构简式：_、_、_、_。10.分别取一定质量的甲烷、乙炔、苯、己烯、甲苯，完全燃烧后都生成 m mol co2和n mol h2o。（1）若m=n，该烃是_。（2）若m=2n，该烃是_。（3）若2m=n，该烃是_。（4）若4m=7n，该烃是_。11.(6分)已知芳香烃a是煤焦油分馏出的一种组分。a不与溴水反应，但能使高锰酸钾酸性溶液褪色。1 mol a在镍催化剂的作用下，可与3 mol h2发生加成反应。0.5 mol a完全燃烧，生成3.5 mol co2和2 mol h2o。(1)通过计算推断a的名称是_。(2)写出a与浓硝酸、浓硫酸混合酸反应的化学方程式。_。_。12.某烃的分子由21个原子组成，它们的原子核外共有66个电子。该烃既可发生取代反应，又可发生加成反应，求其分子式，并写出其可能的同分异构体的结构简式。若该烃被高锰酸钾溶液氧化时，所得到的产物与naoh溶液反应的物质的量之比为11。试推断该烃的结构式。b卷 综合能力提升应用题13.某一定量的苯的同系物完全燃烧，生成的气体依次通过浓h2so4和naoh溶液，经测定前者增重10.8 g，后者增重39.6 g（吸收率为100%）。又知经氯处理后，该苯的同系物苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物分别都只有一种。根据上述条件：（1）推断该苯的同系物的分子式_。（2）写出该苯的同系物的结构简式_。实验题14 某学生在如图所示的装置中用苯和液溴制取溴苯，请根据下列实验步骤回答有关问题。(1)第一步，在分液漏斗中依次加入10 ml苯和5 ml液溴，使之混合均匀，此时观察到溴溶于苯，不反应，溶液呈红棕色；第二步，打开分液漏斗活塞，将苯溴混合液按一定速度逐滴加入玻璃管甲中的铁丝上，观察到的现象是：_。 从上述两步观察到的现象差异，可得出的结论是：_(2)第三步，几分钟后，打开胶皮管夹a和b，使反应混合液流人u形管中，打开管夹b的原因是_；然后通过分液漏斗向u形管中加入适量的naoh溶液，目的是：_。(3)第四步，关闭胶皮管夹a和b，连同a和b一定取下u形管，用力振荡并静置后，观察到溴苯的颜色是_，它在u形管中液体的_层(填“上”或“下”)，此步关闭管夹a和b的目的是：_。(4)要证明上述溴跟苯的反应是取代而不是加成反应，装置乙中，小试管内的液体是_(填名称)，作用是_；锥形瓶内的液体是_(填名称)，作用是_；反应后，向锥形瓶内滴加试剂_(填名称)溶液，作用是_；此外，装置乙还能起到_的作用。创新题 自20世纪90年代以来，稠环化合物的研究工作进展十分迅速，这一类物质在高科技领域有着十分广阔的应用前景。下面是苯和一系列稠环芳香烃的结构简式： 试回答下列问题：（1）写出化合物的分子式：c6h6;_;_;_;_。（2）这组化合物的通式为_。（3）某课外兴趣小组，做了系列实验，他们将该系列的前5种芳香烃逐一加到浓的kmno4酸性溶液中加热。结果发现，只有苯无明显变化，其余4种物质都能使kmno4酸性溶液褪色。经分析知，后4种稠环芳香烃的氧化产物是：或或两者都有。由此你能得出的结论是_。（4）甲、乙、丙三位同学同做kmno4酸性溶液氧化并五苯的实验。甲将氧化后的混合液酸化分离得到一种无色晶体x，称取0.2540 g x，用热水配成100 ml溶液进行中和滴定，取出25.00 ml此溶液，用0.1000 moll-1 naoh溶液滴定，用去10.00 ml时达到终点；丙用kmno4酸性溶液氧化并五苯，将氧化后的混合液酸化分离得到无色晶体y，中和测定知y的中和能力只有x的中和能力的一半；乙用kmno4酸性溶液氧化并五苯，将氧化后的混合液酸化分离得无色晶体，经分析其中包含了甲与丙所得的两种成分，通过计算推理确定x的结构简式。答案与解析:a卷：1 c解析：若苯分子中存在单双键交替结构，则cc与c=c的键长必然不同，的性质必然不同，应互为同分异构体，且c=c的特征反应是使溴水和kmno4酸性溶液褪色，全面考虑，故应选c。2 d 解析:苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的键，既能发生取代反应，又能在一定条件下发生加成反应。3 c解析:苯的同系物能被少量kmno4酸性溶液氧化的原因是，由于受苯环的影响，苯环侧链更容易被氧化。4 ac解析：本题考查苯的同系物一元取代物的同分异构体，但要注意苯的同系物跟溴和铁粉反应时，发生苯环上的取代反应。乙苯苯环上的氢原子被取代，所得一溴代物有邻、间、对位3种；邻二甲苯有2种；间二甲苯有3种；对二甲苯只有1种。5 c解析：据题中信息知制取乙苯的原料应为苯和ch3ch2x，而四个选项中的物质，仅c组能制得纯净的ch3ch2cl。6 d解析：本题考查苯的基本性质，硝基苯可以由苯的硝化反应制得，环己烷由苯和h2的加成反应而来，苯磺酸可以由苯的磺化反应制得：苯与浓h2so4的混合物共热至7080 。溴苯可以由苯的溴化反应制得，不能直接制取的只有甲苯和邻二甲苯。7 a解析：本题为一典型题目，考查常见有机物的物理及化学性质。己烯与溴水发生加成反应使溴水褪色，且加成之后的产物密度比水大，沉在水底。苯与溴水不反应，但可以萃取溴水中溴，又因为苯的密度比水的小，故萃取之后苯在上，水在下。四氯化碳也不与溴水反应，但也可以萃取溴水中的溴，但因为ccl4密度比水的大，萃取之后，水在上，ccl4在下。己炔与溴水发生加成反应，现象与己烯相同，不能区别。甲苯、己