3.2 芳香烃 第1课时 （同步讲义）化学苏教版选择性必修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 教学目标 1、 掌握苯的分子式C₆H₆、平面正六边形结构及大π键特性，能区分凯库勒式与真实结构。2、理解苯“易取代、难加成、难氧化”的化学性质，写出溴代、硝化、加氢等反应方程式。 3、能依据苯的平面结构，判断含苯环有机物的原子共面问题。 重点和难点 重点：苯的取代反应（溴代、硝化）和加成反应（加氢）的原理与方程式。 难点：理解大π键的形成与特点，解释苯无典型双键性质的原因。 ◆知识点一 苯分子的结构和物理性质 1、苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 或 化学键 形成 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，每个碳的杂化轨道分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。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 结构特点 ①苯分子为平面正六边形结构，分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，处于对位的4个原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 2、物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃，常温下密度比水的小 3、应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 即学即练 1．下列关于苯的说法中，正确的是 A．主要是从煤焦油中分馏得到 B．含有碳碳双键 C．分子具有平面正六边形结构 D．能与溴水发生取代反应 【答案】C 【详解】A．苯的主要来源是石油的催化重整而非煤焦油分馏，A错误； B．苯中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特大π键，不含典型双键，B错误； C．苯分子为平面正六边形结构，所有原子共平面，C正确； D．苯与溴水不直接反应，需液溴和催化剂（如Fe或FeBr₃）才能发生取代反应，D错误；故选C。 2．下列分子中所有原子不可能共平面的是 A．苯 B．甲醛 C．苯甲醛 D．丙烯 【答案】D 【详解】A．苯为平面六边形结构，所有原子共平面，故A不符题意； B．甲醛为平面三角形结构，所有原子共平面，故B不符题意； C．苯甲醛的苯环和醛基通过共轭作用可能共平面，故C不符题意； D．丙烯的甲基中的原子因四面体结构无法全部与双键平面共面，因此所有原子不可能共平面，故D符合题意；故选D。 3．下列关于苯的叙述错误的是 A．属于不饱和烃 B．难溶于水且比水轻 C．分子中含有碳碳双键 D．燃烧时产生浓烟 【答案】C 【详解】A．苯的分子式为C6H6，与饱和烷烃相比，氢原子个数少，在一定条件下能够与氢气发生加成反应，属于不饱和烃，A正确； B．苯是一种不溶于水的有机溶剂，密度比水小，B正确； C．苯分子中不含碳碳单键和碳碳双键，是一种介于碳碳单键和双键之间的特殊的键，C错误； D．苯分子最简式为CH，分子中含碳量高，燃烧时产生明亮火焰并带有浓烟，D正确；故选C。 ◆知识点二 苯的化学性质 1、苯的氧化反应 (1)与氧气的燃烧反应：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O 实验现象：空气里燃烧产生浓重的黑烟，同时放出大量的热 (2)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化 2、苯与溴的取代反应：苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 反应的化学方程式： 3、苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 (1)反应的化学方程式： (2)硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 4、苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 (1)反应的化学方程式： (2)苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5、苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 反应的化学方程式： 即学即练 1．溴苯主要用于溶剂、分析试剂和有机合成等。合成溴苯所用原料苯、液溴及溴苯的部分物理性质数据及实验装置如下所示。 苯 液溴 溴苯 密度 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 (1)装置a的名称是 。 (2)在a中加入少量铁屑和苯，将b中液溴缓慢加入a中，发生反应的化学方程式为 ， 。 (3)装置c的名称是 ，作用是 ，水流方向是 (填“下进上出”或“上进下出”)。 【答案】(1)三颈烧瓶 (2) +Br2+HBr (3)球形冷凝管/冷凝管 使挥发的溴、苯和溴苯经冷凝后重新回流到反应容器内，减少原料挥发损失，提高原料利用率 下进上出 【详解】（1）仪器a的名称是三颈烧瓶； （2）铁与溴反应生成，作为催化剂：；苯与溴在催化下发生取代反应生成溴苯和HBr：+Br2+HBr； （3）装置c是球形冷凝管(或冷凝管)，其主要作用是冷凝回流，将挥发的苯和溴蒸气冷凝为液体，返回反应器中，提高原料利用率，同时，冷凝管的水流方向应为下进上出，即冷水从下口进入，上口流出，这样可以保证冷凝管内充满冷水，提高冷凝效果。 2．苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是 A．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香化合物 B．反应②为氧化反应，现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应①为取代反应，试剂是浓溴水 D．反应④在加热、催化剂作用下与H2发生反应生成环己烷 【答案】C 【详解】A．反应③苯与浓硝酸发生取代反应生成硝基苯和水，为取代反应，有机产物硝基苯是一种芳香化合物，故A正确； B．苯具有还原性，能够在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，反应②为氧化反应，苯含碳量高，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟，故B正确； C．反应①为苯的溴代反应，试剂为液溴、溴化铁作催化剂，故C错误； D．反应④中1mol苯最多与3molH2在加热、催化剂作用下发生加成反应生成环己烷，故D正确；答案选C。 3．下列关于苯的叙述正确的是 A．反应①为取代反应，有机产物在上层 B．反应②为氧化反应，反应现象是燃烧产生淡蓝色火焰 C．反应③为消去反应，有机产物是一种烃的衍生物 D．反应④中一般选用Pd/Ni复合型金属催化剂，1mol苯最多与3mol H2发生加成反应 【答案】D 【详解】A．反应①为苯与液溴在溴化铁作催化剂的条件下发生取代反应生成溴苯和溴化氢，溴苯的密度比水大，则有机产物在下层，A错误； B．反应②为苯与氧气的燃烧，发生氧化反应，苯中含碳量较高，燃烧时火焰明亮并带有浓烟，不会产生淡蓝色火焰，B错误； C．反应③为苯与浓硝酸在浓硫酸作催化剂和50-60℃条件下发生取代反应生成硝基苯，硝基苯含有除碳、氢元素以外的元素，属于烃的衍生物，C错误； D．反应④为苯与氢气在一定条件下发生的加成反应，一般选用Pd/Ni复合型金属催化剂，1mol苯最多与3mol H2发生加成反应，D正确；故选D。 一、溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ③加入少量铁屑作催化剂 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 注意事项： 1、该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 2、加药品的顺序：铁苯溴 3、长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) 4、导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 5、导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 6、纯净的溴苯是无色的液体，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 7、简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 8、AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) 9、苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) 实践应用 1．德国化学家凯库勒认为：苯分子是由6个碳原子以单双键相互交替结合而成的环状结构。已知沸点数据如下：、苯、溴苯。 为了验证凯库勒有关苯环的观点，甲同学设计了如下实验方案。①按如图所示装置连接好各仪器；②检验装置的气密性；③在中加入适量的苯和液溴的混合液体，再加入少量铁粉，塞上橡皮塞，打开止水夹；④待烧瓶中收集满气体后，将导管的下端插入烧杯的水中，挤压预先装有水的胶头滴管，观察实验现象。回答下列问题。 (1)能证明凯库勒观点错误的实验现象是 ；由此可知A中化学反应方程式为 ，反应类型为 。 (2)现代化学认为苯分子中碳碳键是 。 (3)装置B的作用是 。 (4)反应完毕后，将装置A内的液体进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯：①蒸馏，②水洗，③用干燥剂干燥，④用10%NaOH溶液洗，⑤水洗。正确的操作顺序是_____（填序号）。 A．②③①④⑤ B．②④⑤③① C．④②③⑤① D．②④①③⑤ (5)研究表明，取代基的引入会改变苯的性质。若将甲苯与液溴、铁粉在一定条件下反应主要得到邻溴甲苯、对溴甲苯，说明 。 【答案】(1)烧瓶a中形成喷泉 取代反应 (2)介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键 (3)除HBr中的苯和Br2蒸气 (4)B (5)甲基使苯环邻位和对位的H原子活性增强 【详解】（1）若凯库勒观点正确，苯与液溴发生加成反应，没有HBr生成，烧瓶a中不能形成喷泉；烧瓶a中形成喷泉，说明A中有HBr生成，苯与溴发生取代反应而不是加成反应，能证明凯库勒观点错误的实验现象是烧瓶a中形成喷泉；由此可知A中化学反应方程式为，反应类型为取代反应。 （2）现代化学认为苯分子中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键； （3）苯和Br2沸点低、易挥发，易溶于CCl4，装置B的作用是除HBr中的苯和Br2蒸气； （4）反应完毕后，装置A中含有溴苯、苯、液溴和溴化铁，先水洗除去HBr、FeBr3，分液，有机相中加氢氧化钠除溴，分液，再水洗除氢氧化钠、溴化钠，分液，有机相用干燥剂干燥，蒸馏可得到较纯净的溴苯：正确的操作顺序是②④⑤③①，选B。 （5）若将甲苯与液溴、铁粉在一定条件下反应主要得到邻溴甲苯、对溴甲苯，说明甲基使苯环邻位和对位的H原子活性增强。 2．实验室利用如图装置合成溴苯，三颈烧瓶中所得粗产品再经水洗、碱洗、分液、干燥、蒸馏最终得到较纯的溴苯。下列说法正确的是 A．制备过程中将液溴替换为溴水可减少溴的挥发 B．反应后三颈烧瓶中液体出现分层且下层为油状液体 C．碱洗和干燥可分别选用溶液、无水 D．烧杯中试剂换成溶液可验证发生了取代反应 【答案】C 【详解】A．溴水和苯不反应，制备过程中不能将液溴替换为溴水，A错误； B．反应后生成的溴苯呈油状，与苯互溶，所以三颈烧瓶中不出现分层现象，B错误； C．发生溴取代后生成的HBr用NaOH溶液碱洗，无水氯化钙可以进行干燥，除掉溴苯中的水，C正确； D．A中挥发出溴单质，溴单质、溴化氢都能与硝酸银溶液反应生成溴化银沉淀，装置b中的试剂换为溶液不能检验反应过程中有HBr生成，D错误。故选C。 3．溴苯是一种化工原料，纯净的溴苯是一种无色液体，某校学生用如图所示装置进行实验，以探究苯与溴发生反应的原理并分离提纯反应后的产物，回答下列问题： 物质 苯 溴 溴苯 密度/（g·cm-3） 0.88 3.12 1.50 沸点/℃ 80 59 156 在水中的溶解度 不溶 微溶 不溶 实验步骤： Ⅰ．检查装置的气密性后，关闭，打开和恒压滴液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，液体微沸，红色气体充满烧瓶，装置小试管中无色液体逐渐变为橙红色，瓶内液面上方出现白雾。 (1)冷凝管中冷凝水从 （填“a”或“b”）口进入。 (2)写出装置B中发生的主要有机化学反应的化学方程式 ，能证明苯与液溴发生取代反应的现象是 。 (3)装置C中小试管内苯的作用是 。 Ⅱ．拆除装置，三颈烧瓶内反应后的液体呈棕黄色，依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯： ①先将B中反应后的液体过滤除去未反应的铁屑； ②然后产品依次用蒸馏水、NaOH溶液、蒸馏水洗涤，此过程需要分液操作； ③向分离出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。 (4)步骤②分液时溴苯从分液漏斗的下口分离出。加入稀NaOH溶液洗涤、振荡、分液，目的是 。 (5)经过上述分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为 ，若要进一步提纯，可进行的操作是 （填操作名称）。 【答案】(1)a (2) C中溶液内有淡黄色沉淀产生（上方出现白雾） (3)除去HBr中的溴蒸气 (4)除去混在溴苯中的 (5)苯 蒸馏 【详解】（1）为提高冷凝效果，冷凝水应下进上出，即从a口进入，故答案为：a； （2）装置B中苯与液溴在溴化铁为催化剂条件下发生取代反应生成溴苯和溴化氢，C中瓶内液面上方出现白雾，溶液产生淡黄色沉淀证明生成了溴化氢，故答案为：；C中溶液内有淡黄色沉淀产生（上方出现白雾）； （3）根据分析可知，盛有苯的小试管可除去HBr中的溴蒸气，故答案为：除去HBr中的溴蒸气； （4）根据分析可知加入稀NaOH溶液除去混在溴苯中的，故答案为：除去混在溴苯中的； （5）经过上述分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，利用溴苯与苯沸点不同，可用蒸馏的方法除去，故答案为：苯；蒸馏。 二、硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 注意事项： 1、试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 2、水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 3、为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 4、浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 5、玻璃管的作用：冷凝回流 6、简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 7、纯硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 8、硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 9、使浓HNO3和浓H2SO4的混合酸冷却到50～60℃以下，可能原因是：  (1)防止浓HNO3分解   (2)防止混合放出的热使苯和浓HNO3挥发  (3)温度过高有副反应发生(生成苯磺酸和间二硝基苯)  实践应用 1．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。 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 (1)实验室以苯为原料制取苯胺，其原理简示如下： 第一步： （用化学方程式表示）； 第二步： (2)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，三颈烧瓶中装有一定比例的浓硫酸和浓硝酸混合物。 ①实验装置中长玻璃管的作用是 。 ②下列说法中正确的是 （填序号）。 A．配混酸时，将浓硝酸沿杯壁缓缓加入浓硫酸中不断搅拌、冷却 B．温度控制在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 ③粗硝基苯用溶液洗涤的目的是 。 (3)制取苯胺 步骤1：组装好实验装置并检查气密性。 步骤2：先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再调节温度计的位置。 步骤3：______。 步骤4：反应结束后，关闭活塞，向三颈烧瓶中加入生石灰。 步骤5：______，得到较纯苯胺。 ①补充完善步骤3和步骤5的相关实验操作 、 。 ②若实验中硝基苯用量为10mL，最后得到苯胺5.6g，苯胺的产率为 （写出计算过程，计算结果精确到0.1%）。 【答案】(1) (2)冷凝回流，提高原料利用率和产率；平衡气压 B 除去粗硝基苯中混有的硫酸、硝酸等 (3)打开活塞，通入一段时间，利用油浴加热维持温度稍高于140℃ 调整温度计的水银球与三颈烧瓶出气口相平或反应液上方，继续加热，收集184℃左右的馏分 60.2% 【详解】（1）实验室以苯为原料制取苯胺，第一步：苯发生硝化反应生成硝基苯，反应方程式为； （2）①苯发生硝化反应生成硝基苯，实验装置中长玻璃管的作用是：冷凝回流，提高原料利用率和产率；平衡气压。 ②A.配混酸时，将浓硫酸沿杯壁缓缓加入浓硝酸中不断搅拌、冷却，故A错误； B.硝酸受热易分解，温度控制在原因之一是减少副反应的发生，故B正确； C.乙醇与水以任意比互溶，不能用乙醇粗硝基苯，故C错误； 选B。 ③氢氧化钠能中和酸，粗硝基苯用溶液洗涤的目的是除去粗硝基苯中混有的硫酸、硝酸等。 （3）①不纯的氢气加热易爆炸，为防止爆炸，先通一段时间的氢气排出装置内的空气，制取苯胺的反应温度为140℃，所以步骤3为打开活塞，通入一段时间，利用油浴加热维持温度稍高于140℃； 步骤5为分离硝基苯和苯胺混合物中的苯胺，根据硝基苯和苯胺的沸点不同，用蒸馏法分离硝基苯和苯胺，步骤5操作为调整温度计的水银球与三颈烧瓶出气口相平或反应液上方，继续加热，收集184℃左右的馏分。 ②若实验中硝基苯用量为10mL，硝基苯的物质的量为 ，理论上生成苯胺的物质的量为0.1mol，最后得到苯胺5.6g，苯胺的产率为。 2．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 (1)配制一定比例的浓和浓的混合酸时，操作注意事项是 ，写出以苯为原料制取硝基苯的化学方程式 。 (2)纯净的硝基苯是无色油状液体，而实验所得的硝基苯是淡黄色油状液体，可能的原因是 。 Ⅱ．制取苯胺 实验装置如图所示(部分夹持装置省略)。 (3)盛有硝基苯的仪器名称为 。 (4)实验时，须先打开，通一段时间气体，气体是 ，通入气体的原因是 。 Ⅲ．苯胺的提纯 (5)实验制得的苯胺粗产品中含有少量硝基苯，某同学设计如下流程提纯苯胺、回收硝基苯。 ①“步骤Ⅰ”中“分液”需要用到下列仪器中的 (填仪器名称)。 ②若实验中硝基苯用量为，最后得到苯胺，苯胺的产率约为 (保留2位有效数字)。 【答案】(1)先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却 (2)硝基苯中溶有 (3)恒压滴液漏斗 (4)或 排尽装置中的空气，防止苯胺被氧化 (5)烧杯、分液漏斗 72% 【详解】（1）浓硫酸的密度大于浓硝酸且溶解过程中放出大量的热，配制混酸时，将浓硫酸沿杯壁缓缓加入浓硝酸中，并不断搅拌、冷却；苯和浓硫酸、浓硝酸混合物，加热制备硝基苯，同时生成水：； （2）浓硝酸受热容易分解为红棕色的二氧化氮气体使得实验所得的硝基苯是淡黄色油状液体； （3）盛有硝基苯的仪器名称为恒压滴液漏斗； （4）苯胺还原性强，易被空气中氧气氧化，故气体是或，通入或气体的原因是排尽装置中的空气，防止苯胺被氧化； （5）①“步骤Ⅰ”中“分液”需要用到烧杯、分液漏斗； ②若实验中硝基苯用量为，硝基苯为，理论生成0.1mol苯胺，最后得到苯胺，苯胺的产率约为。 3．硝基苯是一种难溶于水，易溶于乙醇的无色油状液体，它是有机合成中的重要中间体。某实验小组用如图所示装置合成硝基苯(部分夹持仪器已省略)。 已知：①混酸为浓硝酸与浓硫酸按体积比1∶1配制的混合溶液；②相关物质的性质如下： 物质 密度/() 沸点/℃ 苯 0.88 80.1 硝基苯 1.205 210.9 浓硝酸 1.4 — 浓硫酸 1.84 — 回答下列问题： (1)长玻璃管的作用是 。 (2)配制混酸的具体操作是 。 (3)三颈烧瓶中生成硝基苯的化学方程式是 。 (4)反应结束后，将三颈烧瓶中的粗产品依次用蒸馏水(初步除去多余的酸)和5%的NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。 ①硝基苯是无色油状液体，该实验会得到淡黄色溶液的原因可能是 ；NaOH溶液的作用为 。 ②最后一次水洗后的硝基苯中仍残留少量水，此时可加入适量固体，然后对用无水干燥后过滤所得的粗硝基苯进行 (填操作方法)，可得到纯硝基苯。 (5)实验最终得到10.0g硝基苯，则硝基苯的产率为 %(计算结果保留三位有效数字)。 (6)硝基苯有毒，它与人的皮肤接触或其蒸气被人体吸收，都能引起中毒。若皮肤不慎沾到硝基苯，处理方法为 。 【答案】(1)冷凝回流 (2)量取10mL浓硝酸倒入烧杯中，再量取10mL浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断搅拌 (3) (4)硝酸受热分解生成红棕色二氧化氮气体，二氧化氮溶于硝基苯得到淡黄色溶液 除去溶解在硝基苯中的以及进一步除去少量的、 蒸馏 (5)81.3 (6)先用乙醇洗，再用水洗 【详解】（1）长玻璃管的作用是冷凝回流； （2）溶液混合时一般将密度大的液体加入密度小的液体中，配制混酸的具体操作是量取10mL浓硝酸倒入烧杯中，再量取10mL浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断搅拌； （3）三颈烧瓶中生成硝基苯的化学方程式是； （4）①硝基苯是无色油状液体，该实验会得到淡黄色溶液的原因可能是硝酸受热分解生成红棕色二氧化氮气体，二氧化氮溶于硝基苯得到淡黄色溶液；NaOH溶液的作用为除去溶解在硝基苯中的以及进一步除去少量的、； ②用无水干燥后过滤所得的粗硝基苯含有苯，进行蒸馏，可得到纯硝基苯； （5）7.8g苯的物质的量为0.1mol，由方程式可知理论上生成的硝基苯为0.1mol，质量为12.3g，产率为81.3%； （6）由于硝基苯易溶于乙醇等有机溶剂，故若皮肤不慎沾到硝基苯，处理方法为先用乙醇洗，再用水洗。 考点一 苯分子的结构 【例1】能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的实验事实是 A．邻二氯苯只有一种 B．苯与液溴在催化下可以发生取代反应 C．在一定条件下苯与发生加成反应生成环己烷 D．甲苯能使酸性溶液褪色 【答案】A 【详解】A．邻二氯苯只有一种，说明苯环的六个碳碳键是等同的，若为单双键交替结构，邻位取代应有两种异构体，但实际仅一种，证明苯分子中不存在单双键交替，A符合题意； B．苯与液溴在Fe3+催化下的取代反应是苯环的典型性质，但取代反应本身无法证明碳碳键是否交替，单双键交替结构也可能发生取代，B不符合题意； C．苯与H2加成生成环己烷仅说明苯具有不饱和性，但单双键交替结构同样可以发生加成反应，无法否定交替结构，C不符合题意； D．甲苯使酸性KMnO4褪色是甲基被氧化为羧酸，与苯环的共轭结构无关，不能说明苯分子中碳碳键的性质，D不符合题意； 故选A。 解题要点 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】结构简式为：的烃，下列说法正确的是 A．分子中至少有6个碳原子处于同一平面上 B．分子中至少有8个碳原子处于同一平面上 C．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 D．分子中至少有14个碳原子处于同一平面上 【答案】C 【详解】在苯分子中12个原子共同构成一个平面正六边形。图中两个甲基上的碳原子占据原苯环上氢原子的位置,因而应分别与各自相连的苯环共面。两个苯环中间的碳碳单键可以转动,使两苯环可能不共面,但无论如何总可以保证至少有9个碳原子共面，如图。 【变式1-2】能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的事实是 ①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色； ②苯环的构型是正六边形，碳碳键的键长都相等； ③邻二氯苯只有一种； ④间二甲苯只有一种； ⑤在一定条件下苯与H2发生加成反应生成环己烷 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．①③⑤ 【答案】A 【详解】①苯分子结构稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含典型碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，①正确； ②苯环上碳碳键的键长相等，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，②正确； ③如果苯分子中碳碳键是单双键交替结构，则苯的邻位二氯取代物应有两种同分异构体，但实际上只有一种结构，能说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，③正确； ④无论苯环结构中是否存在碳碳双键和碳碳单键，间二甲苯都是只有一种，所以不能证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，④错误； ⑤苯虽然并不具有典型的碳碳双键，但在镍作催化剂的条件下加热，也能够与氢气加成生成环己烷，所以不能说明苯分子中碳碳键是否是单、双键相间交替的结构，⑤错误； 综上所述可知：能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的事实是①②③。 故选B。 考点二 苯的化学性质 【例2】下列有关说法正确的是 A．3-硝基甲苯中含有2种官能团 B．乙烷和氯气发生取代反应生成的有机产物最多有9种 C．光照条件下，邻二甲苯与溴蒸气的取代反应中，溴原子主要取代苯环上的氢 D．与一定互为同系物 【答案】B 【详解】A．3-硝基甲苯的官能团只有硝基，甲基不属于官能团，因此仅含1种官能团，A项错误； B．乙烷与Cl2的取代反应中，一取代物1种，二取代物2种，三取代物2种，四取代物2种，五取代物1种，六取代物1种，总计9种有机产物，B项正确； C．光照条件下，溴蒸气与邻二甲苯侧链上甲基的氢原子发生取代反应，而非苯环上的氢原子发生取代，C项错误； D．可能是单烯烃，也可能是环烷烃，环烷烃与结构不同，因此不一定互为同系物，D项错误； 答案选B。 解题要点 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 烷烃 烯烃 炔烃 分子结构特点 全部为单键，饱和链烃 含有，不饱和链烃 含有—C≡C—，不饱和链烃 化学活动性 稳定 活泼 活泼 取代反应 光卤代 / / 加成反应 / 能与H2、X2、H2O等发生加成反应 能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应 加聚反应 不能发生 能发生 能发生 氧化反应 酸性KMnO4溶液不褪色 酸性KMnO4溶液褪色 酸性KMnO4溶液褪色 燃烧火焰较明亮 燃烧火焰明亮，带黑烟 燃烧火焰很明亮，带浓烟 鉴别 溴水不褪色，酸性KMnO4溶液不褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 【变式2-1】人们对苯的认识有一个不断探究深化的过程。回答下列问题： (1)凯库勒式被广泛用于表示苯的结构。下列不可作为苯结构中不存在单双键交替结构的证据是___________(填字母)。 A．苯在一定条件下与反应生成环己烷 B．苯不能使酸性溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯仅一种结构 D．苯分子中碳原子与碳原子之间的距离均相等 (2)写出苯在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸反应的化学方程式： 。 (3)甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下也可发生反应生成一种淡黄色晶体(又名TNT)，写出这种物质的结构简式： 。 (4)某学生为探究苯与溴发生的反应，用如图装置进行实验(已知：苯与溴可以互溶)。 ①装置IV的作用是 。 ②III中小试管内苯的作用是 。 ③通过该实验，可知苯与溴发生了 反应，能说明该反应发生的现象是 ，II中发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)A (2) (3) (4)吸收多余的HBr，防止倒吸 吸收溴蒸气 取代 Ⅲ中硝酸银溶液内出现淡黄色沉淀 (多写亦可) 【详解】（1）A．大π键和碳碳双键都能发生加成反应，苯能在一定条件下与H2加成生成环己烷，不能证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，A符合题意； B．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，B不符合题意； C．如果是单双键交替结构，邻二甲苯的结构有两种，一种是两个甲基夹C-C键，另一种是两个甲基夹C=C键，邻二甲苯只有一种结构，说明苯环中的碳碳键只有一种，不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，C不符合题意； D．苯分子中碳原子与碳原子之间的距离均相等，所以苯的结构中不存在单双键交替结构，若为单双键交替结构会导致碳碳键长不一致，D不符合题意； 故选A； （2）苯在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸反应的化学方程式； （3）甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生取代反应，产物结构简式：； （4）①装置Ⅳ中是氢氧化钠溶液，HBr有毒气体，装置Ⅳ的作用是吸收HBr，防止污染空气，同时能防倒吸； ②Ⅲ中小试管内苯的作用是吸收溴蒸气，因为溴易溶于苯，这样可以避免溴蒸气进入装置中干扰溴化氢的检验； ③苯与溴发生取代反应会生成溴化氢，溴化氢遇水蒸气形成白雾，同时溴化氢与硝酸银反应会生成淡黄色沉淀溴化银，所以根据Ⅲ中产生淡黄色沉淀的现象；能说明该反应发生的是取代反应。现象Ⅱ中苯与液溴在溴化铁(铁丝与溴反应生成溴化铁)作催化剂的条件下发生取代反应，化学方程式为。 【变式2-2】实验室利用如图装置制备溴苯并验证反应类型为取代反应。下列实验操作或叙述错误的是 A．装置b中所盛放液体X为苯或四氯化碳 B．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先关闭K C．装置c中溶液产生淡黄色沉淀，能证明该反应为取代反应 D．装置d中碳酸钠溶液可以用氢氧化钠溶液代替 【答案】B 【详解】A．溴易挥发，溴单质也能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成淡黄色沉淀(AgBr)，为了排除溴单质对溴化氢检验造成的干扰，液体X中可盛放四氯化碳或苯吸收挥发出的溴，A项正确； B．如果不先打开K，分液漏斗内的液体无法顺利滴入，B项错误； C．装置c中溶液产生淡黄色沉淀，说明反应中产生了溴化氢气体，能证明该反应为取代反应，C项正确； D．碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢，可以用氢氧化钠溶液代替，D项正确； 故选B。 基础达标 1．苯是最简单的芳香烃。凯库勒解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决。凯库勒式不能解释的事实是 A．氯苯没有同分异构体 B．邻二氯苯只有一种结构 C．苯能与发生加成反应 D．苯不能使溴的溶液褪色 【答案】BD 【详解】A．凯库勒式认为苯环是单双键交替结构，但无论凯库勒式还是现代结构，氯苯取代任一碳原子均等价，因此氯苯没有同分异构体。凯库勒式可以解释此现象，A不符合题意； B．凯库勒式假设双键位置固定，邻位取代时双键两侧应产生两种异构体，但实际邻二氯苯只有一种结构。这表明苯环中碳碳键完全等同，凯库勒式无法解释，B符合题意； C．凯库勒式认为苯含三个双键，理论上能与H2发生加成反应，而苯确实可在高温高压下催化加氢。凯库勒式可以解释此现象，C不符合题意； D．凯库勒式认为苯含双键，应易与溴发生加成，但实际苯不能使溴的CCl4溶液褪色（需催化剂才发生取代反应）。此现象需用苯的大π键离域稳定化解释，凯库勒式无法说明，D符合题意。 答案选BD。 2．巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．用乙醇萃取中的S B．用蒸馏法分离苯和溴苯混合液 C．除去中的少量HCl D．制备少量 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．S易溶于CS2，微溶于乙醇，不能用乙醇萃取S的CS2溶液中的S，故A错误； B．蒸馏装置中温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处，故B错误； C．SO2也能与碱石灰反应，故C错误； D．Zn与稀硫酸反应可以生成氢气，氢气将液体向右推，可以与Zn分离，能达到实验目的，故D正确； 答案选D。 3．傅克酰基化反应的机理如下： 已知：步骤Ⅱ为决速步。下列说法不正确的是 A．与RCOCl发生傅克酰基化反应的速率：苯>甲苯 B．步骤Ⅰ还生成 C．傅克酰基化反应类型为取代反应 D．该反应过程中，部分C原子的杂化方式发生了变化 【答案】A 【详解】A．甲苯中的甲基会活化苯环上对位和邻位的H原子，则与发生傅克酰基化反应的速率：苯<甲苯，A错误； B．步骤Ⅰ中和AlCl3反应生成，由原子守恒可知，步骤Ⅰ还生成，B正确； C．由图可知，傅克酰基化反应是取代苯环上的H原子，因此反应类型为取代反应，C正确； D．RCOCl反应生成，中碳原子由sp2杂化转化为sp，D正确； 故选A。 4．实验室制备溴苯的反应装置如图所示（夹持装置已略去），回答下列问题： (1)实验开始前，先应 。 (2)苯的空间结构为 。 (3)实验进行时，仪器a中发生的反应有和 。 (4)的作用为 ，其电子式为 。 (5)仪器b的名称为 ，其作用为 。 (6)烧杯盛装的溶液中，发生反应的离子方程式为 （不考虑空气的影响）。 【答案】(1)检查装置气密性 (2)平面正六边形 (3) (4)除去挥发出来的溴蒸气 (5)长颈漏斗 防倒吸 (6) 【详解】（1）实验开始前，先应检查装置气密性； （2）苯的空间结构为平面正六边形； （3）仪器a中先发生反应，苯与液溴在FeBr3催化下反应生成溴苯和溴化氢，化学方程式为； （4）由分析可知CCl4的作用是除去挥发出来的溴蒸气；CCl4的电子式为； （5）仪器b的名称为长颈漏斗，作用是防倒吸； （6）烧杯盛装的溶液中，HBr与足量的Na2CO3溶液发生反应生成NaHCO3，离子方程式为。 5．下列有关制取溴苯说法正确的是 A．甲装置左侧的长导管只起到导气的作用 B．反应后圆底烧瓶得到褐色混合物，是因为溴有颜色 C．甲装置的优点是可证明该反应是取代反应 D．该反应的反应试剂为苯、溴水及铁粉 【答案】B 【详解】A．甲装置左侧的长导管除导气作用外还有冷凝的作用，A错误； B．溴苯为无色液体，褐色是因为溴存在，B正确； C．装置甲中水的作用是吸收挥发出的溴蒸气和HBr，由于没有除去杂质溴蒸气，无法检验生成的HBr，从而无法证明该反应是取代反应，C错误； D．苯与液溴在Fe粉（FeBr3）的催化下发生取代反应生成溴苯和HBr，铁粉是催化剂， D错误； 故选B。 6．溴苯是常用的有机合成原料，工业上制备溴苯的流程如图所示。下列说法正确的是 A．“水洗1”的主要目的是为了除去剩余的苯 B．“操作1”为萃取 C．“碱洗”的目的是将转化为易溶于水的NaBr和NaBrO D．加入的目的是防止精馏时暴沸 【答案】C 【详解】A．“水洗1”是为了除去易溶于水的、HBr，不能除去剩余的苯，A错误； B．“水洗1”之后溶液分层，“操作1”为分液，B错误； C．“碱洗”的目的是将转化为易溶于水的NaBr和NaBrO，便于在“水洗2”时除去，C正确； D．加入的目的干燥溴苯，D错误。 故选C。 7．芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E的转化关系如图所示： 请回答下列问题： (1)A的名称是 ；E属于 (填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 (2)A→E的反应类型是 。B分子所含的官能团名称为 。 (3)在A→B反应的副产物中，与B互为同分异构体的副产物的结构简式为 。 (4)A→C的化学方程式为 。 (5)A→D的反应类型是 ，写出D的结构简式： 。 【答案】(1)邻二甲苯或1，2-二甲苯 饱和烃 (2)加成反应 碳溴键或溴原子 (3)    (4)+Br2(或) (5)氧化反应 【详解】（1）A→B的变化，可知A为，命名为邻二甲苯或1，2-二甲苯；E为，无不饱和键，为饱和烃。 （2）根据分析可知为加成反应；根据B结构可知官能团为碳溴键或溴原子。 （3）A→B为光卤代，只能取代甲基上的氢原子，2个甲基上有4个溴原子的同分异构只有。 （4）溴单质在三溴化铁作为催化剂是取代甲基的邻位或者对位并生成溴化氢，故方程式为：+Br2(或)； （5）A可被酸性溶液氧化，发生氧化反应，生成。 8．下列化合物的分子中所有原子一定位于同一平面的是 A．乙烷 B．乙醛 C．环己烷 D．苯 【答案】D 【详解】判断分子是否共面需结合杂化轨道理论和空间构型。 A．乙烷中杂化的碳原子形成四面体结构，所有原子不能位于同一平面，故A不符合题意； B．乙醛中：醛基（）中为平面结构，但甲基（）中杂化C原子形成四面体结构，所有原子不能位于同一平面，故B不符合题意； C．环己烷中杂化的C原子形成四面体结构，所有原子不能位于同一平面，故C不符合题意； D．苯中sp2杂化的碳原子形成平面六元环，所有原子一定处于同一平面，故D符合题意； 答案选D。 9．利用下列实验不能达到实验目的的是 A．制备溴苯 B．实验室制备硝基苯 C．提纯苯甲酸 D．除去溴苯中的苯 【答案】C 【详解】A．利用苯和液溴在铁粉做催化剂的条件下制备溴苯，符合反应原理，A能达到实验目的； B．利用苯和浓硝酸在浓硫酸做催化剂、50~60℃的条件下制备硝基苯，水浴加热，温度计测定水浴温度，符合反应原理，B能达到实验目的； C．提纯苯甲酸的操作为重结晶，不需要用到分液操作，C不能达到实验目的； D．利用溴苯和苯沸点不同，通过蒸馏进行分离，蒸馏装置温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处，冷凝水下口进上口出，D能达到实验目的； 故选C。 10．下列实验装置与对应叙述相符且能达到实验目的的是(加热及夹持装置已略去) A．硝基苯的制备 B．乙酸和乙醇的分离 C．甲烷的收集 D．四氯化碳的吸取 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．制备硝基苯时，苯与浓硝酸在浓硫酸作催化剂、条件下发生取代反应。该装置中缺少浓硫酸，不能达到制备硝基苯的目的，A错误； B．乙酸和乙醇互溶，不能用分液的方法分离（分液适用于分离互不相溶的液体混合物 ），应该采用蒸馏的方法分离，B错误； C．甲烷的密度比空气小，采用向下排空气法收集，装置中为长进短出，为向下排空气法，能达到目的，C正确； D．吸取四氯化碳时，不能在试剂瓶中捏胶头滴管，应捏了以后伸入到试剂瓶中，D错误； 故选C。 综合应用 1．在给定条件下，下列选项中所示物质间的转化均能实现的是 A． B． C．CH3CH2CH2OH D． 【答案】A 【详解】A．苯酚的酸性介于碳酸和碳酸氢根之间，能与碳酸钠溶液反应生成苯酚钠和碳酸氢钠，转化可实现，A正确； B．邻羟基苯甲酸中羧基酸性强于碳酸，能与碳酸氢钠反应生成羧酸钠，但酚羟基酸性弱于碳酸，不能与碳酸氢钠反应（酚羟基需更强碱如碳酸钠、氢氧化钠才能反应），产物应为酚羟基保留、羧基成盐，B错误； C．1-丙醇为伯醇，在铜催化氧化下生成丙醛（），而丙酮是仲醇（2-丙醇）氧化产物，C错误； D．甲苯与溴在催化下发生苯环上亲电取代（甲基的邻对位），生成邻/对溴甲苯；侧链甲基溴代需光照条件（自由基取代）生成苄基溴，D错误； 故答案选A。 2．实验室制备溴苯的反应装置如图所示(夹持装置已略去)，回答下列问题： (1)实验开始前，先应 。 (2)苯的空间结构为 。 (3)实验进行时，仪器a中发生的反应有和 。 (4)CCl4的作用为 。 (5)仪器b的名称为 ，其作用为 。 (6)烧杯盛装的溶液中，发生反应的离子方程式为 (不考虑空气的影响)。 【答案】(1)检查装置气密性 (2)平面正六边形 (3) (4)除去挥发出来的液溴 (5)长颈漏斗 防倒吸 (6) 【详解】（1）有气体生成的实验，为防止气体泄漏，实验开始前，先应检查装置气密性。故答案为：检查装置气密性； （2）苯中碳以sp2杂化，苯的空间结构为平面正六边形。故答案为：平面正六边形； （3）实验进行时，仪器a中发生的反应有和苯与液溴在FeBr3催化下反应生成溴苯和溴化氢，。故答案为：； （4）溴和四氯化碳均为非极性分子，相互溶解，CCl4的作用为除去挥发出来的液溴。故答案为：除去挥发出来的液溴； （5）仪器b的名称为长颈漏斗，其作用为防倒吸。故答案为：长颈漏斗；防倒吸； （6）烧杯盛装的溶液中，HBr与足量的Na2CO3溶液发生反应生成NaHCO3，发生反应的离子方程式为。故答案为：。 3．下列实验装置或操作正确且能达到实验目的的是 A．图①装置可证明苯与液溴发生了取代反应 B．图②装置用于标准溶液测定未知浓度的醋酸溶液 C．图③装置检验电石与水反应的产物为乙炔 D．图④装置可用于探究浓度对化学反应速率的影响 【答案】B 【详解】A．溴单质易挥发，溴蒸气、溴化氢都能与硝酸银反应生成浅黄色溴化银沉淀，不能用图装置验证苯与液溴反应生成HBr，A不能达到实验目的； B．聚四氟乙烯活塞不和氢氧化钠溶液反应，可以用于盛放碱液，左手控制活塞，右手晃动锥形瓶，操作正确，且强碱弱酸的反应终点为碱性，可以用酚酞做为指示剂，B能达到实验目的； C．电石中含有杂质，与水反应还会产生H2S等还原性气体，也可以使溴水褪色，干扰乙炔的检验，因此应先除去H2S，再检验乙炔具有还原性，C不能达到实验目的； D．K2Cr2O7与H2SO4不发生反应，没有明显现象，因此无法探究浓度对化学反应速率的影响，D不能达到实验目的； 故选B。 4．下列宏观现象与微观解释不符的是 宏观现象 微观解释 A 聚四氟乙烯(PTFE)化学稳定性极高，能够抵御强酸、强碱、溶剂以及氧化剂等 F的原子半径小，C—F的键能较大，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 二者均为离子晶体，离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．C-F键键能大，断裂需要较高能量，故PTFE稳定，故A正确； B．苯的大π键使其结构稳定，难以发生加成反应，故B正确； C．水晶为共价晶体，原子三维有序排列形成规则外形，故C正确； D．NaCl为离子晶体，AlCl3为分子晶体，熔点差异因晶体类型不同，而非离子电荷或半径的原因，故D错误； 答案选D。 5．溴苯是一种常用的化工原料，通常情况下为无色油状液体，不溶于水，溶于多数有机溶剂。沸点156.2°C，较难挥发。某同学拟用如下装置制备溴苯（已检查气密性）： 先将铁粉和苯加入圆底烧瓶，再慢慢加入液溴，振荡均匀后塞好单孔塞，反应一段时间。取出圆底烧瓶中褐棕色液体，先水洗分液，再用溶液碱洗分液，即可得到无色有机液体。该无色有机液水洗干燥后，再经过后续处理就可以得到纯净的溴苯。 回答如下问题： (1)制备溴苯的化学方程式为 。 (2)B中CCl4既可以防止 ，还可以除去HBr气体中的 。 (3)请写出碱洗时主要反应的离子方程式 。 (4)使用无水硫酸钠干燥的操作方法是向无色有机液中加入干燥剂后先搅拌再 。 (5)后续处理的操作是 （填操作名称），目的是除去溴苯中的 。 (6)烧杯中的液体经搅拌、静置后， （填简要操作和现象）。即可证明制备溴苯的反应为取代反应，而非加成反应。 【答案】(1) +Br2 +HBr↑ (2)倒吸 苯蒸汽和溴蒸汽 (3)或 (4)过滤 (5)蒸馏 苯 (6)取上层无色清液，滴加硝酸银溶液，若产生淡黄色沉淀或滴加紫色石蕊，石蕊变红 【详解】（1）苯与溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，三颈烧瓶中反应的方程式为 +Br2 +HBr↑； （2）B中四氯化碳可以隔绝HBr气体和水直接接触，可以防止倒吸；还可以除去HBr气体中的苯蒸气和溴蒸气； （3）碱洗时，溴与NaOH反应,而有机物不能，发生的离子反应为或发生反应：； （4）加入干燥剂吸水后，过滤即可除去干燥剂，故应先搅拌再过滤； （5）溴苯中混有杂质苯，则后续处理的操作是蒸馏或分馏，目的是除去溴苯中的苯； （6）制备溴苯的反应为取代反应，则生成HBr，溴化氢遇到石蕊溶液，能使石蕊溶液变红色；溴离子与硝酸银溶液反应能产生浅黄色沉淀，则烧杯中的液体经搅拌、静置后，取上层无色清液，滴加硝酸银溶液(紫色石蕊)，若产生淡黄色沉淀(石蕊变红)，即可证明该反应为取代反应。 6．实验室以铁粉、液溴和苯为原料制备溴苯并分离提纯，实验过程中不涉及的操作是 A．制备溴苯 B．蒸发 C．蒸馏 D．萃取分液 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．苯和液溴在催化剂条件下反应生成溴苯，生成的溴化氢有毒，需要处理尾气，A正确； B．该实验过程中没有涉及蒸发操作，B错误； C．生成的溴苯中混有苯，二者沸点不同，利用蒸馏进行分离，C正确； D．生成的溴苯中混有液溴、溴化氢，可以用氢氧化钠溶液洗涤后分液分离，D正确； 故选B。 7．实验室制备溴苯的原理为，某实验小组按下图所示流程模拟提纯粗溴苯。下列说法正确的是 A．操作Ⅱ是分液，操作V是重结晶 B．水层①中加入KSCN溶液变红，说明已完全除尽 C．水层②中含有两种盐 D．操作Ⅰ、Ⅳ用到的玻璃仪器不重复 【答案】C 【详解】A．根据分析，操作Ⅱ是分液，操作Ⅴ是蒸馏，A错误； B．水层①中加入KSCN溶液变红只能说明溶液中含有Fe3+，B错误； C．有机层①中加入NaOH溶液发生反应：Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O，水层②中含两种钠盐，C正确； D．根据分析，操作Ⅰ是分液，操作Ⅳ是过滤，都用到烧杯，D错误； 故选C。 8．德国化学家凯库勒提出了苯的环状结构理论，解决了困扰有机化学界多年的难题。下列有关苯的说法正确的是 A．邻二甲苯有2种芳香烃同分异构体 B．苯能被酸性溶液氧化 C．苯在空气中完全燃烧时，生成和 D．常温下，苯的密度大于水的密度 【答案】C 【详解】A．邻二甲苯的两个甲基位于相邻的碳上，邻二甲苯只有一种结构，但邻二甲苯在芳香烃内有间二甲苯、对二甲苯、乙苯三种同分异构体，A项错误； B．苯的结构稳定，大π键使其难以被酸性KMnO4溶液氧化，B项错误； C．苯的分子式为C6H6，完全燃烧时生成CO2和H2O，C项正确； D．苯的密度约为0.88 g/cm3，小于水的密度（1 g/cm3），D项错误； 答案选C。 9．某化学研究小组利用如图所示装置制备硝基苯，已知在该实验中当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： 取一定体积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15.6g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，收集相应温度的馏分，得到纯硝基苯16.5g。 回答下列问题： (1)图中装置B的名称为 ，图中装置C的作用是 。 (2)写出制备硝基苯的化学方程式： 。 (3)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中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 (用化学方程式说明)。 (4)粗硝基苯用5% NaOH溶液洗涤的目的是 。 (5)在蒸馏纯化中，收集馏分的最佳温度是_______。(填序号) A．85~90℃ B．205~210℃ C．300~305℃ D．335~310℃ (6)本实验所得到的硝基苯的产率是 。(产率=)保留2位有效数字) 【答案】(1)分液漏斗 冷凝回流苯、硝酸，提高原料的利用率 (2) (3)水浴加热 (4)除去硝基苯中混有的等酸性物质 (5)B (6)67% 【详解】（1）图中装置B的名称为分液漏斗，图中装置C为球形冷凝管，为了防止苯、浓硝酸的挥发，实验过程中用球形冷凝管进行冷凝、回流，提高原料的利用率，故答案为：分液漏斗；冷凝回流苯、硝酸，提高原料的利用率； （2）苯与混酸在下发生取代反应生成硝基苯和水，化学方程式为： ，故答案为： ； （3）反应在下进行，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；反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是浓硝酸分解生成二氧化氮杂质导致的，对应的化学方程式为，故答案为：水浴加热；； （4）将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，先用水洗除去等酸性物质，再用5%NaOH溶液除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反应的NaOH及生成的钠盐，故答案为：除去硝基苯中混有的等酸性物质； （5）分馏纯化的目的是分离出硝基苯，由表格数据中硝基苯沸点为210.9℃可知，收集馏分硝基苯温度控制在210.9℃左右，即最佳温度是205~210℃，故选B； （6）苯的物质的量为，根据反应的化学方程式反应可知，苯完全反应生成硝基苯的理论产量为0.2mol，故硝基苯的产率为。 10．实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，关于该实验操作或叙述错误的是 A．锥形瓶中若为溶液，出现淡黄色沉淀，说明苯与溴发生了取代反应 B．苯与液溴装在恒压滴液漏斗中比装在分液漏斗中更容易滴下 C．C为直形冷凝管，可换成球形冷凝管，冷凝效果更好 D．NaOH溶液是为了除去反应后残留的等杂质 【答案】A 【详解】A．锥形瓶中若为溶液，出现淡黄色沉淀，可能是挥发出的Br2和硝酸银溶液反应，也可能是取代反应生成的HBr和硝酸银溶液反应，故不能说明苯与溴发生了取代反应，A错误； B．恒压滴液漏斗可以平衡气压，使液体顺利流下，故恒压滴液漏斗中比装在分液漏斗中更容易使液体滴下，B正确； C．C为直形冷凝管，可换成球形冷凝管，球形冷凝管专用于垂直安装的回流装置，而且冷却表面积更大，冷凝效果更好，C正确； D．溴易与NaOH溶液反应生成易溶于水的盐，故NaOH溶液是为了除去反应后残留的等杂质，D正确； 故选A。 拓展培优 1．苯硝化反应的部分过程如下图。若用氘代苯()进行该反应(反应机理相同)，反应速率无明显变化。下列说法正确的是 已知：键能大于键能。 A．反应的中间体结构中，仍存在大键 B．反应过程中，苯环上碳原子杂化方式未发生过改变 C．用氘代苯反应时，步骤i中有键的断裂与形成 D．用氘代苯反应时，总反应速率主要由步骤ⅱ决定 【答案】A 【详解】A．中间体结构中形成正离子需失去一个电子，所以仍然存在大键，A正确； B．反应过程中，苯环上碳原子在中间体时连有硝基的碳杂化方式变为杂化，B错误； C．由图可知步骤i中没有C-D键的断裂与形成，C错误； D．两步反应中ⅱ断C-H键，C-D键能大于C-H键能，若用氘代苯而反应速率无明显变化，说明不是决速步骤，故过程的反应速率主要由决定，D错误； 故选A。 2．硝基苯是扑热息痛的重要原料，也用作油漆溶剂，皮革上光剂、地板上光剂等。某化学实验兴趣小组同学利用如图甲所示装置制备硝基苯，回答下列问题： (1)装置图甲中有一处明显的错误，请指出并加以改正： 。 (2)下列说法中正确的是___________(填序号)。 A．浓硫酸可以降低该反应活化能，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．制得的粗硝基苯可以先用乙醇萃取，分液后再洗涤 C．温度控制在50～60℃原因之一是减少副反应的发生 D．硝基苯有毒，若人体的皮肤不慎沾到硝基苯，应先用乙醇洗，再用水洗 (3)写出利用该图甲装置制备硝基苯的化学方程式 ；长导气管的作用为 ，与图乙中 (仪器名称)的作用相同。 (4)将实验后的生成物倒入试管充分振荡并静置一段时间，下列现象中合理的是 。 (5)反应结束后，将试管中的粗产品依次用蒸馏水和5%的NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。用NaOH溶液洗涤的作用为 。最后一次水洗后的硝基苯中仍残留少量水，此时可加入适量CaCl2固体干燥，过滤后，对所得的粗硝基苯进行 (填操作方法)，可得到纯硝基苯。 (6)另一学生小组实验时将装置改进为图乙，用20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸与17.7mL(约15.60g)苯进行实验，反应后共提纯得到纯硝基苯18g，此时实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (保留两位有效数字)。 【答案】(1)温度计应放置试管外，置于烧杯的液体中 (2)CD (3)+HNO3+H2O 冷凝回流 球形冷凝管 (4)乙 (5)除去多余的硫酸和硝酸 蒸馏 (6)73% 【详解】（1）制备硝基苯的实验中需要水浴加热，该装置图中有一处明显的错误：温度计应放置试管外，置于烧杯的液体中，以测量反应的温度； （2）A．配制混酸时，应将浓硫酸沿杯壁缓缓加入浓硝酸中，不断搅拌、冷却，A错误； B．乙醇与水（原溶剂）互溶，不能用乙醇萃取硝基苯，B错误； C．温度过高会发生副反应（如生成二硝基苯等 ），控制在50～60℃可减少副反应，C正确； D．硝基苯易溶于乙醇，皮肤沾到可用乙醇清洗后再水洗，D正确； 故选CD。 （3）苯与浓硝酸在浓硫酸、50～60℃下反应生成硝基苯和水，方程式为：+HNO3+H2O；长导管作用是冷凝回流，与图乙中球形冷凝管的作用相同； （4）硝基苯密度比水大，难溶于水，生成后在下层，合理现象是乙（下层为硝基苯）； （5）反应结束后，溶液中含有过量的硝酸和硫酸，NaOH溶液的作用为除去多余的硫酸和硝酸；最后一次水洗后的硝基苯中仍残留少量水，此时可加入适量CaCl2固体，对用无水CaCl2干燥后过滤所得的粗硝基苯进行蒸馏，可得到纯硝基苯； （6）苯的物质的量，理论生成硝基苯0.2mol，质量0.2mol×123g/mol = 24.6g ，故产率。 3．溴苯是一种重要化工原料，实验室制备溴苯的反应装置如图，有关数据如表： 苯 溴 溴苯 密度： 0.88 3.10 1.50 沸点：℃ 80 59 156 水中溶解度 难溶 微溶 难溶 按下列合成步骤回答问题： (1)仪器c的名称为 ，装置d的作用是 。 (2)向装置中加入无水苯和少量铁屑，向中小心加入液溴。由向中滴入液溴，生成溴苯的化学反应方程式为 。 (3)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是 ，装置M中小试管内苯的作用是 。 (4)反应充分后，取a装置中反应液，经过下列步骤分离提纯： ①向其中加入适量 (填试剂名称)，然后 (填操作名称)除去。 ②用的溶液和水洗涤。溶液洗涤的目的是 。 ③向分出的粗溴苯中加入少量的无水，静置、过滤。加入少量无水的作用是 。 (5)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有一定量的杂质，要进一步提纯，在该提纯步骤中用到的仪器有 (填标号)。 (6)最终得到产品11mL，本实验的产率是 。(保留两位有效数字) 【答案】(1)球形冷凝管 防止倒吸 (2)； (3)M装置中硝酸银溶液内出现淡黄色沉淀 吸收溴蒸气 (4)水 分液 除去未反应的 除去产品中残留的水 (5)bcf (6)62% 【详解】（1）仪器c是球形冷凝管，NaOH溶液吸收HBr容易发生倒吸，装置d的作用是防止氢氧化钠溶液倒吸入M中，故答案是球形冷凝管   防止倒吸； （2）苯与液溴在铁粉的催化作用下发生取代反应，方程式为：，故答案为：； （3）苯和溴发生取代反应会生成HBr气体，经导管进入装有硝酸银溶液的M，生成AgBr淡黄色沉淀，挥发出的Br2也会和硝酸银溶液反应，所以要利用苯先将Br2吸收，故答案为：M装置中硝酸银溶液内出现淡黄色沉淀  吸收溴蒸气； （4）溴苯中混有FeBr3，FeBr3易溶于水，所以加水，让FeBr3溶解，再分液除去FeBr3；溴易与NaOH溶液反应生成易溶于水的盐，用NaOH溶液洗涤除去未反应的Br2；无水氯化钙是中性干燥剂，加入无水氯化钙除去产品中残留的水；故答案为：水   分液  除去未反应的Br2   除去产品中残留的水； （5）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有一定量的杂质，要进一步经过蒸馏提纯，在该提纯步骤中用到的仪器有蒸馏烧瓶、直行冷凝管、酒精灯等，故答案为bcf； （6）最终得到产品11mL，溴苯的实际生成的质量为，15mL无水苯的物质的量为，根据反应方程式理论上生成的溴苯的物质的量等于苯的物质的量，则溴苯的产率为，故答案为62%。 4.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15mL无水苯和4.0mL液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 回答下列问题： (1)打开K和分液漏斗的 和活塞，向a中滴加苯和液溴。若用 代替装置a中的分液漏斗，可防止苯和液溴污染空气。 A．        B．        C．        D． (2)a中反应开始后，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色。 (3)装置c中足量碳酸钠溶液的作用是 。 (4)孙老师说：取c中溶液，加入足量稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，出现淡黄色沉淀，即可证明装置a中发生了取代反应，加入足量稀硝酸的目的是 。 (5)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．向水层①中加入KSCN溶液后的现象是 。 b．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ用到的最主要玻璃仪器是 。 c．写出有机层①中加入NaOH溶液后，发生的化学方程式 。 d．加入无水的目的是 。 e．操作V是 。 【答案】(1)上口的塞子 A (2)橙红色 (3)吸收HBr，防止污染空气 (4)排除碳酸根离子对银离子检验溴离子的干扰 (5)溶液显红色 分液漏斗、烧杯 干燥有机层，吸水 蒸馏 【详解】(1)打开K和分液漏斗的上口的塞子和活塞，向a中滴加苯和液溴，若用恒压滴液漏斗代替装置a中的分液漏斗，可防止苯和液溴污染空气； (2)a中反应开始后，由于溴易挥发，挥发出的溴蒸汽溶于四氯化碳中，装置b中液体的颜色会逐渐变为橙红色； (3)由于反应生成溴化氢，置c中碳酸钠溶液用于吸收HBr，防止污染空气。 (4)取c中溶液，加入足量稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，出现淡黄色沉淀，即可证明装置a中发生了取代反应，加入足量稀硝酸的目的是排除碳酸根离子对银离子检验溴离子的干扰； (5)a．根据分析，由于水层①有FeBr3，所以向水层①中加入KSCN溶液后现象是溶液显红色； b．根据分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是分液操作，所以用到的主要玻璃仪器是分液漏斗、烧杯； c．有机层①中加入NaOH溶液，目的是除去有机层I中的单质Br2，发生的化学方程式； d．加入无水的目的是干燥有机层，吸水； e．根据分析，操作V是蒸馏。 5．某校学生用如图所示装置进行实验(夹持装置略)，探究苯与液溴发生反应的原理，并分离、提纯反应产物。 (1)打开仪器A的活塞前需打开顶塞，苯和液溴易挥发污染大气，将A更换为 (填写仪器名称)可避免。 (2)铁丝的作用是 。三颈烧瓶中发生主要反应的化学方程式 。 (3)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是硝酸银溶液中出现___________。 A．白色沉淀 B．淡黄色沉淀 C．黄色沉淀 D．无明显现象 (4)装置Ⅲ小试管中试剂X可选用 (不定项)，作用是 。 A．苯    B．水    C．四氯化碳    D．溶液 (5)冷凝水的方向应该是 。 A．a口进，b口出    B．b口进，a口出 充分反应后，经过下列步骤分离提纯。已知部分物质的物理性质如下表： 苯 溴 溴苯 密度) 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解性 微溶 微溶 微溶 (6)反应后a瓶中的溴苯因溶有溴而显褐色，提纯溴苯的过程中，除去溴苯中的溴依次用水、___________溶液、水洗涤。 A．苯 B．水 C．四氯化碳 D．溶液 (7)已知苯与溴还可能发生副反应生成对二溴苯(沸点220℃)和邻二溴苯(沸点224℃)要进一步提纯，再进行 (填选项，含下一空)即可得到较纯净的溴苯，该过程中为了受热均匀和易于控制温度，可采用 加热。 A．蒸发，水浴    B．蒸发，油浴    C．蒸馏，水浴    D．蒸馏，油浴 【答案】(1)恒压滴液漏斗 (2)与溴反应生成催化剂溴化铁，加快反应速率 (3)B (4)AC 吸收气体中的溴蒸气 (5)A (6)D (7)D 【详解】（1）因苯和液溴易挥发能污染大气，为了不打开仪器A的顶塞，又要保证仪器A中的苯和液溴顺利滴下，则需要保持装置Ⅱ上下容器内的压强相同，可以将仪器A的分液漏斗换成恒压滴液漏斗。 （2）苯与液溴生成溴苯的反应中，需要作催化剂，则伸入的铁丝的作用为：与溴反应生成催化剂溴化铁，同时加快反应速率；三颈烧瓶中发生的反应为苯与液溴在催化剂作用下生成溴苯，则反应的化学方程式为：。 （3）如果苯与液溴发生了取代反应，则有HBr生成，当HBr进入硝酸银溶液中后会电离出发生反应：，则在装置Ⅲ的小试管中会产生淡黄色沉淀，所给四个选项中符合的为：B。 （4）装置Ⅲ小试管中的硝酸银溶液是为了检验产生的HBr气体，但HBr气体中会混有挥发的溴蒸气，利用溴蒸气易溶于有机溶剂而HBr不溶的特性，要除去溴蒸气排除干扰，则试剂X须选用有机溶剂，答案所给的四个选项中符合的为：AC。 （5）在冷凝管中的冷凝水通常采用下进上出的方式，则该实验中冷凝水的方向应该为：a进b出，符合的选项为：A。 （6）反应后a瓶中的溴苯因溶有溴而显褐色，根据能和NaOH溶液反应后生成水溶性物质而与溴苯能分层的性质，所以提纯溴苯的过程为：先用水洗涤混合物，分液后在得到的有机层中加NaOH溶液消耗：，再次分液后得有机层，最后再用水洗涤有机层，分液得到纯度很高的溴苯。 （7）根据题目信息，溴苯的沸点为156℃、对二溴苯的沸点为220℃、邻二溴苯的沸点为224℃，溴苯的沸点比对二溴苯和邻二溴苯的沸点要低很多，所以要分离出溴苯可以采用蒸馏的方式，蒸馏过程中为了受热均匀和易于控制温度，可采用油浴的方式进行加热，所给的四个选项中符合的选项为：D。 6．溴苯可用于生产镇痛解热药和止咳药，实验室合成溴苯的仪器装置和其制备、纯化流程如图。 物质 密度/(g/cm3) 沸点/℃ 在水中的溶解性 苯 0.88 80 不溶 溴 3.10 59 微溶 溴苯 1.50 156 不溶 回答下列问题： (1)仪器a的名称为 ，仪器c的作用 。 (2)向a中加入39mL苯和少量铁屑，由b向a中加入足量液溴。a中发生的主要反应的化学方程式为 。 (3)纯化流程中过滤的目的为 ，加入饱和NaHSO3溶液时反应的离子方程式为 。 (4)纯化流程中，可用于干燥的试剂为 (填标号)。 A．浓硫酸 B．生石灰 C．无水氯化镁 (5)蒸馏时需要使用温度计。温度计水银球应的位置 。该实验中溴苯的产率为 %(结果保留三位有效数字)。 【答案】(1)三颈烧瓶 冷凝回流苯和液溴 (2) (3)除去未反应的铁粉 (4)C (5)蒸馏烧瓶支管口处 65.1 【详解】（1）仪器a的名称为三颈烧瓶，仪器c为球形冷凝管，作用为冷凝回流苯和液溴；故答案为：三颈烧瓶；冷凝回流苯和液溴。 （2）向a中加入苯和少量铁屑，由b向a中加入足量液溴，苯与液溴反应得到溴苯，化学方程式为，故答案为：。 （3）纯化流程中过滤的目的为除去未反应的铁粉；加入饱和溶液为了除去溴，反应的离子方程式为；故答案为：除去未反应的铁粉；。 （4）纯化流程中，不用浓硫酸作干燥剂，因为溴苯会和浓硫酸发生反应，产生剧烈的热量和危险的气体，不利于提纯；相比之下，通常使用干燥剂如无水氯化钙或无水氯化镁等较为安全，且对溴苯不产生反应，可以有效去除水分，提高分离提纯的纯度；故答案选C。 （5）①蒸馏是利用物质沸点的差异除去没有反应完的苯，温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处； ②39mL苯的物质的量为，理论上可得到0.44moL的溴苯，理论上溴苯的质量为，实际生成的溴苯质量为，由此可求出产率为； 故答案为：蒸馏烧瓶支管口处；65.1。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 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 教学目标 1、 掌握苯的分子式C₆H₆、平面正六边形结构及大π键特性，能区分凯库勒式与真实结构。2、理解苯“易取代、难加成、难氧化”的化学性质，写出溴代、硝化、加氢等反应方程式。 3、能依据苯的平面结构，判断含苯环有机物的原子共面问题。 重点和难点 重点：苯的取代反应（溴代、硝化）和加成反应（加氢）的原理与方程式。 难点：理解大π键的形成与特点，解释苯无典型双键性质的原因。 ◆知识点一 苯分子的结构和物理性质 1、苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 或 化学键 形成 苯分子中的6个碳原子均采取 杂化，每个碳的杂化轨道分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。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 结构特点 ①苯分子为 结构，分子中 碳原子和 氢原子都在同一平面内，处于对位的 原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于 和 之间的特殊化学键 2、物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃，常温下密度比水的 3、应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 即学即练 1．下列关于苯的说法中，正确的是 A．主要是从煤焦油中分馏得到 B．含有碳碳双键 C．分子具有平面正六边形结构 D．能与溴水发生取代反应 2．下列分子中所有原子不可能共平面的是 A．苯 B．甲醛 C．苯甲醛 D．丙烯 3．下列关于苯的叙述错误的是 A．属于不饱和烃 B．难溶于水且比水轻 C．分子中含有碳碳双键 D．燃烧时产生浓烟 ◆知识点二 苯的化学性质 1、苯的氧化反应 (1)与氧气的燃烧反应： 实验现象：空气里燃烧产生浓重的黑烟，同时放出大量的热 (2)苯 使酸性高锰酸钾溶液褪色， 被酸性KMnO4溶液氧化 2、苯与溴的取代反应：苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 反应的化学方程式： 3、苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 (1)反应的化学方程式： (2)硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 4、苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 (1)反应的化学方程式： (2)苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5、苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 反应的化学方程式： 即学即练 1．溴苯主要用于溶剂、分析试剂和有机合成等。合成溴苯所用原料苯、液溴及溴苯的部分物理性质数据及实验装置如下所示。 苯 液溴 溴苯 密度 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 (1)装置a的名称是 。 (2)在a中加入少量铁屑和苯，将b中液溴缓慢加入a中，发生反应的化学方程式为 ， 。 (3)装置c的名称是 ，作用是 ，水流方向是 (填“下进上出”或“上进下出”)。 2．苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是 A．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香化合物 B．反应②为氧化反应，现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应①为取代反应，试剂是浓溴水 D．反应④在加热、催化剂作用下与H2发生反应生成环己烷 3．下列关于苯的叙述正确的是 A．反应①为取代反应，有机产物在上层 B．反应②为氧化反应，反应现象是燃烧产生淡蓝色火焰 C．反应③为消去反应，有机产物是一种烃的衍生物 D．反应④中一般选用Pd/Ni复合型金属催化剂，1mol苯最多与3mol H2发生加成反应 一、溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ③加入少量铁屑作催化剂 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 注意事项： 1、该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 2、加药品的顺序：铁苯溴 3、长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) 4、导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 5、导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 6、纯净的溴苯是无色的液体，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 7、简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 8、AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) 9、苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) 实践应用 1．德国化学家凯库勒认为：苯分子是由6个碳原子以单双键相互交替结合而成的环状结构。已知沸点数据如下：、苯、溴苯。 为了验证凯库勒有关苯环的观点，甲同学设计了如下实验方案。①按如图所示装置连接好各仪器；②检验装置的气密性；③在中加入适量的苯和液溴的混合液体，再加入少量铁粉，塞上橡皮塞，打开止水夹；④待烧瓶中收集满气体后，将导管的下端插入烧杯的水中，挤压预先装有水的胶头滴管，观察实验现象。回答下列问题。 (1)能证明凯库勒观点错误的实验现象是 ；由此可知A中化学反应方程式为 ，反应类型为 。 (2)现代化学认为苯分子中碳碳键是 。 (3)装置B的作用是 。 (4)反应完毕后，将装置A内的液体进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯：①蒸馏，②水洗，③用干燥剂干燥，④用10%NaOH溶液洗，⑤水洗。正确的操作顺序是_____（填序号）。 A．②③①④⑤ B．②④⑤③① C．④②③⑤① D．②④①③⑤ (5)研究表明，取代基的引入会改变苯的性质。若将甲苯与液溴、铁粉在一定条件下反应主要得到邻溴甲苯、对溴甲苯，说明 。 2．实验室利用如图装置合成溴苯，三颈烧瓶中所得粗产品再经水洗、碱洗、分液、干燥、蒸馏最终得到较纯的溴苯。下列说法正确的是 A．制备过程中将液溴替换为溴水可减少溴的挥发 B．反应后三颈烧瓶中液体出现分层且下层为油状液体 C．碱洗和干燥可分别选用溶液、无水 D．烧杯中试剂换成溶液可验证发生了取代反应 3．溴苯是一种化工原料，纯净的溴苯是一种无色液体，某校学生用如图所示装置进行实验，以探究苯与溴发生反应的原理并分离提纯反应后的产物，回答下列问题： 物质 苯 溴 溴苯 密度/（g·cm-3） 0.88 3.12 1.50 沸点/℃ 80 59 156 在水中的溶解度 不溶 微溶 不溶 实验步骤： Ⅰ．检查装置的气密性后，关闭，打开和恒压滴液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，液体微沸，红色气体充满烧瓶，装置小试管中无色液体逐渐变为橙红色，瓶内液面上方出现白雾。 (1)冷凝管中冷凝水从 （填“a”或“b”）口进入。 (2)写出装置B中发生的主要有机化学反应的化学方程式 ，能证明苯与液溴发生取代反应的现象是 。 (3)装置C中小试管内苯的作用是 。 Ⅱ．拆除装置，三颈烧瓶内反应后的液体呈棕黄色，依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯： ①先将B中反应后的液体过滤除去未反应的铁屑； ②然后产品依次用蒸馏水、NaOH溶液、蒸馏水洗涤，此过程需要分液操作； ③向分离出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。 (4)步骤②分液时溴苯从分液漏斗的下口分离出。加入稀NaOH溶液洗涤、振荡、分液，目的是 。 (5)经过上述分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为 ，若要进一步提纯，可进行的操作是 （填操作名称）。 二、硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 注意事项： 1、试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 2、水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 3、为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 4、浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 5、玻璃管的作用：冷凝回流 6、简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 7、纯硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 8、硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 9、使浓HNO3和浓H2SO4的混合酸冷却到50～60℃以下，可能原因是：  (1)防止浓HNO3分解   (2)防止混合放出的热使苯和浓HNO3挥发  (3)温度过高有副反应发生(生成苯磺酸和间二硝基苯)  实践应用 1．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。 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 (1)实验室以苯为原料制取苯胺，其原理简示如下： 第一步： （用化学方程式表示）； 第二步： (2)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，三颈烧瓶中装有一定比例的浓硫酸和浓硝酸混合物。 ①实验装置中长玻璃管的作用是 。 ②下列说法中正确的是 （填序号）。 A．配混酸时，将浓硝酸沿杯壁缓缓加入浓硫酸中不断搅拌、冷却 B．温度控制在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 ③粗硝基苯用溶液洗涤的目的是 。 (3)制取苯胺 步骤1：组装好实验装置并检查气密性。 步骤2：先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再调节温度计的位置。 步骤3：______。 步骤4：反应结束后，关闭活塞，向三颈烧瓶中加入生石灰。 步骤5：______，得到较纯苯胺。 ①补充完善步骤3和步骤5的相关实验操作 、 。 ②若实验中硝基苯用量为10mL，最后得到苯胺5.6g，苯胺的产率为 （写出计算过程，计算结果精确到0.1%）。 2．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 (1)配制一定比例的浓和浓的混合酸时，操作注意事项是 ，写出以苯为原料制取硝基苯的化学方程式 。 (2)纯净的硝基苯是无色油状液体，而实验所得的硝基苯是淡黄色油状液体，可能的原因是 。 Ⅱ．制取苯胺 实验装置如图所示(部分夹持装置省略)。 (3)盛有硝基苯的仪器名称为 。 (4)实验时，须先打开，通一段时间气体，气体是 ，通入气体的原因是 。 Ⅲ．苯胺的提纯 (5)实验制得的苯胺粗产品中含有少量硝基苯，某同学设计如下流程提纯苯胺、回收硝基苯。 ①“步骤Ⅰ”中“分液”需要用到下列仪器中的 (填仪器名称)。 ②若实验中硝基苯用量为，最后得到苯胺，苯胺的产率约为 (保留2位有效数字)。 3．硝基苯是一种难溶于水，易溶于乙醇的无色油状液体，它是有机合成中的重要中间体。某实验小组用如图所示装置合成硝基苯(部分夹持仪器已省略)。 已知：①混酸为浓硝酸与浓硫酸按体积比1∶1配制的混合溶液；②相关物质的性质如下： 物质 密度/() 沸点/℃ 苯 0.88 80.1 硝基苯 1.205 210.9 浓硝酸 1.4 — 浓硫酸 1.84 — 回答下列问题： (1)长玻璃管的作用是 。 (2)配制混酸的具体操作是 。 (3)三颈烧瓶中生成硝基苯的化学方程式是 。 (4)反应结束后，将三颈烧瓶中的粗产品依次用蒸馏水(初步除去多余的酸)和5%的NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。 ①硝基苯是无色油状液体，该实验会得到淡黄色溶液的原因可能是 ；NaOH溶液的作用为 。 ②最后一次水洗后的硝基苯中仍残留少量水，此时可加入适量固体，然后对用无水干燥后过滤所得的粗硝基苯进行 (填操作方法)，可得到纯硝基苯。 (5)实验最终得到10.0g硝基苯，则硝基苯的产率为 %(计算结果保留三位有效数字)。 (6)硝基苯有毒，它与人的皮肤接触或其蒸气被人体吸收，都能引起中毒。若皮肤不慎沾到硝基苯，处理方法为 。 考点一 苯分子的结构 【例1】能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的实验事实是 A．邻二氯苯只有一种 B．苯与液溴在催化下可以发生取代反应 C．在一定条件下苯与发生加成反应生成环己烷 D．甲苯能使酸性溶液褪色 解题要点 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】结构简式为：的烃，下列说法正确的是 A．分子中至少有6个碳原子处于同一平面上 B．分子中至少有8个碳原子处于同一平面上 C．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 D．分子中至少有14个碳原子处于同一平面上 【变式1-2】能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的事实是 ①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色； ②苯环的构型是正六边形，碳碳键的键长都相等； ③邻二氯苯只有一种； ④间二甲苯只有一种； ⑤在一定条件下苯与H2发生加成反应生成环己烷 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．①③⑤ 考点二 苯的化学性质 【例2】下列有关说法正确的是 A．3-硝基甲苯中含有2种官能团 B．乙烷和氯气发生取代反应生成的有机产物最多有9种 C．光照条件下，邻二甲苯与溴蒸气的取代反应中，溴原子主要取代苯环上的氢 D．与一定互为同系物 解题要点 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 烷烃 烯烃 炔烃 分子结构特点 全部为单键，饱和链烃 含有，不饱和链烃 含有—C≡C—，不饱和链烃 化学活动性 稳定 活泼 活泼 取代反应 光卤代 / / 加成反应 / 能与H2、X2、H2O等发生加成反应 能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应 加聚反应 不能发生 能发生 能发生 氧化反应 酸性KMnO4溶液不褪色 酸性KMnO4溶液褪色 酸性KMnO4溶液褪色 燃烧火焰较明亮 燃烧火焰明亮，带黑烟 燃烧火焰很明亮，带浓烟 鉴别 溴水不褪色，酸性KMnO4溶液不褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 【变式2-1】人们对苯的认识有一个不断探究深化的过程。回答下列问题： (1)凯库勒式被广泛用于表示苯的结构。下列不可作为苯结构中不存在单双键交替结构的证据是___________(填字母)。 A．苯在一定条件下与反应生成环己烷 B．苯不能使酸性溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯仅一种结构 D．苯分子中碳原子与碳原子之间的距离均相等 (2)写出苯在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸反应的化学方程式： 。 (3)甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下也可发生反应生成一种淡黄色晶体(又名TNT)，写出这种物质的结构简式： 。 (4)某学生为探究苯与溴发生的反应，用如图装置进行实验(已知：苯与溴可以互溶)。 ①装置IV的作用是 。 ②III中小试管内苯的作用是 。 ③通过该实验，可知苯与溴发生了 反应，能说明该反应发生的现象是 ，II中发生反应的化学方程式为 。 【变式2-2】实验室利用如图装置制备溴苯并验证反应类型为取代反应。下列实验操作或叙述错误的是 A．装置b中所盛放液体X为苯或四氯化碳 B．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先关闭K C．装置c中溶液产生淡黄色沉淀，能证明该反应为取代反应 D．装置d中碳酸钠溶液可以用氢氧化钠溶液代替 基础达标 1．苯是最简单的芳香烃。凯库勒解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决。凯库勒式不能解释的事实是 A．氯苯没有同分异构体 B．邻二氯苯只有一种结构 C．苯能与发生加成反应 D．苯不能使溴的溶液褪色 2．巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．用乙醇萃取中的S B．用蒸馏法分离苯和溴苯混合液 C．除去中的少量HCl D．制备少量 A．A B．B C．C D．D 3．傅克酰基化反应的机理如下： 已知：步骤Ⅱ为决速步。下列说法不正确的是 A．与RCOCl发生傅克酰基化反应的速率：苯>甲苯 B．步骤Ⅰ还生成 C．傅克酰基化反应类型为取代反应 D．该反应过程中，部分C原子的杂化方式发生了变化 4．实验室制备溴苯的反应装置如图所示（夹持装置已略去），回答下列问题： (1)实验开始前，先应 。 (2)苯的空间结构为 。 (3)实验进行时，仪器a中发生的反应有和 。 (4)的作用为 ，其电子式为 。 (5)仪器b的名称为 ，其作用为 。 (6)烧杯盛装的溶液中，发生反应的离子方程式为 （不考虑空气的影响）。 5．下列有关制取溴苯说法正确的是 A．甲装置左侧的长导管只起到导气的作用 B．反应后圆底烧瓶得到褐色混合物，是因为溴有颜色 C．甲装置的优点是可证明该反应是取代反应 D．该反应的反应试剂为苯、溴水及铁粉 6．溴苯是常用的有机合成原料，工业上制备溴苯的流程如图所示。下列说法正确的是 A．“水洗1”的主要目的是为了除去剩余的苯 B．“操作1”为萃取 C．“碱洗”的目的是将转化为易溶于水的NaBr和NaBrO D．加入的目的是防止精馏时暴沸 7．芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E的转化关系如图所示： 请回答下列问题： (1)A的名称是 ；E属于 (填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 (2)A→E的反应类型是 。B分子所含的官能团名称为 。 (3)在A→B反应的副产物中，与B互为同分异构体的副产物的结构简式为 。 (4)A→C的化学方程式为 。 (5)A→D的反应类型是 ，写出D的结构简式： 。 8．下列化合物的分子中所有原子一定位于同一平面的是 A．乙烷 B．乙醛 C．环己烷 D．苯 9．利用下列实验不能达到实验目的的是 A．制备溴苯 B．实验室制备硝基苯 C．提纯苯甲酸 D．除去溴苯中的苯 10．下列实验装置与对应叙述相符且能达到实验目的的是(加热及夹持装置已略去) A．硝基苯的制备 B．乙酸和乙醇的分离 C．甲烷的收集 D．四氯化碳的吸取 A．A B．B C．C D．D 综合应用 1．在给定条件下，下列选项中所示物质间的转化均能实现的是 A． B． C．CH3CH2CH2OH D． 2．实验室制备溴苯的反应装置如图所示(夹持装置已略去)，回答下列问题： (1)实验开始前，先应 。 (2)苯的空间结构为 。 (3)实验进行时，仪器a中发生的反应有和 。 (4)CCl4的作用为 。 (5)仪器b的名称为 ，其作用为 。 (6)烧杯盛装的溶液中，发生反应的离子方程式为 (不考虑空气的影响)。 3．下列实验装置或操作正确且能达到实验目的的是 A．图①装置可证明苯与液溴发生了取代反应 B．图②装置用于标准溶液测定未知浓度的醋酸溶液 C．图③装置检验电石与水反应的产物为乙炔 D．图④装置可用于探究浓度对化学反应速率的影响 4．下列宏观现象与微观解释不符的是 宏观现象 微观解释 A 聚四氟乙烯(PTFE)化学稳定性极高，能够抵御强酸、强碱、溶剂以及氧化剂等 F的原子半径小，C—F的键能较大，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 二者均为离子晶体，离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 A．A B．B C．C D．D 5．溴苯是一种常用的化工原料，通常情况下为无色油状液体，不溶于水，溶于多数有机溶剂。沸点156.2°C，较难挥发。某同学拟用如下装置制备溴苯（已检查气密性）： 先将铁粉和苯加入圆底烧瓶，再慢慢加入液溴，振荡均匀后塞好单孔塞，反应一段时间。取出圆底烧瓶中褐棕色液体，先水洗分液，再用溶液碱洗分液，即可得到无色有机液体。该无色有机液水洗干燥后，再经过后续处理就可以得到纯净的溴苯。 回答如下问题： (1)制备溴苯的化学方程式为 。 (2)B中CCl4既可以防止 ，还可以除去HBr气体中的 。 (3)请写出碱洗时主要反应的离子方程式 。 (4)使用无水硫酸钠干燥的操作方法是向无色有机液中加入干燥剂后先搅拌再 。 (5)后续处理的操作是 （填操作名称），目的是除去溴苯中的 。 (6)烧杯中的液体经搅拌、静置后， （填简要操作和现象）。即可证明制备溴苯的反应为取代反应，而非加成反应。 6．实验室以铁粉、液溴和苯为原料制备溴苯并分离提纯，实验过程中不涉及的操作是 A．制备溴苯 B．蒸发 C．蒸馏 D．萃取分液 A．A B．B C．C D．D 7．实验室制备溴苯的原理为，某实验小组按下图所示流程模拟提纯粗溴苯。下列说法正确的是 A．操作Ⅱ是分液，操作V是重结晶 B．水层①中加入KSCN溶液变红，说明已完全除尽 C．水层②中含有两种盐 D．操作Ⅰ、Ⅳ用到的玻璃仪器不重复 8．德国化学家凯库勒提出了苯的环状结构理论，解决了困扰有机化学界多年的难题。下列有关苯的说法正确的是 A．邻二甲苯有2种芳香烃同分异构体 B．苯能被酸性溶液氧化 C．苯在空气中完全燃烧时，生成和 D．常温下，苯的密度大于水的密度 9．某化学研究小组利用如图所示装置制备硝基苯，已知在该实验中当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： 取一定体积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15.6g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，收集相应温度的馏分，得到纯硝基苯16.5g。 回答下列问题： (1)图中装置B的名称为 ，图中装置C的作用是 。 (2)写出制备硝基苯的化学方程式： 。 (3)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中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 (用化学方程式说明)。 (4)粗硝基苯用5% NaOH溶液洗涤的目的是 。 (5)在蒸馏纯化中，收集馏分的最佳温度是_______。(填序号) A．85~90℃ B．205~210℃ C．300~305℃ D．335~310℃ (6)本实验所得到的硝基苯的产率是 。(产率=)保留2位有效数字) 10．实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，关于该实验操作或叙述错误的是 A．锥形瓶中若为溶液，出现淡黄色沉淀，说明苯与溴发生了取代反应 B．苯与液溴装在恒压滴液漏斗中比装在分液漏斗中更容易滴下 C．C为直形冷凝管，可换成球形冷凝管，冷凝效果更好 D．NaOH溶液是为了除去反应后残留的等杂质 拓展培优 1．苯硝化反应的部分过程如下图。若用氘代苯()进行该反应(反应机理相同)，反应速率无明显变化。下列说法正确的是 已知：键能大于键能。 A．反应的中间体结构中，仍存在大键 B．反应过程中，苯环上碳原子杂化方式未发生过改变 C．用氘代苯反应时，步骤i中有键的断裂与形成 D．用氘代苯反应时，总反应速率主要由步骤ⅱ决定 2．硝基苯是扑热息痛的重要原料，也用作油漆溶剂，皮革上光剂、地板上光剂等。某化学实验兴趣小组同学利用如图甲所示装置制备硝基苯，回答下列问题： (1)装置图甲中有一处明显的错误，请指出并加以改正： 。 (2)下列说法中正确的是___________(填序号)。 A．浓硫酸可以降低该反应活化能，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．制得的粗硝基苯可以先用乙醇萃取，分液后再洗涤 C．温度控制在50～60℃原因之一是减少副反应的发生 D．硝基苯有毒，若人体的皮肤不慎沾到硝基苯，应先用乙醇洗，再用水洗 (3)写出利用该图甲装置制备硝基苯的化学方程式 ；长导气管的作用为 ，与图乙中 (仪器名称)的作用相同。 (4)将实验后的生成物倒入试管充分振荡并静置一段时间，下列现象中合理的是 。 (5)反应结束后，将试管中的粗产品依次用蒸馏水和5%的NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。用NaOH溶液洗涤的作用为 。最后一次水洗后的硝基苯中仍残留少量水，此时可加入适量CaCl2固体干燥，过滤后，对所得的粗硝基苯进行 (填操作方法)，可得到纯硝基苯。 (6)另一学生小组实验时将装置改进为图乙，用20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸与17.7mL(约15.60g)苯进行实验，反应后共提纯得到纯硝基苯18g，此时实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (保留两位有效数字)。 3．溴苯是一种重要化工原料，实验室制备溴苯的反应装置如图，有关数据如表： 苯 溴 溴苯 密度： 0.88 3.10 1.50 沸点：℃ 80 59 156 水中溶解度 难溶 微溶 难溶 按下列合成步骤回答问题： (1)仪器c的名称为 ，装置d的作用是 。 (2)向装置中加入无水苯和少量铁屑，向中小心加入液溴。由向中滴入液溴，生成溴苯的化学反应方程式为 。 (3)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是 ，装置M中小试管内苯的作用是 。 (4)反应充分后，取a装置中反应液，经过下列步骤分离提纯： ①向其中加入适量 (填试剂名称)，然后 (填操作名称)除去。 ②用的溶液和水洗涤。溶液洗涤的目的是 。 ③向分出的粗溴苯中加入少量的无水，静置、过滤。加入少量无水的作用是 。 (5)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有一定量的杂质，要进一步提纯，在该提纯步骤中用到的仪器有 (填标号)。 (6)最终得到产品11mL，本实验的产率是 。(保留两位有效数字) 4.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15mL无水苯和4.0mL液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 回答下列问题： (1)打开K和分液漏斗的 和活塞，向a中滴加苯和液溴。若用 代替装置a中的分液漏斗，可防止苯和液溴污染空气。 A．        B．        C．        D． (2)a中反应开始后，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色。 (3)装置c中足量碳酸钠溶液的作用是 。 (4)孙老师说：取c中溶液，加入足量稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，出现淡黄色沉淀，即可证明装置a中发生了取代反应，加入足量稀硝酸的目的是 。 (5)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．向水层①中加入KSCN溶液后的现象是 。 b．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ用到的最主要玻璃仪器是 。 c．写出有机层①中加入NaOH溶液后，发生的化学方程式 。 d．加入无水的目的是 。 e．操作V是 。 5．某校学生用如图所示装置进行实验(夹持装置略)，探究苯与液溴发生反应的原理，并分离、提纯反应产物。 (1)打开仪器A的活塞前需打开顶塞，苯和液溴易挥发污染大气，将A更换为 (填写仪器名称)可避免。 (2)铁丝的作用是 。三颈烧瓶中发生主要反应的化学方程式 。 (3)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是硝酸银溶液中出现___________。 A．白色沉淀 B．淡黄色沉淀 C．黄色沉淀 D．无明显现象 (4)装置Ⅲ小试管中试剂X可选用 (不定项)，作用是 。 A．苯    B．水    C．四氯化碳    D．溶液 (5)冷凝水的方向应该是 。 A．a口进，b口出    B．b口进，a口出 充分反应后，经过下列步骤分离提纯。已知部分物质的物理性质如下表： 苯 溴 溴苯 密度) 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解性 微溶 微溶 微溶 (6)反应后a瓶中的溴苯因溶有溴而显褐色，提纯溴苯的过程中，除去溴苯中的溴依次用水、___________溶液、水洗涤。 A．苯 B．水 C．四氯化碳 D．溶液 (7)已知苯与溴还可能发生副反应生成对二溴苯(沸点220℃)和邻二溴苯(沸点224℃)要进一步提纯，再进行 (填选项，含下一空)即可得到较纯净的溴苯，该过程中为了受热均匀和易于控制温度，可采用 加热。 A．蒸发，水浴    B．蒸发，油浴    C．蒸馏，水浴    D．蒸馏，油浴 6．溴苯可用于生产镇痛解热药和止咳药，实验室合成溴苯的仪器装置和其制备、纯化流程如图。 物质 密度/(g/cm3) 沸点/℃ 在水中的溶解性 苯 0.88 80 不溶 溴 3.10 59 微溶 溴苯 1.50 156 不溶 回答下列问题： (1)仪器a的名称为 ，仪器c的作用 。 (2)向a中加入39mL苯和少量铁屑，由b向a中加入足量液溴。a中发生的主要反应的化学方程式为 。 (3)纯化流程中过滤的目的为 ，加入饱和NaHSO3溶液时反应的离子方程式为 。 (4)纯化流程中，可用于干燥的试剂为 (填标号)。 A．浓硫酸 B．生石灰 C．无水氯化镁 (5)蒸馏时需要使用温度计。温度计水银球应的位置 。该实验中溴苯的产率为 %(结果保留三位有效数字)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $