2021新人教版高中化学选修5第二章第二节《芳香烃》word学案

第二节芳香烃[学习目标定位] 1.认识苯的分子结构和化学性质，学会溴苯、硝基苯的实验室制取。

2.知道苯的同系物的结构与性质的关系，知道芳香烃的来源及其应用。

1．苯是无色、有特殊气味的液体，把苯倒入盛碘水的试管中，振荡，静置，发现液体分层，上层呈紫红色，下层呈无色，说明苯的密度比水小，而且不溶于水。

加几滴植物油于盛苯的试管中，振荡，发现植物油溶于苯，说明苯是很好的有机溶剂。

将盛有苯的两个试管分别插入沸水和冰水中，将会发现前者沸腾，后者凝结成无色晶体。

2．苯的分子式是C6H6，结构简式是，其分子结构特点:(1)苯分子为平面正六边形结构；(2)分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内；(3)6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键。

3．苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃和烯烃。

(1)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，在空气中能够燃烧，燃烧时产生明亮的火焰并有浓烟产生，燃烧的化学方程式为(2)①苯不与溴水反应，但在催化剂作用下能与液溴发生取代反应，反应方程式为②苯与浓硝酸反应的化学方程式为(3)一定条件下，苯能与H2发生加成反应，反应方程式为探究点一溴苯和硝基苯的实验室制取1．溴苯的实验室制取(1)实验装置如下图所示。

装置中的导管具有导气、冷凝回流作用。

(2)将苯和少量液溴放入烧瓶中，同时加入少量铁屑作催化剂，用带导管的塞子塞紧。

观察实验现象:①常温下，整个烧瓶内充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；②反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有淡黄色的AgBr沉淀生成；③把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成。

2．实验室制备硝基苯的实验装置如右图所示，主要步骤如下:①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸，加入反应器中。

②向室温下的混合酸中逐滴加入一定质量的苯，充分振荡，混合均匀。

③在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束。

④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。

⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

填写下列空白:(1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸时，操作注意事项是。

(2)步骤③中，为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是。

(3)步骤④中洗涤和分离粗硝基苯应使用的仪器是。

(4)步骤④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“小”或“大”)、具有味的油状液体。

答案(1)先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却(2)将反应器放在50～60 ℃的水浴中加热(3)分液漏斗(4)除去粗产品中残留的酸(5)大苦杏仁特别提醒①浓硫酸与浓硝酸混合时，应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。

如果先注入浓硫酸，再注入浓硝酸，会造成浓硝酸受热迸溅、挥发。

②反应温度是50～60 ℃，为方便控制，所以用水浴加热。

[归纳总结](1)苯与溴的反应中应注意的问题①应该用纯溴，苯与溴水不反应。

②要使用催化剂Fe或FeBr3，无催化剂不反应。

③锥形瓶中导管不能插入液面以下的原因是HBr极易溶于水，防止倒吸。

(2)苯的硝化反应中应注意的问题①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。

②必须用水浴加热，且在水浴中插入温度计测量温度。

[活学活用]1．某化学课外小组用下图装置制取溴苯。

先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。

(1)写出A中反应的化学方程式: 。

(2)观察到A中的现象是。

(3)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: 。

(4)C中盛放CCl4的作用是。

(5)要证明苯和液溴发生的是取代反应，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。

答案(1)(2)反应液微沸，有红棕色气体充满反应器A(3)除去溶于溴苯中的溴Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气(5)石蕊试液溶液变红色(其他合理答案也可)解析本题主要考查溴苯制备过程中的细节问题。

由于苯、液溴的沸点较低，且反应为放热反应，故A中观察到的现象为反应液微沸，有红棕色气体充满反应器A。

HBr中混有的Br2在经过CCl4时被吸收；在制备的溴苯中常混有Br2，一般加入NaOH溶液中，Br2因发生反应Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O而被除去。

若该反应为取代反应则必有HBr生成，若为加成反应则没有HBr生成，故只需检验D中是否含有大量H＋或Br－即可。

理解感悟粗溴苯的提纯:粗溴苯中往往因含少量Br2而呈褐色，将粗溴苯与NaOH溶液混合，振荡、静置后分液，可得无色的溴苯。

Br2与NaOH溶液反应后生成的无机酸盐进入水层，溴苯不溶于水且比水重，振荡，静置后出现分层现象，下层为溴苯。

探究点二苯的同系物、芳香烃及其来源1．苯的同系物的组成和结构特点(1)苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代后的产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是烷基，通式为C n H2n－6(n>6)。

(2)分子式C8H10对应的苯的同系物有4种同分异构体，分别为2．苯的同系物的化学性质(1)氧化反应①苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，实质是苯环上的甲基被酸性KMnO4溶液氧化。

②苯的同系物均能燃烧，火焰明亮有浓烟，其燃烧的化学方程式的通式为③鉴别苯和甲苯的方法:滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色的是甲苯。

(2)取代反应甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下反应生成三硝基甲苯，化学方程式为，三硝基甲苯的系统命名为2,4,6­三硝基甲苯，又叫TNT，是一种淡黄色晶体，不溶于水。

它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路等。

(3)加成反应3．芳香烃及其来源(1)芳香烃是分子里含有一个或多个苯环的烃。

下列物质中为芳香烃的是②③⑤。

(2)1845年至20世纪40年代煤是芳香烃的主要来源。

20世纪40年代以后，通过石油化学工业中的催化重整等工艺获得芳香烃。

[归纳总结](1)苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而被氧化。

苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上。

(2)侧链对苯环的影响，使苯环上与甲基邻、对位上的H原子变得活泼，甲苯与硝酸反应时，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。

[活学活用]2．下列说法中，正确的是( )A．芳香烃的分子通式是C n H2n－6(n≥6，且n为正整数)B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物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答案 D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，且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，苯的同系物的通式为C n H2n－6(n>6，且n为正整数)；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。

3．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．甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．甲苯燃烧时产生很浓的黑烟D．1 mol甲苯与3 mol氢气发生加成反应答案 A解析侧链对苯环的影响，应是原来无侧链时没有的性质，现在因为有侧链而有了相应的性质。

A选项中甲苯硝化反应生成三硝基甲苯，和没有支链时苯的硝化反应不一样，所以A正确；B选项中是苯环对甲基的影响，造成甲基被氧化；C选项中产生黑烟是苯中碳的含量高造成的；D选项中无论是苯还是苯的同系物均能与H2发生加成反应并且比例为1∶3。

苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同苯苯的同系物相同点结构组成①分子中都含有一个苯环②都符合分子通式C n H2n－6(n≥6)化学性质①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟②都易发生苯环上的取代反应③都能发生加成反应，都比较困难不同点取代反应易发生取代反应，主要得到一元取代产物更容易发生取代反应，常得到多元取代产物氧化反应难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色差异原因苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。

侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而被取代1．下列有关芳香烃的说法中，正确的是( )A．苯是结构最简单的芳香烃B．芳香烃的通式是C n H2n－6(n≥6)C．含有苯环的有机化合物一定属于芳香烃D．芳香烃就是苯和苯的同系物答案 A解析苯的同系物的通式是C n H2n－6(n≥6，且n为正整数)，而芳香烃没有固定的通式，B项错；芳香烃要满足两点:苯环和碳氢化合物，所以含有苯环的有机物不一定属于芳香烃，C、D项错。

2．下列分子中所有碳原子不在同一平面上的是( )A．2­丁烯B．甲苯C．1­丁烯D．答案 C解析与双键相连的6个原子一定在同一平面内；苯环上的12个原子是共面的；与三键相连的2个碳原子及每个碳原子所连的1个原子在同一直线上。

3．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、易取代、难加成D．易氧化、易取代、难加成答案 C解析苯中的碳碳键比较特殊，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，难氧化也难加成，但是在一定条件下易发生取代反应。

4．下列说法不正确的是( )A．在有机物中碳原子与其他原子最多形成4个共价键B．用溴水既可以鉴别甲烷和乙烯，也可以除去甲烷中的乙烯C．煤中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏的方法将其提纯出来D．用酸性高锰酸钾溶液可以鉴别己烷和甲苯答案 C解析碳原子最外层有4个电子，最多与其他原子形成4个共价键；乙烯可以使溴水褪色并被溴水吸收，而甲烷不能使溴水褪色也不被溴水吸收；煤中并非含有大量的苯、甲苯、二甲苯，而是其干馏产物煤焦油中含有大量以上三种物质，通过分馏得到它们；甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

5．目前，化学家们已合成了一系列有机物:根据这一系列有机物的规律，试回答:(1)写出联m苯的化学式 (用m表示)。

(2)该系列有机物中，其中含碳量最高的化合物碳含量百分率约为 (保留三位有效数字)。

(3)若联苯中C—C能自由旋转，那么联苯的二氯取代物有种。

答案(1)C6m H4m＋2(m≥2)(2)94.7%(3)12[基础过关]一、苯的分子结构与性质1．苯环实际上不具有碳碳单键和双键的简单交替结构，可以作为证据的事实有( )①苯的间位二取代物只有一种②苯的邻位二取代物只有一种③苯分子中碳碳键的键长均相等④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色⑤苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应⑥苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色A．①②③④ B．②③④⑥C．③④⑤⑥ D．全部答案 B解析苯不能因化学变化使溴水褪色、不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都说明苯分子中没有典型的双键。