2.3 芳香烃(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦芳香烃核心知识点，系统梳理苯的组成结构（含苯环、平面正六边形、sp²杂化、大π键）、物理性质及氧化、取代、加成反应，进而拓展至苯的同系物（通式CₙH₂ₙ₋₆）的概念、侧链影响与取代反应差异，构建从基础到拓展的学习支架。 资料通过实验探究（如苯与溴水、酸性高锰酸钾实验）培养科学探究与实践能力，结合结构分析（苯环结构证据讨论）提升科学思维，强化“结构决定性质”的化学观念。课中辅助教师实验教学，课后习题与实验流程助力学生查漏补缺。

第三节　芳香烃 【学习目标】　1.从化学键的特殊性理解芳香烃的组成和结构特点，比较它们的组成、分子结构和性质的差异。　2.认识加成、取代反应的特点和规律，了解有机反应类型与有机化合物的组成及结构特点的关系。　3.根据苯分子的平面正六边形结构模型，判断含苯环有机化合物分子中原子间的位置关系。 知识点一　苯 1．芳香烃：分子里含有__________________的烃类化合物。苯是最简单的芳香烃。 2．苯的物理性质 颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性 挥发性 ____色 ____体 ___气味 ____毒 比水____ ____溶于水 ____挥发 3.苯的分子结构 (1)实验探究 实验操作 实验现象 液体分层，上层为______色，下层为________色 液体分层，上层为________色，下层为____色 实验结论 苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与溴水反应。溴在苯中的溶解度比在水中的大，苯能将溴从溴水中萃取出来 原因 苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构 (2)结构特点 4．苯的化学性质 (1)氧化反应——可燃性 化学方程式：____________________________________(火焰明亮，产生浓重的黑烟)。 (2)取代反应 ①苯与液溴：(溴苯)＋HBr↑。纯净的溴苯是一种无色液体，有________的气味，____溶于水，密度比水的____。 ②苯的硝化反应：＋HO—NO2 (硝基苯)＋H2O。纯净的硝基苯是一种无色液体，有____________气味，______溶于水，密度比水的______。 ③苯的磺化反应：＋HO—SO3H ＋H2O。苯磺酸________溶于水，是一种________酸，可以看作是硫酸分子里的一个________被苯环取代的产物。 (3)加成反应 苯的大π键比较稳定，通常情况下不易发生加成反应，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：＋3H2 (环己烷)。 　苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构。现有如下事实，可以作为证据的有那些？ ①苯的间位二取代物只有一种 ②苯的邻位二取代物只有一种 ③苯分子中碳碳键的键长均相等 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑤苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应 ⑥苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色 提示：②③④⑥。若苯环上具有碳碳单键和碳碳双键交替的结构，碳碳键的键长应该不相等(双键键长比单键键长短)，苯的邻位二氯取代物应该有两种。苯不能因化学变化而使溴水褪色，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都说明苯分子中没有碳碳双键。 [答案自填] 一个或多个苯环　无　液　有特殊　有　小　不　易　无　紫红 橙红　无　 　C6H6 平面正六边　12　sp2　120°　相等 2 ＋15O212CO2＋6H2O　特殊 不　大　苦杏仁　不　大　易　强 羟基 (1)在一定条件下苯能与氯气发生加成反应(　　) (2)苯与溴水在FeBr3做催化剂时可发生取代反应(　　) (3)苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色原理相同(　　) (4)1 mol苯可以与3 mol H2发生加成反应，说明1个苯分子中含有3个碳碳双键(　　) (5)除去溴苯中的溴可采用加入氢氧化钠溶液分液的方法(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 苯的取代反应实验 项目 制取溴苯 制取硝基苯 实验装置 注意事项 ①应该用液溴(纯溴)； ②因需用催化剂FeBr3，故需加入铁屑； ③因HBr极易溶于水，锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸 ①试剂添加顺序：浓硝酸→浓硫酸→苯； ②浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂； ③必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度 除杂流程 　 1．下列有关苯分子结构的说法不正确的是(　　) A．碳原子以sp3杂化方式成键，键间夹角为120° B．每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道，相互平行重叠形成大π键 C．大π键中6个电子被6个碳原子共用，故称∏ D．分子中12个原子共面，六个碳碳键完全相同 解析：选A。苯分子中碳原子均采取sp2杂化，A错误。 2．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．常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体 C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D．苯不含真正的双键，故不能发生加成反应 解析：选D。苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，在一定条件下也能发生加成反应，D错误。 3．实验室制取硝基苯的反应装置如右图所示，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 解析：选D。反应后的混合液经水洗、碱溶液洗涤、分液、蒸馏，得到硝基苯。 知识点二　苯的同系物[学生用书P38] 1．概念：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物，其通式为____________。 2．物理性质：苯的同系物一般是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。 3．化学性质 (1)实验探究 ① 现象 解释 振荡前 溴水在下层 溴水的密度________苯和甲苯的密度 振荡后 液体分层，上层均为橙红色，下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均____反应，但能________溴单质 ② 现象 解释 振荡前 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度________苯和甲苯的密度 振荡后 苯中无明显现象，甲苯中紫红色褪去 ______不与酸性KMnO4溶液反应，________与酸性KMnO4溶液反应 (2)化学性质 ①氧化反应 a．燃烧的通式： _______________________________________________ ______________________________________________。 b．苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液________而使其________。 [注意]　苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子时，一般不能被KMnO4(H＋)氧化。 ②取代反应 甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代。 a．卤代 ＋Br2______________________________。 b．硝化 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为__________________________________________________________。 生成的三硝基甲苯的系统命名为____________________，又叫梯恩梯(TNT)，是一种________色晶体，________溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、采矿、筑路、水利建设等。 　(1)在光照条件下，甲苯与氯气能发生类似甲烷与氯气的取代反应，请写出可能的有机产物的结构简式。 (2)对比苯与甲苯的结构，以及二者发生硝化反应的产物，你能得出什么结论？ 提示：(1) (2)甲苯比苯更容易发生取代反应，且能生成邻、对位三取代产物。 ③加成反应 4．命名 (1)习惯命名法 苯的同系物的命名以苯作为母体，其他基团作为取代基。如的名称为________；二甲苯有三种同分异构体，即，名称分别为______________、______________、______________。 (2)系统命名法 将苯环上的6个碳原子编号，以某个甲基所在的碳原子的位置为1号，选取________位次号给另一个甲基编号。 芳香烃 系统命名 __________ __________ ________ [答案自填] CnH2n－6　大于　不　萃取　大于　苯　甲苯　CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O　氧化　褪色 　 3HO—NO2＋3H2O 2，4，6-三硝基甲苯　淡黄　不　甲苯 邻二甲苯　间二甲苯　对二甲苯　最小 1，2-二甲苯　1，3-二甲苯　1，4-二甲苯 (1)苯的同系物、芳香族化合物中都含有苯环，所以是官能团(　　) (2) 都是苯的同系物(　　) (3)甲苯与溴蒸气反应时条件不同，取代氢原子的位置就不同(　　) (4)苯的同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色(　　) (5)甲苯在一定条件下与硝酸反应生成2，4，6-三硝基甲苯，说明苯环对甲基产生了影响(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 1．(2024·新余高二月考)下列物质属于苯的同系物的是(　　) 解析：选A。苯的同系物为含有1个苯环且侧链为烷基的芳香烃，故A项符合题意。 2．(2024·漳州高二质检)下列可用于鉴别苯和甲苯的试剂或方法是(　　) A．液溴和铁粉 B．酸性KMnO4溶液 C．溴水 D．在空气中燃烧 解析：选B。A.液溴和铁粉与苯、甲苯都能发生取代反应，现象相同，不能鉴别，故A不符合题意；B.苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，现象不同，可鉴别，故B符合题意；C.苯、甲苯都能萃取溴水中的溴单质，且苯、甲苯的密度都比水的小，现象相同，不能鉴别，故C不符合题意；D.苯和甲苯在空气中燃烧的现象相同，不能鉴别，故D不符合题意。 3．芳香族化合物中，由于侧链与苯环间的相互影响，从而使它们在性质上发生了一些变化。下列反应或事实能够说明这一现象的是(　　) C．甲苯和乙烷都不能与溴的四氯化碳溶液发生反应 D．甲苯和乙烷在空气中完全燃烧，生成物完全相同 解析：选A。A.由于烷烃化学性质稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，但甲苯苯环侧链上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化，说明甲基受苯环影响，A符合题意；B.甲苯与苯均能与氢气加成，B不符合题意；C.甲苯和乙烷都不能与溴的四氯化碳溶液反应，C不符合题意；D.甲苯和乙烷在空气中燃烧的产物都是二氧化碳和水，D不符合题意。 1．下列有关苯的结构和性质说法正确的是(　　) A．苯分子中碳碳键是单键和双键交替排列的 B．易被酸性KMnO4溶液氧化 C．与溴水发生加成反应而使其褪色 D．苯分子中存在大π键，碳原子均采取sp2杂化 解析：选D。A.苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊化学键，故A错误；B.苯与酸性KMnO4溶液不反应，故B错误；C.苯与溴水不反应，但苯能萃取溴水中的溴单质而使溴水褪色，故C错误；D.苯分子是平面正六边形结构，存在大π键，碳原子均采取sp2杂化，故D正确。 2．(2024·苏州高二检测)下列苯的同系物的名称不正确的是(　　) 解析：选D。的甲基在1，2，4号碳原子上，系统命名为1，2，4-三甲苯，故D错误。 3．实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，下列关于实验操作的叙述错误的是(　　) A．向圆底烧瓶中滴加苯和液溴的混合液前需先打开K B．实验中，装置b中液体呈浅红色 C．装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯 解析：选D。苯和溴均易挥发，苯与液溴在溴化铁的催化作用下发生剧烈的放热反应，释放出溴化氢气体(含少量苯和溴蒸气)，先打开K，后加入苯和液溴，避免因装置内气体压强过大而发生危险，A项正确；四氯化碳用于吸收挥发出的溴蒸气，溴溶于四氯化碳，使装置b中液体呈浅红色，B项正确；碳酸钠溶液呈碱性，能够吸收反应生成的溴化氢气体，C项正确；反应后的混合液中含有苯、溴及溴化铁等杂质，需经过碱洗、水洗、分液得到含有苯的溴苯，再经过蒸馏得到溴苯，D项错误。 4．(2024·成都高二月考)甲苯的转化关系如下图所示(部分产物未标出)。下列说法正确的是(　　) A．反应①的主要产物是 B．反应②说明甲基使苯环上的氢原子易被取代 C．反应③的两种物质刚混合时分层，上层呈紫红色 D．反应④的产物的一氯取代物有4种(不考虑立体异构) 解析：选B。由题图可知，反应①为光照条件下进行的取代反应，氯原子取代甲基上的氢原子，A错误；甲苯的密度小于酸性高锰酸钾溶液的密度，刚混合时分层，下层呈紫红色，C错误；由题图可知，反应④的产物为甲基环己烷，含有5种等效氢，即一氯取代物有5种，D错误。 5．以苯为原料制备某些化合物的转化关系如下图所示： ③苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。 (1)A是一种密度比水________(填“小”或“大”)的无色液体；A转化为B的化学方程式是_______________________________________________。 (2)在“CD”的所有反应中属于取代反应的是________(填字母，下同)，属于加成反应的是________；用核磁共振氢谱可以证明化合物D中有________种处于不同化学环境的氢原子。 (3)B的苯环上的二氯代物有________种。 解析：(1)结合框图中苯转化为A的条件可知，A为硝基苯。运用逆推法可确定B中苯环上甲基的位置，得出B的结构简式为。 (2)由苯到的各个转化条件可知C的结构简式为，D的结构简式为，从而可推知各个反应的类型。 答案：(1)大　＋CH3Cl ＋HCl　(2)ab　c　3　(3)6 学科网（北京）股份有限公司 $