《新课标》高三化学（人教版）第一轮复习选修（5）单元讲座第二讲 芳香烃[下学期]

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《新课标》高三化学（人教版）第一轮复习选修（5）单元讲座
第二讲 芳香烃
复习目标：
1. 认识芳香烃的组成、结构。
2.了解苯的卤代、硝化及加氢的反应，了解苯与苯的同系物性质的相似及差异。
3.举例芳香烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。
4、结合生产、生活实际了解某些烃、烃的衍生物的重要作用及对环境和健康可能产生的影响。
复习重点：芳香烃的组成、结构。
复习难点：苯同系物与苯性质的差异。
课时划分：一课时。
教学过程：
知识梳理
一、苯的物理性质和用途
1、物理性质： 颜色 气味的 体。密度比水 。 溶于水。
2、用途： 。
二、苯的结构
苯的分子式为 ，结构式为 ，结构简式为 或 。
空间构型为 ，键角为 。苯分子中的6个碳碳键完全相同，是一种介于 和 之间的独特的键。
三、苯的化学性质
1、苯的稳定性（与烷烃相似）：表现在 。
2、苯在空气中燃烧：
（1）燃烧现象： 产生现象的原因 。
（2）完全燃烧的方程式 。
3、苯的取代反应（与烷烃相似）
反应名称 反应条件 方程式 产物性质与用途
溴代反应
硝化反应
磺化反应
(1)对苯与溴的反应实验，注意下列几点：
①溴应是纯溴，而不是溴水。
②加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3。
③伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导出气体和充分冷凝逸出的苯和溴的蒸气。
④导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气体易溶于水，以免倒吸。
⑤导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴。
⑥纯净的溴苯是无色的液体，而烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分离。
(2)实验室制取硝基苯，注意以下几点：
①混合混酸时，一定要将浓硫酸沿器壁缓缓注入浓硝酸中，并不断振荡使之混合均匀。
切不可将浓硝酸注入浓硫酸中，因混和时要放出大量的热量，以免浓硫酸溅出，发生事故。
②水浴的温度一定要控制在60℃以下，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯
和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。
③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂。
④反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。
⑤把反应的混合物倒入一个盛水的烧杯里，烧杯底部聚集淡黄色的油状液体，这是因为
在硝基苯中溶有HNO3分解产生的NO2的缘故。除去杂质提纯硝基苯，可将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液。
⑥纯净的硝基苯是无色而有苦杏仁气味的油状液体，不溶于水，密度比水大。硝基苯蒸气有毒性。
讨论：该实验中为什么不直接采用酒精灯加热而用水浴加热的方法？
因为酒精灯加热火焰不够均匀，且不易控制反应温度。因此被加热的物体在100°或100℃以下，一般可用水蒸气或热水来间接加热的方法，这样可便于控制加热的温度和使被加热的物体受热均匀。
4、苯的加成反应（与烯烃相似，写出苯分别与氢气、氯气反应的方程式）
讨论：生成物是否还是平面结构？
四、苯的同系物
1、已知苯是最简单的芳香烃，试推断苯的同系物的组成通式。
2、写出分子式为C7H8的苯的同系物所有的结构简式。
3、苯的同系物的性质
4．苯的同系物
(1)通式： ，特点： 。
(2)由于侧链对苯环的影响，使得苯环上的氢原子活泼而容易发生取代反应；而苯环对侧链的影响使得侧链易被氧化，所以，苯的同系物一般能使酸性KMnO4溶液褪色。写出甲苯的硝化反应的化学方程式 。。
注意：苯的同系物与Cl2发生取代反应时，若在光照条件下，发生在侧链；若有催化剂时，发生在苯环上。
五、稠环芳烃
萘：分子式为C10H8结构简式为：，在萘分子中：1、4、5、8位相同，称为α位；2、3、7、6位相同，称为β位；故萘环上的氢原子只有2种，即α、β，故其一元取代物只有2种。
蒽：分子式为C14H10，结构简式为：，在蒽分子中：1、4、5、8位相同，称为α位
典例剖析
例1．在苯的分子中不存在C—C和C=C的交替结构，可作为证据的是 （ ）
A．经测定，苯环上的碳碳键键长都为0.14nm
B．经测定只有一种对二甲苯
C．苯可与氯气在催化剂的催化下发生取代反应，生成的氯苯只有一种
D．经测定，只有一种邻甲基苯磺酸
解析：A说明苯分子中的碳碳键都是等同的，不存在单双键交替。B说明苯分子中碳原子的相对位置，不能说明键的情况。C说明苯分子中六个碳原子的位置是完全等同的，不能说明成键情况。D说明键的情况是相同的，若为单双键交替，邻甲基苯磺酸有两种。答案]：A D。
例2．在沥青蒸汽中有多种稠环芳香烃，其中有些可以看成是同系列，如：
，，
(1)这一系列化合物的通式为 ，系差是 。
(2)这一系列化合物中，碳元素的最大的质量分数是 ％。
解析：（1）对比该系列化合物中相邻两物质的结构差异，可以分析出该系列物质的系差是C6H2，首项是C10H8，则该系列物质的组成通式可写为：an= C10H8+（n-1）（C6H2）=C6n+4H2n+6（n=1，2，3，┅┅）。（2）最大含碳量可用极限法求得：97.3％。
答案：（1）C6n+4H2n+6（n=1，2，3，┅┅），（2）97.3％。
例 3、怎样通过实验来区别苯、己烷和己烯？写出简要的实验方法和有关反应的化学方程式。
解析：苯、己烷、己烯均为 3种无色油状液体，其中苯和己烷不能使溴水褪色而己烯能使溴水褪色。这样通过溴水可鉴别出己烯，而苯和己烷可分别和浓H2SO4共热反应一段时间后，溶液分层的是己烷，因己烷和浓H2SO4不反应，故溶液分层；而溶液融为一体的是苯和浓H2SO4因反应生成易溶于水的苯磺酸。
答案：将3种无色液体各取少量分装试管并编号，分别滴加溴水振荡，溴水褪色的是己烯，不褪色的两种液体是苯和己烷。将加入溴水不褪色的两种液体分别和浓H2SO4混和共热至70℃—80℃，溶液融为一体的是苯；反应化学方程式：；溶液分层的是己烷。
例 4、烷基取代苯可以被KMnO4的酸性溶液氧化生成，但若烷基R中直接与苯环连接的碳原子上没有C—H键，则不容易被氧化得到。现有分子式是C11H16的一烷基取代苯，已知 它可以被氧化成为的异构体共有7种，其中的3种是：
请写出其他4种的结构简式：__________、__________、__________、___________。
解析：本题关键是写出符合条件的烷基的同分异构体。书写同分异构体的一般规律是首先是从侧链上拿下一个甲基为取代基，分别改变位置；然后再拿下两个—CH3作取代基分别改变连接位置和连接方式。
答案：四种结构简式为：
　
例5、（2003年江苏化学）烷基苯在高锰酸钾的作用下，侧链被氧化成羧基，例如：
　 　
　　化合物 A—E的转化关系如下图1所示，已知：A是芳香化合物，只能生成3种一溴化合物，B有酸性，C是常用增塑剂，D是有机合成的重要中间体和常用化学试剂（D也可由其他原料催化氧化得到），E是一种常用的指示剂酚酞，结构如图2。
　　
写出A、B、C、D的结构简式：
解析 ：由 A(C8H10)为芳香族化合物，只能生成3种一溴化合物，说明苯环有两个侧链且处于相邻位置，A的结构简式为，根据题给信息和B有酸性知B的结构简式为；由于B的结构中含有2个—COOH，因此1 mol B与正丁醇作用时应消耗2 mol CH3CH2CH2CH2—OH，所以C的结构简式为；由及E的结构可推知，D为B分子内脱水的产物其结构为。
　　答案 ：
本题为 2003年江苏省化学高考题，它以课本上甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化成苯甲酸为主线，综合了有机化学的氧化反应，酯化反应以及消去反应等知识点，是一道紧扣考纲体现新教材、删繁就简突出学科主干知识的有机综合题。
知能训练
一、选择题
1．符合下列分子式的物质在常温下一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 （ ）
A．C7H8 B．C6H12 C．C4H10 D．C6H6
2．下列各组有机化合物中，肯定属于同系物的一组是 （ ）
A．C3H6与C5H10 B．C4H6与C5H8 C．C3H8与C5H12 D．C2H2与C6H6
3．有八种物质：①甲烷、②苯、③聚丙烯、④聚异戊二烯、⑤2一丁炔、⑥环己烷 ⑦邻二甲苯⑧裂解气，既能使酸性KMnO4溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的是 （ ）
A．③④⑤⑦⑧ B．④⑤⑧ C．④⑤⑦⑧ D．③④⑤⑧
4．有A、B两种烃，碳元素质量分数相同，关于A和B的叙述中正确的是 （ ）
A．A和B一定是同分异构体 B．A和B不可能是同系物
C．A和B的最简式一定相同 D．A和B各l mol完全燃烧后生成的CO2的质量一定相等。
5．下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是 （ ）
A．甲苯的反应生成三硝基甲苯 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．1 mol甲苯与3 molH2发生加成反应
6．下列物质中，属于芳香烃且属于苯的同系物的是 （ ）
A． B． C． D．
7．下列反应中，不属于取代反应的是 （ ）
A．在催化剂存在条件下苯与溴反应制溴苯 B．苯与浓硝酸、浓硫酸混合共热制取硝基苯
C．苯与浓硫酸共热制取苯磺酸 D．在一定条件下苯与氢气反应制环己烷
8．能使酸性高锰酸钾溶液褪色而不能使溴水褪色的烃是 （ ）
A．CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3 B． HC≡C-CH2-CH2-CH2-CH3
C． D．
9．充分燃烧某燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是 （ ）
A．C10H16 B．C11H14 C．C12H18 D．C13H20
10．已知化合物B3N3H6(硼氮苯)与C6H6(苯)的分子结构相似，如下图
则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体的数目为 （ ）
A．2 B．3 C．4 D．6
二、实验题
11． 1,2,3,4—四氢化萘的结构简式如下图, 分子式是C10H12。
常温下为无色液体，有刺激性气味，沸点207℃，不溶于水，是一种优良的溶剂，它与液溴发生反应：C10H12+ 4Br2→ C10H8Br4+ 4HBr
生成的四溴化萘常温下为固态，不溶于水，有人用四氢化萘、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料，制备少量饱和氢溴酸溶液，实验步骤如下：
①按一定质量比把四氢化萘和水加入适当的容器中，加入少量纯铁粉。
②慢慢滴入液溴，不断搅拌，直到反应完全。
③取下反应容器，补充少量四氢化萘，直到溶液颜色消失。过滤，将滤液倒入分液漏斗，
静置。
④ 分液，得到的“水层”即氢溴酸溶液。
回答下列问题:
(1) 如图所示的装置, 适合步骤①和②的操作的是 。
(2) 步骤②中如何判断“反应完全”__________________________________________。
(3) 步骤③中补充少量四氢化萘的目的是 。
(4) 步骤③中过滤后得到的固体物质是_____________________。
(5) 已知在实验条件下，饱和氢溴酸溶液中氢溴酸的质量分数是66%，如果溴化反应进行完全，则步骤①中四氢化萘和水的质量比约是1:____________(保留小数点后1位)。
三、填空题
12．某高校曾以下列路线合成药物心舒宁（又名冠心宁），它是一种有机酸盐。
(1)心舒宁的分子式为 。
(2)中间体（I）的结构简式是 。
(3)反应①～⑤中属于加成反应的是 （填反应代号）。
(4)如果将⑤、⑥两步颠倒，则最后得到的是（写结构简式） 。
13．请认真阅读下列3个反应：
利用这些反应，按以下步骤可以从某烃A合成一种染料中间体DSD酸。
请写出A、B、C、D的结构简式。
四、计算题
14．有A、B两种烃，它们的组成相同，都含90%的碳，烃A对氢气的相对密度是20；烃B式量是烃A的3倍，烃A在一定条件下能与足量的Cl2起加成反应，生成1，1，2，2－四氯丙烷，烃B是苯的同系物，当它与Cl2发生取代反应时（取代苯环上的H原子），生成的一氯代物、二氯代物、三氯代物分别都只有一种，根据以上实验事实，推断A、B两烃的分子式、结构简式和名称。
参考答案：
1．A 2．C 3．B 4．C 5．A 6．C 7．D 8．D 9．C 10。C
11．⑴A ⑵溶液由无色→橙色(橙红) ⑶除去过多的溴单质⑷四溴化萘⑸0.8
12． （1）C23H39NO4 （2）
（3）③、⑤
（4）
13．
14．A：C3H4 CH≡CCH3 丙炔 B：C9H12 间三甲苯
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