专题3 第2单元 第1课时 苯的结构和性质（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（苏教版2019）江苏专版

第二单元　芳香烃 第一课时　苯的结构和性质 学习目标 1．理解苯的结构特征。 2．掌握苯的主要化学性质。 3．通过实验理解溴苯和硝基苯的制备原理、装置及注意事项。 知识点一　苯的结构 1．芳香族化合物 (1)芳香族化合物是指含有__苯环__的有机化合物，并不是指具有芳香气味的有机物。 (2)芳香烃是芳香族碳氢化合物的简称，__苯__是最简单的芳香烃。 2．苯的分子组成及结构特点 (1)苯分子为平面__正六边形__结构，分子中__12__个原子共平面。 (2)6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。 [思考探究] 根据苯的分子式C6H6可以推测其分子的不饱和程度很大，应与烯烃、炔烃等不饱和烃具有相似的化学性质，但向两支各盛有2 mL苯的试管中分别加入酸性KMnO4溶液和溴水，振荡后静置，液体都分层，加入酸性KMnO4溶液的试管中，上层无色，下层紫红色；加入溴水的试管中，上层橙红色，下层基本无色。 1．通过上述实验现象能得到什么结论？ 提示　苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，说明苯不能被酸性KMnO4溶液氧化；加入溴水后上层橙红色说明苯不与溴水反应，可将溴从水中萃取出来。 2．苯分子中存在单、双键交替连结的结构吗？ 提示　不存在。若存在单、双键交替连结，则可被酸性KMnO4溶液氧化，也会与溴水发生加成反应而使其褪色。 3．研究表明，苯分子中碳碳键的键长都为1.40×10－10 m，则互为同分异构体吗？ 提示　是同种物质。 4．苯分子中碳原子的杂化方式是什么？ 提示　sp2杂化。 [归纳提升] (1)结构简式正确地表示了苯分子结构的客观特点，而凯库勒式不符合苯分子结构的实际情况。但是，以凯库勒式表示苯分子结构的方法仍被沿用。 (2)在用凯库勒式表示苯的分子结构时，绝不应认为苯环是碳碳间以单、双键交替构成的环状结构。这可以从以下事实中得到证明： ①苯分子中碳碳键的键长和键能都介于碳碳单键和碳碳双键之间。 ②是同一种物质而非同分异构体。 ③从性质上讲，苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能与H2发生加成反应，能在催化剂作用下发生取代反应。 1．苯环结构中不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，可以作为证据的是(　　) ①苯不能使溴水褪色　②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色　③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应　④经测定，邻二甲苯只有一种结构　⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10－10 m A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③ D．①② 解析　①苯没有发生加成反应而使溴水褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，故①正确；②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，故②正确；③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应，如苯能在一定条件下跟H2加成生成环己烷，发生加成反应是双键具有的性质，不能证明苯环结构中不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，故③错误；④如果是单、双键交替结构，邻二甲苯的结构有两种，一种是两个甲基在C—C单键上，另一种是两个甲基在C===C双键上，邻二甲苯只有一种结构，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，故④正确；⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10－10 m，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在C—C单键与C===C双键的交替结构，故⑤正确；所以①②④⑤可以作为苯分子中不存在单、双键交替排列结构的证据。 答案　A 2．苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述正确的是(　　) A．由苯的结构式知，苯分子中含有三个碳碳双键 B．苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C．苯分子中6个碳碳键完全相同 D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色 解析　苯分子中6个碳碳键完全相同，C正确；苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃，A、B错误；苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色，D错误。 答案　C 知识点二　苯的性质 1．苯的物理性质 苯是__无__色、有__特殊__气味的液体，密度比水__小__，有毒，__不__溶于水，__易__溶于有机溶剂，也是良好的有机溶剂。 2．苯的化学性质 (1)氧化反应 ①苯在空气中燃烧：燃烧时产生__明亮__的火焰并有浓烟产生，其化学方程式为： 　2C6H6＋15O212CO2＋6H2O　。 ②不能使酸性KMnO4溶液褪色。 (2)取代反应 ①苯不与溴水反应，但在催化剂作用下能与液溴发生__取代__反应，化学方程式为： ②苯与浓硝酸反应的化学方程式为： (3)加成反应 一定条件下，苯能与H2发生加成反应，化学方程式为： [思考探究] 1．溴苯制备实验中能否用溴水代替纯溴？反应中加入Fe粉的作用是什么？ 提示　不能。苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。 Fe与Br2发生反应生成FeBr3，FeBr3作该反应的催化剂。 2．纯净的溴苯是一种无色密度比水大的油状液体，但溴苯制备实验中得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？如何除去褐色？ 提示　溴苯中溶解了Br2而使溴苯呈褐色，除去的方法是用NaOH溶液洗涤。 3．硝基苯制备实验中为何需要控制温度在50 ℃～60 ℃？ 提示　温度过低反应速率慢，温度过高会导致副反应发生。 [归纳提升] 制取溴苯和硝基苯的实验设计 1．溴苯的实验室制取 (1)反应装置如图所示 (2)长直导管的作用：一是冷凝回流；二是导气。 (3)导管末端不能伸入液面中或倒扣漏斗的原因是防止倒吸。 (4)锥形瓶中的液体为AgNO3溶液，说明发生了取代反应而不是加成反应的现象是AgNO3溶液中有浅黄色溴化银沉淀生成。 (5)反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里，可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故。纯溴苯为无色液体，密度比水大。 (6)简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作： ―→―→ 最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)、蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 (7)溴苯的创新制取 创新装置的优点： ①有分液漏斗，可控制液溴的量。 ②加装一个用CCl4除溴蒸气的装置。 ③倒扣的漏斗可以防倒吸，还可以尾气吸收。 2．实验室制备硝基苯的实验装置(如图所示) (1)水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度；温度计的位置：水浴中。 (2)试剂添加的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯。 (3)将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，分离出粗硝基苯。 (4)纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体，其密度大于水。 (5)简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作： ―→ ―→ 制备溴苯、硝基苯的注意事项 (1)溴苯与溴互溶，不能用直接分液的方法分离。 (2)苯与溴的反应中催化剂不是Fe，而是FeBr3。 (3)配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时，一定要将浓硫酸注入浓硝酸，即将密度大的加入密度小的液体中，切不可将试剂的添加顺序颠倒。　 1．实验室制备溴苯的反应装置如图所示，关于实验操作或叙述错误的是(　　) A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色 C．装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯 解析　A对：向圆底烧瓶中滴加液体前，要先打开K，以保证液体顺利流下；B对：装置b中CCl4的作用是吸收反应过程中未反应的溴蒸气，Br2溶于CCl4显浅红色；C对：装置C中Na2CO3溶液的作用是吸收反应中产生的HBr气体，防止污染环境；D错：反应后的混合液应该用稀NaOH溶液洗涤，目的是除去溴苯中的溴，然后分液得到溴苯，不是结晶。 答案　D 2．下列实验操作中正确的是(　　) A．将溴水、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在浓H2SO4催化下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，应先取浓H2SO4 2 mL，再加入1.5 mL浓HNO3，再滴入苯约1 mL，然后放在水浴中加热 解析　苯和液溴在铁的催化下反应可得溴苯，而溴水不行。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50～60 ℃。混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入浓硝酸中，且边加边搅拌，冷却后再加入苯。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$