《芳香烴》目標(biāo)素養(yǎng)1.認(rèn)識(shí)苯及苯的同系物的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)鍵的特殊性,能列舉其主要性質(zhì),培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際了解苯及苯的同系物在日常生活、化工生產(chǎn)中的重要作用,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。知識(shí)概覽自主預(yù)習(xí)一、苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.苯的常見性質(zhì)。2.苯的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

微思考1苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

或,苯分子結(jié)構(gòu)中是否含有典型的碳碳雙鍵或碳碳單鍵?如何通過實(shí)驗(yàn)證明?提示:不含碳碳雙鍵或碳碳單鍵。苯不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng),也不與溴反應(yīng),說明苯分子結(jié)構(gòu)中不存在碳碳雙鍵。3.苯的化學(xué)性質(zhì)。苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,也不能與溴水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但在一定條件下,苯也可以與某些物質(zhì)反應(yīng)。(1)取代反應(yīng)和加成反應(yīng)。

微思考2將苯加入溴水中,振蕩?kù)o置后,發(fā)現(xiàn)溴水層的顏色褪去了,這是什么原因呢?提示:苯與溴水不能因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使溴水褪色,但苯與水互不相溶,且溴在苯中的溶解度比在水中大得多,故苯與溴水混合,苯能將溴水中的溴萃取出來(lái),靜置后液體會(huì)分層,水層近于無(wú)色。(2)氧化反應(yīng)。苯能燃燒,在空氣中燃燒會(huì)帶有濃重的黑煙,化學(xué)方程式為2C6H6+15O212CO2+6H2O

。

二、苯的同系物1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):苯的同系物是苯環(huán)上的氫原子被

烷基

取代所得到的一系列的產(chǎn)物。

2.物理性質(zhì):具有類似苯的氣味的無(wú)色液體,

不

溶于水,易溶于

有機(jī)

溶劑,密度比水

小

。

3.常見的苯的同系物。

微思考3有機(jī)化合物

屬于苯的同系物嗎?為什么?提示:不屬于。該有機(jī)化合物中含有碳碳雙鍵,與苯及苯的同系物結(jié)構(gòu)不相似,不是苯的同系物。4.化學(xué)性質(zhì)。(1)氧化反應(yīng)。苯的同系物大多數(shù)能被

酸性KMnO4溶液

氧化而使其褪色。均能燃燒,燃燒的化學(xué)方程式通式為(2)取代反應(yīng)。甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在一定條件下反應(yīng)生成三硝基甲苯的化學(xué)方程式為產(chǎn)物2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是一種烈性炸藥。(3)加成反應(yīng)。

微思考4等物質(zhì)的量的苯和甲苯分別與H2完全加成,需要的氫氣的物質(zhì)的量之比是多少?提示:1∶1。等物質(zhì)的量的苯和甲苯與H2完全加成,需要H2的量相同。預(yù)習(xí)檢測(cè)1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫為“”,說明苯分子中碳碳單鍵和碳碳雙鍵是交替排列的。(

)(2)苯的同系物、芳香烴、芳香族化合物中都含有苯環(huán),苯基是官能團(tuán)。(

)(3)符合CnH2n-6(n≥6)通式的烴一定是苯及其同系物。(

)(4)苯的一氯代物只有一種結(jié)構(gòu),證明苯分子中的碳碳鍵完全相同,不存在單雙鍵交替排列的形式。(

)××××(5)乙烯、乙炔和苯都屬于不飽和烴,所以它們都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。(

)(6)相同物質(zhì)的量的苯和甲苯與氫氣完全加成時(shí)消耗的氫氣的量相同。(

)(7)苯的同系物都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。(

)(8)甲苯在一定條件下與硝酸反應(yīng)生成2,4,6-三硝基甲苯,說明苯環(huán)對(duì)甲基產(chǎn)生了影響。(

)×√××2.下列有機(jī)化合物中,屬于芳香烴的是(

)。

答案:B3.苯的結(jié)構(gòu)式可用

來(lái)表示,下列關(guān)于苯的敘述中正確的是(

)。A.苯不能與溴水反應(yīng),屬于飽和烴B.苯中含有碳碳雙鍵,所以苯屬于烯烴C.苯分子中6個(gè)碳碳鍵完全相同D.苯可以與高錳酸鉀溶液反應(yīng)而使其褪色答案:C4.下列甲苯()的性質(zhì)敘述不正確的是(

)。A.能使溴水褪色,且靜置后分層B.能使高錳酸鉀溶液褪色C.不能發(fā)生取代反應(yīng)D.可以燃燒答案:C5.可以用分液漏斗分離的一組液體混合物是(

)。A.溴和苯B.苯和溴苯C.水和硝基苯D.苯和汽油答案:C6.已知異丙苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下,下列說法錯(cuò)誤的是(

)。A.異丙苯的分子式為C9H12B.異丙苯中碳原子可能都處于同一平面C.異丙苯的沸點(diǎn)比苯高D.異丙苯和苯為同系物答案:B7.如圖是三種常見有機(jī)化合物的空間填充模型示意圖。下列說法正確的是(

)。A.甲在光照條件下與Cl2反應(yīng)可得到四種不同的產(chǎn)物B.乙、丙所有的原子均處于同一平面,均可使溴水反應(yīng)褪色C.煤干餾可直接獲得丙D.在濃硫酸存在下,丙與濃硝酸共熱的反應(yīng)屬于取代反應(yīng)答案:D一

苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)重難歸納1.苯分子結(jié)構(gòu)的特殊性歸納。2.苯的取代反應(yīng)。

1.苯分子為平面形分子,若其分子中的一個(gè)氫原子被溴原子取代后得到溴苯(),溴苯分子中的所有原子是否處于同一平面上?提示:處于同一平面上。2.(1)做苯的硝化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí),需用濃硫酸和濃硝酸的混合物,配制時(shí)能將濃硝酸注入濃硫酸中嗎?提示:不能,因?yàn)闈饬蛩岬拿芏却笥跐庀跛?濃硫酸在稀釋過程中會(huì)放出大量的熱,易發(fā)生液體飛濺,故配制兩者的混合物時(shí),應(yīng)將濃硫酸沿容器壁慢慢注入濃硝酸中,并不斷攪拌。(2)制備的溴苯中仍然有部分溴、溴化鐵和苯等雜質(zhì),如何除去這些雜質(zhì)得到純凈的溴苯?提示:可向產(chǎn)物中加適量水,過濾,除去未反應(yīng)的鐵屑、溴化鐵等;濾液中加入NaOH溶液,除去溴,然后再水洗,分液,除去NaOH溶液,向分出的粗溴苯中加入少量的無(wú)水氯化鈣進(jìn)行干燥,最后蒸餾除去苯即得純凈的溴苯。典例剖析【例1】

苯分子中不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵的交替結(jié)構(gòu),下列可以證明該結(jié)論的事實(shí)是(

)。①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯分子中碳碳鍵的鍵長(zhǎng)完全相等③苯能在加熱和催化劑存在的條件下與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)己烷④經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得對(duì)二甲苯只有一種結(jié)構(gòu)⑤苯在溴化鐵作催化劑條件下與液溴可發(fā)生取代反應(yīng),但不能因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使溴水褪色A.②③④

B.②④⑤

C.①②⑤

D.①③⑤C解析:①苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,說明苯分子中不含碳碳雙鍵;②苯環(huán)上碳碳鍵的鍵長(zhǎng)完全相等,說明苯分子中不存在碳碳單鍵與碳碳雙鍵的交替結(jié)構(gòu);③苯能在一定條件下與H2加成生成環(huán)己烷,假如苯分子中是碳碳單鍵與碳碳雙鍵的交替結(jié)構(gòu),也能發(fā)生加成反應(yīng);④對(duì)二甲苯只有一種結(jié)構(gòu),無(wú)法判斷苯分子中是否存在碳碳單鍵與碳碳雙鍵的交替結(jié)構(gòu);⑤苯在FeBr3存在下與液溴可發(fā)生取代反應(yīng),生成溴苯,苯不能因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使溴水褪色,可以證明苯分子中不存在碳碳單鍵與碳碳雙鍵的交替結(jié)構(gòu)。方法歸納苯分子中不存在單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)的證據(jù)。(1)苯分子是平面正六邊形結(jié)構(gòu)。(2)苯分子中所有碳碳鍵完全等同。(3)苯分子的鄰位二元取代物只有一種。(4)苯不能使溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液褪色?！纠?】

下列關(guān)于苯的敘述正確的是(

)。A.反應(yīng)①常溫下不能進(jìn)行,需要加熱B.反應(yīng)②不能發(fā)生,但是仍有分層現(xiàn)象,紫色層在下層C.反應(yīng)③為加成反應(yīng),產(chǎn)物是一種烴的衍生物D.反應(yīng)④能發(fā)生,從而證明苯中是單雙鍵交替結(jié)構(gòu)答案:B解析:常溫下苯與液溴在催化劑作用下發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯,A項(xiàng)錯(cuò)誤;苯不含碳碳雙鍵,不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,苯密度小于水,難溶于水,有分層現(xiàn)象,B項(xiàng)正確;反應(yīng)③為苯與濃硝酸在濃硫酸作催化劑條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成硝基苯,C項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)④中1

mol苯最多與3

mol

H2發(fā)生加成反應(yīng),但是苯分子中不含碳碳雙鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用1.關(guān)于苯的說法中,正確的是(

)。A.苯的分子式為C6H6,它不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,屬于飽和烴B.從苯的凱庫(kù)勒式()可以看出,苯分子中含有碳碳雙鍵,應(yīng)屬于烯烴C.苯中的碳碳鍵是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊的鍵,不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)D.苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu),6個(gè)碳原子之間的價(jià)鍵完全相同D解析:從苯的分子式C6H6可以看出,應(yīng)屬不飽和烴,而苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色是由于苯分子中的碳碳鍵都相同,是一種介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;苯的凱庫(kù)勒式并未反映出苯的真實(shí)結(jié)構(gòu),不能由其來(lái)認(rèn)定苯分子中含有雙鍵,因而苯也不屬于烯烴,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在催化劑的作用下,苯與H2能發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷,C項(xiàng)錯(cuò)誤;苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu),其分子中6個(gè)碳原子之間的價(jià)鍵完全相同,D項(xiàng)正確。2.實(shí)驗(yàn)室制取硝基苯的反應(yīng)裝置如圖所示,關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作或敘述錯(cuò)誤的是(

)。A.試劑加入順序:先加濃硝酸,再加濃硫酸,最后加入苯B.實(shí)驗(yàn)時(shí),水浴溫度需控制在50~60℃C.長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管兼起冷凝回流苯和硝基苯的作用,以提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率D.反應(yīng)后的混合液經(jīng)水洗、堿溶液洗滌、結(jié)晶,得到硝基苯答案:D解析:試劑加入順序:先加濃硝酸,再加濃硫酸,最后加入苯,A項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),水浴溫度需控制在50~60

℃,B項(xiàng)正確;長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管兼起冷凝回流苯和硝基苯的作用,以提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)正確;反應(yīng)后的混合液經(jīng)水洗、堿溶液洗滌、分液(不是結(jié)晶),得到硝基苯,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二

苯的同系物重難歸納1.苯及其同系物在分子組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的異同。分類苯苯的同系物相同點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成①分子中都含有一個(gè)苯環(huán)②都符合分子通式CnH2n-6(n≥6)化學(xué)性質(zhì)①燃燒時(shí)現(xiàn)象相同,伴有濃煙②都易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)③都能發(fā)生加成反應(yīng),都比較困難2.苯的同系物中苯環(huán)與支鏈的相互影響。苯的同系物分子中,苯環(huán)與側(cè)鏈相互影響,使苯的同系物與苯的性質(zhì)有不同之處:(1)苯環(huán)影響側(cè)鏈,使側(cè)鏈烴基性質(zhì)活潑而被氧化。苯的同系物被氧化時(shí),如果側(cè)鏈烴基中與苯環(huán)直接相連的碳原子上有氫原子,則不論它的側(cè)鏈長(zhǎng)短如何,該側(cè)鏈通常被氧化為羧基。(2)側(cè)鏈對(duì)苯環(huán)的影響,使苯環(huán)上側(cè)鏈鄰、對(duì)位上的H原子變得活潑。例如甲苯與硝酸反應(yīng)時(shí),生成三硝基甲苯,而苯與硝酸反應(yīng)只生成硝基苯。(3)具體實(shí)例(以甲苯為例):①甲苯分子中甲基和苯環(huán)的相互影響。②反應(yīng)條件不同,反應(yīng)產(chǎn)物不同。

1.(1)苯、甲苯和乙苯屬于同系物嗎?提示:屬于同系物。它們?nèi)呓Y(jié)構(gòu)相似,組成上相差若干個(gè)CH2原子團(tuán),所以屬于同系物。提示:萘中含有兩個(gè)苯環(huán),苯乙烯中含有碳碳雙鍵,結(jié)構(gòu)不同,所以兩者不屬于同系物。苯的同系物只含有一個(gè)苯環(huán),支鏈必須是烷基。2.在光照條件下,甲苯與氯氣能發(fā)生類似甲烷與氯氣的取代反應(yīng),寫出可能的有機(jī)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,可以用什么方法分離提純這些有機(jī)化合物?提示:在光照條件下,甲苯與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),側(cè)鏈甲基上典例剖析【例1】

蘇丹紅Ⅱ是一種合成色素,嚴(yán)禁用于食品生產(chǎn)加工,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。下列關(guān)于蘇丹紅Ⅱ的說法錯(cuò)誤的是(

)。A.不屬于苯的同系物B.屬于芳香烴C.能被酸性高錳酸鉀溶液氧化D.屬于芳香族化合物答案:B解析:由題目所給圖示可知,蘇丹紅Ⅱ分子中含有一個(gè)苯環(huán)、一個(gè)萘環(huán),屬于芳香族化合物,不屬于苯的同系物。分子中有兩個(gè)與苯環(huán)相連的甲基、一個(gè)酚羥基及兩個(gè)氮原子,因含氧元素及氮元素,不屬于烴類,不屬于芳香烴,但是可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化。特別提醒苯的同系物、芳香烴、芳香族化合物的理解。(1)芳香族化合物、芳香烴和苯的同系物的特征結(jié)構(gòu)都是苯環(huán),但苯基()不屬于官能團(tuán),僅是烴基。(2)苯的同系物、芳香烴、芳香族化合物的關(guān)系:【例2】

有機(jī)化合物分子中的鄰近基團(tuán)間往往會(huì)有一定的相互影響,這種影響會(huì)使有機(jī)化合物表現(xiàn)出一些特性。下列事實(shí)不能證明這一說法的是(

)。A.甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,而乙烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B.乙酸能與NaOH溶液反應(yīng),而乙醇不能與NaOH溶液反應(yīng)C.苯與硝酸反應(yīng)生成一硝基苯,而甲苯與硝酸反應(yīng)生成三硝基甲苯D.苯乙烯能與溴水反應(yīng),而苯不能與溴水反應(yīng)D解析:苯環(huán)影響甲基,乙烷也有甲基,甲苯易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,但乙烷不反應(yīng),A項(xiàng)正確;乙酸含有羧基,乙醇含有羥基,乙酸中的羰基影響—OH,電離顯酸性,B項(xiàng)正確;

甲基影響苯環(huán),使苯環(huán)上的氫原子活潑,易發(fā)生三取代,C項(xiàng)正確;苯乙烯含有碳碳雙鍵,與官能團(tuán)性質(zhì)有關(guān),不能說明基團(tuán)的相互影響,D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用1.下列屬于苯的同系物的是(

)。答案:D解析:苯的同系物只含有一個(gè)苯環(huán),取代基必須是烷烴基,四個(gè)選項(xiàng)都屬于芳香烴,只有D項(xiàng)是苯的同系物。2.有關(guān)甲苯的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中,與苯環(huán)上的甲基有關(guān)(或受到影響)的是(

)。①甲苯與濃硫酸和濃硝酸的混合物反應(yīng)生成2,4,6-三硝基甲苯②甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色而苯不能③甲苯燃燒產(chǎn)生帶濃煙的火焰④1mol甲苯與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)A.①③

B.②④C.①②

D.③④答案:C解析:由于甲基對(duì)苯環(huán)的影響,使苯環(huán)上與甲基相連的碳的鄰、對(duì)位碳上的氫變得活潑,更容易被取代,①正確;由于苯環(huán)對(duì)甲基的影響,使甲基易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,②正確。1.苯分子不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的原因是(

)。A.分子中不存在π鍵 B.分子中存在6電子大π鍵,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定C.分子是平面結(jié)構(gòu) D.分子中只存在σ鍵答案:B解析:苯分子中碳碳原子之間的鍵不是單純的單鍵或雙鍵,而是介于單雙鍵之間的獨(dú)特的鍵,苯分子中存在6個(gè)電子的大π鍵,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,也不能使溴水反應(yīng)褪色,故選B。2.苯與乙烯相比較,下列敘述正確的是(

)。A.都可以與溴發(fā)生取代反應(yīng)B.都容易發(fā)生加成反應(yīng)C.乙烯易發(fā)生加成反應(yīng),苯不能發(fā)生加成反應(yīng)D.乙烯易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,而苯不能答案:D解析:苯與液溴發(fā)生取代反應(yīng),乙烯與溴發(fā)生加成反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙烯易發(fā)生加成反應(yīng),而苯只有在特殊條件下才能發(fā)生加成反應(yīng),B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;乙烯易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,而苯不能,D項(xiàng)正確。3.下列實(shí)驗(yàn)?zāi)塬@得成功的是(

)。A.苯與濃溴水反應(yīng)制溴苯

B.將苯與濃硝酸混合共熱制硝基苯

C.加入水后分液可除去溴苯中的溴D.可用分液漏斗分離硝基苯和水答案:D解析:苯與液溴用FeBr3作催化劑時(shí)才能反應(yīng)生成溴苯,苯與濃溴水不反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;苯與濃硝酸和濃硫酸的混合液在水浴加熱時(shí)生成硝基苯,B項(xiàng)錯(cuò)誤;溴在水中的溶解度比在苯中的溶解度小,除去溴苯中過量的溴,可以加入氫氧化鈉溶液充分反應(yīng)后再分液,C項(xiàng)錯(cuò)誤;硝基苯難溶于水,可以用分液漏斗分離,D項(xiàng)正確。

4.在苯的同系物中加入少量酸性高錳酸鉀溶液,振蕩后褪色,正確的解釋是(

)。A.苯的同系物分子中碳原子數(shù)比苯多B.苯環(huán)受側(cè)鏈影響,易被氧化C.側(cè)鏈?zhǔn)鼙江h(huán)影響,易被氧化D.由于側(cè)鏈與苯環(huán)的相互影響,使側(cè)鏈和苯環(huán)均易被氧化答案:C解析:苯的同系物中苯環(huán)和側(cè)鏈相互影響,苯環(huán)對(duì)側(cè)鏈的影響使側(cè)鏈活潑,如果與苯環(huán)相連的碳原子上有H原子,則能夠被酸性高錳酸鉀溶液氧化;側(cè)鏈對(duì)苯環(huán)的影響使苯環(huán)上取代基鄰、對(duì)位的氫原子活潑性增強(qiáng),易于發(fā)生取代反應(yīng)。5.“碳九”主要指催化重整和裂解制乙烯副產(chǎn)的含九個(gè)碳原子的芳烴餾分,主要組分有異丙苯、正丙苯、乙基甲苯、均三甲苯、偏三甲苯、鄰三甲苯、茚等。下列關(guān)于芳香烴的敘述中,不正確的是(

)。A.正丙苯是苯的同系物B.常溫下苯和甲苯可以用溴水鑒別C.苯和濃硝酸、濃硫酸混合物在100~110℃才能生成二硝基苯,而甲苯在100℃時(shí)即可生成三硝基甲苯,說明甲基對(duì)苯環(huán)產(chǎn)生了影響D.乙烷和甲苯中都含有甲基,甲苯可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化成苯甲酸,而乙烷不能被其氧化,說明苯環(huán)對(duì)側(cè)鏈產(chǎn)生了影響答案:B解析:苯的同系物含有一個(gè)苯環(huán),側(cè)鏈為飽和烴基。正丙苯的分子式為C9H12,含有一個(gè)苯環(huán),側(cè)鏈為正丙基,和苯相比,兩者結(jié)構(gòu)相似,組成上相差3個(gè)CH2,所以正丙苯是苯的同系物,故A項(xiàng)正確;常溫下苯和甲苯與溴水都不反應(yīng),所以用溴水無(wú)法鑒別兩者,B項(xiàng)錯(cuò)誤;

苯和濃硝酸、濃硫酸混合物在100~110

℃才能生成二硝基苯,而甲苯受側(cè)鏈甲基的影響,苯環(huán)上的H原子變得比較活潑,在100

℃時(shí)即可生成三硝基甲苯,從而說明甲基對(duì)苯環(huán)產(chǎn)生了影響,故C項(xiàng)正確;乙烷和甲苯中都含有甲基,受苯環(huán)的影響,甲苯中的甲基變得比較活潑,所以甲苯可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化成苯甲酸,而乙烷不能被其氧化,說明苯環(huán)對(duì)側(cè)鏈產(chǎn)生了影響,故D項(xiàng)正確。6.甲苯是對(duì)煤的綜合利用得到的產(chǎn)物之一,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。試回答下列問題:(1)苯與甲苯的相互關(guān)系為

。

A.同分異構(gòu)體

B.同位素C.同素異形體

D.同系物(2)甲苯燃燒時(shí)的現(xiàn)象為

,1mol甲苯完全燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量為

。

(3)甲苯苯環(huán)上的一氯代物有

種。

(4)區(qū)分苯和甲苯的方法是

。

答案:(1)D(2)火焰明亮,冒濃煙9mol(3)3(4)取無(wú)色液體,加入酸性高錳酸鉀溶液,振蕩后若紫色消失,則該液體為甲苯;若紫色不消失,則該液體為苯探究一苯、苯的同系物、烴的縱橫比較【問題探究】1.是不是所有的苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色?提示

并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如

,由于與苯環(huán)直接相連的碳原子上沒有氫原子,所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。2.均三甲苯是一種城市中常見的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC),主要由燃燒產(chǎn)生。由于苯環(huán)上的三個(gè)氫原子有著相同的化學(xué)環(huán)境,因此,均三甲苯有時(shí)在包含芳香質(zhì)子的有機(jī)樣品的核磁共振測(cè)定中用作內(nèi)標(biāo)物。均三甲苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下:均三甲苯在一定條件下發(fā)生溴代反應(yīng),得到的一溴代物有幾種?寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。得到這些一溴代物的反應(yīng)條件是怎樣的?【深化拓展】1.芳香族化合物、芳香烴、苯的同系物的關(guān)系圖解2.苯與苯的同系物的異同點(diǎn)(1)相同點(diǎn)物質(zhì)苯苯的同系物相同點(diǎn)組成與結(jié)構(gòu)分子中都含有一個(gè)苯環(huán)化學(xué)性質(zhì)燃燒時(shí)現(xiàn)象相同,火焰明亮,產(chǎn)生濃重黑煙,燃燒通式為CnH2n-6+(n-1)O2

nCO2+(n-3)H2O;

①②都易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng);③都能發(fā)生加成反應(yīng),但反應(yīng)都比較困難(2)不同點(diǎn)①苯的同系物中苯環(huán)和側(cè)鏈的相互影響②苯的同系物的兩種取代——以甲苯為例

3.各類烴的性質(zhì)比較各類烴與常見試劑反應(yīng)的比較:烴溴單質(zhì)溴水溴的四氯化碳溶液酸性高錳酸鉀溶液烷烴與溴蒸氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)不反應(yīng),液態(tài)烷烴與溴水可以發(fā)生萃取從而使溴水褪色不反應(yīng),互溶不褪色不反應(yīng)烯烴加成加成褪色加成褪色氧化褪色炔烴加成加成褪色加成褪色氧化褪色烴溴單質(zhì)溴水溴的四氯化碳溶液酸性高錳酸鉀溶液苯一般不反應(yīng),催化條件下可取代不反應(yīng),發(fā)生萃取而使溴水褪色不反應(yīng),互溶不褪色不反應(yīng)苯的同系物一般不反應(yīng),光照條件下發(fā)生側(cè)鏈上的取代,FeX3催化下發(fā)生苯環(huán)上的取代不反應(yīng),發(fā)生萃取而使溴水褪色不反應(yīng),互溶不褪色氧化褪色【素能應(yīng)用】典例1(1)分子式為C9H12的苯的同系物,已知其苯環(huán)上只有一個(gè)取代基,下列說法正確的是

。

A.該有機(jī)化合物不能發(fā)生加成反應(yīng),但能發(fā)生取代反應(yīng)B.該有機(jī)化合物不能使酸性KMnO4溶液褪色,但能使溴水褪色C.該有機(jī)化合物分子中的所有原子可能在同一平面上D.該有機(jī)化合物可能有兩種結(jié)構(gòu),其一溴代物最多有6種同分異構(gòu)體(2)若上述苯的同系物有兩個(gè)支鏈,寫出可能的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及各自的一溴代物的種數(shù):

。

答案

(1)D(2)分子式為C9H12的苯的同系物,若苯環(huán)上有兩個(gè)支鏈,則分別為甲基和乙基,兩者在苯環(huán)上可以處于鄰、間、對(duì)三種位置關(guān)系,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為【變式設(shè)問】(1)分子式為C9H12的苯的同系物,苯環(huán)上有兩個(gè)側(cè)鏈,苯環(huán)上的一氯代物共有幾種?(2)分子式為C9H12的苯的同系物,苯環(huán)上有3個(gè)側(cè)鏈,寫出可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式?！疚Ⅻc(diǎn)撥】苯多取代產(chǎn)物的位置異構(gòu)(1)二取代產(chǎn)物:無(wú)論兩個(gè)取代基相同或不同,苯環(huán)上均存在“鄰、間、對(duì)”3種位置異構(gòu)。(2)三取代產(chǎn)物:②2個(gè)—X和1個(gè)—Y:有6種,可用“定二動(dòng)一法”書寫;先連接2個(gè)—X得到3種異構(gòu)體,然后再連接—Y,如圖所示(標(biāo)號(hào)為—Y可連接的位置):③1個(gè)—X,1個(gè)—Y和1個(gè)—Z:有10種,可用“定二動(dòng)一法”書寫;先連接1個(gè)—X和1個(gè)—Y得到3種異構(gòu)體,然后再連接—Z,如圖所示(標(biāo)號(hào)為—Z可連接的位置):變式訓(xùn)練1下列有關(guān)甲苯的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中,能說明側(cè)鏈對(duì)苯環(huán)性質(zhì)有影響的是(

)A.甲苯與濃硝酸反應(yīng)生成三硝基甲苯B.甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色(生成

)C.甲苯燃燒產(chǎn)生帶濃煙的火焰D.1mol甲苯與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)答案

A探究二制取溴苯和硝基苯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【問題探究】1.溴苯制備實(shí)驗(yàn)中能否用溴水代替純溴?反應(yīng)中FeBr3的作用是什么?提示

不能,苯與溴水不能發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯。FeBr3為該反應(yīng)的催化劑。2.硝基苯制備實(shí)驗(yàn)中為何需控制溫度在50~60℃?可以采用什么方法加熱?濃硫酸在該實(shí)驗(yàn)中的作用是什么?提示

溫度過低反應(yīng)速率慢,溫度過高會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生。采用水浴加熱。濃硫酸作催化劑和吸水劑?！旧罨卣埂?.溴苯的制取(1)實(shí)驗(yàn)裝置與各部分作用實(shí)驗(yàn)裝置

硝酸銀溶液現(xiàn)象:有淺黃色沉淀生成;作用:證明發(fā)生的是取代反應(yīng)而不是加成反應(yīng)(2)溴苯的除雜①溴苯顯褐色的原因:溴苯中溶有溴。②除雜的實(shí)驗(yàn)操作:水洗后分液(除去溶于水的雜質(zhì)如溴化鐵等)→再用氫氧化鈉溶液洗滌后分液(除去溴)

→最后水洗(除去氫氧化鈉溶液及與其反應(yīng)生成的鹽)、干燥(除去水),蒸餾(除去苯)可得純凈的溴苯(3)溴苯的創(chuàng)新制取創(chuàng)新裝置的優(yōu)點(diǎn):①有分液漏斗,可控制液溴的量。②加裝一個(gè)用CCl4除溴蒸氣的裝置。③倒扣的漏斗可以防倒吸,還有利于尾氣吸收。2.硝基苯的實(shí)驗(yàn)室制備

(1)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)(2)實(shí)驗(yàn)步驟①配制混合酸:先將1.5mL濃硝酸注入大試管中,再慢慢注入2mL濃硫酸,并及時(shí)搖勻和冷卻;②向冷卻后的混合酸中逐滴加入1mL苯,充分振蕩,混合均勻;③將大試管放在50~60℃的水浴中加熱。

便于控制溫度,水銀球插入水浴中

(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將反應(yīng)后的液體倒入一個(gè)盛有水的燒杯中,可以觀察到燒杯底部有黃色油狀物質(zhì)生成。純凈的硝基苯是無(wú)色液體,實(shí)驗(yàn)室制得的硝基苯因溶有少量NO2而顯黃色。(4)由粗產(chǎn)品獲取純凈硝基苯的實(shí)驗(yàn)操作:先用蒸餾水,再用氫氧化鈉溶液洗滌(除去硝酸和硫酸)→用蒸餾水洗滌(除去氫氧化鈉溶液及與其反應(yīng)生成的鹽)→用無(wú)水氯化鈣干燥,最后進(jìn)行蒸餾

(除去苯)可得純凈的硝基苯【素能應(yīng)用】典例2實(shí)驗(yàn)室常用氯氣和苯在氯化鐵為催化劑的條件下制備氯苯,其裝置如圖所示(省略?shī)A持裝置)。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.裝置e中盛放的是濃硫酸,是為了干燥氯氣B.本實(shí)驗(yàn)可以用濃鹽酸和二氧化錳來(lái)制備氯氣C.反應(yīng)結(jié)束后需通入一段時(shí)間空氣,再拆解裝置D.反應(yīng)后的混合液分別用水、堿溶液、水依次洗滌,干燥,蒸餾,可得到氯苯答案

B解析

a中用高錳酸鉀或氯酸鉀與濃鹽酸在常溫下制取氯氣,e用于除去氯氣的水分,在d中三頸燒瓶發(fā)生核心反應(yīng):球形冷凝管冷凝回流提高苯的利用率,