第二单元 芳香烃教学实录

第二单元

芳香烃

教学设计

【学习目标】

1.掌握苯的结构特点和化学性质。

2.掌握苯的同系物的结构和性质的关系。

3.了解芳香烃的来源及其应用。

【学习重点】：目标2 【学习难点】：目标2

【预习案】

练一练

1．按要求回答下列问题：

(1)如何证明苯的分子结构中碳碳间不是单、双键交替？

(2)用一种试剂能否把CCl4、苯、甲苯鉴别出来？该试剂是什么？

(3)分子式C8H10对应的苯的同系物有几种同分异构体？请分别写出它们的结构简式。苯环上的一硝基取代物只有一种的芳香烃的名称是什么？

2．下列有关甲苯的实验事实中，与苯环上的甲基有关(或受到影响)的是

(

) ①甲苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物反应生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯

②甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色而苯不能

③甲苯燃烧产生带浓烟的火焰

④1 mol甲苯与3 mol H2发生加成反应

A．①③

B．②④

C．①②

D．③④

3．有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯，符合下列各题要求的分别是：

(1)不能与溴水或KMnO4酸性溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是________，生成的有机物名称是____________，反应的化学方程式为_________________________________，

此反应属于________反应。

(2)不能与溴水或KMnO4酸性溶液反应的是________________________。

(3)能与溴水或KMnO4酸性溶液反应的是______________________。

(4)不与溴水反应但能与KMnO4酸性溶液反应的是______________________。

【学习案】

一、实验室溴苯和硝基苯的制取

例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)能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________________________________________________________________________。

变式训练1

溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：

密度/(g·cm3) －苯

0.88 80 微溶

溴

3.10 59 微溶

溴苯

1.50 156 微溶

沸点/℃

水中溶解度

按下列合成步骤回答问题：

(1)在a中加入15 mL苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了________气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是

________________________________________________________________________。

(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：

①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；

②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL 水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是________________________________________________________________________；

③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是________________________________________________________________________。

(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为________，要进一步提纯，下列操作中必须的是________(填入正确选项前的字母)。

A．重结晶

C．蒸馏

B．过滤

D．萃取

(4)在该实验中，a的容积最适合的是________(填入正确选项前的字母)。

A．25 mL

B．50 mL

C．250 mL

D．500 mL 二、苯与苯的同系物的比较

例2

下列各组物质用KMnO4酸性溶液和溴水都能区别的是

(

) A．苯和甲苯

C．苯和1-己烯

变式训练2

对于苯乙烯B．1-己烯和二甲苯

D．己烷和苯

的下列叙述：①使KMnO4酸性溶液褪色；②可发生加聚反应；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤能与浓硝酸发生取代反应；⑥所有的原子可能共平面；⑦是苯的同系物。其中正确的是(

) A．①②④⑤

C．①②④⑤⑥

B．①②⑤⑥⑦

D．全部正确

【训练案】

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

BD．全部

．②③④⑥

C．③④⑤⑥ 2．下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是(

)

A．苯是无色带有特殊气味的液体

B．常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体

C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应

D．苯不含真正的双键，故不可能发生加成反应

3．下列有关苯的叙述中错误的是(

) A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应

B．在一定条件下苯能与氯气发生加成反应

C．在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫红色

D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙红色

4．除去溴苯中少量溴的方法是(

) A．加入苯使之反应

B．加入KI C．加NaOH溶液后静置分液

D．加CCl4萃取后静置分液

5．若用一种试剂可将四氯化碳、苯及甲苯三种无色液体鉴别出来，则这种试剂是(

) A．硫酸

B．水

C．溴水

D．酸性高锰酸钾溶液

6．下列变化属于取代反应的是(

) A．苯与溴水混合，水层褪色

B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色

C．甲苯制三硝基甲苯

D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷

7．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

8．间二甲苯苯环上的一个氢原子被—NO2取代，所得一元取代产物有(

) A．1种

B．2种

C．3种

D．4种

9．已知甲苯的一氯代物有4种同分异构体，将甲苯完全氢化后，再发生氯代反应，其一氯代物的同分异构体数目有(

) A．4种

B．5种

C．6种

D．7种

10．下列烃中苯环上的一氯代物的同分异构体数目最少的是(

) A．邻二甲苯

11．如图中A是制取溴苯的实验装置，B、C是改进后的装置，请仔细分析，对比三个装置，回答以下问题：

B．间二甲苯

C．对二甲苯

D．乙苯

(1)

写出三个装置中所共同发生的两个反应的化学方程式：____________________________；

________________________________________________________________________。

写出B中盛有AgNO3溶液的试管中所发生反应的化学方程式：_______________________。

(2) 装置A和C均采用了长玻璃导管，其作用是______________________________________ ________________________________________________________________________。

(3) 在按装置B、C装好仪器及药品后要使反应开始，应对装置B进行的操作是________________________________________________________________________；

应对装置C进行的操作是_______________________________________________________。

(4) 装置B、C较好地解决了A中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。A装置中这一问题在实验中造成的后果是_____________________________________________ ___________________________________________________________________。

(5) B中采用了洗气瓶吸收装置，其作用是____________________________________________ ________________________________________________________________________，反应后洗气瓶中可能出现的现象是________________。

(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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

1、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。若苯环上具有单键和双键交替的结构，碳碳键的键长应该不等(双键键长比单键

键长短)，其邻位二氯代物应该有2、答案

D 两种，而间位二氯代物只有一种。

解析

苯是没有颜色、带有特殊气味的液体，苯有毒，不溶于水，密度比水小，熔点为5.5 ℃，沸点为80.1 ℃。苯在铁粉作催化剂的条件下和液溴发生取代反应；在一定条件下，苯还可以和氢气发生加成反应生成环己烷。

3、答案

D 解析

苯能萃取溴水中的溴，由于苯的密度比水小，所以振荡并静置后上层液体为橙红色。

4、答案

C 5、答案

D 解析

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。

6、答案

C 7、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。

8、答案

C 解析

判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，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(针对一元取代物而言)。如二甲苯的对称轴如下(虚线表示)：

邻二甲苯(小圆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。

9、答案

B 解析

将甲苯完全氢化得到甲基环己烷：在—CH3上、与—CH3相连的碳原子的邻、间、对位及与—CH3相连的碳原子上的氢原子均可以被氯原子取代而得到5种一

氯代物，图示为10、答案

C 。

解析

四种物质苯环上的一氯代物的同分异构体数目分别为2、3、1、3。分子的对称性越强，其一氯代物的同分异构体数目越少。

11、答案

(2)导出HBr，兼起冷凝回流的作用

(3)旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到铁粉上

托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中

(4)Br2和苯的蒸气逸出，污染环境

(5)吸收反应中随HBr逸出的Br2和苯蒸气

CCl4由无色变成橙红色

(6)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；由于导管插入AgNO3溶液中而易产生倒吸

解析

苯在铁粉作用下，可与液溴发生取代反应生成同时生成HBr，故可用AgNO3溶液(HNO3酸化)来检验反应生成的HBr，进而证明确实发生了取代反应，但该反应放热，Br2、苯又易挥发，Br2与H2O反应生成HBr、HBrO，会干扰有关的实验现象。此外，苯、Br2进入空气中会造成污染，同时也使反应物的利用率降低。

14．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)C6mH4m＋2(m≥2)

(2)94.7%

(3)12 [拓展探究]

15．蒽与苯炔反应生成化合物X(立体对称图形)，如下图所示：

(1)蒽与X都属于________(填字母)。

A．环烃

B．烃

C．不饱和烃

(2)苯炔的分子式为__________，苯炔不具有的性质是__________(填字母)。

A．能溶于水

C．能发生加成反应

B．能发生氧化反应

D．常温常压下为气体

(3)下列属于苯的同系物的是________(填字母，下同)。

(4)下列物质中，能发生加成反应，也能发生取代反应，同时能使溴水因加成反应而褪色，还能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________。

答案

(1)ABC

(2)C6H4

AD

(3)D

(4)D 解析

(1)蒽和X都只含C、H两种元素，有环状结构，且含有不饱和碳原子，故A、B、C均正确。(2)由苯炔的结构简式，结合碳的四价结构，可确定其分子式为C6H4，不溶于水，常温常压下是气体的烃其碳原子数不超过4，因苯炔分子内含有—C≡C—，可以发生氧化反应、加成反应。(3)苯的同系物分子中只有一个苯环，且侧链均为烷基，满足条件的只有D项。(4)同时满足四个条件的只有D项。

答案

苯不能使溴的四氯化碳溶液和KMnO4酸性溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有一种，

这些都说明苯分子中的碳碳间不是单、、双键交替的结构。

答案

选用KMnO4酸性溶液可以将它们鉴别出来。

答案

共4种，分别为

对二甲苯。

答案

C 解析

由于甲基对苯环的影响，使苯环上与甲基相连的碳的邻、对位碳上的氢变得活泼，更容易被取代，①正确；由于苯环对甲基的影响，使甲基易被KMnO4酸性溶液氧化，②正确。

答案

(1)苯

溴苯

烯

(4)甲苯

取代

(2)苯、己烷

(3)己解析

己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中，既能和溴水反应，又能和KMnO4酸性溶液反应的只有己烯。均不反应的为己烷和苯。不能与溴水反应但能被KMnO4酸性溶液氧化的是甲苯。苯在铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。

解析

本题主要考查溴苯制备过程中的具体实验知识。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A容器。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，因发生反应Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O 而除去。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。

＋－答案

(2)反应液微沸，有红棕色气体充满A容器

(3)除去溶于溴苯中的溴

Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O(或3Br2＋6NaOH===5NaBr＋NaBrO3＋3H2O) (4)除去溴化氢气体中的溴蒸气

(5)石蕊溶液

溶液变红色(其他合理答案也可) 答案

(1)HBr

吸收HBr和Br2

(2)②除去HBr和未反应的Br2

③干燥

(3)苯

C

(4)B 解析

根据苯和溴反应制备溴苯的条件知铁屑起催化作用，然后对产物进行分离和提纯。

(1)苯和溴在催化剂作用下反应，产生的HBr具有挥发性，看到有白雾产生。由于该反应放热，

而液溴具有挥发性，故挥发出的气体是Br2和HBr，用NaOH溶液吸收。

(2)(3)反应完毕后，反应容器中的主要成分是溴苯，还有未反应的苯和Br2及生成的HBr，加入NaOH除去HBr和未反应的Br2。再水洗，用CaCl2进一步干燥，最后根据苯和溴苯的沸点不同进行蒸馏分离。

1(4)烧瓶作为反应容器时，液体的体积不超过容积的，而液体的体积为15 mL＋4 mL＝19 mL，2故选择容积为50 mL烧瓶。

答案

C 解析

物质性质的推测可根据其结构特征来分析解答，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，从分子结构来看，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KMnO4酸性溶液氧化，也可能发生加聚反应，故①②的说法正确；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；苯基与烷基相连才是苯的同系物，⑦的说法不正确。