3.2.1苯的结构和性质（学生版）-2023-2024学年高二化学讲与练（苏教2019选择性必修3）

第二单元芳香烃第1课时苯的结构和性质目标导航目标导航1．运用宏观和微观相结合的方法推测苯的结构；2．能描述苯的分子结构特征与性质之间的关系。知识01苯的分子结构1．苯分子的组成分子式：________，最简式：________，结构式：，结构简式：__________或__________。2．苯的分子结构特点(1)苯分子中6个碳原子和6个氢原子处于____________上，为________________结构。(2)6个碳碳键____________，是介于____________和____________之间的一种特殊的共价键。(3)6个碳原子均采取________杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成________键，键角均为________；碳碳键的键长________，介于单键和双键之间。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________重叠形成________键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。苯的分子结构(1)苯中碳原子采取sp2杂化，除σ键外还含有大π键。苯分子为平面形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子共平面。(2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明：①结构上：苯分子中六个碳碳键均等长，六元碳环呈平面正六边形；②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如使酸性KMnO4溶液褪色等；③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。【即学即练1】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，苯分子中只有碳碳双键，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个碳原子之间的价键完全相同知识02苯的性质1．氧化反应①苯在空气中燃烧，发出________的火焰并伴有浓烟。化学方程式为：________________________________________②________使酸性高锰酸钾溶液褪色。2．取代反应在一定条件下，苯________发生取代反应。(1)苯的卤代反应苯与液溴在________催化条件下的反应：________________________________________________溴苯()：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。(2)硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应：________________________________________________硝基苯()：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。3．加成反应苯与H2在温度为180~250℃，压强为18MPa，以Ni为催化剂的情况下发生加成反应生成环己烷：________________________________________________苯的化学性质反应化学方程式反应类型燃烧反应2C6H6+15O212CO2+6H2O氧化反应与溴反应+Br2+HBr取代(卤代)反应与硝酸反应+HNO3(浓)+H2O取代(硝化)反应与氢气反应+3H2加成(还原)反应【即学即练2】下列叙述正确的是()A．将溴水、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯B．将苯和浓硝酸、浓硫酸三种液体混合即可制得硝基苯C．由苯制取溴苯和硝基苯其反应原理相同D．溴苯和硝基苯与水分层，溴苯在下层，硝基苯在上层知识03苯的取代反应实验1．苯的溴化反应(1)实验原理：___________________________________________(2)实验现象：三颈烧瓶内反应剧烈，锥形瓶内有________(HBr遇水蒸气形成)出现，溶液底部有________色油状液体出现，滴加NaOH溶液后三颈烧瓶中有________沉淀形成。(3)注意事项①应该用纯溴；②要使用催化剂FeBr3，需加入铁屑；③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止________，因HBr极易溶于水。(4)产品处理(精制溴苯)2．苯的硝化反应(1)实验原理________________________________________________(2)实验现象：将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有________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________味、密度比水________的液体。(3)注意事项①试剂添加顺序：浓硝酸+浓硫酸+苯②浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂③必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度说明：精制硝基苯的流程同上述精制溴苯的流程。【即学即练3】为了证明液溴与苯发生的反应是取代反应，有如图所示装置。则装置A中盛有的物质是()A．水B．氢氧化钠溶液 C．四氯化碳 D．碘化钠溶液【即学即练4】实验室制备硝基苯的实验装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法不正确的是()A．水浴加热的优点为使反应物受热均匀、容易控制温度B．仪器a的作用是冷凝回流，提高原料的利用率D．反应完全后，可用蒸馏的方法分离苯和硝基苯题型一苯的分子结构1．科学家对物质性质的推断一般要基于一些实验事实。下列能说明苯与一般的烯烃性质不同的事实是()A．苯分子是高度对称的平面型分子B．苯难溶于水C．苯不与酸性KMnO4溶液反应D．1mol苯在一定条件下可与3mol氯气发生加成反应2．凯库勒提出了苯的单、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，它能解释的事实是()A．苯不能与溴水反应B．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．苯的一溴代物只有一种D．邻二溴苯只有一种题型二苯的性质3．下列有关苯的说法中正确的是()A．是一种无色无毒的液体B．分子中碳碳单键和碳碳双键交替存在C．在一定条件下发生取代反应生成溴苯D．在空气中燃烧只能生成二氧化碳和水4．下列有关苯的说法正确的是()A．1mol苯中含有的碳碳双键数目为3molB．苯分子中含六个原子，为平面正六边形结构C．用苯萃取溴水中的溴，分液时有机层从分液漏斗上口倒出D．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，因此苯不能发生氧化反应题型三苯的取代反应5．实验室利用苯与浓硝酸、浓硫酸制取并提纯硝基苯的实验过程中，下列装置未涉及的是()A．①② B．①③C．③④D．④⑤6．实验室制备溴苯的反应装置如图所示，关于实验操作或叙述错误的是()A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开KB．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色C．装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯制备溴苯、硝基苯的注意事项(1)溴苯与溴互溶，不能用直接分液的方法分离。(2)苯与溴的反应中催化剂不是Fe，而是FeBr3。(3)配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时，一定要将浓硫酸注入浓硝酸中，即将密度大的加入密度小的液体中，切不可将试剂的添加顺序颠倒。基础巩固1．微信热传的“苯宝宝表情包”可看作是由苯衍生的物质配以相应文字形成的(如图)，苯不属于()苯宝宝好心(辛)酸苯宝宝多虑(氯)了A．环烃B．芳香烃C．不饱和烃D．烃的衍生物2．某化工厂发生苯爆燃特大事故。下列说法错误的是()A．苯是一种环状有机物B．苯分子中含有碳碳双键C．苯的分子式为C6H6D．苯与钠不反应3．苯和乙烯相比较，下列叙述中不正确的是()A．它们分子中的所有原子都共平面B．都能发生加成反应C．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．都能燃烧生成二氧化碳和水4．下列哪种物质和苯不会发生反应()A．浓硝酸(浓H2SO4) B．氧气(点燃)C．液溴(FeBr3) D．酸性高锰酸钾溶液5．以苯为原料，不能通过一步反应制得的有机物是()A．B．C．D．6．下列实验能获得成功的是()A．用溴水可鉴别苯、CCl4、己烯B．加浓溴水，然后过滤可除去苯中少量己烯C．苯、溴水、铁粉混合制成溴苯D．可用分液漏斗分离己烷和苯的混合物7．常温常压下为无色液体，而且密度大于水的是()①苯②硝基苯③溴苯④四氯化碳⑤溴乙烷⑥乙酸乙酯A．①⑤⑥B．②③④C．②③④⑤D．③④⑤8．下列有机物分子中所有原子一定共平面的是()A． B．C． D．9．人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程。回答下列问题：(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，写出一种分子式为C6H6的含两个三键且无支链的链烃的结构简式：___________________________。

(2)已知分子式为C6H6的有机物有多种，其中的两种为①这两种结构的区别表现在以下两方面：定性方面(即化学性质方面)：Ⅱ能发生而Ⅰ不能发生的反应为________(填字母)。

A．被酸性高锰酸钾溶液氧化 B．与溴水发生加成反应C．与溴发生取代反应 D．与氢气发生加成反应定量方面(即消耗反应物的量方面)：与H2加成时Ⅰ需要H2________mol，而Ⅱ需要H2________mol。

②C6H6还可能有一种立体结构，如，该结构的二氯代物有________种。

10．下图为苯和溴的取代反应的实验装置图，其中A为由具支试管制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。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，几秒钟内就发生反应，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D中_______________________，E中_______________________________。

(3)反应2~3min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是_____________________________。

(4)在上述整套装置中，具有防倒吸作用的装置有__________(填字母)。

培优竞赛1．在实验室中，下列除去杂质的方法正确的是()A．溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取B．硝基苯中混有浓硝酸和浓硫酸，将其倒入NaOH溶液中，振荡、静置、分液C．乙烷中混有乙烯，通入氢气在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷D．乙烯中混有SO2和CO2，将其先后通入NaOH和酸性KMnO4溶液中洗气2．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：+CH3X+HX，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Cl2C．CH3CH3和HCl D．CH2＝CH2和HCl3．符合分子式“C6H6”的多种可能结构如图所示，下列说法正确的是 ()A．1~5对应的结构中能使溴的四氯化碳溶液褪色的有4个B．1~5对应的结构中一氯取代物只有1种的有3个C．1~5对应的结构中所有原子均可能处于同一平面的有1个D．1~5对应的结构均能与氢气在一定条件下发生加成反应4．实验室制备硝基苯的反应为+HO—NO2+H2O，该反应在温度稍高时会生成间二硝基苯，有关物质的部分性质如表所示：物质熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm3)溶解性苯5.5800.88难溶于水硝基苯5.7210.91.205难溶于水间二硝基苯893011.57难溶于水浓硝酸42831.4——浓硫酸10.43381.84——实验室制备硝基苯的实验装置(部分仪器已省略)及实验步骤如下：①取100mL烧杯，将20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中；②把17.73mL(15.6g)苯加入A中；③向室温下的苯中逐滴加入混合酸，边滴边搅拌，混合均匀，在50～60℃下发生反应，直至反应结束；④将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%的NaOH溶液、水洗涤并分液；⑤向分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集205～210℃的馏分，得到纯硝基苯18.45g回答下列问题：(1)B的名称是__________，C的作用是___________________________________。

(2)配制混合酸时，__________(填“能”或“不能”)将浓硝酸加入浓硫酸中，说明理由：__________________________________________。

(3)为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是______________________。

(4)在洗涤操作中，第二次水洗的目的是________________________________。

(5)本实验所得到的硝基苯的产率是__