2022-2023学年人教版选择性必修3 2.3 芳香烃 学案

1、第三节芳香烃1.了解芳香烃的概念。2.了解苯的组成和结构特征，掌握苯的化学性质。3.了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。 苯1.芳香烃在烃类化合物中，含有一个或多个_苯环_的化合物。最简单的芳香烃为_苯_。2.苯的物理性质与应用(1)物理性质苯是一种无色、有特殊气味的_液_体，有毒，_不_溶于水。苯易挥发，沸点为80.1 ，熔点为5.5 ，常温下密度比水_小_。(2)应用：苯是一种重要的化工原料和_有机溶剂_。3.苯的分子结构(1)分子式为_C6H6_，结构简式为和，为_平面正六边形_结构。(2)化学键形成苯分子中的6个碳原子均采取_sp2_杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以_键结合，键间夹角均为1

2、20，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于_碳碳单键_和_碳碳双键_的键长之间。每个碳原子余下的_p_轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大_键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。4.苯的化学性质苯的结构稳定，苯不与酸性KMnO4溶液、溴水反应。但苯可以萃取溴水中的溴。(1)氧化反应：苯有可燃性，在空气里燃烧产生_浓重的黑烟_，化学方程式为_2C6H615O2eq o(,sup7(点燃)12CO26H2O_。(2)取代反应(写出有关反应的化学方程式，下同)1.下列关于苯的叙述正确的是()A.苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯属于饱和

3、烃B.从苯的凯库勒式()看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃C.在催化剂作用下，苯与液溴发生反应生成溴苯，该反应属于加成反应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答案：D2.除去下列物质中含有的杂质，请填写加入的试剂及操作方法。物质杂质试剂操作方法溴苯溴硝基苯硝酸答案：NaOH溶液加入足量NaOH溶液，分液水(或NaOH溶液)加入足量水(或NaOH溶液)，分液 苯的同系物1.概念苯的同系物是指苯环上的氢原子被_烷基_取代所得到的一系列产物，其分子中有_1_个苯环，侧链都是_烷基_，通式为_CnH2n6(n7)_。2.苯的同系物的物理性质苯的同系物一般为无色液体，_不_溶于水

4、，易溶于有机溶剂，密度比水_小_。3.苯的同系物的化学性质(以甲苯为例)(1)氧化反应甲苯能使酸性KMnO4溶液_褪色_，这是甲苯上的_甲基_被酸性KMnO4溶液氧化的结果。燃烧燃烧的通式为_CnH2n6eq f(3n3,2)O2eq o(,sup7(点燃)nCO2(n3)H2O_。(2)取代反应甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为。2，4，6三硝基甲苯又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水，它是一种烈性炸药。(3)加成反应在一定条件下甲苯与H2发生加成反

5、应，生成甲基环己烷，化学方程式为_3H2eq o(,sup7(催化剂),sdo5()_。4.苯的同系物的命名(1)习惯命名法苯的一元取代物以苯环作为命名的母体，苯环上的侧链烷基为取代基进行命名，如苯环上的一个氢原子被甲基取代称为_甲苯_，苯环上的一个氢原子被乙基取代称为_乙苯_。苯的二元取代物当苯环上有两个取代基时，取代基在苯环上有“_邻_”“_间_”“_对_”三种相对位置。如苯环上两个氢原子分别被甲基取代形成二甲苯，二甲苯有邻、间、对三种不同的结构，分别称为邻二甲苯()、间二甲苯()和对二甲苯()。(2)系统命名法将苯环上的6个碳原子按最小位次原则进行编号(16)，命名时要指出取代基的位置和

6、名称。以二甲苯为例，将苯环上的6个碳原子编号，以某个甲基相连的碳原子的位置为1号，沿使另一个甲基位次最小的方向编号。二甲苯结构简式习惯命名邻二甲苯间二甲苯对二甲苯系统命名1，2二甲(基)苯1，3二甲(基)苯1，4二甲(基)苯又以三甲苯为例，如果采用系统命名法，连三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯分别命名为1，2，3三甲苯、1，2，4三甲苯、1，3，5三甲苯。三甲苯结构简式习惯命名连三甲苯偏三甲苯均三甲苯系统命名1，2，3三甲(基)苯1，2，4三甲(基)苯1，3，5三甲(基)苯5.稠环芳香烃(1)定义由两个或两个以上的苯环共用相邻的_两_个碳原子的_芳香烃_是稠环芳香烃。(2)实例萘：分子式为_C10H

7、8_，结构简式为，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。蒽：分子式为_C14H10_，结构简式为，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。1.下列化合物为苯的同系物的是()A. B. C. D.答案：B2.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.酸性KMnO4溶液 D.在空气中点燃答案：C 制备溴苯和硝基苯的实验苯的溴代反应中催化剂是FeBr3，但在实际实验中为什么加入的是铁粉而不是FeBr3?析疑：苯与溴的取代反应必须在无水条件下才能进行，FeBr3不稳定，易吸水，而Fe与Br2反应可生成FeBr3。1.制备溴苯的实验方案反应原理实验试剂苯、液溴、铁

8、屑、NaOH溶液实验装置实验步骤检查装置气密性。将一定量的苯和少量液溴加入烧瓶中，加入少量铁屑。反应完毕后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中。将烧杯中的液体进行分液实验现象常温时，很快观察到在导管口附近出现白雾(溴化氢遇水蒸气形成)。把烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有褐色不溶于水的油状液体(粗溴苯)出现(因混有少量的溴而呈褐色)2.制备硝基苯的实验方案反应原理实验试剂苯、浓硝酸、浓硫酸实验装置实验步骤配制混合液：先将1.5 mL浓硝酸注入烧瓶中，再沿烧瓶内壁慢慢注入1 mL浓硫酸，并及时摇匀，冷却。向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡使其混合均匀。将烧瓶放在5060 的

9、水浴中加热实验现象将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有微黄色油状液体出现(因溶解了NO2而呈微黄色)实验说明采用水浴加热的优点是反应物受热均匀，温度易于控制。、与烧瓶连接的玻璃管起冷凝回流和调节压强的作用，防止苯和浓硝酸挥发到大气中造成污染。分离提纯硝基苯的方法：将所得粗硝基苯依次用蒸馏水和5% NaOH溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤；最后加入无水CaCl2干燥，过滤后进行蒸馏【例1】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.碱石灰的作用是防止空气中水蒸气进入反应体系

10、解析：C。与Br2的反应应该用液溴，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。【变式1】实验室制备硝基苯的主要步骤如下：配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合液，加入反应器中。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。在5060 发生反应，直至反应结束。除去混合酸后，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CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。根据以上实验步骤回答下列问题：(1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸时，操作注意事项是_。(2)步骤中为了使反应在5060 下进行，常用的加

11、热方法是_。(3)步骤中洗涤、分离粗硝基苯使用的仪器是_。(4)步骤中粗产品用5% NaOH溶液洗涤的目的是_。(5)纯硝基苯是无色，密度比水_(填“大”或“小”)，具有_气味的油状液体。答案： (1)先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌，冷却(2)将反应器放在5060 的水浴中加热(3)分液漏斗(4)除去粗产品中残留的酸(即硝酸、硫酸)(5)大苦杏仁解析：本题主要考查硝基苯的制备及其实验操作和有关硝基苯的分离和提纯与试剂加入的顺序等问题。 芳香烃的同分异构体1.芳香烃的同分异构体的书写与判断(1)等效氢法分子中完全对称的氢原子互为“等效氢原子”，其中引入一个新的原子或原子团时只

12、形成一种物质；在移动原子、原子团时要按照一定的顺序，避免遗漏或重复。(2)定一(或二)移一法在苯环上连有2个新原子或原子团时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；在苯环上连有3个新原子或基团时，可先固定2个原子或原子团，得到3种结构，再逐一插入第三个原子或原子团，从而确定异构体的数目。(3)换元法二氯苯与四氯苯的同分异构体数目相同。2.苯环结构的特殊性判断因取代基位置不同而形成的一元卤代烃的同分异构体数目时，通常采用“对称轴”法，即在被取代的主体结构中，找出对称轴，取代基只能在对称轴的一侧，或是在对称轴上，而不能越过对称轴。例如，二甲苯的对称轴如下(虚线表示)：邻二甲苯(小圆

13、圈表示能被取代的位置)，间二甲苯 ，对二甲苯 。因此，邻、间、对二甲苯苯环上的一元取代物分别有2、3、1种。【例2】某芳香烃的分子式是C8H10，它可能有的同分异构体共_种，其中在苯环上的一溴代物只有一种的是_(写结构简式)。答案：4解析：分子式为C8H10的芳香烃分子中含有1个苯环(C6H5)，剩余部分为(C2H5)：可能是乙基(CH2CH3)，也可能是两个甲基(CH3)。若有1个侧链，为乙基CH2CH3，只有1种结构，为乙苯；若有2个侧链，即2个CH3，按邻、间、对位置书写，有邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯3种同分异构体，所以可能的结构共有(13)种4种，其中苯环上的一溴代物只有一种的结构简式为。【变式2】(双选)某烃的分子式为C8H10，它滴入溴水中不能使溴水褪色，但它滴入酸性KMnO4溶液却能使其褪色，该有机