第2章第3节-芳香烃(第2课时-苯的同系物)(教师版).docx

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修3）》
第二章 烃
第三节　芳香烃
第2课时 苯的同系物
二、苯的同系物
1．苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物，通式为CnH2n－6(n≥7)。
2．苯的同系物的物理性质：一般为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水小。
3．常见的苯的同系物：分子式C8H10对应的苯的同系物有4种同分异构体，请填写表格中空白
结构简式

传统名称
乙苯
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
系统命名法
1，2—二甲苯
1，3—二甲苯
1，4—二甲苯
4．苯的同系物的化学性质
（1）甲苯的氧化反应
【实验2-2】我们知道苯不能使酸性KMnO4溶液褪色、苯和溴水不发生化学反应，但可以萃取。用苯的同系物甲苯分别和溴水、酸性高锰酸钾溶液混合：
向盛有2 mL甲苯的试管中
实验现象
解释
加入几滴溴水，用力振荡，静置
液体分层，上层为橙红色，下层几乎无色
甲苯与溴水不能发生化学反应，但能够萃取溴
加入几滴酸性高锰酸钾溶液, 用力振荡，静置
酸性高锰酸钾溶液褪色
甲苯与酸性KMnO4溶液反应
①实验结论：上述实验，甲苯与苯的性质明显不同的是 甲苯能使高锰酸钾溶液褪色，而苯不能 。
②结构分析：甲苯分子中含有苯环和甲基，因此其化学性质与苯和甲烷有相似之处。
结构对比
CH4

高锰酸钾溶液
×
×
√
结 论
由于甲基与苯环之间存在相互作用，使得甲苯的化学性质有不同于苯和甲烷之处。
【拓展延伸】已知，这个反应说明 甲 基受 苯 基的影响变得更活泼了。
（2）甲苯的取代反应
苯的同系物与苯都含有苯环，因此和苯具有相似的化学性质，能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有所不同。如甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生取代反应，可生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主，其中，生成三硝基取代物的化学方程式为：

这个反应说明，甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代。
（3）甲苯的加成反应
在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反应，反应的化学方程式：

【资料卡片】稠环芳香烃：由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。
名称
结构简式
分子式
主要性质
萘

C10H8
无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。
蒽

C14H10
种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。
【预习检验】
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
（1）芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6) （ × ）
（2）苯和甲苯都能与卤素单质、浓硝酸等发生取代反应（ √ ）
（3）用酸性KMnO4溶液可将三种无色液体CCl4、苯、甲苯鉴别出来 (　√　)
（4）属于稠环芳香烃（ × ）
2．如图是两种烃的球棍模型，以下说法正确的是(　　)

甲　　　　　　乙
A．二者与Cl2不能反应 B．二者互为同分异构体
C．都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．都不能发生加成反应
【答案】B　
〔解析〕分子中均有烷基，在光照下能与Cl2发生取代反应，A项错误；二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，B项正确；它们的侧链都能被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基，使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项错误；二者都能够与氢气发生加成反应，D项错误。
3．〔双选〕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(　　)
A．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
B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而苯不能
C．甲苯燃烧生成CO2
D．1 mol甲苯与3 mol H2发生加成反应
【答案】AB
〔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、对位碳上的氢原子变得活泼，更容易被取代，①正确；由于苯环对甲基的影响，使甲基易被酸性KMnO4溶液氧化，②正确。
4．下列苯的同系物的名称不正确的是（ ）
A． 对二甲苯 B． 乙苯
C． 1，2，3-三甲苯 D．1，3，4-三甲苯
【答案】D
〔解析〕D选项不符合取代基编号的代数和最小原则。
5．〔双选〕下列苯的同系物分别与液溴和铁粉发生反应，苯环上的氢原子被取代，所得一溴代物有三种同分异构体的是(　　)
A． B． C． D．
【答案】CD
〔解析〕苯的同系物在苯环上有一个氢原子被其他原子或原子团取代后，可通过画对称轴来判断同分异构体的种类，对称位置上的取代产物是同一种取代产物。例如，邻二甲苯的对称轴及对称位置为，其中3和6、4和5是对称位置，则苯环上的一元取代产物只有两种，C、D各有三种。
6．有下列物质：
⑦
(1)属于芳香烃的是___________________________________。
(2)属于苯的同系物的是_______________________________。
(3) ⑤和⑥的一氯代物分别有______、 种。
【答案】(1)①②⑤⑥⑦　(2)①⑥⑦　(3)2 5
7．由芳香烃A可以合成两种有机化合物B和C，如图所示：

（1）A的结构简式为： 。
（2）反应①、②的条件分别为： 、 。
（3）反应①中还可能得到的产物有 ；反应②以生成一溴代甲苯为主，其一溴代物的产物中还可能有 ；
【答案】（1） （2）光照     FeBr3催化剂 （3）

〔解析〕（1）A反应生成的B、C中均含有苯环，则A为甲苯，结构简式为；
（2）反应①为甲基上的取代反应，则反应条件为光照；反应②为苯环上的氢原子被取代，则条件为FeBr3催化剂。
（3）光照条件下，苯环侧链上的甲基可以得到一溴、二溴和三溴代物；催化剂作用下，苯环上与甲基处于邻、间、对位的氢原子都可以被取代（以邻位和对位为主）。
8．有四种无色液态物质:己烯、己烷、苯和甲苯。回答下列问题:
（1）不能与溴水和酸性KMnO4溶液反应,但在铁屑作用下能与液溴反应的是　　　,生成物的名称是　　　　,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　　　　　。 
（4）不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是　　　　　。 
【答案】(1)苯　溴苯　取代 (2)苯、己烷　(3)己烯　(4)甲苯
〔解析〕己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中,既能和溴水反应,又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯;均不能反应的为己烷和苯;不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯;苯在铁屑的作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯。
9．苯的某些同系物可被酸性高锰酸钾溶液氧化，例如：

若苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环相连接的碳原子上没有C—H，则该物质一般不能被酸性高锰酸钾溶液氧化成苯甲酸。某分子式为C11H16的单烷基取代苯，已知它可以被氧化成苯甲酸的同分异构体共有7种，其中的3种已经在表格中列出，请写出其他4种的结构简式。

10．已知：①RNH2+R’CH2ClRNHCH2R’+HCl(R和R’代表烃基)
②苯的同系物能被高锰酸钾氧化，如：
③(苯胺，弱碱性，易被氧化)
化合物C是制取消炎灵(祛炎痛)的中间产物，其合成路线如图所示：

请回答下列问题：
(1)B物质的结构简式是 __________________。
(2)写出反应①、②的化学方程式：
①________________________________________________________；
②________________________________________________________。
(3)反应①～⑤中，属于取代反应的是______(填反应序号)。
【答案】 （1）      （2）  +Cl2+HCl    
+HNO3+H2O     ①②⑤
〔解析〕本题的关键点：
（1）硝基引入的数目和位置：甲苯在浓硫酸和浓硝酸加热的条件下发生硝化反应（取代反应），硝基可位于甲基的邻、间、对三种位置，由知A中硝基位于甲基的邻位，A为；
（2）基团转化的先后顺序：由于苯胺易被氧化，所以用KMnO4（H+）氧化-CH3成-COOH需先进行是解答关键。