第2章 第3节 芳香烃-【一本】高中化学知识大盘点

第三节 芳香烃阵四考 必备知识 知识点1苯一重海 1.芳香烃：分子中含有一个或多个苯环的烃类化合物。最简单 的芳香烃为苯。 2.苯的分子结构 (1)分子式为C6H6,结构简式为 或 ,为平面正六 边形结构。 回)特别提醒 (2)化学键形成：苯分子中的6个碳原子均采取$p杂化，分 ①苯分子中不存在单、 别与氢原子及相邻碳原子以。键结合，键间夹角均为120°，连 双键交替的结构，存在 接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139pm,是介于 6个碳原子形成的大π 碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键。每个碳原子余下的 键，大π键比较稳定，在 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 通常情况下不易发生加 键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 成反应。 ②苯分子中的6个碳碳 选择性必 键完全相同，6个碳氢 键也完全相同。 3 珍知识拓展 第 苯不与酸性KMnO4溶 章 o键 大π键 液、溴水反应，但苯能将 烃 3.苯的物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，不溶于水。 溴从溴水中萃取出来。 苯易挥发，沸点80.1℃，熔点5.5℃，常温下密度比水的小。 ◆特别提醒 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。 纯净的溴苯为无色液 4.苯的化学性质有毒 体，有特殊的气味，不溶 于水，密度比水的大；纯 (1)氧化反应（燃烧）：2C6H+1502 点燃12C0,+6H,0。 净的硝基苯为无色液 (2)取代反应 体，有苦杏仁气味，不溶 FeBra ①与液溴反应： +Br2 Br+HBr个。 于水，密度比水的大；苯 磺酸易溶于水，是一种 ②硝化反应： +HO-NO2- 浓硫酸 >NO2 △ 强酸。 H2O。 。373。 ③磺化反应： +H0-S0,H△ 《》-SOH+ H20。 (3)加成反应（与H2加成） +3H2 催化剂 知识点2苯的同系物重点 1.定义：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物。其 分子中只含有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CH2,6(n≥7)。 2.物理性质 (1)苯的同系物为具有类似苯的气味的无色液体，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>邻二甲苯>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.化学性质（以甲苯为例） (1)氧化反应 ①被氧气氧化（燃烧）：CH。+3n,30,点㜣mC0,十 2 选择性必 (n-3)H20。 H 3 吵易混易错 ②被酸性KMnO:溶液氧化：〔 C-RI 酸性KMnO,溶液 苯的同系物在发生取代 R 第二章 反应时一定要注意反应 CHa COOH 的条件和反应物的用 COOH 。如 酸性KMnO,溶液 烃 量。不同的条件下生成 。实质 的产物可能不同，如甲 是苯环上的烷基被酸性KMnO4溶液氧化。 苯与液溴反应时，加入 (2)取代反应（以甲苯为例） 铁屑和在光照下的取代 ①卤代反应： 产物不同；反应物的用 CH3 +Br2 量不同，产物中取代基 +HB: 的数量可能不同，如甲 CH+B,光 CH2Br+HBr。 苯与浓硝酸和浓硫酸的 混合物在加热条件下可 ②硝化反应： 《-CH+3HO-NO2 浓硫酸，3H20十 以生成一硝基取代物、 二硝基取代物和三硝基 取代物。 CH3。 NO, ●374● 注：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。 珍知识拓展 CH CH3 苯环上的定位效应 催化剂 ①邻、对位取代定位基 (3)加成反应（与H2加成）： +3H2 △ 当苯环上已有下列基团 4.苯和苯的同系物的比较 时：烷基（一R)、OH、 -NH2、OR、-NHCOR 物质 苯 苯的同系物 OOCR或-X(Cl、Br、 组成与 ①分子中都含有一个苯环； D,再新引入的取代基一 结构 ②都符合分子式通式CnH2m-6 般在原有取代基的邻位 或对位。 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟； 点 化学 ②间位取代定位基 ②都易发生苯环上的取代反应； 当苯环上已有下列基团 性质 ③都能发生加成反应，但反应都比较因难 时：NO2、一CHO -COOH、一CN、COR、 取代 易发生取代反应，主更容易发生取代反应，常得 CF3,再新引入的取代 反应 要得到一元取代产物 到多元取代产物 基一般在原有取代基的 不 易被氧化剂氧化，能使酸性 间位。 氧化 难被氧化，不能使酸KMnO.溶液褪色（与苯环 ® 反应 性KMnO4溶液褪色 直接相连的碳原子上有氢 学以致用 原子的才能被氧化) 实验室制备溴苯的反应 苯的同系物分子中，苯环与烷基相互影响，苯环影 装置如图所示，关于该 选择性必 实验的操作或叙述正确 响烷基，使烷基性质活泼而易被氧化；烷基影响苯 差异原因 的是() 3 环，使苯环上与烷基处于邻、对位的氢原子更活泼 母苯和澳的混合液 而易被取代 知识点3芳香烃的相关实验 章 1.溴苯的实验室制取 9 b 烃 A.向圆底烧瓶中滴加 反应原理 FeBrs +Brz Br +HBr 苯和溴的混合液前 需关闭K 导管具有导气、 苯、溴 冷凝回流的作用 B.装置a中发生的反应 实验装置 铁屑 属于加成反应 C.实验过程中装置b中 水 的液体逐渐变为浅 烧瓶内充满红棕色气体，锥形瓶中的导管口有白雾 红色 (HBr遇水蒸气形成)；反应完毕后，向锥形瓶中滴加 D.装置c中Na2CO3溶 实验现象 AgNO,溶液，有淡黄色沉淀生成；把烧瓶里的液体倒 液的作用主要是吸 收溴蒸气 入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色（溶有Br2)不 答案：C 溶于水的液体生成 。375● 续表 ①催化剂是FeBr,铁屑可以与液溴反应生成FeBr, 同时该反应放出热量使温度升高，加快反应速率； 注意事项 ②锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因 为HBr极易溶于水 水洗 →碱洗→水洗→干燥→蒸馏 产品处理 除去可溶 除去Br2除去过 除水 提纯 精制溴苯) 性杂质 量碱 产物 2.硝基苯的实验室制取 ◆知识拓展 反应 +HONO2 浓硫酸 △ -NOz +H2O 稠环芳香烃 原理 由两个或两个以上的苯 硝基苯 环共用相邻的两个碳原 子的芳香烃是稠环芳香 玻璃管 温度计 轻。如（○ 实验 苯、浓硝酸、 装置 浓硫酸 水 选择性必 3 ①配制混合酸：先将1.5mL浓硝酸注入烧瓶中，再沿烧瓶 ◆知识拓展 内壁慢慢注入2mL浓硫酸，并及时摇匀，冷却； 实验 第二章 芳香族化合物、芳香烃、 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1L苯，充分振荡，混合 步骤 苯的同系物的关系 均匀； 烃 香芳 ③将烧瓶放在50~60℃的水中进行水浴加热 芳 苯的 化 、同系物 合 将反应后的液体倒人一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧 实验 杯底部有微黄色油状液体出现（因溶解了NO2而呈微黄 现象 色) ①采用水浴加热的优点是反应物受热均匀，温度易于 控制； ②与烧瓶连接的玻璃管起冷凝回流和调节压强的作用，防 实验 止苯和浓硝酸挥发到大气中造成污染； 说明 ③分离提纯硝基苯的方法：将所得粗硝基苯依次用蒸馏水 和5%NaOH溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤；最后加入无水 CaCL2干燥，过滤后进行蒸馏 ●376● 知识点4重要烃的比较◆一重难点 烃 烷烃 烯烃 炔烃 苯 苯的同系物 学以致用 代表物的 下列有机反应中，发生 CH CH-CH CH=CH CH 结构简式 C一H。键断裂的是 () 含碳碳双含碳碳三 含一个苯 全部为。 含大π A丙烷与氯气在光照条 键(。键和 键（σ键和 结构特点 键、 饱 环（含大π 键、芳香 件下反应 π键)、不 π键)、不 键)，侧链 和烃 烃 B.丁烯与溴的四氯化碳 饱和链烃 饱和链烃 为烷基 溶液反应 7个碳原子 代表物的正四面 平面正 C.乙炔与氯化氢在催化 平面形 直线形 在同一平 空间结构 体形 六边形 剂和加热条件下反应 面上 D.甲苯与氢气在催化剂 物理性质 难溶于水，易溶于有机溶剂 和加热条件下反应 燃烧 易燃，完全燃烧生成CO2和H2O 答案：A 与酸性 化 氧化反应 氧化反应 不反应 氧化反应 KMnO 不反应 性溶液 褪色 褪色 不褪色 褪色 加成反应 加成反应 萃取 萃取 与溴水 不反应 褪色 褪色 褪色 褪色 加成反应 加成反应 加成反应 主要反应 取代 加成反应 氧化反应 氧化反应 取代反应 选择性必修3 类型 反应 取代反应 加聚反应 加聚反应 氧化反应 知识点35芳香烃的命名 第 1.苯环的两种处理方式 章 (1)将苯作为母体，烃基作为取代基，称为某苯。适用于烃基 烃 CHa 学以致用 根据有机物的名称书写 为烷基时的情况，如甲苯( )、乙苯( )、异丙苯 结构简式。 ①对甲基异丙苯： ②苯乙炔： (2)若苯环上有两个取代基，可使用“邻、间、对”来表明支链的 位置，如邻二甲苯( )间二甲苯( );若苯环上 答案：① 有三个相同的取代基，可使用“连、偏、均”来表明支链的位 CH 置，如均三甲苯( ② 。377。 (3)苯环上包含多个烷基时，选择较复杂的烷基为主体，将该 复杂烷基编为1号，以使所有取代基的编号和最小为原则选 择编号的旋转方向，写出取代基的位置及名称，如 4-甲基-2-乙基-1-异丙基苯( )。 苯环上的取代基相同 时，命名为×，…，×-几某苯，如1,2,4-三甲苯 2.其他芳香烃的命名 将苯作为取代基，称为苯（基）某，适用于烃基为烯烃基或炔烃 基时的情况，命名时采用烯烃的规则，如苯乙烯( )、2 苯基丙烯( 国 学以致用 知识点6苯环上有不同取代基时同分异构体数目的判断 判断下列物质一氯代物 1.苯环上有1个取代基 的同分异构体数目。 即《○一R只有1种。 CH 选择性必 2.苯环上有2个取代基 无论是2个相同的取代基取代还是2个不同的取代基取代， 其同分异构体均分为邻、间、对3种情况： CH, ② CH2CH3 xC》 -Y 第二章 CHs 邻 间 对 3.苯环上有3个取代基 烃 提示：根据等效氢法可 (1)3个取代基均相同（一X、一X、一X)时，在苯环上有3种互 知，①②两种物质的等 不重复的同分异构体： 效氢原子如图所示： CH 连 偏 均 CH (2)2个取代基相同、1个不同（一X、一X、一Y)时，在苯环上 -CH.CH 有6种互不重复的同分异构体： CH 答案：①4②7 X、一X相邻，插入一Y X、一X相对，插入一Y ●378● X、一X相间，插入一Y (3)3个取代基各不相同（一X、一Y、一Z)时，在苯环上有10 种互不重复的同分异构体： 一X、一Y相邻，插入一Z X、一Y相间，插入一2 X、一Y相对，插入一Z 选择性必修 知识点7有机物空间结构及原子的共线、共面◆一重难点 ◆知识拓展 1.数学原理 甲醛、甲酸分子中的碳 两点确定一条直线，三点确定一个平面。 原子均采取$p杂化，甲 2.简单有机物分子的结构特点 0 章 分子中的碳原子采取sp杂化，键角为10928 醛分子(H一C一H)中 烃 分子中的碳原子与周围4个氢原子构成正四面体结构 的所有原子共面，甲酸 甲烷(CH) 分子中的5个原子最多有3个原子在同一平面上 0 分子中的2个原子在一条直线上 分子(H一C-O-H) 分子中的碳原子均采取sp杂化，键角约为120 中的所有原子可能 乙烯CH 分子中的6个原子共平面 共面。 分子中相邻的2个原子在一条直线上 珍易混易错 分子中的碳原子均采取sp杂化，键角为180° 注意题目要求和隐含条件 乙炔(CH) 分子中的4个原子在同一条直线上 是“最多”还是“至少”， 是“共面”还是“共线”， 分子中的碳原子均采取$p杂化，键角为120° 苯(CH6) 分子中的12个原子共平面 是“所有原子”还是“所 分子中处于对位的4个原子在同一条直线上 有碳原子”。 。379。 3.基本规律 ® (1)分子结构中只要出现一个饱和碳原子，则整个分子中的所 学以致用 有原子不共面，如甲苯分子中的所有原子不共面。 某有机物的结构简式如 (2)分子结构中若出现一个碳碳双键，则至少有6个原子共面， 图所示，该有机物中最 如丙烯分子中至少有6个原子共面，最多有7个原子共面。 多能共面的原子有(） (3)分子结构中若出现一个苯环，则至少有12个原子共面，如 CH-CHCCCH, 甲苯分子中至少有12个原子共面，最多有13个原子共面。 CH- (4)分子结构中若出现一个碳碳三键，则至少有4个原子共 A.21个 B.20个 C.19个 D.18个 线；分子结构中若出现一个苯环，则至少有4个原子共线，如 提示：苯环平面、碳碳双 苯乙炔分子中有6个原子共线。 键平面、碳碳三键直线， 4.判断方法 三个平面通过单键连 (1)化整为零。将复杂分子分割成若干基本结构单元（甲烷、 接，单键可以旋转，旋转 乙烯、乙炔、苯等)。 之后可以重合。 (2)基本结构单元的空间结构十键的连接方式=复杂分子中 答案：B 原子间的空间位置关系。单键可旋转，双键、三键不能旋转。 例如，HC=C一《CH,CH-CHCH,,将其展开为 结构式并找出其中的基本结构单元，如图所示。 选择性必修3 第二章 H 图中的各基本平面均以单键连接，旋转后可以处于同一平面。 烃 分子中最多有12个碳原子在同一平面内，最多有6个原子在 同一条直线上。 高频考点 芳香烃的结构与性质 B.乙苯和氯气光照条件下生成的产物有 考点1 的综合考查 5年8考 11种 例1下列有关说法正确的是( C.邻二甲苯和溴蒸气在光照条件下的取代 CH A.甲苯与溴水在溴化铁催化条件 CH: 下可生成 产物可能为 CH Br ●380● D.丙苯( )可使酸性高锰酸钾溶液 A.正丁烷分子中4个碳原子不可能处于同 一平面上 褪色 B.甲苯分子最多有12个原子处于同一平面 解析甲苯与液溴在溴化铁催化条件下能发 上，最多4个原子共线 生取代反应，与溴水不发生化学反应，A错 误；光照条件下乙基上的氢原子被取代，则乙 苯和氯气光照条件下生成的氯代物有11种 (数字代表氯原子的位置)：一氯代物有2种 C.四苯乙烯( )分子中所有碳 原子不可能位于同一平面 cc 门、二氯代物有3种：[ b-8 分子中最多有7个碳原子共面，最 多3个碳原子共线 审题指导 C]、三氯代物有3种[C1 根据结构简 通过单键 式或键线式 圈出各 连接的平 确定共 绘制分子的 基本平 面和共 面可以旋 结构式（注意 面和直 线的原 转到同 展开的键角) 线 个平面 子数 C-0 C-C1 ]、四氯代物有2种 解析正丁烷分子中，碳原子之间均以单键连 接，单键可以任意旋转，4个碳原子可能处于 选 同一平面上，但不可能在一条直线上，A错误； CI CI 性 绘制出甲苯的结构式，找到其中的基本平面 -C ]、五氯代物有1种 修 CI Ci 和直线，如图所示 第 章 [CC一CC1],同时还有HC1生成，所 烃 甲苯分子中苯环所在的平面至少有12个原子 以产物共有12种，B错误；光照条件下甲基 共面，甲基上3个H通过单键旋转最多有1 上的氢原子会被溴原子取代，苯环上的氢原 个H与之共面，即最多有13个原子处于同一 子不会被取代，C错误；丙苯中与苯环相连的 平面上，苯环对位上的4个原子共线，即最多 碳原子上有氢原子，可以被酸性高锰酸钾溶 4个原子共线，B错误；四苯乙烯分子中含有4 液氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，D正 个苯环平面和一个碳碳双键平面，四个苯环 确。故选D。 有机物空间结构及 平面通过单键旋转可以共面，即分子中所有 考点2原子共线、共面 5年21正考 碳原子都可能位于同一平面，C错误；分子中 例2下面有关有机化合物分子中 含有碳碳双键平面和碳碳三键直线，最多有7 原子的共线、共面的说法正确的是 个碳原子共面，最多3个碳原子共线，D正确。 故选D。 ●381●