2017-2018学年高一化学苏教版选修五教学案：专题3第二单元　芳香烃Word版含答案

第一课时　苯的结构与性质
1．苯的分子式是什么？苯分子中所有原子是否处于同一平面上？
提示：C6H6；苯分子为平面正六边形结构，分子中所有原子处于同一平面上。
2．苯分子结构中是否存在碳碳双键？能否与Br2发生加成反应？
提示：苯分子结构中不存在碳碳双键，不能与Br2发生加成反应。
3．苯能发生硝化反应，其反应产物是什么？
提示：硝基苯()
[新知探究]
探究　苯的凯库勒式如何书写？苯分子中碳碳键是否完全相同？
提示：；；苯分子中碳碳键完全相同。
探究　如何证明苯的分子结构中碳碳间不是单、双键交替？
提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有一种，证明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替结构。
[必记结论]
1．苯的三式
2．空间结构
平面正六边形，所有的原子都在同一平面上。
3．化学键
苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
[成功体验]
1．能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替，而是所有碳碳键都完全相同的事实是(　　)
A．苯的一元取代物没有同分异构体
B．苯的邻位二元取代物只有一种
C．苯的间位二元取代物只有一种
D．苯的对位二元取代物只有一种
解析：选B　A项，苯的六个顶点上的碳原子完全相同，故一元取代物肯定只有一种，无法证明，错误；若苯分子中为单、双键交替，则苯的间位和对位二元取代物均只有一种(即取代物分别位于单键和双键上)，而邻位二元取代物有两种(位于单键两端和双键两端)，因此B正确，C、D错误。
[新知探究]
探究　为什么苯燃烧时产生浓烟？
提示：苯中碳的质量分数大，燃烧时不完全，所以燃烧时产生浓烟。
探究　苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色的原理是否相同？
提示：苯因萃取溴水中的Br2而使溴水褪色，而乙烯与Br2发生加成反应而使溴水褪色，二者褪色的原理不相同。
探究　纯净的溴苯是一种无色密度比水大的油状液体，但实验得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？如何除去褐色？
提示：溴苯中溶解了Br2而使溴苯呈褐色；除去的方法是用NaOH溶液洗涤。
[必记结论]
1．苯的物理性质
2.苯的化学性质
[成功体验]
2．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
解析：选D　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单键与双键之间的独特的键所致；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；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；苯分子为平面正六边形结构，其分子中6个碳原子之间的价键完全相同。
3．写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型。
①______________________________，__________________________________；
②______________________________，_____________________________________；
③______________________________，_____________________________________。
[新知探究]
苏教版教材实验设计
人教版教材实验设计(根据苯与溴反应的条件，请你设计制备溴苯的实验方案)
实验原理
实验装置
实验步骤
①在三颈烧瓶中加入少量铁粉，向三颈烧瓶上的一个滴液漏斗中加入5 mL苯和1 mL液溴的混合物，另一个滴液漏斗中加入30 mL 10%的氢氧化钠溶液，锥形瓶中注入蒸馏水，干燥管中加入碱石灰；
②连接好仪器， 检查装置气密性；
③先向三颈烧瓶中加入苯和液溴的混合物，观察三颈烧瓶和锥形瓶中出现的现象；
④反应完毕后，向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液，观察三颈烧瓶中生成物的状态。
①把苯和少量液态溴放在烧杯中；
②加入少量铁屑作催化剂；
③用带导管的橡胶塞塞紧瓶口。
续表
苏教版教材实验设计
人教版教材实验设计(根据苯与溴反应的条件，请你设计制备溴苯的实验方案)
实验现象
①锥形瓶内导管口附近出现白雾；
②圆底烧瓶(或三颈烧瓶)底部有褐色油状液体。
创新发掘
1.直立冷凝管的作用是什么？
提示：导气兼冷凝回流作用。
2.干燥管中加入碱石灰的作用是什么？
提示：吸收多余的溴蒸气和HBr，以防污染环境。
3.反应完毕后，向三颈烧瓶中加入NaOH溶液的目的是什么？
提示：除去溴苯中的溴。
1.锥形瓶中的玻璃导管为什么不伸入到液面以下？
提示：为了防止倒吸。
2.锥形瓶中的液体为什么呈轻微的沸腾状？
提示：苯与液溴的反应是放热反应。
3.反应中加入铁粉的作用是什么？
提示：Fe与Br2反应生成的FeBr3作反应的催化剂。
个性评点
①苏教版实验使用了冷凝回流装置，提高了冷却效果，提高了原料的利用率；
②苏教版实验增加了尾气处理装置(干燥管)，增强了环保意识；
③苏教版实验中在反应完毕后，又加入NaOH溶液，除去了溴苯中溶解的溴，便于观察溴苯的颜色。
思维引领
验证苯与液溴发生的是取代反应而不是加成反应的方法是：将反应产生的气体先通入CCl4中除去溴蒸气，再用硝酸酸化的AgNO3溶液检验HBr的存在。
[成功体验]
4．(新课标全国卷)溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：
苯
溴
溴苯
密度/g·cm－3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
按下列合成步骤回答问题：
(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了________气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是________________。
(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是________________________________；
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是________。
(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为________，要进一步提纯，下列操作中必须的是________(填入正确选项前的字母)。
A．重结晶　　　　　　　　B．过滤
C．蒸馏 D．萃取
(4)在该实验中，a的容积最适合的是________(填入正确选项前的字母)。
A．25 mL B．50 mL
C．250 mL D．500 mL
解析：(1)铁屑的作用是作催化剂，a中反应为，HBr气体遇到水蒸气会产生白雾。装置d的作用是进行尾气处理，吸收HBr和挥发出的溴蒸气。(2)②未反应完的溴易溶于溴苯中，成为杂质。由于溴在水中的溶解度较小，却能与NaOH反应，同时，反应生成的HBr极易溶于水，溴苯表面会附着氢溴酸，所以NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2。③分出的粗溴苯中混有水分，无水氯化钙的作用就是除水。(3)苯与溴苯互溶，但上述分离操作中没有除去苯的试剂，所以经过上述操作后，溴苯中的主要杂质是苯。根据苯与溴苯的沸点有较大差异，用蒸馏的方法进行分离。(4)假定4.0 mL液溴全部加入到a容器中，则其中的液体体积约为19 mL。考虑到反应时液体会沸腾，因此液体体积不能超过容器容积的1/2，所以选择50 mL为宜。
答案：(1)HBr　吸收HBr和Br2　(2)②除去HBr和未反应的Br2　③干燥　(3)苯　C　(4)B
———————————————[关键语句小结]————————————————
1．苯的结构简式为或，苯分子为平面正六边形结构，分子中所有原子处于同一平面上，苯分子中的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
2．苯与液溴在FeBr3的催化作用下反应的化学方程式为：
3．苯在浓硫酸作用下，与浓硝酸发生硝化反应的化学方程式为：
[例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．①②③④　　　　　　B．②③④⑥
C．③④⑤⑥ D．全部
解析：选B　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)，其邻位二氯代物应该有和两种，而间位二氯代物只有一种。
习惯上人们仍普遍采用凯库勒式表示苯以及苯环的结构，但要注意苯环中无，而且苯具有难加成、易取代的性质。
[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．1 mol 苯能与3 mol H2发生加成反应
D．苯燃烧能够产生黑烟
解析：选AB　苯既不能被KMnO4酸性溶液氧化，也不能与溴水发生加成反应，这是苯与不饱和烃的明显区别之处，而能与H2加成，燃烧有黑烟不是它们的区别。
反应
苯的溴代反应
苯的硝化反应
实验原理
实验装置
实验现象
①三颈瓶内充满红棕色气体，液体呈现微沸状态；
②锥形瓶内充满白雾；
③三颈瓶底有褐色不溶于水的液体生成
将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤， 最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体
注意事项
①应该用纯溴，苯与溴水不反应；
②要使用催化剂Fe，无催化剂不反应；
③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水
①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；
②必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度
[例2]　实验室制取硝基苯常用如右图装置：
(1)苯的硝化反应是在浓H2SO4和浓HNO3的混合酸中进行的，混酸的添加顺序是先加________，后加_______________________________。
(2)请写出该反应的化学方程式___________________________________________。
(3)被水浴加热的试管口部都要带一长导管，其作用是________________________。
解析：浓H2SO4和浓HNO3混合时，应先将浓HNO3注入容器中，再慢慢加入浓H2SO4，并不断搅拌和冷却。若先注入浓H2SO4，再注入浓HNO3，会造成浓HNO3受热
迸溅、挥发。因苯易挥发，加热时试管口带一长导管可使苯蒸气冷凝回流，减少挥发。
答案：(1)浓HNO3　浓H2SO4
(2)
(3)使苯蒸气冷凝回流，减少挥发
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？
提示：原因是硝基苯中溶解了NO2，可以用稀NaOH溶液洗涤除去。
1．苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述正确的是(　　)
A．苯主要是以石油为原料而获得的一种重要化工原料
B．苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃
C．苯分子中6个碳碳键完全相同
D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色
解析：选C　苯分子中6个碳碳键完全相同，正确；苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃；苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色；苯主要是以煤和石油为原料而获得的一种重要化工原料。
2．与饱和链烃、不饱和链烃相比较，苯的独特性质具体来说是(　　)
A．难氧化，易加成，难取代
B．难氧化、难加成、较易取代
C．易氧化，易加成，难取代
D．因是单双键交替结构，故易加成为环己烷
解析：选B　苯的性质很稳定，一般不能被氧化剂氧化，与H2等加成时，常需要加入催化剂，易与Br2、硝酸、硫酸等发生取代反应。
3．下列实验操作中正确的是(　　)
A．将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯
B．除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液
C．用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中
D．制取硝基苯时，应取浓H2SO4 2 mL，加入1.5 mL浓HNO3，再滴入苯约1 mL，然后放在水浴中加热
解析：选B　在铁粉存在下，苯和液溴的反应非常剧烈，不需加热。苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在水浴中测水的温度，控制在55～60 ℃。混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入到浓硝酸中，且边加边振荡(或搅拌)散热。
4．50 ℃～60 ℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯，反应装置如图。下列对该实验的描述错误的是(　　)
A．最好用水浴加热，并用温度计控温
B．长玻璃管起冷凝回流作用
C．提纯硝基苯时只需直接用水去洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质
D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率
解析：选C　该反应温度不超过100 ℃，所以用水浴加热，A项正确；因反应物受热易挥发，所以用长玻璃管起冷凝回流作用，B项正确；用水洗涤不能除去没反应完的苯，因为苯不溶于水，C项错误；加入过量硝酸可以使平衡向右移动，从而提高苯的转化率，D项正确。
5．(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C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式：________。
(2)苯不能使溴水因反应而褪色，性质类似烷烃，但能与液溴、浓硝酸等发生取代反应，写出苯的硝化反应的化学方程式：__________________________________。
(3)烷烃中脱去2 mol氢原子形成1 mol双键要吸热，但1，3-环己二烯()脱去2 mol氢原子变成苯却放热，可推断苯比1，3-环己二烯________(填“稳定”或“不稳定”)。
(4)1866年凯库勒(下图)提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实______________(填字母)。
a．苯不能使溴水褪色
b．苯能与H2发生加成反应
c．溴苯没有同分异构体
d．邻二溴苯只有一种
(5)现代化学认为苯分子中碳碳之间的键是___________________________________。
解析：(1)苯的分子式为C6H6，与同碳原子数烷烃相比少了8个H，故分子式为链烃时其分子中应含2个或一个和两个等。
(2)苯发生硝化反应时取代苯环上的一个H而生成和H2O。
(3)化学反应中放热越多生成物的状态越稳定，反之，吸热越多反应物的状态越稳定。
(4)苯不具有时烯烃的性质，是苯的凯库勒结构所不能解释的事实，若按照苯的凯库勒结构式，邻二溴苯的两个溴原子可以分别在双键或单键两端，而不是只有一种结构。

(3)稳定
(4)ad
(5)介于单键和双键之间的独特的键
1．[双选]下列关于苯的性质的叙述中，错误的是(　　)
A．苯在催化剂的作用下与液溴发生取代反应
B．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色
C．在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫色
D．在一定条件下苯与氢气发生取代反应生成环己烷
解析：选BD　苯与液溴发生取代反应，与氢气发生加成反应，不与酸性KMnO4溶液反应。苯与溴水混合发生萃取，苯的密度比水的小，上层为橙红色。
2．等体积的苯、汽油和水在试管中充分混合后静置。下列图示现象正确的是(　　)
解析：选D　苯、汽油均难溶于水，且密度比水的小，液体分成上、下两层，上层为苯和汽油的混合液，占总体积的2/3。
3．用分液漏斗可以分离的一组液体混合物是(　　)
A．溴和CCl4　　　　　　　B．苯和溴苯
C．硝基苯和水 D．汽油和苯
解析：选C　硝基苯和水互不相溶，二者分层，可用分液漏斗分离。其他三个选项中的物质均互溶不分层。
4．[双选]下列区分苯和己烯的实验方法和判断都正确的是(　　)
A．分别点燃，无黑烟生成的是苯
B．分别加入溴水振荡，静置后分层，下层红棕色消失的是己烯
C．分别加入溴水振荡，静置后分层，上、下两层红棕色消失的是己烯
D．分别加入KMnO4酸性溶液振荡，静置后不分层且紫色消失的是己烯
解析：选CD　苯与己烯性质的区别是：苯不能使KMnO4酸性溶液褪色，也不能使溴水因发生化学反应而褪色，但己烯可以；另外，苯加入溴水中会将溴从水中萃取，使水层褪色，而苯层(上层)则呈橙红色；苯与己烯在燃烧时都会产生浓烟。
5．现有三种实验装置，如图所示，要制备硝基苯，应选用(　　)
A．装置A B．装置B
C．装置C D．都不行
解析：选C　制取硝基苯的反应原理：
实验过程中需要控制水浴的温度为60 ℃，C正确。
6．下列反应不属于取代反应的是(　　)
A．乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯
B．苯的硝化
C．苯的溴代
D．苯与Cl2光照生成六氯环己烷
解析：选D　A项，乙醇的酯化反应属于取代反应。B项，硝化是指硝基取代苯环上的氢原子，C项，溴代是指溴原子取代苯环上的氢原子，都属于取代反应。D项，属于苯的加成反应。
7．下图是实验室制溴苯的装置图，下列说法正确的是(　　)
A．仪器A左上侧的分液漏斗中加入的是苯和溴水
B．仪器A的名称叫蒸馏烧瓶
C．锥形瓶中的导管口出现大量白雾
D．碱石灰作用是防止空气中水蒸气进入反应体系
解析：选C　与Br2的反应该用纯溴，A选项错误；仪器A叫三颈烧瓶，B选项错误；碱石灰的作用是防止溴蒸气及HBr进入空气，D选项错误。
8．实验室用溴和苯反应制溴苯，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．①②③④⑤ B．②④⑤③①
C．④②③①⑤ D．②④①⑤③
解析：选B　首先要了解溴苯的制取反应原料是苯、液溴、铁粉，反应原理是，生成物有溴化氢，溴苯中含有多余的液溴，另有催化剂Fe与Br2生成的FeBr3，要用一定的方法除杂干燥，才能得到精制的溴苯。正确解答：先用水洗除去水溶性杂质，如溴化氢、少量的溴，然后用10%的NaOH溶液，可把溴转变为水溶性的钠盐除去；需再用水洗一次，把残余的NaOH洗去；接着用干燥剂除水，最后蒸馏得到溴苯。正确的顺序是②④⑤③①。
9．苯和溴的取代反应的实验装置如下图所示，其中A为带支管口的试管改制成的反应容器，在其下端开了一小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。
填写下列空白：
(1)向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒内就发生反应。写出A中所发生反应的化学方程式(有机物写结构简式)：________________________________________。
(2)试管C中苯的作用是_________________________________。
反应开始后，观察D和E两试管，看到的现象为___________________________________。
(3)反应2 min～3 min后，在B中可观察到的现象是__________________________。
(4)在上述整套装置中，具有防倒吸的仪器有________(填字母)。
解析：苯与液溴剧烈反应生成和HBr气体，从导管出来的气体中会混有一定量的溴蒸气，混合气体进入试管C可将气体中的溴蒸气除去。气体在经D、E两装置时，分别可以观察到紫色石蕊试液变红，AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，装置F是尾气吸收装置，以防环境污染。
答案：(1)2Fe＋3Br2===2FeBr3
(2)除去HBr气体中混有的溴蒸气　D试管中石蕊试液慢慢变红，且在导管口处有白雾产生，E试管中出现浅黄色沉淀
(3)瓶底有无色油状液体产生　(4)D、E、F
第二课时　芳香烃的来源与应用
1．哪些实验事实能说明苯分子结构中并不存在碳碳双键？
提示：苯不能使溴的CCl4溶液褪色，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色都能证明苯分子结构中不存在碳碳双键。
2．苯的化学性质主要有哪些？
提示：苯能发生溴代、硝化反应，能与H2发生加成反应，能燃烧。
3．苯的二氯代物有几种？试写出其结构简式。
提示：苯的二氯代物有三种，分别为
[新知探究]
探究　(1)取1支试管，向其中加入2 mL甲苯，再加入3～5滴酸性KMnO4溶液，振荡。
(2)取1支试管，向其中加入2 mL二甲苯，再加入3～5滴酸性KMnO4溶液，振荡。
以上实验，各有什么现象？可得出什么结论？
提示：两支试管中液体均褪色；说明苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色。
探究　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？
提示：(1)苯环对侧链的影响，使苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而烷烃不能。
(2)侧链对苯环的影响，如甲苯与硝酸反应使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。
探究　苯的同系物是否都能使酸性KMnO4溶液褪色？
提示：不一定；与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子时，才能使酸性KMnO4溶液褪色，如不能使酸性KMnO4溶液褪色。
[必记结论]
1．苯的同系物的概念
分子中含有一个苯环，苯环上的氢原子被烷基取代的芳香烃。
2．结构特点
分子中只有一个苯环，苯环上的侧链全部是烷基。
3．通式
CnH2n－6(n≥6)。
4．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苯的同系物中，与苯环直接连接的碳原子上连有氢原子时，能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。
②均能燃烧，燃烧的化学方程式通式为
CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。
(2)取代反应：
甲苯能发生卤代、硝化等取代反应。
①甲苯与浓硝酸、浓硫酸的混合酸在30 ℃时主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯，反应的化学方程式分别为：
②甲苯与浓硝酸、浓硫酸的混合酸在100 ℃时生成2，4，6-三硝基甲苯。

(3)加成反应：
甲苯与H2在一定条件下发生加成反应：
。
5．常见的苯的同系物
[成功体验]
1．苯和甲苯相比较，下列叙述中不正确的是(　　)
A．都属于芳香烃
B．都能使酸性KMnO4溶液褪色
C．都能与H2发生加成反应
D．都能发生取代反应
解析：选B　甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能。
[新知探究]
探究　苯乙烯()属于苯的同系物吗？
提示：不属于苯的同系物，但属于芳香烃。原因是与苯环相连的不是烷烃基而是不饱和烃基。
探究　工业上用苯和乙烯合成乙苯，该反应中使用的催化剂是含盐酸的三氯化铝，该工艺流程有何缺点？
提示：AlCl3的腐蚀性大，反应结束还要使用大量NaOH中和废酸，生产过程中产生大量废水、废酸、废渣、废气、严重污染环境。
探究　蒽()和菲()是何种关系？二者的一氯代物分别是多少种？
提示：蒽和菲的分子式相同，均为C14H10，二者互为同分异构体。蒽的一氯代物有3种：
菲的一氯代物有5种：。
[必记结论]
1．芳香烃的来源
(1)芳香烃最初来源于煤焦油中，现代主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。苯、乙苯和对二甲苯是应用最多的基本有机原料。
(2)工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、丙烯反应获得。苯与乙烯反应的化学方程式为：
。
此反应早先采用无水AlCl3和浓盐酸作催化剂，污染较大而且成本较高。现在采用分子筛固体酸作催化剂，这种催化剂无毒无腐蚀且可完全再生。
2．多环芳烃
(1)概念：含有多个苯环的芳香烃。
(2)分类：
①多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连接在一起；如二苯甲烷：等。
②联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连；如联苯：等。
③稠环芳烃：由共用苯环的若干条环边形成的；如
萘：等。
(3)多环芳烃的结构及同分异构体：
①由于多环芳烃分子中含有多个苯环，不符合苯的同系物的概念，因此多环芳烃不属于苯的同系物。
②判断多环芳烃分子的共面、共线问题时，要注意：
a．苯环是平面正六边形结构；
b．若分子中含有饱和碳原子，则所有原子一定不共平面。
③判断多环芳烃取代物的同分异构体时，应注意分子结构的对称性。
(4)芳香烃对人类健康的危害：
对中枢神经系统麻醉，诱发白血病。
3．苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物之间的关系
[成功体验]
2．[双选]下列物质属于芳香烃的是(　　)
解析：选BC　的组成元素只有C和H，且含有苯环，二者属于芳香烃。
3．萘()、蒽()是比较简单的稠环芳香烃，请回答以下问题：
(1)在一定条件下，萘与浓硫酸、浓硝酸的混合酸作用可以得到几种萘的一硝基取代物，写出其结构简式。
(2)蒽的一氯代物有几种？萘的二氯代物有几种？
解析：(1)萘的一硝基取代物有两种，分别为。
(2)蒽的一氯代物有3种，。
萘的二氯代物有10种：。
答案：(1)2　　(3)3　10
———————————————[关键语句小结]————————————————
1．苯的同系物的分子通式为CnH2n－6(n≥6)，分子式为C8H10并且属于苯的同系物的结构简式有：
。
2．由甲苯合成TNT的反应原理：
。
3．苯的同系物中，如果与苯环直接连接的碳原子上连有氢原子，该苯的同系物就能够使酸性KMnO4溶液褪色，与苯环相连的烷基被氧化为羧基。
。

苯的同系物与苯化学性质的差异
1．氧化反应——苯对侧链的影响
由于苯环对侧链的影响，苯的同系物的侧链容易被氧化。如果与苯环直接连接的碳原子上有氢原子，则该苯的同系物能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，如乙基苯被氧化的过程可表示为：。
2．取代反应——侧链对苯环的影响
由于侧链对苯环的影响，使苯环上邻、对位的氢原子活化，从而比苯更容易发生取代反应，如甲苯的硝化反应分别为：
[例1]　由于分子中苯环和侧链的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯和烷烃略有不同。下列事实能说明苯环对侧链的性质有影响的是(　　)
A．甲苯不能使溴水褪色
B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．甲苯能与氢气发生加成反应
D．甲苯与硝酸反应生成三硝基甲苯
解析：选B　对于甲苯，由于苯环对侧链的影响，使侧链(甲基)能被酸性高锰酸钾溶液氧化，而烷烃中的甲基不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。由于侧链对苯环的影响，甲苯比苯更易发生硝化反应。甲苯不能使溴水褪色、能与氢气发生加成反应这两个性质与苯是相似的，不能说明侧链(甲基)对苯环的性质有影响，况且本题只要求选出“能说明苯环对侧链的性质有影响的”事实。
(1)甲苯与Cl2反应的条件不同，产物也可能不同。

(2)苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化的规律。
①苯的同系物发生氧化时，被氧化的不是苯环，而是苯环上的侧链烃基被氧化成羧基 (—COOH)，如：
。
②苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上，如：
。
③如果与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，则不能被氧化。如：
不能被KMnO4(H＋)氧化。
④苯环上有多个烃基时，均被酸性KMnO4氧化成—COOH。如：
。
1．下列物质中，既能因发生化学反应而使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是(　　)
①CH3CH2CH2CH3　②CH3CH2CH===CH2
A．①②③④　　　　　　B．②③④
C．②④ D．只有②
解析：选D　①丁烷不能使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；②1-丁烯分子中含有碳碳双键，既能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，也能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；③苯分子结构稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，但是可以萃取溴水中的溴而使溴水褪色；④邻二甲苯苯环上的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，二甲苯也可萃取溴水中的溴使溴水褪色，但是萃取属于物理变化过程；因此本题中符合题意的只有②。
分子式为C8H10的苯的同系物及其一氯代物同分异构体种数的确定：
　　[例2]　某烃的分子式为C8H10，它不能使溴水因反应褪色，但能使酸性KMnO4溶液褪色，该有机物苯环上的一氯代物有2种，则该烃是(　　)
解析：选A　因苯环结构的特殊性，判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，通常采用“对称轴”法，即在被取代的主体结构中，找出对称轴。
含有苯环的有机物同分异构体数目的判断技巧
由于苯环的结构特殊并具有高度对称性，因此含有苯环结构的有机物同分异构体也有其特殊的地方。
(1)对称法：苯分子中所有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，如邻二甲苯只有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。如图所示(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置)：
。
(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取代物共有1种，则三氯取代物也为1种。
2．已知分子式为C12H12的某有机物的结构简式为，则该物质苯环上的一溴代物的同分异构体有________种；若知道该物质苯环上的二溴代物有9种同分异构体，由此可推断其苯环上的四溴代物的同分异构体有________种。
解析：分析该物质的结构，可知分子是中心对称的，如图，故其一氯代物有3种同分异构体；该物质苯环上共有6个氢原子，苯环上的二溴取代物结构中，苯环上有2个溴原子和4个氢原子；在苯环上的四溴代物结构中，苯环上有4个溴原子和2个氢原子。二者的关系为，前者结构中溴原子的位置相当于后者氢原子的位置，前者结构中氢原子的位置相当于后者溴原子的位置，故两者的同分异构体数相同。
答案：3　9
1．下列物质中属于苯的同系物的是(　　)
解析：选D　苯的同系物中只有一个苯环，且烷基与苯环相连，符合要求的只有选项D。
2．下列说法中，正确的是(　　)
A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，n为正整数)
B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物
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
解析：选D　芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，其通式为CnH2n－6(n≥7，且n为正整数)；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影响所致。
3．要检验己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是(　　)
A．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再滴加溴水
B．先加足量溴水，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液
C．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色
D．加入浓硫酸与浓硝酸后加热
解析：选B　A项，若先加足量的酸性高锰酸钾溶液，己烯和甲苯都能被氧化；B项，先加足量溴水，己烯与溴水发生加成反应，然后再滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明含有甲苯；C项，点燃这种液体，无论是否混有甲苯都会有黑烟生成；D项，加入浓硫酸与浓硝酸后加热，己烯和甲苯都能反应。
4．能发生加成反应，也能发生取代反应，同时能使溴水因反应褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是(　　)
解析：选D　苯、己烷、甲苯都能够和溴水发生萃取而使溴水层褪色，但是不能和溴水发生化学反应而使其褪色；苯和己烷都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，且己烷不能发生加成反应；四种有机物都能够发生取代反应。只有D项满足题意。
5．二甲苯苯环上的一溴代物有六种同分异构体，这些一溴代物与生成它的对应二甲苯的熔点分别是：
一溴代二甲苯
对应的二甲苯
234 ℃
13 ℃
206 ℃
－47 ℃
231.8 ℃
－25 ℃
204 ℃
－47 ℃
214.5 ℃
－25 ℃
205 ℃
－47 ℃
由上述数据可推断，熔点为234 ℃的一溴代二甲苯结构简式是________________，熔点为－25 ℃的二甲苯名称是____________。
解析：由于二甲苯有三种不同结构，苯环上的一溴代物：邻二甲苯有2种，对二甲苯只有1种，间二甲苯有3种，所以结合题表中的数据分析可知熔点为－25 ℃的二甲苯为邻二甲苯，熔点为13 ℃的是对二甲苯，熔点为－47 ℃的为间二甲苯。
答案：邻二甲苯
1．鉴别苯和苯的同系物的方法或试剂是(　　)
A．液溴和铁粉　　　　　B．浓溴水
C．酸化的KMnO4溶液 D．在空气中点燃
解析：选C　苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能。
2．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是(　　)
解析：选D　含有苯环的化合物属于芳香族化合物，含有苯环的烃属于芳香烃，而苯的同系物的定义是含有一个苯环且侧链为饱和烃基的芳香烃。A、B属于苯的同系物，C不属于芳香烃，D属于芳香烃但侧链不饱和，不属于苯的同系物。
3．苯乙烯的结构简式为，下列关于它的叙述中，错误的是(　　)
A．可以和溴水反应
B．是乙烯的同系物
C．化学式为C8H8
D．1 mol苯乙烯最多可以和4 mol H2发生加成反应
解析：选B　苯乙烯含有碳碳双键，可与溴水发生加成反应，A项正确；它含有苯环，不可能是乙烯的同系物，B项错误；由它的结构简式可看出它的分子式为C8H8，C项正确；1 mol苯乙烯与H2反应时，苯环消耗3 mol H2，碳碳双键消耗1 mol H2，共消耗4 mol H2，D项正确。
4．已知分子式为C10H14的有机物，该有机物不能与溴水发生加成反应，分子中只有一个烷基，符合要求的有机物结构有(　　)
A．2种　　　　　　　　　B．3种
C．4种 D．5种
解析：选C　由该有机物的性质可知，含有苯环结构，由于分子中只有一个烷基，则为丁基(丁基的种类有4种)，故该有机物的结构有4种。
5．间二甲苯苯环上的一个氢原子被－NO2取代，其一元取代产物的同分异构体有(　　)
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析：选C　间二甲苯的结构简式为，苯环上还有4个氢原子，这4个氢原子的位置有3种，如图所示：，因此其一硝基取代产物有3种：
。
6．已知苯与一卤代烷烃在催化剂作用下可生成苯的同系物，例如：，则在催化剂作用下由苯和下列各组物质合成乙苯时，最好应该选用(　　)
A．CH3CH3和Cl2 B．CH2===CH2和Cl2
C．CH3CH3和HCl D．CH2===CH2和HCl
解析：选D　根据题目信息，可以判断合成乙苯时所用的原料是苯和一氯乙烷，所以首先必须合成CH3CH2Cl。CH3CH3和HCl不反应，CH2===CH2和Cl2反应生成CH2ClCH2Cl，而CH3CH3和Cl2虽然在光照条件下能够发生取代反应生成CH3CH2Cl，但是烷烃的卤代反应产物有多种，原料利用率低而且难以分离，所以一般不会选用。
7．苯和苯的同系物分子组成通式为CnH2n－6(n≥6)。和。属于萘的同系物。萘和萘的同系物的组成通式为(　　)
A．CnH2n－6(n≥11) B．CnH2n－8(n≥10)
C．CnH2n－10(n≥10) D．CnH2n－12(n≥10)
解析：选D　根据它们分子中的萘环结构，用凯库勒式可表示为，可看作该结构中存在5个双键和2个碳环，按照“每存在1个双键或1个环状结构时，都要减少2个氢原子”和“碳原子个数确定时，链状烷烃中氢原子个数是上限数值”的规律，萘和萘的同系物分子组成中，碳原子个数为n时，氢原子个数应为2n＋2的基础上减少14，得到萘和萘的同系物的分子组成通式为CnH(2n＋2)－14，即CnH2n－12，其中n值不得小于10。
8．用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为(　　)
A．3 B．4
C．5 D．6
解析：选D　相对分子质量为43的烷基为—C3H7，其结构有两种：—CH2CH2CH3和—CH(CH3)2，可以取代甲苯苯环上的邻、间、对三个位置上的氢原子，故所得芳香烃的产物有2×3＝6种。
9．某有机物分子中碳原子数和氢原子数之比为3∶4，其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍，在铁屑存在时与溴发生反应，能生成2种一溴代物。该有机物可能是(　　)
解析：选B　由题意知，该有机物的相对分子质量Mr＝16×7.5＝120。由碳原子数和氢原子数之比可得，该烃的分子式为C9H12，是苯的同系物。因铁屑存在时与溴发生反应，能生成2种一溴代物，说明苯环上的一溴代物有2种，只能是 B项，而D中苯环上的一溴代物有4种。
10．诺贝尔化学奖曾授予具有埃及和美国双重国籍的科学家艾哈迈德·泽维尔，以表彰他“使运用激光技术观测化学反应时原子的运动成为可能”。艾哈迈德·泽维尔证实了光可诱发下列反应：
a　　　　 　　　　　　　b
这一事实可用于解释人眼的夜视功能和叶绿素在光合作用中极高的光能利用率，以下叙述中正确的是(　　)
A．a、b是同一种物质
B．a、b都是苯的同系物
C．a、b的分子式都是C14H14
D．上述变化是化学变化
解析：选D　a和b互为顺反异构体，结构不同，不是同一种物质，由a→b是化学变化，a、b的分子式是C14H12，a、b不符合苯的同系物的分子通式CnH2n－6，正确答案为D。
11．联苯的结构简式为，若分子中的两个氢原子被溴原子取代后有多种对称产物，如。
(1)请写出另外3种对称产物的结构简式：________、________、________。
(2)思考的相互关系是________。
A．同分异构体　　　B．同一物质　　　C．同系物
解析：书写二卤代物时，先固定一个卤原子，同时确定固定方式有几种，再看另一个卤原子移动的位置，特别注意重复的位置。
12．苯的同系物中，有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成芳香酸，反应如下：
(R、R′表示烷基或氢原子)
(1)现有苯的同系物甲、乙，分子式都是C10H14。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸，它的结构简式是________________________；乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸，则乙可能的结构有________种。
(2)有机物丙也是苯的同系物，分子式也是C10H14，它的苯环上的一溴代物只有一种。试写出丙所有可能的结构简式：________________________________________________________________________。
解析：本题以分子式为C10H14的苯的同系物可能具有的结构展开讨论。题中信息没有明说什么样的结构不能被酸性KMnO4溶液氧化为芳香酸，但仔细分析可以发现，能被氧化为芳香酸的苯的同系物都有一个共同点——侧链与苯环相连的碳原子上有氢原子，产物中羧基数目等于苯的同系物分子中能被氧化的侧链数目。若苯的同系物能被氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸(二元酸)，说明苯环上有两个侧链，可能是两个乙基，也可能是一个甲基和一个丙基，而丙基又有两种结构()，两个侧链在苯环上的位置又有邻位、间位和对位3种可能，故分子式为C10H14、有两个侧链的苯的同系物有3×3＝9种结构。分子式为C10H14的苯的同系物苯环上的一溴代物只有一种，其苯环上可能只有2个相同侧链且位于对位，或有3个相同的侧链且彼此不相邻，或4个相同的侧链(具有对称结构，见答案)。
13．两种化合物A和B具有相同的最简式。经测定其分子中只含碳、氢两种元素，且碳元素的质量分数均为88.9%。已知：化合物A和化合物B的相对分子质量之比为1∶3；A在常温下为气态，B为芳香烃；A能使溴的四氯化碳溶液褪色，充分反应后生成的产物中每个碳原子上均连有一个溴原子；B与溴单质在溴化铁作催化剂的条件下，不能发生溴代反应。
请回答下列问题：
(1)A、B的结构简式分别为________、________。
(2)A与溴水的Br2按1∶1加成的产物有________种，写出A与含足量Br2的溴水反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
解析：化合物A、B中，N(C)∶N(H)＝∶＝2∶3，故A、B的最简式为C2H3。因A能使Br2的CCl4溶液褪色，且充分反应后生成的产物中每个碳原子均连有一个溴原子，则A的分子式为C4H6。结构简式为CH2===CH—CH===CH2。
M(B)＝3M(A)＝3×54＝162
(C2H3)n＝162　27n＝162　解得n＝6。
因此B的分子式为C12H18，符合苯的同系物的分子通式，因B与溴单质在FeBr3作催化剂的条件下，不能发生溴代反应，则B分子中苯环上无氢原子，即B的结构简式为。