高中化学选修5讲义专题3第二单元芳香烃

第二单元eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,,))芳香烃第一课时苯的结构与性质[选考要求]1．苯的结构特点和化学性质(b)2．苯的用途(a)3．苯的同系物的结构特点和化学性质(c)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eq\a\vs4\al(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。2．1mol含3mol碳碳双键和3mol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。①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。②和是同一种物质而非同分异构体。③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。eq\a\vs4\al(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①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。②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①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。②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。③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。④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50～60℃？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①应该用纯溴，苯与溴水不反应；②要使用催化剂Fe，无催化剂不反应；③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①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；②必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度1．(2015·浙江10月选考)有关苯的结构与性质，下列说法正确的是()A．分子中含有碳碳双键B．易被酸性KMnO4溶液氧化C．与溴水发生加成反应而使溴水褪色D．在一定条件下可与浓硝酸和浓硫酸的混合酸反应生成硝基苯解析：选D苯分子中无碳碳双键，A错误；苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，B错误；苯使溴水褪色是因为苯萃取了溴水中的Br2，而非苯与Br2发生了加成反应，C错误；苯可发生硝化反应生成硝基苯，D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①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。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，HBr＋AgNO3=AgBr↓＋HNO3，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)①使液体分层②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eq\f(2,3)。2．(2016·浙江4月选考)有关苯的结构和性质，下列说法正确的是()B．苯在空气中不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟C．煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯，苯是无色无味的液态烃D．向2mL苯中加入1mL酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置，可观察到液体分层，上层呈紫红色解析：选B苯环中的碳碳键只有一种，所以邻二甲苯也只有一种，A项错误；苯是无色有芳香气味的液态物质，C项错误；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，由于苯的密度比水小，且又与水互不相溶，所以苯在上层，酸性高锰酸钾溶液在下层，上层应该是无色的，D项错误。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。2．已知二氯苯有三种同分异构体，则四溴苯共有同分异构体()A．1种 B．2种C．3种 D．4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。3．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。4．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D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。5．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()①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯中6个碳碳键完全相同③苯的一溴代物没有同分异构体④实验测得邻二甲苯只有一种结构⑤苯不能使溴水因反应而褪色A．②③④⑤ B．①③④⑤C．①②③④ D．①②④⑤解析：选D①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，说明无双键；②苯中6个碳碳键完全相同，说明无碳碳单键与双键；③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；④实验测得邻二甲苯只有一种结构，说明无碳碳单键与双键；⑤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。6．(2016·绍兴一中高三9月测试)下列实验现象，是由于发生加成反应而引起的是()A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色B．苯与溴水混合，反复振荡后溴水层颜色变浅C．乙炔使溴的四氯化碳溶液褪色D．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失解析：选CA项，乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，是因为乙烯被高锰酸钾氧化而引起的；B项，苯与溴水混合，反复振荡后溴水层颜色变浅属于萃取现象；D项，甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失，属于取代反应。答案选C。7．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：①蒸馏、②水洗、③用干燥剂干燥、④10%NaOH溶液润洗、⑤水洗。正确的操作顺序是()A．①②③④⑤ B．②④⑤③①C．④②③①⑤ D．②④①⑤③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②④⑤③①。8．下图为有关苯的转化关系图：以下说法正确的是()A．反应①为取代反应，反应③为加成反应B．反应②的现象是火焰明亮并带有浓烟C．反应④的产物所有原子在同一平面上D．反应④中1mol苯最多能与3molH2发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键解析：选B反应①、③均为取代反应，A项错误；反应④的产物为环己烷，所有原子并不在同一平面上，C项错误；苯分子中不含碳碳双键，苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键，D项错误。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2mol氢原子形成1mol双键要吸热，但1,3­环己二烯()脱去2mol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)(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—C≡C—，若苯分子为链状结构，可以推断它的结构为CH2=C=C=CH—CH=CH2或CH2=C=CH—CH2—C≡CH。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1]CH≡C—CH2—CH2—C≡CH或CH3—C≡C—C≡C—CH3或CH2=CH—CH=CH—C≡CH或CH≡C—CH(CH3)—C≡CH或CH2=C=C=CH—CH=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．(2016·浙江10月选考)下列说法正确的是()A．甲烷分子的比例模型为，其二氯取代物有2种结构B．苯和乙烯都能使溴水褪色，其褪色原理相同C．相同质量的乙炔与苯分别在足量的氧气中完全燃烧，消耗氧气的物质的量相同D．在一定条件下，苯与氯气生成氯苯的反应类型是加成反应解析：选C甲烷分子为正四面体形，其二氯取代物仅有一种，A项错误；苯使溴水褪色是萃取溴水中的单质溴，而乙烯使溴水褪色是乙烯与溴发生加成反应，故原理不同，B项错误；乙炔与苯的最简式均为CH，故消耗氧气的量相同，C项正确；苯与氯气发生取代反应而不是加成反应，D项错误。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H2SO42mL，加入1.5mL浓HNO3，再滴入苯约1mL，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55～60℃。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。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()①亚硫酸钠 ②溴化铁③锌粉 ④铁粉A．①②B．②③C．③④D．②④解析：选D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FeBr3：2Fe＋3Br2=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①常温下不能进行B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物D．反应④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④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。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/g·cm－30.883.101.50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15mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0mL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：①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是________________________________________________________________________；③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是__________。(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为________，要进一步提纯，下列操作中必须的是________(填入正确选项前的字母)。A．重结晶 B．过滤C．蒸馏 D．萃取(4)在该实验中，a的容积最适合的是__________(填入正确选项前的字母)。A．25mL B．50mLC．250mL D．500mL解析：(1)铁屑的作用是作催化剂，a中反应为，HBr气体遇到水蒸气会产生白雾。装置d的作用是进行尾气处理，吸收HBr和挥发出的溴蒸气。(2)②未反应完的溴易溶于溴苯中，成为杂质。由于溴在水中的溶解度较小，却能与NaOH反应，同时，反应生成的HBr极易溶于水，溴苯表面会附着氢溴酸，所以NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2。③分出的粗溴苯中混有水分，无水氯化钙的作用就是除水。(3)苯与溴苯互溶，但上述分离操作中没有除去苯的试剂，所以经过上述操作后，溴苯中的主要杂质是苯。根据苯与溴苯的沸点有较大差异，用蒸馏的方法进行分离。(4)假定4.0mL液溴全部加入到a容器中，则其中的液体体积约为19mL。考虑到反应时液体会沸腾，因此液体体积不能超过容器容积的eq\f(1,2)，所以选择50mL为宜。答案：(1)HBr吸收HBr和Br2(2)②除去HBr和未反应的Br2③干燥(3)苯C(4)B9．已知：①R—NO2eq\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5(HCl))R—NH2②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料，制备一系列化合物的转化关系图：(1)A转化为B的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图中“苯→①→②”省略了反应条件，请写出①、②物质的结构简式：①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________。(3)B在苯环上的二氯代物有__________种同分异构体。(4)有机物的所有原子__________(填“是”或“不是”)在同一平面上。解析：解答本题需认真分析题给的“已知”的内容。由反应路线确定A为硝基苯，B为间硝基甲苯；C为溴苯，D物质中磺酸基位于Br的对位，是由于Br的影响，所以①中先制得溴苯(或氯苯)，再引入对位的硝基。(3)B的苯环上的同分异构体分别为、、、、、；(4)物质中含有饱和碳原子，所以所有原子不可能共面。第二课时芳香烃的来源与应用[选考要求]1．芳香烃来源(a)2．工业上生产乙苯、异丙苯的工艺(a)3．多环芳烃的结构特点(a)1.苯的同系物的分子通式为CnH2n－6(n≥6)。2．由甲苯合成TNT的反应原理：3．苯的同系物中，如果与苯环直接连接的碳原子上连有氢原子，该苯的同系物就能够使酸性KMnO4溶液褪色，与苯环相连的烷基被氧化为羧基。eq\a\vs4\al(芳香烃的来源与苯的同系物)1．芳香烃的来源(1)芳香烃最初来源于煤焦油中，现代主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。苯、乙苯和对二甲苯是应用最多的基本有机原料。(2)工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、丙烯反应获得。苯与乙烯反应的化学方程式为2．苯的同系物(1)概念：苯环上的氢原子被烷基取代后的产物。(2)结构特点：分子中只有1个苯环，侧链是烷烃基。(3)通式：CnH2n－6(n≥7)。1．什么是芳香族化合物？提示：含有苯环的化合物。2．什么是芳香烃？提示：芳烃族碳氢化合物的简称，即是含有苯环的碳氢化合物。3．苯的同系物具有什么特点？提示：只含一个苯环，苯环与烷基相连。(1)分子式与苯(C6H6)相差一个或若干个“CH2”原子团的物质，如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等都是苯的同系物，它们也都属于芳香烃。(2)苯的同系物都是芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物。如属于芳香烃，但不是苯的同系物。(3)苯的同系物的通式都为CnH2n－6(n≥7)，但通式符合CnH2n－6的烃不一定是苯的同系物。如CH=CH—CH=CH2的分子式为C10H14，它不属于苯的同系物。(4)几个概念间的关系：1．下列物质中属于苯的同系物的是()解析：选D苯的同系物中只有一个苯环，且烷基与苯环相连，符合要求的只有选项D。2．下列所给的几种物质中属于芳香族化合物的是________________，属于芳香烃的是______________，属于苯的同系物的是______________。解析：芳香族化合物：含有苯环的化合物，组成元素不限；芳香烃：含一个或多个苯环的化合物，组成元素仅含C、H两种；苯的同系物：仅含一个苯环，且分子组成必须满足通式CnH2n－6。答案：ABCDEFGABCEFGCGeq\a\vs4\al(苯的同系物的化学性质、用途)1．化学性质(1)氧化反应①都能燃烧，产生明亮火焰、冒浓黑烟。燃烧的通式为②甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色，可表示为：(2)取代反应甲苯与HNO3发生取代反应生成2,4,6­三硝基甲苯的化学方程式为2,4,6­三硝基甲苯的简称是三硝基甲苯，俗称TNT，是一种淡黄色针状晶体，不溶于水，可以作烈性炸药。(3)加成反应甲苯与H2发生反应的化学方程式为2．用途(1)乙苯的用途乙苯用来制取苯乙烯，苯乙烯是制取合成材料的原料。(2)乙苯的获得：工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、丙烯反应获得，制取乙苯的化学方程式为1．怎样鉴别苯和甲苯？提示：可用酸性KMnO4溶液进行鉴别，能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯。2．哪些实验事实说明在苯的同系物分子中，苯环与侧链之间发生了相互影响？提示：(1)苯环对侧链的影响，使苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而烷烃不能。(2)侧链对苯环的影响，如甲苯与硝酸反应使苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。3．以C8H10为例，思考如何书写苯的同系物的同分异构体？提示：(1)考虑苯环上烷基的同分异构(碳链异构)，，只有1种。苯与苯的同系物的比较苯苯的同系物相同点组成与结构①分子中都含有一个苯环②都符合分子式通式CnH2n－6(n≥6)化学性质①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟，燃烧通式CnH2n－6＋eq\f(3,2)(n－1)O2eq\o(→,\s\up7(点燃),\s\do5())nCO2＋(n－3)H2O②都易发生苯环上的取代反应③都能发生加成反应，但反应都比较困难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被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4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、对位的氢更活泼而易被取代1．下列说法中，正确的是()A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6)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解析：选D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CnH2n－6(n≥7，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。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．甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．甲苯燃烧产生很浓的黑烟D．1mol甲苯与3mol氢气发生加成反应解析：选AA项中甲苯硝化反应生成三硝基甲苯，和苯的硝化反应不一样，所以A正确；B项中是苯环对甲基的影响，造成甲基被氧化；C项中产生黑烟是苯中碳的含量高造成的；D项中无论是苯还是苯的同系物均能与H2发生加成反应并且比例均为1∶3。eq\a\vs4\al(多环芳烃)1．概念含有多个苯环的芳香烃。2．分类(1)多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连接在一起。(2)联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连。(3)稠环芳烃：由共用苯环的若干条环边形成的。3．多环芳烃的结构及同分异构体(1)由于多环芳烃分子中含有多个苯环，不符合苯的同系物的概念，因此多环芳烃不属于苯的同系物。(2)判断多环芳烃分子的共面、共线问题时，要注意：①苯环是平面正六边形结构；②若分子中含有饱和碳原子，则所有原子一定不共平面。(3)判断多环芳烃取代物的同分异构体时，应注意分子结构的对称性。4．芳香烃对人类健康的危害对中枢神经系统麻醉，诱发白血病。1．蒽的结构简式是，如果将蒽分子中减少3个碳原子，而H原子数保持不变，形成的稠环化合物的同分异构体数目是()A．2 B．3C．4 D．5解析：选A蒽的分子式是C14H10，减少3个碳原子得C11H10；C11H10形成的稠环化合物为含有萘环的C10H7—CH3，两种同分异构体是：、。2．下列芳香烃的一氯代物的同分异构体数目最多的是()解析：选B采用对称法求同分异构体数目：3.化合物A的结构简式如右图所示。已知A的苯环上的n溴代物的同分异构体的数目和m溴代物的同分异构体数目相等，m和n一定满足的关系式是()A．n＝m B．n＋m＝10C．n＋m＝6 D．n＋m＝8解析：选C结构中氢被溴取代也可看成溴被氢取代，即“m溴代物”相当于“6－m氢代物”，与“n溴代物”的同分异构体相同，则6－m＝n。[方法技巧](1)确定芳香化合物同分异构体时，既要考虑因取代基位置不同形成同分异构体，又要考虑因烃基异构形成同分异构体。如分子式为C8H10的芳香烃，其同分异构体从取代基位置及烃基异构两方面考虑有4种：(2)使用“换元法”可迅速确定同分异构体的数目，若设某烃分子式为CnHm，a＋b＝m，则其a元氯代物与b元氯代物种数相等。如甲苯的一氯代物的同分异构体有4种：，则其七氯代物的同分异构体也有4种。[三级训练·节节过关]1．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是()解析：选D含有苯环的化合物属于芳香族化合物，含有苯环的烃属于芳香烃，而苯的同系物的定义是含有一个苯环且侧链为饱和烃基的芳香烃。A、B属于苯的同系物，C不属于芳香烃，D属于芳香烃但侧链不饱和，不属于苯的同系物。2．能发生加成反应，也能发生取代反应，同时能使溴水因反应褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是()A． B．C6H14C． D．解析：选D苯、己烷、甲苯都能够和溴水发生萃取而使溴水层褪色，但是不能和溴水发生化学反应而使其褪色；苯和己烷都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，且己烷不能发生加成反应；四种有机物都能够发生取代反应。只有D项满足题意。3．下列叙述中，错误的是()A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60℃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2,4­二氯甲苯解析：选D甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应，生成C6H5—CH2Cl，D错误。4．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解析：选BA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，说明含有甲苯；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。5．萘()、蒽()是比较简单的稠环芳香烃，请回答以下问题：(1)在一定条件下，萘与浓硫酸、浓硝酸的混合酸作用可以得到几种萘的一硝基取代物，写出其结构简式。(2)蒽的一氯代物有几种？萘的二氯代物有几种？1．鉴别苯和苯的同系物的方法或试剂是()A．液溴和铁粉 B．浓溴水C．酸性KMnO4溶液 D．在空气中点燃解析：选C苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能。2．已知甲苯的一氯代物有4种同分异构体，将甲苯完全氢化后，再发生氯代反应，其一氯代物的同分异构体数目有()A．4种 B．5种C．6种 D．7种解析：选B解答本题要注意两点：①甲苯完全氢化后的产物是。②依据等效氢法确定中氢原子的种类有5种。3．已知分子式为C10H14的有机物，该有机物不能与溴水发生加成反应，分子中只有一个烷基，符合要求的有机物结构有()A．2种 B．3种C．4种 D．5种解析：选C由该有机物的性质可知，含有苯环结构，由于分子中只有一个烷基，则为丁基(丁基的种类有4种)，故该有机物的结构有4种。4．将甲苯与液溴混合加入铁粉，其反应产物可能为()A．①②③ B．⑦C．全部都有 D．④⑤⑥⑦解析：选D在催化剂的作用下甲苯和液溴发生苯环上氢原子的取代反应，而不会取代甲基上的氢原子，所以可能的有机产物是④⑤⑥⑦。5．四联苯的一氯代物有()A．3种 B．4种C．5种 D．6种解析：选C根据上下对称、左右对称可知，四联苯的等效氢原子有5种，因此四联苯的一氯代物的种类为5种。6．工业上可由乙苯生产苯乙烯：＋H2，下列说法正确的是()A．该反应的类型为加成反应B．乙苯的同分异构体共有三种C．可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯D．乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7解析：选CA．由乙苯生产苯乙烯，单键变成双键，则该反应为消去反应，错误；B.乙苯含苯环的同分异构体可以是二甲苯，有邻、间、对三种，错误；C.苯乙烯中含有碳碳双键，能使溴的CCl4溶液褪色，而乙苯不能，所以可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯，正确；D.苯乙烯中，苯和乙烯均是平面形分子，通过碳碳单键的旋转，可共平面的碳原子有8个，错误。7．下列物质中，既能因发生化学反应而使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是()①CH3CH2CH2CH3②CH3CH2CH=CH2③④A．①②③④ B．②③④C．②④ D．只有②解析：选D①丁烷不能使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；②1­丁烯分子中含有碳碳双键，既能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，也能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；③苯分子结构稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，但是可以萃取溴水中的溴而使溴水褪色；④邻二甲苯苯环上的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，二甲苯也可萃取溴水中的溴使溴水褪色，但是萃取属于物理变化过程；因此本题中符合题意的只有②。8．用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为()A．3 B．4C．5 D．6解析：选D相对分子质量为43的烷基为—C3H7，其结构有两种：—CH2CH2CH3和—CH(CH3)2，可以取代甲苯苯环上的邻、间、对三个位置上的氢原子，故所得芳香烃的产物有2×3＝6种。9．蒽()与苯炔()反应生成化合物X(立体对称图形)，如下图所示：(1)蒽与X都属于________(填字母)。a．环烃B．烃c．不饱和烃(2)苯炔的分子式为______，苯炔不具有的性质是______(填字母)。a．能溶于水 B．能发生氧化反应c．能发生加成反应 D．常温常压下为气体(3)下列属于苯的同系物的是________(填字母)。解析：(1)蒽和X都只含C、H两种元素，有环状结构，且含有不饱和碳原子，故a、b、c均正确。(2)由苯炔的结构简式，结合碳的四价结构，可确定其分子式为C6H4，不溶于水，常温常压下是气体的烃其碳原子数不超过4，因苯炔分子内含有—C≡C—键，可以发生氧化反应、加成反应。(3)苯的同系物分子中只有一个苯环，且侧链均为烷基，满足条件的只有D项。答案：(1)abc(2)C6H4ad(3)D10．有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯，符合下列各题要求的分别是：(1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是________，生成的有机物名称是________，反应的化学方程式为__________________，此反应属于________反应。(2)不能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是________。(3)能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是________。(4)不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是________。解析：己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中，既能和溴水反应，又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯。均不反应的为己烷和苯。不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯。苯在铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。答案：(1)苯溴苯取代(2)苯、己烷(3)己烯(4)甲苯1．间二甲苯苯环上的一个氢原子被—NO2取代，其一元取代产物的同分异构体有()A．1种 B．2种C．3种 D．4种2．苯和苯的同系物分子组成通式为CnH2n－6(n≥6)。和属于萘的同系物。萘和萘的同系物的组成通式为()A．CnH2n－6(n≥11) B．CnH2n－8(n≥10)C．CnH2n－10(n≥10) D．CnH2n－12(n≥10)解析：选D根据它们分子中的萘环结构，用凯库勒式可表示为，可看作该结构中存在5个双键和2个碳环，按照“每存在1个双键或1个环状结构时，都要减少2个氢原子”和“碳原子个数确定时，链状烷烃中氢原子个数是上限数值”的规律，萘和萘的同系物分子组成中，碳原子个数为n时，氢原子个数应为2n＋2的基础上减少14，得到萘和萘的同系物的分子组成通式为CnH(2n＋2)－14，即CnH2n－12，其中n值不得小于10。3．某烃结构式为，有关其结构说法正确的是()A．所有原子可能在同一平面上B．所有原子可能在同一条直线上C．所有碳原子可能在同一平面上D．所有氢原子可能在同一平面上解析：选C由于与饱和碳原子相连的4个原子构成四面体，则根据有机物的结构简式可知所有原子一定不能在同一平面上，A错误；苯环和碳碳双键均是平面形结构，则所有原子不可能在同一条直线上，B错误；苯环和碳碳双键均是平面形结构，碳碳三键是直线形结构，因此所有碳原子可能在同一平面上，C正确；由于与饱和碳原子相连的4个原子构成四面体，则根据有机物的结构简式可知所有