2.3芳香烃 学案（含答案）

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1、第三节第三节 芳香烃芳香烃 学业水平目标 核心素养对接 1.认识芳香烃的组成和结构特点。 2 能写出苯的结构简式和名称； 能够列 举苯的主要物理性质。 3 能描述和分析苯的重要反应， 能书写 相应的化学方程式。 微观探析：芳香烃的组成和结构特点 模型认知：苯的化学性质 知识梳理 知识点一、苯 1物理性质 颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性 无色 液态 有特殊气味 有毒 比水小 不溶于水 2.分子结构 3化学性质 4芳香烃 含有一个或多个苯环的烃属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 微思考 1苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色的原理是否相同？分别是什么？ 答案 不同 苯因为萃取溴水中的溴而使溴水褪色

2、；而乙烯与 Br2发生加成反应 而使溴水褪色。 知识点二、苯的同系物 1组成和结构特点 (1)苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物。 (2)分子中只有一个苯环，侧链都是烷基。 (3)通式为 CnH2n6(n7)。 2常见的苯的同系物 名 称 结构简式 甲苯 乙苯 二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 学生用书第 26 页 3.苯的同系物的化学性质 苯的同系物与苯的化学性质相似，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物 的化学性质与苯和烷烃又有些不同。 (1)氧化反应 苯的同系物大多数能被酸性 KMnO4溶液氧化而使其褪色。 均能燃烧，燃烧的通式： CnH2n63n3 2 O2

3、 点燃 nCO2(n3)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可以发生取代反应， 生成一硝基取 代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻对位为主。 其中生成三硝基取代物的化学方程式： ， 有机产物名称 2，4，6三硝基甲苯，又叫梯恩梯，用字母表示 TNT。 (3)加成反应 甲苯与氢气反应的化学方程式： 。 微自测 2下列有关甲苯的实验事实中，与苯环上的甲基有关(或受到影响)的是 ( ) 甲苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物反应生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯 甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而苯不能 甲苯燃烧产生带浓烟的火焰 1 mol 甲苯与 3 mol H2发

4、生加成反应 A B C D 解析 由于甲基对苯环的影响，使苯环上与甲基相连的碳的邻、对位碳上的氢变 得活泼， 更容易被取代， 正确； 由于苯环对甲基的影响， 使甲基易被酸性 KMnO4 溶液氧化，正确。 答案 C 探究一 苯的结构与性质 探究素材 1苯的特殊结构决定了苯的特殊化学性质 苯的性质：“难氧化、能加成、易取代” (1)苯不能使酸性 KMnO4溶液和溴水因发生化学反应而褪色，由此可知苯在化学 性质上与烯烃有很大差别。 (2)苯在催化剂(Fe 或 FeBr3)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有类似烷烃的 性质。但在光照条件下不与溴发生取代反应，苯与烷烃的性质又有所不同。 (3)苯能与H

5、2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。 但加成反应较难发生，与烯烃的性质有所不同。 2苯与卤素反应的认识误区 (1)苯与纯卤素单质发生取代反应，但与其水溶液不能发生取代反应，如苯与溴 水不发生化学反应。 (2)苯与卤素水溶液(如溴水)不发生加成反应，但能使溴水褪色，原因是苯萃取了 溴水中的溴。 (3)苯与纯卤素一般只发生一取代反应， 如苯与溴只生成溴苯， 不生成二溴苯等。 探究题目 1(双选)下列事实中，能说明苯与一般烯烃在性质上有很大差别的是( ) A苯不与溴水发生加成反应 B苯不能被酸性 KMnO4溶液氧化 C1 mol 苯能与 3 mol H2发生加成反应 D

6、苯能够燃烧产生浓烟 解析 苯既不能使酸性 KMnO4溶液褪色，也不能与溴水发生加成反应而使溴水 褪色，这是苯与烯烃的明显不同之处。 答案 AB 2某同学要以“研究苯分子的结构”为题目做一次探究活动，下面是其活动记 录，请你补全所缺内容。 (1)【理论推测】 他根据苯的凯库勒式_，推测苯分子中有两种不同的碳碳键，即_ 和_，因此它可以使紫色的_溶液褪色； (2)【实验验证】 他取少量上述溶液加入试管中，然后加入苯，充分振荡，发现溶液_； (3)【实验结论】 上述的理论推测是_的(填“正确”或“错误”)。 (4)【查询资料】 经查阅有关资料，发现苯分子中六个碳原子之间的键相同，是一种_键， 苯分子

7、中的六个碳原子和六个氢原子在同一平面上， 应该用_表示苯分子 的结构更合理。 (5)【发现问题】 当他将苯加入溴水中时，充分振荡，发现能使溴水褪色，于是该同学认为所查资 料有误。你同意他的结论吗？为什么？_。 答案 (1) 碳碳单键 碳碳双键 酸性高锰酸钾 (2)不褪色 (3)错误 (4)介于单双键之间的特殊的 (5)不同意，因为是苯萃取了溴水中的溴而导致溴水褪色，而不是苯和溴 水中的溴发生加成反应使其褪色 探究二 苯的性质实验探究 探究素材 1苯与溴的反应 反应 原理 实验 装置 注意 事项 CCl4的作用是吸收挥发出的溴单质。AgNO3溶液的作用是 检验溴与苯反应的产物中有 HBr 生成。

8、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。可用 NaOH 溶液洗涤，再用分液的方法除去溴苯中的 溴。应该用纯溴，苯与溴水不反应。试管中导管不能插入 液面以下，否则因 HBr 极易溶于水，发生倒吸。 2.苯与浓硝酸的反应 反应 原理 HNO3 浓硫酸 5060 H2O 实验 装置 注意 事项 药品的加入：将浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中，并不断振荡，降 温后再逐滴滴入苯，边滴边振荡 加热方式及原因：采用水浴加热，其原因是易控制反应温度在 5060 范围内 温度计放置的位置：温度计的水银球放在液面以下，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

9、流 硝基苯是无色油状液体，因为溶解了 NO2而呈褐色 【名师点拨】 (1)苯与溴单质发生取代反应， 必须用液溴， 并且有合适的催化剂(如 FeBr3)存在， 苯与溴水不能发生取代反应，只能将 Br2从溴水中萃取出来。 (2)制取硝基苯时应控制温度不能过高，若温度超过 70 ，则主要发生磺化反应 生成 (苯磺酸)。 探究题目 3如图，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，回答以下问题： (1) 写 出 三 个 装 置 中 所 共 同 发 生 的 两 个 反 应 的 化 学 方 程 式 ： _、 _； 写出 B 的右侧试管中所发生反应的化学方程式：_ _。

10、(2)装置 A 和 C 均采用了长玻璃导管，其作用是_ _。 (3)装置 B、C 装好仪器及药品后要使反应开始，应对装置 B 进行的操作是 _； 应对装置 C 进行的操作是_。 (4)B 中采用了洗气瓶吸收装置，其作用是_， 反应后洗气瓶中可能出现的现象是_。 (5)B 装置存在两个明显的缺点， 使实验的效果不好或不能正常进行。 这两个缺点 是_ _。 解析 (1)苯在 FeBr3作用下，可与液溴发生取代反应生成 HBr，同时生成 ，HBr 与 AgNO3溶液反应生成 AgBr 浅黄色沉淀，2Fe 3Br2=2FeBr3，Br2 +HBr。(2)因反应放 热，苯、溴易挥发，若进入空气中会造成污

11、染，因此 A、C 装置中均采用了长玻 璃导管，起导出 HBr 的作用，兼起冷凝器的作用。(3)B 中，打开分液漏斗盖子， 旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到铁粉上；C 中，托起软橡胶袋使铁 粉落入溴和苯组成的混合液中。 (4)CCl4吸收反应中随 HBr 逸出的 Br2和苯蒸气， CCl4中溶解了溴由无色变成橙色。(5)随 HBr 逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到 反应器中，原料利用率低；由于导管插入 AgNO3溶液中易产生倒吸。 答案 (1)2Fe3Br2=2FeBr3 Br2 +HBr HBrAgNO3=AgBrHNO3 (2)导气、冷凝 (3)打开分液漏斗盖子， 旋转分液漏斗的活塞，

12、 使溴和苯的混合液滴到铁粉上 托 起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中 (4)吸收随 HBr 逸出的苯蒸气、溴蒸气 CCl4由无色变成橙色 (5)随 HBr 逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低 导管插 入 AgNO3溶液中而易产生倒吸 4某化学课外小组用下图装置制取溴苯。 先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器 A(A 下端活塞关闭) 中。 (1)写出 A 中发生反应的反应类型：_。 (2)观察到 A 中的现象是_ _。 (3)实验结束时，打开 A 下端的活塞，让反应液流入 B 中，充分振荡，目的是 _， 写出有关的化学方程式：_。 (4)C 中盛放 CCl

13、4的作用是_。 (5)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向试管 D 中加入 AgNO3溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管 D 中 加入_， 现象是_。 解析 由于苯、液溴的沸点较低，且反应Br2 FeBr3 HBr 为放热反应，故 A 中观察到的现象为：反应液微沸，有红棕 色气体充满 A 容器。HBr 中混有的 Br2在经过 CCl4时被吸收；在制备的溴苯中 常混有 Br2，一般加入 NaOH 溶液中，因发生反应 Br22NaOH=NaBrNaBrO H2O 而除去。 若该反应为取代反应则必有 HBr 生成， 若为加成反应则没有 HBr 生成，故只需检验

14、 D 中是否含有大量 H 或 Br即可。 答案 (1)取代反应 (2)反应液微沸，有红棕色气体充满 A 容器 (3)除去溶于溴苯中的溴 Br22NaOH=NaBrNaBrOH2O(或 3Br2 6NaOH=5NaBrNaBrO33H2O) (4)除去溴化氢气体中的溴蒸气 (5)石蕊试液 溶液变红色(其他合理答案也可) 探究三 苯与其同系物结构和性质的比较 探究素材 苯 苯的同系物 相同点 易取代、能加成 与卤素单质易发生取代反应 与氢气、卤素难发生加成反应 不同点 难氧化 易氧化 与酸性高锰酸钾溶液不反应 使酸性高锰酸钾溶液褪色 解释 苯的同系物比苯更容易发生反应， 是苯的同系物分子中苯环 与

15、侧链相互影响的结果 探究题目 5分子组成为 C9H12的苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中 正确的是( ) A该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应 B该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色 C该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上 D该有机物的一溴代物最多有 6 种同分异构体 解析 由分子式可知该物质苯环上的支链是丙基， 分子中不存在碳碳双键。 A 项， 苯环可发生加成反应；B 项，苯环上有烷烃基，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，不 能使溴水褪色；C 项，侧链有甲基，所有原子不可能共平面；D 项，当苯环上的 取代基为正丙基时有六种一溴代物， 当苯环上的取代基为异丙基

16、时有五种一溴代 物。 答案 D 6将甲苯与液溴混合，加入铁粉，其反应产物可能有( ) A. B. C. D全部都有 解析 苯的同系物在催化剂(FeX3，XCl，Br)的作用下，只发生苯环上的取代 反应，可取代与甲基相邻、相间、相对位置上的氢原子，也可以同时取代。甲基 对苯环的影响，使邻、对位上的氢原子变得活泼，容易被取代。 答案 C 1下列有关苯的叙述中错误的是( ) A苯在催化剂作用下能与浓硝酸发生取代反应 B在一定条件下苯能与氢气发生加成反应 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红色 D在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色 解析 苯的密度小于水，静置后，上层液体是溴

17、的苯溶液，为橙色。 答案 D 2下列不属于苯的同系物的是( ) 解析 苯的同系物只有一个苯环，且苯环上连接的是烷基，故选 C。 答案 C 3苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述中不正确的是( ) A苯在空气中燃烧会产生大量黑烟 B苯环的结构中不存在双键，但能与氢气发生加成反应 C苯和乙烯均可使溴水褪色，且其褪色原理相同 D在浓硫酸存在下，苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于取代反应 解析 苯使溴水褪色是因为溴易溶于苯，发生了萃取，是物理变化；乙烯使溴水 褪色是因为乙烯与溴发生了加成反应，是化学变化。 答案 C 4甲苯是苯的同系物，化学性质与苯相似，但由于基团之间的相互影响，使甲 苯的某些性质

18、又与苯不同。下列有关推断及解释都正确的是( ) A苯不能通过化学反应使溴水褪色，但甲苯可以，这是甲基对苯环影响的结果 B苯不能在光照下与 Cl2发生取代反应，但甲苯可以，这是苯环对甲基影响的 结果 C苯的一氯代物只有一种，而甲苯的一氯代物有 3 种，这是苯环对甲基影响的 结果 D苯不能使酸性 KMnO4溶液褪色，但甲苯可以，这是苯环对甲基影响的结果 解析 苯不能通过化学反应使溴水褪色，甲苯也不能通过化学反应使溴水褪色， 不存在相互影响，A 错误；苯不能在光照下与 Cl2发生取代反应，但甲苯可以， 是因为甲基上的氢原子易被取代，与苯环的影响无关，B 错误；苯的一氯代物只 有一种，而甲苯的一氯代物

19、有 4 种，与基团的相互影响无关，与有机物自身的结 构有关，C 错误；苯不能使酸性 KMnO4溶液褪色，但甲苯可以，这是苯环对甲 基影响的结果，使苯环上的甲基易被氧化，D 正确。 答案 D 5已知RBr 水解 ROH(R 表示烃基)； 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的影响； 以下是用苯作为原料制备一系列化合物的转化关系图： (1)写出 A 转化为 B 的化学方程式：_ _。 (2)图中苯转化为 E、E 转化为 F 省略了条件，请写出 E、F 的结构简式： E_， F_。 (3)B 分子中苯环上的任意两个氢被溴原子取代后，得到的二溴代物有_ 种同分异构体。 (4)上述转化中涉及 9 个反应，其中不属于取代反应的共有_个。 解析 由逆推法推出三条合成路线分别为 ； ； 。 但要注意：苯环上引入多取代基的先后顺序。第一条合成路线提供的信息是：苯 环上先引入NO2再引入其他取代基，则两种取代基处于间位；第二条合成路线 提供的信息是：苯环上先引入卤素原子再引入其他取代基，则两种取代基处于对 位； 应用前两条信息得出的结论去解决第三条合成路线的问题，就显得非常容易 了。根据指定产物的结构，再根据取代基处于对位，E 和 F 两步引入取代基的顺 序应先卤代后硝化。 答案 (1) (2) (或其他卤原子) (或其他卤原子) (3)6 (4)2