2.2 芳香烃（四大题型）-【举一反三】2024-2025学年高二化学同步讲与练（沪科版2020选必3）

2.2 芳香烃 题型01 苯 题型02 芳香烃 题型03 苯的同系物的性质 题型04 苯相关化合物的系统命名法 题型01 苯 知识积累 一、苯 1．苯的结构 苯分子具有平面正六边形结构 （1）6个碳原子与6个氢原子均在同一个平面上。 （2）各个键角都是120° （3）苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键 2．苯的物理性质 苯是无色带有特殊气味的液体，沸点80 ℃，熔点5.5 ℃，密度比水小，在660体积的水中只能溶解1体积的苯。 3．苯的化学性质 （1）苯的氧化反应： ①苯不能被酸性高锰酸钾氧化； ②苯燃烧时产生明亮并带有浓烟的火焰。 2+15O212CO2+6H2O+Br2 Fe Br +HBr （2）苯的取代反应： ①苯和液溴的取代反应。铁作催化剂， 产物中溴苯是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色（可加NaOH溶液，震荡后用分液漏斗分离可除去），在瓶口出现白雾。 ②苯和HNO3的硝化反应： 生成物硝基苯是一种无色有苦杏仁味的油状液体，密度比水大，有毒。 注意： ①浓硫酸作催化剂、脱水剂 ②在55～60 ℃的水浴条件下进行反应，温度过高，苯易挥发、硝酸易分解，同时苯和浓硫酸会发生副反应 （磺化反应） ③混合两酸的配制方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入浓硝酸中，并不断搅拌至冷却。 ④实验中，生成物是一种淡黄色的油状液体，是因为硝基苯中混有了硝酸分解产生的NO2 【思考】如何除去酸和NO2？ 【回答】依次加入蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液即可 ⑤要用水浴加热，用水控制温度，温度计放在水中。 （3）苯和H2的加成反应：-----苯不具有典型的双键所应有的加成反应性质，与烯烃相比，苯不易发生加成反应，但在特殊情况下（催化剂、一定温度），仍能发生加成反应 （从此反应发现，苯的结构中在加成反应时可以看成有三个双键） 【典例1】有机物和苯通过反应合成的过程如图所示（无机小分子产物略去）。 下列说法错误的是 A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则一定是苯的同系物 C．若为，则有4种同分异构体 D．若为，中所有碳原子可能都共平面 【变式1-1】溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如下所示。在分液漏斗中加入含有无水苯和液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 (1)在该实验中，圆底烧瓶a的容积最适合的是________（填入正确选项前的字母）。 A． B． C． D． (2)向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 ；圆底烧瓶a中有白色雾状物产生是因为生成了 气体；装置c中碳酸钠溶液的作用是 ；其发生反应的离子方程式是 。 (3)实验过程中，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色；产生这一现象的原因是 。 (4)某兴趣小组设计了如图流程提纯制得的粗溴苯。 已知：液溴、苯、溴苯的沸点依次为59℃、80℃、156℃。 a.操作I、II、III用到的主要玻璃仪器是 。 b.操作Ⅳ、V分别是 。 c.加入溶液的目的是除去有机层①中的 。 d.向分出的粗苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是 。 e.若水层③中加入溶液后仍然显红色，说明溴化铁未被完全除尽。以简短的文字说明未被除去的溴化铁是否会影响溴苯提纯的纯度？ 。 【变式1-2】甲苯是重要的有机原料，某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料，进行下列实验： Ⅰ．利用如图所示装置制备对溴甲苯，并证明该反应为取代反应。 (1)甲中仪器M的名称为 ，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，则选用的仪器M的最合理规格为 (填标号)。 A．100mL    B．200mL    C．250mL    D．500mL (2)冷凝管中冷水从 (填“a”或“b”)进，乙中的作用为 。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为 。 (3)实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为 (填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g，则该实验的产率约为 (保留两位有效数字)。 A．检查装置气密性    B．连接好装置    C．将甲苯和液溴滴入    D．将NaOH溶液滴入 E．接通冷凝水    F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏 Ⅱ．利用如图步骤制取苯甲酸。 (4)反应的原理为+KMnO4→+KOH+MnO2↓+H2O(未配平)。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (5)粗品中主要杂质为少量KCl和，可采用下列步骤纯化： ①其中趁热过滤的目的是 。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为 。 【变式1-3】碘苯与氨基钠制备苯胺的反应机理如下。下列说法不正确的是 已知：中碳原子均为杂化，电子结构为 A．步骤①是与苯环上作用 B．碱性： C．三键键长： D．可在步骤③中用(氘氨)反应得到 题型02 芳香烃 知识积累 二、苯的同系物 1．苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7)。 2．苯的同系物的物理性质 (1)苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 (2)三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯。 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 ③密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 3．苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) (1)氧化反应 ①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4氧化的结果。 ②燃烧 燃烧的通式为CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。 (2)取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2,4,6­三硝基甲苯，发生反应的化学方程式为 。 (3)加成反应 在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷，化学反应方程式为 微点拨：2,4,6­三硝基甲苯又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药。 三、稠环芳香烃 1．定义 由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。 2．示例 (1)萘：分子式为C10H8，结构简式，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。 (2)蒽：分子式为C14H10，结构简式，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。 【典例2】分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【变式2-1】化合物M是一种新型超分子晶体材料，由X、Y、、以为溶剂反应制得(如图)。下列叙述正确的是 A．X分子中的溴原子可由苯与溴蒸气在光照条件下发生取代反应引入 B．Y与互为同系物 C．Y分子中所有原子一定不共平面 D．M中碳、氮、氯原子的轨道杂化类型均为 【变式2-2】已知(为氢原子或烷基)。有机化合物M()可被酸性溶液氧化为，则符合条件的有机化合物M的结构共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【变式2-3】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是 A．4 B．5 C．6 D．7 题型03 苯的同系物的性质 知识积累 甲苯的化学性质： ①侧链被氧化：--------可以用来鉴别苯的同系物和苯（无α-H的侧链，不能发生氧化反应） 这表明苯环和侧链的相互影响使苯的同系物的性质发生明显的变化。应该注意甲苯、二甲苯被酸性KMnO4溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。类似的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，这也是苯环对烷基影响的结果。 【注意】无论侧链多长，侧链都只被氧化为羧基。例如乙苯被高锰酸钾氧化之后，也是生成苯甲酸。 ②邻、对位上的氢容易被取代：-----由于侧链对苯环的影响，使苯环上的邻、对位上的氢易被取代。（当苯环上连有—O﹣、—OH、—OR、—NH2、—X（X表示卤素原子）等原子或原子团时，有利于新取代基进入它的邻位和对位，当连有—NO2、—CHO、—CCl3等原子团时，有利于新取代基进入间位） 三硝基甲苯是一种淡黄色的针状晶体，不溶于水，平时比较稳定，即使受热或撞击也不易爆炸。但是在敏感的起爆剂引爆下，就发生猛烈爆炸，所以它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。 苯的侧链碳原子上的氢原子也可以被取代，如甲苯和Cl2的反应，如果是在光照的情况下就会发生侧链上的取代反应，如果是在铁做催化剂的条件下就会发生苯环上的取代反应。 ③ 苯的同系物也能像苯那样发生加成反应，但较困难。 【典例3】苯和硫酸发生磺化反应，反应历程如下： 已知：在高温或大量水存在下，-SO3H能解离成-，使苯环的电子云密度增大，最后失去SO3生成苯。 下列说法不正确的是 A．磺化反应过程中碳原子的杂化类型发生改变 B．由反应历程可知相比于苯，硝基苯更难与硫酸发生磺化反应 C．苯和硝酸反应生成硝基苯，亦能在大量水存在的条件下脱去硝基生成苯 D．甲苯制邻氯甲苯的过程中引入磺酸基可以防止某些位置被取代 【变式3-1】碘苯与氨基钠制备苯胺的反应机理如下。下列说法不正确的是 已知：中碳原子均为杂化，电子结构为 A．步骤①是与苯环上作用 B．碱性： C．三键键长： D．可在步骤③中用(氘氨)反应得到 【变式3-2】分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【变式3-3】甲苯是重要的有机原料，某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料，进行下列实验： Ⅰ．利用如图所示装置制备对溴甲苯，并证明该反应为取代反应。 (1)甲中仪器M的名称为 ，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，则选用的仪器M的最合理规格为 (填标号)。 A．100mL    B．200mL    C．250mL    D．500mL (2)冷凝管中冷水从 (填“a”或“b”)进，乙中的作用为 。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为 。 (3)实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为 (填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g，则该实验的产率约为 (保留两位有效数字)。 A．检查装置气密性    B．连接好装置    C．将甲苯和液溴滴入    D．将NaOH溶液滴入 E．接通冷凝水    F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏 Ⅱ．利用如图步骤制取苯甲酸。 (4)反应的原理为+KMnO4→+KOH+MnO2↓+H2O(未配平)。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (5)粗品中主要杂质为少量KCl和，可采用下列步骤纯化： ①其中趁热过滤的目的是 。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为 。 题型04 苯相关化合物的命名 知识积累 1.基本原则 环状化合物的命名通常选择环作母体，从环上连有最简单取代基的碳原子开始编号。 2. 苯的同系物的命名 将苯环上的6个碳原子按最小位次和原则进行编号，命名时要指出取代基的位置和名称以苯环作为命名的母体，苯环上的侧链烷基为取代基进行命名，如苯环上的一个氢原子被甲基取代称为甲苯。1）当苯环上有两个取代基时，根据取代基在苯环上的相对位置，可分别用【邻（o）】【间（m）】【对（p）】来表示，如对二甲苯、邻甲基苯酚等；当苯环上有三个相同取代基时，根据取代基在苯环上的相对位置，可分别用【连】【偏】【均】来表示。 2）采用习惯命名法命名时，当苯环上有两个不同取代基时，以较大的取代基为母体来命名。 3）当苯环上连接不饱和基团或虽为饱和基团，但体积较大或结构比较复杂时，可将苯作为取代基。 4）当用最低系列原则无法确定哪种编号优先时。中文命名：让顺序规则中较小的基团位号尽可能小；英文命名：按英文字母顺序，让字母排在前面的基团位号尽可能小。如： ①根据编号须符合最低系列原则。 ②该结构需要判断甲基和乙基的优先顺序，对于中文命名需要使顺序规则中较小的基团位号尽可能小，故以甲基为1号位开始编号命名。 【典例4】苯有多种同系物,其中一种结构简式为,则它的名称为(   ) A.2,4-二甲基-3-乙基苯 B.1,3-二甲基-2-乙基苯 C.1,5-二甲基-6-乙基苯 D.2-乙基-1,3-二甲基苯 【变式4-1】下列有机物命名正确的是(   ) A.   2-乙基丙烷 B.CH3CH2CH2CH2OH   1-丁醇 C.   间二甲苯 D.   2-甲基-2-丙烯 【变式4-2】下列各化合物的命名中正确的是(   ) A. 1,3-二丁烯 B. 3-戊炔 C.间二甲苯 D. 2-甲基丁烷 【变式4-3】下列各化合物的命名中正确的是(   ) A.CH2=CH-CH=CH2 1,3-二丁烯 B. 3-丁醇 C. 2-甲基苯酚 D. 2-乙基丙烷 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2 芳香烃 题型01 苯 题型02 芳香烃 题型03 苯的同系物的性质 题型04 苯相关化合物的系统命名法 题型01 苯 知识积累 一、苯 1．苯的结构 苯分子具有平面正六边形结构 （1）6个碳原子与6个氢原子均在同一个平面上。 （2）各个键角都是120° （3）苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键 2．苯的物理性质 苯是无色带有特殊气味的液体，沸点80 ℃，熔点5.5 ℃，密度比水小，在660体积的水中只能溶解1体积的苯。 3．苯的化学性质 （1）苯的氧化反应： ①苯不能被酸性高锰酸钾氧化； ②苯燃烧时产生明亮并带有浓烟的火焰。 2+15O212CO2+6H2O+Br2 Fe Br +HBr （2）苯的取代反应： ①苯和液溴的取代反应。铁作催化剂， 产物中溴苯是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色（可加NaOH溶液，震荡后用分液漏斗分离可除去），在瓶口出现白雾。 ②苯和HNO3的硝化反应： 生成物硝基苯是一种无色有苦杏仁味的油状液体，密度比水大，有毒。 注意： ①浓硫酸作催化剂、脱水剂 ②在55～60 ℃的水浴条件下进行反应，温度过高，苯易挥发、硝酸易分解，同时苯和浓硫酸会发生副反应 （磺化反应） ③混合两酸的配制方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入浓硝酸中，并不断搅拌至冷却。 ④实验中，生成物是一种淡黄色的油状液体，是因为硝基苯中混有了硝酸分解产生的NO2 【思考】如何除去酸和NO2？ 【回答】依次加入蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液即可 ⑤要用水浴加热，用水控制温度，温度计放在水中。 （3）苯和H2的加成反应：-----苯不具有典型的双键所应有的加成反应性质，与烯烃相比，苯不易发生加成反应，但在特殊情况下（催化剂、一定温度），仍能发生加成反应 （从此反应发现，苯的结构中在加成反应时可以看成有三个双键） 【典例1】有机物和苯通过反应合成的过程如图所示（无机小分子产物略去）。 下列说法错误的是 A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则一定是苯的同系物 C．若为，则有4种同分异构体 D．若为，中所有碳原子可能都共平面 【答案】B 【解析】A．有机物a中的烃基取代苯环的氢原子生成b，为取代反应，故A正确； B．R为烃基，若含有不饱和键，则b和苯的官能团不同，结构不相似，不一定是同系物，故B错误； C．-C4H9有4种，分别为：CH3-CH2-CH2-CH2-、CH3-CH2-CH(CH3)-、(CH3)2CH-CH2-、(CH3)3C-，则a有4种同分异构体，故C正确； D．R为—CH=CH-CH3，则R为平面结构，所有碳原子共面，苯环为平面结构，所有碳原子共面，两平面结构通过单键相连，所有的碳原子可能共平面，故D正确； 【变式1-1】溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如下所示。在分液漏斗中加入含有无水苯和液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 (1)在该实验中，圆底烧瓶a的容积最适合的是________（填入正确选项前的字母）。 A． B． C． D． (2)向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 ；圆底烧瓶a中有白色雾状物产生是因为生成了 气体；装置c中碳酸钠溶液的作用是 ；其发生反应的离子方程式是 。 (3)实验过程中，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色；产生这一现象的原因是 。 (4)某兴趣小组设计了如图流程提纯制得的粗溴苯。 已知：液溴、苯、溴苯的沸点依次为59℃、80℃、156℃。 a.操作I、II、III用到的主要玻璃仪器是 。 b.操作Ⅳ、V分别是 。 c.加入溶液的目的是除去有机层①中的 。 d.向分出的粗苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是 。 e.若水层③中加入溶液后仍然显红色，说明溴化铁未被完全除尽。以简短的文字说明未被除去的溴化铁是否会影响溴苯提纯的纯度？ 。 【答案】(1)B (2) 弹簧夹K，并使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对 HBr 吸收HBr气体，防止污染空气 或 (3) 橙红 装置b中的CCl4吸收挥发出来的Br2和苯，Br2溶于CCl4中呈橙红色 (4) 分液漏斗 过滤、蒸馏 Br2 除去有机物中残留的水 溴化铁沸点高于溴苯，蒸馏时不会被蒸出，因此不影响溴苯提纯的纯度 【分析】苯和溴单质的混合液置于分液漏斗中，实验开始前先打开弹簧夹K，然后使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对，向圆底烧瓶中滴入混合液，混合液接触催化剂溴化铁发生反应，生成溴苯和HBr，装置b中盛有四氯化碳可溶解挥发的苯和溴，溶液呈橙红色，装置c中碳酸钠溶液用于吸收HBr，防止污染空气；粗溴苯中含有溴苯、苯、Br2、FeBr3等。粗溴苯水洗后，液体分层，FeBr3易溶于水进入水层，溴易溶于有机物，和苯、溴苯一起进入有机层，分液得水层①和有机层①，操作I为分液，再加入NaOH溶液除去Br2，再次分液，操作Ⅱ也为分液，水层②中主要含有NaBr、NaBrO等，有机层②中含有苯、溴苯等。第二次水洗除去有机层②中可能含有的少量NaOH，分液后得水层③和有机层③。加入无水氯化钙吸水，操作Ⅳ为过滤，得有机层④，其中含有苯和溴苯，最后根据二者沸点不同，利用操作Ⅴ为蒸馏实现分离。水层①中加入KSCN溶液后显红色，只能说明水层①中含有铁离子，但不能说明溴化铁已完全被除尽，以此解答该题。 【解析】（1）圆底烧瓶中的液体体积应介于容积的之间，由题中可知该圆底烧瓶中所加溶液体积为+=19，则圆底烧瓶的容积应介于 之间，因此应选50mL圆底烧瓶，故B正确； （2）向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开弹簧夹K，并使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对，便于混合液顺利流入圆底烧瓶中；苯与液溴反应生成HBr，在烧瓶中会形成酸雾；装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收HBr气体，防止污染空气；其发生反应的离子方程式是或； （3）装置b中的CCl4吸收挥发出来的Br2和苯，Br2溶于CCl4中呈橙红色； （4）a．根据分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ用到的主要玻璃仪器是分液漏斗； b．根据分析可知，操作Ⅳ、操作Ⅴ分别是过滤、蒸馏； c．根据分析可知，加入NaOH溶液的目的是除去有机层①中的单质溴； d．加入无水氯化钙目的是除去有机物中残留的水； e．溴化铁沸点高于溴苯，蒸馏时不会被蒸出，因此不影响溴苯提纯的纯度。 【变式1-2】甲苯是重要的有机原料，某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料，进行下列实验： Ⅰ．利用如图所示装置制备对溴甲苯，并证明该反应为取代反应。 (1)甲中仪器M的名称为 ，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，则选用的仪器M的最合理规格为 (填标号)。 A．100mL    B．200mL    C．250mL    D．500mL (2)冷凝管中冷水从 (填“a”或“b”)进，乙中的作用为 。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为 。 (3)实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为 (填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g，则该实验的产率约为 (保留两位有效数字)。 A．检查装置气密性    B．连接好装置    C．将甲苯和液溴滴入    D．将NaOH溶液滴入 E．接通冷凝水    F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏 Ⅱ．利用如图步骤制取苯甲酸。 (4)反应的原理为+KMnO4→+KOH+MnO2↓+H2O(未配平)。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (5)粗品中主要杂质为少量KCl和，可采用下列步骤纯化： ①其中趁热过滤的目的是 。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为 。 【答案】(1) 三颈烧瓶(或三口烧瓶) B (2) a 吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气 丙中产生淡黄色沉淀 (3) BAECDF (4)2∶1 (5) 避免苯甲酸析出而损失 冷却结晶时温度降低过快 【解析】（1）甲中仪器M的名称为三颈烧瓶(或三口烧瓶)；实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，总体积为70mL，液体体积一般要小于三分之二、大于三分之一，则选用的仪器M的最合理规格为B．200mL； （2）冷凝管中冷水下进上出，冷凝效果较小，则从a进；由于HBr中可能混有挥发的溴和甲苯，故要使混合气体通入四氯化碳除去溴，防止对HBr的检验造成干扰，同时吸收甲苯蒸气，装置乙中所盛放的四氯化碳的作用是吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气；装置丙中有淡黄色沉淀生成时，说明反应生成了HBr，则说明该反应是取代反应而不是加成反应； （3）实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为B．连接好装置，A．检查装置气密性，防止漏气，E．接通冷凝水， C．将甲苯和液溴滴入，进行反应，D．将NaOH溶液滴入，除去过量的溴单质，F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏，得到产物；故为：BAECDF；若最后得到对溴甲苯51.98g，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，理论生成0.38mol对溴甲苯，则该实验的产率约为； （4）该反应中锰化合价由+7变为+4，得到3个电子，高锰酸钾为氧化剂，甲苯转化为苯甲酸钾，相当于反应中失去2个氢、得到2个氧，失去6个电子，为还原剂，结合电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1； （5）①降温苯甲酸容易结晶析出，其中趁热过滤的目的是避免苯甲酸析出而损失。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为冷却结晶时温度降低过快，使得晶体颗粒较小且不规则。 【变式1-3】碘苯与氨基钠制备苯胺的反应机理如下。下列说法不正确的是 已知：中碳原子均为杂化，电子结构为 A．步骤①是与苯环上作用 B．碱性： C．三键键长： D．可在步骤③中用(氘氨)反应得到 【答案】D 【解析】A．根据反应①的原理可知，带负电荷，先攻击苯环上带正电荷的，使得苯环带负电荷，最后被消去，形成双键，A正确； B．苯胺中，氮原子存在1对孤对电子，该孤对电子会和苯环的大π键共轭，形成共轭体系，使得氮原子的电子云密度变小，与质子结合能力变弱，而中氮原子存在1对孤对电子，与质子结合能力强，碱性更强，B正确； C．由的π键电子云结构图可知，两侧电子云不对称，外侧电子云范围更大，故形成的三键键长比乙炔中的三键键长长，C正确； D．若仅靠步骤③中用参与反应，根据反应的机理，只能得到，因此，若要得到，反应②就需要替代，D错误； 故选D。 题型02 芳香烃 知识积累 二、苯的同系物 1．苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7)。 2．苯的同系物的物理性质 (1)苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 (2)三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯。 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 ③密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 3．苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) (1)氧化反应 ①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4氧化的结果。 ②燃烧 燃烧的通式为CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。 (2)取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2,4,6­三硝基甲苯，发生反应的化学方程式为 。 (3)加成反应 在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷，化学反应方程式为 微点拨：2,4,6­三硝基甲苯又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药。 三、稠环芳香烃 1．定义 由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃。 2．示例 (1)萘：分子式为C10H8，结构简式，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。 (2)蒽：分子式为C14H10，结构简式，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。 【典例2】分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【答案】B 【解析】A．根据反应需要的温度可知，甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化，故A正确； B．甲基为推电子基、硝基为吸电子基，对苯环产生不同影响，故B错误； C．甲苯发生硝化反应时，产物的量最少，以 和为主，说明甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代，故C正确； D．硝基苯发生硝化反应时，产物、的量很少，主要生成，说明硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代，故D正确； 故答案为：B。 故选：B。 【变式2-1】化合物M是一种新型超分子晶体材料，由X、Y、、以为溶剂反应制得(如图)。下列叙述正确的是 A．X分子中的溴原子可由苯与溴蒸气在光照条件下发生取代反应引入 B．Y与互为同系物 C．Y分子中所有原子一定不共平面 D．M中碳、氮、氯原子的轨道杂化类型均为 【答案】C 【解析】A．X分子中的溴原子是苯与液溴在催化剂作用下发生取代反应引入，故A错误； B．Y有6个氧的环状化合物，Y与 结构不相似，因此不互为同系物，故B错误；C．Y分子中碳原子是sp3杂化，因此Y中所有原子一定不共平面，故C正确； D．M中苯环上的碳原子的轨道杂化类型为，故D错误。 综上所述，答案为C。 【变式2-2】已知(为氢原子或烷基)。有机化合物M()可被酸性溶液氧化为，则符合条件的有机化合物M的结构共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】B 【解析】 有机化合物中，与苯环直接相连的碳原子上至少有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，则符合条件的有机化合物M的结构有、、，共3种； 故答案选B。 【变式2-3】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是 A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】A 【解析】 C11H16不饱和度为＝4，C11H16分子中除苯环外不含其它环状结构，苯环的不饱和度为4，所以，含有1个苯环，侧链为烷基；C11H16分子中存在一个，由于C11H16中含两个甲基，所以满足条件的结构中只有一个侧链。化学式为C11H16的烃结构，分子中含两个甲基，两个－CH2－和一个，1个苯环的同分异构体有：、、、，共4种； 答案选A。 题型03 苯的同系物的性质 知识积累 甲苯的化学性质： ①侧链被氧化：--------可以用来鉴别苯的同系物和苯（无α-H的侧链，不能发生氧化反应） 这表明苯环和侧链的相互影响使苯的同系物的性质发生明显的变化。应该注意甲苯、二甲苯被酸性KMnO4溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。类似的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，这也是苯环对烷基影响的结果。 【注意】无论侧链多长，侧链都只被氧化为羧基。例如乙苯被高锰酸钾氧化之后，也是生成苯甲酸。 ②邻、对位上的氢容易被取代：-----由于侧链对苯环的影响，使苯环上的邻、对位上的氢易被取代。（当苯环上连有—O﹣、—OH、—OR、—NH2、—X（X表示卤素原子）等原子或原子团时，有利于新取代基进入它的邻位和对位，当连有—NO2、—CHO、—CCl3等原子团时，有利于新取代基进入间位） 三硝基甲苯是一种淡黄色的针状晶体，不溶于水，平时比较稳定，即使受热或撞击也不易爆炸。但是在敏感的起爆剂引爆下，就发生猛烈爆炸，所以它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。 苯的侧链碳原子上的氢原子也可以被取代，如甲苯和Cl2的反应，如果是在光照的情况下就会发生侧链上的取代反应，如果是在铁做催化剂的条件下就会发生苯环上的取代反应。 ③ 苯的同系物也能像苯那样发生加成反应，但较困难。 【典例3】苯和硫酸发生磺化反应，反应历程如下： 已知：在高温或大量水存在下，-SO3H能解离成-，使苯环的电子云密度增大，最后失去SO3生成苯。 下列说法不正确的是 A．磺化反应过程中碳原子的杂化类型发生改变 B．由反应历程可知相比于苯，硝基苯更难与硫酸发生磺化反应 C．苯和硝酸反应生成硝基苯，亦能在大量水存在的条件下脱去硝基生成苯 D．甲苯制邻氯甲苯的过程中引入磺酸基可以防止某些位置被取代 【答案】C 【解析】 A．在苯分子中，碳原子的价层电子对数为=3，发生sp2杂化，而在中，与-相连的碳原子，其价层电子对数为=4，发生sp3杂化，则磺化反应过程中碳原子的杂化类型发生改变，A正确； B．由反应历程可知，磺化反应需要苯环电子云密度增大，硝基是吸电子基，会使苯环电子云密度降低，不利于磺化反应的发生，所以相比于苯，硝基苯更难与硫酸发生磺化反应，B正确； C．苯和硝酸反应生成硝基苯，硝基苯中硝基与苯环之间是通过共价键结合，且该共价键比较稳定，在大量水存在的条件下不能像磺酸根那样解离，所以不能脱去硝基生成苯，C不正确； D．甲苯制邻氯甲苯时，引入磺酸基可以占据某些位置，从而防止这些位置被氯取代，之后再脱去磺酸基，可得到邻氯甲苯，D正确； 故选C。 【变式3-1】碘苯与氨基钠制备苯胺的反应机理如下。下列说法不正确的是 已知：中碳原子均为杂化，电子结构为 A．步骤①是与苯环上作用 B．碱性： C．三键键长： D．可在步骤③中用(氘氨)反应得到 【答案】D 【解析】A．根据反应①的原理可知，带负电荷，先攻击苯环上带正电荷的，使得苯环带负电荷，最后被消去，形成双键，A正确； B．苯胺中，氮原子存在1对孤对电子，该孤对电子会和苯环的大π键共轭，形成共轭体系，使得氮原子的电子云密度变小，与质子结合能力变弱，而中氮原子存在1对孤对电子，与质子结合能力强，碱性更强，B正确； C．由的π键电子云结构图可知，两侧电子云不对称，外侧电子云范围更大，故形成的三键键长比乙炔中的三键键长长，C正确； D．若仅靠步骤③中用参与反应，根据反应的机理，只能得到，因此，若要得到，反应②就需要替代，D错误； 故选D。 【变式3-2】分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【答案】B 【解析】A．根据反应需要的温度可知，甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化，故A正确； B．甲基为推电子基、硝基为吸电子基，对苯环产生不同影响，故B错误； C．甲苯发生硝化反应时，产物的量最少，以 和为主，说明甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代，故C正确； D．硝基苯发生硝化反应时，产物、的量很少，主要生成，说明硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代，故D正确； 故答案为：B。 【变式3-3】甲苯是重要的有机原料，某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料，进行下列实验： Ⅰ．利用如图所示装置制备对溴甲苯，并证明该反应为取代反应。 (1)甲中仪器M的名称为 ，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，则选用的仪器M的最合理规格为 (填标号)。 A．100mL    B．200mL    C．250mL    D．500mL (2)冷凝管中冷水从 (填“a”或“b”)进，乙中的作用为 。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为 。 (3)实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为 (填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98g，则该实验的产率约为 (保留两位有效数字)。 A．检查装置气密性    B．连接好装置    C．将甲苯和液溴滴入    D．将NaOH溶液滴入 E．接通冷凝水    F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏 Ⅱ．利用如图步骤制取苯甲酸。 (4)反应的原理为+KMnO4→+KOH+MnO2↓+H2O(未配平)。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (5)粗品中主要杂质为少量KCl和，可采用下列步骤纯化： ①其中趁热过滤的目的是 。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为 。 【答案】(1) 三颈烧瓶(或三口烧瓶) B (2) a 吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气 丙中产生淡黄色沉淀 (3) BAECDF (4)2∶1 (5) 避免苯甲酸析出而损失 冷却结晶时温度降低过快 【分析】 甲中甲苯与溴单质发生取代反应，生成对溴甲苯和HBr，通过乙装置吸收挥发的溴和甲苯后，生成气体进入丙中，硝酸银溶液用于检验溴化氢，丁装置吸收多余的HBr，防止污染环境； 【解析】（1）甲中仪器M的名称为三颈烧瓶(或三口烧瓶)；实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，总体积为70mL，液体体积一般要小于三分之二、大于三分之一，则选用的仪器M的最合理规格为B．200mL； （2）冷凝管中冷水下进上出，冷凝效果较小，则从a进；由于HBr中可能混有挥发的溴和甲苯，故要使混合气体通入四氯化碳除去溴，防止对HBr的检验造成干扰，同时吸收甲苯蒸气，装置乙中所盛放的四氯化碳的作用是吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气；装置丙中有淡黄色沉淀生成时，说明反应生成了HBr，则说明该反应是取代反应而不是加成反应； （3）实验过程中进行的分步操作如下，合理的顺序为B．连接好装置，A．检查装置气密性，防止漏气，E．接通冷凝水， C．将甲苯和液溴滴入，进行反应，D．将NaOH溶液滴入，除去过量的溴单质，F．将M中混合物过滤、分液、蒸馏，得到产物；故为：BAECDF；若最后得到对溴甲苯51.98g，实验过程中使用了40mL甲苯(约为0.38mol)和30mL液溴(约为0.58mol)，理论生成0.38mol对溴甲苯，则该实验的产率约为； （4）该反应中锰化合价由+7变为+4，得到3个电子，高锰酸钾为氧化剂，甲苯转化为苯甲酸钾，相当于反应中失去2个氢、得到2个氧，失去6个电子，为还原剂，结合电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1； （5）①降温苯甲酸容易结晶析出，其中趁热过滤的目的是避免苯甲酸析出而损失。 ②最后得到的苯甲酸纯品晶体颗粒较小且晶体外形不规则，最可能的原因为冷却结晶时温度降低过快，使得晶体颗粒较小且不规则。 题型04 苯相关化合物的命名 知识积累 1. 基本原则 环状化合物的命名通常选择环作母体，从环上连有最简单取代基的碳原子开始编号。 2. 苯的同系物的命名 将苯环上的6个碳原子按最小位次和原则进行编号，命名时要指出取代基的位置和名称以苯环作为命名的母体，苯环上的侧链烷基为取代基进行命名，如苯环上的一个氢原子被甲基取代称为甲苯。1）当苯环上有两个取代基时，根据取代基在苯环上的相对位置，可分别用【邻（o）】【间（m）】【对（p）】来表示，如对二甲苯、邻甲基苯酚等；当苯环上有三个相同取代基时，根据取代基在苯环上的相对位置，可分别用【连】【偏】【均】来表示。 2）采用习惯命名法命名时，当苯环上有两个不同取代基时，以较大的取代基为母体来命名。 3）当苯环上连接不饱和基团或虽为饱和基团，但体积较大或结构比较复杂时，可将苯作为取代基。 4）当用最低系列原则无法确定哪种编号优先时。中文命名：让顺序规则中较小的基团位号尽可能小；英文命名：按英文字母顺序，让字母排在前面的基团位号尽可能小。如： ①根据编号须符合最低系列原则。 ②该结构需要判断甲基和乙基的优先顺序，对于中文命名需要使顺序规则中较小的基团位号尽可能小，故以甲基为1号位开始编号命名。 【典例4】苯有多种同系物,其中一种结构简式为,则它的名称为(   ) A.2,4-二甲基-3-乙基苯 B.1,3-二甲基-2-乙基苯 C.1,5-二甲基-6-乙基苯 D.2-乙基-1,3-二甲基苯 【答案】B 【解析】以苯为母体,将苯环上最简单的取代基(甲基)所连的碳原子编为“1”号,然后顺时针或逆时针编号,使取代基位置编号之和最小,B正确。 【变式4-1】下列有机物命名正确的是(   ) A.   2-乙基丙烷 B.CH3CH2CH2CH2OH   1-丁醇 C.   间二甲苯 D.   2-甲基-2-丙烯 【答案】B 【解析】A选项的主链选错,正确名称应该是2-甲基丁烷;B项正确;C项两个甲基的相对位置不是间位,正确名称为对二甲苯,D项双键位置应该在1号位。 【变式4-2】下列各化合物的命名中正确的是(   ) A. 1,3-二丁烯 B. 3-戊炔 C.间二甲苯 D. 2-甲基丁烷 【答案】D 【解析】找出最长的碳链当主链,依碳数命名主链,前十个以天干(甲、乙、丙...)代表碳数,碳数多于十个时,以中文数字命名,如:十一烷;从最近的取代基位置编号:1、2、3...(使取代基的位置数字越小越好)。以数字代表取代基的位置。数字与中文数字之间以-隔开;有多个取代基时,以取代基数字最小且最长的碳链当主链,并依甲基、乙基、丙基的顺序列出所有取代基;有两个以上的取代基相同时,在取代基前面加入中文数字:一、二、三...,如:二甲基,其位置以 , 隔开,一起列于取代基前面。如果含有官能团,则含有官能团的最长碳链作主链,编号也是从离官能团最近的一端开始。A不正确,应该是1,3-丁二烯,B不正确,应该是2-丁醇,C不正确,应该是邻甲基苯酚,所以正确的答案选D。 【变式4-3】下列各化合物的命名中正确的是(   ) A.CH2=CH-CH=CH2 1,3-二丁烯 B. 3-丁醇 C. 2-甲基苯酚 D. 2-乙基丙烷 【答案】C 【解析】1,3-二丁烯名称书写不规范，正确命名应该为1 ,3 –丁二稀，故A选项错；命名要从离羟基近的—端编号，正确名称为2-丁醇，故B项错;不符合烷烃命名规则，正确名称为2 -甲基丁烷，故D项错误。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$