芳香烃（原卷版）-人教版选择性必修3

第二章第三节芳香煌

【学习目标】

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.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型和分子结构特点的关系。

【素养目标】

1.通过认识苯及其同系物的组成和结构，来进一步研究它们的性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的

学科素养。

2.了解苯的同系物分子中苯环与烷基的相互影响及引起的化学性质变化，培养学生“变化观念与科学探究”

的学科素养。

必备知识与关键能力

知识点一：苯的结构与性质

1.苯的结构

一分子式：C6H6

—结构简式：0或©

一成键特点：介于碳碳单键和碳碳

双键之间的特殊的键

I

H空间构型：所有原子在同一平面上

结构式

苯的分子为平面正六边形结构，其中的6个碳原子均采用sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以。键

结合，键角夹角均为120。，连接成六元环。每个碳碳键的键长完全相等，且介于碳碳单键和碳碳双键之间，

与碳碳单键、碳碳双键均不同。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TI键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。

苯分子的结构模型苯分子中的。键和大R键示意图

2.苯的物理性质

苯是无色、有特殊气味的液体，有毒，密度比水的小，不溶于水，沸点是80.1℃,熔点是5.5C。如

果用冰冷却，米可以凝结成无色晶体。

3.苯的化学性质

苯的结构比较稳定，但在一定条件下，如在催化剂作用下，苯可以发生取代和加成反应。

（1）取代反应

①卤代反应：

O+8「2旦'C^Br+HBr澳苯是无色液体，不溶于水，密度比水的大。

实验室制澳苯

反应原理+B。Fe(Fe!k3)[Br+HBr

实验试剂苯、液溟、铁屑

液漠、笨

实验

装置

gaOH溶液

①检查装置气密性；

②将一定量的苯和少量液漠加入烧瓶中，加入少量铁屑；

实验

③反应完毕后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中；

步骤

④将锥形瓶中的液体进行分液，下层的褐色油状液体为粗浪苯（因混有少量的浪而呈褐色）。

要得到无色的纯澳苯，可用NaOH溶液清洗，再进行分液，即可得纯滨苯

①常温时，很快观察到在导管口附近出现白雾（滨化氢遇水蒸气形成）；

实验

②反应完毕后，句锥形瓶内的液体中滴入AgNO3溶液，有淡黄色（溪化银）沉淀生成；

现象

③把烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有褐色不溶于水的液体出现

①试剂加入的顺序：苯一液溟一铁屑。液澳的密度比苯的大，先加苯再加液演是为了使苯

实验

与液滨混合均匀，待加入铁屑后，立即发生剧烈反应，因此，试剂加入的顺序不能颠倒；

说明

②铁屑作催化剂，但真正起催化作用的是FeBn,故也可加入FeBc；

③锥形瓶中的导管不能伸入水中，因为产物HBr极易溶于水，容易发生倒吸；

④用NaOH溶液清洗粗澳茶的目的是除去澳苯中混有的少量澳，发生的反应为

BI-2+2NaOH=NaBr+NaBi-O+H2O；

⑤与烧瓶连接的导管有导气和冷凝回流的作用C因为苯与澳的反应放热，放巴的热使一部

分苯和澳变成蒸气，这些蒸气经垂直部分的导管冷凝又回流到烧瓶中，既减少了反应物的

损失，又可避免生成物中混有过多的杂质

②硝化反应：

O+HO-NO25慧V《.ANO,+H9

硝基苯是无色、有苦杏仁味的油状液体，密度比水的大，不溶于水，有毒。

实验室制硝基苯

浓譬

反应原理O+HO-NO2Q—NO2+H2O

实验试剂苯、浓硝酸、浓硫酸

玻璃管

1IT计

实验-5^8茶、浓硝酸、

’乙二场浓硫酸

装置

金

U

①配制混合酸：先将L5mL浓硝酸注入烧瓶中，再慢慢注入2mL浓硫酸，并及时摇匀

实验并冷却；

步骤②向冷却后的混合酸中逐滴加入1mL茉，充分振荡使混合均匀：

③将烧瓶放在50-60℃的水浴中加热

实验现象将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质

实验①采用水浴加热的优点是反应物受热均匀，温度易于控制；

说明②烧瓶导管起导气和冷凝的作用，防止苯挥发到大气中造成污染

（2）加成反应

+3H3。（环己烷）

△

六氯环己烷的分子式为C6H6c16,俗称六六六。

（3）氧化反应

①苯在空气或氧气中燃烧产生明亮的、带有浓烟的火焰。

2+150212co2+6H2O

②茉不能使KMnO4酸性溶液褪色，也不能使滨水褪色，但笨能将溟从滨水中萃取出来。

典例L下列关于苯的叙述正确的是（）

A.苯的分子式是COHG,它不能使酸性KMnCh溶液褪色，所以苯属于饱和燃

B.从苯的凯库勒式（0）看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯煌

C.在催化剂作用下，苯与液澳发生反应生成溟苯，该反应属于加成反应

D.苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同

【答案】D

【解析】苯不是饱和烧，A不正确；苯分子中不存在碳碳双键，C不正确；在催化剂作用下，苯与液澳反应

生戌浪米，发生了取代反应，Ct不正确，所以正确的答案选D。

典例2.下列关于苯的叙述正确的是（）

HJ催化剂［④

B-FeBr.浓HNO、,浓H2soJ50~60霓.

"_®_\=z&'

oj燃烧|②

A.反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层

B.反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟

C.反应③为取代反应，有机产物是一种燃

D.反应④中1mol苯最多与3mol出发生加成反应，是因为一个苯分子含有三个碳碳双键

【答案】B

【解析】反应①为苯的溟代，生成的滨苯密度比水大，沉降在水底，A错误：反应③为苯的能化，发生取

代反应，生成的硝基苯为燃的衍生物，C错误：苯分子中无碳碳双键，D错误。

典例3.下列叙述正确的是()

A.苯分子是环状结构，其性质跟环烷烧相似

B.\〉表示苯的分子结构，其中含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯燃相同

C.苯的分子式为CH6,分子中的碳原子没有达到饱和，因此能使浪水褪色

D.苯不能使KMnO4酸性溶液褪色，而苯的同系物却能使KMnCU酸性溶液褪色

【答案】D

【解析】苯分子中含有一种特殊的化学键，键长介于C—C和c-c之间，不存在单纯的单、双键，所以

不具有烯嫌的性质，也不具有环烷煌的性质；苯不能与溟水发生加成反应，也不能使酸性KMnO4溶液褪色；

由于苯的同系物中。苯环对侧链的影响使侧链饱和炫基活泼，能使酸性KMnCh溶液褪色。

知识点二：苯的同系物

满足通式C“Hm6(叱7,〃为正整数)的含有一个苯环的所有的烧，都属于苯的同系物，如甲苯、乙苯、

二甲苯等，苯的同系物属于芳香烧。苯乙烯、苯乙快等不满足通式CH2“-6,它们均不属于苯的同系物。

1.苯的同系物的物理性质

甲苯(C7H8)、乙苯(C8H而等简单的苯的同系物，在通常状况下都是无色液体，随着分子中碳原子数的增

加，熔、沸点逐渐升高，有特殊的气味，密度比水的小，不溶于水，但都易溶于有机溶剂，同时它们本身

也是常用的有机溶剂。

2.苯的同系物的化学性质

苯与其同系物的化学性质有相似之处，但由于苯环与侧链的相互影响，二者的化学性质也表现出许多

不同之处。

(1)苯的同系物与苯在化学性质上的相似之处

①都能燃烧，燃烧时发出明亮的、带浓烟的火焰，其燃烧通式为CH2.6+即2型〃CO2+m-3此0。

②都能与卤素单质(X2)、浓属酸、浓硫酸等发生取代反应。

③都能与氢气等发生加成反应。

(2)苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处

①由于侧链对苯环的影响，使苯的同系物的苯环上氢原子的活性增强，发生的取代反应有所不同。如：

CH3产

△'+3HNO3^^＞。"或©+3比0

NO2

CH,

为2,4,6-三硝基甲苯，是一种淡黄色、不溶于水的晶体，俗称TNT,是一种烈性炸

NO2

药，通常情况下较稳定，若遇引爆剂，易爆炸。广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。

②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，如果侧链炸基中与苯环

直接相连的碳原子上有氢原子，它就能被KMnO4酸性溶液氧化，侧链燃基通常被氧化为竣基（一COOH）。

6cHs—性溶火,OOH

6cH皿=皿：性溶液.5°°H

CH3C/柱波.COOII

/KMn（X酸性溶液'/

（_7—CH2CH3△*（^—COOH

典例4.下列物质属于芳香烧，但不是苯的同系物的是（）

①《_ACH3②《一ACH-CHZ③《_ANOZ④⑤QQ1⑥《_ACHLCHS

A.③④B.②⑤C.①②⑤⑥D.②③④⑤⑥

【答案】B

【解析】本题考杳对概念的理解和辨析。题给有机物结构中都含有苯环，除含碳、氢元素，不再含有其他

元素，故一定属于芳香垃。根据苯的同系物的通式和概念进行判断，①和⑥属于苯的同系物，②和⑤虽属

于芳香烧，但不属于米的同系物，故B项正确。

典例5.在苯的同系物中加入少量酸性高镒酸钾溶液，振荡后褪色，正确的解释是（）

A.苯的同系物分子中碳原子数比苯多

B.苯环受侧链影响，易被氧化

C.侧链受苯环影响，易被氧化

D.由于侧链与苯环的相互影响，使侧链和苯环均易被氧化

【答案】C

【解析】苯的同系物中苯环和侧链相互影响，苯环对侧链的影响是使侧链活泼，能够被酸性高铳酸钾溶液

氧化；侧链对苯环的影响使苯环上取代基邻、对位的氢原子活泼性增强，易于发生取代反应。

典例6.某苯的同系物分子式为C'Hio,若苯环.上的氢原子被氯原子取代，生成的•氯代物有3种同分异构

体，则该苯的同系物可能有（）

A.4种B.3种C.2种D.1种

【答案】C

CH,

【解析】分子式为GHio的苯的同系物有4种同分异构体:

想知道苯环上的氢原子被氯原子取代得到的一氯代物的种类，只要分析出原来的同分异构体中苯环上不同

化学环境的氢原子的种数即可。根据对称性分析如下:

取代上述四种结构中苯环上的氢原子，分别有3种、2种、3种、I种结构。故生成的一氯代物有3种同分

CH,

异构体的该苯的同系物可能是0C：H或,有2种。

知识点三：芳香点的来源及其应用

1.芳香族化合物的分类

芳香族化合物是指含有苯环的化合物，其类别如下:

茶及其同系物

芳香燃稠环芳香烧

芳香族化合物

芳香烂的衍生物

含有苯环的有机物均属于芳香族化合物，包括芳香煌和芳香烽的衍生物，如硝基苯（（＞NO2）、澳

苯（）、苯磺酸（。一SOsH）、苯甲酸（O-COOH）、苯甲醛（O-CHO）、苯酚

（£_）—0H）等。

2.芳香煌的来源

芳香燃最初是从煤经过干储得到的煤焦油中提取的，现代工业中是通过石油化学工业中的催化重整等

工艺得到的。

稠环芳香烧是由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而形成的芳香烧。如秦（CO）和意

3.芳香燃的应用

苯、甲苯、二甲苯和乙苯等简单的芳香煌是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、

合成材料等。

典例7.联苯的结构简式为on,下列有关说法正确的是（）

A.联苯分子中含有6个碳碳双键

B.联苯的一氯代物有5种

C.联苯可发生取代反应，但不能被酸性高镭酸钾溶液氧化

D.联苯和慈(cm)互为同系物

【答案】C

【解析】苯分子不是单双键交替的结构，所以联苯分子中不含有碳碳双犍，A错误；联苯中不同化学环境

的氢原子有3种，则一氯代物有3种，B错误；联苯由两个苯环相连而成，与苯的性质相似，可发生取代反

应，但不能被酸性高锌酸钾溶液氧化，C正确；联苯和意(CCO)的结构不相似，组成上也不是相差若

干个CH2,二者不互为同系物，D错误。

【归纳总结】各类崎与滨、高镒酸钾酸性溶液反应的比较

类别澳水溪的四氯化碳溶液纯的液漠高铳酸钾酸性溶液

不反应。能与液不反应。液态烷烧

不反应。液态烷燃能不反应。能与液态

杰烷危相互溶解与溶剂水互不相

烷煌萃取浜水中的澳而发烷就相互溶解且不

且不出现分层现溶，分层，上层为

生分层，上层颜色深出现分层现象

象无色

加成反应。澳的四

加成反应。浪水褪色加成反应。液澳氧化反应。高钵酸

烯危氯化碳溶液褪色但

且分层褪色，但不分层钾酸性溶液褪色

不分层

加成反应。浪的四

加成反应。澳水褪色加成反应。液漠氧化反应。离钵酸

块荒氯化碳溶液褪色但

且分层褪色，但不分层钾酸性溶液褪色

不分层

不反应。苯能萃取澳不反应。能与苯相取代反应。常温不反应。苯与溶剂

笨水中的浪而发生分互溶解且不出现分下需要铁(演化水互不相溶，分层，

层，上层颜色深层现象铁)作催化剂上层为无色

不反应。甲苯能萃取不反应。能与甲苯取代反应。常温

氧化反应。岛•钵酸

苯的同系物滨水中的澳而发生分相互溶解且不出现卜.需要铁(澳化

钾酸性溶液褪色

层，上层颜色深分层现象铁)作催化剂

核心价值与学科素养

@科学史话

凯库勒和苯的分子结构

凯库勒（F.A.KekukS,然而实际上并不存在两种不同的邻二氯

1829—1896）是德国有*o研究表明，笨分子中并不存在单、双

机化学家，为纪念他对作9键相间的结构，而是形成了闭合的大7T键。

有机化合物结构理论的今

因此邻二氯茶只有一种结构，以下的两种结

发展作出的重大贡献,构显然是等同的：

现在广泛使用的表示茶

占。：

结构的。被称为凯库a

勒式。图2・12凯库勒

但是，根据凯库勒式给出的笨的结构，

还是有很多事实难以得到解释。例如，根据同时，苯也难以表现出类似乙笳的典型

凯库勒式的单、双键相间的结构，邻二氯茉用烧的化学性质，难以被酸性高筋酸钾溶液

应该有如下两朴不同的结构：氧化，也潍以与谀发生加成反应。这是因为

苯含有大”键的高度对称的分子结构比较

&，,C/C1稳定。现在，人们既用凯库勒式表示茶的结

<a;构，也使用◎表示苯的结构。

【知识结构化】

通式:CH”6（〃>6）

键的特点:苯环中含有介于碳碳

单键和碳碳双键之间

苯及其<的特殊的化学键

同系物<

特征反应:能取代.雉加成.侧链

可被酸性KMnO,溶

芳液氧化（与苯环相连的

C上含H）

其他芳香屋:苯乙烯（

-CC”葱000，等

典例8.二异丙烯基苯是工业.匕常用的交联剂,可用于制备高性能超分子聚合物，其结构如下图所示。下列

有关二异丙烯基苯的说法错误的是（）

A.在催化剂存在下可发生加聚反应

B.与漠水混合后加入FeR门可发牛取代反应

C.1mol该物质最多可以与5molH2反应

D.其一氯代物有5种

【答案】B

【解析】二异丙烯基苯分子中含有碳碳双键，在催化剂存在下可发生加聚反应，A正确：苯与湿水不能发

生取代反应，可与液溟在FeBn的催化下可发生取代反应，二异丙烯基苯与澳水只能发生加成反应，B错误；

碳碳双键、苯环都能与H2发生加成反应，所以1mol该物质最多可以与5moi在反应，C正确；二异丙烯

基苯分子中有5种不同化学环境的氢原子，故其一氯取代产物有5种，D正确。

典例9.苯系化合物为无色透明油状液体，具有强烈的芳香气味，易挥发为蒸气，易燃有毒，生活中的米系

化合物主要来源于各种胶、油漆、涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。目前苯系化合物已经被世界卫生组织

确定为强烈致癌物质，且对人体的各个组织器官损害严重。下列有关说法正确的是（）

（CH,

A.甲苯与澳水在FeB门催化条件下可生成X

B.乙苯和氯气光照条件下生成的产物有11种

CH,

CH,

C.邻二甲苯和溟蒸气在光照下的取代产物可能为Hr

D.丙基苯（〜0）可使酸性高钵酸钾溶液褪色

【答案】D

【解析】甲米与液浪在FeB门催化条件下才能发生取代反应，与浪水不发生化学反应，A错误：光照下乙基

上的氢原子被取代，则乙苯和氯气光照生成的氯代物有11种［一氯代物有2种、二氯代物有3种、三氯代物

（与二氯代物数目相同）有3种、四氯代物（与一氯代物数FI相同）有2种、五氯代物1利口，同时还有HC1生成，

所以产物共有12种，B错误；光照条件下甲基上的氢原子会被溟原子取代，不会取代苯环上的氢原子，C

错误；丙基苯中的侧链可以被酸性高钵酸钾氧化，使酸性高锦酸钾溶液褪色，D正确。

【跟踪练习】基础过关

1.下列事实中，能说明苯与一般烯煌在性质上有很大差别的是（）

A.苯难溶于水

B.苯不能被酸性KMnO”溶液氧化

C.Imol苯能与3mol比发生加成反应

D.苯能够燃烧产生浓烟

2.已知Q⑹、①（d）、（p）的分子式均为C6H6,下列说法正确的是（）

A.b的同分异构体只有d和p两种

B.b、d、p的二氯代物均只有三种

C.b、d、p均可与酸性高锌酸钾溶液反应

D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面

3.某有机化合物的结构如图，则下列说法正确的是（）

A.该物质为苯的同系物CH,

B.该物质的一氯取代物有3种CO

C.该物质的分子式为C|2H12CHa

D.在FeBn存在时，该物质可以和滨水发生取代反应

4.苯系化合物为无色透明油状液体，具有强烈的芳香气味,易挥发为蒸气，易燃有毒，生活中的苯系化合物主

要来源于各种胶、油漆、涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。目前苯系化合物已经被世界卫生组织确定

为强烈致癌物质，月.对人体的各个组织器官损害严重。下列有关说法正确的足（）

（CH,

A.甲苯与浜水在FeBn催化条件下可生成X

B.乙苯和氯气光照条件下生成的产物有11种

CH,

C.邻二甲苯和澳蒸气在光照下的取代产物可能为Hr

D.丙基基（八J0）可使酸性高锌酸钾溶液褪色

5.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//p>

熔点/℃13-25-476

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.用蒸储的方法可将若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

能力达成

6.人们对苯及芳香烧的认识有•个不断深化的过程。回答下列问题:

(1)由于苯的含碳量与乙块相同，人们认为它是一种不饱和燃，写出分子式为C6H6的一种含两个三键且

无支链的链煌的结构简式：。

⑵已知分子式为c6H6的有机物有多种，其中的两种为：(I)e和(H)匚

①这两种结构的区别表现在以下两方面：

定性方面(即化学性质方面)：II能_______(填字母)，而I不能。

a.被高钵酸钾酸性溶液氧化b.与滨水发生加成反应

c.与漠发生取代反应d.与氢气发生加成反应

定量方面(即消耗反应物的量方面)：1molC6H6与H?加成时：I