2018_2019学年高中化学专题2.3芳香烃（含解析）（选修5）.docx

专题03 芳香烃一、苯1苯的结构2苯的物理性质颜色状态气味密度溶解性毒性无色液态带有特殊气味比水小不溶于水，易溶于有机溶剂有毒3.苯的化学性质注意：苯虽然不与溴水发生化学反应，但是可以因为萃取而使溴水褪色。典例1制备溴苯的实验装置如下图，将液溴从恒压滴液漏斗慢慢滴入盛有苯和铁粉的烧瓶A。反应结束后，对A中的液体进行后续处理即可获得溴苯。(1)写出A中制备溴苯的化学反应方程式：_。(2)B中盛放的CCl4的作用是_。(3)冷凝管的作用是_，冷凝管中的水应从_(填“a”或“b”)口进入。(4)向C中加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液可证明苯和液溴发生的是取代反应而不是加成反应，反应现象是_，也可使用_试纸更简便地证明上述结论。(5)取出A中的粗溴苯，要用如下操作提纯：蒸馏；水洗；用干燥剂干燥；用10%的NaOH溶液洗涤。正确的操作顺序是_(填序号)。【答案】(1) (2)除去溴化氢气体中的溴蒸气(3)冷凝回流a(4)有淡黄色沉淀生成蓝色石蕊(5)【解析】(1)在催化剂的作用下，苯环上的氢原子被溴原子所取代，生成溴苯，同时有溴化氢生成，则A中制备溴苯的化学反应方程式为(2)根据相似相溶原理，溴极易溶于四氯化碳，所以B中盛放的CCl4的作用是除去溴化氢气体中的溴蒸气。(3)冷凝管的作用是冷凝回流反应物，使反应物充分利用；水逆流冷凝效果最好，则冷凝管中的水应从a口流入。(4)如果发生取代反应，生成溴化氢，溴化氢易溶于水电离出H和Br，只要检验含有氢离子或溴离子即可，溴离子的检验：取C中溶液，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，如果有淡黄色沉淀生成，就证明含有溴离子；氢离子的检验：如果C中溶液能使蓝色石蕊试纸变红，就证明含有氢离子。(5)粗溴苯含有苯、溴苯、溴化铁和溴，提纯时，为减少氢氧化钠的用量，可先用水洗，除去溴化铁和少量的溴，然后加入10%的NaOH溶液洗涤，除去溴，再用水洗除去碱液，经过干燥后进行蒸馏可以得到溴苯，所以顺序为。二、苯的同系物1苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n6(n7)。2苯的同系物的化学性质(以甲苯为例)(1)氧化反应甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被KMnO4氧化的结果。注意：苯、甲烷不能使KMnO4酸性溶液褪色，而甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色，原因是甲苯分子中，苯环对甲基影响，使甲基上的氢原子变得活泼，易被氧化。燃烧。燃烧通式为CnH2n6O2nCO2(n3)H2O。(2)取代反应甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下发生反应生成2,4,6三硝基甲苯，方程式为注意：苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下发生反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下发生反应生成2,4,6三硝基甲苯，原因是甲苯分子中，甲基对苯环有影响，使苯环上的氢原子变得活泼，易被取代。(3)加成反应在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷，方程式为注意：苯的同系物发生取代反应时，反应条件不同，其取代的位置也不同。如：典例2 下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是( )A甲苯与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯B甲苯能使热的酸性KMnO4溶液褪色C甲苯燃烧时产生带浓烈黑烟的火焰D1 mol甲苯最多能与3 mol 氢气发生加成反应【答案】A【解析】按题意可知，侧链对苯环的影响，即由于甲基的存在而使苯环上的H活性变大，即A项；B项是苯环对烃基的影响；C项是有机物的通性；D项是苯环的性质。三、芳香烃的来源及其应用1概念分子中含有一个或多个苯环的烃，如(苯乙烯)、(萘)、(蒽)等。2来源(1)1845年至20世纪40年代，煤是芳香烃的主要来源。(2)20世纪40年代以后，通过石油化学工业中的催化重整等工艺获得。3应用简单的芳香烃，如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。典例3 下列说法中错误的是( )A石油中含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煤中含苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来【答案】D【解析】煤是含多种无机物和有机物的混合物，并不含苯和甲苯等芳香烃，但煤干馏的产物煤焦油中含苯和甲苯，可通过分馏的方法将它们分离出来。【拓展延伸】1苯的结构特点(1)苯分子是平面结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，分子中的6个碳原子构成1个正六边形。(2)苯分子中碳碳键的键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的键。典例4下列化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是( )A甲苯 B硝基苯C2甲基丙烯 D2甲基丙烷【答案】D【解析】在有机物分子结构中，与苯环、碳碳双键直接相连的碳原子在同一个平面内。甲苯可看作CH3取代了苯分子中的一个H原子，2甲基丙烯分子中相当于CH3取代了碳碳双键上的一个H原子，所以只有2甲基丙烷的碳原子不可能全部处于同一平面。2苯的同系物的结构特点(1)只含有一个苯环。(2)侧链都是烷基，不含有其他官能团。3苯和苯的同系物的异同苯苯的同系物相同点组成与结构都有一个苯环都符合通式CnH2n6(n6)化学性质具有可燃性都易发生苯环上的取代反应都能发生加成反应物理性质都能萃取溴水中的Br2，使溴水分层不同点取代反应易发生取代反应，主要得到一元取代产物更容易发生取代反应，常得到多元取代产物氧化反应难氧化，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色有些能被强氧化剂氧化，能使酸性高锰酸钾溶液褪色差异原因苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化；侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢原子更活泼而易被取代典例5下列说法中，正确的是 () A芳香烃的分子通式是CnH2n6(n6)B苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物C苯和甲苯都不能使KMnO4酸性溶液褪色D苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应【答案】D【解析】芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，其通式为CnH2n6 (n7，且n为正整数)；苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应，但甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色而苯不能，这是由于苯环与侧链之间的影响所致。课后练习：1、苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构，可以作为证据的事实有 ()苯的间位二取代物只有一种苯的邻位二取代物只有一种苯分子中碳碳键的键长均相等苯不能使酸性KMnO4溶液褪色苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色 A BCD全部【答案】B【解析】苯不能因化学变化使溴水褪色，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都说明苯分子中没有典型的碳碳双键。若苯环上具有碳碳单键和碳碳双键交替的结构，碳碳键的键长应该不等(双键键长比单键键长短)，其邻位二取代物应该有两种，而间位二取代物只有一种。2、下列各组物质用酸性高锰酸钾溶液和溴水都能区别的是( )A苯和甲苯 B1己烯和二甲苯C苯和1己烯 D己烷和苯【答案】C【解析】苯和甲苯、己烷和苯都能从溴水中萃取溴而使溴水褪色，1己烯和二甲苯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。苯不能使溴水(萃取)和酸性高锰酸钾溶液褪色，1己烯则能使溴水(加成)和酸性高锰酸钾溶液(氧化)褪色。3、有机物的结构可用“键线式”表示，如CH3CH=CHCH3的键线式为。已知有机物X的键线式为，Y是X的同分异构体且属于芳香烃。下列关于Y的说法正确的是() AY的结构简式为BY能使溴水褪色，且反应后的混合液静置后不分层CY不能发生取代反应DY分子中的所有原子一定共面【答案】A【解析】根据X的键线式结构，可得其分子式为C8H8，Y是X的同分异构体，并且属于芳香烃，即分子中含有苯环，则Y的结构简式为，A项正确。苯乙烯能和溴水发生双键上的加成反应，由于生成的有机物不易溶于水，故反应后的混合液静置后会分为两层，B项错误。 苯乙烯可以发生取代反应，C项错误。中苯环上的碳原子与1号碳原子间形成的单键可以发生旋转，使苯环和构成的平面不重叠，所以苯乙烯分子中所有原子不一定共面，D项错误。4、5060 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，并用温度计控温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【答案】C【解析】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，因为苯不溶于水而易溶于硝基苯，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。5、不具有的性质是( )A在一定条件下与H2发生加成反应B在一定条件下与浓硝酸发生硝化反应C与溴水发生加成反应D在光照条件下与Cl2发生侧链上的取代反应【答案】C【解析】苯及其同系物在催化剂作用下可以与卤素单质发生苯环上的取代反应；但不能与溴水发生加成反应。6、对于苯乙烯的下列叙述中，正确的是 ()能使酸性KMnO4溶液褪色；可发生加成反应；可溶于水；可溶于苯中；能与浓硝酸在浓H2SO4作用下发生取代反应；所有的原子可能共平面。A B C D全部【答案】C【解析】因为苯乙烯分子中含有碳碳双键，所以能使酸性KMnO4溶液褪色，正确；因为苯乙烯分子中含有碳碳双键，所以可发生加成反应，正确；苯乙烯属于烃，而所有的烃均不溶于水，错误；根据相似相溶原理，苯乙烯可溶于苯中，正确；苯乙烯分子中含有苯环，能与浓硝酸在浓H2SO4作用下发生取代反应，正确；苯环与碳碳双键均是平面结构，故所有的原子可能共平面，正确。7、下列关于苯及其同系物的说法中，正确的是( )A苯及其同系物可以含有1个苯环，也可以含有多个苯环B苯及其同系物都能与溴水发生取代反应C苯及其同系物都能与氯气发生取代反应D苯及其同系物都能被KMnO4酸性溶液氧化【答案】C【解析】苯及其同系物都只含1个苯环，如果有多个苯环，就不符合“与苯相差1个或若干个“CH2”原子团”的条件了，A错误；苯及其大部分的同系物在Fe存在的条件下可以与溴单质发生取代反应，而不是与溴水反应，B错误；苯及其大部分的同系物在Fe存在的条件下可以与氯气发生取代反应，而所有的苯的同系物在光照条件下可以与氯气发生取代反应，C正确；苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，D错误。8、在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下：对二甲苯邻二甲苯间二甲苯苯沸点点/1325476下列说法不正确的是( )A该反应属于取代反应B甲苯的沸点高于144 C用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来D从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来【答案】B【解析】由两个甲苯分子()生成二甲苯(如)和，从结构简式可以知道发生的是取代反应，A选项正确；甲苯的相对分子质量小于二甲苯，故其沸点低于二甲苯，B选项不正确；苯的沸点最低，故用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来，C选项正确；二甲苯混合物中，对二甲苯的熔点最高，故从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来，D选项正确。9、关于的说法正确的是() A所有碳原子有可能都在同一平面上B最多可能有9个碳原子在同一平面上C只可能有3个碳原子在同一直线上D有7个碳原子可能在同一直线上【答案】A【解析】A.乙炔分子是直线形分子，苯分子是平面分子，乙烯分子是平面分子，甲基碳原子取代乙烯分子中的氢原子，在乙烯的平面上。 由于乙炔分子中碳原子所在直线上有四点在苯分子的平面上，因此所有点都在苯的平面上，苯分子与乙烯分子的平面可能共平面，正确；B.通过A选项分析可知最多在一个平面上的碳原子数为11，错误；C.苯分子中对角线上的碳原子在一条直线上，与该两个碳原子连接的碳原子也在这条直线上，乙烯分子中键角是120，因此有5个碳原子在同一直线上，错误；D.根据C选项分析可知有5个碳原子在同一直线上，错误。10、下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( )A BC D【答案】B【解析】和含有一个苯环和烷基，属于苯的同系物；和尽管含有一个苯环，但其中含有氧等原子，故属于苯的衍生物；含有碳碳双键，尽管属于芳香烃，但不是苯的同系物；含有两个苯环，不是苯的同系物。11、下列说法正确的是( )A鉴别苯和甲苯可以用酸性高锰酸钾溶液B苯的同系物能和溴水发生取代反应C鉴别苯和甲苯可以用浓硫酸、浓硝酸的混合液加热，观察现象D苯和苯的同系物与H2加成时，需要的量不同【答案】A【解析】甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能，A项正确；只有溴单质才能和苯及其同系物取代，B项错误；C项中两物质均能硝化，现象相同，故C项错误；D项中在苯环上加成，只需3 mol H2，苯的同系物支链是饱和的，也只需3 mol H2，故B、C、D均错。12、要检验己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是( )A先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再滴加溴水B先加足量溴水，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液C点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色D加入浓硫酸与浓硝酸后加热【答案】B【解析】 A项，若先加足量的酸性高锰酸钾溶液，己烯和甲苯都能被氧化；B项，先加足量溴水，己烯与溴水发生加成反应，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明有甲苯；C项，点燃这种液体，无论是否混有甲苯都会有黑烟生成；D项，加入浓硫酸与浓硝酸后加热，己烯和甲苯都能反应。13、苯并(a)芘是一种致癌物、致畸源及诱变剂，也是多环芳烃中毒性最大的一种强致癌物。苯并(a)芘的结构简式如图所示，下列有关苯并(a)芘的说法中不正确的是( )A苯并(a)芘的分子式为C20H12，属于稠环芳香烃B苯并(a)芘与互为同分异构体C苯并(a)芘在一定条件下可以发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色D苯并(a)芘不易溶于水，易溶于苯、氯仿等有机溶剂【答案】B【解析】根据结构简式可得苯并(a)芘的分子式为C20H12，苯并(a)芘是由5个苯环形成的稠环芳香烃，A对；苯并(a)芘与分子式不同，结构不同，不属于同分异构体，B错；苯并(a)芘分子中苯环上的氢原子在一定条件下可以发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色，C对；苯并(a)芘属于稠环芳香烃，是一种相对分子质量比较大的有机物，易溶于有机溶剂苯、氯仿等，不易溶于水，D对。14、下列变化中发生取代反应的是 ()A苯与溴水混合，水层褪色B乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色C甲苯制三硝基甲苯D苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷【答案】C【解析】A中苯与溴水不反应，但可萃取溴水中的溴而使之褪色；B、D发生的是加成反应。15、下列叙述中，错误的是( )A苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持5560 反应生成硝基苯B苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷C乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2二溴乙烷D甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4二氯甲苯【答案】C【解析】苯与浓硝酸、浓硫酸共热发生取代反应，生成，A正确；苯乙烯()在合适条件下与H2发生加成反应，生成乙基环己烷()，B正确；乙烯与Br2发生加成反应生成1,2二溴乙烷(BrCH2CH2Br)，C正确；甲苯与氯气在光照下发生苯环侧链上的取代反应，不能生成2,4二氯甲苯，D错误。16、若A是相对分子质量为128的烃，则其分子式只可能是_或_，若A是易升华的片状晶体，则其结构简式是_，若A在常温下是液体，其一氯代物只有两种结构，则A的结构简式可能是_。【答案】C10H8C9H20 (CH3)3CCH2C(CH3)3或C(CH2CH3)4【解析】一般思路中128149余2，则分子式为C9H20，将12个氢原子换成1个碳原子，则应为C10H8，若是C10H8，则不饱和程度高，可能是芳香烃；C9H20是烷烃，通常以液态形式存在，由于其一氯代物只有2种结构，表明其分子中只有2种化学环境不同的氢原子，从而写出其可能的结构简式。17、人们对苯及芳香烃的认识是一个不断深化的过程。(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，写出分子式为C6H6的含两个三键且无支链的链烃的结构简式_(写一种即可)。(2)已知分子式为C6H6的结构有多种，其中的两种为() ()这两种结构的区别定性方面(即化学性质方面)：()能_而()不能。a被酸性高锰酸钾溶液氧化b与溴水发生加成反应c与溴发生取代反应d与氢气发生加成反应定量方面(即消耗反应物的量的方面)：1 mol C6H6与H2加成时()需消耗氢气_ mol，而()需消耗氢气_mol。今发现C6H6还可能有另一种正三棱柱形的立体结构：，该结构的二氯代物有_种。(3)萘也是一种芳香烃，它的分子式是C10H8，它的结构简式可能是下列中的_。(4)根据第(3)小题中得到的萘的结构简式，它不能解释萘的下列_事实。A萘不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B萘能与H2发生加成反应C萘分子中所有原子在同一平面内D一溴代萘(C10H7Br)只有2种同分异构体(5)现代化学认为萘分子中碳碳之间的键是_。【答案】(1)CHCCCCH2CH3(其他合理答案均可)(2)ab323(3)C(4)A(5)介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊的化学键【解析】(1)分子式为C6H6，含有两个三键且无支链的链烃的结构简式有CH3CCCCCH3、CHCCH2CH2CCH、CHCCH2CCCH3、CHCCCCH2CH3。(2)()中含有碳碳双键，能发生a、b、d项中的反应，含有，能发生c中的反应，()只能发生c、d项中的反应；与氢气发生加成反应，1 mol()消耗氢气3 mol，而1 mol()消耗氢气2 mol；二氯代物中的两个氯原子在同一底面内只有1种结构，在同一侧面内有2种结构，故二氯代物共有3种。(3)根据分子式判断只有C项符合。(4)可以视为萘中含有双键，能发生加成反应，由苯环的结构所决定，所有原子在同一平面内，由于结构的对称性，一溴代物有2种结构，不能解释A项。(5)萘分子的结构与苯环类似，碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。18、实验室制备硝基