第二单元 芳香烃教学设计(教案)

第二单元

1.2.3.

4.5.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。

1.

2.

二、芳香烃的来源与1.

(1)(2)2.

其中生产乙苯的化学方程式为异丙苯的生产方程式为

1.

(1)(2)结构特点：分子中只有1(3)通式：CnH2n-6 (n≥6)

(4)

甲苯：

,邻二甲苯：,间二甲苯：，

对二甲苯：，乙苯：。

2.芳

3.

(1)2，4,6-三硝基甲苯的简称是三硝基甲苯，俗称TNT，是一种淡黄色针状晶体，不溶于水，

(2)苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色，必须满足与苯环直接相连的碳原子上有氢原子。

4.

(1)

(2)

1.

提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有一种，这几点都说明苯不是单双键交替的结构。

2.

提示：(1)苯环对侧链的影响，使得苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能。

(2)侧链对苯环的影响，甲苯与硝酸反应使得苯环上甲基的邻位和对位的H原子变得活泼，

课堂师生互动

知识点1

1.

(1)

(2)

(3)

②冷凝管的作用是冷凝挥发出来的苯和液溴，并使它们流回三颈烧瓶；由于HBr气体的沸点较低，难液化，大部HBr

③锥形瓶中蒸馏水的作用是吸收HBr

④碱石灰的作用是吸收多余的HBr

⑤反应结束后关闭盛有苯和液溴的分液漏斗，打开盛有NaOH

⑥该反应中作催化剂的是FeBr3

⑨锥形瓶中导管不能插入液面以下，否则因HBr

⑩溴苯中溶有溴可用NaOH溶液洗涤，

2.

(1)

(2)制取装置(部分装置略)

(3)

①药品的加入：将浓硫酸慢慢加入到浓HNO3中，并不断振荡降温，冷却到50

②加热方式及原因：采用水浴加热方式，其原因是易控制反应温度在50℃~60

⑤硝基苯是无色油状液体，因为溶解了NO2

考例1

(1)苯和溴的取代反应的实验装置如图所示，其中A为具支试管改制成的反应容器，

①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：

。

②反应2~3 min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是

。

③在上述整套装置中，具有防倒吸的仪器有

(填字母)

(2)实验

a.配制一定比例的浓H2SO4与浓HNO3的混合酸，加入反应器中;

b.向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀;

c.在55℃~60

d.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。

e.将用无水CaCl2

①配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3的混合酸时，操作的注意事项是：

。

②步骤d中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是

。

③步骤d中粗产品用5% NaOH溶液洗涤的目的是

。

［解析］

(1)苯与液溴反应剧烈，生成和HBr气体，由于反应放热升温，从导管出来的气体中会混有一定量的溴蒸气，从而干扰后面的实验，这就需要将它除去，但又不能对HBr造成影响。混合气体进入C可将气体中的溴蒸气除去(利用相似相溶原理)。气体在经D、E两装置时，分别可以观察到紫色石蕊试液变红，AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，装置F是尾气吸收装置，以防污染环境。D、E导管口都位于液面以上，F中导管连接了能盛较多液体的漏斗，这都有效地防止了液体倒吸。A中反应生成的进入B中，

不溶于NaOH(2)苯与浓硝酸在浓H2SO4作催化剂的条件下发生反应，

，得到的中常混有HNO3和H2SO4，故用5%的NaOH

［答案］

（1）①除去HBr气体中混有的溴蒸气

D试管中石蕊试液慢慢变红，并在导管口有白雾产生，然后E

②在溶液底部有无色油状液体

③D、E、F

（2）①先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4

②分液漏斗

变式探究1

实验室制硝基苯时，正确的操作顺序应该是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

D

知识点2

各类烃的化学性质比较

烷烃

液溴

与溴蒸气在光照条件下发生取代反应

常温加成褪色

常温加成褪色

一般不反应，催化条件下可取代

一般不反应，光照条件下发生侧链上的取代，催化条件下

发生苯环上的取代

溴水

不反应，液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水层褪色

常温加成褪色

常温加成褪色

不反应，发生萃取而使溴水层褪色

不反应，发生萃取而使溴水层褪色

溴的四氯

化碳溶液

不反应，互溶不褪色

高锰酸钾

不反应

烯烃

炔烃

苯

同系物

常温加成褪色

常温加成褪色

不反应，互溶不褪色

不反应，互溶不褪色

氧化褪色

氧化褪色

不反应

氧化褪色

注意条件(如液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、光照、催化剂等)

考例2

下列区分苯和己烯的实验方法和相关判断都正确的是(

)

A.

B.

C.

D.分别加入酸性KMnO4

［解析］

本题考查苯和己烯的化学性质。苯与已烯化学性质的区别包括:苯不能因被氧化使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴水因发生加成反应而褪色，但已烯可以。在苯中加入溴水，苯会将溴从水中萃取出来，使水层褪色，而苯层(上层)则呈橙红色；苯与己烯在燃烧时都会产生浓烟。故正确答案为CD

［答案］

CD

考例3

(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，写出分子式为C6H6的一种

(2)已知分子式为C6H6

定性方面(即化学性质方面)：Ⅱ能

(填字母)，而

A.

B.

C.

D.

定量方面(即消耗反应物的量的方面)：1 mol C6H6与H2加成时：Ⅰ需

而Ⅱ需

mol。

②今发现C6H6还可能有另一种如图所示的立体结构，该结构的二氯代物有

(3)萘也是一种芳香烃，它的分子式是C10H8，请你判断它的结构简式可能是

(填字母)

mol，

A.

B.

C.

D.

(4)萘的结构简式不能解释的事实是

(填字母)

A.

B.萘能与H2

C.

D.一溴代萘(C10H7Br)只有两种同分异构体

［解析］

本题考查了有机物结构的书写及结构对性质的影响。(1)按题中要求写出一种即可。(2)①由于Ⅱ中存在双键，故Ⅱ可被酸性高锰酸钾溶液氧化，也能与溴水发生加成反应，而苯中存在特殊的化学键，不能发生上述反应，故应选AB；由于苯形成环己烷(C6H12)后，比苯多6个氢原子，故需3 mol H2，而Ⅱ中有两个双键故需2 mol H2，②根据对称性即可写出该结构的二氯代物（如图所示）。（3）根据分子式可推断其结构简式。（4）由于含有不饱和碳原子，故不能解释萘不能使酸性高锰酸钾溶

［答案］

（1）HC≡C—C≡C—CH2—CH3

（2）①AB；3；2

②3

（3）C

（4）A R—OH;③苯环上原有的取变式探究2R—NO2R—NH2；②R—Cl代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料制备某些化合物的转

水解(1)A是一种密度比水

化学方程式是

ab

c

（填“小”或“大”）的无色液体；A转化为B的

。

”中的反应中属于取代反应的是

DC（2）在“苯

，属于加成反应的是

（3）写出由［答案］

(1)

来制取

［解析］

应用信息②和各转化关系产物中各官能团在苯环上的位置可知：—CH3、

—Br为对位定位基，而—NO2为间位定位基。取得这些信息是推断A、B、C、D的关键。

苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用生成(A)，它是一种密度比水大的无色油状液体。根据信息①，结合反应：B可知B为。由反

应：上反应和信息②的提示推知：—Br，推知D为，根据以—NO2为间位定位基，故由

的合成路线为：，注意前两步合成顺序不能颠倒，否则会使—Br和—NO2处于苯环的间位。

变式探究3KMnO4溶液褪色,但不能与溴水反应而使溴水褪色的是(

)

A.C6H5—CH2CH3 B.C2H5CH===CHBr

C.C6H5—CH===CH2 D.SO2

［答案］

A

变式探究4，能说明侧链对苯环性质有影响的是(

)

A.

B.甲苯能使酸性KMnO4

C.

D.1 mol甲苯能与3 mol H2

［答案］

AB

［解析］

知识点3

判断芳香烃同分异构体数目的方法

1.

分子中完全对称的氢原子互为“等效氢原子”，其中引入一个新的原子或原子团时，只形成

2.定一（或二）移一法

在苯环上连有2个新原子或原子团时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；在苯环上连有3个新原子或基团时，可先固定2个原子或原子团，得到3种结构，

3.

苯的同系物苯环上有多少种可被取代的氢原子，就有多少种取代产物。在苯环上的取代产物中，若有n个可被取代的氢原子，则m个取代基（m

4.常见的苯的同

C8H10

考例4

二甲苯苯环上的一溴代物有六种同分异构体，可以用还原法制得三种二甲苯，它们

的熔点/℃

苯的熔点/℃

234

13

206

-54

213

-27 204

-54

214 -27

205

-54

，熔点为-54℃的分子的结

由此可推断熔点为234℃的分子的结构简式为 构简式为

［解析］

二甲苯在苯环上的一溴代物的6

①②为邻二甲苯一溴代物，③④⑤为间二甲苯一溴代物，⑥为对二甲苯一溴代物，可见邻二甲苯的一溴代物有两种，它们的沸点比较接近。间二甲苯的一溴代物有三种，它们的沸点比

［答案］

变式探究5(

)

①邻二甲苯

③对二甲苯

⑤2，2-二甲基丁烷

⑥甲苯

A.②③

B.

C.④⑥

D.［答案］

B

［解析］

邻二甲苯一氯代物有3种：；间二甲苯一氯代物有4种：；对二甲苯一氯代物有2种：；乙苯一氯代物有5种；;2,2-二甲基丁烷的一氯代物有3种，甲苯的一氯代物有4变式探究6(

)

A.甲苯苯环上的1个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6

B.已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为异构体数目小于AC.含有5个碳原子的饱和链烃，其一氯代物有8

,则A苯环上的二溴代物的同分D.菲的结构简式为它与硝酸反应，可生成5

［答案］

B

［解析］

本题考查的是苯环中的同分异构现象。对于选项B，若逐个书写同分异构体将非常繁琐，还容易多写或漏写，分析题中所给物质A的结构，苯环上剩下6个可被取代的氢原子，2个溴原子取代苯环上的2个氢原子时，得到的二溴代物共有9种。若将苯环上的6个氢原子改为6个溴原子，则当其中任意2个溴原子被2个氢原子取代时，所得四溴代物(也可理解成二氢代物)的同分异构体也只可能是9种。

基础巩固

1.有八种物质：①甲烷、②苯、③聚丙烯、④聚1，3-丁二烯、⑤2-丁炔、⑥环己烷、⑦邻二甲苯、⑧裂解气，既能使酸性KM0O4溶液褪色，又能与溴水反应褪色的是(

)

A.③④⑤⑥⑦⑧

B.

C.④⑤⑦⑧

D.③④⑤⑧

［答案］

B

［解析］

聚1，3-丁二烯中含键，2-丁炔中含—C≡C—键，裂解气中含乙烯、丙烯和1，3-丁二烯，故均能被KMnO4酸性溶液所氧化，又能与溴水发生加成。

2.某烃的分子式为C8H10，它不能使溴水褪色，但能使酸性高锰酸钾溶液褪色。该有机化合物苯环上的一氯取代物只有一种，则该烃是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

B

［解析］

符合分子式为C8H10的只有A、B、C三个答案，A中苯环上的一氯取代物有2种，C中一氯取代物有3种，只有B符合答案。

3.已知某芳香烃的分子式为C8H10，该芳香烃的一氯代物有5种，且该芳香烃被酸性高锰酸钾溶液氧化时，生成苯甲酸，则该芳香烃为(

)

A.邻二甲苯

B.

C.对二甲苯

D.间二甲苯

［答案］

B

［解析］

C8H10的四种芳香烃同分异构体分别是ABCD四种物质，但被酸性高锰酸钾溶液氧化时生成苯甲酸，则只有乙苯符合题意。

4.能使酸性KMnO4溶液褪色而不能与溴水反应使其褪色的烃是(

)

A.CH2===CH—CH2—CH2—CH2—CH3

B.CH≡C—CH2—CH2—CH2—CH3 C.

D.

［答案］

D

［解析］

烯烃和炔烃既能使酸性KMnO4溶液褪色，也能使溴水褪色；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能与溴水反应而使其褪色；甲苯可被酸性KMnO4溶液氧化，但又不与

5.下列属于苯的同系物的是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

D

［解析］

分子结构中只含一个苯环结构，且侧链均为饱和烃基，分子式符合CnH2n-6 (n≥6)

6.在苯的同系物中加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后褪色，正确的解释为(

)

A.苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数

B.

C.

D.

［答案］

C

［解析］

苯的同系物分子中的侧链有烷烃的性质，烷烃不能被KMnO4(H+)氧化，而苯环上的烷基能被其氧化，说明因苯环存在侧链更活泼了。

7.下列各组液体混合物能用分液漏斗分离的是(

)

A.水和乙醇

B.

C.苯和二甲苯

D.己烷和水

［答案］

D

［解析］

乙醇与水、溴与溴苯、苯与二甲苯均互溶不分层；己烷与水互不溶解且分为上下

8.已知萘（）的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与m（n不等于m的关系是

(

)

A. n+m=6

B. n+m=4

C. n+m=8

D.无法确定

［答案］

C

［解析］

从萘的分子式C10H8出发，从分子中取代a个H(C10H8-aBra)与取代8-a个H(C10HaBr8-a)的同分异构体的种数相等，故n+m=a+(8-a)=8,选C

9.科罗拉多大学的克利斯托（S.Cristol）等人合成了一种有机物分子，这个有机物分子让他们想起罗马的两面神Janus——罗马的守门神，克利斯托的同事迈金泰(Macintyre)建议称该分子为Janusene。该有机物的结构简式如图所示。下列说法正确的是(

)

A.

B.该有机物完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为15:11 C.该有机物的一氯代物只有4

D.该有机物只有氧化性没有还原性

［答案］

C

［解析］

该有机物的分子式为C30H22，不符合苯的同系物的通式（CnH2n-6），可知选项A和B均不符合题意，碳氢化合物能在O2中燃烧被氧化，同时该有机物能加氢还原，所以选项D也错。

10.有两个或两个以上的苯环以共有环边的方式相互稠合的多环芳香烃称为稠环芳香烃。下

（1）已知椭圆烯（Ⅰ）的分子式为C24H12，则椭圆烯（Ⅱ）的分子式为

（2

（Ⅰ）有

（Ⅱ）有

种。

（3）假如上述椭圆烯可以和氢气在一定条件下发生加成反应生成饱和脂环烃，则加氢后的

生成物分子中所有的碳原子是否仍在同一平面内？

”（填“是”或“否”），请简要说明理由：

［答案］

（1）C32H14

（2）1

4

（3）否

加氢后所有碳原子的四个单键键角都接近于109°28′，不再是平面结构能力提升

1.能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替的事实是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

B

［解析］

本题考查了苯的分子结构。若苯分子中确实存在单、双键交替结构，则A、C、D三项的说法均合理，而邻位二元取代物如邻二甲苯就会出现两种不同的结构

是同一种物质，则说明苯分子中的碳碳键不存在单、双键交替的事实。故正确答案为B。

2.已知苯的一氯代物只有一种，萘是具有对称性结构的稠环芳香烃，试推算；萘的一卤代物的同分异构体有

种，二卤代物的同分异构体有

种，六卤代物的同分异构体有

种。

［答案］

2；10；10

［解析］

本题考查萘环分子结构中对称性的问题。萘环具有对称性结构，如图所示，只有两种不同的氢原子。三个①′氢原子与①氢原子等效，三个②′氢原子与②氢原子等效，故萘的一卤代物有2种。确定二卤代物的种数为本题难点，可先将①氢原子固定，再依次改变

3.有机物分子中，所有原子不可能处于同一平面的是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

B

［解析］

本题考查了有机物中原子共面的问题。苯分子中所有原子处于同一平面上；甲苯可以看成是甲基（—CH3）取代了苯环上的一个氢原子，甲基上的所有原子不可能在同一平面上；苯乙烯分子中，苯环平面与乙烯基所在平面可能重合；苯乙炔分子中，苯环平面与乙炔基所在平面重合。故正确答案为B

4.下列物质是苯的同系物的是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

D

［解析］

本题考查的是对苯的同系物概念的理解。苯的同系物应满足两点：一是分子里只含有一个苯环；二是苯环侧链上全为烷基。故选D

5.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.

C.锌粉

D.

［答案］

BD

［解析］

本题考查了苯的取代反应。本题中苯与溴水混合振荡时，苯可以萃取溴水中的溴，静置后，分出上层液体，应为苯与溴的混合物，溴与苯在FeBr3催化作用下，发生取代反应生成，同时生成HBr。HBr

根据以上分析可知，符合题意的是能提供催化剂FeBr3的选项。所给选项中，溴化铁就是苯与溴发生取代反应的催化剂：,而铁粉与溴常温下即可反应生成FeBr3；2Fe+3Br2===2FeBr3，因此，加入铁粉或溴化铁都会使苯与溴发生取代反应。故正确答案为BD

6.充分燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是(

)

A.C10H16

B.C11H14

C.C12H18

D.C13H20

［答案］

C

［解析］

烃燃烧后，其中的氢全部转入水中，故水中氧元素的质量等于烃中碳的质量。芳香烃中：n (C)/n (H) =m (O)/12÷m (H)/1=2/3。符合这一比值的是C。

7.下列芳香烃的一氯取代物的同分异构体的数目最多的是(

)

A.连二苯：

B.菲：

C.蒽：

D.连三苯：

［答案］

B

［解析］

对于这些稠环芳香烃或多环芳香烃，判断其同分异构体，简便的方法是找对称轴，

8.

下列关于苏丹红的说法错误的是(

)

A.

B.

C.

D.

［答案］

B

［解析］

此题可用排除法，由于分子中除含碳和氢两种元素外，还含有氮和氧两种元素，

9.如图所示中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

（1）写出三个装置中共同发生的两个反应的化学方程式：

、

。写出装置B右侧的试管中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）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中加入药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。装置A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使实验不能正常进行。这两个缺点是

、

［答案］

（1）

2Fe+3Br2===2FeBr3；HBr+AgNO3===AgBr↓+HNO3

（2）导出HBr，兼起冷凝回流的作用（3）旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯混合液滴到铁粉上；托起软橡胶袋，使铁粉落入溴和苯的混合液中

（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

［解析］

本题考查的是溴苯的制取及设计实验的能力。苯在FeCl3催化作用下，可与液溴发生取代反应生成，同时生成HBr，故可用AgNO3溶液(用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。该反应放热，Br2和苯又易挥发，Br2与H2O反应，生成HBr、HBrO，会干扰有关的实验现象。此外，苯和Br2进入空气中会造

在设计实验时，若碰到一些易溶于水的气体(NH3、HCl)，均应考虑如何防止液体的倒吸。对于一些易挥发的会污染环境的有害气体，应考虑如何防止气体外逸，要有环保意识。

10.0.1 mol某烃与1.5 mol氧气(过量)混合，充分燃烧后，将生成物全部通过足量的Na2O2固体，固体增加23.4 g。从Na2O2中逸出24.64 L（标准

（1

（2）又知该烃能使酸性KMnO4溶液褪色，但不能使溴水褪色。写出该烃可能的结构简式。

［答案］

（1）C8H10

(2)［解析］

24.64L122.4L·mol应用质量守恒守律得：m（烃）+1.5 mol×32 g/mol=23.4 g+×32 g/mol，解得：10.6gm (烃)= 10.6 g，M (烃)=0.1mol=106 g/mol。该烃的相对分子质量为106。利用商余法可得出该烃的分子式为C8H10，再根据该烃的性质可判断出该烃为苯的同系物。