3.2 芳香烃（第1课时 苯的结构和性质）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（苏教版2019选择性必修3）

专题3 石油化工的基础物质——烃 第二单元 芳香烃 第1课时 苯的结构和性质 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．运用宏观和微观相结合的方法推测苯的结构，了解其化学键的特殊性； 2．能描述苯的分子结构特征与性质之间的关系，能通过实验探究苯的化学性质。 重难点：苯分子的结构；苯的化学性质。 一、苯分子的结构和物理性质 1．芳香族化合物和芳香烃 (1)芳香族化合物：含有苯环的有机化合物。 (2)芳香烃：分子中含有苯环的碳氢化合物。在芳香烃中，苯的结构最简单。 2．苯分子的组成和结构 (1)苯分子中6个1H核的核磁性完全相同，6个氢原子所处的化学环境完全相同。 (2)苯的分子式为C6H6　，其分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于同一平面上，为平面正六边形结构。 (3)大量实验表明，在苯分子中不存在独立的碳碳单键和碳碳双键。 常用凯库勒式表示苯的结构，基于苯环的成键特点，苯的结构又可以表示为。 苯分子的模型 3．苯的分子结构特点 (1)苯分子中6个碳原子和6个氢原子处于同一平面上，为平面正六边形结构。 (2)6个碳碳键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的共价键。 (3)6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成σ键，键角均为120°；碳碳键的键长相等，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 4．苯的物理性质 通常情况下，苯是无色有特殊气味的液体，不溶于水，易溶于机溶剂，密度比水小，沸点比较低，易挥发，有毒。 二、苯的化学性质 1．取代反应 (1)苯的溴化反应 实验装置 实验现象 将苯和液溴加入三颈烧瓶，剧烈反应，出现沸腾现象，烧瓶中充满红棕色气体，导管口有白雾冒出，反应完毕，加入NaOH溶液，下层红褐色油状液体变为无色油状液体。 结论 在FeBr3作催化剂时，苯和溴单质发生取代反应，生成溴苯和溴化氢， 反应的化学方程式：＋Br2 ＋HBr 溴苯()：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。 实验问题探究： ①直形冷凝管中冷凝水的流向为下口(填“上口”或“下口”，下同)进，上口出，冷凝管除导气外还兼起冷凝回流的作用。 ②导气管末端应接近液面而不能伸入液面以下，原因为吸收HBr，防止液体倒吸。 ③碱石灰的作用为吸收尾气，防止污染空气。 ④溴苯为无色油状液体，但生成的液体呈红褐色，原因是什么？加入NaOH溶液的主要目的是什么？写出相关反应的化学方程式。 提示　溴苯呈红褐色是因为溶解了单质溴，加入NaOH溶液的目的为除去溴苯中的溴，反应的化学方程式为Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O或3Br2＋6NaOH===5NaBr＋NaBrO3＋3H2O。 ⑤经NaOH溶液洗涤的溴苯还要经过水洗、干燥、蒸馏才能获取纯净的溴苯，最后水洗的目的是什么？ 提示　除去溴苯中溶解的少量NaOH及NaBr、NaBrO或NaBrO3。 (2)苯的硝化反应 实验装置如图： 反应原理：＋HNO3＋H2O。 硝基苯()：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 实验现象：加热几分钟，反应完毕，将混合液倒入盛有水的烧杯中，在烧杯底部出现无色油状液体。 【实验注意】 ①药品的加入：将浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中，并不断振荡，冷却至50 ℃以下，再逐滴滴入苯，边滴边振荡。 ③温度计放置的位置：温度计的水银球放在液面以下，不能触及烧杯底部及烧杯壁。 实验问题探究： ①长导管作用：平衡气压，冷凝回流挥发的苯和硝酸。 ②硝基苯是比水重且不溶于水的无色油状液体，因为溶解了NO2而呈褐色。 ③水浴加热的原因：a.使反应物受热均匀，便于控制温度。b.防止温度过高，导致反应物挥发和硝酸分解。 ④温度计的放置：温度计应放在水浴中，控制水浴温度。 2．加成反应 在催化剂镍的作用下，苯和H2在180～250 ℃、压强为18 MPa条件下，发生加成反应，化学方程式为 ＋3H2。 3．氧化反应 (1)苯在空气中燃烧，发出明亮的火焰并伴有浓烟。化学方程式为： 2C6H6+15O212CO2+6H2O。 (2)不能使酸性KMnO4溶液褪色。 【特别提醒】 (1)苯易取代，难加成，原因在于苯分子结构稳定，加成反应需破坏苯环结构，取代反应不需要破坏苯环结构。 (2)苯的取代反应只要在催化剂存在的条件下即可发生，苯的加成则需要较高温度、高压和催化剂，其本质源于苯的分子结构。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)苯的结构简式可写为“”，说明苯分子中碳碳单键和碳碳双键是交替排列的(　　) (2)苯的一氯代物只有一种结构，说明苯分子中的碳碳键完全相同，不存在单双键交替排列的形式(　　) (3)苯分子中6个碳碳键的键长、键能分别相等，说明苯分子中不存在单双键交替结构(　　) (4)和为同一物质，说明苯环中的碳碳键完全相同(　　) (5)二苯甲烷()和联苯()互为同系物(　　) (6)苯易发生加成反应，难发生取代反应，本质是由苯的结构决定的(　　) (7)乙烯、乙炔和苯都属于不饱和烃，所以它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色(　　) (8)苯与溴水在FeBr3作催化剂时可发生取代反应(　　) (9)除去溴苯中的溴可采用加入氢氧化钠溶液分液的方法(　　) (10)苯在一定条件下可以和液溴及浓HNO3反应，反应类型相同(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× (6)×　(7)×　(8)×　(9)√　(10)√ 2．下列所给的几种物质中属于芳香族化合物的是__________(填字母，下同)，属于芳香烃的是__________，属于苯的同系物的是__________。 A．　 B． C．　 D． E．　　　 F． G． 答案　ABCDEFG　ABCEFG　CG 解析　芳香族化合物：含有苯环的化合物，组成元素不限；芳香烃：含一个或多个苯环的化合物，组成元素仅含C、H两种；苯的同系物：仅含一个苯环，且侧链为烷基。 3．苯环结构中不存在碳碳单键、碳碳双键的交替结构，下列可以作为证据的事实是_________(填序号)。 ①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色　②苯不能使溴水因发生化学反应而褪色　③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷　④苯中碳碳键的键长完全相等　⑤邻二氯苯只有一种　⑥间二氯苯只有一种 答案　①②④⑤ 解析　本题考查苯分子结构的证明方法，应抓住单、双键性质的不同进行对比思考。如果苯中存在交替的单、双键结构，则会出现下列几种情况：Ⅰ.因为含C==C，具有烯烃的性质，则既能使溴水褪色，也能使酸性KMnO4溶液褪色；Ⅱ.C—C和C==C的键长不可能相等；Ⅲ.邻二氯苯会有两种，即和。而题中③和⑥的性质不管苯环中单、双键是否有交替，结果都一样。 4．写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型。 ①__________________________________________，______________________；  ②__________________________________________，______________________；  ③__________________________________________，______________________。  答案 ①+Br2+HBr　取代反应 ②+HNO3+H2O　取代反应 ③+3H2　加成反应 5．下图为苯和溴的取代反应的实验装置图，其中A为由具支试管制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。 填写下列空白： (1)向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒钟内就发生反应，写出A中所发生反应的化学方程式(有机物写结构简式)：_______________________________________________。  (2)试管C中苯的作用是______________________。反应开始后，观察D和E两试管，看到的现象为D中______________，E中________________。  (3)反应2~3 min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是______________________。  (4)在上述整套装置中，具有防倒吸作用的装置有__________(填字母)。  答案 (1)+Br2+HBr (2)吸收HBr气体中的Br2蒸气　石蕊试液变红　产生浅黄色沉淀 (3)NaOH溶液的底部有无色油珠产生(或分层，底部有无色油状液体) (4)DEF 解析 (1)苯和液溴在FeBr3作催化剂条件下能发生取代反应生成溴苯与HBr，反应方程式为+Br2+HBr。 (2)溴易挥发，易溶于有机溶剂，用苯可除去HBr气体中混有的Br2蒸气，防止对D和E装置中反应的干扰。之后观察到D中紫色石蕊试液变红，E中产生浅黄色沉淀。 (3)新生成的溴苯为无色油状液体，密度比水大，故反应2~3 min后，在B中可观察到的现象是瓶底有无色油状液体产生。 (4)C装置导管插入液面中，不能起到防倒吸功能，而D、E装置中，导管没有插入吸收液中，而是悬于上方，利用易溶于吸收液的气体下冲动力使气体被吸收，可起到防倒吸的作用；F装置中导管内压强减小，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液的倒吸。 ►问题一 苯分子的结构 【典例1】下列关于苯分子结构的说法错误的是(　　) A．各原子均位于同一平面上，6个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构 B．苯环中含有3个C—C、3个C==C C．苯分子中6个碳碳键完全相同 D．苯分子中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间特殊的键 答案　B 解析　A项，苯分子中12个原子在同一平面上，每个C与相邻的两个C以及一个H形成的三个共价键的夹角均为120°，处于对角线位置的两个C和两个H应在同一条直线上，具有平面正六边形结构，正确；B项，苯分子含有一种特殊的化学键，键长介于C—C和C===C之间，碳碳之间不存在单、双键，错误；C、D项，苯分子为平面正六边形结构，苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键，其分子中6个碳原子之间的价键完全相同，正确。 【解题必备】苯的分子结构 (1)苯中碳原子采取sp2杂化，除σ键外还含有大π键。苯分子为平面形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子共平面。 (2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： ①结构上：苯分子中六个碳碳键均等长，六元碳环呈平面正六边形； ②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。 【变式1-1】苯和乙烯相比较，下列叙述中不正确的是(　　) A．它们分子中的所有原子都共平面 B．都能发生加成反应 C．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．都能燃烧生成二氧化碳和水 答案 C 解析 乙烯分子中的2个C原子和4个氢原子处于同一平面，苯是平面正六边形结构，故A正确；苯与液溴在催化剂作用下能够发生取代反应，能发生加成反应，与氢气在一定条件下反应生成环己烷，乙烯容易发生加成反应，不易发生取代反应，故B正确；乙烯含有不饱和键可以被高锰酸钾氧化使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯的特殊结构不会和高锰酸钾反应，故C错误；苯和乙烯都属于烃，含有碳、氢两种元素，均可以在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，故D正确。 【变式1-2】下列有机物分子中所有原子一定共平面的是(　　) A． B． C． D． 答案 C 解析 苯环为平面结构，但两个苯环间的碳碳单键可以旋转，所有原子可能不共平面，A错误；中有甲基，即有饱和碳，所有原子不可能共平面，B错误；苯环为平面结构，乙炔为直线形结构，中所有原子一定共平面，C正确；中有饱和碳，所有原子不可能共平面，D错误。 ►问题二 苯的化学性质 【典例2】下列关于苯的叙述正确的是(　　) A．反应①为取代反应，有机产物与水混合后浮在上层 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，只生成一种产物 D．反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，是因为苯分子含有3个碳碳双键 答案　B 解析　反应①是苯的卤代反应，生成的溴苯不溶于水，密度比水大，故在下层，A错误；反应②为苯的燃烧反应，因苯含碳量高，故燃烧时伴有浓烟，B正确；反应③为苯的硝化反应，属于取代反应，得到硝基苯和水，C错误；反应④是苯的加成反应，但苯中不含有碳碳双键，苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，D错误。 【解题必备】苯的化学性质 反应 化学方程式 反应类型 燃烧反应 2C6H6+15O212CO2+6H2O 氧化反应 与溴反应 +Br2+HBr 取代(卤代)反应 与硝酸反应 +HNO3(浓)+H2O 取代(硝化)反应 与氢气反应 +3H2 加成(还原)反应 【变式2-1】实验室制取硝基苯的反应装置如图所示，下列关于实验操作的叙述错误的是(　　) A．试剂加入顺序：先加浓硝酸，再加浓硫酸，最后加入苯 B．实验时，水浴温度需控制在50～60 ℃ C．长玻璃导管兼起冷凝回流苯和硝酸的作用，以提高反应物的转化率 D．反应后的混合液经水洗、碱溶液洗涤、结晶，得到硝基苯 答案　D 解析　通过蒸馏的方法得到硝基苯。 【变式2-2】溴苯是一种有机合成原料，广泛应用于药物合成，实验室中用苯和液溴制备溴苯的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应不需要在加热条件下进行 B．乙中试剂可为CCl4 C．反应前后铁粉质量不变 D．装置丙中有淡黄色沉淀生成，说明反应为取代反应 答案　C 解析　该反应为放热反应，不需要加热，A正确；由于HBr中可能混有挥发的溴，故要使混合气体通入苯或四氯化碳，除去溴，防止对HBr的检验造成干扰，B正确；该反应中催化剂为溴化铁，故反应的铁粉质量减少，C错误；淡黄色沉淀是甲苯与溴发生反应生成的HBr与硝酸银反应之后的产物，故生成淡黄色沉淀就能证明该反应是取代反应，D正确。 1．萘也是一种芳香烃，它的分子式是C10H8，它的结构简式可能是(　　) A． B． C． D． 答案　C 解析　A的分子式为C12H10，B的分子式为C8H10，D的分子式为C10H14，只有C项符合要求。 2．有关苯的结构和性质，下列说法正确的是(　　) A．与是同一种物质，说明苯分子中碳碳双键、碳碳单键交替排列 B．苯在空气中不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟，说明苯组成中含碳量较高 C．煤干馏得到的煤焦油可以分离出苯，苯是无色无味的液态烃 D．向2 mL苯中加入1 mL溴的四氯化碳溶液，振荡后静置，可观察到液体分层，上层呈橙红色 答案　B 解析　与是同一种物质，说明苯分子中碳碳双键、碳碳单键不是交替排列的；苯的分子式为C6H6，含碳量大，不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟；苯具有特殊气味，为液态烃；四氯化碳与苯互溶，苯与溴的四氯化碳溶液混合后振荡、静置，溶液不分层。 3．下列关于苯的性质的叙述不正确的是(　　) A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是一种难溶于水、密度比水小的液体 C．苯分子中，每个碳原子均采取sp2杂化方式 D．苯不具有典型双键所具有的加成反应的性质，故不能发生加成反应 答案　D 4．对和的叙述错误的是(　　) A．常温下都是液态 B．和Cl2发生取代反应的条件不同 C．在一定条件下可转化为 D．二氯代物都有三种(不考虑立体异构) 答案　D 解析　常温下和都是液态，故A正确；与Cl2是在FeCl3的催化作用下，苯环上H被取代，光照条件下环己烷中H被取代，则取代反应的条件不同，故B正确；＋3H2，故C正确；苯的二氯代物有邻、间、对三种，环己烷的二氯代物有邻、间、对和两个氯原子连在同一个碳原子上，共有四种，故D错误。 5．下列关于苯的叙述错误的是(　　) A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应 B．在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色 C．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙红色 D．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应 答案　C 解析　A项，苯在催化剂FeBr3的作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯，正确；B项，苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，且苯不溶于水，密度小于水，因此在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色，正确；C项，苯和溴水不反应，但可以发生萃取，苯的密度小于水，所以在苯中加入溴水，振荡并静置后上层液体为橙红色，错误；D项，在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应生成环己烷，正确。 6．下列有机物不能以苯为原料一步制取的是(　　) A． B. C． D． 答案　C 解析　可以由苯与浓H2SO4、浓HNO3发生硝化反应制得；可以由苯与氢气发生加成反应制得；可以由苯与Cl2发生取代反应制得；而C项中不能由苯为原料一步制得。 7．如图是网络热传的“苯宝宝表情包”，它是由苯及其衍生物配以相应的表情、文字组成的。下列关于苯的说法正确的是 (　　) A．苯通常是无色、有特殊气味的气体 B．苯中含有单、双键交替的结构 C．该分子中12个原子全部在一个平面上 D．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应 答案 C 解析 A．苯通常是无色、有特殊气味的液体，故A错误；B．苯分子中碳碳键是介于碳碳单键与双键之间的一种独特的化学键，苯分子不含碳碳双键，故B错误；C．苯分子为平面形分子，将苯上的四个氢原子换为氯原子，分子结构不会改变，故12个原子还是在一个平面上，故C正确；D．苯与液溴反应生成溴苯的反应为取代反应，故D错误。 8．已知苯可以进行如下转化： 下列叙述正确的是(　　) A．①②反应发生的条件均为光照 B．化合物M与L互为同系物 C．用蒸馏水可鉴别苯和化合物K D．化合物L只能发生加成反应，不能发生取代反应 答案　C 解析　A项，反应①为苯的取代，反应条件为溴、铁或溴化铁作催化剂，错误；C项，化合物K为溴苯，溴苯的密度比水大，苯的密度比水小，用蒸馏水可鉴别苯和溴苯，正确；D项，化合物L中有碳碳双键，能发生加成反应，其他碳原子上的氢也可以被取代，错误。 9．硝基苯是一种重要有机合成中间体，其制备、纯化流程如图。已知：制备反应在温度稍高时会生成间二硝基苯。 下列说法错误的是(　　) A．制备硝基苯所需玻璃仪器只有酒精灯、烧杯、试管、导管 B．配制混酸时，应将浓硫酸缓慢注入到浓硝酸中，边加边搅拌 C．Na2CO3溶液可以用NaOH溶液代替 D．由②、③分别获取相应物质时采用的操作方法不同 答案　A 解析　制备硝基苯时的温度为50～60 ℃，需要用水浴加热，则所需玻璃仪器还有温度计，A错误；配制混酸时，应将密度大的浓硫酸缓慢加入密度小的浓硝酸中，边加边搅拌，使产生的热量迅速散失，B正确；碳酸钠溶液的作用是除去NO2，可以用氢氧化钠溶液代替：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，C正确；②中由反应后的混合物得到粗产品采用分液；③中粗产品2经过干燥后，采用蒸馏得到硝基苯，D正确。 10．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下： 苯 溴 溴苯 密度/(g·cm－3) 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 下列有关溴苯制备的说法正确的是(　　) A．图中仪器a是玻璃棒 B．反应过程中三颈烧瓶内有白雾，是生成的HBr气体形成的酸雾 C．烧杯中NaOH溶液的作用是吸收生成的溴苯，同时除去HBr气体 D．分离操作后得到的粗溴苯，要进一步提纯，必须进行过滤操作 答案　B 解析　图中仪器a是温度计，故A错误；苯与溴反应生成HBr气体，HBr气体极易溶于水，在空气中与水蒸气结合形成小液滴，产生白雾，故B正确；生成的HBr和挥发出的溴被NaOH溶液吸收，故C错误；未反应的苯溶于溴苯，若要除去苯，需用蒸馏的方法，故D错误。 1．下列芳香烃的一氯代物的同分异构体数目最多的是(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　采用对称法求同分异构体数目。 2．在探索苯分子结构的过程中，人们写出了符合分子式“C6H6”的多种可能结构(如图所示)，下列说法正确的是(　　) A．五种物质均能与氢气发生加成反应 B．b、c、e的一氯代物均有三种 C．五种物质中，只有a分子的所有原子处于同一平面 D．a、b、c、e能使溴的四氯化碳溶液褪色 答案　C 解析　A项，d不能发生加成反应；B项，c、e中只有2种一氯代物；D项，a不能使溴的四氯化碳溶液褪色。 3．文献指出，苯与液溴在加入铁粉时发生反应的反应历程如下：2Fe＋3Br2===2FeBr3，FeBr3＋Br2FeBr＋Br＋，，。下列关于该反应的说法不正确的是(　　) A．该反应起催化作用的是FeBr3 B．有水存在时，液溴与苯依然可以发生反应得到溴苯 C．苯与溴发生的有机反应的类型为取代反应 D．产物溴苯中会含有一定量的溴，可加入氢氧化钠溶液，再通过分液的方法除去溴苯中的溴 答案　B 解析　A项，苯与溴单质的反应过程中FeBr3的质量和性质都没有改变，所以FeBr3是催化剂，正确；B项，有水存在时，溴单质与水反应生成HBr和HBrO，不能反应生成溴苯，错误；C项，苯与溴反应生成溴苯与HBr，苯中的氢原子被溴原子取代，属于取代反应，正确；D项，单质溴与氢氧化钠溶液反应生成易溶于水的盐，与溴苯分层，然后可以分液分离，正确。 4．某同学要以“研究苯分子的结构”为题目做一次探究活动，下面是其活动记录，请你补全所缺内容。 (1)理论推测：他根据苯的凯库勒式________，推测苯分子中有两种不同的碳碳键，即____________和____________，因此它能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色。 (2)实验验证：他取少量的上述溶液加入试管中，然后加入苯，充分振荡，发现____________________。 (3)实验结论：上述的理论推测是________(填“正确”或“错误”)的。 (4)查询资料：经查阅有关资料，发现苯分子中六个碳原子之间的键________(填“相同”或“不同”)，是一种特殊的键，苯分子中的六个碳原子和六个氢原子________(填“在”或“不在”)同一平面上，应该用________表示苯分子的结构更合理。 (5)发现问题：当他将苯加入溴水中时，充分振荡，发现能使溴水褪色，于是该同学认为所查资料有误。你同意他的结论吗？__________________。为什么？_________________________________。 答案　(1)　 　 　(2)液体分层，溶液紫色不消失　(3)错误　(4)相同　在　　　(5)不同意　由于苯是一种有机溶剂且不溶于水，而溴单质在苯中的溶解度比其在水中的溶解度大的多，故将苯与溴水混合振荡时，苯将溴单质从其水溶液中萃取出来，从而使溴水褪色，与此同时，苯层颜色加深 解析　凯库勒式为单、双键交替式，因含双键，故应能使酸性KMnO4溶液褪色，而实验情况与推测不相符，则说明苯的结构不是凯库勒式结构。苯的真实结构为碳碳键完全相同，不存在碳碳单键、双键，而是介于碳碳单、双键之间的特殊的键。 5．硝基苯是重要的化工原料，用途广泛。 Ⅰ．制备硝基苯的化学反应方程式如下： +HO—NO2+H2O Ⅱ．可能用到的有关数据列表如下： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度(20℃)/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 微溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 浓硝酸 / 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 / 338 1.84 易溶于水 Ⅲ．制备硝基苯的反应装置图如下： Ⅳ．制备、提纯硝基苯的流程如下： 请回答下列问题： (1)配制混酸时，应在烧杯中先加入___________；反应装置中的长玻璃导管最好用____________代替(填仪器名称)；恒压滴液漏斗的优点是____________________。  (2)步骤①反应温度控制在50~60 ℃的主要原因是____________________；步骤②中分离混合物获得粗产品1的实验操作名称是__________。  (3)最后一次水洗后分液得到粗产品2时，粗产品2应________(填“a” 或“b”)。  a．从分液漏斗上口倒出 b．从分液漏斗下口放出 (4)粗产品1呈浅黄色，粗产品2为无色。粗产品1呈浅黄色的原因是________________________。  (5)步骤④用到的固体D的名称为______________。  (6)步骤⑤蒸馏操作中，锥形瓶中收集到的物质为__________。  答案 (1)浓硝酸　球形冷凝管　平衡气压，使混合酸能顺利滴下 (2)防止副反应发生　分液　(3)b (4)其中溶有浓硝酸分解的二氧化氮 (5)无水氯化钙或无水硫酸镁等固体干燥剂　(6)苯 解析 (1)浓硫酸密度大于浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸混合放出大量的热，该实验中配制混酸应将浓硫酸注入浓硝酸中，及时搅拌和冷却，以防止液体暴沸；苯、浓硝酸沸点低，易挥发，球形冷凝管能更好冷凝回流挥发的苯、浓硝酸，从而可减少反应物的损失，提高转化率；和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗可以平衡气压，使混合酸顺利滴下。 (2)步骤①反应温度控制在50~60 ℃，目的是防止副反应发生；混合物为苯、硝基苯、浓硝酸、浓硫酸，硝基苯是油状液体，难溶于水，密度比水大，苯微溶于水，与硝基苯互溶，步骤②中分离混合物获得粗产品1，用分液的方法。 (3)最后一次水洗后分液得到粗产品2为硝基苯和苯的混合物，因为硝基苯的密度比水大，分液时粗产品2应从分液漏斗下口放出。 (4)粗产品1中除了硝基苯，还溶入了浓硝酸，浓硝酸受热易分解，溶有浓硝酸分解产生的二氧化氮导致其呈浅黄色。 (5)步骤③依次用蒸馏水、Na2CO3溶液、蒸馏水洗涤，除去粗产品中残留的酸，有机层为苯和硝基苯的混合物，还残留有水，步骤④用无水CaCl2或无水硫酸镁干燥有机混合物，过滤，得到苯和硝基苯的混合物。 (6)步骤⑤为蒸馏操作，分离苯和硝基苯，根据表格数据可知，苯的沸点为80 ℃，硝基苯的沸点为210.9 ℃，因此苯先蒸馏出来，则锥形瓶中收集到的物质为苯。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题3 石油化工的基础物质——烃 第二单元 芳香烃 第1课时 苯的结构和性质 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．运用宏观和微观相结合的方法推测苯的结构，了解其化学键的特殊性； 2．能描述苯的分子结构特征与性质之间的关系，能通过实验探究苯的化学性质。 重难点：苯分子的结构；苯的化学性质。 一、苯分子的结构和物理性质 1．芳香族化合物和芳香烃 (1)芳香族化合物：含有________的有机化合物。 (2)芳香烃：分子中含有________的碳氢化合物。在芳香烃中，苯的结构最简单。 2．苯分子的组成和结构 (1)苯分子中6个1H核的核磁性完全________，6个氢原子所处的化学环境完全________。 (2)苯的分子式为________，其分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于________________，为________________结构。 (3)大量实验表明，在苯分子中不存在独立的___________和___________。 常用凯库勒式表示苯的结构，基于苯环的成键特点，苯的结构又可以表示为。 苯分子的模型 3．苯的分子结构特点 (1)苯分子中6个碳原子和6个氢原子处于___________上，为______________结构。 (2)6个碳碳键__________，是介于__________和___________之间的一种特殊的共价键。 (3)6个碳原子均采取_______杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成______键，键角均为________；碳碳键的键长________，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互________重叠形成________键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 4．苯的物理性质 通常情况下，苯是________有________气味的液体，_____溶于水，______溶于机溶剂，密度比水_____，沸点________，______挥发，有毒。 二、苯的化学性质 1．取代反应 (1)苯的溴化反应 实验装置 实验现象 将苯和液溴加入三颈烧瓶，________反应，出现沸腾现象，烧瓶中充满________气体，导管口有________冒出，反应完毕，加入NaOH溶液，下层________油状液体变为________油状液体。 结论 在FeBr3作催化剂时，苯和溴单质发生取代反应，生成________和________，反应的化学方程式：________________________________ 溴苯()：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。 实验问题探究： ①直形冷凝管中冷凝水的流向为________(填“上口”或“下口”，下同)进，________出，冷凝管除导气外还兼起___________的作用。 ②导气管末端应接近液面而不能伸入液面以下，原因为________________________________。 ③碱石灰的作用为________________________________。 ④溴苯为无色油状液体，但生成的液体呈红褐色，原因是什么？加入NaOH溶液的主要目的是什么？写出相关反应的化学方程式。 ⑤经NaOH溶液洗涤的溴苯还要经过水洗、干燥、蒸馏才能获取纯净的溴苯，最后水洗的目的是什么？ (2)苯的硝化反应 实验装置如图： 反应原理：________________________________________________。 硝基苯()：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 实验现象：加热几分钟，反应完毕，将混合液倒入盛有水的烧杯中，在烧杯底部出现___________液体。 【实验注意】 ①药品的加入：将浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中，并不断振荡，冷却至50 ℃以下，再逐滴滴入苯，边滴边振荡。 ③温度计放置的位置：温度计的水银球放在液面以下，不能触及烧杯底部及烧杯壁。 实验问题探究： ①长导管作用：__________，___________挥发的苯和硝酸。 ②硝基苯是比水重且不溶于水的无色油状液体，因为溶解了_________而呈褐色。 ③水浴加热的原因：a.使反应物___________，便于控制温度。b.防止____________，导致反应物挥发和硝酸分解。 ④温度计的放置：温度计应放在_________中，控制_________温度。 2．加成反应 在催化剂镍的作用下，苯和H2在180～250 ℃、压强为18 MPa条件下，发生加成反应，化学方程式为 _____________________________________________。 3．氧化反应 (1)苯在空气中燃烧，发出_________的火焰并伴有_________。化学方程式为： _____________________________________________。 (2)_________使酸性KMnO4溶液褪色。 【特别提醒】 (1)苯易取代，难加成，原因在于苯分子结构稳定，加成反应需破坏苯环结构，取代反应不需要破坏苯环结构。 (2)苯的取代反应只要在催化剂存在的条件下即可发生，苯的加成则需要较高温度、高压和催化剂，其本质源于苯的分子结构。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)苯的结构简式可写为“”，说明苯分子中碳碳单键和碳碳双键是交替排列的(　　) (2)苯的一氯代物只有一种结构，说明苯分子中的碳碳键完全相同，不存在单双键交替排列的形式(　　) (3)苯分子中6个碳碳键的键长、键能分别相等，说明苯分子中不存在单双键交替结构(　　) (4)和为同一物质，说明苯环中的碳碳键完全相同(　　) (5)二苯甲烷()和联苯()互为同系物(　　) (6)苯易发生加成反应，难发生取代反应，本质是由苯的结构决定的(　　) (7)乙烯、乙炔和苯都属于不饱和烃，所以它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色(　　) (8)苯与溴水在FeBr3作催化剂时可发生取代反应(　　) (9)除去溴苯中的溴可采用加入氢氧化钠溶液分液的方法(　　) (10)苯在一定条件下可以和液溴及浓HNO3反应，反应类型相同(　　) 2．下列所给的几种物质中属于芳香族化合物的是__________(填字母，下同)，属于芳香烃的是__________，属于苯的同系物的是__________。 A．　 B． C．　 D． E．　　　 F． G． 3．苯环结构中不存在碳碳单键、碳碳双键的交替结构，下列可以作为证据的事实是_________(填序号)。 ①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色　②苯不能使溴水因发生化学反应而褪色　③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷　④苯中碳碳键的键长完全相等　⑤邻二氯苯只有一种　⑥间二氯苯只有一种 4．写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型。 ①__________________________________________，______________________；  ②__________________________________________，______________________；  ③__________________________________________，______________________。  5．下图为苯和溴的取代反应的实验装置图，其中A为由具支试管制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。 填写下列空白： (1)向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒钟内就发生反应，写出A中所发生反应的化学方程式(有机物写结构简式)：_______________________________________________。  (2)试管C中苯的作用是______________________。反应开始后，观察D和E两试管，看到的现象为D中______________，E中________________。  (3)反应2~3 min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是______________________。  (4)在上述整套装置中，具有防倒吸作用的装置有__________(填字母)。  ►问题一 苯分子的结构 【典例1】下列关于苯分子结构的说法错误的是(　　) A．各原子均位于同一平面上，6个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构 B．苯环中含有3个C—C、3个C==C C．苯分子中6个碳碳键完全相同 D．苯分子中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间特殊的键 【解题必备】苯的分子结构 (1)苯中碳原子采取sp2杂化，除σ键外还含有大π键。苯分子为平面形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子共平面。 (2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： ①结构上：苯分子中六个碳碳键均等长，六元碳环呈平面正六边形； ②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。 【变式1-1】苯和乙烯相比较，下列叙述中不正确的是(　　) A．它们分子中的所有原子都共平面 B．都能发生加成反应 C．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．都能燃烧生成二氧化碳和水 【变式1-2】下列有机物分子中所有原子一定共平面的是(　　) A． B． C． D． ►问题二 苯的化学性质 【典例2】下列关于苯的叙述正确的是(　　) A．反应①为取代反应，有机产物与水混合后浮在上层 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，只生成一种产物 D．反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，是因为苯分子含有3个碳碳双键 【解题必备】苯的化学性质 反应 化学方程式 反应类型 燃烧反应 2C6H6+15O212CO2+6H2O 氧化反应 与溴反应 +Br2+HBr 取代(卤代)反应 与硝酸反应 +HNO3(浓)+H2O 取代(硝化)反应 与氢气反应 +3H2 加成(还原)反应 【变式2-1】实验室制取硝基苯的反应装置如图所示，下列关于实验操作的叙述错误的是(　　) A．试剂加入顺序：先加浓硝酸，再加浓硫酸，最后加入苯 B．实验时，水浴温度需控制在50～60 ℃ C．长玻璃导管兼起冷凝回流苯和硝酸的作用，以提高反应物的转化率 D．反应后的混合液经水洗、碱溶液洗涤、结晶，得到硝基苯 【变式2-2】溴苯是一种有机合成原料，广泛应用于药物合成，实验室中用苯和液溴制备溴苯的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应不需要在加热条件下进行 B．乙中试剂可为CCl4 C．反应前后铁粉质量不变 D．装置丙中有淡黄色沉淀生成，说明反应为取代反应 1．萘也是一种芳香烃，它的分子式是C10H8，它的结构简式可能是(　　) A． B． C． D． 2．有关苯的结构和性质，下列说法正确的是(　　) A．与是同一种物质，说明苯分子中碳碳双键、碳碳单键交替排列 B．苯在空气中不易燃烧完全，燃烧时冒浓烟，说明苯组成中含碳量较高 C．煤干馏得到的煤焦油可以分离出苯，苯是无色无味的液态烃 D．向2 mL苯中加入1 mL溴的四氯化碳溶液，振荡后静置，可观察到液体分层，上层呈橙红色 3．下列关于苯的性质的叙述不正确的是(　　) A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是一种难溶于水、密度比水小的液体 C．苯分子中，每个碳原子均采取sp2杂化方式 D．苯不具有典型双键所具有的加成反应的性质，故不能发生加成反应 4．对和的叙述错误的是(　　) A．常温下都是液态 B．和Cl2发生取代反应的条件不同 C．在一定条件下可转化为 D．二氯代物都有三种(不考虑立体异构) 5．下列关于苯的叙述错误的是(　　) A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应 B．在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色 C．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙红色 D．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应 6．下列有机物不能以苯为原料一步制取的是(　　) A． B. C． D． 7．如图是网络热传的“苯宝宝表情包”，它是由苯及其衍生物配以相应的表情、文字组成的。下列关于苯的说法正确的是 (　　) A．苯通常是无色、有特殊气味的气体 B．苯中含有单、双键交替的结构 C．该分子中12个原子全部在一个平面上 D．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应 8．已知苯可以进行如下转化： 下列叙述正确的是(　　) A．①②反应发生的条件均为光照 B．化合物M与L互为同系物 C．用蒸馏水可鉴别苯和化合物K D．化合物L只能发生加成反应，不能发生取代反应 9．硝基苯是一种重要有机合成中间体，其制备、纯化流程如图。已知：制备反应在温度稍高时会生成间二硝基苯。 下列说法错误的是(　　) A．制备硝基苯所需玻璃仪器只有酒精灯、烧杯、试管、导管 B．配制混酸时，应将浓硫酸缓慢注入到浓硝酸中，边加边搅拌 C．Na2CO3溶液可以用NaOH溶液代替 D．由②、③分别获取相应物质时采用的操作方法不同 10．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下： 苯 溴 溴苯 密度/(g·cm－3) 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 下列有关溴苯制备的说法正确的是(　　) A．图中仪器a是玻璃棒 B．反应过程中三颈烧瓶内有白雾，是生成的HBr气体形成的酸雾 C．烧杯中NaOH溶液的作用是吸收生成的溴苯，同时除去HBr气体 D．分离操作后得到的粗溴苯，要进一步提纯，必须进行过滤操作 1．下列芳香烃的一氯代物的同分异构体数目最多的是(　　) A． B． C． D． 2．在探索苯分子结构的过程中，人们写出了符合分子式“C6H6”的多种可能结构(如图所示)，下列说法正确的是(　　) A．五种物质均能与氢气发生加成反应 B．b、c、e的一氯代物均有三种 C．五种物质中，只有a分子的所有原子处于同一平面 D．a、b、c、e能使溴的四氯化碳溶液褪色 3．文献指出，苯与液溴在加入铁粉时发生反应的反应历程如下：2Fe＋3Br2===2FeBr3，FeBr3＋Br2FeBr＋Br＋，，。下列关于该反应的说法不正确的是(　　) A．该反应起催化作用的是FeBr3 B．有水存在时，液溴与苯依然可以发生反应得到溴苯 C．苯与溴发生的有机反应的类型为取代反应 D．产物溴苯中会含有一定量的溴，可加入氢氧化钠溶液，再通过分液的方法除去溴苯中的溴 4．某同学要以“研究苯分子的结构”为题目做一次探究活动，下面是其活动记录，请你补全所缺内容。 (1)理论推测：他根据苯的凯库勒式________，推测苯分子中有两种不同的碳碳键，即____________和____________，因此它能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色。 (2)实验验证：他取少量的上述溶液加入试管中，然后加入苯，充分振荡，发现____________________。 (3)实验结论：上述的理论推测是________(填“正确”或“错误”)的。 (4)查询资料：经查阅有关资料，发现苯分子中六个碳原子之间的键________(填“相同”或“不同”)，是一种特殊的键，苯分子中的六个碳原子和六个氢原子________(填“在”或“不在”)同一平面上，应该用________表示苯分子的结构更合理。 (5)发现问题：当他将苯加入溴水中时，充分振荡，发现能使溴水褪色，于是该同学认为所查资料有误。你同意他的结论吗？__________________。为什么？_________________________________。 5．硝基苯是重要的化工原料，用途广泛。 Ⅰ．制备硝基苯的化学反应方程式如下： +HO—NO2+H2O Ⅱ．可能用到的有关数据列表如下： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度(20℃)/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 微溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 浓硝酸 / 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 / 338 1.84 易溶于水 Ⅲ．制备硝基苯的反应装置图如下： Ⅳ．制备、提纯硝基苯的流程如下： 请回答下列问题： (1)配制混酸时，应在烧杯中先加入___________；反应装置中的长玻璃导管最好用____________代替(填仪器名称)；恒压滴液漏斗的优点是____________________。  (2)步骤①反应温度控制在50~60 ℃的主要原因是____________________；步骤②中分离混合物获得粗产品1的实验操作名称是__________。  (3)最后一次水洗后分液得到粗产品2时，粗产品2应________(填“a” 或“b”)。  a．从分液漏斗上口倒出 b．从分液漏斗下口放出 (4)粗产品1呈浅黄色，粗产品2为无色。粗产品1呈浅黄色的原因是________________________。  (5)步骤④用到的固体D的名称为______________。  (6)步骤⑤蒸馏操作中，锥形瓶中收集到的物质为__________。  原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$