苏教版选修5 专题3第二单元 芳香烃（第1课时） 学案.doc

第二单元芳香烃第一课时苯的结构与性质课标要求1了解苯的组成和结构特征。2掌握苯的主要性质。3掌握与苯有关的实验。1.苯的结构简式为或 ，苯分子为平面正六边形结构，分子中所有原子处于同一平面上，苯分子中的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。2苯与液溴在febr3的催化作用下反应的化学方程式为3苯在浓硫酸作用下，与浓硝酸发生硝化反应的化学方程式为苯的组成与结构1三式分子式结构式结构简式c6h62空间结构平面正六边形，所有的原子都在同一平面上。3化学键苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。1如何证明苯的分子结构中碳碳键不是单、双键交替？提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性kmno4溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有一种，证明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替结构。21 mol 含3 mol 碳碳双键和3 mol碳碳单键吗？如何用实验证明？提示：不是，苯中无碳碳双键；滴入溴水或酸性kmno4溶液中，颜色无变化。(1)结构简式正确 地表示了苯分子结构的客观特点，而凯库勒式 不符合苯分子结构的实际情况。但是，以凯库勒式表示苯分子结构的方法仍被沿用。(2)在用凯库勒式表示苯的分子结构时，绝不应认为苯环是碳碳间以单、双键交替构成的环状结构。实际上，苯分子里任意两个直接相邻的碳原子之间的化学键都是一种介于单、双键之间的独特的键，这可以从以下事实中得到证明。苯分子中碳碳键的键长和键能都介于碳碳单键和碳碳双键之间。 和 是同一种物质而非同分异构体。从性质上讲，苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，但能与h2发生加成反应。能在催化剂作用下发生取代反应。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：选ba项，苯的六个顶点上的碳原子完全相同，故一元取代物肯定只有一种，无法证明，错误；若苯分子中为单、双键交替，则苯的间位和对位二元取代物均只有一种(即取代物分别位于单键和双键上)，而邻位二元取代物有两种(位于单键两端和双键两端)，因此b正确，c、d错误。2苯的结构简式可用 来表示，下列关于苯的叙述正确的是()a由苯的结构式 知，苯分子中含有三个碳碳双键b苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃c苯分子中6个碳碳键完全相同d苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色解析：选c苯分子中6个碳碳键完全相同，正确；苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃；苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色；苯主要是以煤和石油为原料而获得的一种重要化工原料。苯的性质1物理性质颜色状态气味密度溶解性沸点毒性无色液态特殊气味比水小不溶于水，有机溶剂中易溶沸点比较小，易挥发有毒2化学性质(1)燃烧现象：发出明亮火焰，产生浓黑烟。(2)取代反应在三溴化铁的作用下和溴单质发生取代反应的化学方程式为生成的二溴代物以邻位和对位取代产物为主。在60、浓硫酸作用下，和浓硝酸发生硝化反应：(3)加成反应在催化剂、加热条件下，与h2加成的化学方程式为 (4)苯的特性苯不与高锰酸钾酸性溶液和溴水反应，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大的差别。苯在催化剂(fe或febr3)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有烷烃的性质。苯又能够与h2或cl2分别在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。苯容易发生取代反应，而难于发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃和炔烃。1实验室制取溴苯(简易装置如图)问题思考(1)该实验中能否用溴水代替纯溴？提示：不能。苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。(2)反应中加入fe粉的作用是什么？提示：fe与br2发生反应生成febr3，febr3作该反应的催化剂。(3)纯净的溴苯是一种无色密度比水大的油状液体，但实验得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？如何除去褐色？提示：溴苯中溶解了br2而使溴苯呈褐色；除去的方法是用naoh溶液洗涤。(4)若利用上图装置检验产物中的hbr，挥发出的br2会产生干扰，应做何改进排除干扰？提示：在烧瓶和锥形瓶之间连接一个盛有ccl4的洗气瓶，吸收hbr气体中混有的br2，如右图。2实验室制取硝基苯(装置如图)问题思考(1)该反应中浓硫酸的作用是什么？提示：催化剂和吸水剂。(2)实验中为何需控制温度在5060 ？提示：温度过低反应速率慢，温度过高会导致副反应发生，而生成苯磺酸。溴苯、硝基苯的制备反应类型苯与液溴的反应苯与硝酸的反应(硝化反应)实验原理br2brhbrhno3no2h2o实验装置实验现象整个烧瓶充满红棕色气体，在导管口有白雾(hbr遇水蒸气形成)；反应完毕后，向锥形瓶中滴加agno3溶液，有浅黄色的agbr沉淀生成；把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有no2)生成，然后用naoh(5%)溶液洗涤， 最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体注意事项应该用纯溴，苯与溴水不反应；要使用催化剂fe，无催化剂不反应；锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因hbr极易溶于水浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度150 60 时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯，反应装置如图。下列对该实验的描述错误的是()a最好用水浴加热，并用温度计控制温度b长玻璃管起冷凝回流作用c提纯硝基苯时只需直接用水去洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质d加入过量硝酸可以提高苯的转化率解析：选c该反应温度不超过100 ，所以用水浴加热，a项正确；因反应物受热易挥发，所以用长玻璃管起冷凝回流作用，b项正确；用水洗涤不能除去没反应完的苯，因为苯不易溶于水，c项错误；加入过量硝酸可以使平衡向右移动，从而提高苯的转化率，d项正确。2实验室用如图所示装置进行苯与溴反应的实验。(1)由分液漏斗往烧瓶中滴加苯和溴的混合液时，反应很剧烈，可明显观察到烧瓶中充满了_色气体。(2)若装置中缺洗气瓶，则烧杯中产生的现象无法说明苯与溴的反应是取代反应，其理由是_。(3)实验完毕，关闭k，由分液漏斗往烧瓶中加naoh溶液，加naoh溶液的目的是_；_。解析：苯与溴的取代反应需要催化剂且反应是放热反应，容易使苯与溴挥发出来，若缺少洗气瓶，挥发出的溴蒸气溶解在水中能生成hbr，hbragno3=agbrhno3，无法证明苯与溴是否发生了取代反应。答案：(1)红棕(2)溴易挥发(3)使液体分层除去未反应的溴三级训练节节过关1等体积的苯、汽油和水在试管中充分混合后静置。下列图示现象正确的是()解析：选d苯、汽油均难溶于水，且密度比水的小，液体分成上、下两层，上层为苯和汽油的混合液，占总体积的。2下列关于苯的说法中，不正确的是()a苯不溶于水，可以作为萃取剂将溴从水中分离出来b分子中含有三个cc键和三个c=c键c分子中c、h元素的质量比为121d在空气中燃烧时产生浓烟解析：选ba项，苯不溶于水，溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度，可以作为萃取剂将溴从水中分离出来，正确；b项，苯分子中没有碳碳单键和双键，碳碳键完全相同，属于一种特殊的键，错误；c项，苯的分子式为c6h6，分子中c、h元素的质量比为121，正确；d项，苯分子中含碳量较高，在空气中燃烧时因为不完全燃烧而产生浓烟，正确。3下图是实验室制溴苯的装置图，下列说法正确的是()a仪器a左上侧的分液漏斗中加入的是苯和溴水b仪器a的名称叫蒸馏烧瓶c锥形瓶中的导管口出现大量白雾d碱石灰作用是防止空气中水蒸气进入反应体系解析：选c 与br2的反应该用纯溴，a选项错误；仪器a叫三颈烧瓶，b选项错误；碱石灰的作用是防止溴蒸气及hbr进入空气，d选项错误。4实验室制取硝基苯常用如右图装置：(1)苯的硝化反应是在浓h2so4和浓hno3的混合酸中进行的，混酸的添加顺序是先加_，后加_。(2)请写出该反应的化学方程式_。(3)被水浴加热的试管口部都要带一长导管，其作用是_。解析：浓h2so4和浓hno3混合时，应先将浓hno3注入容器中，再慢慢加入浓h2so4，并不断搅拌和冷却。若先注入浓h2so4，再注入浓hno3，会造成浓hno3受热迸溅、挥发。因苯易挥发，加热时试管口带一长导管可使苯蒸气冷凝回流，减少挥发。答案：(1)浓hno3浓h2so4(2) (3)使苯蒸气冷凝回流，减少挥发一、单项选择题1用分液漏斗可以分离的一组液体混合物是()a溴和ccl4 b苯和溴苯c硝基苯和水 d汽油和苯解析：选c硝基苯和水互不相溶，二者分层，可用分液漏斗分离。其他三个选项中的物质均互溶不分层。21866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实()a苯不能因发生化学反应而使溴水褪色b苯能与h2发生加成反应c溴苯没有同分异构体d间二溴苯只有一种解析：选a含有碳碳双键的物质能使溴水褪色，但苯不能使溴水褪色。3已知二氯苯有三种同分异构体，则四溴苯共有同分异构体()a1种 b2种c3种 d4种解析：选c苯共有6个氢原子可被取代，由于这6个氢原子是等效的，故二元取代物与四元取代物的数目相等。4已知在苯分子中，不存在单、双键交替的结构。下列可以作为证据的实验事实是()苯不能使酸性kmno4溶液褪色苯中6个碳碳键完全相同苯的一溴代物没有同分异构体实验测得邻二甲苯只有一种结构苯不能使溴水因反应而褪色a bc d解析：选d苯不能使酸性kmno4溶液褪色，说明无双键；苯中6个碳碳键完全相同，说明无碳碳单键与双键；苯的一溴代物没有同分异构体，无法说明无碳碳单键与双键；实验测得邻二甲苯只有一种结构，说明无碳碳单键与双键；苯不能使溴水因反应而褪色，说明分子结构中无双键；选项d符合题意。5实验室用溴和苯反应制溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：蒸馏、水洗、用干燥剂干燥、10% naoh溶液润洗、水洗。正确的操作顺序是()a bc d解析：选b首先要了解溴苯的制取反应原料是苯、液溴、铁粉，反应原理是，生成物有溴化氢，溴苯中含有多余的液溴，另有催化剂fe与br2生成的febr3，要用一定的方法除杂干燥，才能得到精制的溴苯。先用水洗除去水溶性杂质，如溴化氢、少量的溴，然后用10%的naoh溶液，可把溴转变为水溶性的钠盐除去；需再用水洗一次，把残余的naoh洗去；接着用干燥剂除水，最后蒸馏得到溴苯。正确的顺序是。二、不定项选择题6与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是()a难氧化、难取代、难加成b易氧化、易取代、易加成c难氧化、易取代、难加成d易氧化、易取代、难加成解析：选c苯中的碳碳键比较特殊，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，难氧化也难加成，但是在一定条件下易发生取代反应。7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气体b常温下苯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苯不含真正的双键，故不可能发生加成反应解析：选ad苯是没有颜色，带有特殊气味的液体，苯有毒，不溶于水，密度比水小。苯在铁粉作催化剂的条件下和液溴发生取代反应；在一定条件下，苯还可以和氢气发生加成反应生成环己烷。8下列区分苯和己烯的实验方法和判断都正确的是()a分别点燃，无黑烟生成的是苯b分别加入溴水振荡，静置后分层，下层红棕色消失的是己烯c分别加入溴水振荡，静置后分层，上、下两层红棕色消失的是苯d分别加入kmno4酸性溶液振荡，静置后不分层且紫色消失的是己烯解析：选d苯与己烯性质的区别是：苯不能使kmno4酸性溶液褪色，也不能使溴水因发生化学反应而褪色，但己烯可以；另外，苯加入溴水中会将溴从水中萃取，使水层褪色，而苯层(上层)则呈橙红色；苯与己烯在燃烧时都会产生浓烟。三、非选择题9(1)由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出c6h6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式：_。(2)苯不能使溴水因反应而褪色，性质类似烷烃，但能与液溴、浓硝酸等发生取代反应，写出苯的硝化反应的化学方程式：_。(3)烷烃中脱去2 mol氢原子形成1 mol双键要吸热，但1,3环己二烯()脱去2 mol氢原子变成苯却放热，可推断苯比1,3环己二烯_(填“稳定”或“不稳定”)。(4)1866年凯库勒(右图)提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实(填编号)。a苯不能使溴水褪色b苯能与h2发生加成反应c溴苯没有同分异构体d邻二溴苯只有一种(5)现代化学认为苯分子中碳碳之间的键是_。解析：(1)苯的分子式为c6h6，与同碳原子数烷烃相比少了8个h，故分子式为链烃时其分子中应含2个或一个和两个 等。(2)苯发生硝化反应时no2取代苯环上的一个h而生成 和h2o。(3)化学反应中放热越多生成物的状态越稳定，反之，吸热越多反应物的状态越稳定。(4)苯不具有烯烃的性质，是苯的凯库勒结构所不能解释的事实，若按照苯的凯库勒结构式，邻二溴苯的两个溴原子可以分别在双键或单键两端，而不是只有一种结构。答案：(1) (或)(2) (3)稳定(4)a、d(5)介于单键和双键之间的独特的键10某化学兴趣小组想试着利用自己所学的知识，通过对实验事实的验证与讨论，来探究苯的结构式。提出问题：苯分子应该具有怎样的结构呢？探究问题1若苯分子为链状结构，试根据苯的分子式(c6h6)写出两种可能的结构。一种可能的结构_；另一种可能的结构_。探究问题2若苯分子为上述结构之一，则其应具有什么重要化学性质？如何设计实验证明你的猜想？重要化学性质_，设计实验方案_。实验探究苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液的作用情况。实验现象结论酸性高锰酸钾溶液溴水查阅资料经查阅资料，发现苯分子中6个碳碳键完全相同，邻二溴苯无同分异构体，苯分子中六个碳原子和六个氢原子都在同一个平面上。归纳总结苯的凯库勒结构式中的碳碳键跟烯烃中的双键_(填“相同”或“不相同”)，苯的性质没有表现出不饱和性，而是结构稳定，说明苯分子_(填“是”或“不是”)一般的碳碳单、双键交替的环状结构。解析：从苯的分子式(c6h6)来看，与饱和链烃相比缺8个氢原子，是远没有达到饱和的烃，具有不饱和性。可能含有或cc，若苯分子为链状结构，可以推断它的结构为ch2=c=c=chch=ch2或ch2=c=chch2cch。如果苯的结构如上所说，那么，它就一定能够使酸性高锰酸钾或溴水褪色，但是，通过实验验证：向苯中加入酸性高锰酸钾溶液和溴水，充分振荡，均不褪色。推翻了假设，通过查阅资料知，苯分子中6个碳碳键完全相同，邻二溴苯无同分异构体，苯分子中六个碳原子和六个氢原子都在同一个平面上。由此可得出结论：苯的凯库勒式结构中的碳碳键跟烯烃中的双键是不相同的，苯的性质没有表现出不饱和性，结构稳定，苯分子不是一般的碳碳单、双键交替的环状结构。苯分子中碳碳之间的键是介于单、双键之间的一种特殊的共价键。答案：探究问题1chcch2ch2cch或ch3ccccch3或ch2=chch=chcch或chcch(ch3)cch或ch2=c=c=chch=ch2，(任写两种)探究问题2苯的不饱和性苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液的作用情况实验探究实验现象结论酸性高锰酸钾溶液不褪色苯分子中不含不饱和键溴水溶液分层，苯层呈橙红色，水层几乎无色归纳总结不相同不是一、单项选择题1下列关于苯的叙述中正确的是()a苯主要是以石油分馏而获得的，它是一种重要化工原料b将苯加到溴水中，振荡、静置，上层几乎无色，下层为橙红色c苯分子中6个碳原子之间的价键完全相同d苯不可以发生加成反应解析：选ca项，苯主要是以煤的干馏获得的，它是一种重要化工原料，石油分馏得到的是脂肪烃，错误；b项，将苯加到溴水中，振荡、静置，发生萃取，苯的密度小于水，则下层几乎无色，上层为橙红色，错误；c项，苯分子中6个碳碳键完全相同，正确；d项，苯在催化剂作用下可以发生加成反应，错误。2下列说法正确的是()a与甲烷性质相似，苯不能使酸性kmno4溶液褪色，因此苯为饱和烃b苯的结构简式为 ，有三个双键，可与溴水发生加成反应c苯的邻位二元取代产物只有一种d苯的邻位二元取代产物有两种解析：选c苯不能使酸性kmno4溶液褪色，不能与溴水发生加成反应，说明苯分子不是单、双键交替的结构，苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，六个键完全相同，因此其邻位二元取代产物只有一种，c正确，b、d错误；苯的分子式为c6h6，为不饱和烃，故a错误。3下列关于苯的性质的叙述中，错误的是()a苯在fecl3的作用下与cl2发生取代反应b在苯中加入溴水，振荡并静置后上层液体为橙红色c在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫色d在一定条件下苯与氢气发生取代反应生成环己烷解析：选d苯与cl2发生取代反应，与氢气发生加成反应，不与酸性kmno4溶液反应。苯与溴水混合发生萃取，苯的密度比水的小，上层为橙红色。4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、己烯解析：选aa项，己烯使溴水褪色，苯的密度小于水且不溶于水，上层是溴的苯溶液，四氯化碳的密度大于水且不溶于水，下层是溴的四氯化碳溶液，可以鉴别；b项，己炔、己烯都能使溴水褪色，不能鉴别；c项，己烷、环己烷不与溴水反应，现象相同，故不能鉴别；d项，甲苯、己烷不与溴水反应，且密度都小于水，不能鉴别。5下列实验操作中正确的是()a将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯b除去溴苯中红棕色的溴，可用稀naoh溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液c用苯和浓hno3、浓h2so4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中d制取硝基苯时，应取浓h2so4 2 ml，加入1.5 ml浓hno3，再滴入苯约1 ml，然后放在水浴中加热解析：选b在铁粉存在下，苯和液溴的反应非常剧烈，不需加热。苯和浓hno3、浓h2so4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在水浴中测水的温度，控制在5560 。混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入到浓硝酸中，且边加边振荡(或搅拌)散热。二、不定项选择题6将苯与溴水混合，充分振荡后静置，用分液漏斗分出上层液体放置于试管中，若向其中加入一种试剂，可发生反应产生白雾，这种试剂可能是()a亚硫酸钠 b溴化铁c锌粉 d铁粉解析：选bd本题中苯与溴水混合振荡时，苯可以萃取溴水中的溴，静置后，分出上层液体，应为苯与溴的混合物，溴与苯在febr3催化作用下，发生取代反应生成 ，同时生成hbr，hbr在空气中会形成白雾。根据以上分析可知，符合题意的是能提供催化剂febr3的选项。所给选项中，溴化铁就是苯与溴发生取代反应的催化剂： ，而铁粉与溴常温下即可反应生成febr3：2fe3br2=2febr3，因此，加入铁粉或溴化铁都会使苯与溴发生取代反应。7下列关于苯的叙述正确的是()a反应常温下不能进行b反应不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层c反应为加成反应，产物是一种烃的衍生物d反应能发生，从而证明苯中是单双键交替结构解析：选ba项，常温下，苯与液溴在催化剂的条件下能发生取代反应，错误；b项，苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯密度比水小，有机层在上面，正确；c项，苯的硝化反应是取代反应，错误；d项，反应能发生，但是苯中的键是一种介于单键与双键之间的特殊键，错误。三、非选择题8溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：苯溴溴苯密度/gcm30.883.101.50沸点/8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题：(1)在a中加入15 ml无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 ml液态溴。向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了_气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是_。(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：向a中加入10 ml水，然后过滤除去未反应的铁屑；滤