专题七 苯分子和单环芳烃（讲义）-《有机化学》（化工社） 专题复习讲练测

专题七 苯分子和单环芳烃（讲义）-《有机化学》化工社-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.能够根据给定的分子式，正确判断单环芳烃的同分异构体种类，并准确写出其结构简式。 2.掌握单环芳烃侧链氧化的条件和不同侧链的氧化产物，能根据侧链结构判断氧化后的产物。 3.了解加氯反应的特点和与其他反应的区别，能写出反应方程式。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、苯分子的结构 苯分子中的6个碳原子和6个氢原子处在同一平面内，6个碳原子构成平面正六边形，碳碳键键长都是0.140nm，比碳碳单键(0.154nm)短，比碳碳双键(0.134nm)长，碳氢键键长都为0.108nm，所有键角都是120°。 二、单环芳烃的同分异构 单环芳烃包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。 苯的同系物即苯的烷基衍生物，指苯环上的氢原子被烷基取代的化合物。苯是最简单的单环芳烃，没有同分异构现象。由于苯环上6个碳原子相同，当环上任意一个碳原子连上甲基时，得到同样的化合物甲苯，所以甲苯也没有同分异构现象。当支链上含有两个碳原子时，即出现同分异构现象。 苯同系物产生同分异构现象的原因有两个。 因支链结构不同而产生的同分异构。例如： 因支链在环上的相对位置不同而产生的同分异构。例如： 三、单环芳烃的命名 单环芳烃的命名，一般是以苯为母体，把烷基当作取代基，称为某烷基苯，对于小于等于10个碳的烷基，常省略苯基的“基”字；对于大于10个碳的烷基，一般不省略“基”字。 当苯环上连接的脂肪烃基比较复杂，或连接的是不饱和烃基，或烃链上有多个苯环时，则以脂肪烃作为母体、苯环作为取代基来命名。 如果苯环上连有两个或两个以上的取代基，可用阿拉伯数字表明取代基的相对位置。但二元取代物也可用“邻”“间”“对”，三元取代物也可用“连”“偏”“均”等字头，来表示取代基的相对位置。苯环编号的原则一般选择含碳原子最少的取代基为1位，使其余取代基号数尽可能小。例如： 四、单环芳烃的物理性质 物态和颜色——在常温下，苯和苯的同系物大多是无色具有芳香气味的液体。其蒸气有毒，其中苯的毒性较大，长期吸入它们的蒸气对健康有害。 沸点和熔点——苯及其同系物的沸点随分子量的增加而升高。它们的熔点与分子量和分子形状有关。分子对称性越高，熔点也高。一般来说，熔点越高，异构体的溶解度也就越小，易结晶，利用这一性质，通过重结晶可以从二甲苯的三种异构体中分离出对位异构体。 相对密度——单环芳烃的相对密度小于1，比水轻。 溶解性——单环芳烃不溶于水，溶于汽油、乙醇、乙醚、四氯化碳等有机溶剂。 五、取代反应 苯环上发生的取代反应主要有硝化、卤化、磺化和傅瑞德尔-克拉夫茨反应四种类型。 1.硝化 苯及其同系物与浓硝酸和浓硫酸的混合物(通常称为混酸)在一定温度下发生反应，苯环上的氢原子被硝基取代，生成硝基化合物，这类反应叫硝化反应。 硝基苯是无色或浅黄色油状液体，熔点5.7℃，沸点210.8℃，比水重，具有苦杏仁气味，有毒，不溶于水，工业上主要用来生产苯胺及制备染料和药物。 甲苯比苯容易硝化，硝化的主要产物是邻、对位硝基甲苯。 硝化是不可逆反应，苯环上的硝化是制备芳香族硝基化合物的重要方法之一。 2.卤化 卤化反应中最重要的是氯化和溴化反应。以铁粉或无水氯化铁为催化剂，苯与氯发生氯化反应生成氯苯。 甲苯的氯化比苯容易，产物主要是邻氯甲苯和对氯甲苯。 苯的溴化条件与氯化相似。在苯的氯化或溴化反应中，真正起催化作用的是氯化铁或溴化铁。当用铁粉作催化剂时，氯或溴先与铁粉反应生成氯化铁或溴化铁，生成的氯化铁或溴化铁作了催化剂。 苯环上的氯化或溴化是不可逆反应。氯化或溴化是制备芳香族氯化物或溴化物的重要方法之一。芳香族卤化物是制造农药、医药和合成高分子材料的重要原料。 3.磺化反应 苯及其同系物与浓硫酸或发烟硫酸作用，在苯环上引入磺基(一SOH)，生成芳磺酸。这种在有机化合物分子中引入磺基的反应，称为磺化反应。例如： 甲苯比苯容易磺化，主要得到邻、对位产物。 4.傅瑞德尔-克拉夫茨反应 傅瑞德尔-克拉夫茨反应简称傅-克反应，一般分为烷基化反应和酰基化反应两类。 烷基化反应在无水氯化铝的催化作用下，芳烃与卤烷、醇和烯烃等试剂作用，环上的氢原子被烷基取代，生成烷基苯，这种反应叫烷基化反应，工业上也叫烃化反应。其中卤烷、醇和烯等能提供烷基的试剂，统称为烷基化试剂。 酰基化反应在无水氯化铝的催化下，芳烃与酰氯、酸酐等酰基化试剂作用，生成芳酮的反应称为酰基化反应。 [真题练讲] 1.（2023年浙江省统一考试）苯环氧化需要（ ）条件。 A.强烈的氧化剂 B.温和的氧化剂 C.不需要氧化剂 D.还原剂 【答案】A 【解析】苯环一般不易氧化，需要强烈的氧化剂。 2.（2020年浙江省统一考试）单环芳烃侧链为丙基时，氧化产物可能是（ ）。 A.苯甲酸 B.苯丙酸 C.苯甲醛 D.苯甲醇 【答案】B 【解析】丙基氧化后变为苯丙酸。 3.（2020年山东省统一考试）单环芳烃卤化反应的催化剂通常是（ ）。 A.铁粉 B.铜粉 C.银粉 D.锌粉 【答案】A 【解析】卤化反应常用铁粉作催化剂。 4.（2022年浙江省统一考试-傅瑞德尔-克拉夫茨烷基化反应的特点是（ ）。 A.容易发生重排 B.不易发生重排 C.只生成一种产物 D.没有特点 【答案】A 【解析】烷基化反应容易发生重排。 5.（2021年安徽省统一考试）单环芳烃加成反应中，比较容易进行的是（ ）。 A.加氢反应 B.加氯反应 C.加溴反应 D.加碘反应 【答案】A 【解析】加氢反应相对容易进行。 [限时练讲] 1.苯分子的大π键使得苯具有（ ）。 A.较高的稳定性 B.较高的活性 C.较低的稳定性 D.较低的沸点 【答案】A 【解析】大π键使苯具有较高的稳定性。 2.单环芳烃的同分异构体中，位置异构是由于（ ）。 A.碳链不同 B.取代基在苯环上的位置不同 C.分子的对称性不同 D.分子的大小不同 【答案】B 【解析】位置异构是取代基在苯环上位置不同导致的。 3.单环芳烃命名中，“邻、间、对”用于表示（ ）。 A.碳链的长度 B.取代基的种类 C.取代基的位置 D.分子的对称性 【答案】C 【解析】“邻、间、对”用于表示两个相同取代基在苯环上的位置。 4.单环芳烃的沸点随着分子中碳原子数的增加而（ ）。 A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定 【答案】A 【解析】一般来说，分子中碳原子数增加，沸点升高。 5.单环芳烃的相对密度与水相比（ ）。 A.大于水 B.等于水 C.小于水 D.不确定 【答案】C 【解析】单环芳烃相对密度小于 1，水的相对密度为 1，所以单环芳烃相对密度小于水。 6.单环芳烃在有机溶剂中的溶解性通常（ ）。 A.易溶 B.可溶 C.微溶 D.难溶 【答案】A 【解析】单环芳烃与有机溶剂相似相溶，通常易溶。 7.苯环氧化后可能生成（ ）。 A.苯甲酸 B.苯甲醛 C.苯甲醇 D.苯乙烯 【答案】A 【解析】强烈氧化条件下苯环可能生成苯甲酸。 8.简述苯分子的结构特点。 【答案】苯分子的结构特点为平面正六边形，碳原子采取 sp²杂化。分子中不存在单双键交替结构，而是形成了特殊的大π键。这种大π键使得苯分子具有较高的稳定性和特殊的芳香性。 9.单环芳烃有哪些同分异构现象？ 【答案】单环芳烃有碳链异构和位置异构。碳链异构是由于碳原子的连接方式不同导致的。位置异构是取代基在苯环上的位置不同引起的。例如，当苯环上有两个不同取代基时，会有邻、间、对三种位置异构。 10.如何对单环芳烃进行命名？ 【答案】以苯为母体命名时，若苯环上只有一个取代基，直接以该取代基命名为“某苯”。若有两个相同取代基，可用“邻、间、对”表示其位置；若有多个不同取代基，编号从使取代基位次和最小的方向开始，再依次写出取代基的名称和位置。 11.单环芳烃的物理性质有哪些？ 【答案】单环芳烃通常为液态，无色。沸点和熔点主要取决于分子的对称性，对称性越高，沸点和熔点越高。相对密度一般小于 1。难溶于水，易溶于有机溶剂，这是因为相似相溶原理，单环芳烃的分子极性与有机溶剂较为相似。 12.苯环在什么情况下会发生氧化反应？ 【答案】通常情况下苯环不易被氧化，但在强烈的氧化剂作用下，苯环可以被氧化。例如，用酸性高锰酸钾等强氧化剂在高温等特定条件下，苯环可能被氧化为苯甲酸等产物。不过这种情况相对较少，苯的稳定性使得其一般难以被氧化。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.芳香烃可按分子中所含苯环的数目和结构分为三大类：单环芳烃、多环芳烃、稠环芳烃。 2.在常温下，苯和苯的同系物大多是无色具有芳香气味的液体。其蒸气有毒，其中苯的毒性较大，长期吸入它们的蒸气对健康有害。 3.单环芳烃的氧化反应：苯环氧化、侧链氧化。 4.单环芳烃的取代反应：硝化、卤化、硫化反应、傅瑞德尔-克拉夫茨反应。 5.单环芳烃的加成反应：加氢、加氯。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$