高中化学 3-2 芳香烃同步教案 苏教版选修5

1、第二单元芳香烃智能定位1.以典型的芳香烃为例，比较它们与脂肪烃在组成、结构和性质上的差异。2.根据芳香烃的组成和结构特点认识苯环上的加成和取代反应。3.能说出芳香烃的来源，认识它们在生产和生活中的应用。4.结合实际了解芳香烃对环境和健康的影响，关注其安全使用问题。5.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。情景切入以苯为代表的芳香烃物质有哪些重要的性质和应用呢？自主研习一、苯的结构与性质1.苯的分子结构2.化学性质二、芳香烃的来源与应用1.来源(1)最初来源于煤焦油。(2)现代来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。2.应用苯、乙苯和对二甲苯常用作基本有机原料。其中生产乙苯的化学方程式

2、为异丙苯的生产方程式为。三、苯的同系物及多环芳烃1.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，侧链是烷基。(3)通式：CnH2n-6 (n6)。(4)常见的苯的同系物有：甲苯：,邻二甲苯：,间二甲苯：，对二甲苯：，乙苯：。2.芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系3.苯的同系物的化学性质（以甲苯为例）(1)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，可以做烈性炸药。(2)苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色，必须满足与苯环直接相连的碳原子上有氢原子。4.多环芳烃(1)概念：含有多个苯环的芳香烃。(2)分类

3、思考讨论1.如何证明苯的分子结构中不是单双键交替？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，这几点都说明苯不是单双键交替的结构。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，使得苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能。(2)侧链对苯环的影响，甲苯与硝酸反应使得苯环上甲基的邻位和对位的H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。课堂师生互动知识点1实验室中溴苯和硝基苯的制取1.溴苯的制取(1)化学方程式(2)反应装置 (3)注意事项冷凝管中冷凝水的流向为下进上出。冷凝管的作用是冷

4、凝挥发出来的苯和液溴，并使它们流回三颈烧瓶；由于HBr气体的沸点较低，难液化，大部HBr会进入锥形瓶中。锥形瓶中蒸馏水的作用是吸收HBr气体。碱石灰的作用是吸收多余的HBr，防止其污染大气。反应结束后关闭盛有苯和液溴的分液漏斗，打开盛有NaOH溶液的分液漏斗。该反应中作催化剂的是FeBr3。溴苯是无色油状液体，在该实验中因为溶解了溴而呈褐色。应该用纯溴，苯与溴水不反应。锥形瓶中导管不能插入液面以下，否则因HBr极易溶于水而发生倒吸。溴苯中溶有溴可用NaOH溶液洗涤，再用分液的方法除溴苯中的溴。2.硝基苯的制取(1)化学方程式(2)制取装置(部分装置略)(3)注意事项药品的加入：将浓硫酸慢慢加入

5、到浓HNO3中，并不断振荡降温，冷却到50以下再逐滴滴入苯，边滴边振荡。加热方式及原因：采用水浴加热方式，其原因是易控制反应温度在5060范围内。温度计放置的位置：温度计的下端不能触及烧杯底部及烧杯壁。长直玻璃导管的作用是冷凝回流。硝基苯是无色油状液体，因为溶解了NO2而呈褐色。考例1(1)苯和溴的取代反应的实验装置如图所示，其中A为具支试管改制成的反应容器，在其下端开了一小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑。填写下列空白：试管C中苯的作用是：。反应开始后，观察D和E两试管，看到的现象为：。反应23 min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是。在上述整套装置中，具有防倒吸的仪器有 (填字母)

6、。(2)实验室制备硝基苯的主要步骤如下：a.配制一定比例的浓H2SO4与浓HNO3的混合酸，加入反应器中;b.向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀;c.在5560下发生反应，直至反应结束；d.除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。e.将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯净硝基苯。请填写下列空白：配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3的混合酸时，操作的注意事项是：。步骤d中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是。步骤d中粗产品用5% NaOH溶液洗涤的目的是。解析(1)苯与液溴反应剧烈，生成和HBr气体，由于反应放热升温，从导管出

7、来的气体中会混有一定量的溴蒸气，从而干扰后面的实验，这就需要将它除去，但又不能对HBr造成影响。混合气体进入C可将气体中的溴蒸气除去(利用相似相溶原理)。气体在经D、E两装置时，分别可以观察到紫色石蕊试液变红，AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，装置F是尾气吸收装置，以防污染环境。D、E导管口都位于液面以上，F中导管连接了能盛较多液体的漏斗，这都有效地防止了液体倒吸。A中反应生成的进入B中，不溶于NaOH溶液，成为油状液体沉于底部。(2)苯与浓硝酸在浓H2SO4作催化剂的条件下发生反应，得到的中常混有HNO3和H2SO4，故用5%的NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分离除去即可。答案（1）除去HBr

8、气体中混有的溴蒸气D试管中石蕊试液慢慢变红，并在导管口有白雾产生，然后E试管中出现浅黄色沉淀在溶液底部有无色油状液体D、E、F（2）先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌分液漏斗除去粗产品中残留的酸变式探究1实验室制硝基苯时，正确的操作顺序应该是()A.先加入浓硫酸，再滴加苯，最后滴加浓硝酸B.先加入苯，再加浓硝酸，最后滴入浓硫酸C.先加入浓硝酸，再加入苯，最后加入浓硫酸D.先加入浓硝酸，再加入浓硫酸，最后滴入苯答案D知识点2各类烃的化学性质比较液溴溴水溴的四氯化碳溶液高锰酸钾酸性溶液烷烃与溴蒸气在光照条件下发生取代反应不反应，液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水层褪色不

9、反应，互溶不褪色不反应烯烃常温加成褪色常温加成褪色常温加成褪色氧化褪色炔烃常温加成褪色常温加成褪色常温加成褪色氧化褪色苯一般不反应，催化条件下可取代不反应，发生萃取而使溴水层褪色不反应，互溶不褪色不反应苯的同系物一般不反应，光照条件下发生侧链上的取代，催化条件下 发生苯环上的取代不反应，发生萃取而使溴水层褪色不反应，互溶不褪色氧化褪色特别提醒应用上述性质可以鉴别不同类型的烃，同时要特别注意条件(如液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、光照、催化剂等)对反应的影响。考例2下列区分苯和己烯的实验方法和相关判断都正确的是()A.分别点燃，无黑烟生成的是苯B.分别加入溴水振荡，静置后分层，下层红棕色消失的是已

10、烯C.分别加入溴水振荡，静置后分层，上、下两层红棕色消失的是己烯D.分别加入酸性KMnO4溶液振荡，静置后不分层且紫色消失的是己烯解析本题考查苯和己烯的化学性质。苯与已烯化学性质的区别包括:苯不能因被氧化使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴水因发生加成反应而褪色，但已烯可以。在苯中加入溴水，苯会将溴从水中萃取出来，使水层褪色，而苯层(上层)则呈橙红色；苯与己烯在燃烧时都会产生浓烟。故正确答案为CD。答案CD考例3人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程。回答下列问题：(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的一种含两个叁键且无支链的链烃的结构简式。(2)

11、已知分子式为C6H6的结构有多种，其中的两种为：这两种结构的区别表现在以下两个方面：定性方面(即化学性质方面)：能(填字母)，而不能。A.被酸性高锰酸钾溶液氧化B.能与溴水发生加成反应C.能与溴发生取代反应D.能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 mol，而需mol。今发现C6H6还可能有另一种如图所示的立体结构，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，请你判断它的结构简式可能是(填字母)。A. B.C.D.(4)萘的结构简式不能解释的事实是(填字母)。A.萘不能使高锰酸钾酸性溶液褪色B.萘能与H2发生加成反

12、应C.萘分子中所有原子在同一个平面上D.一溴代萘(C10H7Br)只有两种同分异构体解析本题考查了有机物结构的书写及结构对性质的影响。(1)按题中要求写出一种即可。(2)由于中存在双键，故可被酸性高锰酸钾溶液氧化，也能与溴水发生加成反应，而苯中存在特殊的化学键，不能发生上述反应，故应选AB；由于苯形成环己烷(C6H12)后，比苯多6个氢原子，故需3 mol H2，而中有两个双键故需2 mol H2，根据对称性即可写出该结构的二氯代物（如图所示）。（3）根据分子式可推断其结构简式。（4）由于含有不饱和碳原子，故不能解释萘不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的事实。答案（1）HCCCCCH2CH3（2）AB

13、；3；23（3）C（4）A变式探究2已知：RNO2RNH2；RClROH;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。（2）在“苯CD”中的反应中属于取代反应的是，属于加成反应的是（填字母）。（3）写出由来制取的反应过程。答案(1)大解析应用信息和各转化关系产物中各官能团在苯环上的位置可知：CH3、Br为对位定位基，而NO2为间位定位基。取得这些信息是推断A、B、C、D的关键。苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用生成(A)，它是一种密度比水大的无色油状液体。根据

14、信息，结合反应：B可知B为。由反应：，推知D为，根据以上反应和信息的提示推知：Br为对位定位基，而NO2为间位定位基，故由的合成路线为：，注意前两步合成顺序不能颠倒，否则会使Br和NO2处于苯环的间位。变式探究3下列物质中能使酸性KMnO4溶液褪色,但不能与溴水反应而使溴水褪色的是()A.C6H5CH2CH3B.C2H5CH=CHBrC.C6H5CH=CH2D.SO2答案A变式探究4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.甲苯与硝酸反应生成三硝基甲苯B.甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色C.甲苯燃烧产生带浓烟的火焰D.1 mol甲苯能与3 mol H2发生加成反应答案AB解

15、析侧链对苯环影响，使甲苯具有一些苯不具有的性质。知识点3判断芳香烃同分异构体数目的方法1.等效氢法分子中完全对称的氢原子互为“等效氢原子”，其中引入一个新的原子或原子团时，只形成一种物质；在移动原子、原子团时，要按照一定的顺序，避免遗漏或重复。2.定一（或二）移一法在苯环上连有2个新原子或原子团时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；在苯环上连有3个新原子或基团时，可先固定2个原子或原子团，得到3种结构，再逐一插入第三个原子或原子团，从而确定出异构体的数目。3.换元法苯的同系物苯环上有多少种可被取代的氢原子，就有多少种取代产物。在苯环上的取代产物中，若有n个可被取代的氢原子，

16、则m个取代基（mn）的取代产物与（n-m）个取代基的取代产物种类相同。如二甲苯与四甲苯的同分异构体数目相同；二氯苯与四氯苯的同分异构体数目相同。4.常见的苯的同系物的同分异构体C8H10的苯的同系物的同分异构体如下所示：特别提醒书写苯的同系物的同分异构体时，可以采用侧链先整后散，位置由邻到间到对的方法。考例4二甲苯苯环上的一溴代物有六种同分异构体，可以用还原法制得三种二甲苯，它们的熔点分别如下：六种溴二甲苯的熔点/234206213204214205对应还原二甲苯的熔点/13-54-27-54-27-54由此可推断熔点为234的分子的结构简式为，熔点为-54的分子的结构简式为。解析二甲苯在苯环

17、上的一溴代物的6种同分异构体为：为邻二甲苯一溴代物，为间二甲苯一溴代物，为对二甲苯一溴代物，可见邻二甲苯的一溴代物有两种，它们的沸点比较接近。间二甲苯的一溴代物有三种，它们的沸点比较接近，对二甲苯的一溴代物有一种，那么其沸点只有一种。答案变式探究5下列烃中，一氯代物的同分异构体数目相同的是()邻二甲苯间二甲苯对二甲苯乙苯2，2-二甲基丁烷 甲苯 A.B.C.D.答案B解析邻二甲苯一氯代物有3种：；间二甲苯一氯代物有4种：；对二甲苯一氯代物有2种：；乙苯一氯代物有5种；;2,2-二甲基丁烷的一氯代物有3种，甲苯的一氯代物有4种。变式探究6下列有关同分异构体数目的叙述中，不正确的是()A.甲苯苯环

18、上的1个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种B.已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为,则A苯环上的二溴代物的同分异构体数目小于A苯环上的四溴代物的同分异构体数目C.含有5个碳原子的饱和链烃，其一氯代物有8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解析本题考查的是苯环中的同分异构现象。对于选项B，若逐个书写同分异构体将非常繁琐，还容易多写或漏写，分析题中所给物质A的结构，苯环上剩下6个可被取代的氢原子，2个溴原子取代苯环上的2个氢原子时，得到的二溴代物共有9种。若将苯环上的6个氢原子改为6个溴原子，则当其中任意2个溴原子被2个氢原子取代时，所得四溴代物(也可

19、理解成二氢代物)的同分异构体也只可能是9种。课后强化作业基础巩固1.有八种物质：甲烷、苯、聚丙烯、聚1，3-丁二烯、2-丁炔、环己烷、邻二甲苯、裂解气，既能使酸性KM0O4溶液褪色，又能与溴水反应褪色的是()A.B.C.D.答案B解析 聚1，3-丁二烯中含键，2-丁炔中含CC键，裂解气中含乙烯、丙烯和1，3-丁二烯，故均能被KMnO4酸性溶液所氧化，又能与溴水发生加成。2.某烃的分子式为C8H10，它不能使溴水褪色，但能使酸性高锰酸钾溶液褪色。该有机化合物苯环上的一氯取代物只有一种，则该烃是()A. B.C. D.答案B解析符合分子式为C8H10的只有A、B、C三个答案，A中苯环上的一氯取代物

20、有2种，C中一氯取代物有3种，只有B符合答案。3.已知某芳香烃的分子式为C8H10，该芳香烃的一氯代物有5种，且该芳香烃被酸性高锰酸钾溶液氧化时，生成苯甲酸，则该芳香烃为()A.邻二甲苯B.乙苯C.对二甲苯D.间二甲苯答案B解析C8H10的四种芳香烃同分异构体分别是ABCD四种物质，但被酸性高锰酸钾溶液氧化时生成苯甲酸，则只有乙苯符合题意。4.能使酸性KMnO4溶液褪色而不能与溴水反应使其褪色的烃是()A.CH2=CHCH2CH2CH2CH3B.CHCCH2CH2CH2CH3C.D.答案D解析烯烃和炔烃既能使酸性KMnO4溶液褪色，也能使溴水褪色；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能与溴水反应

21、而使其褪色；甲苯可被酸性KMnO4溶液氧化，但又不与溴水反应，符合题意。5.下列属于苯的同系物的是()A.B.C.D.答案D解析分子结构中只含一个苯环结构，且侧链均为饱和烃基，分子式符合CnH2n-6 (n6)的为苯的同系物。6.在苯的同系物中加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后褪色，正确的解释为()A.苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数多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.由于苯环和侧链的相互影响均易被氧化答案C解析苯的同系物分子中的侧链有烷烃的性质，烷烃不能被KMnO4(H+)氧化，而苯环上的烷基能被其氧化，说明因苯环存在侧链更活泼了。7.下列各组液体混合物能

22、用分液漏斗分离的是()A.水和乙醇B.溴和溴苯C.苯和二甲苯D.己烷和水答案D解析乙醇与水、溴与溴苯、苯与二甲苯均互溶不分层；己烷与水互不溶解且分为上下两层，可用分液漏斗分离。8.已知萘（）的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与m（n不等于m）的关系是 ()A. n+m=6B. n+m=4C. n+m=8D.无法确定答案C解析从萘的分子式C10H8出发，从分子中取代a个H(C10H8-aBra)与取代8-a个H(C10HaBr8-a)的同分异构体的种数相等，故n+m=a+(8-a)=8,选C项。9.科罗拉多大学的克利斯托（S.Cristol）等人合成了一种有机物分子，这个有机物分子让他们想起罗

23、马的两面神Janus罗马的守门神，克利斯托的同事迈金泰(Macintyre)建议称该分子为Janusene。该有机物的结构简式如图所示。下列说法正确的是()A.该有机物属于苯的同系物B.该有机物完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为15:11C.该有机物的一氯代物只有4种D.该有机物只有氧化性没有还原性答案C解析该有机物的分子式为C30H22，不符合苯的同系物的通式（CnH2n-6），可知选项A和B均不符合题意，碳氢化合物能在O2中燃烧被氧化，同时该有机物能加氢还原，所以选项D也错。10.有两个或两个以上的苯环以共有环边的方式相互稠合的多环芳香烃称为稠环芳香烃。下列椭圆烯也属于稠环芳香烃。

24、据此回答：（1）已知椭圆烯（）的分子式为C24H12，则椭圆烯（）的分子式为 （2）写出上述椭圆烯的一氯取代物的同分异构体数目。（）有（）有种。（3）假如上述椭圆烯可以和氢气在一定条件下发生加成反应生成饱和脂环烃，则加氢后的生成物分子中所有的碳原子是否仍在同一平面内？”（填“是”或“否”），请简要说明理由：答案（1）C32H14（2）14（3）否加氢后所有碳原子的四个单键键角都接近于10928，不再是平面结构能力提升1.能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替的事实是()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答案

25、B解析本题考查了苯的分子结构。若苯分子中确实存在单、双键交替结构，则A、C、D三项的说法均合理，而邻位二元取代物如邻二甲苯就会出现两种不同的结构是同一种物质，则说明苯分子中的碳碳键不存在单、双键交替的事实。故正确答案为B。2.已知苯的一氯代物只有一种，萘是具有对称性结构的稠环芳香烃，试推算；萘的一卤代物的同分异构体有种，二卤代物的同分异构体有种，六卤代物的同分异构体有种。答案2；10；10解析本题考查萘环分子结构中对称性的问题。萘环具有对称性结构，如图所示，只有两种不同的氢原子。三个氢原子与氢原子等效，三个氢原子与氢原子等效，故萘的一卤代物有2种。确定二卤代物的种数为本题难点，可先将氢原子固定

26、，再依次改变氢原子在萘环上的位置来确定。至于六卤代物，可用转换法求解。3.有机物分子中，所有原子不可能处于同一平面的是()A. B.C.D.答案B解析本题考查了有机物中原子共面的问题。苯分子中所有原子处于同一平面上；甲苯可以看成是甲基（CH3）取代了苯环上的一个氢原子，甲基上的所有原子不可能在同一平面上；苯乙烯分子中，苯环平面与乙烯基所在平面可能重合；苯乙炔分子中，苯环平面与乙炔基所在平面重合。故正确答案为B。4.下列物质是苯的同系物的是()A.B.C.D.答案D解析本题考查的是对苯的同系物概念的理解。苯的同系物应满足两点：一是分子里只含有一个苯环；二是苯环侧链上全为烷基。故选D。5.将苯与溴

27、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()A.亚硫酸钠B.溴化铁C.锌粉D.铁粉答案BD解析本题考查了苯的取代反应。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

28、反应。故正确答案为BD。6.充分燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是()A.C10H16B.C11H14C.C12H18D.C13H20答案C解析烃燃烧后，其中的氢全部转入水中，故水中氧元素的质量等于烃中碳的质量。芳香烃中：n (C)/n (H) =m (O)/12m (H)/1=2/3。符合这一比值的是C。7.下列芳香烃的一氯取代物的同分异构体的数目最多的是()A.连二苯：B.菲：C.蒽：D.连三苯：答案B解析对于这些稠环芳香烃或多环芳香烃，判断其同分异构体，简便的方法是找对称轴，则可事半功倍。8.苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如下：下列关于苏丹红的说法错误的是()A.分子中含一个苯环和一个萘环B.属于芳香烃C.能被高锰酸钾酸性溶液氧化D.能溶于苯答案B解析此题可用排除法，由于分子中除含碳和氢两种元素外，还含有氮和氧两种元素，故不属于芳香烃。9.如图所示中A是制取溴苯的实验装置，B、C是改进后的装置。请仔细分析，对比三个装置，回答下列问题：（1）写出三个装置中共同发生的两个反应的化学方程式：、 。写出装置B右侧的试管中发生反应的化学方程式： 。（2）装置A和C均采用了长玻璃导管，其作用是。（3）按装置B、C