23芳香烃-2022-2023学年高二化学讲义（人教版2019选择性必修3）2

2.3芳香烃核心素养发展目标1.从化学键的特殊性了解苯的结构特点，进而理解苯性质的特殊性。2.根据平面正六边形模型，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。3.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型与分子结构特点的关系。考点梳理考点梳理考点1苯1．芳香烃在烃类化合物中，含有一个或多个苯环的化合物。最简单的芳香烃为苯。2．苯的物理性质与应用(1)物理性质苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。苯易挥发，沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，常温下密度比水的小。(2)应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。3．苯的分子结构(1)分子式为C6H6，结构简式为和，为平面正六边形结构。(2)化学键形成苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。4．苯的化学性质苯的结构稳定，苯不与酸性KMnO4溶液、溴水反应。但苯可以萃取溴水中的溴。(1)氧化反应：苯有可燃性，空气里燃烧产生浓重的黑烟，化学方程式为2C6H6＋15O2eq\o(→,\s\up8(点燃))12CO2＋6H2O。(2)取代反应(写出有关化学反应方程式，后同)③磺化反应：。(3)加成反应(与H2加成)。注意：①纯净的溴苯为无色液体，有特殊的气味，不溶于水，密度比水的大。②纯净的硝基苯为无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。③苯磺酸易溶于水，是一种强酸。核心突破从分子组成上看，苯属于不饱和烃，但从化学键上看分子中含有大π键，不能像乙烯那样与溴水(溴的四氯化碳溶液)发生加成反应。所以苯易发生取代反应，能氧化，难加成。即学即练即学即练1．实验室取用浓硫酸、浓硝酸的混合物与苯反应制得到硝基苯粗产品后，要选用如下几步操作对粗产品进行精制：①蒸馏；②水洗；③用CaCl2进行干燥；④用10%的NaOH溶液洗涤。正确的操作步骤是A．①②③④② B．②④②③① C．②④②①③ D．②④①②③【答案】B【详解】粗产品依次用蒸馏水和10%NaOH溶液洗涤除去混和酸，再用蒸馏水洗涤除去生成的盐和氢氧化钠，最后用无水CaCl2干燥并蒸馏得到纯硝基苯；故答案选B。2．下列分子所有原子可能共平面的是A．丙炔 B．乙烷 C．1，3—丁二烯 D．环丁烷【答案】C【详解】A．丙炔中甲基上的C原子采用sp3杂化，则该分子中所有原子一定不共平面，故A错误；B．乙烷中两个C原子都采用sp3杂化，所以该分子中所有原子一定不共平面，故B错误；C．1，3丁二烯结构简式为CH2=CHCH=CH2，所有原子都采用sp2杂化，CH2=CH具有乙烯结构特点且共价单键可以旋转，所以该分子中所有原子可能共平面，故C正确；D．环丁烷中C原子都采用sp3杂化，所以该分子中所有原子一定不共平面，故D错误；故选C。3．下列关于苯的说法正确的是A．易溶于水 B．分子中C、H元素的质量比为1：1C．苯的密度比水的大 D．在空气中燃烧时产生较多的浓烟【答案】D【详解】A．苯不溶于水，故A错误；B．苯的分子式为C6H6，C、H元素的质量比为12：1，故B错误；C．苯的密度比水小，故C错误；D．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，故D正确。故选D。4．下列说法正确的是A．苯的结构常表示为，分子中存在碳碳单键B．苯在一定条件下能发生多种取代反应C．苯能使高锰酸钾溶液褪色D．苯和乙烯都能跟溴水发生反应而使溴水褪色【答案】B【详解】A．为凯库勒式苯分子的结构，苯的结构的提出具有划时代的意义，有力地推动了有机化学的发展，一直沿用至今，但是具有一定的局限性，苯分子中不存在碳碳单键和碳碳双键，故A错误；B．苯在一定条件下能发生多种取代反应，苯环上的氢原子可以发生取代反应，故B正确；C．苯不含有碳碳双键，结构稳定，不能使高锰酸钾溶液褪色，故C错误；D．苯不含有碳碳双键，不都能跟溴水发生反应而使溴水褪色，故D错误；故选B。5．根据下列事实，进一步推断苯分子的结构。a、苯分子中1个氢原子被氯原子取代，产物只有一种。b、苯分子中2个氢原子被氯原子取代，邻位二氯取代产物只有一种。c、一分子苯在一定条件下能与三分子氢气发生加成反应，生成环己烷()。(1)推断苯分子中6个碳原子“化学环境”___________(填“等同”或“不等同”，下同)，6个碳碳键___________。(2)苯分子是___________(填“环状”或“链状”)结构。【答案】(1)等同；等同(2)环状【详解】（1）根据条件a可知，苯的一氯代物只有一种结构，说明苯环上氢原子的位置关系完全等同，与氢原子相连的碳原子的位置关系也等同，故苯分子中6个碳原子“化学环境”等同；根据条件b可知，苯的邻位二氯取代产物只有一种，如果6个碳碳键不等同，苯的邻位二氯取代产物应该为两种，和，但实际这两个结构等同，故苯分子的6个碳碳键等同，答案为：等同；等同；（2）根据条件c可知，一分子苯在一定条件下能与三分子氢气发生加成反应，生成环己烷()；可以推知，苯分子是环状结构；答案为：环状。考点2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所得到的一系列产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7)。2．苯的同系物的物理性质(1)苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。(2)三种二甲苯的熔、沸点与密度①熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯。②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。③密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。3．苯的同系物的化学性质(以甲苯为例)(1)氧化反应①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4氧化的结果。②燃烧燃烧的通式为CnH2n－6＋eq\f(3n－3,2)O2eq\o(→,\s\up8(点燃))nCO2＋(n－3)H2O。(2)取代反应甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2,4,6­三硝基甲苯，发生反应的化学方程式为：。(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，化学反应方程式为注意：2,4,6­三硝基甲苯又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药。三、稠环芳香烃1．定义由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。2．示例(1)萘：分子式为C10H8，结构简式，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。(2)蒽：分子式为C14H10，结构简式，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。核心突破1．苯及苯的同系物的组成与结构(1)通式：CnH2n－6(n≥6)。2．苯及苯的同系物的化学性质(1)氧化反应：均可燃烧、苯不能与酸性KMnO4溶液反应。由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物的侧链易被氧化。在苯的同系物中，如果侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，它就能被酸性KMnO4溶液氧化，侧链烷基通常被氧化为羧基(—COOH)。(2)取代反应：①苯及其同系物均可发生溴代、硝化反应，但苯的同系物受烷基影响苯环上的氢活性增强，易发生取代。②苯的同系物的烷基在光照下与X2发生取代反应。(3)加成反应：苯及其同系物均可与H2发生加成，生成环烷烃。即学即练即学即练1.下列物质中，可被用于鉴别苯和甲苯的是。(

)A.水 B.溴水 C.酸性高锰酸钾溶液 D.氢氧化钠溶液【答案】C

【解析】苯和甲苯都不溶于水，且密度都比水小，用水无法鉴别，A错误；

苯和甲苯都能萃取溴水中的溴，B错误；

甲苯能被酸性高锰酸钾氧化，使其褪色，苯不能，C正确；

苯和甲苯与氢氧化钠都不反应，无法鉴别，D错误。

2.下列说法正确的是(

)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1个苯环的所有烃类物质【答案】D

【解析】芳香烃是分子中含1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1个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，苯的同系物的通式为CnH2n−6(n≥7)，A3.下列说法错误的是(

)A.用溴的四氯化碳溶液可除去甲烷中的乙烯

B.乙烯和苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C.苯在空气中燃烧时冒浓烟，说明苯组成中含碳量较高

D.邻二甲苯仅有一种空间结构可证明苯分子中不存在单双键交替的结构【答案】B

【解析】A.因为溴能和乙烯发生加成反应，所以用溴的四氯化碳溶液可除去甲烷中的乙烯，故A正确；B.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B错误；

C.苯在空气中燃烧时冒浓烟，说明苯组成中含碳量较高，故C正确；

D.邻二甲苯仅有一种空间结构可证明苯分子中不存在单双键交替的结构，故D正确。故选B。

一种生产聚苯乙烯的流程如下，下列叙述不正确的是(

)A.①是加成反应

B.乙苯和氢气加成后的产物的一氯代物最多有5种

C.鉴别乙苯与聚苯乙烯不可用Br2的四氯化碳溶液

D.乙烯和聚苯乙烯均可以和【答案】B

【解析】由合成流程可知，①为苯与乙烯的加成反应，A正确；

苯环与氢气发生加成反应，加成后产物有6种不同化学环境的氢原子，一氯代物共有6种，B错误；

乙苯与聚苯乙烯都不含碳碳双键，与溴不反应，不能用溴的四氯化碳溶液鉴别，C正确；

乙烯含碳碳双键，与氢气可以发生加成反应，聚苯乙烯中有苯环，也可以与氢气发生加成反应，D正确。

5.下列说法中，正确的是(

)A.芳香烃就是指苯和苯的同系物

B.通常可从煤焦油中或石油的催化重整来获取芳香烃

C.乙苯分子中所有原子可以处于同一平面上

D.苯和甲苯既能发生取代反应又能发生加成反应【答案】BD

【解析】略

分层训练分层训练夯实基础1.下列叙述中错误的是(

)A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持50∼60℃可反应生成硝基苯

B.甲苯与氯气在光照下发生一元取代反应，主要生成2−氯甲苯或4−氯甲苯

C.乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为(苯甲酸)

D.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷【答案】B

【解析】苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持50∼60℃发生取代反应生成硝基苯和水，A项正确；甲苯与氯气在光照下反应，甲基上的氢原子被取代而苯环上的氢原子不被取代，B项错误；乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸，C项正确；苯环和碳碳双键在合适的条件下均能与氢气发生加成反应，苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷，D项正确。

2.下列说法中，正确的是(

)A.芳香烃的分子通式是CnH2n−6(n≥6，且n为正整数)

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.苯和甲苯都不能使酸性【答案】D

【解析】

A.芳香烃是含有苯环的烃，苯的同系物的分子通式为CnH2n−6(n≥6，且n为正整数)，故A错误；

B.苯的同系物仅指分子中含有一个苯环，且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，故B错误；

C.甲苯能使酸性KMn下列关于苯的叙述正确的是(

)A.反应①为取代反应，有机产物的密度比水小

B.反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟

C.反应③为取代反应，有机产物是一种烃

D.反应④ 1 mol苯最多与3 mol H【答案】B

【解析】A.反应①为苯与液溴反应生成溴苯，溴苯密度比水大，故A错误；

B.燃烧反应为氧化反应，且苯中含碳量高，则反应现象是火焰明亮并带有较多的黑烟，故B正确；

C.反应③生成硝基苯，苯环上H被硝基取代，含N、O元素，为烃的衍生物，故C错误；

D.苯不含双键，但1 mol苯最多与3 mol H2 发生加成反应，故D错误；4.下列说法正确的是(

)A.b含有苯环的同分异构体还有3种

B.a、b、c中只有a的所有原子可能处于同一平面

C.a、b均含有碳碳双键，可使酸性高锰酸钾溶液褪色

D.b、c均只能发生取代反应，不能发生加成反应【答案】A

【解析】

A.乙苯含有苯环的同分异构体有邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，共3种，故A正确；

B.c中的所有原子也可能在同一平面，故B错误；

C.苯环中没有碳碳双键，所以b中不含有碳碳双键，故C错误；

D.含有苯环就能发生加成反应，故D错误。

故选：A。

5.苯和甲苯共同具有的化学性质是A.都能与溴发生加成反应 B.都能使高锰酸钾酸性溶液褪色

C.都能与氢气加成生成环烷烃 D.都不能与溴、硝酸等发生取代反应【答案】C

【解析】A.苯环中，不存在碳碳双键，所以苯和甲苯不能与溴单质发生加成反应；A错误；

B.苯不能使酸性高锰酸钾褪色，而甲苯是因为苯环对甲基有影响，使得甲基上的H原子易被氧化，所以甲苯可以使酸性高锰酸钾褪色；B错误；

C.苯环中的碳碳键介于单键和双键之间，使得苯环可以和氢气加成；C正确；

D.苯环可以和溴单质、硝酸发生取代反应；D错误；

故选C。

6.下列关于苯的说法中正确的是。(

)A.苯与H2在一定条件下的加成产物环己烷()中所有碳原子在同一平面上

B.可以用于表示苯的分子结构，但是其中并不含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃不相同

C.苯的分子式是C6H6，苯分子中的碳原子没有饱和，因此能与溴水发生加成反应而使之褪色【答案】B

【解析】环己烷有两种典型的构象，一种是船式构象，一种是椅式构象，比较稳定的是椅式构象，但不论是椅式还是船式，为了保持稳定性降低内能，碳原子不在同一平面上，A项错误；表示苯的分子结构，其中不含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃不相同，B项正确；苯的分子式是C6H6，分子中的C原子没有饱和，但苯不能与溴水发生加成反应，C项错误；苯中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，C原子没有饱和，因此苯可以发生取代反应，也能发生加成反应，D能力提升1.下列有关苯的叙述中，错误的是(

)A.能使酸性KMnO4溶液褪色

B.常温常压下，无色、有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水的小

C.在FeBr3催化作用下，苯与液溴反应生成溴苯和溴化氢【答案】A

【解析】苯中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间特殊的键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故A错误；常温常压下，苯是无色、有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，故B正确；在催化剂的作用下，苯环上的氢原子被溴原子取代，生成溴苯，同时有溴化氢生成，C6H6+Br2FeBr2.下列能说明苯环对侧链的性质有影响的是(

)A.甲苯在100℃时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.甲苯在FeBr3催化下能与液溴反应

D.【答案】B

【解析】A错，甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代生成三硝基甲苯说明了甲基对苯环的影响；

B对，甲苯可看作是CH4中的1个H原子被—C6H5取代，苯、甲烷均不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，甲苯能被酸性KMnO43.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 ℃可反应生成硝基苯

B.甲苯与氯气在光照下发生一元取代反应，主要生成2−氯甲苯或4−氯甲苯

C.乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为(苯甲酸)

D.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷【答案】B

【解析】A.在浓硫酸作催化剂、加热55～60℃条件下，苯和浓硝酸发生取代反应生成硝基苯，该反应为取代反应，故A正确；

B.甲苯和氯气在光照条件下发生取代反应时，取代甲基上氢原子而不是苯环上氢原子，故B错误；

C.乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为(苯甲酸)，故C正确；

D.苯环和碳碳双键在合适的条件下都能与氢气发生加成反应，苯乙烯在合适条件下能催化加氢为乙基环己烷，故D正确。

4.下列说法正确的是(

)A.苯分子中有碳氢单键，故能发生取代反应

B.可用苯萃取溴水中的Br2，分液时有机层从分液漏斗下端放出

C.苯分子中，存在碳碳双键能使酸性KMnO【答案】A

【解析】苯分子与溴发生取代反应是碳氢键上的氢原子被溴原子取代，A正确；

苯的密度比水小，故有机层从分液漏斗上口倒出，B不正确；

苯分子中的化学键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，不能使酸性KMnO4溶液，C、D5.结合已学知识，并根据下列一组物质的特点回答相关问题。(1)邻二甲苯的结构简式为________(填编号，从A～E中选择)。(2)A、B、C之间的关系为________(填字母序号)。a.同位素

b.同系物

c.同分异构体

d.同素异形体(3)请设计一个简单实验来检验A与D，简述实验操作过程：________________________。(4)已知分子式为C6Ⅰ.

Ⅱ．这两种结构的区别表现在定性方面(即化学性质方面)：Ⅰ不能________(填字母序号)。A.被酸性KMnO4溶液氧化

C.与液溴发生取代反应

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，Ⅰ需要________【答案】(1)E

(2)b

(3)取少量A、D分别装入两支试管中，向两支试管中滴入少量酸性KMnO(4)AB；3；2【解析】(1)根据苯的同系物命名要求，邻二甲苯是指两个甲基连在苯环的相邻两个碳原子上，故应选E。(2)A、B、C在结构上相似，组成上相差一个或两个CH(3)A是苯，性质稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而D是苯的同系物，受苯环影响侧链易被氧化，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故可用酸性高锰酸钾溶液鉴别二者。(4)结构Ⅰ兼有稳定性和不饱和性，不与溴水和酸性高锰酸钾溶液反应，但在一定条件下可与液溴发生取代发应，与氢气发生加成反应；结构Ⅱ有两个典型的碳碳双键，能与氢气、溴水等发生加成反应，能被酸性高锰酸钾溶液氧化。

6.下图中A、B、C分别是三种有机物的结构模型：请回答下列问题：(1)A、B两种模型分别是有机物的________模型和________模型。(2)A及其同系物的分子式符合通式________(用n表示)。当n=________时，烷烃开始出现同分异构体。(3)A、B、C三种有机物中，所有原子均共面的是________(填名称)。结构简式为CH(4)有机物C具有的结构或性质是________(填字母)。a.是碳碳双键和碳碳单键交替的结构b.有毒、不溶于水、密度比水小c.不能使酸性KMnOd.一定条件下能与氢气或氧气反应(5)等质量的三种有机物完全燃烧生成H2O和CO2，消耗氧气的体积(相同状况下)最大的是________(【答案】球棍；比例

(2)CnH2n+2；4

(3)乙烯、苯；5

(4) bd【解析】由图可知，A为甲烷结构模型，B为乙烯结构模型，C为苯的结构模型，

(1)A、B两种模型分别是有机物的球棍模型和比例模型；

(2)A及其同系物的分子式符合通式CnH2n+2，从丁烷开始出现同分异构体；

(3)A、B、C三种有机物中，所有原子均共面的是乙烯、苯，CH2=CH(CH2)2CH3的有机物中与双键C直接相连的C一定共面，因为单键可以旋转，则处于同一平面内的碳原子数最多为5个，

(4)a.苯中不存在双键，碳碳键是介于碳碳双键和碳碳单键之间的特殊的键，故a错误；

b.苯有毒、不溶于水、密度比水小，故b正确；

c.苯中不含双键，则不能使酸性KMnO4溶液褪色，但苯与溴水发生萃取而使溴水褪色，故c错误；

d.苯能与氢气加成生成环己烷，能燃烧生成二氧化碳和水，则苯在一定条件下能与氢气或氧气反应，故d正确；

培优专练 1.已知：(

异丙烯苯

)

H2一定条件(异丙苯)，下列说法正确的是(

)A.异丙烯苯的化学式为C9H12

B.异丙烯苯与足量氢气完全加成所得产物的一氯代物有6种

C.可用酸性KMnO4【答案】B

【解析】A.异丙烯苯的化学式为C9H10，故A错误；

B.异丙烯苯与足量氢气完全加成，生成异丙基环己烷，分子中含有6种H，则异丙烯苯与足量氢气完全加成所得产物的一氯代物有6种，故B正确；

C.异丙烯苯和异丙苯都能使酸性KMnO4溶液褪色，故无法用酸性KMnO4溶液鉴别，故C错误；

D.苯环和碳碳双键都为平面形结构，与苯环和碳碳双键直接相连的原子可能共平面，单键可以旋转，甲基的12.有机物a()、b()、c()……，属于一个系列，下列说法错误的是(

)A.该系列分子中所有原子共平面

B.该系列有机物的通式可表示为C4n+2H2n+4

C.c的一氯取代物有3种

D.等质量a、b、c与H2【答案】D

【解析】苯环为平面结构，由苯环与苯环直接相连而成的结构还是平面结构，A正确；

由结构可知，该系列有机物中a、b和c的分子式依次为C6H6、C10H8、C14H10，它们的“序差”是C4H2，第a项(C6H6)与“序差”(C4H2)之差是C2H4，即第a项(第1项)的分子式为C2H4+C4H2=C6H6，第b项(第2项)的分子式为C2H4+C8H4=C10H8，第c项(第3项)的分子式为C2H4+C3.关于苯的下列说法中不正确的是(

)A.组成苯分子的12个原子在同一平面上

B.苯环中6个碳碳键的键长完全相同

C.苯环中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的键

D.苯只能发生取代反应【答案】D

【解析】A.苯为平面形结构，苯分子的12个原子在同一平面上，故A正确；

B.苯环中6个碳碳键完全相同，因此碳碳键的键长相等，故B正确；

C.苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的键，故C正确；

D.苯也能发生加成反应，如与