(共69张PPT)
第三节 芳香烃
课前·基础认知
课堂·重难突破
素养·目标定位
随堂训练
素养·目标定位
1.认识苯及苯的同系物的组成、结构特点和化学键的特殊性,能列举其主要性质,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.结合生产、生活实际了解苯及苯的同系物在日常生活、化工生产中的重要作用,培养科学态度与社会责任的核心素养。
目 标 素 养
知 识 概 览
课前·基础认知
一、苯的结构与性质
1.苯的常见性质。
微训练 可以用分液漏斗分离的一组液体混合物是( )。
A.溴和苯 B.苯和溴苯
C.水和硝基苯 D.苯和汽油
答案:C
2.苯的组成与结构特点。
微解读1 苯的邻二取代物只有一种,说明苯分子内不存在单双键交替的结构。
微思考1 苯的结构简式为 或 ,苯分子结构中是否含有典型的碳碳双键或碳碳单键 如何通过实验证明
提示:不含碳碳双键或碳碳单键。苯不与酸性高锰酸钾溶液反应,也不与溴水反应,说明苯分子结构中不存在碳碳双键。
3.苯的化学性质。
苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,也不能与溴水发生化学反应,但在一定条件下,苯也可以与某些物质反应。
(1)取代反应和加成反应。
微思考2 一定条件下,苯、甲烷和乙烯均能与溴反应,它们的反应条件和反应类型是否相同呢
提示:苯与液溴在FeBr3作催化剂时反应,甲烷与溴蒸气在光照时反应,乙烯与溴水或溴的CCl4溶液在常温下反应,三者反应类型分别是取代反应、取代反应和加成反应。
(2)氧化反应。
苯能燃烧,在空气中燃烧会带有浓重的黑烟,化学方程式为
2C6H6+15O2 12CO2+6H2O 。
微判断1(1)苯不能与溴水反应,属于饱和烃。( )
(2)等物质的量的苯与氢气可发生完全加成反应。( )
(3)乙烯、乙炔和苯都属于不饱和烃,所以它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。( )
×
×
×
二、苯的同系物
1.结构特点:苯的同系物是苯环上的氢原子被 烷基 取代所得到的一系列的产物,其通式为CnH2n-6(n>6)。
2.物理性质:一般具有类似苯的气味的无色液体, 不 溶于水,易溶于 有机 溶剂,密度比水的 小 。
3.常见的苯的同系物:
微思考3 有机化合物 属于苯的同系物吗 为什么
提示:不属于。该有机化合物中含有碳碳双键,与苯及苯的同系物结构不相似,不属于苯的同系物。
4.化学性质。
(1)氧化反应。
①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色,这是甲苯上的甲基被酸性KMnO4溶液氧化的结果。
②燃烧的化学方程式通式为
(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为
产物2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是一种烈性炸药。
(3)加成反应。
×
×
课堂·重难突破
问题探究
溴苯是不溶于水的液体,常温下不与酸、碱反应,可用如图装置制取(该反应放出热量)。
一 苯的取代反应实验
1.制取时,在A中可观察到什么现象
提示:观察到A中有大量红棕色气体。
2.装置图中长直玻璃导管的作用是什么 C中盛放CCl4的作用是什么
提示:长导管的作用是导气和冷凝回流。苯和溴在FeBr3的作用下反应剧烈,可以达到沸腾,使苯和溴成为蒸气,在经过长导管时,可以将它们冷凝并回流下来。C中盛放的CCl4用来除去溴化氢气体中的溴和苯。
3.如何证明苯与液溴发生的是取代反应,而不是加成反应
提示:一种方法是向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则证明为取代反应;另一种方法是向试管D中加入石蕊溶液,若溶液变红色,则证明为取代反应。
归纳总结
1.苯的溴代反应。
2.苯的硝化反应。
典例剖析
【例1】 实验室制备硝基苯的实验装置如图所示(夹持装置已略去),
下列说法不正确的是( )。
A.水浴加热的优点是使反应物受热均匀、容易控制温度
B.反应完全后,可用仪器a、b蒸馏得到产品
C.实验过程中若发现仪器b中未加入碎瓷片,可冷却后补加
D.将浓硫酸、浓硝酸和苯混合时,应向浓硝酸中加入浓硫酸,待冷却至室温后,向所得混合物中加入苯
答案:B
解析:水浴加热可保持温度恒定,即水浴加热的优点为使反应物受热均匀、容易控制温度,故A项正确;反应完全后,硝基苯与酸分层,应选分液漏斗分离,粗产品用蒸馏烧瓶(不用b圆底烧瓶)和冷凝管蒸馏得到硝基苯,故B项错误;碎瓷片在温度低时加入,防止液体暴沸,实验过程中若发现仪器b中未加入碎瓷片,不能再继续实验,也不能立即加入碎瓷片,需冷却后补加,故C项正确;混合时要使热量及时散失,防止苯挥发,由于浓硫酸稀释放出大量的热,为避免液体迸溅,应向浓硝酸中加入浓硫酸,待冷却后,向所得的混合物中逐滴加入苯,故D项正确。
学以致用
1.对实验室制得的粗溴苯[含溴苯(不溶于水,易溶于有机溶剂,沸点156.2 ℃)、Br2和苯(沸点80 ℃)]进行纯化,下列装置未涉及的是( )。
答案:C
解析:除去Br2可以用SO2,原理是Br2+SO2+2H2O══H2SO4+2HBr,故A项正确;苯和溴苯的混合液与无机溶液互不相溶,分液可得苯和溴苯的混合液,故B项正确;由分析可知,不涉及过滤操作,故C项错误;溴苯的沸点是156.2 ℃,苯的沸点是80 ℃,分离出溴苯用蒸馏,故D项正确。
问题探究
早在1835年,科学家在研究天然妥卢香脂的热降解产品时,首先发现了甲苯这种物质。甲苯可用于制造TNT(2,4,6-三硝基甲苯)炸药。
二 苯的同系物
提示:甲苯和乙苯均属于苯的同系物。萘中含有两个苯环,苯乙烯中含有碳碳双键,与苯的结构不相似,所以不属于苯的同系物。
2.向盛有苯和甲苯的试管中加入酸性KMnO4溶液,用力振荡,静置,观察到的现象是什么 出现不同现象的原因是什么
提示:盛苯的试管,上层无色,下层仍为紫色;盛甲苯的试管,上层无色,下层无色。苯不能被酸性KMnO4溶液氧化。甲苯中苯环使甲基活化,能被酸性KMnO4溶液氧化,紫色褪去。
3.对比苯与甲苯的结构,以及两者发生硝化反应的产物,你能得出什么结论
提示:甲苯分子中的—CH3对苯环的影响:硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。
4.某芳香烃的分子式为C9H12,其中属于苯的同系物的有几种结构
提示:属于苯的同系物,含有苯环,且苯环外有三个饱和碳。
归纳总结
1.苯及其同系物在分子组成、结构和性质上的异同。
分类 苯 苯的同系物
相同点 结构 组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n-6(n≥6) 化学 性质 ①燃烧时现象相同,伴有浓烟 ②都易发生苯环上的取代反应 ③都能发生加成反应,都比较困难 分类 苯 苯的同系物
不同点 取代 反应 易发生取代反应,主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应,常得到多元取代产物
氧化 反应 难被氧化,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 侧链易被氧化剂氧化,能使酸性高锰酸钾溶液褪色
差异 原因 苯的同系物分子中,苯环与侧链相互影响。苯环影响侧链,使侧链烃基性质活泼而易被氧化;侧链烃基影响苯环,使苯环上烃基邻、对位的氢更活泼而被取代 2.苯的同系物中苯环与支链的相互影响的反应。
具体实例(以甲苯为例):
①甲苯分子中甲基和苯环的相互影响。
②反应条件不同,反应产物不同。
3.含有苯环的有机化合物同分异构体的判断技巧。
(1)对称法:苯分子中所有的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。
(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代物共有1种,则其苯环上的三氯代物也为1种。
(3)定一(或二)移一法:苯环上连有两个取代基时,可固定一个,移动另一个,从而写出邻、间、对三种同分异构体;苯环上连有三个取代基时,可先固定两个取代基,得到几种结构,再逐一插入第三个取代基,从而确定出同分异构体的数目。
(4)示例:分子式为C8H10的苯的同系物及一氯代物同分异构体种数的确定。
分类 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
苯环上一氯 代物种数 3 2 3 1
一氯代 物种数 5 3 4 2
典例剖析
【例2】 一种生产聚苯乙烯的流程如图:
下列叙述正确的是( )。
A.苯乙烯与苯互为同系物
B.乙苯的一氯代物有3种
C.反应①的反应类型是加成反应
D.鉴别苯、乙苯、聚苯乙烯可用Br2的四氯化碳溶液
答案:C
解析:苯乙烯与苯结构不相似,因此不互为同系物,A项错误;乙苯的一氯代物有5种,分别是乙基上的2种和苯环上的3种,B项错误;苯与乙烯反应,乙烯中的碳碳双键断裂,苯分子中的一个碳氢键断裂,氢原子和碳原子分别加在乙烯的两个碳原子上,发生的是加成反应,C项正确;苯、乙苯、聚苯乙烯均不能使Br2的四氯化碳溶液褪色,所以无法鉴别,D项错误。
【例3】 下列有关甲苯的实验事实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.甲苯因萃取而使溴水褪色
C.甲苯燃烧产生很浓的黑烟
D.1 mol甲苯与3 mol氢气发生加成反应
答案:A
解析:甲基影响苯环,使苯环上的氢原子活泼,易发生三取代,能说明侧链对苯环性质有影响,A项正确;苯和甲苯均能萃取溴水中的溴,使溴水层褪色,与侧链对苯环的影响无关,B项错误;产生黑烟是甲苯中碳的含量高造成的,与侧链对苯环的影响无关,C项错误;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均为1∶3,与侧链对苯环的影响无关,D项错误。
学以致用
2.异丙苯[ ]是一种重要的化工原料,下列关于异丙苯的说法错误的是( )。
A.异丙苯是苯的同系物
B.在一定条件下能与氢气发生加成反应
C.可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯
D.异丙苯与Cl2发生取代反应生成的一氯代物最多有3种
答案:D
解析:同系物是指结构相似,在组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质,故异丙苯是苯的同系物,A项正确;异丙苯中含有苯环,故在一定条件下能与氢气发生加成反应,B项正确;苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而异丙苯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,故可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯,C项正确;异丙苯与Cl2发生取代反应时,支链上生成的一氯代物有2种,苯环上有3种,共5种,D项错误。
3.某烃的分子式为C10H14,属于芳香族化合物,它不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO4溶液褪色,分子结构中只含有两个不相同的烷基,符合条件的烃有( )。
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
答案:D
解析:该烃不能使溴水褪色,可使酸性KMnO4溶液褪色,可判断该烃为苯的同系物;分子结构中含有两个不相同的烷基,则一个为甲基,另一个为丙基(—CH2—CH2—CH3、 ),而两个烷基在苯环上有邻、间、对三种位置,故符合条件的烃共有6种。
随 堂 训 练
1.下列说法正确的是( )。
A.苯的结构常表示为 ,分子中存在碳碳单键
B.苯在一定条件下能发生多种取代反应
C.苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.苯能与溴水发生化学反应而使溴水褪色
答案:B
解析: 为苯的凯库勒式,具有一定的局限性,苯分子中并不存在单、双键相间的结构,而是形成了闭合的大π键,A项错误;苯在一定条件下能发生多种取代反应,苯环上的氢原子可以发生取代反应,B项正确;苯分子中不含有碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能与溴水发生反应而使溴水褪色,C、D两项错误。
2.苯与乙烯相比较,下列叙述正确的是( )。
A.都可以与溴发生取代反应
B.都容易发生加成反应
C.乙烯易发生加成反应,苯不能发生加成反应
D.乙烯易被酸性高锰酸钾溶液氧化,而苯不能
答案:D
解析:苯与液溴发生取代反应,乙烯与溴发生加成反应,A项错误;乙烯易发生加成反应,而苯只有在特殊条件下才能发生加成反应,B、C项错误;乙烯易被酸性高锰酸钾溶液氧化,而苯不能,D项正确。
3.下列有机化合物中,属于苯的同系物的是( )。
答案:D
解析:同系物是指结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。A项,该结构是苯,不符合题意;B项,除了苯环,还含有碳碳双键,不饱和度与苯不同,不符合题意;C项,没有苯环,与苯结构不相似,不符合题意;D项,符合同系物的定义,符合题意。
4.某有机化合物的结构简式如图所示,则下列说法正确的是
( )。
A.该物质为苯的同系物
B.该物质的一氯代物有4种
C.该物质的分子式为C12H14
D.在FeBr3作催化剂时,该物质可以与溴水发生取代反应
答案:B
解析:该物质中含有两个苯环,不属于苯的同系物,A项错误;该
物质分子结构对称,故该物质的一氯代物有4种( ),B项
正确;由该物质的分子结构可知,其分子式为C12H12,C项错误;在FeBr3作催化剂时,该物质可以与液溴发生取代反应,而不是溴水,D项错误。
5.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酸,加入反应器中;
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50~60 ℃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%
的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,
得到纯净硝基苯。
请填写下列空白。
(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时,具体操作是 。
(2)步骤③中,为了使反应在50~60 ℃下进行,常用的方法是 。
(3)装置中常在试管上连接玻璃管,作用是 。
(4)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是 。
(5)步骤④中粗产品用5%的NaOH溶液洗涤的目的是 。
答案:(1)把浓硫酸慢慢注入浓硝酸中并不断搅拌
(2)水浴加热
(3)冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸
(4)分液漏斗
(5)洗去粗产品中的酸性杂质
解析:(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时,把浓硫酸慢慢注入浓硝酸中并不断搅拌。(2)在50~60 ℃下发生反应,温度小于100 ℃,采取水浴加热。(3)苯与浓硝酸易挥发,用玻璃管冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸,减少损失。(4)分离互不相溶的液体采用分液方法,使用的仪器是分液漏斗。(5)氢氧化钠溶液具有碱性,能中和未反应的酸,所以氢氧化钠的作用是洗去粗产品中的酸性杂质。第三节 芳香烃
课后·训练提升
基础巩固
1.有关苯分子的说法不正确的是( )。
A.苯分子中C原子均以sp3杂化方式成键,形成夹角为120°的三个sp3杂化轨道,故为正六边形的碳环
B.每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道,垂直碳环平面,相互交盖,形成大π键
C.大π键中6个电子被6个C原子共用,故称为6中心6电子大π键
D.苯分子中共有12个原子共面,6个碳碳键完全相同
2.下列反应中,属于取代反应的是( )。
A.苯在氯化铁存在时与氯气的反应
B.苯在镍作催化剂时与氢气的反应
C.苯在空气中燃烧
D.苯与溴水混合振荡
3.下列关于和的说法错误的是( )。
A.常温下都是液态
B.与Cl2发生取代反应的条件相同
C.在一定条件下可转化为
D.苯的二氯代物有3种,的二氯代物有4种
4.下列物质属于苯的同系物的是( )。
A.
B.
C.
D.
5.实验室制备溴苯的反应装置如图所示,下列说法正确的是( )。
A.该实验装置缺乏加热仪器(如酒精灯等)
B.装置b中CCl4的作用是吸收苯
C.装置c中Na2CO3溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,即可得到溴苯
6.在一定条件下,甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下:
名称 对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯
沸点/℃ 138 144 139 80
熔点/℃ 13 -25 -48 6
下列说法不正确的是( )。
A.该反应属于取代反应
B.甲苯的沸点高于144 ℃
C.用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D.从二甲苯混合物中,用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
7.石墨炔是一类新型碳材料。一种具有弯曲碳碳三键结构的二维多孔石墨炔合成路线如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.均三甲苯的核磁共振氢谱有2组峰
B.反应条件1为Br2、FeBr3,反应条件2为Br2、光照
C.方框中C原子的杂化方式变化趋势为sp3→sp2→sp
D.⑥的反应类型为加聚反应
8.芳香族化合物是一类重要的化合物,根据要求回答下列问题。
Ⅰ.由芳香烃a可以合成两种有机化合物b和c,反应流程如图所示:
(1)则a的结构简式是 。
(2)a→b的反应条件是 ,a→c的反应条件是 。
(3)下列关于有机化合物b和c的说法正确的是 (填字母)。
A.互为同系物
B.互为同分异构体
C.都属于烃的衍生物
D.都属于芳香族化合物
Ⅱ.对溴苯乙烯(E)是一种重要的化工原料,E的实验室制取流程如图所示:
C D E
已知: D的分子式为C8H8Br2,且分子中含甲基和苯环。
(4)B的名称为 ,E中官能团的名称为 。
(5)催化剂a的化学式是 ; C的结构简式为 。
(6)A→B的反应类型为 。
(7)写出反应C→D的化学方程式: 。
能力提升
1.下列实验能获得成功的是( )。
A.用溴水可鉴别苯、CCl4、己烯
B.加浓溴水,然后过滤可除去苯中少量己烯
C.苯、溴水、铁粉混合制成溴苯
D.可用分液漏斗分离己烷和苯的混合物
2.某烃的结构简式如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.该烃的核磁共振氢谱图上有3组吸收峰
B.1 mol该烃完全燃烧消耗17.5 mol O2
C.该烃分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
D.该烃是苯的同系物
3.已知:(M)(N),下列关于M、N两种有机化合物的说法正确的是( )。
A.M、N均可以用来萃取溴水中的溴
B.M、N的一氯代物均只有3种(不考虑立体异构)
C.M、N均能使酸性KMnO4溶液褪色
D.M、N分子中所有原子均可能处于同一平面
4.下列关于的说法正确的是( )。
A.该有机化合物的分子式为C13H14,属于苯的同系物
B.1 mol该有机化合物与溴水发生加成反应最多消耗5 mol Br2,与氢气发生加成反应最多消耗5 mol H2
C.该有机化合物分子中最多有11个碳原子共平面
D.该有机化合物在一定条件下可发生取代反应、加成反应和氧化反应
5.德国化学家凯库勒认为:苯分子是由6个碳原子以单、双键相互交替结合而成的环状结构。为了验证凯库勒关于苯环的观点,甲同学设计了如图实验方案。
①按如图所示的装置图连接好各仪器;
②检查装置的气密性;
③在A中加入适量的苯和液溴的混合液,再加入少量铁粉,塞上橡皮塞,打开弹簧夹K1、K2、K3;
④待C中烧瓶收集满气体后,将导管b的下端插入烧杯里的水中,挤压预先装有水的胶头滴管的胶头,观察实验现象。
请回答下列问题。
(1)仪器a的名称是 ,A中发生的有机反应的化学方程式为 。
(2)能证明凯库勒观点错误的实验现象是 。
(3)装置B的作用是 。
(4)反应结束后,将装置A中反应后的液体依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯:①蒸馏;②水洗;③用干燥剂干燥;④用10% NaOH溶液洗;⑤水洗,正确的操作顺序是 ;加入10% NaOH溶液的目的是 。
第三节 芳香烃
课后·训练提升
基础巩固
1.有关苯分子的说法不正确的是( )。
A.苯分子中C原子均以sp3杂化方式成键,形成夹角为120°的三个sp3杂化轨道,故为正六边形的碳环
B.每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道,垂直碳环平面,相互交盖,形成大π键
C.大π键中6个电子被6个C原子共用,故称为6中心6电子大π键
D.苯分子中共有12个原子共面,6个碳碳键完全相同
答案:A
解析:苯分子中C原子均以sp2杂化方式成键,形成夹角为120°的三个sp2杂化轨道,为正六边形的碳环,故A项错误;苯分子中每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道,垂直碳环平面,相互交盖,形成大π键,故B项正确;大π键中6个电子被6个C原子共用,故称为6中心6电子大π键,故C项正确;苯分子中共有12个原子共面,6个碳碳键完全相同,故D项正确。
2.下列反应中,属于取代反应的是( )。
A.苯在氯化铁存在时与氯气的反应
B.苯在镍作催化剂时与氢气的反应
C.苯在空气中燃烧
D.苯与溴水混合振荡
答案:A
解析:A项是取代反应;B项是加成反应;C项是氧化反应;D项是萃取。
3.下列关于和的说法错误的是( )。
A.常温下都是液态
B.与Cl2发生取代反应的条件相同
C.在一定条件下可转化为
D.苯的二氯代物有3种,的二氯代物有4种
答案:B
解析:苯和环己烷常温下都是无色液体,A项正确;苯与Cl2是在FeCl3的催化下发生取代反应,而环己烷与Cl2在光照下发生取代反应,故条件不同,B项错误;+3H2,C项正确;苯的二氯代物有邻、间、对三种,环己烷的二氯代物有邻、间、对和两个氯原子连在同一个碳原子上,共有4种,D项正确。
4.下列物质属于苯的同系物的是( )。
A.
B.
C.
D.
答案:A
解析:苯的同系物为含有1个苯环而且侧链为饱和烃基的芳香烃,故A项正确。
5.实验室制备溴苯的反应装置如图所示,下列说法正确的是( )。
A.该实验装置缺乏加热仪器(如酒精灯等)
B.装置b中CCl4的作用是吸收苯
C.装置c中Na2CO3溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,即可得到溴苯
答案:C
解析:液溴与苯的反应不需要加热,A项错误;由于反应放热,所以苯和溴会挥发出来,故装置b中CCl4的作用是吸收苯和溴,B项错误;本实验中苯与溴发生取代反应会产生溴化氢,可以与Na2CO3发生反应,故装置c中的Na2CO3溶液的作用是吸收溴化氢,C项正确;因溴苯是油状液体,所以反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、分液后得到溴苯,D项错误。
6.在一定条件下,甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下:
名称 对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯
沸点/℃ 138 144 139 80
熔点/℃ 13 -25 -48 6
下列说法不正确的是( )。
A.该反应属于取代反应
B.甲苯的沸点高于144 ℃
C.用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D.从二甲苯混合物中,用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
答案:B
解析:甲苯的相对分子质量比二甲苯小,沸点比二甲苯低,B项错误。
7.石墨炔是一类新型碳材料。一种具有弯曲碳碳三键结构的二维多孔石墨炔合成路线如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.均三甲苯的核磁共振氢谱有2组峰
B.反应条件1为Br2、FeBr3,反应条件2为Br2、光照
C.方框中C原子的杂化方式变化趋势为sp3→sp2→sp
D.⑥的反应类型为加聚反应
答案:D
解析:均三甲苯的分子结构对称,甲基上的所有H的化学环境均相同,苯环上的3个氢原子环境相同,所以其核磁共振氢谱有2组峰,A项正确;反应①是苯环上的氢原子被溴原子取代,所以条件1为Br2、FeBr3,反应②是甲基上的氢原子被溴原子取代,所以条件2为Br2、光照,B项正确;饱和碳原子上的价层电子对数为4,杂化方式为sp3,醛基上的碳原子的价层电子对数为3,杂化方式为sp2,碳碳三键的碳原子的价层电子对数为2,杂化方式为sp,所以方框中C原子的杂化方式变化趋势为sp3→sp2→sp,C项正确;加聚反应是加成聚合反应,反应前后原子种类不发生变化,反应⑥的反应物中有溴原子,而生成物中没有溴原子,故反应类型不是加聚反应,D项错误。
8.芳香族化合物是一类重要的化合物,根据要求回答下列问题。
Ⅰ.由芳香烃a可以合成两种有机化合物b和c,反应流程如图所示:
(1)则a的结构简式是 。
(2)a→b的反应条件是 ,a→c的反应条件是 。
(3)下列关于有机化合物b和c的说法正确的是 (填字母)。
A.互为同系物
B.互为同分异构体
C.都属于烃的衍生物
D.都属于芳香族化合物
Ⅱ.对溴苯乙烯(E)是一种重要的化工原料,E的实验室制取流程如图所示:
C D E
已知: D的分子式为C8H8Br2,且分子中含甲基和苯环。
(4)B的名称为 ,E中官能团的名称为 。
(5)催化剂a的化学式是 ; C的结构简式为 。
(6)A→B的反应类型为 。
(7)写出反应C→D的化学方程式: 。
答案:(1)
(2)光照 Fe或FeCl3作催化剂
(3)CD
(4)乙苯 碳溴键、碳碳双键
(5)FeBr3
(6)取代反应
(7)+Br2+HBr
解析:Ⅰ.(1)芳香烃a分子式为C7H8,可发生反应①生成,可发生反应②生成,可知a为甲苯,结构简式为。
(2)a→b的反应为甲苯在光照条件下与氯气发生取代反应;a→c的反应为甲苯中甲基对位上的氢被溴取代,反应条件为Fe或FeCl3作催化剂。
(3)结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物,则b和c不互为同系物,A项错误;分子式相同,结构不同的物质互为同分异构体,b和c分子式不同,则不互为同分异构体,B项错误;有机化合物b和c都是由碳、氢和卤素组成的,则B和C都属于烃的衍生物,C项正确;b和c均含苯环,则b和c都属于芳香族化合物,D项正确。
Ⅱ.苯与溴乙烷在氯化铝催化条件下发生取代反应生成乙苯,乙苯与溴单质发生反应生成C,结合E的结构()可知,B→C的反应为苯环上乙基对位碳上的氢的取代反应,则C为对溴乙苯,C与溴单质在光照条件下发生侧链上的取代反应生成D,D可能是或,又已知D中含有甲基,则D为。
(4)B的名称为乙苯;E中官能团的名称为碳溴键、碳碳双键。
(5)B→C反应为苯环上乙基对位碳上的氢的取代反应,催化剂a的化学式是FeBr3,C的结构简式为。
(6)苯与溴乙烷在氯化铝催化条件下发生取代反应生成乙苯,A→B的反应类型为取代反应。
(7)C为,C与溴单质在光照条件下发生侧链上的取代反应生成D,D为,反应C→D的化学方程式:+Br2
+HBr。
能力提升
1.下列实验能获得成功的是( )。
A.用溴水可鉴别苯、CCl4、己烯
B.加浓溴水,然后过滤可除去苯中少量己烯
C.苯、溴水、铁粉混合制成溴苯
D.可用分液漏斗分离己烷和苯的混合物
答案:A
解析:溴水与苯混合有机层在上层,溴水与四氯化碳混合有机层在下层,溴水与己烯发生加成反应而褪色,现象不同,可鉴别,故A项正确;溴易溶于苯,引入新杂质,应利用蒸馏法分离,故B项错误;苯、溴水不反应,应选苯、液溴、铁粉混合制成溴苯,故C项错误;己烷和苯互溶,不能利用分液法分离,应选择蒸馏法分离,故D项错误。
2.某烃的结构简式如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.该烃的核磁共振氢谱图上有3组吸收峰
B.1 mol该烃完全燃烧消耗17.5 mol O2
C.该烃分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
D.该烃是苯的同系物
答案:D
解析:由结构简式可知,该分子为对称结构,分子中含有3种氢原子,则核磁共振氢谱图上有3组吸收峰,A项正确;由结构简式可知,该烃的分子式为C14H14,由CxHy~(x+)O2可知,1molC14H14完全燃烧消耗O2的物质的量为(14+)mol=17.5mol,B项正确;苯环上的碳原子及与苯环直接相连的碳原子共平面,由于单键可以旋转,则以左侧苯环为参考,右侧苯环与左侧苯环相连的碳原子、该碳原子的对位碳原子和右侧苯环上的甲基碳原子与左侧苯环一定在同一平面上,所以分子中至少有10个碳原子共面,C项正确;苯的同系物是含有1个苯环、侧链为烷烃基的芳香烃,由结构简式可知,该烃分子中含有2个苯环,所以该烃一定不是苯的同系物,D项错误。
3.已知:(M)(N),下列关于M、N两种有机化合物的说法正确的是( )。
A.M、N均可以用来萃取溴水中的溴
B.M、N的一氯代物均只有3种(不考虑立体异构)
C.M、N均能使酸性KMnO4溶液褪色
D.M、N分子中所有原子均可能处于同一平面
答案:C
解析:N中含有碳碳双键,可与溴水发生加成反应,不能用于萃取溴,A项错误;M、N均含有4种氢原子,则一氯代物均只有4种,B项错误;M含有甲基,N含有碳碳双键,则M、N均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,C项正确;M含有甲基,具有甲烷的结构特点,则所有的原子不可能共平面,D项错误。
4.下列关于的说法正确的是( )。
A.该有机化合物的分子式为C13H14,属于苯的同系物
B.1 mol该有机化合物与溴水发生加成反应最多消耗5 mol Br2,与氢气发生加成反应最多消耗5 mol H2
C.该有机化合物分子中最多有11个碳原子共平面
D.该有机化合物在一定条件下可发生取代反应、加成反应和氧化反应
答案:D
解析:由该有机化合物的结构简式可知其分子式为C13H14,由于该有机化合物苯环的侧链中含有不饱和碳碳键,因此该有机化合物不属于苯的同系物,故A项错误。该有机化合物侧链中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键,因此1mol该有机化合物与溴水发生加成反应最多消耗3molBr2,由于该有机化合物中还含有一个苯环,故与H2发生加成反应最多消耗6molH2,故B项错误。由于苯环是平面结构,乙炔是直线形分子,乙烯是平面形分子,所以该有机化合物分子中最多有13个碳原子共平面,故C项错误。该有机化合物分子中含有苯环,可以发生硝化反应,还含有碳碳双键和碳碳三键,可以发生加成反应;碳碳双键和碳碳三键可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生氧化反应,苯环上连有的取代基也可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基,故D项正确。
5.德国化学家凯库勒认为:苯分子是由6个碳原子以单、双键相互交替结合而成的环状结构。为了验证凯库勒关于苯环的观点,甲同学设计了如图实验方案。
①按如图所示的装置图连接好各仪器;
②检查装置的气密性;
③在A中加入适量的苯和液溴的混合液,再加入少量铁粉,塞上橡皮塞,打开弹簧夹K1、K2、K3;
④待C中烧瓶收集满气体后,将导管b的下端插入烧杯里的水中,挤压预先装有水的胶头滴管的胶头,观察实验现象。
请回答下列问题。
(1)仪器a的名称是 ,A中发生的有机反应的化学方程式为 。
(2)能证明凯库勒观点错误的实验现象是 。
(3)装置B的作用是 。
(4)反应结束后,将装置A中反应后的液体依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯:①蒸馏;②水洗;③用干燥剂干燥;④用10% NaOH溶液洗;⑤水洗,正确的操作顺序是 ;加入10% NaOH溶液的目的是 。
答案:(1)圆底烧瓶 +Br2(溴苯)+HBr
(2)C中会产生“喷泉”现象
(3)除去溴化氢气体中的溴蒸气和苯
(4)②④⑤③① 将未在水中溶解的Br2转化为易溶于水的物质
解析:(1)仪器a的名称是圆底烧瓶,A中为苯与液溴的取代反应,生成溴苯和溴化氢,所发生的有机反应的化学方程式为+Br2(溴苯)+HBr;(2)因为A中生成的HBr易溶于水,所以C中会产生“喷泉”现象,说明上述反应为取代反应,不是加成反应,所以凯库勒观点错误;(3)该反应放热,苯和液溴又易挥发,且易溶于四氯化碳,所以四氯化碳用来除去溴化氢气体中的溴蒸气和苯;(4)产品粗溴苯的精制,应先用水洗,除去可溶于水的物质,再用10%NaOH溶液洗涤,将未在水中溶解的Br2转化为易溶于水的物质,然后水洗、干燥,最后蒸馏,故正确的顺序为②④⑤③①;加入10%NaOH溶液的目的是将未在水中溶解的Br2转化为易溶于水的物质。
