1、第 3 讲 芳香烃【考点直击】1理解苯分子的结构，掌握苯的性质。2了解苯的同系物的通式及其重要的化学性质。3了解芳香烃的概念及其来源。【三基建构】一、芳香烃的概念与来源1下列物质中属于芳香烃的是_BDEFG_。A B C DE F G H2芳香烃的来源是什么？答案：通过石油的催化重整和煤的干馏获得。3煤的综合利用包括哪些内容？其目的又是什么？答案：煤的综合利用包括煤的干馏、气化和液化，其目的是获得洁净的燃料和多种化工原料，这样既充分利用了资源和能源，又保护了环境。二、苯分子的结构1下列关于苯分子结构的描述中，哪些是不正确的？请你加以改正。苯分子的凯库勒式可表示为 ；苯分子中所有原子均位于同一平
2、面，键角是 120，碳碳键的键长、键能完全相等；苯分子中的碳碳键是一种单、双键相间的特殊的化学键；苯分子中的碳原子采用了 sp2 杂化，每个杂化轨道与一个氢原子及另外两个碳原子形成 键；苯分子中有 6 个 键，没有 键；答案：不正确，苯分子的凯库勒式为 或 ；不正确，苯分子中的碳碳键是介CCHHHHHH于单键和双键之间的一种独特的大 键；不正确，每个杂化轨道与一个氢原子及另外两个碳原子形成 键；不正确，苯分子中有 12 个 键，1 个大 键。2请列举化学事实，说明有关苯分子的下列分子结构特点：苯分子中 6 个碳碳键都相同；苯分子里不存在典型的碳碳双键；苯分子为非极性分子。答案：苯分子中邻位二取
3、代物只有一种；苯不能使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色；苯不溶于水而易溶于非极性的溶剂也易溶解非极性的溶质。三、苯的性质1物理性质苯可以作为碘水中碘的萃取剂，该实验的完成，还能说明苯具有哪些物理性质？答案：苯与水互不相溶，密度比水小；非极性分子（或极性较小的分子）在苯中的溶解性较大。为了探究苯的熔沸点，某同学设计了如下实验：CHCH 2OHCH 3C2H5 CH3 NO 2将盛有苯的试管插入 0 的冰水中，发现苯凝结成无色晶体，说明 。同学为验证苯的沸点(80.1 )比水低，设计了如右图所示的实验装置。能说明苯的沸点比水低的实验现象是_。为定量测定苯的沸点，还缺少的仪器是 。使用该实验装置有一个明显
4、的缺点就是难以控制苯蒸气的大量外逸，请对该装置加以改进（用适当文字说明）：_。答案：苯的沸点高于0 加热，水没有沸腾时苯先沸腾 温度计 在试管口装一个长导管作冷凝管，使苯蒸气冷凝回流到试管中2化学性质（请完成下表）：化学方程式 说明与溴反应 溴苯是_无_色的液体，密度比水_大_。取代反应 硝化反应 硝基苯是无色液体，密度比水大，有毒。加成反应四、苯的同系物1下列物质中属于苯的同系物的是_CD_。A B C D E2苯的同系物的化学性质。说说甲苯在下列条件下，发生反应的类型是什么？光照条件下，与氯气反应；用铁做催化剂，与液溴反应；一定条件下，与氢气反应；与酸性高锰酸钾溶液反应。答案：取代反应（支
5、链） 取代反应（苯环） 加成反应 氧化反应3以甲苯为例，能证明侧链对苯环有影响和苯环对侧链有影响的化学事实分别是什么？答案：苯硝化主要生成硝基苯而甲苯更容易生成 2,4,6-三硝基甲苯，能证明侧链对苯环有影响。甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，能证明苯环对侧链有影响。【真题链接】例 1 (2007广东理综)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )A乙醇和乙酸都存在碳氧双键B甲烷和乙烯在一定条件下都可以与氯气反应C高锰酸钾可以氧化苯和甲烷D乙烯可以与氢气发生加成反应，苯不能与氢气加成解析 本题考查了有机化合物的基本知识。 A 选项中乙酸存在碳氧双键而乙醇没有碳氧双键；
6、B 选项中甲烷在光照条件下可与氯气发生取代反应，而乙烯可与氯气发生加成反应；C 选项中苯和甲烷均不能被高锰酸钾氧化；D 选项中苯也能与氢气发生加成反应。答案 B例 2（2004上海）人们对苯的认识有一个不断深化的过程。1834 年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸（ ）和石灰的混合物得到液体，COH+3H2 催化剂 +Br2 催化剂 BrHBrHONO 2 浓硫酸 NO 2H 2OCHCH 2 C2H5 H3C CH 3 CH 3命名为苯。写出苯甲酸钠与碱石灰共热生成苯和碳酸钠的化学方程式：_。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 的一种含三键且无支链链烃的结
7、构简式：_。苯不能使溴水褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发生取代反应的化学方程式：_。烷烃中脱去 2mol 氢原子形成 1mol 双键要吸热，但 1,3环己二烯（ ）脱去 2mol 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） 。1866 年凯库勒（右图）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释，它不能解释下列_事实。 （填入编号）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邻二溴苯只有一种现代化学认为苯分子碳碳之间的键是_。解析 本题以历史上苯分子结构的研究过程为背景设计问题进行讨论，揭示科学研究的过
8、程，考查苯分子结构的基本知识和苯的性质，培养学生分析问题解决问题的能力。答案 NaOH Na2CO3CONa CaOHCCCCCH 2CH3 Br 2 HBr （或其它合理答案）Fe Br稳定 a d 介于单键和双键之间的特殊的键（或其它合理答案）例 3（2005上海）某化学课外小组用右图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液滴入反应器 A（ A 下端活塞关闭）中。写出 A 中反应的化学方程式：_。观察到 A 中的现象是_ 。实验结束时，打开 A 下端的活塞，让反应液流入 B 中，充分振荡，目的是_，写出有关的化学方程式_。C 中盛放 CCl4 的作用是_。要证明苯和液溴发生的是
9、取代反应，而不是加成反应，可向试管 D 中加入 AgNO3 溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管 D 中加入_ ，现象是_。解析 苯与溴在 FeBr3（Fe 与 Br2 作用而得）的催化作用下可以发生反应，若发生加成反应则没有无机产物生成，若发生取代反应，则有 HBr 生成，因此只须检验是否有 HBr 生成即可判断反应类型。可用石蕊试液或 AgNO3 溶液检验 HBr，但 Br2(g)的存在会对 HBr 的检验产生干扰，必须除去。有机产物中可能会溶解有 Br2，可用碱液洗涤再分液除去。答案 C 6H6Br 2 C6H5BrHBr 反应液微沸 有红棕色气体充满 A 容器Fe
10、 除去溶于溴苯中的溴 Br22NaOHNaBr NaBrOH 2O 或 3Br26NaOH5NaBr NaBrO 33H 2O 除去溴化氢气体中的溴蒸气 石蕊试液，溶液变红色（或其他合理答案）例4（1995全国）实验室制备硝基苯的主要步骤如下 :AB C DCCl4铁丝H2ONaOH配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混和酸，加入反应器中。向室温下的混和酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混和均匀。在5060下发生反应，直至反应结束。除去混和酸后，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。将用无水CaCl 2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。填写下列空白：配制一定比例浓硫酸与
11、浓硝酸混和酸时，操作注意事项是：_。步骤中，为了使反应在5060下进行，常用的方法是_。步骤中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是_。步骤中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是_。纯硝基苯是无色，密度比水_（填“小”或“ 大”） ，具有_气味的油状液体。解析 本题通过苯硝化反应制取硝基苯的实验考查对实验基本操作的掌握情况，包括硫酸与硝酸混酸配制、硝化反应发生条件的控制、产物的分离提纯、产物的性质等，有一定的综合性。问题实质是浓硫酸稀释问题；问题是加热方式的选择问题，水浴加热既利于均匀加热，也利于控制温度；问题、是产物分离提纯问题，注意利用硝基苯难溶于水的性质。硝基苯的物理性质新课标里不作要求。答案
12、 先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却 将反应器放在5060（或回答60）的水浴中加热 分液漏斗 除去粗产品中残留的酸（或回答除去残留的硝酸、硫酸） 大 苦杏仁【专题训练】第 3 讲 芳香烃 （A）1下列化学事实可以说明“苯分子结构中不存在C C单键和 CC双键交替结构”的是 （ B ）苯不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色；邻二甲苯只有一种结构；苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应；苯环上碳碳键的长度都相等。A全部 B C D2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 ）A甲苯硝化时生成三硝基甲苯 B甲苯能使高锰酸钾溶液褪色C甲苯燃烧产生带浓
13、烟的火焰 D1mol 甲苯与 3molH2 发生加成反应说明由于甲苯分子中甲基和苯环的相互影响，使甲苯分子中苯环上的 H 原子比苯分子中的 H 原子更容易被硝基（NO 2）取代。3下列说法中，正确的是 （ D ）A芳香烃的分子通式是 CnH2n-6(n6，nN)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4甲苯分子中的氢原子有一个被氯原子取代，取代物的同分异构体共有 （ B ）A3 种 B4 种 C5 种 D6 种说明甲苯分子中苯环侧链甲基上氢原子也可以被取代。5将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，不发
14、生反应，静置后溶液分层，且溴水层几乎无色的是（ AC ）ACCl 4 B己烯 C苯 D酒精6将 112 mL 乙炔气体溶于 2 mol 的苯中，再加入 30g 的苯乙烯（C 6H5CHCH 2） ，所得混合物中的碳元素的质量分数为 （ C ）A75% B66.7% C92.3% D无法计算说明三种烃分子中碳元素的质量分数都是 92.3%。7充分燃烧某芳香烃 ，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原有机物 X 的质量相等。则 X 的分子式是 （ CD ）AC 8H12 BC 10H14 CC 12H18 DC 16H248美国康乃尔大学的 C.Wilcox 所合成的一种有机分子（如图
15、） ，就像一尊释迦牟尼佛，因而称为释迦牟尼分子（所有原子在同一平面） 。有关该有机分子的说法正确的是 （ AC ）A该有机物属于芳香烃B该有机物属于苯的同系物C该有机物分子中含有 22 个碳原子D该有机物一氯代物只有 3 种9如图是实验室制取溴苯的装置，圆底烧瓶中所加的试剂是苯、液溴和少量铁屑，锥形瓶中盛放的液体是水。回答下列问题：烧瓶内发生主要反应的化学方程式是_。跟圆底烧瓶口垂直的长导管的作用一是导气、二是兼作_，右端导管口不插入液面以下的原因是_，向锥形瓶里滴加 AgNO3 溶液，现象是_。反应完毕后，圆底烧瓶底部有褐色不溶于水的液体生成，它是_，除去杂质所用的方法是_。答案 Br 2
16、HBr 冷凝器 防止倒吸 有浅黄色沉淀生成 Br溶有溴的溴苯 加入稀 NaOH 溶液，振荡静置后分液10在沥青蒸气中含有多种芳香烃，其中一些可视为同系列，如下列结构简式的A、B、C所示：A B C 该系列化合物的分子式通式为_（n1，2，3）。从A开始，这一系列化合物中第 30个的分子式为 。该系列化合物中，碳的最大质量分数接近 。答案C 6n4 H2n6 C 184H66 97.3%11 （2003上海）自20世纪90 年代以来，芳炔类大环化合物的研究发展十分迅速，具有不同分子结构和几何形状的这一类物质在高科技领域有着十分广泛的应用前景。合成芳炔类大环化合物的方法是以苯乙炔（CHC ）为基本
17、原料，经过反应后得到一系列的芳炔类大环化合物，其结构为：上述系列中第1种物质的分子式为 _。已知上述系列中第1至第4种物质的分子直径在1nm 100nm之间，分别将它们溶解与有机溶剂中，形成的分散系为_。以苯乙炔为基本原料，经过一定反应而得到最终产物，假设反应过程中无原料损失，理论上消耗苯乙炔与所得芳炔类大环化合物的质量比为_。在实验中，制备上述系列化合物的原料苯乙炔可用苯乙烯（CH 2CH ）为起始物质，通过加成、消去反应制得。写出由苯乙烯制苯乙炔的化学方程式（所需无机试剂自选） 。_。答案C 24H12 胶体 5150 CHCH 2Br 2 CHBrCH 2BrCHBrCH 2Br2NaO
18、H CCH2NaBr 2H 2O12 （1998全国）请认真阅读下列 3 个反应：H2SO4S3 SO3H 苯胺（弱碱性、易氧化）NO2FeHCl2ONH2 1,2二苯乙烯CH3NaClOCHC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。 CHNH2NH2 SO3O3SDCBHNO32S4 H2SO4S3 DS请写出A、B、C、D的结构简式：A_ B_ C_ D_答案 CH3 CH3O2N CH3O2NSO3 CHSO3O3SO2N NO2说明NaClO 强氧化性而苯胺易被氧化，所以 C 到 D 应先用 NaClO 氧化将两个分子连接起来，再用 Fe 和 HCl 把硝基还
19、原成氨基，顺序不能颠倒。13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R COH连接的碳上没有 CH 键，则不容易被氧化得到 。现有分子式是 C11H16 的一烷基苯，COH已知它可以被氧化成为 的异构体共有 7 种，其中的 3 种是 、COH C22CH22CH3、 。请写出其他 4 种的结构简式：CH(3)CH22CH3 CH2(CH3)2CH3_。答案CH2(CH3) CH22CH(3)2 CH(2CH3)2 CH(3)CH(3)2说明本题实际考查的是“戊基”有几种，正戊烷可形成3种戊基，异戊烷可形成4种戊基，新戊烷只能形成1种戊基，这8种戊基中，
20、不能被KMnO 4酸性溶液氧化。CH32CH3H3141.00g 某有机物 A 完全燃烧后，得到 1.69 LCO2 气体（标准状况）和 0.85gH2O，该有机物的蒸气对空气的相对密度是 3.66。求该有机物的相对分子质量；求该有机物的分子式；根据下述实验现象及结论，确定该有机物的结构：它不能与溴水发生反应；它能使酸性 KMnO4 溶液褪色；它能发生硝化反应，当引入 1 个硝基时，只能得到 1 种产物。答案 106 C 8H10 CH3CH3第 3 讲 芳香烃（B）1下列有机物中，在常温常压下为无色且密度比水大的液体是 （ B ） 苯 硝基苯 溴苯 四氯化碳 三硝基甲苯 甲苯 A只有 B C
21、除以外 D全都是2下列说法中正确的是 （ BD ）A芳香烃就是指苯和苯的同系物B通常可从煤焦油中或石油的催化重整来获取芳香烃C乙苯分子中所有原子可以处于同一平面上D苯和甲苯既能发生取代反应又能发生加成反应3下列各组物质中能用一种试剂鉴别的是 （ B ）A己烯、苯、己烷 B苯、己烯、四氯化碳C甲烷、乙烯、乙烷 D乙炔、乙烯、乙烷说明用溴水区分：己烯能使溴水褪色，苯和四氯化碳都能将溴萃取出来，苯在上层、四氯化碳在下层。4根据下列物质的名称，就能确认是纯净物的是 （ C ）A二甲苯 B三溴乙烷 C二氯甲烷 D己烯5 （2005上海）苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如右图。关于苏丹
22、红说法错误的是 （ B ）A分子中含一个苯环和一个萘环 B属于芳香烃C能被酸性高锰酸钾溶液氧化 D能溶于苯6右图是一种形状酷似一条小狗的有机物，化学家Tim Rickard将其取名为“doggycene”，有关的说法正确的是 （ D ）A该分子中所有碳原子不可能处于同一平面内Bdoggycene的分子式为C 26H30C该物质常温常压下为气态D该物质在氧气中完全燃烧后的生成物中 n(CO2)n(H 2O)217甲烷分子中的四个氢原子都被苯基取代所得产物结构简式如右图，对该分子的描述中，不正确的是 （ BD ）A分子式为C 25H20 B分子中所有碳原子都在同一平面上C其一卤代物共有三种 D此物
23、质不属于芳香烃类物质说明饱和碳为空间立体结构，因此四个苯环不可能在同一平面内。8桶烯（Barrelene）结构简式如右图所示，有关说法不正确的是 （ A ）A桶烯分子中所有的原子在同一平面内B桶烯在一定条件下能发生加聚反应C桶烯与苯乙烯（C 6H5CHCH 2）互为同分异构体D桶烯中的一个氢原子被氯原子取代，所得有机产物只有两种9（2000理综）实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：蒸馏 水洗 用干燥剂干燥 10% NaOH 溶液洗 水洗正确的操作顺序是 （ B ）A B C D说明先用水洗，可除去可溶性杂质（如 HBr、少量 Br2）；用 10% NaOH 溶液洗，可将
24、 Br2 转化为可溶性的 NaBr 和 NaBrO；再用水洗是为了除去残存的 NaOH；干燥剂干燥是为了除水；最后蒸馏得到纯溴苯。10有人曾经提出苯除平面正六边形分子结构之外，还可能有空间立体结构的分子，如右图所示的式和式。C（1）若以式为主体，其一元取代物（指结构中某一个氢原子被取代的产物）分子中，2，4，6 位上的氢原子性质相同，则 2，4，6-三氯硝基苯的结构简式 。（2）若式分子生成二氯苯，其可能的同分异构体有_种。答案 （1） （2）6 11下图所示为苯和溴的取代反应的实验改进后的装置图，其中 A 为具有支管的试管改制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。
25、填写下列空白：向反应容器 A 中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒钟内就会发生反应。该反应中铁屑粉的作用是_，写出 A 中发生反应的化学方程式（有机物写结构简式）_。试管 C 中苯的作用是_ _。反应开始后，观察 D 和 E 两支试管，看到的现象为_，此现象说明苯与溴发生的反应是_（填反应类型） ，理由是_。反应 2 min3 min 后，在 B 中的 NaOH 溶液里可以观察到的现象是 _，NaOH 溶液的作用是_；F 中 NaOH 溶液的作用是_。在上述整套装置中，采取了防倒吸措施的装置是_（填字母代号） 。答案做催化剂（或与 Br2 反应生成催化剂） Br 2 HBr Br除去溴蒸气 D 中溶
26、液变红、 E 中有淡黄色沉淀生成（ D、E 中都有白雾生成） 取代反应 D、E 中现象说明有 HBr 生成，苯和溴若发生加成反应则不会有 HBr 生成 溶液底部有无色不溶于水的液体生成 除去溴苯中溶有的溴 吸收 HBr 气体，防止对环境造成污染 D 、E、F12煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径。煤气化的主要反应是：C+H 2O(g) CO+H2，CO和 H2 的混合气体是合成多种有机物的原料气。下图是合成某些物质的路线。溴、苯的混合液铁屑粉 石棉绒NaOH 溶液苯 石蕊试液 AgNO3 溶液 NaOH 溶液AB C D E F催化剂 +丙烯DBA合成气CO+H2煤 催化剂 催化剂 +
27、O2+B催化剂E催化剂 +H2+CO催化剂CH3COOH浓硫酸 F+H2+O2催化剂CHG 催化剂浓硫酸 HCOOCH2CH2CH2CH3其中，D 易溶于水，且与 CH3COOH 互为同分异构体；F 分子中的碳原子数是 D 的 3 倍；H 经催化氧化可得到 G。请回答下列问题：写出下列物质的结构简式：A_ _、H_ ；指出 A 和 H 的关系： 。写出下列反应的化学方程式：CH3COOHEF_ _；D 与新制 Cu(OH)2 共热_。答案CH 3OH CH3CH2CH2CH2 OH 同系物 2CH 3COOH+HOCH2CH2OH CH3COOCH2CH2OOCCH3+2H2O HOCH2CH
28、O+2Cu(OH)2 HOCH2COOH+Cu2O+2H2O13已知：R RNOHClFe 苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料制备一系列化合物的转化关系图： ACH3lBFeHClH3N2Br2CD2BrSO3H H2ONO21 2A 转化为 B 的化学方程式是_。图中“苯” 省略了反应条件，请写出、物质的结构简式：_，_。B 在苯环上的二氯代物有 种同分异构体。有机物 的所有原子 （填“是”或“ 不是 ”）在同一平面上。CH3N2答案6 不是 14取一定量的苯的同系物完全燃烧，生成的气体依次通过浓 H2SO4 和碱石灰，经测定前者增重 10.8g，后者增重 39.6g。又知经氯化处理后，该苯的同系物苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物分别都只有一种。根据上述条件推断该苯的同系物的分子式和结构简式。答案C 9H12 CH3CH3 CH3
