第二单元 芳香烃教案和学案内容

第二单元

芳香烃

第1课时

苯的结构与性质

学习目标

1.阅读教材与观察模型掌握苯结构的特殊性。

2.观察样品以及演示实验了解苯的物理性质。

3.观察演示实验掌握苯的化学性质。

[知

识

梳

理] 1.芳香化合物

（1）芳香化合物是指含有苯环的有机化合物，并不是指具有芳香气味的有机物。苯环是芳香化合物最基本的结构单元。

（2）芳香烃是芳香碳氢化合物的简称，苯是最简单的芳香烃。

2.苯的组成、结构与性质

（1）组成与结构

①苯分子中6个1H核的核磁性完全相同，6个氢原子所处的化学环境完全相同。

②苯的分子式为C6H6，其分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于同一平面上，为平面正六边形结构。

核心素养建构

③大量实验表明，在苯分子中不存在独立的和，我们常用凯库勒式

表示苯的结构，但凯库勒式不能全面反映苯的结构，基于苯环的成键特点，苯的结构又可以表示为

（2）物理性质

。

颜色

无色

状态

液态

气味

有特殊气味

密度

比水小

溶解性

不溶于水，有挥发性

沸点比较低，毒性

有毒

机溶剂中易溶

易挥发

（3）化学性质

①苯在一定条件下可以与H2发生加成反应，试写出反应方程式：

。

②苯可燃烧，其反应的化学方程式为

。

③取代反应

Ⅰ.FeBr3作催化剂，与液溴发生取代反应生成溴苯和邻二溴苯的化学方程式为

，

。

Ⅱ.苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物作用

60 ℃时生成硝基苯的化学方程式为：

，

100～110 ℃生成间二硝基苯的化学方程式为：

。

【自主思考】

1.如何证明苯分子中的碳碳键是完全相同的？

提示

如果苯分子为单双键交替排列的结构，则苯的邻位二氯取代物应有2种：

。而事实上苯的邻位二氯取代物只有1种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的。

2.苯分子中的碳碳键不饱和，因此苯与乙烯的性质相同，能够发生加成反应。这种说法正确吗？为什么？

提示

不正确。苯环中的碳碳不饱和键不同于烯烃中的碳碳双键，尽管能够发生某些加成反应，如与氢气可以发生加成反应，但条件不同，而且苯不能与溴发生加成反应。

[效

果

自

测] 1.下列叙述中，错误的是（

）

A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60 ℃反应生成硝基苯

B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷

C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1，2－二溴乙烷

D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2，4－二氯甲苯

解析

甲苯与氯气在光照下反应，氯原子取代甲基上的氢原子，而不是取代苯环上的氢原子，D项错误。

答案

D 2.有关苯的结构与性质，下列说法正确的是（

）

A.分子中含有碳碳双键

B.易被酸性KMnO4溶液氧化

C.与溴水发生加成反应而使溴水褪色

D.在一定条件下可与浓硝酸和浓硫酸的混合酸反应生成硝基苯

答案

D 3.下列实验操作中正确的是（

）

A.将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯

B.除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液

C.用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中

D.制取硝基苯时，应取浓H2SO4 2 mL，加入1.5 mL 浓HNO3，再滴入苯约1 mL，

然后放在水浴中加热

解析

在铁粉存在下，苯和液溴的反应非常剧烈，不需加热。苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在水浴中测水的温度，控制在55～60 ℃。混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入到浓硝酸中，且边加边振荡（或搅拌）散热。

答案

B

探究、苯的取代反应的实验探究

【合作交流】

1.苯的溴化反应中

（1）加入铁粉的目的是什么？请写出发生的反应方程式。

提示

与Br2反应生成催化剂FeBr3，2Fe＋3Br2===2FeBr3。

（2）冷凝管进水方向是什么？蒸馏水的作用是什么？

提示

从下口进水从上口出水；吸收HBr。

（3）冷凝管的作用是什么？导气管口插至蒸馏水液面以上的理由是什么？干燥管的作用是什么？

提示

冷凝回流苯和溴；防止倒吸；吸收HBr。

（4）反应现象是什么？

提示

三颈烧瓶中充满大量棕色气体，液体出现沸腾状，在导管口有白雾生成。

（5）如何除去溴苯中的Br2？

提示

先用水洗再用NaOH溶液洗。

（6）可生成的有机产物有哪些？

提示

2.苯的硝化反应中

。

（1）本实验的加热方式为水浴加热，其优点有哪些？其控制温度为多少？

提示

均匀受热，可控制一定的温度恒定，50 ℃～60 ℃。

（2）反应混合液的混合操作如何？

提示

将浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中，并不断振荡降温，冷却到50 ℃以下再逐滴

滴入苯，边滴边振荡。

（3）长玻璃管的作用是什么？

提示

冷凝回流。

（4）硝基苯的色、态、味、溶解性、密度如何？

提示

无色，液态，苦杏仁味，不溶于水，密度比水的大。

（5）可生成的有机产物有哪些？

提示

【点拨提升】

一、几个实验问题归纳

。

（1）获得溴苯的反应属于取代反应的依据是生成了HBr。

（2）与瓶口垂直的长玻璃管兼起导气和冷凝作用。

（3）鉴别生成HBr的方法是：取锥形瓶内少许溶液，滴加AgNO3溶液，观察是否有淡黄色沉淀AgBr生成。

（4）水浴加热的优点是试管受热均匀和可容易控制反应温度。

二、苯的卤代反应

1.实验装置

2.实验现象

（1）向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止，三颈烧瓶中有红棕色气体。

（2）反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体（溴苯）。

（3）锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀。

（4）向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀[Fe（OH）3]。

3.注意事项

（1）此处反应物为液溴（纯溴）而不是溴水。液溴的浓度大，可增大化学反应速率。而溴水与苯不能发生取代反应，混合后发生萃取，分层后，水在下层，溶溴的苯在上层。

（2）苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是FeBr3：2Fe＋3Br2===2FeBr3，上述实验现象中加入NaOH，即可验证有Fe3＋的存在。

（3）直形冷凝管的作用——使苯和溴苯冷凝回流，导出HBr和少量溴蒸气。

（4）导管不可插入液面以下，以防倒吸，管口附近出现的白雾，是HBr遇水蒸气所形成的。

（5）纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色，其提纯的方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。反应的化学方程式为Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O。

三、苯的硝化反应

1.实验步骤

（1）先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。

（2）向冷却后的酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀。

（3）将混合物控制在50～60 ℃的条件下约10 min，实验装置如下图。

（4）将反应后的液体倒入盛冷水的烧杯中，可以看到烧杯底部有黄色油状物生成，经过分离得到粗硝基苯。

（5）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，将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，有毒，易溶于酒精和乙醚。

2.注意事项

（1）加入药品顺序，不可以颠倒，因为向硝酸中加入浓H2SO4相当于浓H2SO4的稀释，过程是放热的。由于苯易挥发，故需冷却后才能加入。

（2）将反应容器放入水浴中，便于控制温度在50～60 ℃。因为温度在70～80 ℃时，苯将与硫酸发生磺化反应。当温度升高至100～110 ℃时则生成二取代产物（间二硝基苯），方程式如下：

（3）长直导管的作用是将反应物冷凝回流。

（4）反应后的粗产品用5%的NaOH溶液洗涤，除去产品中残留的HNO3和H2SO4及NO2。

（5）浓H2SO4作用为催化剂和脱水剂。

【典题例证】

某化学课外小组用如图装置制取溴苯。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______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。

写出有关反应的化学方程式____________________________________________。

（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

。

解析

（1）A中的反应包括Br2与Fe反应生成FeBr3，苯跟溴在FeBr3催化作用下的取代（溴代）反应。

（2）由于苯跟溴在催化剂作用下的反应是放热反应，而苯、溴的沸点较低，所以，混合液呈沸腾状态，A中充满苯蒸气和溴蒸气，溴蒸气呈红棕色。

（3）反应后，除生成溴苯外，没有反应完的溴都溶解在溴苯中而呈褐色，可以用NaOH溶液除去溴苯中的溴。

（4）生成的HBr气体中混有溴蒸气和苯蒸气，杂质气体可用CCl4吸收除去，以防止溴蒸气（Br2）对HBr气体检验的干扰。

FeBr3答案

（1）2Fe＋3Br2===2FeBr3，C6H6＋Br2――→C6H5Br＋HBr （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 （4）除去溴化氢气体中的溴蒸气

（5）紫色石蕊试液

溶液变红色（其他合理答案亦可）

【学以致用】

实验室制备硝基苯的实验装置如下图所示，主要步骤如下：

①配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3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H2SO4和浓HNO3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。

解析

浓H2SO4和浓HNO3混合时，应先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌和冷却。如果先注入浓H2SO4，再注入浓HNO3，会造成浓HNO3局部过热溅迸、挥发。反应温度是50～60 ℃，为方便控制，应用水浴加热。

答案

（1）先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，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性杂质

（5）大

苦杏仁

1.与链烃相比，苯的化学性质的主要特征为（

）

A.难氧化、难取代、难加成

C.难氧化、易取代、难加成

B.易氧化、易取代、易加成

D.易氧化、易取代、难加成

解析

氧化、加成需破坏稳定的苯环，难氧化和加成、易取代。

答案

C 2.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，用汽油萃取溴

B.硝基苯中混有浓硝酸和浓硫酸，将其倒入到NaOH溶液中，静置，分液

C.乙烷中混有乙烯，通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KMnO4溶液中洗气

解析

A项生成了新的杂质碘，A错；C项无法控制氢气的用量，C错；D项乙烯与KMnO4溶液反应，D错。

答案

B

3.已知C—C键可以绕键轴旋转，关于结构简式可表示为列说法中正确的是（

）

A.分子中至少有8个碳原子处于同一平面上

B.分子中至少有9个碳原子处于同一平面上

C.该烃的一氯代物最多有四种

D.该烃是苯的同系物

的烃，下解析

苯的同系物的通式为CnH2n－6（n≥7），分子中只含1个苯环，D选项不正确。苯环上有4种不等效的氢原子，两个甲基上的氢原子是等效氢原子，该烃的一氯代物有5种，C选项不正确。若将题给物质写成至少有9个碳原子在同一平面上。

答案

B ，可以看出4.有8种物质：①甲烷，②丙烯，③1，3－丁二烯，④聚乙烯，⑤丙炔，⑥环己烷，⑦邻二甲苯，⑧环己烯（）。其中既能使酸性KMnO4溶液褪色，又能与溴水反应使溴水褪色的是（

）

A.②④⑤⑧

C.②④⑤⑦

B.②③⑤⑧

D.②④⑤⑦⑧

解析

烯烃、炔烃都能使酸性KMnO4溶液褪色和与溴水反应使溴水褪色；邻二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，但不能与溴水反应；尤其要注意的是聚乙烯的结构简式为CH2—CH2答案

B 5.有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯。按要求填空：

（1）不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是

，反应的化学方程式为

，此反应属于

反应。

（2）不能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是

。

（3）能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是

。

，其分子中已无碳碳双键，因而不再具有烯烃的性质。

（4）不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是

。

解析

含有碳碳双键或碳碳叁键的物质，既能与溴水反应，又能与酸性KMnO4溶液反应；所有烷烃和苯既不能与溴水反应，又不能被酸性KMnO4溶液氧化；大部分苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，但不与溴水反应。

答案

（1）苯

（3）己烯

（4）甲苯

课时作业

基础巩固

1.下列有关苯、乙烯的比较正确的是（

）

A.分子中所有原子都在同一平面上

B.等质量燃烧时，苯耗氧气多

C.都能与溴水反应

D.都能被KMnO4酸性溶液氧化

解析

乙烯和苯都是平面型分子，乙烯中N（C）∶N（H）＝1∶2，苯中N（C）∶N（H）＝1∶1，等质量时，分子中含H的质量分数越大，耗氧量越多，所以苯的耗氧量少于乙烯，苯结构稳定，不和溴水、KMnO4酸性溶液反应。

答案

A 2.苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳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

C.③④⑤⑥

B.②③④⑥

D.①②③④⑤⑥

取代

（2）己烷、苯

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种，而间位二氯代物仍然只有一种。

答案

B 和两3.某烃结构简式为（

）

A.所有原子可能在同一平面上

B.所有原子可能在同一条直线上

C.所有碳原子可能在同一平面上

D.所有氢原子可能在同一平面上

解析

该分子可改写为：

，有关其结构说法正确的是

根据乙烯、苯的结构为平面形、乙炔为直线形、CH4（或—CH3）为四面体及单键旋转、双键（或叁键）不旋转，从A、B两个图示中可得：当A、B中用虚线所围的两个面完全重合时原子共面的最多，此时所有的碳原子都共面，但共直线的碳原子只有A图中编号的5个碳原子。但由于分子中有—CH3，则—CH3中3个H原子不会同时共面。故所有的原子就不会全部共面。

答案

C 4.关于（

）

A.分子中12个碳原子一定在同一平面

B.分子中有7个碳原子可能在同一直线上

C.分子中最多有6个碳原子能在同一直线上

D.分子中最多有8个碳原子能在同一直线上

解析

本题考查的是原子共面问题。如图，CH2===CH2和为平面形分子，的分子结构说法正确的是

CH≡CH为直线形分子，但由于乙烯和苯平面共用的单键可以转动，使乙烯所在的平面与苯分子所在的平面可能不重合，也有可能出现交叉，故12个碳原子可能在同一个平面上，A项错误；—C≡C—CH3中的3个碳原子、苯环上与—C≡C—CH3直接相连的碳原子及其对位碳原子、与苯环直接相连的CHF2—CHCH—中的碳原子一定在同一直线上，即最多有6个C原子共直线。

答案

C 5.某烃的结构简式为A.易溶于水，也易溶于有机溶剂

B.既能使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色

，则其可能具有的性质是（

）

C.能发生加聚反应，其加聚产物可表示为D.能使溴水褪色，但不能使酸性KMnO4溶液褪色

解析

该烃分子中含有，既能使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色，还能发生加聚反应，但加聚产物的结构简式为难溶于水。

答案

B 6.下列说法错误的是（

）

A.石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B.含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

，烃类物质都

D.煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

解析

煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质。煤焦油是含有多种芳香化合物的复杂混合物。煤焦油在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以并不是煤中含有苯和甲苯。

答案

D 7.只用一种试剂就能鉴别苯、甲苯、四氯化碳、氢氧化钠溶液。该试剂是（

）

A.酸性高锰酸钾溶液

B.溴水

C.浓硫酸

D.液溴

解析

题给四种物质中加入酸性高锰酸钾溶液的现象分别为苯：分层苯；甲苯：不分层，酸性高锰酸钾溶液褪色；四氯化碳：分酸性高锰酸钾溶液紫色层酸性高锰酸钾溶液紫色；氢氧化钠溶液：不分层，无明显现象。故酸性高锰酸四氯化碳钾溶液符合要求，而溴水、浓硫酸、液溴都无法区分苯和甲苯。

答案

A 8.美国康乃尔大学的威考克斯所合成的一种有机分子，就像一尊释迦牟尼佛像，因而称为释迦牟尼分子（分子中所有原子均在同一平面）如图。则对于该有机物的叙述正确的是（

）

①该有机物属于芳香烃

②该有机物的分子式为C22H12

③该有机物能发生加成反应

④该有机物的一氯代物的同分异构体有6种

A.③

C.②③

B.①②

D.①②③④

解析

芳香烃是指含有苯环的烃，故①说法正确。由这种键线式写法的规则为每个折点与交点均有1个C原子，不是四价的用H补足，故分子式为C22H12，故②正确。因分子中有C===C和苯环，均可发生加成反应，故③对。由其结构可确定分子中有6种不同性质的H原子，故一氯代物有6种，④对。

答案

D 9.（1）下列有机物中属于脂肪烃的是

，属于芳香烃的是

，属于苯的同系物的是

，属于脂环烃的是

（填序号）。

（2）烃A的相对分子质量是106，它能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但不能使溴水褪色。当用FeBr3作催化剂时，能与溴反应，生成的一溴代物只有一种，则烃A的名称是

，它生成一溴代物的化学方程式是

。

答案

（1）③④⑥

②⑤

⑤

③④

（2）对二甲苯

10.苯佐卡因是一种局部麻醉剂，其结构简式为

。

已知：①苯环上的取代有如下定位规律：当苯环上的碳原子上连有甲基时，可在其邻位或对位上引入基团；当苯环上的碳原子上连有羧基时，可在其间位上引入基团。

④—NH2具有较强的还原性和弱碱性。

请以甲苯、乙烯为主要原料合成苯佐卡因，用反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件）。

提示：①合成过程中无机试剂任选：

。

解析

由的结构可知其是由

在Fe、HCl、H2O条件下生成的。根据题目的信息可知

是由

和CH3CH2OH发生反应得到的，CH3CH2OH是由乙烯和水加成得到的，

而是由被酸性KMnO4氧化得到发生硝化反应得到的。

的，而是由答案

能力提升

11.下图中A是制取溴苯的实验装置，B、C是改进后的装置。请仔细观察对比三个装置，完成以下问题：

（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）在按图B、C装好仪器及药品后要使反应开始，应对B进行的操作是

；应对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中采用了双球吸收管，其作用是

，反应后双球管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：_______________________________________________________________ _____________________________________________________________________。

解析

苯在Fe粉作用下，可与液溴发生取代反应生成，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；B中由于导管插入AgNO3溶液中而产生倒吸现象，同时生成HBr，可用AgNO3（HNO3酸化）溶液来检验

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进入大气会造成对大气的污染，同时也使反应物的利用率降低。

答案

（1）2Fe＋3Br2===2FeBr3

HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3

（2）导气兼冷凝回流

FeBr3＋Br2―――→＋HBr （3）旋转分液漏斗活塞，使Br2和苯的混合液滴到铁粉上

托起软橡胶袋使Fe粉沿导管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气体逸出的Br2和苯蒸气

CCl4由无色变橙色

（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溶液中而产生倒吸

12.溴苯是一种化工原料，可以用溴和苯反应合成。实验室合成溴苯的装置示意图如下：

下表为苯、溴和溴苯的相关数据：

密度/g·cm－3

沸点/℃

水中溶解度

回答下列问题：

在A中加入30.0 mL无水苯和少量铁屑。在B中小心加入8.0 mL液态溴。向A中滴加液溴，反应一段时间后，点燃酒精灯加热蒸馏。

（1）A的容积最适合的是

（填字母）。

苯

0.88 80 微溶

溴

3.10 59 微溶

溴苯

1.50 156 微溶

a.25 mL

b.50 mL

c.100 mL

d.250 mL （2）收集溴苯时，应根据

（填“C1”或“C2”）所显示的温度，其温度应为

。

（3）在反应开始后到收集溴苯之前，应先将F装置连接在D装置后，用它可承接的物质有

（填化学式）。

（4）某化学小组设计如下实验方案，证明苯和溴发生的是取代反应而不是加成反应。

第一步：取少量反应后F装置中的溶液于试管中；

第二步：向其中加入过量的稀硝酸；

第三步：继续滴加少量的硝酸银溶液。如果有浅黄色沉淀生成则证明苯和溴发生的是取代反应。

该实验方案

（填“合理”或“不合理”），理由是____________________

。

答案

（1）c

（2）C2

156 ℃

（3）Br2、HBr、C6H6

（4）不合理

溴可以和NaOH溶液反应生成溴离子，也能产生浅黄色沉淀，无法确定是否生成溴化氢，即无法确定两者发生的是取代反应（要点一：溴和NaOH反应；要点二：无法确定是否生成溴化氢。）

13.已知：A＋B→C＋H2，化合物A与化合物B均含两种元素。B中两元素的质量之比为14∶3，B分子结构为三角锥形。化合物C的相对分子质量约为氢气相对分子质量的40.5倍，其中硼元素（硼的相对原子质量为10.8）和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%。

（1）写出化合物C的化学式（分子式）

。

（2）化学上通常把原子数和电子数均相同的分子或离子称为等电子体。化合物D和化合物C是等电子体。化合物D是平面型分子，也由两种元素组成，是常见物质。写出D的分子式

。

（3）等电子体具有相似的结构与性质。试写出C的结构式

。判断下列关于化合物C的说法正确的是

（填写字母）。

A.C分子中各原子不在同一平面上

B.C不能使KMnO4酸性溶液褪色

C.C能与HCl、Br2发生加成反应

D.C具有碱性

（4）C的二甲基取代物具有

种同分异构体。

解析

（1）根据B中两元素质量之比为14∶3以及B分子结构为三角锥形，可判断B为氨（NH3），可推知C中必含氮元素。由C的相对分子质量为40.5×2＝81，已知硼元素和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%，则氮元素的质量分数为1－40%－7.4%，可计算出C的分子式。n（B）∶n（N）∶n（H）＝40100－40－7.47.4∶1＝1∶1∶2，即C的实验式为BNH2，又（BNH2）n＝81，10.8∶14解得n＝3，故C的分子式为：B3N3H6。

（2）由题给信息，可推断苯（C6H6）与B3N3H6（在化学上被称作“无机苯”）是等电子体（均含12个原子，42个电子）。故D为苯，其分子式为C6H6。

（3）类比联想苯，可写出B3N3H6的结构式，即由此可判断出有关它的结构性质的四个选项中，只有B项正确。

（4）类比联想苯，可分析如同苯的二氯取代物有邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯三种同分异构体，“无机苯”的“间二甲基取代物”又分为“二硼相间”和“二氮相间”，所以无机苯的二甲基取代物共有4种同分异构体。

答案

（1）B3N3H6

（2）C6H6

（3）

B

（4）4