第2讲　芳香烃　化石燃料

第2讲芳香烃化石燃料课时要求1.掌握芳香烃的结构特点和性质,能正确书写相关反应的化学方程式;2.了解煤、石油、天然气的综合利用。考点一芳香烃苯及苯的同系物1.芳香烃分子里含有一个或多个苯环的烃。2.苯的结构和物理性质(1)苯的组成和结构分子式C6H6结构简式或空间填充模型空间结构平面正六边形碳原子成键特点均采取sp2杂化(2)苯的物理性质颜色无色状态液态气味有特殊气味密度比水小溶解性不溶于水,有机溶剂中易溶挥发性沸点比较低,易挥发毒性有毒小题对点过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。

①苯的间位二取代物只有一种②苯的邻位二取代物只有一种③苯分子中碳碳键的键长均相等④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色⑤苯在加热和催化剂存在条件下,与氢气发生加成反应⑥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答案②③④⑥3.苯和苯的同系物的化学性质(1)苯的化学性质①氧化反应:燃烧时火焰明亮,有浓烟,反应方程式为2C6H6+15O212CO2+6H2O。②取代反应苯与液溴的反应:;苯的硝化反应:;苯的磺化反应:。③加成反应一定条件下与H2加成:。(2)苯的同系物的化学性质烷基对苯环有影响,所以苯的同系物比苯易发生取代反应;苯环对烷基也有影响,所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。完成下列有关苯的同系物的化学方程式:①硝化:+3HO—NO2。②卤代:+Br2。+Cl2+HCl。③易氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色:。小题对点过(1)下列说法正确的是。

①苯不具有典型的双键所具有的加成反应的性质,故不可能发生加成反应②可用酸性高锰酸钾溶液区别甲苯与环己烷③苯乙烯所有的原子一定在同一平面上④受甲基的影响,甲苯与浓硝酸反应易生成三硝基甲苯⑤甲苯能使溴水褪色的原因是溴与苯环发生了取代反应⑥与互为同系物,且均能使酸性KMnO4溶液褪色⑦苯的同系物或芳香烃侧链为烃基时,不管烃基碳原子数为多少,只要直接与苯环相连的碳原子上有氢原子,均能被酸性KMnO4溶液氧化为羧基,且羧基直接与苯环相连⑧苯磺酸是一元强酸,其酸根离子为(2)有机物分子中的原子(团)之间会相互影响,导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象能说明上述观点的是。

A.甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色,而甲基环己烷不能使酸性KMnO4溶液褪色B.苯与浓硝酸反应生成硝基苯,而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯C.乙烯能与溴水发生加成反应,而乙烷不能与溴水发生加成反应D.甲苯能与溴发生取代反应生成2,4,6-三溴甲苯,而苯只能生成单取代溴苯答案(1)②④⑦⑧(2)ABD1.下列关于苯和苯的同系物的性质的描述正确的是()A.由于甲基对苯环的影响,甲苯的性质比苯活泼B.可以用酸性KMnO4溶液或溴水鉴别苯和甲苯C.在光照条件下,甲苯可与Cl2发生取代反应生成2,4,6-三氯甲苯D.苯环侧链上的烃基均可被酸性KMnO4溶液氧化成苯甲酸答案A解析苯和甲苯都不能发生化学反应而使溴水褪色,但甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色,B项错;在光照条件下应取代—CH3上的H,C项错;只有与苯环直接相连的碳原子上有H的才可被酸性KMnO4溶液氧化,D项错。2.实验室制备溴苯的反应装置如图所示,下列关于实验操作或叙述错误的是()A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开KB.实验装置b中的液体逐渐变为浅红色C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯答案D解析如果不先打开K,分液漏斗内的液体无法顺利滴下,A项正确;溴易挥发,挥发出的溴被四氯化碳吸收,因此装置b中的液体逐渐变为浅红色,B项正确;碳酸钠溶液可以与挥发出的溴化氢反应,C项正确;通常情况下溴苯是液体物质,不能用结晶的方法得到,D项错误。3.下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是()A.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有6种B.与互为同分异构体的芳香族化合物有6种C.含有5个碳原子的某饱和链烃,其一氯取代物可能有3种D.菲的结构简式为,它与硝酸反应,可生成5种一硝基取代物答案B解析含3个碳原子的烷基有两种,甲苯苯环上的氢原子有3种,故产物有6种,A正确;B项中物质的分子式为C7H8O,与其互为同分异构体的芳香族化合物中有1种醇(苯甲醇)、1种醚(苯甲醚)、3种酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚),总共有5种,B错;含有5个碳原子的烷烃有3种同分异构体,正戊烷、异戊烷和新戊烷,其一氯代物分别为3、4、1种,C正确;由菲的结构简式可以看出其结构中含有5种氢原子,可生成5种一硝基取代物,D正确。苯环上引入取代基的分析(1)苯环上有两个(相同或不同的)取代基时,有邻、间、对三种位置。(2)苯环上有三个取代基时,有下列几种情况:①同种取代基,分析见下图,共3种。以“对二A苯”为母体引入第三个A时,均与前面重复,体会“定过不移”的运用。②两种“2A,B(↘代替)”取代基,分析如下图③三种“A,B,C(↘代替)”取代基,分析如下图4.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知①苯环上的硝基可被还原为氨基:+3Fe+6HCl――→+3FeCl2+2H2O,产物苯胺还原性强,易被氧化;②—CH3为邻、对位取代定位基,而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是()A.甲苯XY对氨基苯甲酸B.甲苯XY对氨基苯甲酸C.甲苯XY对氨基苯甲酸D.甲苯XY对氨基苯甲酸答案A解析由甲苯制取产物时,需发生硝化反应引入硝基,再还原得到氨基,将甲基氧化才得到羧基;但氨基易被氧化,故甲基氧化为羧基应在硝基还原前,否则生成的氨基也被氧化;—CH3为邻、对位取代定位基;而—COOH为间位取代定位基,产物中的氨基在羧基的对位,如果先氧化甲基成羧基,发生硝化反应时,硝基在羧基的间位,所以先用—CH3的对位取代效果,在甲基的对位引入硝基,再将甲基氧化成羧基,最后将硝基还原成氨基,所以步骤为甲苯XY对氨基苯甲酸,即合理选项为A。苯环上的定位效应(1)邻、对位取代定位基当苯环上已有下列基团时:烷基(—R)、—OH、—NH2、—OR、—NHCOR、—OOCR或—X(Cl、Br、I),再新引入的取代基一般在原有取代基的邻位或对位。(2)间位取代定位基当苯环上已有下列基团时:—NO2、—CHO、—COOH、—CN、—COR、—CF3,再引入新的取代基一般在原有取代基的间位。如:+HNO3+H2O。5.苯的同系物中,有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸,反应如下:(R、R'表示烷基或氢原子)(1)现有苯的同系物甲、乙,分子式都是C10H14。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸,它的结构简式是;乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸,则乙可能的结构有种。

(2)有机物丙也是苯的同系物,分子式也是C10H14,它的苯环上的一溴代物只有一种,试写出丙所有可能的结构简式:

。

答案(1)9(2)、、、考点二化石燃料的综合利用1.煤的综合利用(1)煤的组成(2)煤的加工小题对点过某实验小组在实验室中用下图模拟煤的干馏,按要求回答相关问题:(1)仪器d的作用是,e处点燃的气体主要有。

(2)c中液体分层,其中水层里溶有,有机物层可以通过的方法使其中的重要成分分离出来。

答案(1)冷却H2、CO、CH4、C2H4(2)粗氨水蒸馏2.石油的综合利用(1)石油的成分①元素组成:C、H以及少量的O、S、N等。②物质组成:烷烃、环烷烃及少量芳香烃等。(2)石油加工3.天然气的综合利用(1)主要成分是CH4,是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。(2)天然气与水蒸气反应制取H2的化学方程式为CH4+H2O(g)CO+3H2。小题对点过下列说法正确的是。

①煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物②常压分馏得到的汽油是纯净物,有固定的沸点③煤的干馏、液化和气化是化学变化,而石油的分馏、裂化是物理变化④直馏汽油与裂化汽油均可以作溴水或碘水的萃取剂⑤天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料⑥石油的裂解可得到甲烷、乙烯、丙烯等重要化工原料⑦煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、出炉煤气答案⑤⑥⑦1.下列说法正确的是()A.煤炭是赋存于地下的再生性化石能源资源,素有“工业粮食”之称B.裂化汽油可以用来萃取溴水中的溴C.石油的分馏和煤的液化都是发生了物理变化D.天然气是较清洁的能源答案D解析煤炭是不可再生的化石能源资源,A项错误;裂化汽油可与溴发生加成反应,不可以用来萃取溴水中的溴,B项错误;煤的气化、液化都是化学变化,C项错误;天然气燃烧后生成水和二氧化碳,是较清洁的能源,D项正确。2.下列关于石油和石油化工的说法错误的是()A.石油是由各种碳氢化合物组成的混合物B.石油分馏得到的各馏分是由各种碳氢化合物组成的混合物C.石油裂解和裂化的主要目的都是得到重要产品乙烯D.实验室里,在氧化铝粉末的作用下,用石蜡可以制出汽油答案C解析石油分馏得到的各馏分为烃类物质的混合物,故B正确;石油裂化的目的是提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量,特别是提高汽油的产量,裂解的目的是获得乙烯、丙烯等化工原料,故C错误。3.某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制,设计了如图的装置。实验过程中,可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味,c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。(1)实验研究小组模拟的是(填化工工艺名称)。

(2)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色,体现了酸性KMnO4溶液的性。

(3)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式:。

(4)实验过程中,装置d中的溴水褪色,写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法:。

答案(1)石油的裂化(2)氧化(3)C16H34C8H18+C8H16(4)向反应后的溶液中滴加石蕊溶液,溶液不变红,则说明该反应为加成反应而非取代反应化学中的“三馏”名称干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、加强热,高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点相近的各组分组成的混合物变化类型化学变化物理变化物理变化本讲感悟疑点:

盲点:

1.(2024·安徽卷)下列资源利用中,在给定工艺条件下转化关系正确的是()A.煤煤油 B.石油乙烯C.油脂甘油 D.淀粉乙醇答案C解析煤的干馏产品为焦炭、煤焦油、出炉煤气,煤油为石油的分馏产品,A项错误;石油分馏得到汽油、煤油、柴油等轻质油,石油经裂化、裂解得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料,B项错误;油脂在碱性条件下的水解反应为皂化反应,生成高级脂肪酸盐和甘油,C项正确;淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的催化下转化为乙醇,D项错误。2.(2022·辽宁卷)下列关于苯乙炔()的说法正确的是()A.不能使酸性KMnO4溶液褪色B.分子中最多有5个原子共直线C.能发生加成反应和取代反应D.可溶于水答案C解析苯乙炔分子中含有碳碳三键,能使酸性KMnO4溶液褪色,A错误;如图所示:,苯乙炔分子中最多有6个原子共直线,B错误;苯乙炔分子中含有苯环和碳碳三键,能发生加成反应,苯环上的氢原子能被取代,可发生取代反应,C正确;苯乙炔属于烃,难溶于水,D错误。3.(2021·河北卷)苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体,结构简式如图。关于该化合物,下列说法正确的是()A.是苯的同系物B.分子中最多8个碳原子共平面C.一氯代物有6种(不考虑立体异构)D.分子中含有4个碳碳双键答案B解析苯并降冰片烯与苯在组成上相差的不是若干个CH2,结构上也不相似,故二者不互为同系物,A错误;由题给苯并降冰片烯的结构简式可知,苯环上的6个碳原子与苯环相连的2个碳原子共平面,则该分子中最多8个碳原子共平面,B正确;苯并降冰片烯的结构对称,其分子中含有5种不同化学环境的氢原子,则其一氯代物有5种,C错误;苯环中含有的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间特殊的键,故1个苯并降冰片烯分子中含有1个碳碳双键,D错误。4.下列说法错误的是。

(1)(2023·新课标卷)向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅,说明溴与苯发生了加成反应(2)(2023·广东卷)苯分子的正六边形结构,单双键交替呈现完美对称(3)(2023·北京卷)重油在高温、高压和催化剂作用下转化为小分子烃,该过程与水解反应过程无关(4)(2024·广东卷)石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色,原因是石油裂解可得到乙烯等不饱和烃(5)(2022·浙江6月选考)天然气的主要成分是甲烷,是常用的燃料(6)(2022·浙江1月选考)液化石油气是纯净物(7)(2022·浙江1月选考)通过石油的常压分馏可获得石蜡等馏分,常压分馏过程为物理变化(8)(2022·浙江1月选考)在分子筛固体酸催化下,苯与乙烯发生取代反应获得苯乙烷(9)(2022·重庆卷)“祝融号”火星车利用正十一烷储能,正十一烷属于不饱和烃(10)(2021·全国甲卷)烷烃的沸点高低仅取决于碳原子数的多少答案(1)(2)(6)(7)(8)(9)(10)高考热点总结

基础落实选择题只有1个选项符合题意1.下列关于煤和石油的说法正确的是()A.由于石油中含有乙烯,所以石油裂解气中乙烯的含量较高B.由于煤中含有苯、甲苯等芳香族化合物,所以可从煤干馏的产品中分离得到苯C.石油没有固定的熔、沸点,但其分馏产物有固定的熔、沸点D.石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性KMnO4溶液褪色答案D解析石油是由多种碳氢化合物组成的复杂混合物,不含乙烯,A项错误;煤经过干馏可得到苯和甲苯等,但煤本身不含苯和甲苯等,B项错误;石油分馏所得的馏分仍是混合物,没有固定的熔、沸点,C项错误;石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气中均含有烯烃,都能使酸性KMnO4溶液褪色,D项正确。2.下列关于煤、石油、天然气的说法中,不正确的是()A.石油的分馏和裂化都能得到汽油B.煤的干馏是化学变化,而煤的液化和气化是物理变化C.煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物D.乙烯、丙烯等小分子是石油裂解的产物答案B解析煤的干馏是化学变化,煤的液化和气化也是化学变化,B错误。3.下列说法不正确的是()A.石油分馏的目的是将含碳原子较少的烃先气化,再经冷凝而分离出来B.①主要发生物理变化C.②是石油的裂化、裂解D.③属于取代反应答案D解析①为石油的分馏,发生物理变化,B项正确;由石油分馏产品获得乙烯需经过石油的裂化和裂解,C项正确;由乙烯制得1,2-二溴乙烷的反应为CH2==CH2+Br2――→CH2BrCH2Br,属于加成反应,D项错误。4.下列说法不正确的是()A.通过催化裂化可以将重油转化为汽油B.天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯C.将煤在空气中加强热使之分解可以获得焦炭等化工原料D.聚乙炔可用于制备导电高分子材料答案C5.有8种物质:①甲烷;②苯;③聚乙烯;④聚1,3-丁二烯;⑤2-丁炔;⑥环己烷;⑦邻二甲苯;⑧环己烯。其中既能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又能使溴的四氯化碳溶液褪色的是()A.③④⑤⑧ B.④⑤⑧C.④⑤⑦⑧ D.③④⑤⑦⑧答案B解析含有碳碳双键或碳碳三键的有机物既能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又能使溴的四氯化碳溶液褪色,B项正确。6.下列关于苯的叙述不正确的是()A.反应①为取代反应,有机产物的密度比水大B.苯在发生反应④时只断裂π键C.反应④中1mol苯最多与3molH2发生加成反应,是因为苯分子含有三个碳碳双键D.反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有较多的黑烟答案C解析苯分子中不含有碳碳双键,C错误。7.一种生产聚苯乙烯的流程如图,下列叙述错误的是()A.反应①属于加成反应B.乙烯分子中C原子均为sp2杂化C.乙苯分子中所有原子可能共平面D.鉴别苯与苯乙烯可用Br2的四氯化碳溶液答案C解析由图可知,反应①是乙烯和苯的反应,反应类型是加成反应,A正确;乙烯中有2个双键碳原子,其杂化方式为sp2杂化,B正确;乙苯中含有甲基,其中的碳原子为饱和碳原子,与之相连的原子形成四面体结构,所有原子不可能共面,C错误;苯乙烯分子中含有碳碳双键,能使Br2的四氯化碳溶液褪色,而苯不能,鉴别苯与苯乙烯可用Br2的四氯化碳溶液,D正确。8.(2024·山西朔州模拟)硝基苯是有机合成中的一种重要中间体,其制备、纯化流程如图。已知:制备反应在温度稍高时会生成间二硝基苯。下列说法错误的是()A.制备硝基苯所需玻璃仪器只有酒精灯、烧杯、试管、导管B.配制混酸时,应将浓硫酸缓慢注入浓硝酸中,边加边搅拌C.Na2CO3溶液可以用NaOH溶液代替D.由②、③分别获取相应物质时不能采用相同的操作方法答案A解析制备硝基苯时的温度为50~60℃,需要用水浴加热,则所需玻璃仪器还有温度计,A错误;配制混酸时,应将密度大的浓硫酸缓慢加入密度小的浓硝酸中,边加边搅拌,使产生的热量迅速散失,B正确;碳酸钠溶液的作用是除去粗产品1中残留的酸,可以用氢氧化钠溶液代替,C正确;②中由反应后的混合物得到粗产品采用分液;③中粗产品2经过干燥后,采用蒸馏得到硝基苯,D正确。能力提升9.已知苯乙烯在一定条件能发生如下反应,下列说法正确的是()A.反应①是苯乙烯与H2发生加成反应,又是氧化反应B.反应②是取代反应,且产物所有碳原子一定共平面C.反应③是加成反应,条件是光照D.反应④为加聚反应,苯乙烯是该高分子的单体答案D解析反应①是苯乙烯与H2发生加成反应产生乙基环己烷,物质得氢的反应是还原反应,A错误;反应②是苯乙烯被氧化产生苯甲酸,反应类型属于氧化反应,苯甲酸所有碳原子一定共平面,B错误;反应③是苯乙烯与Br2发生的加成反应,反应条件是Br2的四氯化碳溶液或水溶液,而不是光照,C错误;反应④为苯乙烯在一定条件下发生加聚反应产生聚苯乙烯,苯乙烯是制取该高分子的单体,D正确。10.二苯乙烯的结构简式如图,下列说法正确的是()A.二苯乙烯的分子式为C14H14B.二苯乙烯能发生取代反应、氧化反应、还原反应、加聚反应C.二苯乙烯中所有原子不可能共平面D.1mol二苯乙烯在一定条件下与足量H2反应最多消耗6molH2答案B解析由二苯乙烯的结构简式可知,其分子式为C14H12,A错误;二苯乙烯中含有碳碳双键和苯环,能发生加聚反应、取代反应、氧化反应、加氢还原反应,B正确;苯环上的所有原子均能与苯环共平面,双键连接的原子可以共平面,二苯乙烯中所有原子可能共平面,C错误;1mol二苯乙烯在一定条件下与足量H2反应最多消耗7molH2,D错误。11.(2024·枣庄模拟)试剂生产中,常用双环戊二烯通入水蒸气解聚成环戊二烯,下列说法错误的是()A.双环戊二烯的分子式为C10H12B.双环戊二烯和环戊二烯均能使酸性KMnO4溶液褪色C.双环戊二烯不存在芳香烃类同分异构体D.环戊二烯分子中所有原子不可能共平面答案C解析双环戊二烯和环戊二烯中均含有碳碳双键,均能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;双环戊二烯的不饱和度为5,苯环的不饱和度为4,故双环戊二烯存在芳香烃类同分异构体,C错误;环戊二烯中含有“—CH2—”结构,所有原子不可能共平面,D正确。12.已知:①R—NO2R—NH2;②+HO—SO3H+H2O;③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。以下是用苯做原料制备某些化合物的转化关系图:(1)A是一种密度比水(填“小”或“大”)的无色液体;A转化为B的化学方程式是

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(2)在“CD”的所有反应中属于取代