【步步高】2015届高考化学大一轮复习 第十二章 芳香烃配套导学案（含解析）鲁科版

学案56芳香烃[考纲要求]1.以芳香烃的代表物为例，比较与其他烃类在组成、结构、性质上的差异。2.举例说明芳香烃在有机合成和有机化工中的重要作用。知识点一苯的结构与性质1．苯的结构和芳香烃(1)苯的分子式为C6H6，结构简式为__________，苯分子具有__________结构；苯分子中不存在一般的碳碳双键，6个碳原子之间的键长、键能相等，是一种介于__________________________的独特的键。(2)分子里含有苯环的碳氢化合物，属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。问题思考1．哪些事实能说明苯分子中不存在单、双键交替的结构？2．苯的性质(1)物理性质苯为____色、________气味的液体，有毒，____溶于水，密度比水____，熔点仅为5.5℃(2)苯分子的特殊结构决定了苯兼有烷烃和烯烃的化学性质，即易取代，能加成，难氧化。①取代反应：苯与溴发生反应：________________________________________________________________________；苯与硝酸发生反应：________________________________________________________________________；苯与硫酸发生反应：________________________________________________________________________；②苯与H2发生加成反应：________________________________________________________________________。③氧化反应：a．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。b．苯在空气中燃烧，产生明亮火焰并冒出黑烟。问题思考2．硝基苯是无色、密度比水大的油状液体，实验室制得的硝基苯常因溶有NO2而显黄色，如何洗去硝基苯中的黄色？知识点二苯的同系物由于苯环受烃基的影响，使苯的同系物与苯有所不同。(1)氧化反应：①燃烧。②苯的同系物分子中的烃基一般可以被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。(2)取代反应：甲苯与浓HNO3、浓H2SO4的混合物反应：。问题思考3．己烯中混有少量甲苯，如何检验？知识点三芳香烃的来源及其应用1．芳香烃来源于煤的提炼和石油化学工业中的催化重整。2．一些简单的芳香烃如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、农药等。一、苯、苯的同系物、芳香烃1．苯与溴反应生成溴苯，采用的是液溴还是溴水，为什么？2．是不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色？3．苯的同系物与芳香烃有何异同点？从范围大小分析，二者有何关系？4．烃的来源及应用(填写下表空白处)来源条件产品石油常压分馏减压分馏催化裂化、裂解催化重整天然气煤煤焦油的分馏直接或间接液化典例导悟1分子组成为C9H12的苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是()A．该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应B．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色C．该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上D．该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体听课记录：变式演练1用一种试剂可将三种无色液体：四氯化碳、苯、甲苯鉴别出来，这种试剂是()A．硫酸 B．水C．溴水 D．酸性KMnO4溶液二、含苯环的化合物的同分异构体的书写1．写出苯的一氯代物、二氯代物的结构简式。2．分子式为C8H10的芳香烃的同分异构体有几种？试写出其结构简式。3．乙苯的一氯代物有几种？试写出其结构简式。思维升华怎样确定芳香族有机物同分异构体的数目？典例导悟2某芳香烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色，碳、氢原子个数比为3∶4,0.1mol该烃完全燃烧后，产物通入浓H2SO4中增重10.8g，已知该烃中只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种。(1)试计算推出该烃的结构简式为________________________________________________________________________。(2)写出该烃侧链一溴代物的结构简式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。变式演练2二甲苯苯环上的一溴代物共有6种，可用还原的方法制得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表：6种一溴二甲苯的熔点243206213.8204214.5205对应还原的二甲苯的熔点13－54－27－54－27－54由此推断熔点为243℃的分子的结构简式为______________________________，熔点为－541．(2010·上海，10)下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是()A．乙醇、甲苯、硝基苯 B．苯、苯酚、己烯C．苯、甲苯、环己烷 D．甲酸、乙醛、乙酸2.(2011·上海，28)异丙苯()是一种重要的有机化工原料。根据题意完成下列填空：(1)由苯与2­丙醇反应制备异丙苯属于__________反应；由异丙苯制备对溴异丙苯的反应试剂和反应条件为__________________。(2)异丙苯有多种同分异构体，其中一溴代物最少的芳香烃的名称是__________。(3)α­甲基苯乙烯()是生产耐热型ABS树脂的一种单体，工业上由异丙苯催化脱氢得到。写出由异丙苯制取该单体的另一种方法(用化学反应方程式表示)。(4)耐热型ABS树脂由丙烯腈(CH2=CHCN)、1,3­丁二烯和α­甲基苯乙烯共聚生成，写出该树脂的结构简式(不考虑单体比例)。3．(2010·安徽理综，26)F是新型降压药替米沙坦的中间体，可由下列路线合成：(1)A→B的反应类型是________________，D→E的反应类型是________________，E→F的反应类型是________________。(2)写出满足下列条件的B的所有同分异构体________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写结构简式)。①含有苯环②含有酯基③能与新制Cu(OH)2反应(3)C中含有的官能团名称是________________。已知固体C在加热条件下可溶于甲醇，下列C→D的有关说法正确的是________。a．使用过量的甲醇，是为了提高D的产率b．浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑c．甲醇既是反应物，又是溶剂d．D的化学式为C9H9NO4(4)E的同分异构体苯丙氨酸经聚合反应形成的高聚物是________________________________________________________________________(写结构简式)。(5)已知在一定条件下可水解为和，则F在强酸和长时间加热条件下发生水解反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。题组一苯1．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是()A．难氧化、难取代、难加成B．易氧化、易取代、易加成C．难氧化、可加成、易取代D．易氧化、易加成、难取代2．下列各组有机物中，只需加入溴水就能一一鉴别的是()A．己烯、苯、四氯化碳 B．苯、己炔、己烯C．己烷、苯、环己烷 D．甲苯、己烷、己烯3．如图所示为实验室制取少量溴苯的装置，回答下列问题：(1)烧瓶A中装的物质为__________________，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)导管B的主要作用是________________________________________________________________________。(3)导管口C处附近会出现白雾，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)反应后，向烧杯中滴加AgNO3溶液时观察到的现象是____________________，相应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________。4．(2011·淄博月考)苯环上原有的取代基对新导入苯环上的取代基的位置有一定的影响，其规律是：①苯环上新导入的取代基所占的位置主要决定于原取代基的性质；②可以把原取代基分成两类：第一类取代基如—OH、—Cl、—Br、—OCOR、—R等，可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位；第二类取代基如—NO2、—SO3H、—CHO等可使新导入的取代基进入原取代基的间位。(1)写出②的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；C的结构简式：__________________；(2)写出同分异构体D、E的结构简式：D________________；E________________。题组二芳香烃5．(2011·绍兴质检)下列说法中，正确的是()A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，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6．有机物中碳原子和氢原子个数比为3∶4，不能与溴水反应却能使KMnO4酸性溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍。在铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物。该有机物可能是()7．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是()A．③④ B．②⑤C．①②⑤⑥ D．②③④⑤⑥8．苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如下图。下列关于苏丹红说法错误的是()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9．苯环上连接有一个烃基—R和3个—X基的有机物的结构共有()A．4种 B．5种 C．6种 D．7种题号1256789答案10.有机化学反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品。例如：Ⅰ.HX＋CH3—CH=CH2—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(加热))CHCH3XCH3,\o(→,\s\up7(H2O2))CH3—CH2—CH2X))Ⅱ.苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂作用下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。工业上利用上述信息，按下图所示路线合成结构简式为的物质，该物质是一种香料。请根据上述路线回答下列问题：(1)A的结构简式可能为________________________________________________________________________。(2)反应①、③的反应类型分别为__________、________________________________________________________________________。(3)反应④的化学方程式为(有机物写结构简式，并注明反应条件)____________。(4)工业生产中，中间产物A需经反应③④⑤得D，而不采取直接转化为D的方法，其原因是________________________________________________________________________。11．烷基取代苯可以被酸性KMnO4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氢原子，则不能被氧化得到。现有分子式为C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为的同分异构体共有7种，其中的3种是：请写出其他的4种结构简式：___________________、______、_______________________、______________。题组三实验探究12．(2011·沧州模拟)用A、B、C三种装置都可制取溴苯，请仔细分析三套装置，并完成下列问题：(1)写出三个装置中都发生的两个反应的化学方程式：________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。写出B的试管中还发生的反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)装置A、C中长导管的作用是________________________________________________________________________。(3)B、C装置已连接好，并进行了气密性检验，也装入了合适的药品，接下来要使反应开始，对B应进行的操作是___________________________________________________________，对C应进行的操作是_________________________________________________________________________________________________________。(4)A中存在加装药品和及时密封的矛盾，因而在实验中易造成的不良后果是________________________________________________________________________。(5)B中采用了双球吸收管，其作用是________________________________________________________________________；反应后双球管中可能出现的现象是________________________________________________________________________；双球管内液体不能太多，原因是________________________________________________________________________。(6)B装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行，这两个缺点是________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。学案56芳香烃【课前准备区】知识点一知识点二问题思考1．①苯不能使溴水因发生加成反应而褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯分子中碳碳键完全等同，其分子结构为平面正六边形结构；③苯的邻二取代物不存在同分异构体。2．可用NaOH溶液洗去，化学方程式为：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。3．先加入足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液。即检验苯的同系物之前必须排除烯烃的干扰。【课堂活动区】一、1.苯与溴单质要发生取代反应，必须用液溴，并且有合适的催化剂(如Fe)存在，苯与溴水不能发生取代反应，只能将Br2从水中萃取出来。2．不是。当与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，此类物质不能使酸性KMnO4溶液褪色，如3．(1)相同点：①都含C、H元素；②都含苯环。(2)不同点：苯的同系物只含一个苯环，通式为CnH2n－6，芳香烃含一个或多个苯环，没有通式。(3)二者关系可表示为4.来源条件产品石油常压分馏石油气、汽油、煤油、柴油等减压分馏润滑油、石蜡等催化裂化、裂解轻质油、气态烯烃催化重整芳香烃天然气甲烷煤煤焦油的分馏芳香烃直接或间接液化燃料油、多种化工原料思维升华芳香族有机物同分异构体数目的确定可分解成两个过程：一是取代基种类一定但在苯环上位置不同。当苯环上只有两个取代基时，二者在苯环上的位置关系只有邻、间、对三种位置关系；当有三个取代基时，它们在苯环上有“连、偏、匀”三种位置关系：二是苯环上取代基的相对位置确定但取代基种类不同，此时可利用数学中的排列组合知识确定同分异构体的数目，如一个—CH3与一个—C4H9在苯环上的位置关系有3×4＝12种(丁基有4种，每种与甲基均存在邻、间、对3种位置关系)。典例导悟1．D[A项，只要含有苯环就可以发生加成反应；B项，当与苯环直接相连的碳原子上含有H时，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，使溴水褪色是由于萃取的缘故；C项，只要含有烷基，所有原子不可能共平面；D项，当苯环上的取代基为正丙基时有六种一溴代物，当苯环上的取代基为异丙基时有五种一溴代物。]解析n(H2O)＝eq\f(10.8g,18g·mol－1)＝0.6mol。1mol该芳香烃中氢原子的物质的量为：eq\f(0.6mol×2,0.1)＝12mol碳原子的物质的量为：12mol×eq\f(3,4)＝9mol该芳香烃的分子式为C9H12因该芳香烃只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种，它的结构为变式演练1．D[能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯；液体分层，上层为无色层的是苯，下层为无色层的是CCl4。]解析二甲苯的同分异构体有3种：一溴代物种数分别为：2种，3种，1种，故对应的二甲苯熔点－54℃的为间二甲苯，熔点为13℃的为对二甲苯。因此生成一溴代二甲苯的熔点为【课后练习区】高考集训1．C[A可用水来鉴别：互溶的为乙醇，油层在上的为甲苯，油层在下的为硝基苯；B可用溴水鉴别：两层都无色的是己烯，有白色沉淀生成的是苯酚，油层呈橙红色而水层无色的为苯；D可用新制的Cu(OH)2悬浊液鉴别：沉淀不溶解的为乙醛，加热后不出现红色沉淀的为乙酸。]2．(1)取代Br2/FeBr3(或Br2/Fe)(2)1,3,5­三甲苯(4)(其他合理答案均可)解析(1)由苯与2­丙醇()制备异丙苯属于取代反应，由异丙苯制备对溴异丙苯需要在苯环上的对位引入—Br，所以与苯的卤代反应条件相同，需用液溴在铁(或溴化铁)作催化剂条件下反应。(2)异丙苯的同分异构体中，结构对称的1,3,5­三甲苯中等效氢原子最少，故其一溴代物最少(共2种)。(3)由异丙苯制备α­甲基苯乙烯，首先对此二者结构进行对比，可以看出异丙苯中的C—C变成了α­甲基苯乙烯中的，因此需要先卤代、后消去两步反应，即(4)ABS树脂由丙烯腈(CH2=CH—CN)、1,3­丁二烯和α­甲基苯乙烯在一定条件下加聚而成，反应为3．(1)氧化反应还原反应取代反应(3)硝基、羧基acd(解析(1)由D的结构简式和B到C的反应条件可推得C、B分别为，因此A→B的反应类型为氧化反应，D→E的反应类型为还原反应，E→F的反应类型为取代反应。(2)B的结构简式，根据要求，既有酯基又能与新制Cu(OH)2反应，则一定是甲酸某酯，故其同分异构体有：(邻、间、对三种)、(3)C的结构简式为，因此其含有的官能团有硝基和羧基；浓H2SO4的脱水性可能会使溶液变黑，故只有b不正确。(4)E的同分异构体苯丙氨酸的结构简式为：，故其发生缩聚反应生成的高聚物为(5)根据信息可知发生水解和酯类发生水解类似，因此F发生水解反应的化学方程式为：考点集训1．C[苯分子中碳碳之间的键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键，与酸性KMnO4溶液不能发生反应(难氧化)；但可与液溴、浓H2SO4等发生取代反应(易取代)；不能与溴水发生加成反应，但在特定条件下可以与氢气等发生加成反应(可加成)。]2．A3．(1)液溴、苯、铁粉(2)冷凝回流和导气(3)溴化氢气体遇空气中的水蒸气而形成酸雾(4)浅黄色沉淀Ag＋＋Br－=AgBr↓解析烧瓶中装入的是液溴、苯、铁粉，发生＋Br2eq\o(→,\s\up7(Fe))＋HBr反应；B管起导管兼起冷凝器作用；反应中有HBr产生，它遇空气中的水蒸气而形成酸雾；当向烧杯中滴加AgNO3溶液时，会发生Ag＋＋Br－=AgBr↓反应，产生浅黄色沉淀。4．(1)＋Br2eq\o(→,\s\up7(催化剂))解析A是硝基苯，其中—NO2可使新导入的取代基进入原取代基的间位；而—Br可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位。5．D[苯可与液溴发生取代反应生成溴苯，与硝酸发生取代反应生成硝基苯，D正确；苯的同系物是由一个苯环和烷烃基构成的，其通式为CnH2n－6(n∈N)，A、B均错；甲苯可使酸性KMnO4溶液褪色，C错。]6．B[因该有机物不能与溴水反应却能使酸性KMnO4溶液褪色，所以排除A、C；又因铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物，说明苯环上的一溴代物有两种，只能是B，而D中苯环上的一溴代物有四种。]7．B[和都含有一个苯环，属于苯的同系物；尽管含有一个苯环，但其中含有杂原子，故属