B2芳香烃专题.docx

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B2芳香烃专题

芳香烃专题

教学目标：

①苯及苯的同系物的化学性质；

②芳香烃的化学性质。

一、苯

苯是无色、有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂；熔沸点低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无晶体；苯有毒。

苯的分子式为C6H6，其最简式（实验式）为CH，苯分子为平面正六边形结构，键角为120°，苯的12个C原子共平面；苯分子中碳碳键键长为40×10－10m，是介于单键和双键之间的特殊的化学键。

其结构式为：

即

（凯库勒式）

那么凯库勒式能完全真实的反应苯分子的结构吗？

相关实验发现以下现象：

①苯的一取代物只有一种，邻位二取代物只有一种。

②苯不能使溴水褪色，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

③碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。

苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。

这说明苯环中并不存在单双键交替的结构，因此凯库勒式不能全面的反应苯的结构，只是习惯上沿用至今。

那么苯分子的结构到底是怎样的？

实验发现，苯环中的碳原子都是采用的sp2杂化，碳原子之间形成σ（sp2－sp2）键，六个C原子的p轨道重叠形成一个大π键。

苯分子中碳碳键的键长都是一样长的，这说明碳原子之间形成的一种介于单键和双键之间的特殊共价键。

即苯的结构应该为：

例：

下列分子组成中的所有原子不可能在同一平面上的是（）

A．乙烷B．乙烯C．乙炔D．苯

（1）几类物质的几何构型

注意：

①形成共价单键的原子可以绕轴旋转，双键、叁键的原子不能绕轴旋转

②审题时注意“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“最少”“最多”“共线”“共面”等关键词

例：

下列分子中的碳原子（有氮原子的包含氮）不可能处于同一平面上的是_________

例：

下列关于CH≡C—C6H4—CH=CHCH3的说法正确的是（）

A.所有碳原子有可能都在同一平面上B.最多只可能有9个碳原子在同一平面上

C.最多有7个碳原子可能在同一直线上D.最多只可能有5个碳原子在同一直线上

例：

关于苯的下列说法中不正确的是

A．组成苯的12个原子在同一平面上B．苯环中6个碳碳键键长完全相同

C．苯环中碳碳键的键能介于C－C和C＝C之间D．苯不能发生取代反应和加成反应

例：

把”①乙烷②乙烯③乙炔④苯”按相邻两碳原子之间键长由大到小排列的是（）

A．①②③④B．①③②④C．①④②③D．④①②③

（2）苯的化学性质

苯较稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，能燃烧，但由于其含碳量过高，而出现明显的黑烟，能发生以下取代反应：

①卤代反应：

可与卤素发生取代反应，一定条件下可以发生多卤代：

反应装置如右图所示，其实验现象为：

烧瓶内的液体微沸，烧瓶内充满有大量红棕色气体。

锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀。

注意：

①加入Fe粉是催化剂，但实质起作用的是FeBr3；

②加入的必须是液溴，不能用溴水，苯不与溴水发生化学反应，只能是萃取作用；

③长直导管的作用是：

导出HBr气体和冷凝回流；

④纯净的溴苯为无色油状液体，不溶于水，密度比水大。

新制得的粗溴苯往往为褐色，是因为溶解了未反应的溴。

欲除去杂质，应用NaOH溶液洗液后再分液，其离子方程式为：

例：

装置一中的锥形瓶中导管末端为什么不插入液面以下？

如何证明反应是取代反应，而不是加成反应？

例：

下列烃中，苯环上的一氯代物没有同分异构体的是（）

A．甲苯B．邻二甲苯C．间二甲苯D．对二甲苯

例：

能说明苯分子苯环的平面正六边形结构中,碳碳链不是单双键交替排布的事实是（）

A．苯的一元取代物没有同分异构体B．苯的间位二元取代物只有一种

C．苯的邻位二元取代物只有一种D．苯的对位二元取代物只有一种

例：

既能用酸性高锰酸钾溶液鉴别，又能用溴的四氯化碳溶液鉴别的一组物质是（）

A．苯与甲苯B．己烯与苯C．乙烯与乙炔D．乙烯与乙烷

②硝化反应：

其反应方程式为：

硝基苯为无色油状液体，有苦杏仁味，有毒，难溶于水，

密度大于水，易溶于有机溶剂。

在硝基苯的制备过程中要

注意一下事项：

①药品的添加顺序：

加浓硝酸，再浓硫酸冷却到50℃以下，再加苯。

其原因为：

。

②怎样控制反应温度在60℃左右？

用浴加热，水中插温度计。

③试管上方长导管起的作用。

④浓硫酸作用催化剂和吸水剂。

⑤硝基苯不纯显黄色（溶有NO2）如何除杂？

用NaOH溶液洗，分液。

化学反应方程式为：

③磺化反应：

苯与浓硫酸在加热的条件下可以发生磺化反应，其化学方程式为：

－SO3H叫磺酸基，苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应叫磺化反应。

④加成反应：

加成较为困难，需要催化剂并在加热的条件下：

苯的化学性质的小结：

易取代、难加成、难被氧化。

二、芳香烃

芳香烃：

分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物，芳香烃不一定有芳香。

如：

苯的同系物：

具有苯环（1个）结构，且在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物。

其通式为：

CnH2n-6（n≥6）。

苯的同系物不溶于水，比水轻，苯的同系物溶于酒精。

它们可以看成是由苯环上的H被烷烃基代替而得到的，如：

苯的同系物的性质与苯相似，能发生取代反应、加成反应。

和苯一样，不能使溴水褪色，但能发生萃取。

但由于烷基侧链受苯环的影响，苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，所以可以用来区别苯和苯的同系物：

①与酸性高锰酸钾溶液反应：

（酸性高锰酸钾溶液褪色）

苯的同系物中，如果与苯环直接连接的碳原子上连有H原子，该同系物就能使酸性KMnO4溶液腿色，与苯环相连的烷烃基通常会被氧化成羧基。

②硝化反应：

甲苯跟硝酸、硫酸的混合酸发生硝化反应，可制得淡黄色固体三硝基甲苯，又叫TNT。

TNT为烈性炸药。

化学方程式为：

由此证明苯的同系物的侧链对苯环也有很大的影响，它能使苯环更易发生取代反应。

例：

TNT能否写为右式，原因是什么？

例：

如何区别苯和甲苯？

分别取少量待测物后，再加少量的

溶液，振荡后观察现象，能褪色的为甲苯，不能褪色的是苯。

④卤代反应：

苯的同系物的卤代反应的产物依反应条件的不同而有所不同：

例：

下列有关甲苯的实验事实中，与苯环上的甲基有关（或受其影响）的是（）

A．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

B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．甲苯燃烧产生带浓烟的火焰

D．1mol甲苯与3molH2发生加成反应

例：

下列物质中，属于芳香烃且属于苯的同系物的是（）

三、芳香烃的来源及其应用

自从1845年人们从煤焦油内发现苯及其他芳香烃后，很长时间里煤是一切芳香烃的主要来源。

但是，从一吨煤中，仅可以取得1kg苯和2.5g其他芳香烃。

由于芳香烃的需要在不断增长，仅从煤中提炼芳香烃远不能满足化学工业生产的需要。

自20世纪40年代以来，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可以获得芳香烃。

一些简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。

含有多个苯环的听叫做稠环芳香烃，有些稠环芳香烃有致癌作用，又称致癌芳香烃。

如：

萘（C10H8）

1、4、5、8为α位，2、3、6、7为β位，两种取代位置。

菲（C14H10）

四、常见题型

（1）鉴别问题

例：

用一种试剂可将三种无色液体CCl4、苯、甲苯鉴别出来，该试剂是（）

A．硫酸溶液B．水C．溴水D．KMnO4酸性溶液

解析：

本题考查的是物质鉴别问题，产生三种不同的现象方可鉴别开：

物质

CCl4

苯

甲苯

硫酸溶液

分层，CCl4在下层

分层，苯上层

分层，甲苯在上层

水

分层，CCl4在下层

分层，苯上层

分层，甲苯在上层

溴水

分层，上层无色，

下层呈橙红色

分层，上层呈橙

红色，下层无色

分层，上层呈橙

红色，下层无色

KMnO4酸

性溶液

分层，上层呈

紫色，下层无色

分层，上层呈

无色，下层紫色

KMnO4酸性

溶液紫色褪去

例：

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

解析：

本题为一典型题目，考查常见有机物的物理及化学性质。

己烯与溴水发生加成反应使溴水褪色，且加成之后的产物密度比水大，沉在水底。

苯与溴水不反应，但可以萃取溴水中溴，又因为苯的密度比水的小，故萃取之后苯在上，水在下。

四氯化碳也不与溴水反应，但也可以萃取溴水中的溴，但因为CCl4密度比水的大，萃取之后，水在上，CCl4在下。

己炔与溴水发生加成反应，现象与己烯相同，不能区别。

甲苯、己烷、环己烷与溴水发生萃取，现象与苯相同，故不能区别。

（2）同分异构体问题

例：

某烃的分子式为C10H14，不能使溴水褪色，但可使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构

中只含一个烷基，则此烷基的结构有（）

A.2种B.3种C.4种D.5种

例：

已知C—C键可以绕键轴自由旋转，对于结构简式为下图所示的烃，下列说法中正确的是（）

A．分子中至少有8个碳原子处于同一平面上

B．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上

C．该烃苯环上的一氯取代物最多有四种

D．该烃是苯的同系物

（3）信息题

例：

已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的分子结构相似，如下：

则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体的数目为（）

A.2种B.3种C.4种D.6种

解析：

硼氮苯和苯具有相似的分子结构，且氮、硼两种原子互相交替，解题时可以这样思考，若一种氯原子首先取代硼原子上的氢原子，根据分子的对称性另一种氯原子有3种可能取代的位置；再考虑，若一种氯原子取代氮原子上的氢原子，则另一种氯原子只有1种取代氢原子的位置。

例：

卤代烃R—X与金属钠作用，可增长碳链，如R—X＋2Na＋X—R1→R—R1＋2NaX，R、R1为烃基，可相同，也可不相同，X为卤原子，试以苯、乙炔、Br2、HBr、钠为原料合成聚苯乙烯．用反应式表示：

①制溴苯_____________________________________________________。

②制溴乙烯_____________________________________________________。

③合成聚苯乙烯__________________________________________________。

解析：

（1）苯与液Br2在FeBr3的催化作用下生成

；

（2）乙炔与HBr在催化剂的作用下发生加成反应生成CH2=CHBr；

（4）实验题

例：

实验室用溴和苯反应来制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：

①蒸馏②水洗③用干燥剂干燥④10%NaOH溶液润洗⑤水洗

正确的操作顺序是（）

A.①②③④⑤B.②④⑤③①C.④②③①⑤D.②④①⑤③

解析：

首先要了解溴苯的制取，在生成溴苯的同时，有溴化氢生成，得到的粗溴苯中会含有杂质。

而后就应该考虑操作的顺序问题。

先用水洗可以除去水溶性杂质，如溴化氢、少量的溴；然后用10%NaOH溶液洗，可把溴转变为水溶性的次溴酸钠除去；然后再用水洗一次，把残存的NaOH洗去；接着用干燥剂除水；最后蒸馏得到纯溴苯。

答案B正确。

例：

实验室制备硝基苯的主要步骤如下：

①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合液，加入反应容器中；②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀；③在55~60℃下发生反应，直至反应结束；④除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤；⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

填写下列空白：

（1）配制一定比例浓硫酸与浓硝酸的混合酸时，操作注意事项是__________________。

（2）步骤③中，为了使反应在55~60℃下进行，常用的方法是___________________。

（3）步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是___________________________。

（4）步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是_________________________。

（5）纯硝基苯是无色、密度比水______（填“小”或“大”）的具有_______气味的液体。

解析：

配制浓HNO3和浓H2SO4混合液时的操作与稀释浓H2SO4是一样的；而控制温度只要在100℃以下，一般就用水浴加热硝基苯难溶于水，生成后与水分层，所以用分液漏斗将其分离；在制得的粗硝基苯中溶有HNO3分解出的NO2，所以用NaOH除去。

答案：

①先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌冷却②将反应器放在55~60℃的水浴中加热③分液漏斗④除去粗产品中残留的NO2⑤大苦杏仁

课后习题

一、不定项选择题

1.在苯的同系物中加入少量KMnO4酸性溶液，振荡后褪色，正确的解释为（）

A．苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数多B．苯环受侧链影响易被氧化

C．侧链受苯环影响易被氧化D．由于苯环和侧链的相互影响均易被氧化

2．某烃结构式如下：

－C≡C－CH＝CH－CH3，有关其结构说法正确的是:

A.所有原子可能在同一平面上B.所有原子可能在同一条直线上

C.所有碳原子可能在同一平面上D.所有氢原子可能在同一平面上

3.等物质的量的

与Br2起加成反应，生成的产物是（）

4.下列分子中的14个碳原子不可能处在同一平面上的是（）

5.下列有机反应中，不属于取代反应的是（）

6.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KMnO4酸性溶液退色，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个碳原子之间的价键完全相同

7.有机物的结构可用“键线式”表示，有机物X的键线式为。

下列说法不正确的是（）

A．X的化学式为C8H8

B．有机物Y是X的同分异构体，且属于芳香烃，则Y的结构简式为

C．X能使高锰酸钾酸性溶液褪色

D．X与足量的H2在一定条件下反应可生成环状的饱和烃Z，Z的一氯代物有4种

解析：

由X的键线式结构可知其分子式为C8H8，与苯乙烯（

）互为同分异构体，X分子结构中含碳碳双键，能使KMnO4酸性溶液褪色；X与足量H2加成生成的环状饱和烃Z中只有两种不同位置的氢原子，故其一氯代物有两种。

8.下列说法中，正确的是（）

A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6（n≥6）

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KMnO4酸性溶液退色

D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应

9.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．苯燃烧能够产生黑烟

二、非选择题

1.某烃A与溴发生加成反应，生成二溴衍生物B；用加热的NaOH乙醇溶液处理B得到化合物C；经测试知C的分子中含有两个双键，分子式为C5H6；将C催化加氢生成环戊烷。

试写出A、B、C的结构简式。

A．、B．、C．。

2．已知：

（X代表卤素原子，R代表烃基）

利用上述信息，按以下步骤从

合成

。

（部分试剂和反应条件已略去）

请回答下列问题：

（1）分别写出B、D的结构简式：

B_________、D_________。

（2）反应①～⑦中属于消去反应的是。

（填数字代号）

（3）如果不考虑⑥、⑦反应，对于反应⑤，得到的E可能的结构简式为：

（4）试写出C→D反应的化学方程式（机物写结构简式，并注明反应条件）：

3．人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程，回答下列问题：

（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，写出分子式为C6H6的一种含两个三键且无支链的链烃的结构简式________。

（2）已知分子式为C6H6的有机物有多种，其中的两种为：

（Ⅰ）

、（Ⅱ）

①这两种结构的区别表现在以下两方面：

定性方面（即化学性质方面）：

（Ⅱ）能________（填字母），而（Ⅰ）不能。

a．被高锰酸钾酸性溶液氧化　b．与溴水发生加成反应

c．与溴发生取代反应　d．与氢气发生加成反应

定量方面（即消耗反应物的量的方面）：

1molC6H6与H2加成时：

（Ⅰ）需要H2________mol，而（Ⅱ）需要H2________mol。

②今发现C6H6还可能有一种如图所示的立体结构，该结构的二氯代物有________种。

（3）萘也是一种芳香烃，它的分子式是C10H8，请你判断它的结构简式可能是（）

（4）现代化学认为，萘分子中碳碳键是________。

---------------------------------------参考答案---------------------------------------

一、选择题

1-9：

CCABACBDDD

二、非选择题

1.A．

　B．

　C．

2.答案如下：

3.

（1）HC≡C—C≡C—CH2—CH3　

（2）①ab　3　2　②3　

（3）C　（4）介于单键和双键之间独特的键