《芳香烃》 名师获奖

芳香烃一、苯1．苯的结构分子式：____________________结构式：____________________结构简式：____________________空间构型：____________________苯分子结构中，各个键之间的夹角都是________。虽然苯的结构式写成单、双键交替的环状结构，但苯分子里6个碳原子之间的键________，苯分子中六元环上的碳碳间的键是________键。2．苯的化学性质苯分子中特殊的键决定了其化学性质的独特性：兼有________烃、________烃的性质，能发生________反应和________反应。(1)取代反应：①苯与溴的取代：化学方程式为：_________②苯与硝酸的取代：化学方程式为：__________(2)加成反应：苯与H2的加成反应方程式为：____________________(3)苯的燃烧反应方程式为：____________________①因苯的含碳量________(与C2H2相同)，苯在空气里燃烧时________；②苯________被KMnO4酸性溶液氧化，也________溴水反应(溴水中的溴可被苯萃取)。二、苯的同系物1．苯的同系物的概念苯的同系物是指苯环上的________被________的产物。如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等，故苯的同系物的通式为____________________。2．苯的同系物的化学性质(1)苯的同系物的氧化反应：苯的同系物(如甲苯)能使________褪色。苯的同系物的燃烧与苯的燃烧现象相似。(2)苯的同系物的取代反应：由甲苯生成TNT的化学方程式为：____________________________。生成物名称____________________，又叫TNT，是一种________色晶体，是一种________。三、芳香烃的来源及其应用1．芳香烃分子里含有一个或多个________的烃叫芳香烃。2．芳香烃的来源(1)________；(2)石油化学工业中的________等工艺。【答案】

一、2．饱和不饱和取代加成1．既然苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间独特的键。那为什么还要使用凯库勒式来表示苯环？提示：这是由于历史意义和习惯的原因，更是为了纪念凯库勒。2．关于苯的同系物应注意哪几个问题？(2)苯的同系物与芳香烃的关系：苯的同系物是芳香烃，而芳香烃不一定是苯的同系物。3．如何用“结构相似即性质相似，原子和原子团相互影响使性质发生变化”的观点、方法来分析认识苯的同系物的性质？提示：苯的同系物的化学性质既具有苯环和侧链烷基的性质，如苯环的取代和加成反应，烷基上的取代反应；又有两者相互影响所产生的不同于苯的特性。(1)苯环对侧链的影响，使侧链能被KMnO4酸性溶液氧化。1．苯的分子结构(1)苯的分子结构注意：苯环中碳碳键的键长介于单键和双键之间，这就说明苯环中的键既不是双键也不是单键，而是介于单键和双键之间的独特的键，同时，也可以说明苯环中键的活泼性介于单双键之间，同时具有饱和烃和不饱和烃的性质。【例1】能说明苯分子的平面正六边形结构中，碳原子间不是单双键交替的事实是(

)A．苯的二元取代物无同分异构体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】解答此类题型通常采用的方法是“反证法”，为了证明苯环不是单双键交替的结构，应先假设它是这样的结构，再结合各选项进行判断，即可找出正确答案。关于苯的下列说法中不正确的是(

)A．组成苯的12个原子在同一平面上B．苯环中6个碳碳键键长完全相同C．苯环中碳碳键的键能介于C—C和C—C之间D．苯只能发生取代反应【答案】

D苯环结构中不存在碳碳单、双键的交替结构，下列可以作为证据的事实是(

)①苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色②苯不能使Br2水因发生化学反应而褪色③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷④苯中碳碳键长完全相等⑤邻二氯苯只有一种⑥间二氯苯只有一种A．①②B．①⑤C．③④⑤⑥ D．①②④⑤【答案】

D苯的化学性质比烯烃、炔烃稳定，但由于苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，使苯在一定条件下既能发生取代反应(与烷烃类似)，又能发生加成反应(与烯烃类似)。(2)取代反应：①卤代反应——溴代反应。实验装置：如图所示。实验操作：a.连接好仪器，检查装置的气密性。b．在三颈烧瓶中加入少量铁粉，向三颈烧瓶上冷凝水的一个分液漏斗中加入5mL苯和1mL液溴的混合物。c．向另一个分液漏斗中加入30mL10%的氢氧化钠溶液。d．在锥形瓶中加入蒸馏水，在干燥管中加入碱石灰。通入冷凝水。e．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。f．反应完毕，向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液。实验现象：a.三颈烧瓶内充满红棕色气体，液体呈微沸状态。b．锥形瓶内充满白雾。实验结论：苯与液溴可以反应并有溴化氢生成，进而说明苯可以与纯卤素发生取代反应。b．导管的作用：一是导气，二是冷凝挥发出的苯和溴，使之回流，并冷凝生成的溴苯。注意导管末端不可插入锥形瓶内液面以下，否则将发生倒吸。c．因为溴苯的沸点较高，所以溴苯留在烧瓶中，而HBr挥发出来。②硝化反应。硝化反应是指苯分子里的氢原子被硝基(—NO2)所取代的反应，属于取代反应的范畴。实验操作(如图所示)：a.在试管中加入浓HNO3和浓H2SO4的混合溶液。b．混酸冷却到50°C以下，再加入1mL苯，塞好橡皮塞，在50°C～60°C的水浴中加热。c．反应完毕后，将混合物倒入盛有水的烧杯中，观察生成物的状态。实验现象：混合物在水中分层，下层油状物质有苦杏仁味。注意事项：a.浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到55°C～60°C以下，再慢慢注入苯，边加边振荡，该反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70°C～80°C时会发生反应。b．采用水浴加热的一般条件：需要加热，而且一定要将温度控制在100°C以下，均可采用水浴加热。如果温度超过100°C，还可采用油浴(0～300°C)，沙浴温度更高。c．温度计的位置：必须放在或悬挂在水浴中。(3)加成反应：虽然苯不具有典型的碳碳双键所应有的加成反应的性质，但在特定的条件下，苯仍然能发生加成反应。例如，在有催化剂镍的存在下，加热到180°C～250°C，苯可以与氢气发生加成反应，生成环己烷(C6H12)。【解析】物质的性质推测可根据其结构特征和物质的相似性来分析解答，苯乙烯分子中含有苯环和碳碳双键，其性质应与苯、乙烯有相似之处，从分子结构看，是两个平面结构的组合，而这两个平面有可能重合，故⑥的说法正确；苯环上可发生取代反应，故⑤的说法正确；碳碳双键可被酸性KMnO4溶液氧化，也可发生加聚反应，故①②说法正确；苯乙烯属于烃类，而烃类都难溶于水而易溶于有机溶剂，故③的说法不正确而④的说法正确。【答案】

C【例3】

某同学设计如图所示装置制取少量溴苯，请回答下列问题：(1)写出实验室制取溴苯的化学方程式：______。(2)上述反应在一定条件下发生，反应结束后，在锥形瓶中加入硝酸银溶液观察到的现象是______，这些现象能否说明溴和苯发生了取代反应(填“能”或“不能”)______，理由是________________________。(3)反应后得到的溴苯中溶有少量苯、溴、三溴苯、溴化铁和溴化氢等杂质，欲除去上述杂质，得到无水溴苯的合理实验操作步骤可设计为(分液操作已略去)：①水洗，②碱洗，③水洗，④______，⑤______。(4)上述操作②碱洗的主要目的是(填序号)____。A．除三溴苯和溴化氢B．除溴化铁和三溴苯C．除溴和溴化氢D．除苯和溴【解析】苯与溴取代会生成HBr，HBr会与AgNO3溶液生成浅黄色的AgBr沉淀；但生成溴化银沉淀并不能证明该反应一定生成了HBr，因为反应物液溴易挥发，在反应剧烈且放热的情况下更容易挥发，挥发出的溴溶于水，生成的HBr一样会与AgNO3溶液生成浅黄色的AgBr沉淀。水洗后有机物中会混入少量的水，所以需要干燥，而溴苯中混有的有机物必须用蒸馏的方法除去。杭甬高速公路萧山路段一辆运送化学物品的槽罐车侧翻，罐内15t苯泄入路边300m长的水渠，造成严重危险，许多新闻媒体进行了报道，以下报道中有科学性错误的是(

)A．由于大量苯溶入了水中渗入土壤，会对周边农田、水源造成严重污染B．由于苯是一种易挥发、易燃的物质，周围地区如果有一点火星就可能引起爆炸C．可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到部分清除泄漏物的目的D．处理事故时，由于事故发生地周围比较空旷，有人提出用点火梵烧的办法来清除泄漏物，但由于苯燃烧会产生大量的黑烟，扩大污染，所以该办法未被采纳【解析】苯是一种不溶于水的液体，所以不会有大量苯溶入水中渗入土壤，对周边农田、水渠造成严重污染，A项不正确；苯是一种易挥发、易燃的物质，遇明火就可能引起爆炸，B项正确；苯是一种不溶于水但密度比小水的液体，所以可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到部分清除泄漏物的目的，C项正确；苯中含碳量很高，燃烧会产生大量的黑烟，D项正确。【答案】

A将苯与溴水混合，充分振荡后静置，用分液漏斗分出上层液体放置于试管中，若向其中加入一种试剂，可发生反应产生白雾，这种试剂可能是(

)A．亚硫酸钠 B．溴化铁C．锌粉 D．铁粉【答案】

BD1．苯的同系物(1)通式：CnH2n－6(n≥6)(2)甲苯和二甲苯(3)苯的同系物分子里都含有且只有一个苯环结构，苯环上的侧链全为烷烃基。(4)苯的同系物的物理性质随碳原子数的增加呈现有规律的递变。注意：苯的同系物都是芳香烃，但是芳香烃不一定是苯的同系物。注意：苯与苯的同系物化学性质的差异：苯的同系物由于苯环和侧链的相互影响，使与苯环相连的侧链可被酸性KMnO4溶液氧化，从而使酸性KMnO4溶液的紫红色褪去，可依此鉴别苯和苯的同系物。(2)取代反应①与Br2反应b．生成物三硝基甲苯，又叫TNT，淡黄色针状晶体，是一种炸药。由于侧链对苯环的影响，使苯环上的取代反应比苯的取代反应容易进行。3．芳香烃的来源及其作用(1)主要来源：煤的干馏和石油的催化重整。(2)煤的综合应用【例4】下列说法中，正确的是(

)A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥7，n∈N)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【解析】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，n∈N)；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。【答案】

D【例5】今有A、B、C三种二甲苯，将它们分别进行一硝化反应，得到产物分子式都是C8H9NO2，但A得到两种产物，B得到三种产物，C只得到一种产物。由此可判断A、B、C是下列哪一种结构，请将字母填入结构式后面的括号中。【解析】分别确定出三种二甲苯中苯环上的氢原子的位置，氢原子的位置有几种，它们的一硝基取代产物就有几种，确定的方法是根据对称的思想找等效氢。【答案】

C

A

B【点拨】对含有苯环的芳香族化合物的同分异构体，要注意结合分子对称性进行分析。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】苯和苯的同系物的共同性质：①与液溴或硝酸在催化剂作用下发生取代反应；②在空气中燃烧且现象相似；③与H2能发生加成反应。不同点：苯的同系物能被KMnO4酸性溶液氧化，而苯不能。【答案】

C下列关于甲苯的实验中，能说明侧链对苯环有影响的是(

)A．甲苯硝化生成三硝基甲苯B．甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色C．甲苯燃烧带有浓厚的黑烟D．甲苯与氢气可以发生加成反应【解析】苯硝化发生一取代，而甲苯硝化发生三取代。【答案】

A1．由相对分子质量推求烃的分子式的方法(1)各类烃的通式(见下表)名称烷烃烯烃(或环烷烃)炔烃(或二烯烃)苯及苯的同系物通式CnH2n＋2CnH2nCnH2n－2CnH2n－6n值n≥1n≥2(或n≥3)n≥2(或n≥3)n≥6(2)在掌握各类烃的通式的基础上，由相对分子质量推求烃的分子式可采用如下的“商值通式”判断法，其规律是：假设某烃的相对分子质量为Mr，则有①若Mr能被14整除，可推知为烯烃或环烷烃(通式均为CnH2n)，其商为碳原子数。②若Mr＋2能被14整除，可推知为炔烃或二烯烃(通式均为CnH2n－2)，其商为碳原子数。③若Mr－2能被14整除，可推知为烷烃(CnH2n＋2)，其商为碳原子数。④若Mr＋6能被14整除，可推知为苯或苯的同系物(通式为CnH2n－6)，其商为碳原子数。⑤12个氢原子相当于1个碳原子的式量，所以相对分子质量较大的烃(CnHm)其分子式也可能为，Cn＋1Hm－12。2．各类烃与液溴、溴水、KMnO4酸性溶液