第05天芳香烴（原卷版）

寒假打卡第05天第二章第三節(jié)芳香烴一、苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．苯的分子組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，其中的6個(gè)碳原子均采取sp2雜化，分別與氫原子及相鄰碳原子以σ鍵結(jié)合，鍵角均為1200，連接成六元環(huán)狀，每個(gè)碳碳鍵的鍵長(zhǎng)相等，且介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵的鍵長(zhǎng)之間；每個(gè)碳原子余下的p軌道垂直于碳、氫原子構(gòu)成的平面，相互平等重疊形成大π鍵，均勻地對(duì)稱分布在苯環(huán)平面的上下兩側(cè)。(2)苯環(huán)中6個(gè)碳碳鍵完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的鍵，分子中12個(gè)原子共平面。【技法指津】有機(jī)物分子空間構(gòu)型的判斷1．基本模型(如下圖)2．解答有機(jī)物分子中原子共面、共線問(wèn)題的基本思路(1)先將被分析對(duì)象分解成上述幾種常用的結(jié)構(gòu)模板。(2)對(duì)照模板確定共線、共面原子數(shù)目需要結(jié)合相關(guān)的幾何知識(shí)進(jìn)行分析：如不共線的任意三點(diǎn)可確定一個(gè)平面；一條直線與某平面有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí)，則這條直線上的所有點(diǎn)都在相應(yīng)的平面內(nèi)；同時(shí)要注意問(wèn)題中的限定性詞語(yǔ)(如最多、至少)。【典例示范】【例1】有關(guān)苯分子的說(shuō)法不正確的是()A．苯分子中C原子均以sp3雜化方式成鍵，形成夾角為120°的三個(gè)sp3雜化軌道，故為正六邊形的碳環(huán)B．每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的2p軌道，垂直碳環(huán)平面，相互交蓋，形成大π鍵C．大π鍵中6個(gè)電子被6個(gè)C原子共用，故稱為6中心6電子大π鍵D．苯分子中共有十二個(gè)原子共面，六個(gè)碳碳鍵完全相同【答案】A【解析】A項(xiàng)，苯分子中C原子均以sp2雜化方式成鍵，形成夾角為120°的三個(gè)sp2雜化軌道，為正六邊形的碳環(huán)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，苯分子中每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的2p軌道，垂直碳環(huán)平面，相互交蓋，形成大π鍵，故B正確；C項(xiàng)，大π鍵中6個(gè)電子被6個(gè)C原子共用，故稱為6中心6電子大π鍵，故C正確；DV苯分子中共有十二個(gè)原子共面，六個(gè)碳碳鍵完全相同，故D正確；答案為A。二、苯的性質(zhì)1．苯的物理性質(zhì)苯是無(wú)色、有特殊氣味的液體，密度比水小，有毒，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，也是良好的有機(jī)溶劑。2．苯的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化反應(yīng)①苯在空氣中燃燒：燃燒時(shí)產(chǎn)生明亮的火焰并有濃煙產(chǎn)生，其化學(xué)方程式為：2C6H6＋15O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))12CO2＋6H2O。②不能使酸性KMnO4溶液褪色。(2)取代反應(yīng)①苯不與溴水反應(yīng)，但在催化劑作用下能與液溴發(fā)生取代反應(yīng)，化學(xué)方程式為：。②苯與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。(3)加成反應(yīng)一定條件下，苯能與H2發(fā)生加成反應(yīng)，化學(xué)方程式為：。3．往苯環(huán)上引入基團(tuán)的方法【名師點(diǎn)撥】苯的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)反應(yīng)苯的溴代反應(yīng)苯的硝化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①三頸瓶?jī)?nèi)充滿紅棕色氣體，液體呈現(xiàn)微沸狀態(tài)；②錐形瓶?jī)?nèi)充滿白霧；③三頸瓶底有褐色不溶于水的液體生成將反應(yīng)后的液體倒入一個(gè)盛有冷水的燒杯中，燒杯底部有黃色油狀物質(zhì)(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗滌，最后用蒸餾水洗滌后得無(wú)色油狀、有苦杏仁味、密度比水大的液體注意事項(xiàng)①應(yīng)該用純溴，苯與溴水不反應(yīng)；②要使用催化劑Fe，無(wú)催化劑不反應(yīng)；③錐形瓶中的導(dǎo)管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr極易溶于水①濃硫酸的作用是催化劑、吸水劑；②必須用水浴加熱，溫度計(jì)插入水浴中測(cè)量水的溫度【典例示范】【例2】下列關(guān)于苯的敘述正確的是()A．反應(yīng)①常溫下不能進(jìn)行，需要加熱B．反應(yīng)②不能發(fā)生，但是仍有分層現(xiàn)象，紫色層在下層C．反應(yīng)③為加成反應(yīng)，產(chǎn)物是一種烴的衍生物D．反應(yīng)④能發(fā)生，從而證明苯中是單雙鍵交替結(jié)構(gòu)【答案】B【解析】常溫下苯與液溴在催化劑作用下發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯，故A錯(cuò)誤；苯不含碳碳雙鍵，不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，苯密度小于水，不溶于水，有分層現(xiàn)象，故B正確；反應(yīng)③為苯與濃硝酸在濃硫酸作催化劑條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成硝基苯，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)④中1mol苯最多與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)，但是苯分子中不含碳碳雙鍵，故D錯(cuò)誤。三、苯的同系物1．苯的同系物的概念分子中含有一個(gè)苯環(huán)，苯環(huán)上的氫原子被烷基取代的芳香烴。2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子中只有一個(gè)苯環(huán)，苯環(huán)上的側(cè)鏈全部是烷基。3．通式CnH2n－6(n≥6)。4．苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化反應(yīng)苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化。只有與苯環(huán)直接相連的碳原子上有氫原子，該苯的同系物才能使酸性KMnO4溶液褪色。苯的同系物均能燃燒，火焰明亮有濃煙，其燃燒的化學(xué)方程式的通式為CnH2n－6＋eq\f(3n－3,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n－3)H2O。鑒別苯和甲苯的方法：滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色的是甲苯。(2)取代反應(yīng)甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合液在一定條件下反應(yīng)生成三硝基甲苯，化學(xué)方程式為，三硝基甲苯的系統(tǒng)命名為2，4，6-三硝基甲苯，又叫TNT，是一種淡黃色晶體，不溶于水。它是一種烈性炸藥，廣泛用于國(guó)防、開(kāi)礦、筑路等。(3)加成反應(yīng)5．多環(huán)芳烴(1)概念：含有多個(gè)苯環(huán)的芳香烴。(2)分類：多苯代脂烴：苯環(huán)通過(guò)脂肪烴基連接在一起；如二苯甲烷：等。聯(lián)苯或聯(lián)多苯：苯環(huán)之間通過(guò)碳碳單鍵直接相連；如聯(lián)苯：等。稠環(huán)芳烴：由共用苯環(huán)的若干條環(huán)邊形成的；如萘：等?！久麕燑c(diǎn)撥】常見(jiàn)的苯的同系物【典例示范】【例3】異丙苯[]是一種重要的化工原料，下列關(guān)于異丙苯的說(shuō)法不正確的是()A．異丙苯是苯的同系物B．可用酸性高錳酸鉀溶液區(qū)別苯與異丙苯C．在光照的條件下，異丙苯與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成的氯代物有三種D．在一定條件下能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)【答案】C【解析】A項(xiàng)，異丙苯中含有苯環(huán)，與苯相差3個(gè)CH2原子團(tuán)，是苯的同系物，故A正確；B項(xiàng)，異丙苯能夠與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，高錳酸鉀溶液褪色，而苯不能，可以區(qū)別，故B正確；C項(xiàng)，在光照的條件下，發(fā)生苯環(huán)側(cè)鏈的取代反應(yīng)，異丙基中含有2種氫原子，因此異丙苯與Cl2發(fā)生側(cè)鏈的取代反應(yīng)生成的氯代物有兩種，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，異丙苯中含有苯環(huán)，在一定條件下能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，故D正確。判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，6個(gè)碳原子之間的鍵完全相同()(2)苯的一氯代物只有一種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明苯分子中的碳碳鍵完全相同，不存在單雙鍵交替排列的形式()(3)苯的二氯代物有三種()(4)苯不具有典型的雙鍵所應(yīng)具有的加成反應(yīng)的性能，故不可能發(fā)生加成反應(yīng)()(5)苯的分子式為C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，屬于飽和烴()(6)在催化劑作用下，苯與液溴反應(yīng)生成溴苯，發(fā)生了加成反應(yīng)()(7)將液溴、鐵粉和苯混合加熱即可制得溴苯()(8)除去溴苯中紅棕色的溴，可用稀NaOH溶液反復(fù)洗滌，并用分液漏斗分液()(9)用苯和濃HNO3、濃H2SO4反應(yīng)制取硝基苯時(shí)需水浴加熱，溫度計(jì)應(yīng)放在混合液中()(10)制取硝基苯時(shí)，應(yīng)取濃H2SO42mL，再滴入苯約1mL，然后放在水浴中加熱()(11)C2H2與的最簡(jiǎn)式相同()(12)苯的同系物、芳香烴、芳香化合物中都含有苯環(huán)，所以是官能團(tuán)()(13)苯的同系物都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色()(14)甲苯與氯氣光照條件下反應(yīng)，主要產(chǎn)物是2，4-二氯甲苯()(15)甲苯在一定條件下與硝酸反應(yīng)生成2，4，6-三硝基甲苯，說(shuō)明苯環(huán)對(duì)甲基產(chǎn)生了影響()(16)己烯中混有少量甲苯，先加入足量溴水，然后加入酸性高錳酸鉀溶液，若溶液褪色，則證明己烯中混有甲苯()(17)某烴的分子式為C11H16，它不能與溴水反應(yīng)，但能使酸性KMnO4溶液褪色，分子結(jié)構(gòu)中只含有一個(gè)烷基，符合條件的烴有7種()(限時(shí)30分鐘)一、選擇題1．苯分子不能使酸性高錳酸鉀褪色的原因是()A．分子中不存在π鍵 B．分子中存在6電子大π鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定C．分子是平面結(jié)構(gòu) D．分子中只存在σ鍵2．鑒別苯和苯的同系物的試劑或方法是()A．液溴和鐵粉B．濃溴水C．酸性高錳酸鉀溶液 D．在空氣中點(diǎn)燃3．下列物質(zhì)由于發(fā)生反應(yīng)，既能使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色的是()A．乙烷B．乙烯C．苯D．甲苯4．苯乙烯是重要的化工原料。下列有關(guān)苯乙烯的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．與液溴混合后加入鐵粉可發(fā)生取代反應(yīng)B．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．與氯化氫反應(yīng)可以生成氯代苯乙烯D．在催化劑存在下可以制得聚苯乙烯5．下列事實(shí)中，能說(shuō)明苯與一般烯烴在性質(zhì)上有很大差別的是()A．苯能與純溴發(fā)生取代反應(yīng)B．苯不能被酸性KMnO4溶液氧化C．1mol苯能與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)D．苯燃燒能夠產(chǎn)生濃煙6．在苯的同系物中加入少量KMnO4酸性溶液，振蕩后褪色，正確的解釋為()A．苯的同系物分子中的碳原子數(shù)比苯分子中的碳原子數(shù)多B．苯環(huán)受側(cè)鏈影響易被氧化C．側(cè)鏈?zhǔn)鼙江h(huán)影響易被氧化D．由于苯環(huán)和側(cè)鏈的相互影響均易被氧化7．下列實(shí)驗(yàn)?zāi)艹晒Φ氖?)A．用溴水可鑒別苯、CCl4、戊烯B．加入濃溴水，然后過(guò)濾除去苯中少量的己烯C．苯、溴水、鐵粉混合制取溴苯D．用分液漏斗分離二溴乙烷和苯8．下列實(shí)驗(yàn)操作中正確的是()A．將液溴、鐵粉和苯混合加熱即可制得溴苯B．除去溴苯中紅棕色的溴，可用稀NaOH溶液反復(fù)洗滌，并用分液漏斗分液C．用苯和濃HNO3、濃H2SO4反應(yīng)制取硝基苯時(shí)需水浴加熱，溫度計(jì)應(yīng)放在混合液中D．制取硝基苯時(shí)，應(yīng)取濃H2SO42mL，加入1.5mL濃HNO3，再滴入苯約1mL，然后放在水浴中加熱9．下列關(guān)于的說(shuō)法正確的是()A．所有原子可能都在同一平面上B．最多可能有9個(gè)碳原子在同一平面C．有7個(gè)碳原子可能在同一直線D．可能有5個(gè)碳原子在同一直線10．對(duì)三聯(lián)苯是一種有機(jī)合成中間體，工業(yè)上合成對(duì)三聯(lián)苯的化學(xué)方程式為3。下列說(shuō)法不正確的是()A．上述反應(yīng)屬于取代反應(yīng)B．對(duì)三聯(lián)苯分子中至少有16個(gè)原子共平面C．對(duì)三聯(lián)苯的一氯取代物有4種D．0.2mol對(duì)三聯(lián)苯在足量的氧氣中完全燃燒消耗5.1molO2二、非選擇題11．根據(jù)下列各物質(zhì)的特點(diǎn)回答相關(guān)問(wèn)題。(1)鄰二甲苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______(填序號(hào)，從A～E中選擇)。(2)A、B、C之間的關(guān)系為_(kāi)_______(填字母)。a．同位素b．同系物c．同分異構(gòu)體d．同素異形體(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)A與D，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：______________。(4)有機(jī)物同分異構(gòu)體的熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律是“結(jié)構(gòu)越對(duì)稱，熔、沸點(diǎn)越低”，根據(jù)這條規(guī)律，判斷C、D、E的熔、沸點(diǎn)由高到低的順序：________(填字母)。12．蒽()與苯炔()反應(yīng)生成化合物X(立體對(duì)稱圖形)，如下圖所示。(1)蒽與X都屬于______。a.環(huán)烴b.烷烴c.不飽和烴(2)苯炔的分子式為_(kāi)_____，苯炔不具有的性質(zhì)是______。a.能溶于水b.能發(fā)生氧化反應(yīng)c.能發(fā)生加成反應(yīng)