2019高中化学第1部分第二单元第二课时芳香烃的来源与应用讲义(含解析)苏教版

芳香烃的来源与应用1．哪些实验事实能说明苯分子结构中并不存在碳碳双键？提示：苯不能使溴的CCl4溶液褪色，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色都能证明苯分子结构中不存在碳碳双键。

2．苯的化学性质主要有哪些？提示：苯能发生溴代、硝化反应，能与H2发生加成反应，能燃烧。

3．苯的二氯代物有几种？试写出其结构简式。

提示：苯的二氯代物有三种，分别为[新知探究]探究1(1)取1支试管，向其中加入2 mL甲苯，再加入3～5滴酸性KMnO4溶液，振荡。

(2)取1支试管，向其中加入2 mL二甲苯，再加入3～5滴酸性KMnO4溶液，振荡。

以上实验，各有什么现象？可得出什么结论？提示：两支试管中液体均褪色；说明苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色。

探究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。

探究3 苯的同系物是否都能使酸性KMnO 4溶液褪色？提示：不一定；与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子时，才能使酸性KMnO 4溶液褪色，如不能使酸性KMnO 4溶液褪色。

[必记结论]1．苯的同系物的概念分子中含有一个苯环，苯环上的氢原子被烷基取代的芳香烃。

2．结构特点分子中只有一个苯环，苯环上的侧链全部是烷基。

3．通式 C n H 2n －6(n ≥6)。

4．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：①苯的同系物中，与苯环直接连接的碳原子上连有氢原子时，能被酸性KMnO 4溶液氧化而使酸性KMnO 4溶液褪色。

②均能燃烧，燃烧的化学方程式通式为 C n H 2n －6＋3n －32O 2――→点燃 n CO 2＋(n －3)H 2O 。

(2)取代反应：甲苯能发生卤代、硝化等取代反应。

①甲苯与浓硝酸、浓硫酸的混合酸在30 ℃时主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯，反应的化学方程式分别为：②甲苯与浓硝酸、浓硫酸的混合酸在100 ℃时生成2，4，6­三硝基甲苯。

(3)加成反应：甲苯与H2在一定条件下发生加成反应：。

5．常见的苯的同系物[成功体验]1．苯和甲苯相比较，下列叙述中不正确的是( )A．都属于芳香烃B．都能使酸性KMnO4溶液褪色C．都能与H2发生加成反应D．都能发生取代反应解析：选B 甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能。

[新知探究]探究1苯乙烯()属于苯的同系物吗？提示：不属于苯的同系物，但属于芳香烃。

原因是与苯环相连的不是烷烃基而是不饱和烃基。

探究2工业上用苯和乙烯合成乙苯，该反应中使用的催化剂是含盐酸的三氯化铝，该工艺流程有何缺点？提示：AlCl3的腐蚀性大，反应结束还要使用大量NaOH中和废酸，生产过程中产生大量废水、废酸、废渣、废气、严重污染环境。

探究3蒽()和菲()是何种关系？二者的一氯代物分别是多少种？提示：蒽和菲的分子式相同，均为C14H10，二者互为同分异构体。

蒽的一氯代物有3种：菲的一氯代物有5种：。

[必记结论]1．芳香烃的来源(1)芳香烃最初来源于煤焦油中，现代主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。

苯、乙苯和对二甲苯是应用最多的基本有机原料。

(2)工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、丙烯反应获得。

苯与乙烯反应的化学方程式为：。

此反应早先采用无水AlCl3和浓盐酸作催化剂，污染较大而且成本较高。

现在采用分子筛固体酸作催化剂，这种催化剂无毒无腐蚀且可完全再生。

2．多环芳烃(1)概念：含有多个苯环的芳香烃。

(2)分类：①多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连接在一起；如二苯甲烷：等。

②联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连；如联苯：等。

③稠环芳烃：由共用苯环的若干条环边形成的；如萘：等。

(3)多环芳烃的结构及同分异构体：①由于多环芳烃分子中含有多个苯环，不符合苯的同系物的概念，因此多环芳烃不属于苯的同系物。

②判断多环芳烃分子的共面、共线问题时，要注意：a．苯环是平面正六边形结构；b．若分子中含有饱和碳原子，则所有原子一定不共平面。

③判断多环芳烃取代物的同分异构体时，应注意分子结构的对称性。

(4)芳香烃对人类健康的危害：对中枢神经系统麻醉，诱发白血病。

3．苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物之间的关系[成功体验]2．[双选]下列物质属于芳香烃的是( )解析：选BC 的组成元素只有C和H，且含有苯环，二者属于芳香烃。

3．萘()、蒽()是比较简单的稠环芳香烃，请回答以下问题：(1)在一定条件下，萘与浓硫酸、浓硝酸的混合酸作用可以得到几种萘的一硝基取代物，写出其结构简式。

(2)蒽的一氯代物有几种？萘的二氯代物有几种？解析：(1)萘的一硝基取代物有两种，分别为。

(2)蒽的一氯代物有3种，。

萘的二氯代物有10种：。

答案：(1)2 (3)3 10———————————————[关键语句小结]————————————————1．苯的同系物的分子通式为C n H2n－6(n≥6)，分子式为C8H10并且属于苯的同系物的结构简式有：。

2．由甲苯合成TNT的反应原理：。

3．苯的同系物中，如果与苯环直接连接的碳原子上连有氢原子，该苯的同系物就能够使酸性KMnO4溶液褪色，与苯环相连的烷基被氧化为羧基。

苯的同系物与苯化学性质的差异1．氧化反应——苯对侧链的影响由于苯环对侧链的影响，苯的同系物的侧链容易被氧化。

如果与苯环直接连接的碳原子上有氢原子，则该苯的同系物能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，如乙基苯被氧化的过程可表示为：。

2．取代反应——侧链对苯环的影响由于侧链对苯环的影响，使苯环上邻、对位的氢原子活化，从而比苯更容易发生取代反应，如甲苯的硝化反应分别为：[例1] 由于分子中苯环和侧链的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯和烷烃略有不同。

下列事实能说明苯环对侧链的性质有影响的是( )A．甲苯不能使溴水褪色B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．甲苯能与氢气发生加成反应D．甲苯与硝酸反应生成三硝基甲苯解析：选B 对于甲苯，由于苯环对侧链的影响，使侧链(甲基)能被酸性高锰酸钾溶液氧化，而烷烃中的甲基不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。

由于侧链对苯环的影响，甲苯比苯更易发生硝化反应。

甲苯不能使溴水褪色、能与氢气发生加成反应这两个性质与苯是相似的，不能说明侧链(甲基)对苯环的性质有影响，况且本题只要求选出“能说明苯环对侧链的性质有影响的”事实。

(1)甲苯与Cl2反应的条件不同，产物也可能不同。

(2)苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化的规律。

①苯的同系物发生氧化时，被氧化的不是苯环，而是苯环上的侧链烃基被氧化成羧基(—COOH)，如：。

②苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上，如：。

③如果与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，则不能被氧化。

如：不能被KMnO4(H＋)氧化。

④苯环上有多个烃基时，均被酸性KMnO4氧化成—COOH。

如：。

1．下列物质中，既能因发生化学反应而使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是( )①CH3CH2CH2CH3②CH3CH2CH===CH2A．①②③④B．②③④C．②④ D．只有②解析：选D ①丁烷不能使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；②1­丁烯分子中含有碳碳双键，既能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，也能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；③苯分子结构稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，但是可以萃取溴水中的溴而使溴水褪色；④邻二甲苯苯环上的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，二甲苯也可萃取溴水中的溴使溴水褪色，但是萃取属于物理变化过程；因此本题中符合题意的只有②。

分子式为C8H10的苯的同系物及其一氯代物同分异构体种数的确定：[例2] 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：选A 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。

含有苯环的有机物同分异构体数目的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。

如图所示(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置)：。

(2)换元法：对于芳香烃，若苯环上氢原子数为m，且有a＋b＝m，则该芳香烃苯环上的a元卤代物和b元卤代物的同分异构体种类相同。

如对二甲苯苯环上的一氯取代物共有1种，则三氯取代物也为1种。

2．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，故其一氯代物有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相同。

答案：3 91．下列物质中属于苯的同系物的是( )解析：选D 苯的同系物中只有一个苯环，且烷基与苯环相连，符合要求的只有选项D。

2．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为正整数)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．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4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：选D 芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，其通式为C n H2n－6(n≥7，且n为正整数)；苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应，但甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色而苯不能，这是由于苯环与侧链之间的影响所致。

3．要检验己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是( )A．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再滴加溴水B．先加足量溴水，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液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：选B A项，若先加足量的酸性高锰酸钾溶液，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，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液，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，加入浓硫酸与浓硝酸后加热，己烯和甲苯都能反应。