【大綱創(chuàng)新設(shè)計】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第3節(jié) 苯及其同系物 石油

第三節(jié)苯及其同系物石油復(fù)習(xí)目標(biāo)展示1.了解苯的組成和結(jié)構(gòu)，掌握苯的性質(zhì)和用途。2.掌握苯的同系物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和通性。了解芳香烴的概念。3.了解石油的組成和加工方法，掌握分餾的原理及操作。此類試題包括：(1)苯分子結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(2)苯的化學(xué)性質(zhì)及實驗應(yīng)用(3)苯的同系物的通性(4)石油加工方法及產(chǎn)品用途知識點(diǎn)1苯的性質(zhì)問題1：苯分子結(jié)構(gòu)的特殊性？苯的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？苯的用途？【思維延伸】苯分子不是碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，苯環(huán)上的碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨(dú)特的共價鍵，六個碳碳鍵完全相同，所以苯分子的空間構(gòu)型為平面正六邊形，是一種非極性分子。從苯分子中的氫原子數(shù)來看，苯的不飽和程度較大，但苯分子結(jié)構(gòu)特殊，決定了苯具有與飽和烴、不飽和烴既相似又不同的特殊的化學(xué)性質(zhì)。苯既不能使KMnO4酸性溶液褪色，也不能使溴水褪色；苯較易發(fā)生取代反應(yīng)(鹵代反應(yīng)、硝化反應(yīng)、磺化反應(yīng))，較難發(fā)生加成反應(yīng)。知識點(diǎn)2苯的同系物問題2：苯的同系物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？苯的同系物的化學(xué)通性？2．定義：苯分子里的氫原子被一個或若干個

取代的產(chǎn)物。3.化學(xué)性質(zhì)(1)苯環(huán)上的有關(guān)反應(yīng)（取代反應(yīng)，加成反應(yīng)）烷烴基【思維延伸】苯的同系物的同分異構(gòu)體，包括側(cè)鏈的位置異構(gòu)和側(cè)鏈上的碳鏈異構(gòu)。知識點(diǎn)3石油問題3：石油的加工方法和目的？4．石油的煉制(1)石油的成分：石油主要是由分子中含有不同數(shù)目碳原子的

、

、

組成的復(fù)雜混合物，常溫下呈

態(tài)，是多種

烴溶解了部分

烴和

烴而形成的。(2)原油的預(yù)處理——

、

。(3)石油的一次加工——

。烷烴環(huán)烷烴芳香烴液液態(tài)氣態(tài)固態(tài)脫水脫鹽分餾5．石油的二次加工——裂化和裂解(1)裂化①原料：相對分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴，一般用重油、石蠟等。②原理：加熱分解。③目的：提高

的產(chǎn)量和質(zhì)量。④分類：熱裂化和催化裂化。(2)裂解(深度裂化)①原料：長鏈的烴分子。②原理：高溫分解。③目的：獲得短鏈小分子的不飽和烴，提供有機(jī)化工基礎(chǔ)原料。④產(chǎn)品：

、

、

等主要產(chǎn)品和甲烷、乙烷、丁烷、硫化氫等副產(chǎn)品。輕質(zhì)油特別是汽油乙烯丙烯異丁烯考點(diǎn)1苯的溴代反應(yīng)實驗要點(diǎn)深化苯的溴代反應(yīng)實驗注意問題(1)反應(yīng)用的是液溴，而不是溴水。(2)制溴苯反應(yīng)中，實際起催化作用的是FeBr3；2Fe＋3Br2=2FeBr3。(3)跟瓶口垂直的長玻璃管兼起導(dǎo)氣和冷凝的作用。(4)導(dǎo)管出口不能伸入水中，因HBr極易溶于水，要防止倒吸。(5)導(dǎo)管口附近出現(xiàn)的白霧是HBr遇水蒸氣所形成的。(6)燒瓶中生成的溴苯因溶入溴而顯褐色。提純的方法是：將溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的燒杯中，振蕩，溴苯比水密度大，沉在下層，用分液漏斗分離出溴苯。Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O(7)粗溴苯提純后，可進(jìn)一步精制，其方法是①水洗(除去可溶性雜質(zhì)FeBr3等)，②堿洗(除去Br2)，③水洗(除去NaOH等)，④干燥(除去H2O)，⑤蒸餾(除去苯)?！纠?】苯和溴的取代反應(yīng)的實驗裝置如圖所示，其中A為具支試管改制成的反應(yīng)容器，在其下端開了一小孔，塞好石棉絨，再加入少量鐵屑粉。填寫下列空白：(1)向反應(yīng)容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，幾秒內(nèi)就發(fā)生反應(yīng)。寫出A中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡式)：

。(2)試管C中苯的作用是________________________________________________________

。除去HBr氣體中混有的溴蒸氣D試管中石蕊試液慢慢變紅，并且導(dǎo)管口有白霧產(chǎn)生，然后E試管中出現(xiàn)淺黃色沉淀(3)反應(yīng)2min～3min后，在B中的NaOH溶液中可觀察到的現(xiàn)象是

。(4)在上述整套裝置中，具有防倒吸作用的儀器有___________(填字母)。(5)該實驗除①步驟簡單，操作方便，成功率高；②各步現(xiàn)象明顯；③對產(chǎn)品便于觀察這三個優(yōu)點(diǎn)外，還有一個優(yōu)點(diǎn)是____________________________________。解析：苯與液溴反應(yīng)劇烈生成和HBr氣體，從導(dǎo)管出來的HBr氣體中會混有一定量的溴蒸氣，混合氣體進(jìn)入C可將氣體中的溴蒸氣除去(利用相似相溶原理)。氣體在經(jīng)D、E兩裝置時，分別可以觀察到紫色石蕊試液變紅，AgNO3溶液中有淺黃色沉淀生成，裝置F是尾氣吸收裝置，以防污染環(huán)境。在溶液底部有無色油狀液體出現(xiàn)D、E、F充分吸收有毒氣體，防止污染大氣變式練習(xí)1．實驗室用溴和苯反應(yīng)制取溴苯，得粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸餾；②水洗；③用干燥劑干燥；④10%NaOH溶液洗；⑤水洗。正確的操作順序是()A．①②③④⑤B.②④⑤③①C.④②③①⑤D.②④①⑤③

解析：由實驗得到的溴苯含有剩余的苯和溴，先用水洗，由于苯比水輕且不溶于水而浮于水面，用分液漏斗除去苯層和水層，得到溶有Br2的溴苯；再用10%NaOH溶液洗，則發(fā)生反應(yīng)Br2＋NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O，生成的鈉鹽溶于水，難溶于溴苯，將溴苯中的Br2分離出；然后用分液法分離出水層得溴苯，最后進(jìn)一步用水洗，并用干燥劑干燥后再蒸餾，即得干燥純凈的溴苯。

答案：B考點(diǎn)2芳香烴取代產(chǎn)物的同分異構(gòu)問題處理要點(diǎn)深化稠環(huán)芳香烴，發(fā)生苯環(huán)一氯取代或二氯取代時，取代產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式要按有序性和利用對稱性來書寫。如：有兩個對稱軸，為避免重復(fù)，只在區(qū)域分析即可。如的一氯代物有兩種：；二氯代物只要在區(qū)域固定一個Cl原子即可，若一個Cl原子先在1位取代，則另一個Cl只有7種取代方式(2～8位)，然后一個Cl原子在2位取代，因1位已分析，1、4、5、8位對稱，所以另一個Cl原子只在3、6、7位取代。因此的二氯代物共有7＋3＝10種?！纠?】已知苯的同系物可以被酸性KMnO4溶液氧化，如：現(xiàn)有苯的同系物，其蒸氣密度為相同狀況下H2的60倍，該烴經(jīng)氧化后，其產(chǎn)物1mol可中和3molNaOH，則該烴的結(jié)構(gòu)可能有()A．1種B.3種C.4種D.5種解析：該芳香烴的相對分子質(zhì)量為120，因其為苯的同系物，應(yīng)符合通式CnH2n－6(n≥6)，則14n－6＝120，n＝9，故其分子式為C9H12。又因其被KMnO4氧化成三元羧酸，說明苯環(huán)上含有三個支鏈，即三個甲基，該烴的結(jié)構(gòu)可能為：，共有3種。答案：B變式練習(xí)2．(2009·鄭州模擬)有機(jī)物中碳和氫原子個數(shù)比為3∶4，不能與溴水反應(yīng)卻能使酸性KMnO4溶液褪色。其蒸氣密度是相同狀況下甲烷密度的7.5倍。在鐵存在時與溴反應(yīng)，能生成兩種一溴代物。該有機(jī)物可能是()A．CHCCH3B.CH3C2H5C．CH2CHCH3D.CH3C2H5解析：因該有機(jī)物不能與溴水反應(yīng)卻能使酸性KMnO4溶液褪色，所以排除A、C；又因在鐵存在時與溴反應(yīng)，能生成兩種一溴代物，說明苯環(huán)上的一溴代物有兩種，只能是B，而D苯環(huán)上的一溴代物有四種。答案：B考點(diǎn)3石油的分餾1．分餾的原理：石油的分餾是利用各種烴具有不同的沸點(diǎn)，把石油成分里的各種烴進(jìn)行分離的過程。石油的分餾是物理變化，每一餾分都是混合物。其成分是多種烴的混合物。餾分呈氣態(tài)的溶于液態(tài)烴之中的是C1～C4的烷烴；餾分呈液態(tài)的主要是汽油、煤油、柴油；餾分呈固態(tài)的溶解于液態(tài)烴中的是石蠟和瀝青等。2．實驗裝置常壓分餾產(chǎn)品為：溶劑油、汽油、煤油、重油；減壓分餾產(chǎn)品為：重柴油、潤滑油、凡士林、石蠟、瀝青。要點(diǎn)深化石油的分餾與裂化、裂解的比較【例3】(2009·合肥一中月考)將下圖所列儀器組裝成一套實驗室分餾石油的裝置，并進(jìn)行分餾得到汽油和煤油。(1)上圖中A、B、C三種儀器的名稱分別是

。(2)將以上儀器（一）→(六)連接起來(用字母a，b，c……表示)：e接i；________接________；k接l；________接________；________接________。冷凝管，蒸餾燒瓶，錐形瓶habfgq(3)A儀器中，c口用于________(填“進(jìn)水”或“出水”，下同)，d口用于________。(4)蒸餾時，溫度計水銀球應(yīng)在

位置。(5)在B中注入原油后，加幾片碎瓷片的目的是

。(6)給B加熱，收集到沸點(diǎn)在60℃～150℃間的餾分是

，收集到150℃～300℃之間的餾分是________。解析：此實驗裝置的安裝應(yīng)本著“由下往上，由左到右”的原則進(jìn)行。冷凝管的水流方向是低進(jìn)高出，溫度計水銀球的位置應(yīng)在蒸餾燒瓶支管口處。進(jìn)水出水蒸餾燒瓶支管口處防止暴沸汽油煤油變式練習(xí)3．下列有關(guān)石油及石油加工的說法中，正確的是()A．石油是各種液態(tài)烴的混合物B．常壓分餾的原料是重油C．由分餾塔分餾出的各餾分均是混合物D.減壓分餾的主要產(chǎn)品有汽油、潤滑油、煤油和瀝青解析：石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物，石油的大部分是液態(tài)烴，同時在液態(tài)烴中溶有氣態(tài)烴和固態(tài)烴，選項A說法不對；常壓分餾的原料是石油，減壓分餾的原料是重油，選項B說法也不對；常壓分餾的主要產(chǎn)品有汽油、柴油、煤油等，減壓分餾的主要產(chǎn)品是潤滑油、石蠟、燃料油、瀝青等，選項D說法也不對；無論是常壓分餾還是減壓分餾，由分餾塔分餾出來的各餾分都是不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物，每一種餾分仍然是多種烴的混合物。

答案：C客觀題

分子中的原子共面問題屬于熱點(diǎn)考試內(nèi)容，對于考查學(xué)生有機(jī)物分子內(nèi)的價鍵結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型的理解起到很好的導(dǎo)向作用，另外要求掌握特征構(gòu)型的聯(lián)想性和示范性。【考題一】已知C—C鍵可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡式為的烴，下列說法中正確的是()A．分子中至少有9個碳原子處于同一平面上B．分子中至少有11個碳原子處于同一平面上C．分子中至少有16個碳原子處于同一平面上D.該烴屬于苯的同系物B思路點(diǎn)撥：在苯分子中的12個原子，一定共平面，此分子中兩個苯環(huán)以單鍵相連，單鍵可以旋轉(zhuǎn)，所以兩個苯環(huán)不一定共面，但苯環(huán)中對角線上的4個碳原子應(yīng)在一條直線上，因此該分子中至少有11個碳原子處于同一平面上，所以B正確，A、C不正確；該烴分子結(jié)構(gòu)中有2個苯環(huán)，不屬于苯的同系物，所以D不正確。高分解密(1)至少有多少碳原子共面的含義不清楚，因理解為“可能共面”而錯解。(2)“繞軸旋轉(zhuǎn)”帶來的點(diǎn)面變化不明確，空間想象力差而錯解。(3)苯的同系物的概念理解不準(zhǔn)確。知識鏈接幾種簡單有機(jī)物分子的空間構(gòu)型(1)甲烷，正四面體結(jié)構(gòu)，C原子居于正四面體的中心，分子中的5個原子中并沒有任何4個原子處于同一平面內(nèi)。其中任意三個原子在同一平面內(nèi)，任意兩個原子在同一直線上。(2)乙烯，平面形結(jié)構(gòu)，分子中的6個原子處于同一平面內(nèi)，鍵角都約為120°。(3)乙炔

，直線形結(jié)構(gòu)，分子中的4個原子處于同一直線上。同一直線上的原子當(dāng)然也處于同一平面內(nèi)。(4)苯,平面形結(jié)構(gòu)，分子中的12個原子都處于同一平面內(nèi)。注意：①以上4種分子中的H原子如果被其他原子(如C、O、N、Cl等)所取代，則取代后的分子構(gòu)型基本不變。②共價單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，共價雙鍵和共價三鍵則不能旋轉(zhuǎn)。主觀題

芳香烴的組成和結(jié)構(gòu)的特殊性，是考查有機(jī)計算和結(jié)構(gòu)推斷的知識載體。官能團(tuán)的多樣性和反應(yīng)類型的覆蓋性成為高頻題型的方向和依據(jù)?！究碱}二】(2009·海南，17)某含苯環(huán)的化合物A，其相對分子質(zhì)量為104，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.3%。(1)A的分子式為________：(2)A與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，反應(yīng)類型是

；(3)已知。請寫出A與稀、冷的KMnO4溶液在堿性條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式(只寫出A和A的產(chǎn)物且注明條件即可)

；(4)一定條件下，A與氫氣反應(yīng)，得到的化合物中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%，寫出此化合物的結(jié)構(gòu)簡式；C8H8

加成反應(yīng)(5)在一定條件下，由A聚合得到的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為思路點(diǎn)撥：本題主要考查有機(jī)物的分子式和結(jié)構(gòu)簡式的確定，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式進(jìn)行作答，全面考查考生靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力。根據(jù)A的相對分子質(zhì)量和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以確定N(C)＝≈8，N(H)＝＝8，即A的分子式為C8H8；由于A中含有苯環(huán)，則A為。A與H2加成時，分子中碳原子的數(shù)目不改變，與H2加成后產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量為12×8/85.7%≈112。據(jù)此可以完成各題的解答。高分解密(1)不能從已知數(shù)據(jù)中得出只含C、H兩元素的結(jié)論，從而影響后續(xù)解題。(2)錯誤應(yīng)用溴代反應(yīng)解題。(3)化學(xué)方程式和結(jié)構(gòu)簡式書寫不準(zhǔn)確，不規(guī)范。(4)只進(jìn)行雙鍵加成，未進(jìn)行苯環(huán)加成而錯答。方法支持有機(jī)物的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，苯乙烯中乙烯基具有的性質(zhì)，易與Br2加成,能使酸性KMnO4溶液褪色，也可發(fā)生加聚反應(yīng)；苯基易發(fā)生取代反應(yīng)，在一定條件下也可發(fā)生加成反應(yīng)。有機(jī)物的性質(zhì)與其所具有的官能團(tuán)是相對應(yīng)的，可根據(jù)有機(jī)物的某些性質(zhì)(如反應(yīng)對象、反應(yīng)條件、反應(yīng)數(shù)據(jù)、反應(yīng)特征、反應(yīng)現(xiàn)象、反應(yīng)前后分子式的差異等)，首先確定其中的官能團(tuán)及其位置，然后再結(jié)合分子式的價鍵規(guī)律、取代產(chǎn)物的種類、不飽和度等確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式，最后再根據(jù)題設(shè)要求進(jìn)行解答。1．(5分)有一種有機(jī)物，因其酷似奧林匹克旗中的五環(huán)(如下圖)，科學(xué)家稱其為奧林匹克烴。下列有關(guān)奧林匹克烴的說法正確的是()A．該烴屬于苯的同系物B．該烴的一氯代物只有一種C．該烴分子中只含非極性鍵D.該烴完全燃燒生成H2O的物質(zhì)的量小于CO2的物質(zhì)的量

解析：該烴只有一條對稱軸，其一氯代物有7種，從所給圖示可看出，該烴高度缺氫，故D項正確。

答案：D2．(5分)下列敘述正確的是()A．苯的分子是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其性質(zhì)跟環(huán)狀烷烴相似B．表示苯的分子結(jié)構(gòu)，其中含有碳碳單鍵、雙鍵，因此苯的性質(zhì)跟烯烴相同C．苯的分子式為C6H6，分子中碳原子遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有飽和，因此能和溴水反應(yīng)D.苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯的同系物卻可使酸性KMnO4溶液褪色

解析：苯分子的空間構(gòu)形是平面六邊形，有特殊的共價鍵，而環(huán)狀烷烴的碳原子是四個共價單鍵，不是平面形，和苯的性質(zhì)不同，A錯；苯分子中碳碳間是一種特殊的化學(xué)鍵，不是單雙鍵交替，B錯；苯不能和溴水發(fā)生反應(yīng)，C錯；苯的同系物由于苯環(huán)上含有烴基，易被酸性KMnO4氧化，D正確。

答案：D3．(5分)有關(guān)分子結(jié)構(gòu)的下列敘述中，正確的是()A．除苯環(huán)外的其余碳原子有可能都在一條直線上B．除苯環(huán)外的其余碳原子不可能都在一條直線上C．12個碳原子不可能都在同一平面上D.12個碳原子有可能都在同一平面上

解析：由圖形可以看到，直線l一定在平面N中，甲基上3個氫只有一個可能在這個平面內(nèi)；—CHF2基團(tuán)中的兩個氟原子和一個氫原子，最多只有一個在雙鍵決定的平面M中；平面M和平面N一定共用兩個碳原子，可以通過旋轉(zhuǎn)碳碳單鍵，使兩平面重合，此時仍有—CHF2中的兩個原子和—CH3中的兩個氫原子不在這個平面內(nèi)。要