高中化学第2章烃和卤代烃第2节芳香烃学案新人教版选修33

第二节芳香烃1.掌握苯的结构特点，明确苯分子中的碳碳键的独特性以及苯分子的平面结构。

重点2.掌握苯的化学性质。

3.了解苯的同系物的组成及结构特点。

难点4.掌握苯的同系物的化学性质，并能与苯的性质进行比较。

重点5.了解芳香烃的来源及其应用。

苯的结构与性质[基础·初探]1．结构及特点分子式结构式结构简式比例模型球棍模型C6H6或2．物理性质颜色状态气味密度毒性溶解性无色液态特殊气味ρC6H6<ρH2O 有毒不溶于水，易溶于有机溶剂3.化学性质[探究·升华][思考探究]1．苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色的原理是否相同？【提示】苯因萃取溴水中的单质Br2而使溴水褪色，而乙烯与Br2发生加成反应而使溴水褪色，二者褪色的原理不相同。

2．纯净的溴苯是一种无色、密度比水大的油状液体，但实验得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？如何除去褐色？【提示】溴苯中溶解了Br2而使溴苯呈褐色；除去褐色的方法是用NaOH溶液洗涤。

[认知升华]苯的两个重要实验反应类型苯与液溴的反应苯与硝酸的反应(硝化反应)实验原理实验装置实验现象整个烧瓶充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有浅黄色的AgBr沉淀生成；把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体注意事项①应该用纯溴，苯与溴水不反应；②要使用催化剂Fe，无催化剂不反应；③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；②必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度[题组·冲关]题组1 苯分子的结构1．四联苯的一氯代物有( )A．3种B．4种C．5种D．6种【解析】推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称线，四联苯是具有两条对称轴的物质，即，在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯分子中有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。

【答案】 C2．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【解析】苯的邻位二元取代物只有一种，说明苯环不是单、双键交替(若是单、双键交替，邻位二元取代物有两种)。

【答案】 B题组2 苯的性质3．下列物质中，在一定条件下既能发生加成反应，也能发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色的是( )A．甲烷B．乙烷C．苯D．乙烯【解析】甲烷、乙烷均不能发生加成反应，乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，故选C。

【答案】 C4．50 ℃～60 ℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯，反应装置如图。

下列对该实验的描述错误的是( )A．最好用水浴加热，并用温度计控温B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯硝基苯时只需直接用水去洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率【解析】该反应温度不超过100 ℃，所以用水浴加热，A项正确；因反应物受热易挥发，所以用长玻璃管起冷凝回流作用，B项正确；用水洗涤不能除去没反应完的苯，因为苯不易溶于水，C项错误；加入过量硝酸可以使平衡向右移动，从而提高苯的转化率，D项正确。

【答案】 C5．某化学课外小组用如图装置制取溴苯。

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)。

【导学号：88032029】(1)写出A 中反应的化学方程式_____________________________________。

(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 4的作用是________________________________________。

(5)为了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AgNO 3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】 (1)A 中发生的反应为C 6H 6＋Br 2――→FeBr 3C 6H 5Br ＋HBr 。

(2)该反应放热使溶液沸腾，同时使溴挥发产生大量红棕色气体。

(3)制得的溴苯中溶解有溴，充分振荡有利于反应除去溴：2NaOH ＋Br 2===NaBr ＋NaBrO ＋H 2O(或3Br 2＋6NaOH===5NaBr ＋NaBrO 3＋3H 2O)。

(4)HBr 中含有溴蒸气，CCl 4用于除去溴化氢气体中的溴蒸气。

(5)D 中由于水吸收HBr 而显酸性，所以加入石蕊试液验证即可。

【答案】 (1)C 6H 6＋Br 2――→FeBr 3C 6H 5Br ＋HBr(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Br 2＋2NaOH===NaBr ＋NaBrO ＋H 2O(或3Br 2＋6NaOH===5NaBr ＋NaBrO 3＋3H 2O)(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气(5)石蕊试液 溶液变红色苯的同系物 芳香烃的来源及其应用[基础·初探]1．苯的同系物(1)概念：苯环上的氢原子被烷基取代的产物。

(2)结构特点：分子中只有一个苯环，侧链都是烷基(即碳碳化学键全部是单键)。

(3)通式：C n H 2n －6(n >6)；物理性质与苯类似。

(4)化学性质2．芳香烃的来源及其应用(1)芳香烃分子里含有一个或多个苯环的烃。

由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而成的芳香烃称为稠环芳香烃，如萘：；蒽。

(2)来源：1845年至20世纪40年代，煤是芳香烃的主要来源，自20世纪40年代后，随着石油化学工业的发展，通过石油化学工业中的催化重整等工艺获得芳香烃。

(3)简单的芳香烃，如苯、甲苯等，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。

[探究·升华][思考探究]1．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，使苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而烷烃不能。

(2)侧链对苯环的影响，如甲苯与硝酸反应使苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。

2．以C8H10为例，思考如何书写苯的同系物的同分异构体？【提示】(1)考虑苯环上烷基的同分异构(碳链异构)，，只有1种。

(2)考虑烷基在苯环上的位置异构(邻、间、对)，，共3种。

所以C8H10共有4种同分异构体。

[认知升华]苯与苯的同系物的区别题组1 苯的同系物的性质1．要检验己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是( )A．先加足量的高锰酸钾酸性溶液，然后再滴加溴水B．先加足量溴水，然后再滴加高锰酸钾酸性溶液C．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色D．加入浓硫酸与浓硝酸后加热【解析】A项，若先加足量的高锰酸钾酸性溶液，己烯和甲苯都能被氧化；B项，先加足量溴水，己烯与溴水发生加成反应，然后再滴加高锰酸钾酸性溶液，若溶液褪色说明含有甲苯；C项，点燃这种液体，无论是否混有甲苯都会有黑烟生成；D项，甲苯虽然在加热时可以与浓硫酸浓硝酸的混酸反应，但现象不易观察，无法检验。

【答案】 B2．在甲苯中加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后褪色，正确的解释是( )A．甲苯的碳原子数比苯的多B．苯环受侧链的影响，易被氧化C．侧链受苯环的影响，易被氧化D．苯环与侧链相互影响，使侧链和苯环均易被氧化【解析】甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色是由于侧链(甲基)受苯环的影响，使其易被氧化所致。

【答案】 C3．下列有关苯乙烯的说法不正确的是( )A．其分子式为C8H8B．它是芳香烃C．1 mol苯乙烯最多可与1 mol H2发生加成反应D．苯乙烯能使KMnO4(H＋)溶液褪色【解析】根据苯乙烯的结构简式，易得其分子式为C8H8，A项正确；苯乙烯中含有苯环，且只含有C、H两种元素，因此苯乙烯属于芳香烃，B项正确；苯乙烯中含有不饱和碳碳双键，D项正确；1 mol苯乙烯可与4 mol H2发生加成反应，C项错误。

【答案】 C4．下列说法中，正确的是( )A．芳香烃的分子通式是C n H2n－6(n≥6，n∈N)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．苯和乙苯都不能使KMnO4酸性溶液褪色D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应【解析】C n H2n－6(n≥6，n∈N)是苯的同系物的分子通式，A错；苯的同系物是苯分子中的H原子被烷基取代的产物，B错；乙苯能使KMnO4酸性溶液褪色，C错。

【答案】 D【误区警示】(1)甲苯与Cl2反应的条件不同，产物也可能不同。

(2)并不是所有苯的同系物都能使KMnO4酸性溶液褪色，如，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使KMnO4酸性溶液褪色。

题组2 芳香烃同分异构体数目的判断5．某烃的分子式为C8H10，它不能使溴水因反应褪色，但能使酸性KMnO4溶液褪色，该有机物苯环上的一氯代物有2种，则该烃是( )【解析】因苯环结构的特殊性，判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，通常采用“对称轴”法，即在被取代的主体结构中，找出对称轴。

【答案】 A6．已知分子式为C12H12的某有机物的结构简式为，则该物质苯环上的一溴代物的同分异构体有________种；若知道该物质苯环上的二溴代物有9种同分异构体，由此可推断其苯环上的四溴代物的同分异构体有________种。

【解析】分析该物质的结构，可知分子是中心对称的，如图，故其一溴代物有3种同分异构体；该物质苯环上共有6个氢原子，苯环上的二溴取代物结构中，苯环上有2个溴原子和4个氢原子；在苯环上的四溴代物结构中，苯环上有4个溴原子和2个氢原子。

二者的关系为，前者结构中溴原子的位置相当于后者氢原子的位置，前者结构中氢原子的位置相当于后者溴原子的位置，故两者的同分异构体数目相同。

【答案】 3 9【规律总结】含有苯环的有机物同分异构体判断技巧由于苯环的结构特殊并具有高度对称性，因此含有苯环结构的有机物同分异构体也有其特殊的地方。

(1)对称法：苯分子中所有的氢原子的化学环境相同，含有多条对称轴，但是如果苯环上连有取代基，其对称性就会受到影响，如邻二甲苯只有1条对称轴，间二甲苯有1条对称轴，而对二甲苯有2条对称轴，故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种，而间二甲苯苯环上的一氯代物有3种，对二甲苯苯环上的一氯代物有1种。