课时4 走进芳香烃——从凯库勒的梦到现代应用（分层作业）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

课时4 走进芳香烃：从凯库勒的梦到现代应用 1．（24高二·浙江·月考）下列有关苯的性质的叙述中，不正确的是（ ） A．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了取代反应 B．在一定条件下苯能与氢气发生加成反应 C．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色 D．苯燃烧能够产生黑烟 【答案】C 【详解】A. 苯在溴化铁的催化作用下与液溴发生卤代反应生成溴苯和溴化氢，属于取代反应，A项正确； B. 苯在镍催化作用下与氢气发生加成反应生成环己烷，B项正确； C. 苯不与溴水反应，溴更易溶于苯中，则可发生萃取，苯的密度小于水，因此上层为溴的苯溶液，颜色为橙色，下层为水，颜色为无色，C项错误； D. 苯是一种“含碳量很高”的有机化合物，在空气中，苯在一般情况下燃烧时都是不完全燃烧，会产生大量的单质碳(形成炭黑)，这些单质碳漂浮在空中就成了黑烟，D项正确； 答案选C。 【点睛】苯在溴化铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢；苯分子中没有碳碳双键，不能与溴水发生加成反应，但溴更易溶于苯中，溴水与苯混合时，可发生萃取，苯的密度小于水，因此上层为溴的苯溶液，颜色为橙色，下层为水，颜色为无色，这是由于萃取使溴水褪色，没有发生化学反应。这是学生们的易错点，也是常考点。 2．（24高二·北京·期中）下列关于苯的叙述正确的是（ ） A．反应①为取代反应，反应的试剂是浓溴水 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应③为取代反应，有机产物是炸药TNT D．反应④中1mol苯最多与3mol发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键 【答案】B 【详解】A．反应①为苯和液溴发生的取代反应，反应需要铁作为催化剂，故A错误； B．反应②为苯在氧气中燃烧，属于氧化反应，因为含碳量比较高，不完全燃烧，反应现象是火焰明亮并带有浓烟，故B正确； C．反应③为苯和硝酸的取代反应，产物为硝基苯，不是炸药TNT，故C错误； D. 反应④为苯与氢气的加成反应，1mol苯最多与3molH2发生加成反应，苯分子中不存在碳碳双键，故D错误； 故选B。 3．（24高二·云南·月考）下列实验操作中正确的是（ ） A．将溴水、FeBr3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．苯和浓HNO3在浓H2SO4催化下反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计水银球应放在混合液中 D．制取硝基苯时，应先加2mL浓H2SO4，再加入1.5mL浓HNO3，然后再滴入约1mL苯，最后放在水浴中加热 【答案】B 【详解】A．苯与溴水不反应，与液溴在铁粉作催化剂、加热的条件下，反应制取溴苯，故A错误； B．由于溴苯与氢氧化钠溶液不发生反应，而溴与氢氧化钠溶液能够发生反应，反应后混合液分层，所以可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液，故B正确； C．用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，需要测量水的温度，温度计应放在热水中，故C错误； D．应该先加入浓硝酸，再加入浓硫酸，滴加顺序颠倒，容易发生危险，故D错误； 故选B。 4．（24·厦门·月考）一辆运送苯的槽罐车在某高速公路侧翻，罐内苯泄入路边的水渠，造成严重危害，下列报道中有科学性错误的是（ ） A．因大量苯溶于水中，渗入土壤，会对周边环境造成严重污染 B．因苯是一种易挥发、易燃的物质，事发地若有火星就可能引起爆炸 C．可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到清除部分泄漏物的目的 D．若通过焚烧清除泄漏物，则会产生大量的黑烟，污染严重，故此法不宜采纳 【答案】A 【详解】A．苯难溶于水，但苯有毒，故苯渗入土壤会对周边环境造成严重污染，A项错误； B．苯是一种易挥发、易燃的物质，遇火可能会引起爆炸，B项正确； C．苯难溶于水，且密度比水小，苯浮在水面上，故可采取抽吸水渠中上层液体的办法清除部分泄漏物，C项正确； D．苯在空气中燃烧伴有浓烈的黑烟，会严重污染空气，故不宜通过焚烧清除泄漏物，D项正确； 故选：A。 5．（24·陕西西安·月考）下列关于苯的说法中，正确的是（ ） A．分子中含有3个C—C键和3个C=C键 B．能与溴水发生加成反应 C．苯不能被高锰酸钾溶液氧化，它属于饱和烃 D．在空气中燃烧时产生较多的黑烟 【答案】D 【详解】A．苯分子中不含碳碳双键、单键，为大π键，A错误； B．苯分子中不含碳碳双键，不能与溴水发生加成反应，B错误； C．苯不能被高锰酸钾溶液氧化，也不属于饱和烃，C错误； D．苯含碳量较大，在空气中燃烧时产生较多的黑烟，D正确； 故选D。 6．（24高二下·浙江杭州·期末）苯的溴化反应机理如下所示，下列说法正确的是（ ） ①C6H6+Br2→C6H6Br++Br-慢反应 ②C6H6Br+→C6H5Br+H+快反应 A．已知反应①△H>0，故苯的溴化反应是吸热反应 B．苯的溴化反应速率主要由反应②决定 C．FeBr3的催化机理：反应过程中产生了[Br+][]，有利于反应①进行 D．苯与ICl反应可能得到氯苯 【答案】C 【详解】A．已知反应①△H>0，题目信息不知道反应②是吸热反应还是放热反应，所以不能进行判断，A错误； B．化学反应速率由慢反应决定，所以苯的溴化反应速率主要由反应①决定，B错误； C．反应过程中的催化机理为：产生了[Br+][]，有利于反应①进行，C正确； D．在反应中，‌ICl作为氯化剂和氧化剂，‌其中的I原子显示出+1的化合价，‌而Cl原子显示出-1的化合价，根据取代反应的原则，‌电性相反的原子或原子团相互结合形成化合物，‌从而促使苯环上的一个氢原子被ICl中的I原子取代，‌生成一碘化苯（‌苯环上的一个氢原子被碘原子取代的产物）‌和氯化氢（‌HCl）‌，D错误； 故选C。 7．（24·江苏南京·期中）实验室用如下装置制备溴苯并验证反应有HBr生成，关于实验操作或叙述正确的是（ ） A．X为苯和溴水的混合液 B．Y可以是CCl4 C．Z可以是淀粉和KI混合液 D．苯和溴苯可以用如图丁所示装置分离 【答案】B 【详解】A．溴水不能和苯发生取代反应，则制备过程中需用液溴，不能用溴水，选项A错误； B．CCl4的作用是除去HBr中的Br2蒸气，选项B正确； C．丙装置用于吸收和检验HBr，Z中应该是用硝酸银溶液或紫色石蕊试液检验HBr，选项C错误； D．蒸馏操作温度计水银球应在分馏烧瓶支管口处，选项D错误； 答案选B。 8．（24·河北邢台·期中）苯与浓硫酸在70~80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸(强酸)，原理为，此反应可用于制备洗涤剂。下列说法错误的是（ ） A．该反应的最佳加热方式为水浴加热 B．0.1mol苯磺酸最多可消耗0.1mol C．苯易挥发，这是由于苯分子中键键能小 D．苯很难与溴发生加成反应，这是因为苯含有的大键比较稳定 【答案】C 【详解】A．苯与浓硫酸再70~80℃可以发生磺化反应，故最佳加热方式为水浴加热，A正确； B．1mol苯磺酸可以与1mol碳酸氢钠反应，则0.1mol苯磺酸最多消耗0.1mol碳酸氢钠，B正确； C．苯易挥发，不是因为碳氢键键能小，其他不易挥发的物质也含有碳氢键，C错误； D．苯环的p -π共轭，使苯环稳定，使溴水很难发生加成反应，D正确； 故选C。 9．（24·辽宁·期中）下列实验装置及相应说法正确的是（ ） A．图A中甲烷和氯气在光照条件下反应生成的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，说明CH3Cl是酸性气体 B．图B用于实验室制备硝基苯，水浴加热的好处是受热均匀、容易控制温度 C．图C用于除去甲烷中的乙烯杂质 D．图D中收集的气体可以使溴水褪色，说明生成了乙炔 【答案】B 【详解】A．甲烷与氯气在光照条件下反应生成的气体有一氯甲烷和氯化氢，使湿润的石蕊试纸变红的气体为氯化氢，一氯甲烷为非电解质，A错误； B．水浴加热能使物质均匀受热，故好处是受热均匀、容易控制温度，B正确； C．高锰酸钾氧化乙烯生成二氧化碳气体，引入新杂质，C错误；   D．反应中生成硫化氢等杂质气体也能使溴水褪色，干扰乙烯检验，D错误； 故选B。 10．（24·吉林四平·期中）X、Y是两种常见的烃，且两者的氢元素质量分数相同，下列关于X和Y的叙述正确的是（ ） A．X、Y一定均是烷烃 B．完全燃烧时生成等量的 C．最简式一定相同 D．若X是苯，则Y不可能与溴水反应 【答案】C 【详解】A．X和Y中氢元素质量分数相同，则碳元素质量分数也一定相同，二者具有相同的最简式，X、Y可能为烷烃(此时二者互为同分异构体)、烯烃和环烷烃，A错误， B．因未告知X、Y的质量是否相同，故无法确定生成的量是否相等，B错误； C．X和Y中氢元素质量分数相同，则碳元素质量分数也一定相同，二者具有相同的最简式，C正确； D．若X是苯，则Y可能是乙炔、苯乙烯等，乙炔、苯乙烯都能与溴水加成，D错误； 故选C。 11．一种生产聚苯乙烯的流程如图所示： 下列叙述不正确的是（ ） A．反应①属于加成反应 B．苯乙烯最多可与发生加成反应 C．鉴别苯与苯乙烯可用酸性溶液 D．苯、苯乙烯和乙苯分子中所有原子不可能都处于同一平面 【答案】D 【详解】A．反应①是苯和乙烯反应生成乙苯，符合加成反应的特点，A项正确； B．苯环可与发生加成反应，碳碳双键能与发生加成反应，因此苯乙烯与发生加成反应，最多消耗， B项正确； C．苯与酸性溶液不反应，苯乙烯中含有碳碳双键，可以使酸性溶液褪色，C项正确； D．苯与乙烯均为平面形结构，通过旋转苯乙烯分子中的键，可使苯环所在的平面与乙烯所在的平面处于同一平面，则苯乙烯分子中的所有原子可能处于同一平面，乙苯中含有饱和碳原子，分子中所有原子不可能处于同一平面，D项错误； 答案选D。 12．（24高二下·安徽阜阳·期中）实验室制备溴苯的装置如图所示。下列有关实验操作或叙述不正确的是（ ） A．加入的是铁粉，但真正起催化作用的是 B．三颈烧瓶中剧烈反应，充满红棕色气体 C．锥形瓶中的长导管末端可插入蒸馏水液面以下 D．反应后滴加溶液，三颈烧瓶中有红褐色沉淀生成 【答案】C 【详解】A．的作用是催化剂，若没有，可向其中加入铁粉，利用与反应产生获得，A项正确； B．制溴苯反应放热，部分液溴变成溴蒸气(红棕色)，B项正确； C．锥形瓶中的长导管末端不可插入蒸馏水液面以下，否则会发生倒吸，C错误； D．，D项正确； 故答案选C。 13．（24·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 【答案】C 【详解】A．生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确； B．根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，故B正确； C．M的六元环中与相连的C为杂化，苯中大键发生改变，故C错误； D．苯的硝化反应中浓作催化剂，故D正确； 故选C。 14．（24·江苏泰州·期末）苯和液溴反应的机理能垒图可如题图所示，催化该反应的过程中结合。下列叙述正确的是（ ） A．苯和液溴反应的 B．催化时与以σ键结合 C．苯和液溴反应的决速步为第二步 D．若将换成ICl，将会生成 【答案】B 【详解】A．苯和液溴反应的，A错误； B．催化时与以σ键结合，B正确； C．第一步的正活化能比第二步的大，活化能越大反应速率越慢，决速步骤是第一步，C错误； D．若将换成ICl，连接苯环的是略带正电的基团，则生成碘苯，D错误； 故选B。 15．（24·四川南充·期中）下列实验装置和原理能达到实验目的的是（ ） A．装置甲可用于除去乙烷中乙烯 B．装置乙可以分离苯和溴苯 C．装置丙可用于除去苯甲酸中的难溶性杂质 D．装置丁中试剂的加入顺序为：浓硝酸、浓硫酸、苯 【答案】D 【详解】A．乙烯被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳，引入新杂质，故A错误； B．蒸馏装置中温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处，故B错误； C．苯甲酸的溶解度随温度的升高而增大，为防止苯甲酸的损失，用重结晶提纯时，应趁热过滤，故C错误； D．为防止液体飞溅，应将浓硫酸加入浓硝酸中，最后加入苯制取硝基苯，故D正确； 故选：D。 16．（24·广东茂名·期中）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯并进行纯化的装置如图所示： 下列说法正确的是（ ） A．装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发，提高产率 B．装置Ⅱ可用于分离两种液体形成的混合物 C．用装置Ⅲ分液时，将分层的液体依次从分液漏斗的下口放出 D．装置Ⅳ中a为进水口，b为出水口 【答案】A 【分析】根据题意，在Fe作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应，得到含、、、和及少量铁屑的混合物。混合物用装置Ⅱ过滤除去铁屑；滤液用水洗碱洗后在装置Ⅲ中分液得溴苯和产品；溴苯粗产品干燥后，通过蒸馏可进一步提纯得到较纯净的溴苯。 【详解】A．苯和溴均易挥发，用装置Ⅰ回流可减少反应物的挥发，提高产率，A正确； B．过滤是把不溶于液体的固体与液体分离的一种方法，不能用于分离两种液体形成的混合物，B错误； C．用装置Ⅲ分液时，将下层液体从分液漏斗的下口放出，上层液体从分液漏斗的上口倒出，C错误； D．冷凝水应下进上出，装置Ⅳ中b为进水口，a为出水口，D错误； 故选A。 17．（24·浙江嘉兴·一模）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 【详解】 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。 18．（25·江苏无锡·期中）下列实验装置可以达到实验目的的是（ ） A．分离苯和甲苯 B．酒精萃取碘水中的碘 C．制备溴苯 D．制备并检验乙炔 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．分离苯和甲苯的混合溶液应选择蒸馏，蒸馏时，温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口下沿处，A项错误； B．酒精易溶于水，不能从碘水中萃取出碘，B项错误； C．溴苯应用苯与液溴在FeBr3催化下反应制备，C项正确； D．制备乙炔应用饱和食盐水与电石反应，并且反应产物中有H2S等杂质生成，检验前应先用硫酸铜溶液除去杂质，D项错误； 故选：C。 19．（25·江苏·一模）某科学研究小组制备硝基苯的实验装置如图所示，相关数据见下表。已知该实验中存在的主要副反应是：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 不溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 间二硝基苯 89 301 1.57 微溶于水 浓硝酸 42 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 10.4 338 1.84 易溶于水 实验步骤如下： 取20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中。取17.7mL(约15.60g)苯加入A中。在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴加边搅拌，混合均匀加热，使其在50-60℃下发生反应，直至反应结束。将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液和水洗涤。在分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，过滤，对滤液进行蒸馏纯化，收集205~210℃的馏分，得到纯硝基苯18g。 回答下列问题： (1)仪器B的名称是 ，图中装置C的作用是 。 (2)制备硝基苯的化学方程式为 。 (3)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中？ (填“能”或“不能”)。 (4)为了使反应在50~60℃下进行，常采用的加热方法是 。反应结束并冷却至室温后A中液体为粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 。 (5)本实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (结果保留2位有效数字，已知硝酸过量)。 【答案】(1) 分液漏斗 （导气）冷凝回流 (2)+HNO3(浓) +H2O (3)不能 (4) 水浴加热 粗硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2 (5)73%或0.73 【分析】苯与浓硝酸发生取代反应制取硝基苯时，先将浓硫酸加入浓硝酸中从而制得混合酸，然后往常温下的混合酸中加入苯，水浴加热后制得硝基苯。制得的硝基苯中常混有硝酸、硫酸、二氧化氮、间二硝基苯等，需进行水洗、碱洗、干燥，最后蒸馏； 【详解】（1）由仪器结构特征可知，装置B为分液漏斗，装置C为冷凝管，苯与浓硝酸都容易挥发，装置C起导气和冷凝回流的作用，以提高原料利用率； （2） 苯与混酸在50～60℃下发生反应制备硝基苯，浓硫酸做催化剂和吸水剂，化学方程式为：+HNO3(浓) +H2O； （3）浓硝酸与浓硫酸混合时会放出大量的热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓硫酸，容易导致液体迸溅，发生危险，因此配制混合酸时，不能将浓硝酸加入浓硫酸中； （4）反应在50～60℃下进行，苯及浓硝酸的沸点均低于水的沸点，可以采用水浴加热，受热均匀，且便于控制温度；浓硝酸受热后发生分解会产生二氧化氮气体溶在硝基苯中，导致粗硝基苯呈黄色，所以反应结束并冷却至室温后，粗硝基苯呈黄色； （5） 制备硝基苯的反应为+HNO3(浓) +H2O，据反应可知，苯完全反应生成硝基苯的理论产量为，故硝基苯的产率为。 20．（25·江苏徐州·期中）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。 【详解】（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。 21．（25·辽宁·期末）在一定条件下，苯与浓和浓混合物的反应机理和能量变化如图所示： 下列说法错误的是（ ） A．反应②为决速步骤 B．反应①的化学方程式为 C．反应过程中碳原子的杂化方式保持不变 D．该条件下，为主产物 【答案】C 【详解】A．由反应机理图可知，反应②的活化能最大，反应速率最慢，为决速步骤，A正确； B．由元素守恒和电荷守恒可知，反应①的化学方程式为，B正确； C．由图可知，苯环中碳原子为杂化，中间产物与硝基相连的碳原子为杂化，饱和碳原子为杂化，C错误； D．由反应历程可知，反应③的活化能低于反应④，且的稳定性大于，故反应③为主反应，为主产物，D正确； 故答案为：C。 22．（25·宁夏石嘴山·期中）我国科学家成功实现甲烷在催化剂及无氧条件下，一步高效生产乙烯、芳香烃和氢气等化学品，为天然气化工开发了一条革命性技术。以甲烷为原料合成部分化工产品流程如下(部分反应条件已略去)，回答下列问题 已知① ② ③苯环上原有的取代基对新导入苯环上的取代基的位置有一定的影响： 第一类取代基主要使新导入的取代基进入苯环的邻位和对位，如、(或烃基)、等；第二类取代基主要使新导入的取代基进入苯环的间位，如、等。 (1)乙烯分子中σ键和π键的个数比为 ； (2)反应②的化学反应类型为 ； (3)聚苯乙烯的结构简式为 ； (4)写出反应⑤的化学方程式 (5)写出以苯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干) 。 【答案】(1)5：1 (2)加成反应 (3) (4)+Br2+HBr (5) 【分析】甲烷在催化剂的作用下可生成乙烯和苯，苯与液溴在溴化铁的催化作用下发生取代反应生成溴苯；乙烯与苯发生加成反应生成乙苯，乙苯去氢生成苯乙烯，苯乙烯在催化剂条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯，据此分析回答。 【详解】（1）乙烯分子的结构简式为CH2=CH2，共价单键为σ键，共价双键中有一个σ键、一个π键，则乙烯分子中键和键的个数比为5∶1； （2）反应②为乙烯与苯发生加成反应生成乙苯，反应类型为加成反应； （3）苯乙烯发生加聚反应生成聚苯乙烯，聚苯乙烯的结构简式为：； （4）反应⑤为苯与液溴在溴化铁的催化作用下生成溴苯和HBr，化学方程式为：+Br2+HBr； （5）苯与浓硝酸在浓硫酸催化、加热条件下反应生成，根据已知信息②③可知，与一氯甲烷可在AlCl3的作用下反应生成，根据已知信息①可知，中的硝基在Fe/HCl作用下被还原为氨基生成，则合成路线流程图为：。 23．（24·山东青岛·期中）苯胺是一种重要精细化工原料，在染料、医药等行业中具有广泛的应用。可利用硝基苯制取苯胺，其原理简示如下： 物质 相对分子质量 沸点/℃ 密度 溶解性 硝基苯 123 210.9 1.23 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚 苯胺 93 184.4 1.02 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚；还原性强、易被氧化 Ⅰ．制取硝基苯。 实验步骤；实验室采用如图所示装置制取硝基苯，恒压滴液漏斗中装有一定量的苯，三颈烧瓶装有一定比例的浓硫酸和浓硝酸混合物。 请回答下列问题： (1)实验装置中长玻璃管的作用是 ，可以用 代替(填仪器名称)。 (2)下列说法中正确的是___________(填序号)。 A．配制混酸时，将浓硝酸沿杯壁缓缓加入浓硫酸中，并不断搅拌、冷却 B．温度控制在50～60℃原因之一是减少副反应的发生 C．制得的粗硝基苯可以先用乙醇萃取，分液后再洗涤 D．浓硫酸可以起催化作用，加快反应速率 (3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为： 。 (4)提纯产品的过程中需要用5％溶液洗涤三颈烧瓶中的粗产品，其目的是 。 Ⅱ．制取苯胺 ①组装好实验装置(如下图，夹持仪器已略去)，并检查气密性。 ②先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒压滴液漏斗，换上温度计。 ③打开活塞K，通入一段时间。 ④利用油浴加热，使反应液温度维持在140℃进行反应。 ⑤反应结束后，关闭活塞K，向三颈烧瓶中加入生石灰。 ⑥调整好温度计的位置，继续加热，收集182～186℃馏分，得到较纯苯胺。 回答下列问题： (5)若实验中步骤③和④的顺序颠倒，则实验中可能产生的不良后果是 。 (6)步骤⑤中，加入生石灰的作用是 。 (7)若实验中硝基苯用量为，最后得到苯胺，苯胺的产率为 (计算结果精确到0.1％)。 【答案】(1) 平衡气压、冷凝回流 球形冷凝管(或蛇形冷凝管、直形冷凝管) (2)BD (3)+HNO3+H2O (4)除去粗硝基苯中混有的硫酸、硝酸、二氧化氮等 (5)生成的苯胺会被空气中氧化，且装置内温度较高，加热时和混合会发生爆炸 (6)吸收反应生成的水 (7)66.7％ 【分析】制取硝基苯时，先往三颈烧瓶内加入浓硝酸，再缓缓加入浓硫酸，并不断搅拌、冷却，最后加入苯，用水浴加热。从混合液中提取硝基苯时，需往混合液中加入NaOH溶液，然后分液，最后再蒸馏，以获得硝基苯。 【详解】（1）实验装置中长玻璃管所起的作用是平衡气压、冷凝回流，所以可以用球形冷凝管(或蛇形冷凝管、直形冷凝管)代替。 （2）A．配制混酸时，与浓硫酸稀释相似，是将浓硫酸沿杯壁缓缓加入浓硝酸中，并不断搅拌、冷却，A不正确；B．温度控制在50~60 ℃，原因是减少副反应的发生、减少苯与浓硝酸的挥发，B正确；C．乙醇易溶于水，不能作萃取剂，不能用于粗硝基苯的萃取，C不正确；D．浓硫酸是制硝基苯反应的催化剂，可以降低该反应活化能，D正确；故选BD。 （3） 三颈烧瓶中，苯与混酸反应制硝基苯，化学方程式为： +HNO3 +H2O。 （4）粗硝基苯中混有硝酸、硫酸、苯、间二硝基苯、二氧化氮等，提纯时需要用5%NaOH溶液洗涤，以去除酸性无机物，其目的是：除去粗硝基苯中混有的硫酸、硝酸、二氧化氮等。答案为：除去粗硝基苯中混有的硫酸、硝酸、二氧化氮等； （5）先通氢气，可以排尽装置内的空气，防止加热时与空气混合发生爆炸及苯胺的氧化，若实验中步骤③和④的顺序颠倒，则实验中可能产生的不良后果是：生成的苯胺会被空气中O2氧化，且装置内温度较高，加热时H2和O2混合会发生爆炸。答案为：生成的苯胺会被空气中O2氧化，且装置内温度较高，加热时H2和O2混合会发生爆炸； （6）步骤⑤中，若直接蒸馏，苯胺中会混有水，所以加入生石灰的作用是：吸收反应生成的水。答案为：吸收反应生成的水； （7）若实验中硝基苯用量为10 mL，n(苯胺)=n(硝基苯)==0.1mol，最后得到苯胺6.2g，苯胺的产率为≈66.7%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时4 走进芳香烃：从凯库勒的梦到现代应用 1．（24高二·浙江·月考）下列有关苯的性质的叙述中，不正确的是（ ） A．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了取代反应 B．在一定条件下苯能与氢气发生加成反应 C．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色 D．苯燃烧能够产生黑烟 2．（24高二·北京·期中）下列关于苯的叙述正确的是（ ） A．反应①为取代反应，反应的试剂是浓溴水 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应③为取代反应，有机产物是炸药TNT D．反应④中1mol苯最多与3mol发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键 3．（24高二·云南·月考）下列实验操作中正确的是（ ） A．将溴水、FeBr3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．苯和浓HNO3在浓H2SO4催化下反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计水银球应放在混合液中 D．制取硝基苯时，应先加2mL浓H2SO4，再加入1.5mL浓HNO3，然后再滴入约1mL苯，最后放在水浴中加热 4．（24·厦门·月考）一辆运送苯的槽罐车在某高速公路侧翻，罐内苯泄入路边的水渠，造成严重危害，下列报道中有科学性错误的是（ ） A．因大量苯溶于水中，渗入土壤，会对周边环境造成严重污染 B．因苯是一种易挥发、易燃的物质，事发地若有火星就可能引起爆炸 C．可以采取抽吸水渠中上层液体的办法，达到清除部分泄漏物的目的 D．若通过焚烧清除泄漏物，则会产生大量的黑烟，污染严重，故此法不宜采纳 5．（24·陕西西安·月考）下列关于苯的说法中，正确的是（ ） A．分子中含有3个C—C键和3个C=C键 B．能与溴水发生加成反应 C．苯不能被高锰酸钾溶液氧化，它属于饱和烃 D．在空气中燃烧时产生较多的黑烟 6．（24高二下·浙江杭州·期末）苯的溴化反应机理如下所示，下列说法正确的是（ ） ①C6H6+Br2→C6H6Br++Br-慢反应 ②C6H6Br+→C6H5Br+H+快反应 A．已知反应①△H>0，故苯的溴化反应是吸热反应 B．苯的溴化反应速率主要由反应②决定 C．FeBr3的催化机理：反应过程中产生了[Br+][]，有利于反应①进行 D．苯与ICl反应可能得到氯苯 7．（24·江苏南京·期中）实验室用如下装置制备溴苯并验证反应有HBr生成，关于实验操作或叙述正确的是（ ） A．X为苯和溴水的混合液 B．Y可以是CCl4 C．Z可以是淀粉和KI混合液 D．苯和溴苯可以用如图丁所示装置分离 8．（24·河北邢台·期中）苯与浓硫酸在70~80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸(强酸)，原理为，此反应可用于制备洗涤剂。下列说法错误的是（ ） A．该反应的最佳加热方式为水浴加热 B．0.1mol苯磺酸最多可消耗0.1mol C．苯易挥发，这是由于苯分子中键键能小 D．苯很难与溴发生加成反应，这是因为苯含有的大键比较稳定 9．（24·辽宁·期中）下列实验装置及相应说法正确的是（ ） A．图A中甲烷和氯气在光照条件下反应生成的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，说明CH3Cl是酸性气体 B．图B用于实验室制备硝基苯，水浴加热的好处是受热均匀、容易控制温度 C．图C用于除去甲烷中的乙烯杂质 D．图D中收集的气体可以使溴水褪色，说明生成了乙炔 10．（24·吉林四平·期中）X、Y是两种常见的烃，且两者的氢元素质量分数相同，下列关于X和Y的叙述正确的是（ ） A．X、Y一定均是烷烃 B．完全燃烧时生成等量的 C．最简式一定相同 D．若X是苯，则Y不可能与溴水反应 11．（25高二·全国·专题练习）一种生产聚苯乙烯的流程如图所示： 下列叙述不正确的是（ ） A．反应①属于加成反应 B．苯乙烯最多可与发生加成反应 C．鉴别苯与苯乙烯可用酸性溶液 D．苯、苯乙烯和乙苯分子中所有原子不可能都处于同一平面 12．（24高二下·安徽阜阳·期中）实验室制备溴苯的装置如图所示。下列有关实验操作或叙述不正确的是（ ） A．加入的是铁粉，但真正起催化作用的是 B．三颈烧瓶中剧烈反应，充满红棕色气体 C．锥形瓶中的长导管末端可插入蒸馏水液面以下 D．反应后滴加溶液，三颈烧瓶中有红褐色沉淀生成 13．（24·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 14．（24·江苏泰州·期末）苯和液溴反应的机理能垒图可如题图所示，催化该反应的过程中结合。下列叙述正确的是（ ） A．苯和液溴反应的 B．催化时与以σ键结合 C．苯和液溴反应的决速步为第二步 D．若将换成ICl，将会生成 15．（24·四川南充·期中）下列实验装置和原理能达到实验目的的是（ ） A．装置甲可用于除去乙烷中乙烯 B．装置乙可以分离苯和溴苯 C．装置丙可用于除去苯甲酸中的难溶性杂质 D．装置丁中试剂的加入顺序为：浓硝酸、浓硫酸、苯 16．（24·广东茂名·期中）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯并进行纯化的装置如图所示： 下列说法正确的是（ ） A．装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发，提高产率 B．装置Ⅱ可用于分离两种液体形成的混合物 C．用装置Ⅲ分液时，将分层的液体依次从分液漏斗的下口放出 D．装置Ⅳ中a为进水口，b为出水口 17．（24·浙江嘉兴·一模）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 18．（25·江苏无锡·期中）下列实验装置可以达到实验目的的是（ ） A．分离苯和甲苯 B．酒精萃取碘水中的碘 C．制备溴苯 D．制备并检验乙炔 A．A B．B C．C D．D 19．（25·江苏·一模）某科学研究小组制备硝基苯的实验装置如图所示，相关数据见下表。已知该实验中存在的主要副反应是：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 不溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 间二硝基苯 89 301 1.57 微溶于水 浓硝酸 42 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 10.4 338 1.84 易溶于水 实验步骤如下： 取20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中。取17.7mL(约15.60g)苯加入A中。在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴加边搅拌，混合均匀加热，使其在50-60℃下发生反应，直至反应结束。将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液和水洗涤。在分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，过滤，对滤液进行蒸馏纯化，收集205~210℃的馏分，得到纯硝基苯18g。 回答下列问题： (1)仪器B的名称是 ，图中装置C的作用是 。 (2)制备硝基苯的化学方程式为 。 (3)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中？ (填“能”或“不能”)。 (4)为了使反应在50~60℃下进行，常采用的加热方法是 。反应结束并冷却至室温后A中液体为粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 。 (5)本实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (结果保留2位有效数字，已知硝酸过量)。 20．（25·江苏徐州·期中）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？ 。 21．（25·辽宁·期末）在一定条件下，苯与浓和浓混合物的反应机理和能量变化如图所示： 下列说法错误的是（ ） A．反应②为决速步骤 B．反应①的化学方程式为 C．反应过程中碳原子的杂化方式保持不变 D．该条件下，为主产物 22．（25·宁夏石嘴山·期中）我国科学家成功实现甲烷在催化剂及无氧条件下，一步高效生产乙烯、芳香烃和氢气等化学品，为天然气化工开发了一条革命性技术。以甲烷为原料合成部分化工产品流程如下(部分反应条件已略去)，回答下列问题 已知① ② ③苯环上原有的取代基对新导入苯环上的取代基的位置有一定的影响： 第一类取代基主要使新导入的取代基进入苯环的邻位和对位，如、(或烃基)、等；第二类取代基主要使新导入的取代基进入苯环的间位，如、等。 (1)乙烯分子中σ键和π键的个数比为 ； (2)反应②的化学反应类型为 ； (3)聚苯乙烯的结构简式为 ； (4)写出反应⑤的化学方程式 (5)写出以苯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干) 。 23．（24·山东青岛·期中）苯胺是一种重要精细化工原料，在染料、医药等行业中具有广泛的应用。可利用硝基苯制取苯胺，其原理简示如下： 物质 相对分子质量 沸点/℃ 密度 溶解性 硝基苯 123 210.9 1.23 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚 苯胺 93 184.4 1.02 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚；还原性强、易被氧化 Ⅰ．制取硝基苯。 实验步骤；实验室采用如图所示装置制取硝基苯，恒压滴液漏斗中装有一定量的苯，三颈烧瓶装有一定比例的浓硫酸和浓硝酸混合物。 请回答下列问题： (1)实验装置中长玻璃管的作用是 ，可以用 代替(填仪器名称)。 (2)下列说法中正确的是___________(填序号)。 A．配制混酸时，将浓硝酸沿杯壁缓缓加入浓硫酸中，并不断搅拌、冷却 B．温度控制在50～60℃原因之一是减少副反应的发生 C．制得的粗硝基苯可以先用乙醇萃取，分液后再洗涤 D．浓硫酸可以起催化作用，加快反应速率 (3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为： 。 (4)提纯产品的过程中需要用5％溶液洗涤三颈烧瓶中的粗产品，其目的是 。 Ⅱ．制取苯胺 ①组装好实验装置(如下图，夹持仪器已略去)，并检查气密性。 ②先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒压滴液漏斗，换上温度计。 ③打开活塞K，通入一段时间。 ④利用油浴加热，使反应液温度维持在140℃进行反应。 ⑤反应结束后，关闭活塞K，向三颈烧瓶中加入生石灰。 ⑥调整好温度计的位置，继续加热，收集182～186℃馏分，得到较纯苯胺。 回答下列问题： (5)若实验中步骤③和④的顺序颠倒，则实验中可能产生的不良后果是 。 (6)步骤⑤中，加入生石灰的作用是 。 (7)若实验中硝基苯用量为，最后得到苯胺，苯胺的产率为 (计算结果精确到0.1％)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$