步步高2016届高考化学(人教版新课标)一轮复习配套资料：第十二章

学案56 芳香烃

[考纲要求] 1.以芳香烃的代表物为例，比较与其他烃类在组成、结构、性质上的差异。2.举例说明芳香烃在有机合成和有机化工中的重要作用。

知识点一 苯的结构与性质

1．苯的结构和芳香烃

(1)苯的分子式为C6H6，结构简式为__________，苯分子具有__________结构；苯分子中不存在一般的碳碳双键，6个碳原子之间的键长、键能相等，是一种介于__________________________的独特的键。

(2)分子里含有苯环的碳氢化合物，属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 问题思考

1．哪些事实能说明苯分子中不存在单、双键交替的结构？

2．苯的性质 (1)物理性质

苯为____色、________气味的液体，有毒，____溶于水，密度比水____，熔点仅为5.5 ℃。 (2)苯分子的特殊结构决定了苯兼有烷烃和烯烃的化学性质，即易取代，能加成，难氧化。 ①取代反应：

苯与溴发生反应：

________________________________________________________________________；

苯与硝酸发生反应：

________________________________________________________________________；

苯与硫酸发生反应：

________________________________________________________________________；

②苯与H2发生加成反应：

________________________________________________________________________。

③氧化反应：

a．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。

b．苯在空气中燃烧，产生明亮火焰并冒出黑烟。 问题思考 2．硝基苯是无色、密度比水大的油状液体，实验室制得的硝基苯常因溶有NO2而显黄色，如何洗去硝基苯中的黄色？

知识点二 苯的同系物

由于苯环受烃基的影响，使苯的同系物与苯有所不同。 (1)氧化反应： ①燃烧。

②苯的同系物分子中的烃基一般可以被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。

- 1 -

(2)取代反应：

甲苯与浓HNO3、浓H2SO4的混合物反应： 。

问题思考

3．己烯中混有少量甲苯，如何检验？

知识点三 芳香烃的来源及其应用

1．芳香烃来源于煤的提炼和石油化学工业中的催化重整。

2．一些简单的芳香烃如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、农药等。

一、苯、苯的同系物、芳香烃

1．苯与溴反应生成溴苯，采用的是液溴还是溴水，为什么？

2．是不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色？

3．苯的同系物与芳香烃有何异同点？从范围大小分析，二者有何关系？

4．烃的来源及应用(填写下表空白处) 来源 条件 产品 常压分 馏 减压分 馏 石油 催化裂 化、裂解 催化重 整 天然气 煤焦油 的分馏 煤 直接或 间接液化 典例导悟1 分子组成为C9H12的苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是( )

- 2 -

A．该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应

B．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色 C．该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上 D．该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体 听课记录：

变式演练1 用一种试剂可将三种无色液体：四氯化碳、苯、甲苯鉴别出来，这种试剂是( )

A．硫酸 B．水 C．溴水 D．酸性KMnO4溶液 二、含苯环的化合物的同分异构体的书写

1．写出苯的一氯代物、二氯代物的结构简式。

2．分子式为C8H10的芳香烃的同分异构体有几种？试写出其结构简式。

3．乙苯的一氯代物有几种？试写出其结构简式。

思维升华 怎样确定芳香族有机物同分异构体的数目？

典例导悟2 某芳香烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色，碳、氢原子个数比为3∶4,0.1 mol该烃完全燃烧后，产物通入浓H2SO4中增重10.8 g，已知该烃中只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种。

(1)试计算推出该烃的结构简式为

________________________________________________________________________。 (2)写出该烃侧链一溴代物的结构简式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 变式演练2 二甲苯苯环上的一溴代物共有6种，可用还原的方法制得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表： 6种一溴二 甲苯的熔点 243 ℃ 206 ℃ 213.8 ℃ 204 ℃ 214.5 ℃ 205 ℃ 对应还原 的二甲苯 的熔点 13 ℃ －54 ℃ －27 ℃ －54 ℃ －27 ℃ －54 ℃

- 3 -

由此推断熔点为243 ℃的分子的结构简式为______________________________，熔点为－54 ℃的分子的结构简式为_________________。

1．(2010·上海，10)下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是( ) A．乙醇、甲苯、硝基苯 B．苯、苯酚、己烯 C．苯、甲苯、环己烷 D．甲酸、乙醛、乙酸

2.(2011·上海，28)异丙苯()是一种重要的有机化工原料。根据题意完成下列填空：

(1)由苯与2-丙醇反应制备异丙苯属于__________反应；由异丙苯制备对溴异丙苯的反应

试剂和反应条件为__________________。

(2)异丙苯有多种同分异构体，其中一溴代物最少的芳香烃的名称是__________。

(3)α-甲基苯乙烯()是生产耐热型ABS树脂的一种单体，工业上由异丙苯催化脱氢得到。写出由异丙苯制取该单体的另一种方法(用化学反应方程式表示)。

(4)耐热型ABS树脂由丙烯腈(CH2===CHCN)、1,3-丁二烯和α-甲基苯乙烯共聚生成，写

出该树脂的结构简式(不考虑单体比例)。

3．(2010·安徽理综，26)F是新型降压药替米沙坦的中间体，可由下列路线合成：

- 4 -

(1)A→B的反应类型是________________，D→E的反应类型是________________，E→F的反应类型是________________。

(2)写出满足下列条件的B的所有同分异构体

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(写结构简式)。

①含有苯环 ②含有酯基 ③能与新制Cu(OH)2反应

(3)C中含有的官能团名称是________________。已知固体C在加热条件下可溶于甲醇，下列C→D的有关说法正确的是________。

a．使用过量的甲醇，是为了提高D的产率 b．浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑 c．甲醇既是反应物，又是溶剂 d．D的化学式为C9H9NO4

(4)E的同分异构体苯丙氨酸经聚合反应形成的高聚物是

________________________________________________________________________ (写结构简式)。

(5)已知在一定条件下可水解为和则F在强酸和长时间加热条件下发生水解反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

- 5 -

，

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

题组一 苯

1．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是( ) A．难氧化、难取代、难加成 B．易氧化、易取代、易加成 C．难氧化、可加成、易取代 D．易氧化、易加成、难取代

2．下列各组有机物中，只需加入溴水就能一一鉴别的是( ) A．己烯、苯、四氯化碳 B．苯、己炔、己烯 C．己烷、苯、环己烷 D．甲苯、己烷、己烯 3．如图所示为实验室制取少量溴苯

的装置，回答下列问题：

(1)烧瓶A中装的物质为__________________，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)导管B的主要作用是

________________________________________________________________________。 (3)导管口C处附近会出现白雾，其原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)反应后，向烧杯中滴加AgNO3溶液时观察到的现象是____________________，相应的离子方程式为____________________________________________

________________________________________________________________________。 4．(2011·淄博月考)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，其规律是：①苯环上新导入的取代基所占的位置主要决定于原取代基的性质；②可以把原取代基分成两类：第一类取代基如—OH、—Cl、—Br、—OCOR、—R等，可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位；第二类取代基如—NO2、—SO3H、—CHO等可使新导入的取代基进入原取代基的间位。

- 6 -

(1)写出②的化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； C的结构简式：__________________； (2)写出同分异构体D、E的结构简式：

D________________；E________________。 题组二 芳香烃 5．(2011·绍兴质检)下列说法中，正确的是( ) A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，n?N)

B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类物质 C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色

D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应

6．有机物中碳原子和氢原子个数比为3∶4，不能与溴水反应却能使KMnO4酸性溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍。在铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物。该有机物可能是( )

7．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( )

A．③④ B．②⑤ C．①②⑤⑥ D．②③④⑤⑥

8．苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如下图。下列关于苏丹红说法错误的是( )

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A．分子中含一个苯环和一个萘环 B．属于芳香烃

C．能被酸性高锰酸钾溶液氧化 D．能溶于苯

9．苯环上连接有一个烃基—R和3个—X基的有机物的结构共有( ) A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 1 2 5 6 7 8 题号 答案 10.有机化学反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品。例如： 加热?――→CHCH3XCH3

Ⅰ.HX＋CH3—CH===CH2—?HO

22―→CH3—CH2—CH2X?―

9

Ⅱ.苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂作用下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。工业上利用上述信息，按下图所示路线

合成结构简式为的物质，该物质是一种香料。

请根据上述路线回答下列问题： (1)A的结构简式可能为

________________________________________________________________________。 (2)反应①、③的反应类型分别为__________、

________________________________________________________________________。 (3)反应④的化学方程式为(有机物写结构简式，并注明反应条件)____________。

(4)工业生产中，中间产物A需经反应③④⑤得D，而不采取直接转化为D的方法，其原因是________________________________________________________________________。

11．烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化生成，但若烷基R中直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子，则不能被氧化得到

- 8 -

。现有分子式为C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为

的同分异构体共有7种，其中的3种是：

请写出其他的4种结构简式：___________________、______、 _______________________、______________。 题组三 实验探究 12．(2011·沧州模拟)用A、B、C三种装置都可制取溴苯，请仔细分析三套装置，并完成下列问题：

(1)写出三个装置中都发生的两个反应的化学方程式：

________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 写出B的试管中还发生的反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。 (2)装置A、C中长导管的作用是

________________________________________________________________________。

(3)B、C装置已连接好，并进行了气密性检验，也装入了合适的药品，接下来要使反应开始，对B应进行的操作是_______________________________________

____________________，对C应进行的操作是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)A中存在加装药品和及时密封的矛盾，因而在实验中易造成的不良后果是

________________________________________________________________________。 (5)B中采用了双球吸收管，其作用是

________________________________________________________________________； 反应后双球管中可能出现的现象是

________________________________________________________________________； 双球管内液体不能太多，原因是

________________________________________________________________________。 (6)B装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行，这两个缺点是________________________________________________________________________；

________________________________________________________________________。

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学案56 芳香烃

【课前准备区】 知识点一

知识点二

问题思考

1．①苯不能使溴水因发生加成反应而褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯分子中碳碳键完全等同，其分子结构为平面正六边形结构；③苯的邻二取代物不存在同分异构体。

2．可用NaOH溶液洗去，化学方程式为：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 3．先加入足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液。即检验苯的同系物之前必须排除烯烃的干扰。

【课堂活动区】

一、1.苯与溴单质要发生取代反应，必须用液溴，并且有合适的催化剂(如Fe)存在，苯与溴水不能发生取代反应，只能将Br2从水中萃取出来。

2．不是。当与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，此类物质不能使酸性KMnO4溶

液褪色，如

3．(1)相同点：①都含C、H元素；②都含苯环。

(2)不同点：苯的同系物只含一个苯环，通式为CnH2n－6，芳香烃含一个或多个苯环，没有通式。

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(3)二者关系可表示为4.

来源

条件 产品 常压分馏 石油气、汽油、煤油、柴油等 减压分馏 润滑油、石蜡等 石油 催化裂化、裂解 轻质油、气态烯烃 催化重整 芳香烃 天然气 甲烷 煤 煤焦油的分馏 直接或间接液化 芳香烃 燃料油、多种化工原料

思维升华 芳香族有机物同分异构体数目的确定可分解成两个过程：一是取代基种类一定但在苯环上位置不同。当苯环上只有两个取代基时，二者在苯环上的位置关系只有邻、间、对三种位置关系；当有三个取代基时，它们在苯环上有“连、偏、匀”三种位置关系：

- 11 -

二是苯环上取代基的相对

位置确定但取代基种类不同，此时可利用数学中的排列组合知识确定同分异构体的数目，如一个—CH3与一个—C4H9在苯环上的位置关系有3×4＝12种(丁基有4种，每种与甲基均存在邻、间、对3种位置关系)。

典例导悟

1．D [A项，只要含有苯环就可以发生加成反应；B项，当与苯环直接相连的碳原子上含有H时，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，使溴水褪色是由于萃取的缘故；C项，只要含有烷基，所有原子不可能共平面；D项，当苯环上的取代基为正丙基时有六种一溴代物，当苯环上的取代基为异丙基时有五种一溴代物。]

10.8 g

解析 n(H2O)＝－＝0.6 mol。

18 g·mol10.6 mol×2

1 mol该芳香烃中氢原子的物质的量为：＝12 mol

0.1

3

碳原子的物质的量为：12 mol×＝9 mol

4

该芳香烃的分子式为C9H12

因该芳香烃只有一个支链，且侧链上的一溴代物有两种，它的结构为

变式演练

1．D [能使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯；液体分层，上层为无色层的是苯，下层为无色层的是CCl4。]

解析 二甲苯的同分异构体有3种：

- 12 -

一溴代物种数分别为：2种，3种，1种，故对应的二甲苯熔点－54 ℃的为间二甲苯，熔点为13 ℃的为对二甲苯。因此生成一溴代二甲苯的熔点为243 ℃的结构简式为

【课后练习区】 高考集训

1．C [A可用水来鉴别：互溶的为乙醇，油层在上的为甲苯，油层在下的为硝基苯；B可用溴水鉴别：两层都无色的是己烯，有白色沉淀生成的是苯酚，油层呈橙红色而水层无色的为苯；D可用新制的Cu(OH)2悬浊液鉴别：沉淀不溶解的为乙醛，加热后不出现红色沉淀的为乙酸。]

2．(1)取代 Br2/FeBr3(或Br2/Fe) (2)1,3,5-三甲苯

(4)

 (其他合理答案均可)

解析 (1)由苯与2-丙醇()制备异丙苯属于取代反应，由异丙苯制备

对溴异丙苯需要在苯环上的对位引入—Br，所以与苯的卤代反应条件相同，需用液溴在铁(或溴化铁)作催化剂条件下反应。

(2)异丙苯的同分异构体中，结构对称的1,3,5-三甲苯中等效氢原子最少，故其一溴代物最

少(共2种)。

(3)由异丙苯制备α-甲基苯乙烯，首先对此二者结构

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进行对比，可以看出异丙苯中的C—C

变成了α-甲基苯乙烯中的，因此需要先卤代、后消去两步反应，即

(4)ABS树脂由丙烯腈(CH2===CH—CN)、1,3-丁二烯和α-甲基苯乙烯在一定条件下加聚而成，反应为

3．(1)氧化反应 还原反应 取代反应

- 14 -

(3)硝基、羧基 acd

(

- 15 -

解析 (1)由D的结构简式和B到C的反应条件可推得C、B分别为

，因此A→B的反应类型为氧化反应，D→E的反应类

型为还原反应，E→F的反应类型为取代反应。

(2)B的结构简式，根据要求，既有酯基又能与新制Cu(OH)2反应，则一定

是甲酸某酯，故其同分异构体有： (邻、间、对三种)、

- 16 -

(3)C的结构简式为，因此其含有的官能团有硝基和羧基；浓H2SO4的脱水性可能会使溶液变黑，故只有b不正确。

(4)E的同分异构体苯丙氨酸的结构简式为：

，故其发生缩聚反应生成的高聚物为

(5)根据信息可知反应的化学方程式为：

发生水解和酯类发生水解类似，因此F发生水解

考点集训

1．C [苯分子中碳碳之间的键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键，与酸性KMnO4溶液不能发生反应(难氧化)；但可与液溴、浓H2SO4等发生取代反应(易取代)；不能与溴水发生加成反应，但在特定条件下可以与氢气等发生加成反应(可加成)。]

2．A

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3．(1)液溴、苯、铁粉(2)冷凝回流和导气

(3)溴化氢气体遇空气中的水蒸气而形成酸雾

＋－

(4)浅黄色沉淀 Ag＋Br===AgBr↓

Fe

解析 烧瓶中装入的是液溴、苯、铁粉，发生＋Br2――→＋HBr反应；B管起导管兼起冷凝器作用；反应中有HBr产生，它遇空气中的水蒸气而形成酸雾；

＋－

当向烧杯中滴加AgNO3溶液时，会发生Ag＋Br===AgBr↓反应，产生浅黄色沉淀。

4．(1)

＋Br2――→

催化剂

解析 A是硝基苯，其中—NO2可使新导入的取代基进入原取代基的间位；而—Br可使新导入的取代基进入原取代基的邻位和对位。

5．D [苯可与液溴发生取代反应生成溴苯，与硝酸发生取代反应生成硝基苯，D正确；苯的同系物是由一个苯环和烷烃基构成的，其通式为CnH2n－6(n?N)，A、B均错；甲苯可使酸性KMnO4溶液褪色，C错。]

6．B [因该有机物不能与溴水反应却能使酸性KMnO4溶液褪色，所以排除A、C；又因铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物，说明苯环上的一溴代物有两种，只能是B，而D中苯环上的一溴代物有四种。]

7．B [物；

苯的衍生物；

和都含有一个苯环，属于苯的同系

尽管含有一个苯环，但其中含有杂原子，故属于中含有碳碳双键，尽管属于芳香烃，但不是苯的同系

物；含有两个苯环，故不是苯的同系物。]

8．B [由所给图示可知苏丹红分子中，含有一个苯环、一个萘环、两个与苯环相连的甲基、一个酚羟基及两个氮原子，故A、C正确；从其结构分析，其分子极性较弱，应能溶于苯等有机溶剂；含氧元素及氮元素，不可能为芳香烃。本题答案为B。]

9．C [可以先将3个—X基按照连、偏、均的顺序排列在苯环上，得到三种结构；然后

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将—R分别等效取代三种结构中的氢原子。如下图，(1)中苯环上三个位置相同；(2)中有2个不同位置；(3)中有3个不同位置，所以—R取代后共有6种不同的结构。

(2)加成反应 消去反应

(4)A的结构有2种，若直接转化为D，得到D也有2种，其中一种不能转化为最终产品(香料)，原料利用率低

解析 光照条件下反应②因分子的侧链上有两类氢原子可取代，故A有两种可能性：

。为提高原料的利用率和产物的纯度，A发生

消去反应，生成B：，B在过氧化氢存在的条件下与HCl加成得到单一产

物C：。

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解析 由题意可知该苯的同系物的各同分异构体的苯环上都只有一个侧链，在写其同分异构体时，可以把苯环看作是C5H12的一个取代基，这样只要写出C5H12的7种同分异构体，此题就可解决了。

12．(1)2Fe＋3Br2===2FeBr3

HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3

(2)导气(导出HBr)兼冷凝(冷凝苯和溴蒸气) (3)打开分液漏斗上端塞子，旋转分液漏斗活塞，使Br2和苯的混合液滴到铁粉上 托起软橡胶袋使Fe粉沿导管落入溴和苯组成的混合液中

(4)Br2和苯的蒸气逸出，污染环境

(5)吸收反应中随HBr气体逸出的Br2和苯蒸气 CCl4由无色变橙色 易被气体压入试管中

(6)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；由于导管插入AgNO3溶液中而容易产生倒吸

解析 苯与液溴在Fe(实际为FeBr3)作用下剧烈反应生成和HBr气体，从导管中导出的气体可能含有一定量的苯和液溴，因此应用长导管进行冷凝回流。比较三个装置可知，只有B未采用长导管进行冷凝回流，但B用双球吸收管吸收了随HBr逸出的苯和溴，未被吸收的HBr进入AgNO3溶液，发生反应HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3，此处需注意，双球吸收管中的液体不能装得太多，否则CCl4易被导出的气体压入试管中。比较三个装置的优缺点可知，A直接将反应物装入装置中，易使溴和苯逸出而污染环境，而B装置中将导管直接插入AgNO3溶液中容易发生倒吸，且溴蒸气与苯蒸气不能冷凝回流。

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