版高中化学人教版选修5有机化学基础课件第2章 第2节Word文档格式.docx

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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后的产物。

（2）分子中只有一个苯环,侧链都是烷基。

（3）通式为CnH2n－6（n≥7）。

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

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

①苯的同系物大多数能被KMnO4酸性溶液氧化而使其褪色。

②均能燃烧,燃烧的通式：

CnH2n－6＋

O2

nCO2＋（n－3）H2O。

（2）取代反应

甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下反应生成三硝基甲苯的化学方程式：

。

（3）加成反应

甲苯与氢气反应的化学方程式：

3.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？

（1）苯环对侧链的影响,使得苯的同系物能使高锰酸钾酸性溶液褪色,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。

三、芳香烃的来源及其应用

[效果自测]

1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×

”。

（1）苯的结构简式可表示为

说明苯环中含有三条碳碳单键和三条碳碳双键,故能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

（×

）

【试题解析】苯环的凯库勒式不表示苯分子的真实结构,苯分子中的键不是单、双键交替的形式,真实结构为六个碳碳键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键。

苯环不含碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

（2）苯和溴水能因发生反应而使溴水褪色。

【试题解析】苯只能在溴化铁催化下与液溴发生取代反应；

与溴水不能发生反应,但苯可以萃取溴水中的溴,静置分层后上层为苯层,颜色较深,下层为水层,几乎无色。

（3）苯与乙烯均为不饱和烃,故苯燃烧时的现象与乙烯相同。

【试题解析】乙烯（C2H4）中碳的百分含量比苯（C6H6）中碳的百分含量低,燃烧时苯的火焰更明亮,烟也更浓。

（4）芳香烃一定是苯的同系物。

【试题解析】苯的同系物一定是芳香烃,芳香烃不一定是苯的同系物,如苯乙烯。

（5）

结构不同,是同分异构体。

【试题解析】苯中的6个碳碳键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键,二者是同一物质。

（6）苯的一氯代物只有一种结构,说明苯分子中的六个碳碳键完全相同,而不是单双键交替的形式。

【试题解析】若苯分子为单双键交替的结构,则其一氯代物只有一种结构,若苯分子中的六个碳碳键完全相同,则其一氯代物也是只有一种结构,故苯的一氯代物只有一种结构,不能证明苯分子中的六个碳碳键完全相同还是单双键交替的形式。

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（　　）

①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

②甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色而苯不能

③甲苯燃烧产生带浓烟的火焰

④1mol甲苯与3molH2发生加成反应

A.①③B.②④

C.①②D.③④

【试题解析】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,①正确；

由于苯环对甲基的影响,使甲基易被KMnO4酸性溶液氧化,②正确。

答案　C

3.通过实验事实的验证与讨论,认识苯的结构式。

提出问题：

苯分子结构是碳碳单键、双键交替的环状结构吗？

（1）提出假设：

从苯的分子式看,C6H6具有不饱和性；

从苯的凯库勒结构式看,分子中含有碳碳双键,所以,苯一定能使________褪色。

（2）实验验证：

①苯不能使________褪色。

②经科学测定,苯分子里6个碳原子之间的键________；

6个碳原子和6个氢原子都在同一________上。

（3）结论：

苯的凯库勒结构式中的双键与烯烃双键______,苯的性质没有表现出不饱和性,结构稳定,说明苯分子________一般的碳碳单键、双键交替的环状结构。

（4）应用：

为了表示苯分子的结构,结构式用________表示,用凯库勒式表示苯分子结构式是不确切的。

【试题解析】分子中含有碳碳双键的物质能使酸性KMnO4溶液或溴水因发生化学反应而褪色。

而苯环上的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键,6个碳原子之间的键完全相同,所以不能使酸性KMnO4溶液或溴水因发生化学反应而褪色。

答案　

（1）酸性KMnO4溶液

（2）①酸性KMnO4溶液　②完全相同　平面

（3）不同　不同于

（4）

探究一、苯的结构与性质

【合作交流】

1.用怎样的事实可以说明苯不是单双键交替的结构？

苯的邻位二氯代产物只有一种结构。

2.结合苯及乙烯的结构,分析苯乙烯（

）分子中所有原子是否可能在同一平面内？

苯乙烯的结构式可写为

由苯和乙烯的结构知M、N中原子分别在同一平面上,由于共价单键可以旋转,故M、N中的原子可能在同一平面上。

【点拨提升】

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H2或Cl2分别在催化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。

【典题例证1】　已知①R—Br

R—OH（R表示烃基）；

②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。

【试题解析】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。

【变式训练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KMnO4酸性溶液氧化

C.1mol苯能与3molH2发生加成反应

D.苯能够燃烧产生浓烟

【试题解析】苯既不能使KMnO4酸性溶液褪色,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

探究二、苯的两个重要实验

1.如何将浓硫酸、浓硝酸混合制得混酸？

将浓硫酸沿烧杯内壁注入浓硝酸中,并用玻璃棒不断搅拌,冷却溶液至室温。

2.纯净的硝基苯是无色、密度比水大的油状液体,而实验得到的硝基苯呈黄色,其原因是什么？

如何除去？

原因是硝基苯中溶解了NO2,可用稀NaOH溶液洗涤除去。

3.苯和液溴的反应装置如图所示：

（1）该实验中可能观察到哪些实验现象？

（2）装置中的长玻璃导管的作用是什么？

（3）如何净化制得的溴苯？

（1）烧瓶中液体轻微翻腾,有气体逸出圆底烧瓶内部充满了红棕色气体。

导管口有白雾生成,锥形瓶中生成浅黄色沉淀。

烧瓶底部有褐色不溶于水的液体生成。

（2）冷凝、回流、导气。

（3）水洗→碱洗→水洗→干燥。

1.溴苯的制取

反应

原理

实验

装置

注意

事项

①CCl4的作用是吸收挥发出的溴单质。

②AgNO3溶液的作用是检验溴与苯反应的产物中有HBr生成。

③该反应中作催化剂的是FeBr3。

④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。

⑤应该用纯溴,苯与溴水不反应。

⑥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.硝基苯的制取

①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,降温后再逐滴滴入苯,边滴边振荡

②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50～60℃范围内

③温度计放置的位置：

温度计的水银球不能触及烧杯底部及烧杯壁

④长直玻璃导管的作用是冷凝回流

⑤硝基苯是无色油状液体,因为溶解了NO2而呈褐色

【特别提醒】　

（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）。

【典题例证2】　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CCl4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__________________________。

【试题解析】由于苯、液溴的沸点较低,且反应

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Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋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D中是否含有大量H＋或Br－即可。

答案　

（1）

（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　Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O（或3Br2＋6NaOH===5NaBr＋NaBrO3＋3H2O）

（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）

【变式训练2】　实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸发生反应制取硝基苯的装置如图所示。

请回答下列问题：

（1）反应需在50～60℃的温度下进行,图中给反应物加热的方法是________,其优点是________和________。

（2）在配制混合酸时应将________加入________中去。

（3）该反应的化学方程式是___________________________。

（4）由于装置的缺陷,该实验可能会导致的不良后果是：

_________________________________________________。

（5）反应完毕后,除去混合酸,所得粗产品用如下操作精制：

①蒸馏　②水洗　③用干燥剂干燥　④用10%NaOH溶液洗

正确的操作顺序是________（填序号）。

【试题解析】

（1）反应条件中加热温度在100℃以下时,可以采用水浴加热法,此方法优点在于使反应物受热均匀,且易于控制温度。

（2）混合浓硫酸与浓硝酸时,应将浓硫酸加入到浓硝酸中（与浓硫酸的稀释操作类似）。

（4）由于缺乏冷凝回流装置,苯、浓硝酸等受热易挥发,造成环境污染。

（5）结合苯、硝基苯、浓硫酸、浓硝酸的物理化学性质,可知粗产品先用水洗去大部分酸液,再用10%的NaOH溶液洗去水洗未洗净的少量酸液,然后再水洗洗去NaOH溶液,经过干燥得到苯与硝基苯的混合物,再经蒸馏即可得到纯净的硝基苯。

答案　

（1）水浴加热　便于控制温度　受热均匀

（2）浓硫酸　浓硝酸

（3）

（4）苯、浓硝酸等挥发到空气中,造成污染

（5）②④②③①

探究三、苯的同系物的结构和性质

1.以甲苯为例,分析哪些化学反应或事实说明甲基对苯环产生了影响？

甲基的引入,使苯环上的氢原子活泼性增强,苯发生硝化反应的产物为一取代物,甲苯发生硝化反应时生成的是三硝基甲苯。

2.以甲苯为例,分析哪些化学反应或事实说明苯环对甲基产生了影响？

甲烷不能被酸性高锰酸钾溶液氧化而甲苯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸。

甲苯可以看作甲烷分子中的一个氢原子被苯环取代,由于苯环的影响,使甲基的性质比甲烷活泼,容易被氧化。

3.怎样由甲苯分别制得

？

甲苯与溴反应,条件不同,溴取代氢原子的位置就不同。

甲苯与溴蒸气在光照条件下反应,溴取代侧链上的氢原子,

；

甲苯与液溴在溴化铁催化下发生反应,则溴取代苯环上的甲基邻位或对位的氢原子,

苯和苯的同系物的性质归纳

【典题例证3】　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

【试题解析】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,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6种一溴代物,当苯环上的取代基为异丙基时有5种一溴代物。

答案　D

【变式训练3】　将甲苯与液溴混合,加入铁粉,其反应产物可能有（　　）

A.①②③B.⑥

C.③④⑤⑥D.全部都有

【试题解析】苯的同系物在催化剂（Fe3＋）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、相对位上的氢原子,也可以同时取代。

甲基对苯环的作用,使邻、对位上的氢原子变得活泼,容易被取代,实验测定,邻、对位上的取代物比间位上的取代物多一些,但并不是无间位取代物。

1.下列关于苯的说法中,正确的是（　　）

A.苯的分子式为C6H6,它不能使酸性KMnO4溶液褪色,属于饱和烃

B.从苯的凯库勒式（

）看,苯分子中含有碳碳双键,应属于烯烃

C.在催化剂作用下,苯与液溴反应生成溴苯,发生了加成反应

D.苯分子为平面正六边形结构,6个碳原子之间的键完全相同

【试题解析】从苯的分子式C6H6看,其氢原子数远未达到饱和,应属不饱和烃,而苯不能使酸性KMnO4溶液褪色是由于苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键所致,A错误；

苯的凯库勒式（

）并未反映出苯的真实结构,只是由于习惯而沿用,不能由其来认定苯分子中含有双键,因而苯也不属于烯烃,B错误；

在催化剂的作用下,苯与液溴反应生成了溴苯,发生的是取代反应而不是加成反应,C错误；

苯分子为平面正六边形结构,其分子中6个碳原子之间的键完全相同,D正确。

2.要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是（　　）

A.先加入足量的KMnO4酸性溶液,然后再加入溴水

B.先加入足量溴水,然后再加入KMnO4酸性溶液

C.点燃这种液体,然后观察火焰的明亮程度

D.加入浓硫酸与浓硝酸后加热

【试题解析】要鉴别出己烯中是否混有甲苯,用C项中的方法显然无法验证；

而D中反应物会把己烯氧化也不可以；

只能利用溴水和KMnO4酸性溶液,若先加KMnO4酸性溶液,己烯也可以使KMnO4酸性溶液褪色,故A项不对；

若先加入足量溴水,则可以把己烯转变成卤代烃,不能与KMnO4酸性溶液反应,若再加入KMnO4酸性溶液褪色,则说明有甲苯,故B项正确。

答案　B

3.下列说法中,正确的是（　　）

A.苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物

B.苯的同系物分子中的所有原子都在同一平面上

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

【试题解析】苯的同系物仅指分子中含有一个苯环,且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物,苯的同系物的通式为CnH2n－6（n>

6,且n为正整数）,A错误；

苯的同系物分子中与苯环直接相连的原子都在同一平面上,B错误；

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相互影响所致,C错误、D正确。

4.下列分子中所有碳原子不在同一平面上的是（　　）

【试题解析】与双键相连的6个原子一定在同一平面内；

苯环上的12个原子是共面的；

与三键相连的2个碳原子及每个碳原子所连的1个原子在同一直线上。

5.A～G是几种烃分子的球棍模型（如图）,据此回答下列问题：

（1）常温下含碳量最高的气态烃是________（填字母）；

（2）能够发生加成反应的烃有________种；

（3）一卤代物种类最多的是________（填字母）；

（4）能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________（填字母）；

（5）写出实验室制D的化学方程式：

____________________；

（6）写出F发生硝化反应的化学方程式：

__________________________________。

课时作业

1.苯环实际上不具有碳碳单键和双键的简单交替结构,可以作为证据的事实有（　　）

①苯的间位二取代物只有一种　②苯的邻位二取代物只有一种　③苯分子中碳碳键的键长均相等　④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色　⑤苯在加热和催化剂存在条件下,与氢气发生加成反应　⑥苯在FeBr3存在的条件下,与液溴发生取代反应,但不能因化学变化而使溴水褪色

A.①②③④B.②③④⑥

C.③④⑤⑥D.全部

【试题解析】苯不能因化学变化使溴水褪色,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,都说明苯分子中没有典型的双键。

若苯环上具有单键和双键交替的结构,碳碳键的键长应该不等（双键键长比单键键长短）,其邻位二氯取代物应该有

两种,而间位二氯取代物只有一种。

2.下列关于苯的性质的叙述中,不正确的是（　　）

A.苯是无色带有特殊气味的液体

B.常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体

C.苯在一定条件下能与溴发生取代反应

D.苯不含真正的双键,故不可能发生加成反应

【试题解析】苯是没有颜色、带有特殊气味的液体,苯有毒,不溶于水,密度比水小,熔点为5.5℃,沸点为80.1℃。

苯在铁粉作催化剂的条件下和液溴发生取代反应；

在一定条件下,苯还可以和氢气发生加成反应生成环己烷。

3.苯和甲苯比较,下列叙述中不正确的是（　　）

A.都属于芳香烃

B.都能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C.每1mol都能加成3molH2

D.都能在空气中燃烧

【试题解析】只要是有苯环的烃都属于芳香烃,A正确；

甲苯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以B不正确。

每1mol苯环都能加成3molH2,C正确；

烃都能燃烧,D正确。

4.除去溴苯中少量溴的方法是（　　）

A.加入苯使之反应

B.加入KI

C.加NaOH溶液后静置分液

D.加CCl4萃取后静置分液

5.若用一种试剂可将四氯化碳、苯及甲苯三种无色液体鉴别出来,则这种试剂是（　　）

A.硫酸B.水

C.溴水D.酸性高锰酸钾溶液

【试题解析】能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯；

另外两种液体分层,上层为无色层的是苯,下层为无色层的是CCl4。

6.能发生加成反应,也能发生取代反应,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,同时也能使溴水因反应而褪色的是（　　）

与溴水不反应,故A错误；

分子式为C6H12的有机物中,如为环己烷,与溴水、酸性高锰酸钾溶液不反应,故B错误；

苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液不反应,故C错误；

含碳碳双键,同时能使溴水因发生加成反应而褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,且苯环上的氢原子可发生取代反应,故D正确。

7.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.甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯

B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C.甲苯燃烧时产生很浓的黑烟

D.1mol甲苯与3mol氢气发生加成反应

【试题解析】侧链对苯环的影响,应是原来无侧链时没有的性质,现在因为有侧链而有了相应的性质。

A选项中甲苯硝化反应生成三硝基甲苯,和没有支链时苯的硝化反应不一样,所以A正确；

B选项中是苯环对甲基的影响,造成甲基被氧化；

C选项中产生黑烟是苯中碳的含量高造成的；

D选项中无论是苯还是苯的同系物均能与H2发生加成反应并且比例为1∶3。

答案　A

8.下列说法中正确的是（　　）

在FeBr3催化作用下与液溴反应生成的一溴代物有3种,A项不正确；

苯环和氢气加成需要3molH2,碳碳双键需要1mol