第12章 學(xué)案56 芳香烴(共20頁)

1、學(xué)案(xu n)56芳香烴 考綱要求(yoqi)1.以芳香烴的代表(dibio)物為例，比較與其他烴類在組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上的差異。2.舉例說明芳香烴在有機合成和有機化工中的重要作用。知識點一苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1苯的結(jié)構(gòu)和芳香烴(1)苯的分子式為C6H6，結(jié)構(gòu)簡式為_，苯分子具有_結(jié)構(gòu)；苯分子中不存在一般的碳碳雙鍵，6個碳原子之間的鍵長、鍵能相等，是一種介于_的獨特的鍵。(2)分子里含有苯環(huán)的碳氫化合物，屬于芳香烴，苯是最簡單的芳香烴。問題思考1哪些事實能說明苯分子中不存在單、雙鍵交替的結(jié)構(gòu)？2苯的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)苯為_色、_氣味的液體，有毒，_溶于水，密度比水_，熔點僅為5.5 。(2)苯分子的

2、特殊結(jié)構(gòu)決定了苯兼有烷烴和烯烴的化學(xué)性質(zhì)，即易取代，能加成，難氧化。取代反應(yīng)：苯與溴發(fā)生反應(yīng)：_；苯與硝酸發(fā)生反應(yīng)：_；苯與硫酸發(fā)生反應(yīng)：_；苯與H2發(fā)生加成反應(yīng)：_。氧化反應(yīng)：a苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。b苯在空氣中燃燒，產(chǎn)生明亮火焰并冒出黑煙。問題思考2硝基苯是無色、密度比水大的油狀液體，實驗室制得的硝基苯常因溶有NO2而顯黃色，如何洗去硝基苯中的黃色？知識點二苯的同系物由于苯環(huán)(bn hun)受烴基的影響，使苯的同系物與苯有所不同。(1)氧化(ynghu)反應(yīng)：燃燒(rnsho)。苯的同系物分子中的烴基一般可以被酸性KMnO4溶液氧化為羧基。(2)取代反應(yīng)：甲苯與濃HNO3、濃H2

3、SO4的混合物反應(yīng)：。問題思考3己烯中混有少量甲苯，如何檢驗？知識點三芳香烴的來源及其應(yīng)用1芳香烴來源于煤的提煉和石油化學(xué)工業(yè)中的催化重整。2一些簡單的芳香烴如苯、甲苯等可用于合成炸藥、染料、農(nóng)藥等。一、苯、苯的同系物、芳香烴1苯與溴反應(yīng)生成溴苯，采用的是液溴還是溴水，為什么？2是不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色？3苯的同系物與芳香烴有何異同點？從范圍大小分析，二者有何關(guān)系？4烴的來源及應(yīng)用(填寫下表空白處)來源條件產(chǎn)品石油常壓分餾減壓分餾催化裂化、裂解催化重整天然氣煤煤焦油的分餾直接或間接液化典例導(dǎo)悟1分子(fnz)組成為C9H12的苯的同系物，已知苯環(huán)上只有一個(y )取代基

4、，下列(xili)說法中正確的是()A該有機物不能發(fā)生加成反應(yīng)，但能發(fā)生取代反應(yīng)B該有機物不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但能使溴水褪色C該有機物分子中的所有原子可能在同一平面上D該有機物的一溴代物最多有6種同分異構(gòu)體聽課記錄：變式演練1用一種試劑可將三種無色液體：四氯化碳、苯、甲苯鑒別出來，這種試劑是()A硫酸 B水C溴水 D酸性KMnO4溶液二、含苯環(huán)的化合物的同分異構(gòu)體的書寫1寫出苯的一氯代物、二氯代物的結(jié)構(gòu)簡式。2分子式為C8H10的芳香烴的同分異構(gòu)體有幾種？試寫出其結(jié)構(gòu)簡式。3乙苯的一氯代物有幾種？試寫出其結(jié)構(gòu)簡式。思維升華怎樣確定芳香族有機物同分異構(gòu)體的數(shù)目？典例導(dǎo)悟2某芳香烴能使酸性

5、高錳酸鉀溶液褪色，碳、氫原子個數(shù)比為34,0.1 mol該烴完全燃燒后，產(chǎn)物通入濃H2SO4中增重10.8 g，已知該烴中只有一個支鏈，且側(cè)鏈上的一溴代物有兩種。(1)試計算推出該烴的結(jié)構(gòu)簡式為_。(2)寫出該烴側(cè)鏈一溴代物的結(jié)構(gòu)簡式_。變式演練2二甲苯苯環(huán)上的一溴代物共有6種，可用還原的方法制得3種二甲苯，它們的熔點分別列于下表：6種一溴二甲苯的熔點243 206 213.8 204 214.5 205 對應(yīng)還原的二甲苯的熔點13 54 27 54 27 54 由此推斷(tudun)熔點為243 的分子(fnz)的結(jié)構(gòu)簡式為_，熔點(rngdin)為54 的分子的結(jié)構(gòu)簡式為_。1(2010上

6、海，10)下列各組有機物只用一種試劑無法鑒別的是()A乙醇、甲苯、硝基苯 B苯、苯酚、己烯C苯、甲苯、環(huán)己烷 D甲酸、乙醛、乙酸2.(2011上海，28)異丙苯()是一種重要的有機化工原料。根據(jù)題意完成下列填空：(1)由苯與2丙醇反應(yīng)制備異丙苯屬于_反應(yīng)；由異丙苯制備對溴異丙苯的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件為_。(2)異丙苯有多種同分異構(gòu)體，其中一溴代物最少的芳香烴的名稱是_。(3)甲基苯乙烯()是生產(chǎn)耐熱型ABS樹脂的一種單體，工業(yè)上由異丙苯催化脫氫得到。寫出由異丙苯制取該單體的另一種方法(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)。(4)耐熱型ABS樹脂由丙烯腈(CH2=CHCN)、1,3丁二烯和甲基苯乙烯共聚生成，寫

7、出該樹脂的結(jié)構(gòu)簡式(不考慮單體比例)。3(2010安徽理綜，26)F是新型降壓藥替米沙坦的中間體，可由下列路線合成： (1)AB的反應(yīng)類型是_，DE的反應(yīng)類型是_，EF的反應(yīng)類型是_。(2)寫出滿足(mnz)下列條件的B的所有(suyu)同分異構(gòu)體_(寫結(jié)構(gòu)(jigu)簡式)。含有苯環(huán)含有酯基能與新制Cu(OH)2反應(yīng)(3)C中含有的官能團名稱是_。已知固體C在加熱條件下可溶于甲醇，下列CD的有關(guān)說法正確的是_。a使用過量的甲醇，是為了提高D的產(chǎn)率b濃硫酸的吸水性可能會導(dǎo)致溶液變黑c甲醇既是反應(yīng)物，又是溶劑dD的化學(xué)式為C9H9NO4(4)E的同分異構(gòu)體苯丙氨酸經(jīng)聚合反應(yīng)形成的高聚物是_(寫結(jié)

8、構(gòu)簡式)。(5)已知在一定條件下可水解為和，則F在強酸和長時間加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。題組一苯1與鏈烴(lin tn)相比，苯的化學(xué)性質(zhì)的主要(zhyo)特征是()A難氧化(ynghu)、難取代、難加成B易氧化、易取代、易加成C難氧化、可加成、易取代D易氧化、易加成、難取代2下列各組有機物中，只需加入溴水就能一一鑒別的是()A己烯、苯、四氯化碳B苯、己炔、己烯C己烷、苯、環(huán)己烷 D甲苯、己烷、己烯3如圖所示為實驗室制取少量溴苯的裝置，回答下列問題：(1)燒瓶A中裝的物質(zhì)為_，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)導(dǎo)管B的主要作用是_。(3)導(dǎo)管口C處附近會出現(xiàn)白霧，其原因是_。(4)

9、反應(yīng)后，向燒杯中滴加AgNO3溶液時觀察到的現(xiàn)象是_，相應(yīng)的離子方程式為_。4(2011淄博月考)苯環(huán)上原有的取代基對新導(dǎo)入苯環(huán)上的取代基的位置有一定的影響，其規(guī)律是：苯環(huán)上新導(dǎo)入的取代基所占的位置主要決定于原取代基的性質(zhì)；可以把原取代基分成兩類：第一類取代基如OH、Cl、Br、OCOR、R等，可使新導(dǎo)入的取代基進入原取代基的鄰位和對位；第二類取代基如NO2、SO3H、CHO等可使新導(dǎo)入的取代基進入原取代基的間位。 (1)寫出的化學(xué)(huxu)方程式：_；C的結(jié)構(gòu)(jigu)簡式：_；(2)寫出同分異構(gòu)(tn fn y u)體D、E的結(jié)構(gòu)簡式：D_；E_。題組二芳香烴5(2011紹興質(zhì)檢)下列

10、說法中，正確的是()A芳香烴的分子通式是CnH2n6(n6，nN)B苯的同系物是分子中僅含有一個苯環(huán)的所有烴類物質(zhì)C苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色D苯和甲苯都能與鹵素單質(zhì)、硝酸等發(fā)生取代反應(yīng)6有機物中碳原子和氫原子個數(shù)比為34，不能與溴水反應(yīng)卻能使KMnO4酸性溶液褪色。其蒸氣密度是相同狀況下甲烷密度的7.5倍。在鐵存在時與溴反應(yīng)，能生成兩種一溴代物。該有機物可能是()7下列物質(zhì)屬于芳香烴，但不是苯的同系物的是()A BC D8蘇丹紅是很多國家禁止用于食品生產(chǎn)的合成色素，結(jié)構(gòu)簡式如下圖。下列關(guān)于蘇丹紅說法錯誤的是()A分子(fnz)中含一個苯環(huán)和一個萘環(huán)B屬于(shy)芳香烴C能被酸性

11、(sun xn)高錳酸鉀溶液氧化D能溶于苯9苯環(huán)上連接有一個烴基R和3個X基的有機物的結(jié)構(gòu)共有()A4種 B5種 C6種 D7種題號1256789答案10.有機化學(xué)反應(yīng)因反應(yīng)條件不同，可生成不同的有機產(chǎn)品。例如：.HXCH3CH=CH2eq blc|rc (avs4alco1(o(,sup7(加熱)CHCH3XCH3,o(,sup7(H2O2)CH3CH2CH2X).苯的同系物與鹵素單質(zhì)混合，若在光照條件下，側(cè)鏈上的氫原子被鹵素原子取代；若在催化劑作用下，苯環(huán)上的氫原子被鹵素原子取代。工業(yè)上利用上述信息，按下圖所示路線合成結(jié)構(gòu)簡式為的物質(zhì)，該物質(zhì)是一種香料。請根據(jù)上述路線回答下列問題：(1)A

12、的結(jié)構(gòu)簡式可能為_。(2)反應(yīng)、的反應(yīng)類型分別為_、_。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為(有機物寫結(jié)構(gòu)簡式，并注明反應(yīng)條件)_。(4)工業(yè)生產(chǎn)中，中間產(chǎn)物A需經(jīng)反應(yīng)得D，而不采取直接轉(zhuǎn)化為D的方法，其原因是_。11烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化生成，但若烷基R中直接與苯環(huán)連接的碳原子上沒有氫原子，則不能被氧化得到?，F(xiàn)有分子式為C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成為的同分異構(gòu)體共有7種，其中的3種是：請寫出其他(qt)的4種結(jié)構(gòu)(jigu)簡式：_、_、_、_。題組三實驗(shyn)探究12(2011滄州模擬)用A、B、C三種裝置都可制取溴苯，請仔細分析三套裝置，并完成下列問題：(1)

13、寫出三個裝置中都發(fā)生的兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式：_，_。寫出B的試管中還發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)裝置A、C中長導(dǎo)管的作用是_。(3)B、C裝置已連接好，并進行了氣密性檢驗，也裝入了合適的藥品，接下來要使反應(yīng)開始，對B應(yīng)進行的操作是_，對C應(yīng)進行的操作是_。(4)A中存在加裝藥品和及時密封的矛盾，因而在實驗中易造成的不良后果是_。(5)B中采用了雙球吸收管，其作用是_；反應(yīng)后雙球管中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是_；雙球管內(nèi)液體不能太多，原因是_。(6)B裝置也存在兩個明顯的缺點，使實驗的效果不好或不能正常進行，這兩個缺點是_；_。學(xué)案(xu n)56芳香烴【課前準備(zhnbi)區(qū)】知識點一知識點二問

14、題(wnt)思考1苯不能使溴水因發(fā)生加成反應(yīng)而褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色；苯分子中碳碳鍵完全等同，其分子結(jié)構(gòu)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)；苯的鄰二取代物不存在同分異構(gòu)體。2可用NaOH溶液洗去，化學(xué)方程式為：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O。3先加入足量溴水，然后再加入酸性高錳酸鉀溶液。即檢驗苯的同系物之前必須排除烯烴的干擾。【課堂活動區(qū)】一、1.苯與溴單質(zhì)要發(fā)生取代反應(yīng)，必須用液溴，并且有合適的催化劑(如Fe)存在，苯與溴水不能發(fā)生取代反應(yīng)，只能將Br2從水中萃取出來。2不是。當(dāng)與苯環(huán)直接相連的碳原子上沒有氫原子時，此類物質(zhì)不能使酸性KMnO4溶液褪色，如3(1)相同點：都含C

15、、H元素；都含苯環(huán)。(2)不同點：苯的同系物只含一個苯環(huán)，通式為CnH2n6，芳香烴含一個或多個苯環(huán)，沒有通式。(3)二者關(guān)系(gun x)可表示為4.來源條件產(chǎn)品石油常壓分餾石油氣、汽油、煤油、柴油等減壓分餾潤滑油、石蠟等催化裂化、裂解輕質(zhì)油、氣態(tài)烯烴催化重整芳香烴天然氣甲烷煤煤焦油的分餾芳香烴直接或間接液化燃料油、多種化工原料思維(swi)升華芳香族有機物同分異構(gòu)體數(shù)目的確定可分解成兩個(lin )過程：一是取代基種類一定但在苯環(huán)上位置不同。當(dāng)苯環(huán)上只有兩個取代基時，二者在苯環(huán)上的位置關(guān)系只有鄰、間、對三種位置關(guān)系；當(dāng)有三個取代基時，它們在苯環(huán)上有“連、偏、勻”三種位置關(guān)系：二是苯環(huán)上取代

16、基的相對位置確定但取代基種類(zhngli)不同，此時(c sh)可利用數(shù)學(xué)中的排列組合知識確定同分異構(gòu)體的數(shù)目，如一個(y )CH3與一個C4H9在苯環(huán)上的位置關(guān)系有3412種(丁基有4種，每種與甲基均存在鄰、間、對3種位置關(guān)系)。典例導(dǎo)悟1DA項，只要含有苯環(huán)就可以發(fā)生加成反應(yīng)；B項，當(dāng)與苯環(huán)直接相連的碳原子上含有H時，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，使溴水褪色是由于萃取的緣故；C項，只要含有烷基，所有原子不可能共平面；D項，當(dāng)苯環(huán)上的取代基為正丙基時有六種一溴代物，當(dāng)苯環(huán)上的取代基為異丙基時有五種一溴代物。解析n(H2O)eq f(10.8 g,18 gmol1)0.6 mol。1 mol該芳

17、香烴中氫原子的物質(zhì)的量為：eq f(0.6 mol2,0.1)12 mol碳原子的物質(zhì)的量為：12 moleq f(3,4)9 mol該芳香烴的分子式為C9H12因該芳香烴只有一個支鏈，且側(cè)鏈上的一溴代物有兩種，它的結(jié)構(gòu)為變式演練1D能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯；液體分層，上層為無色層的是苯，下層為無色層的是CCl4。解析(ji x)二甲苯的同分異構(gòu)(tn fn y u)體有3種：一溴代物種(wzhng)數(shù)分別為：2種，3種，1種，故對應(yīng)的二甲苯熔點54 的為間二甲苯，熔點為13 的為對二甲苯。因此生成一溴代二甲苯的熔點為243 的結(jié)構(gòu)簡式為【課后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1CA可用水來鑒別：互溶

18、的為乙醇，油層在上的為甲苯，油層在下的為硝基苯；B可用溴水鑒別：兩層都無色的是己烯，有白色沉淀生成的是苯酚，油層呈橙紅色而水層無色的為苯；D可用新制的Cu(OH)2懸濁液鑒別：沉淀不溶解的為乙醛，加熱后不出現(xiàn)紅色沉淀的為乙酸。2(1)取代Br2/FeBr3(或Br2/Fe)(2)1,3,5三甲苯 (4) (其他合理答案均可)解析(1)由苯與2丙醇()制備異丙苯屬于取代反應(yīng)，由異丙苯制備對溴異丙苯需要在苯環(huán)上的對位引入Br，所以與苯的鹵代反應(yīng)條件相同，需用液溴在鐵(或溴化鐵)作催化劑條件下反應(yīng)。(2)異丙苯的同分異構(gòu)體中，結(jié)構(gòu)(jigu)對稱的1,3,5三甲苯(ji bn)中等效氫原子最少，故其

19、一溴代物最少(共2種)。(3)由異丙苯制備(zhbi)甲基苯乙烯，首先對此二者結(jié)構(gòu)進行對比，可以看出異丙苯中的CC變成了甲基苯乙烯中的，因此需要先鹵代、后消去兩步反應(yīng)，即(4)ABS樹脂由丙烯腈(CH2=CHCN)、1,3丁二烯和甲基苯乙烯在一定條件下加聚而成，反應(yīng)為3(1)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)取代反應(yīng) (3)硝基(xio j)、羧基(su j)acd(解析(ji x)(1)由D的結(jié)構(gòu)(jigu)簡式和B到C的反應(yīng)(fnyng)條件可推得C、B分別為，因此AB的反應(yīng)類型為氧化反應(yīng)，DE的反應(yīng)類型為還原反應(yīng)，EF的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)。(2)B的結(jié)構(gòu)簡式，根據(jù)要求，既有酯基又能與新制Cu(OH)2反應(yīng)

20、，則一定是甲酸某酯，故其同分異構(gòu)體有： (鄰、間、對三種)、(3)C的結(jié)構(gòu)(jigu)簡式為，因此(ync)其含有的官能團有硝基和羧基；濃H2SO4的脫水性可能(knng)會使溶液變黑，故只有b不正確。(4)E的同分異構(gòu)體苯丙氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為：，故其發(fā)生縮聚反應(yīng)生成的高聚物為 (5)根據(jù)信息可知發(fā)生水解和酯類發(fā)生水解類似，因此F發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：考點集訓(xùn)1C苯分子中碳碳之間的鍵完全相同，是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的化學(xué)鍵，與酸性KMnO4溶液不能發(fā)生反應(yīng)(難氧化)；但可與液溴、濃H2SO4等發(fā)生取代反應(yīng)(易取代)；不能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，但在特定條件下可以與氫氣等發(fā)生加成反應(yīng)

21、(可加成)。2A3(1)液溴、苯、鐵粉 (2)冷凝回流(hu li)和導(dǎo)氣(3)溴化氫氣體遇空氣(kngq)中的水蒸氣而形成酸霧(4)淺黃色沉淀(chndin)AgBr=AgBr解析燒瓶中裝入的是液溴、苯、鐵粉，發(fā)生Br2eq o(,sup7(Fe)HBr反應(yīng)；B管起導(dǎo)管兼起冷凝器作用；反應(yīng)中有HBr產(chǎn)生，它遇空氣中的水蒸氣而形成酸霧；當(dāng)向燒杯中滴加AgNO3溶液時，會發(fā)生AgBr=AgBr反應(yīng)，產(chǎn)生淺黃色沉淀。4(1) Br2eq o(,sup7(催化劑) 解析A是硝基苯，其中NO2可使新導(dǎo)入的取代基進入原取代基的間位；而Br可使新導(dǎo)入的取代基進入原取代基的鄰位和對位。5D苯可與液溴發(fā)生取代

22、反應(yīng)生成溴苯，與硝酸發(fā)生取代反應(yīng)生成硝基苯，D正確；苯的同系物是由一個苯環(huán)和烷烴基構(gòu)成的，其通式為CnH2n6(nN)，A、B均錯；甲苯可使酸性KMnO4溶液褪色，C錯。6B因該有機物不能與溴水反應(yīng)卻能使酸性KMnO4溶液褪色，所以排除A、C；又因鐵存在時與溴反應(yīng)，能生成兩種一溴代物，說明苯環(huán)上的一溴代物有兩種，只能是B，而D中苯環(huán)上的一溴代物有四種。7B和都含有一個苯環(huán)，屬于苯的同系物；盡管含有一個苯環(huán)，但其中含有雜原子，故屬于苯的衍生物；中含有碳碳雙鍵，盡管屬于芳香烴，但不是苯的同系物；含有兩個苯環(huán)，故不是苯的同系物。8B由所給圖示可知蘇丹紅分子中，含有一個苯環(huán)、一個萘環(huán)、兩個(lin )與苯環(huán)相連的甲基、一個酚羥基及兩個氮原子，故A、C正確(zhngqu)；從其結(jié)構(gòu)分析，其分子極性較弱，應(yīng)能溶于苯等有機溶劑；含氧元素及氮元素，不可能為芳香烴。本題答案為B。9C可以(ky)先將3個X基按照連、偏、均的順序排列在苯環(huán)上，得到三種結(jié)構(gòu)；然后將R分別等效取代三種結(jié)構(gòu)中的氫原子。如下圖，(1)中苯環(huán)上三個位置相同；(2)中有2個不同位置；(3)中有3個不同位置，所以R取代后共有6種不同的結(jié)構(gòu)。 (2)加成反應(yīng)消去反應(yīng) (4)A的結(jié)構(gòu)有2種，若直接轉(zhuǎn)化為D，得到D也有2種，其中一種不能轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品(香料)，原料利用率低解析光照條件下反應(yīng)因分