第1章 第3节 第3课时 苯、苯的同系物及其性质(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（鲁科版）

本讲义聚焦苯、苯的同系物的结构特点、命名规则及化学性质，系统梳理从组成结构到性质差异的知识脉络，涵盖同分异构体书写方法与芳香烃多元取代物判断，为有机化学学习提供清晰的知识支架。 资料以结构决定性质的化学观念为核心，通过对比分析、“定二移一”等科学思维方法解析同分异构体，结合溴苯与硝基苯制备实验培养科学探究能力。课中助力教师高效授课，课后习题与实验拓展帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第3课时　苯、苯的同系物及其性质 1.认识芳香烃的组成和结构特点，比较这些有机化合物的组成、结构和性质的差异。 2.了解烃类在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。 3.能描述和分析苯、苯的同系物的典型代表物的重要反应，能书写相应的化学方程式。 知识点一　苯及其同系物的结构特点及命名 1.苯及其同系物的组成和结构比较 　　类别 项目　　 苯 苯的同系物 化学式 C6H6/（CnH2n－6，n＝6） CnH2n－6（n＞6） 结构简式 苯环上的6个氢原子被1至6个烷基取代 结构特点 碳碳键为介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊共价键 只有　　个苯环，侧链均为　　　基 各原子的位置关系 或分子的空间结构 相邻键角均为　　　　，平面正六边形 与苯环碳原子直接相连接的所有原子与苯环　　　　 2.苯及其同系物的命名 （1）习惯命名法 ①苯的一元取代物 苯分子中的一个氢原子被烷基取代，称为某苯，如：　　　　、：　　　　。 ②当有两个取代基时，取代基在苯环上有“邻”“间”“对”三种相对位置，可分别用“邻”“间”“对”来表示。 如二甲苯有三种结构，即、、，名称分别为　　　　　、　　　　　　、　　　　　　。 （2）系统命名法（以二甲苯为例） 将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号，按顺时针或逆时针方向使支链的编号和最小给其他取代基编号，例如： ：　　　　，：　　　　， ：　　　　　　。 3.苯同分异构体的书写 （1）侧链有一个取代基——当苯环上只有一个取代基时，侧链烃基有几种同分异构体，该芳香烃就有几种同分异构体，例如，侧链丁基（—C4H9）有4种同分异构体，故的同分异构体有4种。 （2）侧链有2个取代基——当苯环上有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，位置关系有“邻”“间”“对”三种。 （3）侧链有3个取代基——采取“定二移一”的方法 ①三个相同取代基——先固定两个取代基，即邻、间、对三种，再加另一个，从第一个开始书写，去掉重复的即可。例如三甲苯的一卤代物的同分异构体的书写与数目的判断，先写出三种二甲苯的结构，再加另一个甲基，共三种。 A中三种，B中两种均和A重复，C中一种也和A中重复，所以共三种。 相对位置描述为“连”“偏”“均”三种。 ②两个取代基相同，一个不同——先固定两个相同的取代基，即邻、间、对三种，再加另一个，从第一个开始书写，去掉重复的即可。 例如判断二氯一溴苯的种数，第一步先在苯上进行二氯取代，得三种（邻、间、对）二氯苯，然后分别对这三种二氯苯进行一溴取代，共有（3＋2＋1＝6）六种。 ③三个取代基均不同——“定二移一”，这时间位和邻位的四种位置完全不同，对位有两种，共十种。 4.芳香烃多元取代物同分异构体的判断 （1）等效氢法——画出芳香烃的同分异构体，通过等效氢法或“定一移一”法找出一元取代物或多元取代物的同分异构体。 （2）找取代基法 1.下列物质属于苯的同系物的是（　　） ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ A.③④⑧ B.①⑥ C.①②⑤⑥ D.②③④⑤⑥⑦ 2.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 3.已知分子式为C8H10的芳香烃，其苯环上的一个氢原子被氯原子取代，生成物有（　　） A.7种 B.8种 C.9种 D.10种 知识点二　苯及其同系物的性质 1.物理性质 物质 物理性质 苯 无色、有毒的液体；沸点为80 ℃，熔点为5.5 ℃；密度比水　　　　；　　　　溶于水，能溶解许多物质，是良好的有机溶剂 苯的同系物 甲苯、乙苯等在溶解性上与苯相似，毒性比苯稍　　 2.化学性质 （1）氧化反应 ①均能燃烧，燃烧的通式： CnH2n－6＋O2nCO2＋（n－3）H2O。 ②苯的同系物与酸性KMnO4溶液的反应 苯　　　　　使酸性高锰酸钾溶液褪色；在苯的同系物中，如果侧链烃基与苯环直接相连的碳原子上有　　　　　，侧链烃基就能被酸性高锰酸钾溶液氧化为　　　　。 a.　　　　　　　　　　　　　　。 b.　　　　　　　　　。 （2）与卤素单质、硝酸、浓硫酸的取代反应 ①与卤素单质反应 a.化学方程式＋Cl2　　　　　　　　； ＋Cl2（或）＋HCl。 b.苯及其同系物与卤素单质发生苯环上的取代反应的催化剂是卤化铁，而不是铁粉，但在实验中往往使用铁粉，原因是Fe与卤素单质先反应生成卤化铁；苯的同系物与Cl2或Br2反应取代侧链上的氢需要光照条件。 ②与硝酸反应 a.化学方程式＋HNO3　　　　　　　　； ＋3HO—NO2＋3H2O。 [2，4，6-三硝基甲苯（TNT）] b.苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响。苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化；侧链烃基影响苯环，使苯环上烃基邻、对位的氢原子更活泼而易被取代。 ③与浓硫酸反应 ＋H2SO4（浓）　 　　　　　　　。 （3）与氢气的加成反应 ①苯：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②甲苯：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.苯及其同系物和芳香烃的性质比较 液溴 溴水 酸性KMnO4溶液　　 苯 在催化剂作用下，发生苯环上氢原子的取代反应 不发生化学反应，可萃取溴 不反应 苯的同系物 在催化剂作用下，发生苯环上氢原子的取代反应 不发生化学反应，可萃取溴 侧链被氧化为羧基，使酸性KMnO4溶液褪色（侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子） 在光照条件下，发生侧链上氢原子的取代反应 芳香烃 侧链为饱和烃基 在催化剂作用下，发生苯环上氢原子的取代反应 不发生化学反应，可萃取溴 侧链被氧化为羧基，使酸性KMnO4溶液褪色（侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子） 在光照条件下，发生侧链上氢原子的取代反应 侧链为不饱和烃基 考虑碳碳双键或碳碳三键的加成反应及被酸性KMnO4溶液氧化的反应 提醒：与苯有关的常见信息反应 （1）＋RCl，取代反应。 （2）＋RCHCH2，加成反应。 1.（2025·上海期中）下列反应能说明苯环对取代基的影响是（　　） A.甲苯可与氢气发生加成反应 B.甲苯和浓硝酸、浓硫酸反应生成TNT C.甲苯在一定条件下反应生成对氯甲苯 D.甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化 2.（2025·河南郑州期中）有机物M与酸性KMnO4溶液反应后的产物为，则有机物M不可能是（　　） A. B. C. D. 3.（2025·上海期末）苯乙烯转化为乙苯的反应为＋H2，下列相关分析正确的是（　　） A.Ⅰ→Ⅱ属于加成反应 B.可用CCl4分离Ⅰ和Ⅱ的混合物 C.Ⅰ和Ⅱ都属于苯的同系物 D.可以用酸性高锰酸钾鉴别Ⅰ和Ⅱ 能力培养　溴苯和硝基苯的制备实验（探究与创新） 　某化学学习小组设计如图所示装置制备一硝基甲苯（包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯）： 实验步骤如下： ①配制浓硫酸和浓硝酸的混合物（混酸）； ②在三颈烧瓶里装15 mL甲苯（密度为0.866 g·cm－3）； ③装好其他药品，并组装好仪器； ④向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌； ⑤控制温度，大约反应10分钟至三颈烧瓶底有大量液体（淡黄色油状）出现； ⑥分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到一硝基甲苯共15 g。 （1）本实验的关键是控制温度在30 ℃左右，如果温度过高，则会产生　　　　　（填物质名称）等副产品。 （2）如何配制混酸？ （3）A仪器的名称是　　　　，作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）分离产品方案如下： 操作2的名称是　　　　 　。经测定，产品2的分子中有5种类型氢原子，它的名称为　　　　 　。 （5）写出甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 本实验中一硝基甲苯的产率为　　　　 　（结果保留三位有效数字）。 【规律方法】 溴苯与硝基苯的实验室制法比较 溴苯的制备 硝基苯的制备 实验原理 ＋Br2（液溴）＋HBr ＋HNO3＋H2O 实验装置 续表 溴苯的制备 硝基苯的制备 实验 现象 ①常温时，很快看到在导管口附近出现白雾 ②反应完毕后，向锥形瓶内的液体中滴入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成 ③把烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有褐色不溶于水的液体出现 将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 注意事项 ①该反应要用纯溴，苯与溴水不反应 ②用Fe或FeBr3作催化剂 ③溴化氢易溶于水，为防止倒吸，导管末端不能插入液面以下 ④长导管的作用是导气和冷凝回流 ⑤纯净的溴苯为无色液体，实验制得的溴苯中因为混有了溴而显褐色，可以用NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液的方法除去溴苯中的溴，得到纯净的溴苯 ①浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂 ②必须用水浴加热，且在水浴中插入温度计测量温度 ③玻璃管的作用是冷凝回流 ④硝基苯是无色油状液体，因为溶解了NO2而呈黄色 ⑤粗硝基苯先用蒸馏水和5％ NaOH溶液洗涤，然后再用蒸馏水洗涤，最后将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到无色油状、有苦杏仁味的液体 【迁移应用】 1.实验室制备溴苯的反应装置如图所示，下列关于实验操作或叙述错误的是（　　） A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色 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 2.实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸发生反应制取硝基苯的装置如图所示。回答下列问题： （1）反应需在50～60 ℃的温度下进行，图中给反应物加热的方法是水浴加热，其优点是　　　　　　和　　　　　。 （2）在配制混合酸时应将　　　　加入　　　　中去。 （3）该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；反应类型：　　　　　。 （4）分离反应后试管中有机物和无机物的方法是　　　　，从有机混合物中获得硝基苯的方法是　　　　。 1.（2025·江苏徐州期中）有机物a和苯通过反应合成b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R为烃基，则b一定是苯的同系物 C.若R为—C4H9，则a有4种同分异构体 D.若R为—CHCH—CH3，b中所有碳原子可能都共平面 2.以下物质：①甲烷　②苯　③聚乙烯　④聚乙炔　⑤2-丁炔　⑥环己烷　⑦邻二甲苯　⑧苯乙烯。既能使酸性KMnO4溶液褪色，又能使溴水因发生化学反应而褪色的是（　　） A.③④⑤⑧ B.④⑤⑦⑧ C.④⑤⑧ D.③④⑤⑦⑧ 3.下列能说明苯环对侧链的性质有影响的是（　　） A.甲苯在加热条件下能与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯 B.甲苯能使热的酸性KMnO4溶液褪色 C.甲苯能燃烧产生带浓烟的火焰 D.1 mol甲苯最多能与3 mol H2发生加成反应 4.下列关于苯的叙述正确的是（　　） A.反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层 B.反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓重黑烟 C.反应③为取代反应，有机产物是一种烃 D.反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，是因为一个苯分子含有三个碳碳双键 5.有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯。 按下列要求填空： （1）不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是　　　　　，生成的有机物名称是　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，此反应属于　　　　反应。 （2）不能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是　　　　。 提示：完成课后作业　第1章　第3节　第3课时 阶段重点练二 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3课时　苯、苯的同系物及其性质 知识点一 1.　一　烷　120°　共平面　2.（1）①甲苯　乙苯　②邻二甲苯　间二甲苯　对二甲苯　（2）1，2-二甲苯　1，3-二甲苯　1，4-二甲苯 对点训练 1.B　③分子中含有氮元素，④分子中含有氧元素，二者均不是烃；其他均为烃，但②分子结构中，苯环侧链取代基为不饱和烃基，不属于苯的同系物，⑤分子结构中含有2个苯环，不属于苯的同系物，⑦⑧分子结构中不含苯环，不属于芳香烃，也不属于苯的同系物；只有①⑥分子结构中含有1个苯环且侧链为饱和烃基，属于苯的同系物。 2.B　与甲基碳原子相连的碳原子为1号碳原子，根据最低系列的原则，与乙基相连的碳原子为2号碳原子，因此该物质的名称为1，3-二甲基-2-乙基苯。 3.C　分子式为C8H10的芳香烃的结构有、、、。以上各芳香烃的对称结构和苯环上不同化学环境的氢原子种类如下：、、、。则其苯环上的一氯代物依次有3种、2种、3种、1种，共9种。 知识点二 1.小　不　小　2.（1）②不能　氢原子　羧基　 a.　b.　 （2）①a.＋HCl　②a.＋H2O　 ③＋H2O　（3）①＋3H2 ②＋3H2 对点训练 1.D　甲苯可与氢气发生加成反应，与苯的性质相似，没有体现苯环对取代基的影响，A不符合题意；甲苯和浓硝酸、浓硫酸反应生成TNT，是甲基影响苯环，使甲基所连苯环碳邻、对位上的氢原子变得活泼，B不符合题意；甲苯在一定条件下反应生成对氯甲苯，与苯的性质相似，没有体现苯环对取代基的影响，C不符合题意；甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化，则表明苯环使甲基变得活泼，D符合题意。 2.C　苯甲醇、乙苯、苯甲醛均能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成苯甲酸，分子中与苯环相连的碳原子上无氢原子，不能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成苯甲酸。 3.A　反应中CC生成C—C，为加成反应，A正确；Ⅰ和Ⅱ都易溶于四氯化碳，不能用四氯化碳分离，B错误；苯乙烯含有碳碳双键，与苯的结构不同，不是同系物，C错误；苯乙烯、乙苯都能与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而褪色，不可鉴别，D错误。 能力培养 （1）提示：甲苯和浓硝酸反应可以生成一硝基甲苯或二硝基甲苯、三硝基甲苯，温度升高，会产生更多的二硝基甲苯或三硝基甲苯等副产品。 （2）提示：浓硫酸和浓硝酸混合时，应注意将浓硫酸加入浓硝酸中，具体过程为取一定量浓硝酸于烧杯中，向烧杯里缓缓注入浓硫酸，并用玻璃棒不断搅拌。 （3）提示：A为球形冷凝管，起冷凝、回流、导气的作用。 （4）提示：混合液分液后得有机混合物和无机混合物。互溶的有机混合物只能利用沸点的不同，采用蒸馏的方法分离；邻硝基甲苯的分子中有5种类型氢原子。 （5）提示：＋HNO3＋H2O；甲苯的质量为15 mL×0.866 g·cm－3≈13 g，根据方程式分析理论产生的一硝基甲苯的质量为137 g·mol－1×≈19.4 g，则产率为×100％≈77.3％。 迁移应用 1.D　向圆底烧瓶中滴加液体前，要先打开K，以保证液体顺利滴下，A正确；装置b中CCl4的作用是吸收反应过程中未反应的溴蒸气，Br2溶于CCl4显浅红色，B正确；装置c中Na2CO3溶液的作用是吸收反应中产生的HBr气体，防止污染环境，C正确；反应后的混合液用稀碱溶液洗涤除去溴苯中的溴，然后分液，向有机层中加入适当的干燥剂，然后蒸馏，获得溴苯，不用结晶法提纯溴苯，D错误。 2.（1）便于控制温度　受热均匀 （2）浓硫酸　浓硝酸 （3）＋HNO3＋H2O 取代反应　（4）分液　蒸馏 解析：（1）图中给反应物加热的方法是水浴加热，水浴加热便于控制温度，受热均匀。 （2）配制混合酸时应将密度大的浓硫酸加入密度小的浓硝酸中去，并不断振荡，以防止溅出伤人。 （3）苯与浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成硝基苯与水，反应方程式为＋HNO3＋H2O。 （4）分离反应后试管中有机物硝基苯和苯不溶于水，而无机物为硝酸和硫酸易溶于水，故分离互不相溶的液体的方法是分液，由于苯和硝基苯互溶且沸点相差较大，故从有机混合物中获得硝基苯的方法是蒸馏。 【随堂演练】 1.B　有机物a中的烃基取代苯环的氢原子生成b，为取代反应，A正确；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，B错误；—C4H9有4种，则a有4种同分异构体，C正确；R为—CHCH—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，D正确。 2.C　能与KMnO4反应的有机物有烯烃、炔烃、苯的同系物、醇类，所以能使酸性KMnO4溶液褪色的有④⑤⑦⑧。能与溴水加成的物质含有不饱和的碳碳键如烯烃、炔烃等，有④⑤⑧。 3.B　甲苯和苯都能与浓硝酸发生取代反应，苯生成一硝基苯，甲苯生成三硝基甲苯，说明了甲基对苯环的影响，A错误；苯、甲烷均不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，甲苯被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸，苯环未变化，侧链甲基被氧化为羧基，说明苯环影响甲基的性质，B正确；苯、甲苯都能与H2发生加成反应，是苯环体现的性质，不能说明苯环对侧链的性质产生影响，D错误。 4.B　反应①为取代反应，有机产物为溴苯，其不溶于水，密度比水的大，在下层；反应②为苯的燃烧反应，属于氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓重黑烟；反应③为苯的硝化反应，属于取代反应，有机产物为硝基苯，硝基苯属于烃的衍生物；苯分子中的碳碳键为介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊共价键，苯分子中并不含有碳碳双键。 5.（1）苯　溴苯 ＋Br2　取代 （2）苯、己烷　（3）己烯　（4）甲苯 解析：己烯、己烷、苯、甲苯4种物质中，既能和溴水反应，又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯，均不能与二者反应的为己烷和苯，不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯，苯在铁屑的催化作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯。 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $