[高三理化生] 步步高 大一轮复习讲义 化学 第十三章 第3讲 芳香烃 资源的综合利用

变成苯却放热，可推断苯比1，3-环己二烯 “稳定”或“不稳定”）。
（3）1866年凯库勒（右图） 提出了苯的单、双键交替的 正六边形平面结构，解释了
苯的部分性质，但还有一些
问题尚未解决，它不能解释 下列 事实（填入编号）。 a.苯不能使溴水褪色 b.苯能与H2发生加成反应
c.溴苯没有同分异构体
d.邻二溴苯只有一种 （4）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是 。
试管中液体不分层，则试管中加入的是酒精；
若试管中液体分层，上层为油状液体，水在下 层的是苯；若上层是水，下层为油状液体的是 四氯化碳。
【典例导析1】 有机物分子中原子间（或原子与原子团间）
的相互影响会导致物质化学性质的不同。下列各项事实
不能说明上述观点的是
（
）Baidu Nhomakorabea
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能使酸性高 锰酸钾溶液褪色 B.乙烯能发生加成反应，而乙烷不能发生加成反应 C.苯酚能和氢氧化钠溶液反应，而乙醇不能和氢氧化钠 溶液反应 D.苯酚苯环上的氢比苯分子中的氢更容易被卤原子取代
（4）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是一种介
于单键和双键之间的独特的键。
答案 （1）HC
C— C
C—CH2—CH3（其他合理
答案也可）
+HBr （ 或 其 它 合 理 答案） （2）稳定 （3）ad （4）介于单键和双键之间的独特的键
要点二
石油炼制方法的比较
1.石油的分馏、裂化、裂解的比较 石油 炼制 的方 法 分馏 常 压 减 压 催化裂化 石油的裂解
合成聚乙烯的化学方程式：
为—CH2—CH2— CH 2 , 单体 为 ，聚合度为n 。 CH2 ， 链 节
要点精讲
要点一 几种烃的结构、性质及反应类型的比较 1.几类烃的结构、性质规律总结
甲烷 结构 简式 CH4 由苯基和甲 基结合而成， 碳碳键是一种介 于碳碳单键和碳碳 苯环结构特 点同苯；苯 双键之间的独特的 环与甲基之 键,属于芳香烃 间以共价单 键相结合 乙烯 苯 甲苯
原油直接 分馏，物 理变化
裂化
汽油
含有C5~C11的 重油裂化， 烷烃和烯烃， 化学变化 性质活泼
特别提醒 直馏汽油可用作卤素单质的萃取剂，而裂化汽
油易与卤素单质发生加成反应，故不能用作卤素单质的萃 取剂。
3.各种工业制气的主要成分 名称 高炉煤气 水煤气 来源 炼铁高炉 水煤气炉 主要成分 CO2、CO等 CO、H2等 用途 燃料 燃料、化工原料
③氧化反应：C6H6+
3.苯的同系物的性质 由于苯环受烃基的影响，使苯与苯的同系物有所不 同。 （1）氧化反应：燃烧通式： ，苯的同系物分子中的 烃基一般可以被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。 （2）取代反应
指点迷津 （１）芳香烃、苯的同系物、芳香族化合物的区别
①列表比较
异同点 芳香烃 只含碳 和氢元 素 苯的同系物 芳香族化合物
后加入苯，充分振荡，静置，发现 （3）实验结论：上述的理论推测是 确”或“错误”）的。 （4）查询资料：经查阅有关资料，发现苯分子中六个 。 （填“正
碳原子之间的键
一种 氢原子
（填“相同”或“不同”），是
键，苯分子中的六个碳原子和六个 （填“在”或“不在”）同一平面上，
应该用
表示苯分子的结构更合理。
一个物理变化过程。
（2）干馏：干馏时发生了复杂的物理、化学变化， 使煤中一些有机物发生分解。
3.石油裂化与裂解有何区别？ 提示 （1）裂化：在一定条件下使含碳原子多、相
对分子质量大、沸点高的烃断裂为含碳原子少、相
对分子质量小、沸点低的烃的过程。主要目的是为 了得到更多的轻质燃油。产物含碳原子数一定比反
原理
用蒸发冷 凝的方法 把石油分 成不同沸 点范围的 蒸馏产物
在催化剂存在 的条件下，把 相对分子质量 大、沸点高的 烃断裂为相对 分子质量小、 沸点低的烃
在高温下，把 石油产品中具 有长链分子的 烃断裂为各种 短链的气态烃 或液态烃
石油 炼制 的方 法
分馏 催化裂化 常压 减 压 石油的裂解
主要 原料
装置中较长导管的作用是 （2）试管Ⅱ中有少量液体凝结说明了 （3）试管Ⅲ中溶液褪色说明了 是 。
加成 反应
不反应 (在Fe作用 下 发生取代 反应)
光照时甲基上的 H原子被取代Fe 作用下，苯环上 的H原子被取代 氧化反应，使
KMn O4 (H2S O4)
不反应
氧化 反应
不反应
KMnO4酸性溶液
褪色
主要反 应类型
取代
加成、 加成、取 聚合 代
加成、取代
思考：现有酒精、苯、四氯化碳三种无色透明的 液体（只有水和试管、滴管等仪器）。如何用最 简单的方法鉴别它们？ 提示 用滴管分别取三种液体各少许于三支试管 中，然后用滴管分别向三支试管中加入水，若
第 3讲
芳香烃
资源的综合利用
基础盘点
一、苯的结构和性质 自我诊断 1.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 分子中有两种不同的碳碳键，即 ，因此它可以使紫色的 ，推测苯 和 溶液褪色。
（2）实验验证：他取少量的上述溶液加入试管中，然
解析 （1）苯的不饱和度为4，而每个三键不饱和度 为2，所以写出含两个三键的链状结构都是合理的， 如： HC≡C—C≡C—CH2—CH3
HC≡C—CH2—C≡C—CH3
HC≡C—CH2—CH2—C≡CH CH3—C≡C—C≡C—CH3 苯的取代反应包括卤代反应、硝化反应、磺化反应 等，举一例即可，如：铁存在时液溴与苯的反应。
素。
（1）煤的干馏 ①原理：把煤 隔绝空气加强热使其分解的过程。煤 的干馏是一个复杂的 物理、化学 变化过程。 ②煤的干馏产物 a. 焦炉气 ，b. 煤焦油 ，c. 焦炭 ，d. 水溶液 。
（2）煤的气化 将煤中的 有机物 转化为可燃性气体 的过程，目前主
要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为
资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂 化，装置如下图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固 体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ 中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体
气味，具有汽油的气味。
（1）该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为
，
为保证实验成功，实验前必须进行的操作是
原油
重油
重油
含直链烷烃的 石油分馏产品 （含石油气）
主要 产品
抗震性能 溶剂油、 润滑油、 好的汽油 汽油、 凡士林、 和甲烷、 乙烯、丙烯、 煤油、 石蜡、 乙烷、丙 1，3-丁二烯等 柴油、 沥青、 烷、丁烷、 重油 煤焦油 乙烯、丙 烯等
2.直馏汽油和裂化汽油的区别 获得方法 直馏 汽油 主要化学成分 一般是C5~C11 的烷烃及少量 的芳香烃等， 性质稳定 鉴别方法 能使溴的 四氯化碳 溶液褪色 的是裂化 汽油
C+H2O(g) （3）煤的液化 ① 直接 液化 煤+氢气 ② 间接 液化 煤+水 水煤气 甲醇等 液体燃料 CO+H2 。
2.天然气的综合利用
（1）天然气的主要成分是甲烷 ,它是一种清洁 的化 石燃料，更是一种重要的化工原料。
（2）天然气与水蒸气反应制取H2
原理： CH4+H2O CO+3H2 。
（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） （2）溶液分层，溶液紫色不褪去 （3）错误 （4）相同 特殊的 在 （5）不同意，由于苯是一种有机溶剂且不溶于水，而 溴单质在苯中的溶解度比其在水中的大许多，故将苯与 溴水混合振荡时，苯将溴单质从其水溶液中萃取出来， 从而使溴水褪色，与此同时，苯层颜色加深 酸性KMnO4
（2）1，3-环己二烯脱去2 mol H变成苯放热，说
明生成物苯的能量比反应物能量低，也即苯比1,3环己二烯稳定。
（3）按苯的单、双键交替的正六边形平面结构分
析，由于 的存在，苯能使溴水褪色，能与
H2 发生加成反应，从空间结构分析，溴苯没有同
分异构体,而邻二溴苯应该有两种结构,即
和
事实。
，所以凯库勒结构式不能解释a、d两个
催化剂不能反应。苯分子里有六个结构相同的氢原子， 但在上述反应条件下，一般是苯分子中的一个氢原子被 取代。
二、煤、石油、天然气的综合利用
自我诊断
2.干馏与分馏有何区别？ 提示 （1）分馏：利用混合物中各组分沸点（挥发 度）的不同，在加热时使沸点低的组分先汽化后 冷凝下来，从而达到混合物分离的目的。分馏是
基础回归
1.苯的结构和芳香烃 苯的分子式为C6H6，结构简式为 或 ,苯 分子具有平面正六边形 结构,键与键的夹角为120° ； 苯分子中不存在一般的碳碳双键，6个碳原子之间 的键长、键能 相 等，是一种介于单键和双键之间的 独特的键，分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合 物，属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。
2.苯的性质 （1）物理性质 苯为无色、有 特殊气味 的液体，有毒，难 溶于水，密 度比水 小 ，熔点仅为5.5℃。 （2）苯分子的特殊结构决定了苯兼有烷烃和烯烃的化 学性质，即易取代，能加成，难氧化。 ①取代反应：
卤代反应： 硝化反应：
；
；
磺化反应：
。
②加成反应：
。
15 O2 6CO2+3H2O， 2 苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。
3.石油的综合利用 （1）石油的成分
石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。所含 元素以 碳 、 氢 为主，还有少量N、S、P、O等。
（2）石油的分馏
利用 原油中各组分沸点 不同，将复杂的混合物分离
成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。分馏 是 物理变化 过程。其主要目的是得到 汽油 、 煤油 、 柴油 等轻质油。 （3）石油的裂化 ①条件：催化剂催化、高温。 ②过程：含碳原子较多，沸点较高的烃断裂为含 碳原子较少、沸点较低 的烃,裂化是 化学变化 过
炼厂气
裂解气
石油炼制厂
裂解炉
低级烷烃
“三烯二烷” H2、CH4、 C2 H4等 甲烷
燃料、化工原料
石油化工原料
焦炉气
天然气
炼焦炉
天然气田、 油田
燃料、化工原料
燃料、化工原料
【典例导析2】如何从石油中获得更多的轻质燃油一 直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油
进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料一：石蜡是含有20~30个碳原子的烷烃的混合 物，常温下呈固态。
应物含碳原子数少。
（2）裂解：是深度裂化，使具有长链的烃分子发 生断裂、脱氢等反应,生成各种短链的烃分子的过 程。主要目的是为了得到有机化工所需的裂解气 （短链不饱和烃）。产物含碳原子数一定比反应物
含碳原子数少。
基础回归 1.煤的综合利用 无机物组成的复杂混合物 煤是由有机物和少量 ，主 要含有碳元素，还含有少量氢、 氧 、 氮 、 硫 等元
共同点
含有的 元素
结构特 点 含有的 元素
只含碳和 氢元素 都含有苯环
含碳和 氢元素
不同点
只含碳 和氢元 素 无通式
只含碳和 氢元素 CnH2n-6 （n≥6）
除碳和氢元素 外还含有其他 元素 无通式
通式
②用集合表示其关系
（2）在苯与溴的取代反应中，影响反应的因素，一是溴
为纯液态溴，溴水与苯不反应；二是要使用催化剂，无
结构 特点
全部单 键饱和 烃
含碳碳 双键不 饱和链 烃
甲烷
乙烯
苯
甲苯 除甲基上的氢
空间 构型
正四 面体
平面 平面正六边形 结构
原子外，其余 原子在同一平
面上
物理 性质 无色气体, 无色液体，难溶于水，比水轻 难溶于水
甲烷 燃烧
乙烯
苯
甲苯
易燃,完全燃烧生成CO2和水
溴 化 学 性 质 (CCl4) 不反应
程。
③主要目的：将重油 转化为 轻质油 。
（4）石油的裂解 ①定义
石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的烃分 短链烃 。 子断裂成以乙烯、丙烯为主的 ②生产目的：生产 乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基
本原料 4.三大合成材料 （1）三大合成材料是指 塑料、合成橡胶和合成 纤维 。 （2）聚合反应 。
解析 A项说明苯环对—CH3有影响；B项是官能团不同
导致性质不同；C项说明
—OH的影响不同；D项说明—OH对 有活化作用。 答案 B
基和—CH2CH3对
上的H
迁移应用1 人们对苯的认识有一个不断深化的过程。 （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C6H6的一种含三键且无支链 链烃的结构简式： ，苯不能使溴水 褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发生取代反应的 化学方程式： 。 （2）烷烃中脱去2 mol氢原子形成1 mol双键要吸热。 但1，3-环己二烯（ ）脱去2 mol氢原子 （填