高考化学58个考点精讲-考点44-苯-芳香烃.doc

考点44苯 芳香烃

1．复习重点
1．苯的结构、化学性质、用途；
2．苯的同系物的组成、结构、性质特点。
2．难点聚焦
一、苯的物理性质
无色、有特殊气味的液体，有毒；不溶于水、密度比水小；熔点5.5℃、沸点80.1℃。
1.装在无色试剂瓶中的苯并闻其气味。
观察苯的颜色状态：是一种无色的液体，苯具有特殊的气味。
2.在一试管中加入1 mL 苯，另外加3 mL 水，振荡之后静置。
观察现象：振荡时溶液混浊，静置后分层，在液面下1 mL 处有一明显界面。
说明苯不溶于水；所加的1 mL 苯在上层，3 mL水在下层，又表明苯的密度比水小。
3.设计一个实验，证明苯的熔点高于0℃!
二、苯的结构
苯的分子式为C6H6，请大家根据所学的烷烃、烯烃和炔烃的通式，分析苯该属于哪种烃？具有什么样的结构？学生设计C6H6的结构简式并写出后证明。
［演示实验］（由一名学生完成）在两支试管中分别加入适量苯，然后向一试管中滴加酸性KMnO4溶液，向另一试管中滴加溴水，振荡试管，静置观察：两试管中溶液均分层，滴酸性KMnO4溶液的试管上层为无色的苯，下层为紫色的KMnO4酸性溶液，另一试管上层苯中呈橙色，下层变为无色。
［设疑］两支试管中的现象说明了什么？为什么苯和溴水混合振荡后苯层变为橙色？
两试管中的颜色均没有褪去，说明苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，既不能被酸性KMnO4溶液氧化，也不能和溴发生加成反应，不符合不饱和烃的特点。至于溴水和苯混合后苯层变为橙色是由于苯将溴从溴水中萃取出来的结果。
学生自学《苯的发现和苯分子结构学说》
［讲叙］从分子组成上看苯应该为一种不饱和烃，但苯又不能使酸性KMnO4溶液以及溴水褪色，这和烷烃的性质比较相符，那么苯分子该是一种什么样的结构呢？德国科学家凯库勒经过很长的时间研究，从一次梦中得到启发意识到苯分子应该是一个环状结构。(结构模型)
凯库勒式
那么这种结构式是否能真实地反应出苯的结构呢？
［答］结合刚才的实验现象分析、思考：如果苯分子真如凯库勒式这样的结构，那么就应该能使两种溶液褪色，很显然与实验结果不符，所以凯库勒式不能真实地反应苯分子的结构。但我们还是习惯上沿用凯库勒式。
可以肯定，苯分子为环状结构，这也正是凯库勒的贡献，但碳原子之间不是以单、双键交替结合的，那么又是怎样结合的呢？
对苯分子结构的进一步研究表明，苯分子里不存在一般的碳碳双键，苯分子里6个碳原子之间的键完全相同，这是一种介于单键和双键之间的独特的键。
［模型展示］苯分子的比例模型
不难看出，苯分子里的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面上。为了表示苯的分子结构特点，常用下列结构式表示苯分子。
［设疑］什么叫芳香烃？芳香烃真的芳香吗？
芳香烃：是指分子里含一个或多个苯环的烃，简称芳烃。
芳香烃只是沿用名而已，因大多数芳香类的化合物并没有芳香味，因此该名称没有实际意义。
［过渡］我们经常强调结构决定性质，那么苯分子的这种环状结构会使苯有什么样的化学性质呢？
三、苯的化学性质
苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，表明苯不能被酸性KMnO4溶液氧化；也不能使溴水褪色，表明一般情况下也不能与溴发生加成反应，其化学性质比烯烃、炔烃稳定。但在一定条件下苯也能发生一些化学反应。首先，苯如大多数有机物一样可以燃烧，即可以发生氧化反应。
苯的氧化反应
燃烧时火焰明亮，伴有较浓的黑烟，因为碳燃烧不充分。
2C6H6+15O212CO2+6H2O。
［讲叙］苯分子的环状结构使得环上的氢原子容易被其他原子或原子团所取代，因此使其具有了和烷烃相似的重要性质——取代反应。
1.取代反应
（1）苯与溴的反应
反应物：苯和液溴（不能用溴水）
反应条件：催化剂、温度（该反应是放热反应，常温下即可进行）。

［设疑］溴苯是不溶于水、密度比水大的无色油状液体，溴苯中溶解了溴时显褐色，那么如何除去溴苯中溶解的溴？
［答］用NaOH溶液洗涤，然后用分液漏斗分液，先流下的是较纯的溴苯，后流下的为NaOH吸收了溴的混合溶液。

（2）苯的硝化反应
反应条件：催化剂浓硫酸，温度55℃~60℃

［设疑］反应所需的55℃~60℃如何实现？
［答］用水浴加热的方法控制，当然需用温度计来指示。
［问］在往反应容器中添加反应物和催化剂时，顺序有无要求？应该怎样加？
（讨论、分析后回答）：有。添加试剂的顺序应该是浓硝酸、浓硫酸、苯。
（提示）苯应等到浓硝酸与浓硫酸混合液冷却后再逐滴加入，以防浓硫酸溅出，且可以防止副反应发生。
（3）苯的磺化反应
反应条件：温度70℃~80℃，不必加催化剂
主要生成物：苯磺酸（ ）

硫酸分子中的—SO3H原子团叫做磺酸基，由磺酸基取代了苯分子中氢原子的反应称为磺化反应，同样在上述条件下苯分子也只有一个氢原子被取代，磺化反应也属于取代反应，与溴苯、硝基苯相比，苯磺酸易溶于水。
［过渡］我们从苯分子的结构可以知道苯环上的碳原子之间的化学键是一种介于C—C单键和C==C双键之间的一种特殊的键，既然它能像甲烷那样能发生取代反应，那么它也应该能像烯烃那样发生加成反应，前边已经证实其不能使溴水褪色，即一般不易加成，但在特殊的条件下，苯仍能发生加成反应。
2.苯的加成反应

从结构上不难看出，环己烷像烷烃一样饱和，故其化学性质与烷烃相似。至此，我们可以这样来归纳苯的化学性质：易燃烧，但其他氧化反应一般不能发生；易取代、难加成。
小结：本节课我们通过观察分析认识了苯的物理性质，了解了苯的组成和结构特征，苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代反应如与溴的取代、硝化反应、磺化反应等，也能像烯烃那样发生加成，尽管很困难，大家在学习时应重点掌握苯的主要化学性质及其与苯的结构的关系。
四、苯的同系物
苯分子中的一个或几个氢原子被烷基取代的产物
苯环上的1个H被CH3－取代后就成了甲苯，甲苯的分子式就为C7H8，同理二甲苯的分子式为C8H10，它们分子里就都含有一个苯环结构，它们都是苯的同系物。当然由于同分异构体的因素，二甲苯的分子式为C8H10，但分子式为C8H10的物质不一定为二甲苯，如乙苯的分子式也为C8H10，也是苯的同系物。
1.苯的同系物的通式为CnH2n－6（n≥6）
从形式上看当苯分子里的1个氢原子被甲基取代后生成甲苯（副板书） ，
若2个氢原子被甲基取代后，生成二甲苯，那么大家从同分异构体的角度分析，二甲苯的结构简式是不是惟一的？

邻—二甲苯 间—二甲苯 对—二甲苯
沸点：144.4℃ 沸点：139.1℃ 沸点：138.4℃
2.苯的同系物的分子结构特点
分子中都含有一个苯环，侧链的取代基为烷基。
［过渡］苯的同系物分子与苯相比，分子中增加了侧链，那么这些侧链会对其化学性质有什么影响呢？
［演示实验5—10］（由三名同学操作）每一位同学各取一支试管，其中一个加2 mL 苯，另一个加2 mL 甲苯，第三个中加2 mL 二甲苯，然后各加入3滴酸性KMnO4溶液，用力振荡，然后面向大家展示，观察现象：在苯中酸性KMnO4溶液未褪色，在甲苯、二甲苯中酸性KMnO4溶液褪色。
该现象说明了什么？
［答］苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，而甲苯、二甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化。
［讲解］这表明苯环和侧链的相互影响使苯的同系物的性质发生明显的变化。应该注意甲苯、二甲苯被酸性KMnO4溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。类似的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，这也是苯环对烷基影响的结果。
苯的同系物分子中，通过上述实验表明苯环对侧链上的烃基产生了明显的影响，使其易被酸性KMnO4溶液氧化，而我们知道作用是相互的，反过来侧链上的烃基对苯环会不会有什么影响呢？
3.苯的同系物的化学性质
由于侧链烃基的影响，使得苯环上的氢更容易被取代了，如甲苯易发生硝化反应。
（1）取代反应

［设疑］甲苯在发生硝化反应时，苯环上有几个氢被取代了？哪几个氢被取代了？
［答］苯环上有三个氢被硝基取代，分别是与甲基相邻的两个氢以及与甲基相对的1个氢被硝基取代。
［讲解］三硝基甲苯，严格讲应叫2、4、6—三硝基甲苯俗名叫什么？有何重要用途？
三硝基甲苯俗称梯恩梯（TNT），是一种淡黄色的晶体，不溶于水，它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。
［师］苯的同系物也能像苯那样发生加成反应，但较困难。
例：能说明苯分子中的碳碳键不是单双键交替的事实是( B )(学海导航例题1)
A.苯的一元取代物没有同分异构体 B.苯的邻位二元取代物只有一种
C.苯的间位二元取代物只有一种 D.苯的对位二元取代物只有一种
小结：本节课我们在复习苯的性质的基础上探究了苯的同系物的通式、结构特点及主要的化学性质，通过学习使我们认识到在苯的同系物中苯环与侧链的相互影响引起的性质上与苯的差异，进一步理解了结构决定性质的辩证关系，最后通过几个典型例题的分析以加深对苯及其同系物性质的理解和掌握。

3．例题精讲
例1、实验室制备硝基苯的主要步骤如下：
①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸，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,然后再用蒸馏水洗涤；
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，分离粗硝是苯应使用的仪器是__________________________。
（4） 步骤④中粗产品用5%的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________
气味的油状液体。
分析：该题主要是对制取硝基苯实验的操作过程、步骤、现象的考查。
解：（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）除去产品中残留的酸。（5）大，苦杏仁。
3、苯的同系物：
（1） 通式：CnH2n-6 (n≥6)
（2） 化学性质：
CH3 CH2Cl
①取代反应： +Cl2 500℃ +HCl
CH3 CH3
+3HO—NO2 浓H2SO4 O2N NO2+3H2O
△
②氧化反应： NO2
CH3 COOH
5 +6KMnO4+9H2SO4 5 +3K2SO4+6MnSO4+14H2O

苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，利用这个性质鉴别苯和苯的同系物。
③加成反应：
CH3 CH2—CH2
+3H2 催化剂 CH2 CH—CH3
△ CH2—CH2
例2、二甲苯苯环上的一溴化物共有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种溴的二甲苯的熔点
234℃
206℃
213.8℃
204℃
214.5℃
205℃
对应还原的二甲苯的熔点
13℃
-54℃
-27℃
-54℃
-27℃
-54℃
由此推断熔点为234℃的分子结构简式为_______________，熔点为-54℃的分子结构
简式为_______________。 CH3 CH3 CH3
分析：二甲苯有三种同分异构体： CH3、 、 ，这三种同分异构体苯
CH3
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
环上的一溴代物分别有： CH3有二种： CH3 、 CH3； 有三种：
CH3
Br Br
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Br 、 、 ； 有一种： Br。对照上表数据可以看
CH3 CH3 Br CH3
Br CH3 CH3

CH3
出：熔点为13℃的二甲苯苯环上一溴代物的同分异构体有一种，则该物质为 ；熔点

CH3 CH3
为-54℃的二甲苯苯环上的一溴代物有三种，则该物质为 ；熔点为-27℃的二甲
CH3 CH3
苯的苯环的一溴代物有二种，则该物为 CH3 。
CH3 CH3
答： Br ， 。
CH3
CH3
例3实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏；②水洗；③用干燥剂干燥；④10%NaOH溶液洗；⑤水洗。正确的操作顺序是（ ）。
　　（A）①②③④⑤　　　（B）②④⑤③① （C）④②③①⑤　　　（D）②④①⑤③
　　选题目的：a.复习巩固溴与苯的反应；b.考查物质的鉴别和提纯。
〖解析〗粗溴苯中主要含有溴、苯、溴化铁等杂质，先用水洗，FeBr3溶于水而被洗去；再用NaOH
溶液洗，溴与NaOH溶液反应生成易溶于水的盐（NaBr、NaBrO）而被洗去；第二次用水洗时有效地除去残存在有机物中易溶于水的杂质；干燥时少量的水被除去，最后蒸馏时将溴苯中的苯分离出去（利用两者沸点的差异）。故答案为（B）。
〖评注〗解题的关键是：①干燥一定应在水洗之后，否则会重新带进水分。②蒸馏是分离苯和溴苯的有效方法，该步骤需在其他杂质除去之后进行，故应在操作顺序的最后。
―C≡C―
例4、合成相对分子质量在2000～50000范围内具有确定结构的有机化合物是一个新的研究领域。1993年报道合成了两种烃A和B，其分子式分别为C1134H1146和C1398H1278。B的结构跟A相似，但分子中多了一些结构为 的结构单元。B分子比A分子多了 ------ 个这样的结构单元（填写数字）。
【解析】分析苯乙炔基的结构单元，可知苯乙炔基的组成为C8H4。从C8H4的碳或氢原子数出发，很容易得出B分子比A分子多了 或 个结构单元。
〖评注〗密切联系最新科研成果是信息给予题的重要特点之一，目的在于考查学生运用已掌握的知识处理新信息的能力。从本题的难易程度看，应是较容易的试题。只要扎实地打好基础，认真地读题、审题，正确、熟练地进行知识迁移，信息给予题是不难解答的。

4．实战演练
1.（2003年春季高考理综题）某些不合格的建筑装饰材料，会慢慢释放出浓度过高、影响健康的气体，这些气体最常见的是
A.二氧化氮 B.二氧化硫
C.一氧化碳 D.甲苯等有机物蒸气和甲醛
2.（2002年春季高考题）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（相对原子质量：H 1，C 12，O 16）
A.C10H14 B.C11H16
C.C12H18 D.C13H20
3.（2000年高考理综题）实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏、②水洗、③用干燥剂干燥、④10%NaOH溶液润洗、⑤水洗。正确的操作顺序是
A.①②③④⑤ B.②④⑤③①
C.④②③①⑤ D.②④①⑤③

4.已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为 A苯环上的二溴代

物有九种同分异构体，由此推断A苯环上的四溴代物的异构体的数目有
A.9种 B.10种 C.11种 D.12种

5.医学上在对抗癌物质的研究中发现 具有抗癌作用，而

没有抗癌作用，对此下列叙述正确的是

A.两者互为同分异构体，都是以Ｐｔ原子为中心的四面体结构
B.两者互为同分异构体，都是以Ｐｔ原子为中心的平面结构
C.两者为同一物质，都是以Ｐｔ原子为中心的四面体结构
D.两者为同一物质，都是以Ｐｔ原子为中心的平面结构
6.下列关于

的说法正确的是
A.所有碳原子都可能在同一平面上
B.最多只可能有9个碳原子在同一平面上
C.有7个碳原子可能在同一直线上
D.只可能有5个碳原子在同一直线上
7.某共价化合物含C、H、N三种元素，已知其分子内的4个N原子排列成内空的四面体结构，且每两个N原子间都有1个碳原子，而无C—C、C==C、C≡C键，则该化合物的化学式是
A．C6H12N4 B．C4H8N4
C．C6H10N4 D．C6H8N4
8.将苯和溴水混合，充分振荡后静置，用分液漏斗分出上层液体于一试管中。若向其中加入一种试剂，可发生反应并产生白雾，这种试剂可以是
A.Na2SO3 B．FeBr3
C.Zn粉 D.Fe粉
9.下列物质是苯的同系物的是

二、非选择题(共55分)
10.(12分)现有CH4、C2H4、C2H2、C6H6四种烃，①当它们的物质的量完全相等时，完全燃烧耗O2最多的是 ，生成CO2最少的是 ，生成H2O最少的是 ；②当它们的质量相等时，完全燃烧耗O2最少的是 ，生成CO2最少的是 ，生成H2O最多的是 。
11.(10分)氯普鲁卡因盐酸盐是一种局部麻醉剂，麻醉作用较快、较强，毒性较低，其合成路线如下：

请把相应反应名称填入表中，供选择的反应名称如下：
氧化、还原、硝化、磺化、氯代、酸化、碱化、成盐、酯化、酯交换、水解
反应编号
①
②
③
④
⑥
反应名称

12.(12分)A～Ｄ是中学化学实验中常见的几种温度计装置示意图。
(1)请从①～⑧中选出必须使用温度计的实验，把编号填入最适宜的装置图A～C下的空格中(多选要倒扣分)。
①酒精和浓硫酸混合物加热制乙烯
②电石跟水反应制乙炔
③分离苯和硝基苯的混合物
④苯和溴的取代反应
⑤石油分馏实验
⑥浓盐酸和二氧化锰混合物加热制氯气
⑦测定硝酸钾在水中的溶解度
⑧食盐和浓硫酸混合加热制氯化氢

(2)选用装置D做苯的硝化实验，D中长玻璃管的作用是 。
13.（10分）有机物中碳的价键结合是否达到饱和，通常用“不饱和度”表示，又称“缺氢指数”，例如丙烷、丙烯、苯的不饱和度分别为0、1、4，根据以上信息回答：
（1）用于制造隐形飞机的某种具有吸收微波功能的物质其主要成分为硫环烯、结构式可表示为：

其化学式为 ，不饱和度为 。
（2）已知某烃的化学式为CnHm(m≤2n＋2)，其不饱和度应当是 。
（3）已知某烃分子中有8个氢原子，不饱和度为5，其化学式为 ，若此烃的碳原子都以单键相结合，且只有一种碳—碳—碳键角，结构式可表示为 。
14.（5分）苯环上原有取代基对苯环上再导入另外取代基的位置有一定影响。其规律是（1）苯环上新导入的取代基的位置主要决定于原有取代基的性质；（2）可以把原有取代基分为两类：①原取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位；如：—OH，—CH3（或烃基），—Cl，—Br，—O—COR等；②原取代基使新导入的取代基进入苯环的间位，如：—NO2，—SO3H，—CHO等。
现有下列变化：（反应过程中每步只能引进一个新的取代基）

请写出其中一些物质的主要结构简式：
A B C D
E
15.(6分)已知苯在一定条件下可发生烷基化取代反应：

化学方程式：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）

附参考答案
一、1.D 2.C 3.B 4.A 5.B 6.AD 7.A 8.BD 9.D
二、10.①C6H6 CH4 C2H2
②C2H2和C6H6 CH4 CH4
11.硝化 氯代 氧化 酯化 还原
12.（1）① ③⑤ ⑦（2）冷凝回流，减少苯的挥发
13.（1）C6H4S4 5
(2)n+1－ (3)C8H8

15.（1）2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
（2）H2+Cl22HCl
（3）③CH2==CH2+HClCH3—CH2Cl