2019高中化学 芳香烃（提高）知识讲解学案 新人教版选修5.doc

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1、1芳香烃芳香烃【学习目标学习目标】 1、认识芳香烃的组成、结构； 2、了解苯的卤代、硝化及加氢的反应，知道苯的同系物的性质、苯的同系物与苯性质的差异； 3、结合生产、生活实际了解某些烃、烃的衍生物的重要作用及对环境和健康可能产生的影响，芳香烃类物 质在有机合成和有机化工中的重要作用。 【要点梳理要点梳理】 要点一、苯的结构和性质分子中含有一个或多个苯环的碳氢化合物都属于芳香烃。我们已学习过最简单、最基本的芳香烃苯。1分子结构。苯的分子式为 C6H6，结构式为，结构简式为 或 。大量实验表明，苯分子里 6 个碳原子之间的价键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。苯分 子里的所有原子都在同

2、平面内，具有平面正六边形结构，键角为 120，是非极性分子。2物理性质。苯是无色有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，熔点 5.5，沸点 80.1，苯用冰冷却可凝结成无 色的晶体，苯有毒。3化学性质。 【高清课堂：高清课堂：芳香烃#苯的化学性质】苯的化学性质比较稳定，但在一定条件下，如在催化剂作用下，苯可以发生取代反应和加成反应。（1）取代反应。（溴苯是无色液体，不溶于水，密度比水大）（硝基苯是无色，有苦杏仁味的油状液体，密度比水大，不溶于水，有毒）（2）加成反应。（3）氧化反应。 苯在空气中燃烧发出明亮的带有浓烟的火焰：2 +15O2 点燃12CO2+6H2O苯不能使酸性 KMnO4溶液褪

3、色；苯也不能使溴水褪色，但苯能将溴从溴水中萃取出来。4苯的用途。苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等， 苯也常用作有机溶剂。特别提示 （1）苯的结构简式： 并不能反映苯的真实分子结构，只是由于习惯才沿用至今。实际上2苯分子中的碳碳键是完全相同的。（如与是同种物质）（2）由于苯环结构的特殊性，在判断苯体现什么性质时要特别注意反应条件和反应物的状态。要点二、苯的同系物 【高清课堂：高清课堂：芳香烃#苯的同系物及其性质】1苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其结构特点是：分子中只有一个苯环，苯环上的侧链 全部为烷基。甲苯、二甲苯是较重要的

4、苯的同系物。2苯的同系物的分子通式为 CnH2n6（n6，nN） 。苯的同系物由于所连侧链的不同和不同的侧链在苯环 上的相对位置的不同而具有多种同分异构体，如分子式为 C8H10的对应的苯的同系物有下列 4 种同分异构体。3简单的苯的同系物（如甲苯、二甲苯、乙苯等） ，在通常状况下都是无色液体，有特殊的气味，不溶于 水，密度比水小，易溶于有机溶剂，其本身也是有机溶剂。4由于苯环与侧链的相互影响，使苯的同系物与苯相比，既有相似之处也有不同之处。（1）苯的同系物与苯在化学性质上的相似之处：都能燃烧，燃烧时发出明亮的带浓烟的火焰，其燃烧通式为：CnH2n6+33 2nO2 点燃nCO2+(n3)H2

5、O。都能与卤素单质（X2） 、硝酸、硫酸等发生取代反应。都能与氢气等发生加成反应。（2）苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处： 由于侧链对苯环的影响，使苯的同系物的苯环上氢原子的活性增强，发生的取代反应有所不同。由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物的侧链易被氧化。在苯的同系物中，如果侧链烃基中与苯环直接 相连的碳原子上有氢原子，它就能被热的酸性 KMnO4溶液氧化，侧链烃基通常被氧化为羧基（COOH） 。3要点三、芳香烃的来源及其应用1通常煤是获取一切芳香烃的主要来源，现在还通过石油化学工业中的催化重整等工艺获得芳香烃。 2一些简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料。可用于合成

6、炸药、染料、农药、 药品、合成材料等。【典型例题典型例题】 类型一：苯及苯的同系物的结构 例 1 下列分子中的 14 个碳原子不可能处在同一平面上的是（ ） 。A B C D【答案】D【解析】中(CH3)3的中心碳位于一个四面体的中心，故C(CH3)3的 4 个碳原子不可能在同一平面上。 此外，中同时连接两个苯环上的那个碳原子，如果它跟苯环共平面，与它连接的CH3上的碳原子和 H 原子， 必然一个在环前、一个在环后，因此该甲基碳原子不可能在苯环平面上。请注意项中的两个甲基的碳原子是 可以同时处在两个苯环所共有的平面上的。有人怀疑两个甲基过于拥挤，必须翘起一个，但如果我们以连接两 个苯环的单键为

7、轴旋转 180，由此“空间拥挤”现象就可以消除，也就是两个甲基一个在上、一个在下，都 在苯环平面上。综上可知该题应选。【总结升华】应注重知识的迁移，、 所有原子均共面，而有CH3的有机物，所有原子均不共面；即一个 C 周围连接 4 个 C 原子，则这 5 个 C 原子不可能共面。 举一反三：举一反三： 【高清课堂：高清课堂：芳香烃#例 3】【变式 1】苯环结构中不存在 C-C 单键与 C=C 双键的交替结构，可以作为证据的是 苯不能使溴水褪色 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 经测定，邻二甲苯只有一种结构 经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是 1.

8、4010-10m AB CD【答案】A类型二：苯及其同系物的性质例 2 对于苯乙烯（）的下列叙述：能使酸性 KMnO4溶液褪色；可发生加聚反应；可溶于水；可溶于苯中；能与浓硝酸发生取代反4应；所有的原子可能共平面，其中正确的是（ ） 。A仅 B仅 C仅 D全部正确【答案】C【解析】物质的性质推测可根据其结构特征和物质的相似性来分析解答，苯乙烯分子中含有苯环和碳碳双 键，其性质应与苯、乙烯有相似之处，从分子结构看，是两个平面结构的组合，而这两个平面有可能重合，故 的说法正确；苯环上可发生取代反应，故的说法正确；碳碳双键可被酸性 KMnO4溶液氧化，也可发生加聚 反应，故说法正确；苯乙烯属于烃类，

9、而烃类都难溶于水而易溶于有机溶剂，故的说法不正确而的说 法正确。 【总结升华】解答本题需将苯、乙烯的性质迁移到对苯乙烯性质的预测上。 举一反三：举一反三：【变式 1】美国康乃尔大学的魏考克斯（CWilcox）所合成的一种有机分子，就像一尊释迦牟尼佛，因而 称为释迦牟尼分子（所有原子在同一平面） 。有关该有机分子的说法正确的是（ ） 。A该有机物不属于芳香烃 B该有机物属于苯的同系物C该有机物分子中含有 22 个碳原子 D该有机物一氯代物只有 3 种【答案】C例 3 请认真阅读下列三个反应：利用这些反应，按以下步骤（试剂和条件已略去）可从某烃 A 合成一种染料中间体 DSD 酸：请写出 A、B、

10、C、D 的结构简式。【答案】 5【解析】本题主要考查苯和苯的同系物的取代反应（磺化反应和硝化反应） ，同时考查学生对知识的迁移能 力和题给新知识的运用能力。如苯胺具有弱碱性，易被氧化，所以必须在磺化反应后在 NaClO 的条件下合成1，2-二苯乙烯后才能将还原成，否则易与磺酸基（SO3H）反应或被 NaClO 氧化。根据DSD 酸的结构写出 A、B、C、D 的结构简式，利用逆推法： 由反应可知NH2易被氧化，故该反应应在最后进行。由此推知 D 为，由转化关系可知 AB 应为硝化反应，由 BC 应为反应，故由 CD应为反应。从而再确定 C 的结构为。再进一步确定 B 为，A 为。 举一反三：举一

11、反三： 【变式 1】请认真阅读分析下列四个反应：利用这些有关反应原理，按以下步骤（反应条件及有关试剂已略去） ，可以从某烃 A 合成甲基橙指示剂：（1）写出 A、B、C 的结构简式 A_、B_、C_。（2）写出反应、的化学方程式：_、_。 【答案】6类型三：苯及其同系物的同分异构现象例 4 某液态烃的分子式为 C8H10，实验证明它能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但不能使溴水褪色。（1）试判断该有机物属于哪类烃，并写出其可能的同分异构体的结构简式。（2）若苯环上的氢原子被溴原子取代，所得一溴代物有 3 种同分异构体，则该烃的结构简式为_。【答案】 （1）该有机物属于苯的同系物。支链为乙基时，支链是

12、2 个甲基时，、或。（2）【解析】 （1）由该烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但不能使溴水褪色，分子式为 C8H10与烷烃 C8H18相比少 8 个 H，说明它应属于苯的同系物，所以分子中应有 1 个苯环结构，支链上有 2 个碳原子。书写苯的同系物的同 分异构体时应首先按照支链的种类和数目的不同分别讨论，2 个碳原予形成一个支链（CH2CH3）的情况；2 个 碳原子形成两个支链的情况（CH3） ，再根据支链的位置不同确定同分异构体的结构简式。 （2）本题考查苯的同系物、苯环上的取代及同分异构体的种数的确定等知识。解决这类问题时，最好从苯环上碳原子的轴对称性入手。如 ，当苯环上发生一溴取代时，虽然有

13、 5 个位置上的 H 原子可被 Br 原子 代替，但实际上与C2H5相邻的两个位置上的 H 原子是等效的（即 H） ，或者说这两个位置上的 H 原子呈轴 对称，同理与C2H5相间的两个位置上的 H 原子也是等效的（即 H） ，加上对位碳原子上的 H，的一溴代物的同分异构体共有 3 种，分别为。同理中苯环上只有两种不同位置的 H 原子，故其一溴取代产物有两种。中苯环上有 3 种不同位置的 H 原子，其苯环上的一溴取代产物有 3 种同分异构体，分别为、。中苯环上的一溴取代产物只有一种，即。【总结升华】有机物分子中，位置等同的氢原子叫等效氢，显然有多少种等效氢，其一元取代物就有多少 种。这种通过等效

14、氢来确定一元取代物同分异构体数目的方法，叫等效氢法。7等效氢的判断方法是：（1）同一个碳原子上的氢原子是等效的。如分子中CH3上的 3 个氢原子等效。（2）同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的。如分子中，在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴，故有两类等效氢。 举一反三：举一反三： 【变式 1】某有机化合物 A 的结构简式如下：（1）A 的分子式是_；（2）A 在 NaOH 水溶液中加热反应得到 B 和 C，C 是芳香化合物。B 和 C 的结构简式是 B：_、C：_。该反应属于_反应；（3）室温下，C 用稀盐酸酸化得到 E，E 的结构简式是_；（4）在下列物质中，不能与 E 发生化学反应的是（填写序号）_。浓硫酸和浓硝酸的混合物 CH3CH2OH（酸催化） CH3CH2CH2CH3 Na CH3COOH（酸催化）（5）写出同时符合下列两项要求的 E 的所有同分异构体的结构简式。化合物 1，3，5-三取代苯苯环上的三个取代基分别为甲基、羟基和含有结构的基团【答案】 （1）C16H21O4N（3） （4）（5） （有 4 个符合要求的 E 的同分异构体）