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第二单元芳香烃目标与素养：1.了解苯的组成和结构。(宏观辨识与微观探析)2.理解苯及苯的同系物的性质。(宏观辨识与微观探析)3.了解芳香烃的来源与应用。(宏观辨识)一、苯的结构与性质1．芳香族化合物(1)芳香族化合物是指含有苯环的有机化合物，并不是指具有芳香气味的有机物。苯环是芳香族化合物最基本的结构单元。(2)芳香烃是芳香族碳氢化合物的简称，苯是最简单的芳香烃。2．苯的分子结构3．物理性质苯是一种无色有特殊气味的易挥发性液体，难溶于水，密度比水小。有毒，是一种重要的有机溶剂。4．化学性质(1)苯在一定条件下可以与H2发生加成反应，试写出反应方程式：。(2)苯可燃烧，其反应的化学方程式为2C6H6＋15O2――→点燃12CO2＋6H2O。(3)取代反应①FeBr3作催化剂，与液溴发生取代反应生成溴苯和邻二溴苯的化学方程式为，。②苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在60℃时生成硝基苯的化学方程式为，100～110℃生成间二硝基苯的化学方程式为。(1)怎样从实验的角度分析苯与液溴发生的是取代反应而不是加成反应？[提示]依据产物的不同进行判断，若是加成反应，生成物中则不存在HBr，若是取代反应，则产物中存在HBr，因此可以用稀硝酸酸化的硝酸银溶液检测。(2)苯的硝化反应为什么需要水浴加热？[提示]苯的硝化反应需要准确控制反应的温度，故需用水浴加热。二、芳香烃1．芳香烃的来源及其应用(1)芳香烃最初来源于煤焦油中。(2)随着石油化学工业的发展，现代工业生产中主要通过石油化学工业中的催化重整和裂化等工艺获得芳香烃。(3)一些简单的芳香烃，如苯、甲苯、对二甲苯、乙苯等是应用得最多的基本有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、合成材料等。2．苯的同系物(1)常见的苯的同系物名称结构简式分子式甲苯C7H8乙苯C8H10二甲苯邻二甲苯C8H10间二甲苯对二甲苯（2）苯的同系物的结构特点①含有一个苯环②取代基为烷基③通式：CnH2n－6（n≥7）(3)化学性质(以甲苯为例)①氧化反应a．燃烧反应式：C7H8＋9O2――→点燃7CO2＋4H2O。b．使酸性KMnO4溶液褪色2，4，6三硝基甲苯为淡黄色针状晶体，简称三硝基甲苯，俗称TNT，常用于国防和民用爆破。3．乙苯的工业制备化学方程式为。4．芳香烃的分类和实例(写出结构简式)(1)哪些实验说明在苯的同系物分子中，苯环与侧链之间发生了相互影响？[提示]①苯环对侧链的影响，使得苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而烷烃不能。②侧链对苯环的影响，甲苯与硝酸反应使得苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。(2)是否可以用一种试剂把CCl4、苯、甲苯鉴别出来？如果可以，该试剂是什么？[提示]可以。选用酸性高锰酸钾可以将它们鉴别出来。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)苯的分子式为C6H6，不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，所以属于饱和烃。()(2)从苯的凯库勒式()看，分子中含有碳碳双键，所以属于烯烃。()(3)在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应。()(4)苯的取代反应比其加成反应相对较容易。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√2．苯和甲苯相比较，下列叙述中不正确的是()A．都属于芳香烃B．都能使KMnO4酸性溶液褪色C．都能在空气中燃烧D．都能发生取代反应B[苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。]3．下列所给的几种物质中属于芳香族化合物的是________(填字母序号，后同)，属于芳香烃的是________，属于苯的同系物的是________。[答案]ABCDEFGABCEFGCG苯的卤代反应实验1.实验装置2．实验现象(1)向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止，三颈烧瓶中有红棕色气体。(2)反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体(溴苯)。(3)锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀。(4)向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀[Fe(OH)3]。3．实验注意事项(1)此处反应物为液溴(纯溴)而不是溴水。溴水与苯不能发生取代反应，二者混合后会出现分层，水在下层，溶溴的苯在上层。(2)苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是FeBr3：2Fe＋3Br2===2FeBr3，上述实验现象中加入NaOH，即可验证有Fe3＋的存在。(3)直形冷凝管的作用——使苯和溴苯冷凝回流，导出HBr和少量溴蒸气。(4)导管不可插入液面以下，以防倒吸，管口附近出现的白雾，是HBr遇水蒸气所形成的。(5)纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色，其提纯的方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。【典例1】某化学课外小组用如图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。(1)写出A中反应的化学方程式__________________________________________________________________。(2)观察到A中的现象是__________________________________________________________________。(3)实验结束时，打开A下端的活塞，让反应液流入B中，充分振荡，目的是_________________________________。写出有关反应的化学方程式_________________________________。(4)C中盛放CCl4的作用是_________________________________。(5)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向试管D中加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入________________，现象是_________________________________。[解析](1)A中的反应包括Br2与Fe反应生成FeBr3，苯跟溴在FeBr3催化作用下的取代(溴代)反应。(2)由于苯跟溴在催化剂作用下的反应是放热反应，而苯、溴的沸点较低，所以，混合液呈沸腾状态，A中充满苯蒸气和溴蒸气，溴蒸气呈红棕色。(3)反应后，除生成溴苯外，没有反应完的溴部分溶解在溴苯中而呈褐色，可以用NaOH溶液除去溴苯中的溴。(4)生成的HBr气体中混有溴蒸气和苯蒸气，杂质气体可用CCl4吸收除去，以防止溴蒸气(Br2)对HBr气体检验的干扰。(5)生成的HBr气体溶于水后呈酸性，所以检验它时，可以检验Br－，也可以检验H＋。[答案](1)2Fe＋3Br2===2FeBr3，C6H6＋Br2――→FeBr3C6H5Br＋HBr(2)反应液微沸，有红棕色气体充满A容器(3)除去溶于溴苯中的溴Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气(5)紫色石蕊试液溶液变红色(其他合理答案亦可)1．已知苯与液溴的反应是放热反应，某校学生为探究苯与溴发生的反应，用如图装置进行实验。根据相关知识回答下列问题：(1)实验开始时，关闭K2，打开K1和漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始。一段时间后，在装置Ⅲ中可能观察到的现象是_________________________________。(2)实验中能防止倒吸的装置有________(填装置序号)。(3)反应结束后要使装置Ⅰ中的水倒吸入装置Ⅱ中。这样操作的目的是________________________，简述这一操作：__________________。(4)通过该实验，可知苯与溴的反应是________反应。[解析]苯和液溴在FeBr3(铁和溴反应生成FeBr3)作催化剂的条件下发生取代反应，生成溴苯和溴化氢，该反应是放热反应，而苯、液溴易挥发，用冷凝的方法减少其挥发。装置Ⅲ的目的是防止HBr溶于水而引起倒吸。通过检验Br－的存在可知该反应是取代反应。[答案](1)小试管中有气泡，液体变橙红色；有白雾出现；广口瓶内溶液中有浅黄色沉淀生成(2)Ⅲ和Ⅳ(3)除去装置Ⅱ中存有的溴化氢气体，以免HBr逸出污染空气打开K2，关闭K1和漏斗活塞(4)取代苯的硝化反应实验1.实验步骤(1)先将1.5mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。(2)向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯，充分振荡，混合均匀。(3)将混合物在50～60℃的水浴中加热几分钟，实验装置如图所示。(4)将反应后的液体倒入盛冷水的烧杯中，可以看到烧杯底部有黄色油状物生成，经过分离得到粗硝基苯。(5)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，将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，有毒，易溶于酒精和乙醚。2．实验注意事项(1)加入药品顺序不可以颠倒，因为向硝酸中加入浓硫酸相当于浓硫酸的稀释，过程是放热的。同时由于苯易挥发，故需冷却后才能加入苯。(2)将反应容器放入水浴中，便于控制温度在50～60℃。因为温度在70～80℃时，苯将与硫酸发生磺化反应。当温度升高至100～110℃时则生成二取代产物(间二硝基苯)。(3)长直导管的作用是将反应物冷凝回流。(4)反应后的粗产品用5%的NaOH溶液洗涤，除去产品中残留的HNO3和H2SO4及NO2。(5)浓硫酸作用为催化剂和脱水剂。【典例2】实验室制备硝基苯的主要步骤如下：①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合液，加入反应器中；②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀；③在50～60℃下发生反应，直至反应结束；④除去混合酸后，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。请回答下列问题：(1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸时，操作注意事项是______________________。(2)步骤③中，为了使反应在50～60℃下进行，常用方法是____________________________。(3)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是____________。(4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是______________。(5)纯硝基苯是无色、密度比水________(填“大”或“小”)、具有________气味的油状液体。[解析]浓硝酸与浓硫酸混合，相当于稀释浓硫酸，所以应将浓硫酸加入到浓硝酸中。如果用酒精灯火焰给溶液直接加热，很难有效控制溶液的温度，所以凡是需要严格控制溶液温度的，应使用水浴加热。分离提纯硝基苯时，需要考虑硝基苯中可能混有的杂质，杂质具有的性质，以及硝基苯的密度等。[答案](1)将浓硫酸慢慢加入浓硝酸中，并不断搅拌(2)用水浴加热，并控制温度在50～60℃(3)分液漏斗(4)除去粗产品中混有的硝酸、硫酸、二氧化氮等(5)大苦杏仁2．50～60℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯。下列对该实验的描述错误的是()A．最好用水浴加热，并用温度计控温B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯硝基苯时只需直接用蒸馏水洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率C[该反应温度不超过100℃，所以用水浴加热，A项正确；因反应物受热易挥发，所以长玻璃管起冷凝回流作用，B项正确；加入过量硝酸可以提高苯的转化率，D项正确。]苯的同系物的化学性质苯的同系物中既含有苯环，又含烷烃基，因此在烷烃基上会表现类似烷烃取代反应的性质，在苯环上会表现类似苯取代反应、加成反应、不易被氧化等性质。但是，由于二者的相互影响，使苯的同系物的性质不完全是苯和烷烃的性质之和。1．侧链烷烃基对苯环的影响使苯环比苯的性质活泼，更易发生取代反应。2．苯环对侧链烷烃基的影响使烷烃基比烷烃的性质活泼，易被氧化。。对—R的要求：