学案 芳香烃.docx
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学案芳香烃
学案56 芳香烃
[考纲要求] 1.以芳香烃的代表物为例，比较与其他烃类在组成、结构、性质上的差异。
2.举例说明芳香烃在有机合成和有机化工中的重要作用。
知识点一 苯的结构与性质
1．苯的结构和芳香烃
（1）苯的分子式为C6H6，结构简式为__________，苯分子具有__________结构；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__________________________的独特的键。
（2）分子里含有苯环的碳氢化合物，属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。
问题思考
1．哪些事实能说明苯分子中不存在单、双键交替的结构
2．苯的性质
（1）物理性质
苯为____色、________气味的液体，有毒，____溶于水，密度比水____，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：
苯与溴发生反应：
________________________________________________________________________；
苯与硝酸发生反应：
________________________________________________________________________；
苯与硫酸发生反应：
________________________________________________________________________；
②苯与H2发生加成反应：
________________________________________________________________________。
③氧化反应：
a．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。
b．苯在空气中燃烧，产生明亮火焰并冒出黑烟。
问题思考
2．硝基苯是无色、密度比水大的油状液体，实验室制得的硝基苯常因溶有NO2而显黄色，如何洗去硝基苯中的黄色
知识点二 苯的同系物
由于苯环受烃基的影响，使苯的同系物与苯有所不同。
（1）氧化反应：
①燃烧。
②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：
甲苯与浓HNO3、浓H2SO4的混合物反应：
。
问题思考
3．己烯中混有少量甲苯，如何检验
知识点三 芳香烃的来源及其应用
1．芳香烃来源于煤的提炼和石油化学工业中的催化重整。
2．一些简单的芳香烃如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、农药等。
一、苯、苯的同系物、芳香烃
1．苯与溴反应生成溴苯，采用的是液溴还是溴水，为什么
2．是不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色
3．苯的同系物与芳香烃有何异同点从范围大小分析，二者有何关系
4．烃的来源及应用（填写下表空白处）
来源
条件
产品
石油
常压分馏
减压分馏
催化裂化、裂解
催化重整
天然气
煤
煤焦油的分馏
直接或间接液化
典例导悟1
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
听课记录：
变式演练1 用一种试剂可将三种无色液体：
四氯化碳、苯、甲苯鉴别出来，这种试剂是（ ）
A．硫酸B．水
C．溴水D．酸性KMnO4溶液
二、含苯环的化合物的同分异构体的书写
1．写出苯的一氯代物、二氯代物的结构简式。
2．分子式为C8H10的芳香烃的同分异构体有几种试写出其结构简式。
3．乙苯的一氯代物有几种试写出其结构简式。
思维升华 怎样确定芳香族有机物同分异构体的数目
典例导悟2
某芳香烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色，碳、氢原子个数比为3∶4,0.1mol该烃完全燃烧后，产物通入浓H2SO4中增重10.8g，已知该烃中只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种。
（1）试计算推出该烃的结构简式为
________________________________________________________________________。
（2）写出该烃侧链一溴代物的结构简式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
变式演练2 二甲苯苯环上的一溴代物共有6种，可用还原的方法制得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表：
6种一溴二
甲苯的熔点
243℃
206℃
213.8℃
204℃
214.5℃
205℃
对应还原
的二甲苯
的熔点
13℃
－54℃
－27℃
－54℃
－27℃
－54℃
由此推断熔点为243℃的分子的结构简式为______________________________，熔点为－54℃的分子的结构简式为_________________。
1．（2010·上海，10）下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是（ ）
A．乙醇、甲苯、硝基苯B．苯、苯酚、己烯
C．苯、甲苯、环己烷D．甲酸、乙醛、乙酸
2.（2011·上海，28）异丙苯（
）是一种重要的有机化工原料。
根据题意完成下列填空：
（1）由苯与2-丙醇反应制备异丙苯属于__________反应；由异丙苯制备对溴异丙苯的反应试剂和反应条件为__________________。
（2）异丙苯有多种同分异构体，其中一溴代物最少的芳香烃的名称是__________。
（3）α-甲基苯乙烯（
）是生产耐热型ABS树脂的一种单体，工业上由异丙苯催化脱氢得到。
写出由异丙苯制取该单体的另一种方法（用化学反应方程式表示）。
（4）耐热型ABS树脂由丙烯腈（CH2===CHCN）、1,3-丁二烯和α-甲基苯乙烯共聚生成，写出该树脂的结构简式（不考虑单体比例）。
3．（2010·安徽理综，26）F是新型降压药替米沙坦的中间体，可由下列路线合成：
（1）A→B的反应类型是________________，D→E的反应类型是________________，E→F的反应类型是________________。
（2）写出满足下列条件的B的所有同分异构体
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
（写结构简式）。
①含有苯环 ②含有酯基 ③能与新制Cu（OH）2反应
（3）C中含有的官能团名称是________________。
已知固体C在加热条件下可溶于甲醇，下列C→D的有关说法正确的是________。
a．使用过量的甲醇，是为了提高D的产率
b．浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑
c．甲醇既是反应物，又是溶剂
d．D的化学式为C9H9NO4
（4）E的同分异构体苯丙氨酸经聚合反应形成的高聚物是
________________________________________________________________________
（写结构简式）。
（5）已知
在一定条件下可水解为
和
，则F在强酸和长时间加热条件下发生水解反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组一 苯
1．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是（ ）
A．难氧化、难取代、难加成
B．易氧化、易取代、易加成
C．难氧化、可加成、易取代
D．易氧化、易加成、难取代
2．下列各组有机物中，只需加入溴水就能一一鉴别的是（ ）
A．己烯、苯、四氯化碳 B．苯、己炔、己烯
C．己烷、苯、环己烷D．甲苯、己烷、己烯
3．如图所示为实验室制取少量溴苯
的装置，回答下列问题：
（1）烧瓶A中装的物质为__________________，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）导管B的主要作用是
________________________________________________________________________。
（3）导管口C处附近会出现白雾，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）反应后，向烧杯中滴加AgNO3溶液时观察到的现象是____________________，相应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
4．（2011·淄博月考）苯环上原有的取代基对新导入苯环上的取代基的位置有一定的影响，其规律是：
①苯环上新导入的取代基所占的位置主要决定于原取代基的性质；②可以把原取代基分成两类：
第一类取代基如—OH、—Cl、—Br、—OCOR、—R等，可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位；第二类取代基如—NO2、—SO3H、—CHO等可使新导入的取代基进入原取代基的间位。
（1）写出②的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
C的结构简式：
__________________；
（2）写出同分异构体D、E的结构简式：
D________________；E________________。
题组二 芳香烃
5．（2011·绍兴质检）下列说法中，正确的是（ ）
A．芳香烃的分子通式是CnH2n－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物质
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
6．有机物中碳原子和氢原子个数比为3∶4，不能与溴水反应却能使KMnO4酸性溶液褪色。
其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍。
在铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物。
该有机物可能是（ ）
7．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是（ ）
A．③④B．②⑤
C．①②⑤⑥D．②③④⑤⑥
8．苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如下图。
下列关于苏丹红说法错误的是（ ）
A．分子中含一个苯环和一个萘环
B．属于芳香烃
C．能被酸性高锰酸钾溶液氧化
D．能溶于苯
9．苯环上连接有一个烃基—R和3个—X基的有机物的结构共有（ ）
A．4种B．5种C．6种D．7种
题号
1
2
5
6
7
8
9
答案
10.有机化学反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品。
例如：
Ⅰ.HX＋CH3—CH===CH2—
Ⅱ.苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂作用下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。
工业上利用上述信息，按下图所示路线合成结构简式为
的物质，该物质是一种香料。
请根据上述路线回答下列问题：
（1）A的结构简式可能为
________________________________________________________________________。
（2）反应①、③的反应类型分别为__________、
________________________________________________________________________。
（3）反应④的化学方程式为（有机物写结构简式，并注明反应条件）____________。
（4）工业生产中，中间产物A需经反应③④⑤得D，而不采取直接转化为D的方法，其原因是________________________________________________________________________。
11．烷基取代苯
可以被酸性KMnO4溶液氧化生成
，但若烷基R中直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子，则不能被氧化得到
。
现有分子式为C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为
的同分异构体共有7种，其中的3种是：
请写出其他的4种结构简式：
___________________、______、
_______________________、______________。
题组三 实验探究
12．（2011·沧州模拟）用A、B、C三种装置都可制取溴苯，请仔细分析三套装置，并完成下列问题：
（1）写出三个装置中都发生的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
写出B的试管中还发生的反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
（2）装置A、C中长导管的作用是
________________________________________________________________________。
（3）B、C装置已连接好，并进行了气密性检验，也装入了合适的药品，接下来要使反应开始，对B应进行的操作是_______________________________________
____________________，对C应进行的操作是_________________________________
________________________________________________________________________。
（4）A中存在加装药品和及时密封的矛盾，因而在实验中易造成的不良后果是
________________________________________________________________________。
（5）B中采用了双球吸收管，其作用是
________________________________________________________________________；
反应后双球管中可能出现的现象是
________________________________________________________________________；
双球管内液体不能太多，原因是
________________________________________________________________________。
（6）B装置也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________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
学案56 芳香烃
【课前准备区】
知识点一
知识点二
问题思考
1．①苯不能使溴水因发生加成反应而褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯分子中碳碳键完全等同，其分子结构为平面正六边形结构；③苯的邻二取代物不存在同分异构体。
2．可用NaOH溶液洗去，化学方程式为：
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
3．先加入足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液。
即检验苯的同系物之前必须排除烯烃的干扰。
【课堂活动区】
一、1.苯与溴单质要发生取代反应，必须用液溴，并且有合适的催化剂（如Fe）存在，苯与溴水不能发生取代反应，只能将Br2从水中萃取出来。
2．不是。
当与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，此类物质不能使酸性KMnO4溶液褪色，如
3．
（1）相同点：
①都含C、H元素；②都含苯环。
（2）不同点：
苯的同系物只含一个苯环，通式为CnH2n－6，芳香烃含一个或多个苯环，没有通式。
（3）二者关系可表示为
4.
来源
条件
产品
石油
常压分馏
石油气、汽油、煤油、柴油等
减压分馏
润滑油、石蜡等
催化裂化、裂解
轻质油、气态烯烃
催化重整
芳香烃
天然气
甲烷
煤
煤焦油的分馏
芳香烃
直接或间接液化
燃料油、多种化工原料
思维升华 芳香族有机物同分异构体数目的确定可分解成两个过程：
一是取代基种类一定但在苯环上位置不同。
当苯环上只有两个取代基时，二者在苯环上的位置关系只有邻、间、对三种位置关系；当有三个取代基时，它们在苯环上有“连、偏、匀”三种位置关系：
二是苯环上取代基的相对位置确定但取代基种类不同，此时可利用数学中的排列组合知识确定同分异构体的数目，如一个—CH3与一个—C4H9在苯环上的位置关系有3×4＝12种（丁基有4种，每种与甲基均存在邻、间、对3种位置关系）。
典例导悟
1．D [A项，只要含有苯环就可以发生加成反应；B项，当与苯环直接相连的碳原子上含有H时，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，使溴水褪色是由于萃取的缘故；C项，只要含有烷基，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时有五种一溴代物。
]
解析 n（H2O）＝
＝0.6mol。
1mol该芳香烃中氢原子的物质的量为：
＝12mol
碳原子的物质的量为：
12mol×
＝9mol
该芳香烃的分子式为C9H12
因该芳香烃只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种，它的结构为
变式演练
1．D [能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯；液体分层，上层为无色层的是苯，下层为无色层的是CCl4。
]
解析 二甲苯的同分异构体有3种：
一溴代物种数分别为：
2种，3种，1种，故对应的二甲苯熔点－54℃的为间二甲苯，熔点为13℃的为对二甲苯。
因此生成一溴代二甲苯的熔点为243℃的结构简式为
【课后练习区】
高考集训
1．C [A可用水来鉴别：
互溶的为乙醇，油层在上的为甲苯，油层在下的为硝基苯；B可用溴水鉴别：
两层都无色的是己烯，有白色沉淀生成的是苯酚，油层呈橙红色而水层无色的为苯；D可用新制的Cu（OH）2悬浊液鉴别：
沉淀不溶解的为乙醛，加热后不出现红色沉淀的为乙酸。
]
2．
（1）取代 Br2/FeBr3（或Br2/Fe）
（2）1,3,5-三甲苯
（4）
（其他合理答案均可）
解析
（1）由苯与2-丙醇（
）制备异丙苯属于取代反应，由异丙苯制备对溴异丙苯需要在苯环上的对位引入—Br，所以与苯的卤代反应条件相同，需用液溴在铁（或溴化铁）作催化剂条件下反应。
（2）异丙苯的同分异构体中，结构对称的1,3,5-三甲苯中等效氢原子最少，故其一溴代物最少（共2种）。
（3）由异丙苯制备α-甲基苯乙烯，首先对此二者结构
进行对比，可以看出异丙苯中的C—C变成了α-甲基苯乙烯中的
，因此需要先卤代、后消去两步反应，即
（4）ABS树脂由丙烯腈（CH2===CH—CN）、1,3-丁二烯和α-甲基苯乙烯在一定条件下加聚而成，反应为
3．
（1）氧化反应 还原反应 取代反应
（3）硝基、羧基 acd
（
解析
（1）由D的结构简式和B到C的反应条件可推得C、B分别为
，因此A→B的反应类型为氧化反应，D→E的反应类型为还原反应，E→F的反应类型为取代反应。
（2）B的结构简式
，根据要求，既有酯基又能与新制Cu（OH）2反应，则一定是甲酸某酯，故其同分异构体有：
（邻、间、对三种）、
（3）C的结构简式为
，因此其含有的官能团有硝基和羧基；浓H2SO4的脱水性可能会使溶液变黑，故只有b不正确。
（4）E的同分异构体苯丙氨酸的结构简式为：
，故其发生缩聚反应生成的高聚物为
（5）根据信息可知
发生水解和酯类发生水解类似，因此F发生水解反应的化学方程式为：
考点集训
1．C [苯分子中碳碳之间的键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键，与酸性KMnO4溶液不能发生反应（难氧化）；但可与液溴、浓H2SO4等发生取代反应（易取代）；不能与溴水发生加成反应，但在特定条件下可以与氢气等发生加成反应（可加成）。
]
2．A
3．
（1）液溴、苯、铁粉
（2）冷凝回流和导气
（3）溴化氢气体遇空气中的水蒸气而形成酸雾
（4）浅黄色沉淀 Ag＋＋Br－===AgBr↓
解析 烧瓶中装入的是液溴、苯、铁粉，发生
＋Br2
＋HBr反应；B管起导管兼起冷凝器作用；反应中有HBr产生，它遇空气中的水蒸气而形成酸雾；当向烧杯中滴加AgNO3溶液时，会发生Ag＋＋Br－===AgBr↓反应，产生浅黄色沉淀。
4．
（1）
＋Br2
解析 A是硝基苯，其中—NO2可使新导入的取代基进入原取代基的间位；而—Br可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位。
5．D [苯可与液溴发生取代反应生成溴苯，与硝酸发生取代反应生成硝基苯，D正确；苯的同系物是由一个苯环和烷烃基构成的，其通式为CnH2n－6（n∈N），A、B均错；甲苯可使酸性KMnO4溶液褪色，C错。
]
6．B [因该有机物不能与溴水反应却能使酸性KMnO4溶
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