考點(diǎn)6-芳香烴(解析版)

考點(diǎn)6芳香烴【核心考點(diǎn)梳理】一、苯1．芳香烴：分子里含有苯環(huán)的烴類化合物。最簡單的芳香烴是苯。2．苯的分子結(jié)構(gòu)(1)分子結(jié)構(gòu)：苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，分子中12個(gè)原子共平面，碳原子均采取sp2雜化，每個(gè)碳的雜化軌道分別與氫原子及相鄰碳原子的sp2雜化軌道以σ鍵結(jié)合，鍵間夾角均為120°，連接成六元環(huán)狀。每個(gè)碳原子余下的p軌道垂直于碳、氫原子構(gòu)成的平面，相互平行重疊形成大π鍵，均勻地對(duì)稱分布在苯環(huán)平面的上下兩側(cè)。(2)分子組成和結(jié)構(gòu)的不同表示方法3．苯的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)密度熔、沸點(diǎn)溶解性毒性揮發(fā)性無色液體比水小較低不溶于水有毒易揮發(fā)4.苯的化學(xué)性質(zhì)二、苯的同系物1．組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)苯的同系物是苯環(huán)上的氫原子被烷基取代后的產(chǎn)物。(2)分子中只有一個(gè)苯環(huán)，側(cè)鏈都是烷基。(3)通式為CnH2n－6(n≥7)。2．常見的苯的同系物名稱結(jié)構(gòu)簡式甲苯乙苯二甲苯鄰二甲苯間二甲苯對(duì)二甲苯3．物理性質(zhì)：一般具有類似苯的氣味，無色液體，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，密度比水的小。4．化學(xué)性質(zhì)：苯的同系物與苯都含有苯環(huán)，因此和苯具有相似的化學(xué)性質(zhì)，能在一定條件下發(fā)生溴代、硝化和催化加氫反應(yīng)，但由于苯環(huán)和烷基的相互影響，使苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)與苯和烷烴又有所不同。(1)氧化反應(yīng)①苯的同系物大多數(shù)能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。eq\o(→,\s\up7(酸性高錳酸鉀溶液))②均能燃燒，燃燒的通式：CnH2n－6＋eq\f(3n－3,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n－3)H2O。(2)取代反應(yīng)(3)加成反應(yīng)甲苯與氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：＋3H2eq\o(→,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))?！竞诵臍w納】1．苯與苯的同系物在分子組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的異同苯苯的同系物相同點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成①分子中都含有一個(gè)苯環(huán)②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6)化學(xué)性質(zhì)①燃燒時(shí)現(xiàn)象相同，火焰明亮，伴有濃煙②都易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)③都能發(fā)生加成反應(yīng)，但都比較困難不同點(diǎn)取代反應(yīng)易發(fā)生取代反應(yīng)，主要得到一元取代產(chǎn)物更容易發(fā)生取代反應(yīng)，常得到多元取代產(chǎn)物氧化反應(yīng)難被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化劑氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色差異原因苯的同系物分子中，苯環(huán)與側(cè)鏈相互影響。苯環(huán)影響側(cè)鏈，使側(cè)鏈烴基活化而易被氧化；側(cè)鏈烴基影響苯環(huán)，使苯環(huán)上烴基鄰、對(duì)位的氫原子活化而被取代2.芳香族化合物、芳香烴、苯的同系物的關(guān)系如下圖【必備知識(shí)基礎(chǔ)練】1.苯(C6H6)與乙炔(C2H2)相比較,下列敘述不正確的是 ()A.都能燃燒,且在空氣中燃燒均產(chǎn)生黑煙B.都能發(fā)生加成反應(yīng)C.都能被KMnO4氧化,使酸性KMnO4溶液褪色D.等質(zhì)量的苯和乙炔,完全燃燒時(shí)耗氧量相同【答案】C【解析】苯和乙炔分子中含碳量都很高,在空氣中燃燒時(shí)均有黑煙產(chǎn)生,且兩者最簡式相同,故等質(zhì)量的苯和乙炔完全燃燒時(shí)耗氧量相同,A、D正確;乙炔中含—C≡C—,易發(fā)生加成反應(yīng),苯在一定條件下也可與H2等發(fā)生加成反應(yīng),B正確;乙炔分子中含有不飽和鍵,易被酸性KMnO4溶液氧化,但苯不能被酸性KMnO4溶液氧化,不能使酸性KMnO4溶液褪色,C錯(cuò)誤。2.(2021安徽合肥高二檢測)下列說法正確的是()A.芳香烴的分子通式是CnH2n-6(n≥6,且n為正整數(shù))B.苯的同系物是分子中僅含有一個(gè)苯環(huán)的所有烴類化合物C.苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色D.苯和甲苯都能與鹵素單質(zhì)、硝酸等發(fā)生取代反應(yīng)【答案】D【解析】芳香烴是分子中含一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的烴類化合物;而苯的同系物僅指分子中含有一個(gè)苯環(huán),且苯環(huán)的側(cè)鏈全部為烷基的烴類化合物,苯的同系物的通式為CnH2n-6(n>6,且n為正整數(shù));苯和甲苯都能與鹵素單質(zhì)、硝酸等發(fā)生取代反應(yīng),但甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色而苯不能,這是由于苯環(huán)與側(cè)鏈之間的影響所致。3.在苯的某些同系物中加入少量酸性KMnO4溶液,振蕩后褪色,正確的解釋為()A.苯的某些同系物分子中的碳原子數(shù)比苯分子中的碳原子數(shù)多B.苯環(huán)受側(cè)鏈影響,易被氧化C.側(cè)鏈?zhǔn)鼙江h(huán)影響,易被氧化D.苯環(huán)和側(cè)鏈相互影響,均易被氧化【答案】C【解析】苯的某些同系物能使酸性KMnO4溶液褪色,是因?yàn)閭?cè)鏈?zhǔn)鼙江h(huán)的影響,直接與苯環(huán)相連的烷基被酸性KMnO4溶液氧化成—COOH。4.(2021山西懷仁高二檢測)只用一種試劑就能將甲苯、己烯、四氯化碳、碘化鉀溶液區(qū)分開,該試劑是()A.酸性高錳酸鉀溶液B.溴化鉀溶液C.溴水D.硝酸銀溶液【答案】C【解析】A項(xiàng),酸性KMnO4溶液有強(qiáng)氧化性,能氧化甲苯、己烯而褪色,不能用于區(qū)分它們。B項(xiàng),溴化鉀溶液加入上述4種液體中,由于甲苯、己烯的密度都比水小,與溴化鉀溶液混合后分層,有機(jī)層在上,都無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,從而不能區(qū)分;CCl4的密度比水的密度大,與CCl4混合后分層,有機(jī)層在下;與KI溶液不分層。D選項(xiàng)AgNO3溶液與B項(xiàng)類似,但KI中會(huì)出現(xiàn)黃色沉淀。C項(xiàng),甲苯與溴水分層,溴被萃取到甲苯中處于上層,呈橙黃色,下層為水層,近似無色;己烯使溴水褪色,可見上下分層,但都無色;CCl4萃取Br2,上層為水層,近似無色,下層為Br2的CCl4溶液,呈橙紅色;溴水與KI溶液不分層,但發(fā)生反應(yīng),置換出I2可使溶液顏色加深,四種溶液的現(xiàn)象各不相同。5.(2021北京高二月考)甲烷分子中的4個(gè)氫原子都可以被取代,若甲烷分子中的4個(gè)氫原子都被苯基取代,可以得到的分子的結(jié)構(gòu)簡式如圖,對(duì)該分子的描述,不正確的是()A.分子式為C25H20B.所有的碳原子不可能都在同一平面上C.所有原子一定在同一平面上D.此物質(zhì)屬于芳香烴類物質(zhì)【答案】C【解析】根據(jù)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式可知其分子式為C25H20,A正確;中心碳原子為sp3雜化,則所有的碳原子不可能都在同一平面上,所有原子不可能在同一平面上,B正確,C錯(cuò)誤;物質(zhì)中含有苯環(huán),則該有機(jī)化合物屬于芳香烴類物質(zhì),D正確。6.(2020山東菏澤高二檢測)下列有關(guān)苯及其同系物的化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是()A.B.+H2SO4(濃)+H2OC.+Br2+HBr↑D.+3HNO3+3H2O【答案】A【解析】選項(xiàng)A中發(fā)生的是苯環(huán)上的側(cè)鏈烴基被氧化的反應(yīng),不是取代反應(yīng);選項(xiàng)B、C、D中發(fā)生的是苯環(huán)上的氫原子分別被磺酸基(—SO3H)、溴原子及硝基(—NO2)取代的反應(yīng)。7.已知異丙苯的結(jié)構(gòu)簡式如下,下列說法錯(cuò)誤的是()A.異丙苯的分子式為C9H12B.異丙苯的沸點(diǎn)比苯高C.異丙苯中碳原子可能都處于同一平面D.異丙苯和苯互為同系物【答案】C【解析】根據(jù)一個(gè)C原子形成四條共價(jià)鍵,一個(gè)H原子形成一條共價(jià)鍵,可以寫出其分子式為C9H12,A項(xiàng)正確;異丙苯與苯結(jié)構(gòu)相似,分子組成上相差3個(gè)CH2原子團(tuán),二者互為同系物,異丙苯的相對(duì)分子質(zhì)量大于苯,故異丙苯沸點(diǎn)比苯高,B、D兩項(xiàng)正確;與苯環(huán)直接相連的C原子所連的4個(gè)原子構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu),故異丙苯分子中的所有碳原子不可能處于同一平面,C項(xiàng)錯(cuò)誤。8.根據(jù)下列各物質(zhì)的特點(diǎn)回答相關(guān)問題。(1)鄰二甲苯的結(jié)構(gòu)簡式為(填序號(hào),從A~E中選擇)。

(2)A、B、C之間的關(guān)系為(填序號(hào))。

a.同位素 b.同系物c.同分異構(gòu)體 d.同素異形體(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)A與D,簡述實(shí)驗(yàn)操作過程:。

(4)有機(jī)化合物同分異構(gòu)體的熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律是“結(jié)構(gòu)越對(duì)稱,熔、沸點(diǎn)越低”,根據(jù)這條規(guī)律,判斷C、D、E的熔、沸點(diǎn)由高到低的順序:(填序號(hào))。

【答案】(1)E(2)b(3)取少量A、D分別裝入兩支試管中,向兩支試管中各滴入少量酸性KMnO4溶液,振蕩,若溶液褪色,則為間二甲苯;若溶液不褪色,則為苯(4)E>D>C【解析】(1)C為對(duì)二甲苯,D為間二甲苯,E為鄰二甲苯。(2)A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式中都含有一個(gè)苯環(huán),分子式依次相差1個(gè)CH2原子團(tuán),符合通式CnH2n-6(n≥6),所以它們互為同系物。(3)苯不能被酸性KMnO4溶液氧化,間二甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化,故可用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)。(4)對(duì)二甲苯的對(duì)稱性最好,鄰二甲苯的對(duì)稱性最差,故熔、沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镋>D>C?！娟P(guān)鍵能力提升練】9.在實(shí)驗(yàn)室中,下列除去雜質(zhì)的方法正確的是()A.溴苯中混有溴,加入KI溶液,振蕩,用汽油萃取B.硝基苯中混有濃硝酸和濃硫酸,將其倒入NaOH溶液中,振蕩、靜置、分液C.乙烷中混有乙烯,通入氫氣在一定條件下反應(yīng),使乙烯轉(zhuǎn)化為乙烷D.乙烯中混有SO2和CO2,將其先后通入NaOH和酸性KMnO4溶液中洗氣【答案】B【解析】A項(xiàng)生成了新的雜質(zhì)碘,且汽油與溴苯互溶,A錯(cuò);C項(xiàng)無法控制氫氣的用量,C錯(cuò);乙烯與酸性KMnO4溶液反應(yīng),D錯(cuò)。10.某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)如圖,則下列說法不正確的是()A.該物質(zhì)為苯的同系物B.該物質(zhì)的一氯取代物有4種C.該物質(zhì)的分子式為C12H12D.在FeBr3存在時(shí),該物質(zhì)可以和液溴發(fā)生取代反應(yīng)【答案】A【解析】該物質(zhì)分子中含有兩個(gè)苯環(huán),不屬于苯的同系物,A錯(cuò)誤;該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱,故該物質(zhì)的一氯取代物有4種(),B正確;由該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可知,其分子式為C12H12,C正確;在FeBr3存在時(shí),該物質(zhì)可以和液溴發(fā)生取代反應(yīng),D正確。11.某苯的同系物分子式為C8H10,若苯環(huán)上的氫原子被氯原子取代,生成的一氯代物有3種同分異構(gòu)體,則該苯的同系物可能有()A.4種 B.3種 C.2種 D.1種【答案】C【解析】分子式為C8H10的苯的同系物有4種同分異構(gòu)體:、、、,若想知道苯環(huán)上的氫原子被氯原子取代得到的一氯代物的種類,只要分析出原來的同分異構(gòu)體中苯環(huán)上不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種數(shù)即可。根據(jù)對(duì)稱性分析如下:、、、,用氯原子取代上述四種結(jié)構(gòu)中苯環(huán)上的氫原子,分別有3種、2種、3種、1種結(jié)構(gòu)。故生成的一氯代物有3種同分異構(gòu)體的該苯的同系物可能是或,有2種。12.苯乙烯轉(zhuǎn)化為乙苯的反應(yīng)為+H2,下列相關(guān)分析正確的是()A.Ⅰ→Ⅱ?qū)儆谘趸磻?yīng)B.可用CCl4分離Ⅰ和Ⅱ的混合物C.Ⅰ和Ⅱ都屬于苯的同系物D.可以用溴水鑒別Ⅰ和Ⅱ【答案】D【解析】Ⅰ→Ⅱ?qū)儆诩映煞磻?yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;Ⅰ和Ⅱ均為有機(jī)化合物,均溶于四氯化碳,不可用CCl4分離Ⅰ和Ⅱ的混合物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Ⅱ?qū)儆诒降耐滴?但Ⅰ不屬于苯的同系物,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Ⅰ中碳碳雙鍵可以與溴發(fā)生加成反應(yīng),但Ⅱ不能,可以用溴水鑒別Ⅰ和Ⅱ,D項(xiàng)正確。13.(2021四川巴中高二期末)實(shí)驗(yàn)室制備硝基苯的反應(yīng)裝置如圖所示,步驟之一是將恒壓滴液漏斗中濃硝酸和濃硫酸形成的混酸加入裝有苯的三頸燒瓶中,則下列敘述不正確的是()A.長玻璃導(dǎo)管可以起到冷凝回流的作用B.控溫在50~60℃,苯能發(fā)生硝化反應(yīng)C.配制混酸時(shí)應(yīng)在燒杯中先加入濃硫酸D.分離出硝基苯的主要操作是分液和蒸餾【答案】C【解析】加熱條件下,苯、濃硝酸均易揮發(fā),因此長玻璃導(dǎo)管可起到平衡裝置內(nèi)外氣壓以及冷凝回流的作用,故A正確;苯發(fā)生硝化反應(yīng)需控溫在50~60℃,溫度過高會(huì)生成多硝基苯,故B正確;濃硫酸密度較大,且溶解過程中放出大量熱,因此不能先加入濃硫酸,應(yīng)在濃硝酸中加入濃硫酸,冷卻后滴入苯,故C錯(cuò)誤;苯和硝基苯不易溶于水中,因此產(chǎn)品可先進(jìn)行分液,分離出苯和硝基苯的有機(jī)層,然后利用蒸餾有機(jī)化合物分離出硝基苯,故D正確。14.(2021山東日照高二月考)苯系化合物為無色透明油狀液體,具有強(qiáng)烈的芳香氣味,易揮發(fā)為蒸氣,易燃有毒,生活中的苯系化合物主要來源于各種膠、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。目前苯系化合物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì),且對(duì)人體的各個(gè)組織器官損害嚴(yán)重。下列有關(guān)說法正確的是()A.甲苯與溴水在FeBr3催化條件下可生成B.乙苯和氯氣光照條件下生成的產(chǎn)物有11種C.鄰二甲苯和溴蒸氣在光照下的取代產(chǎn)物可能為D.丙基苯()可使酸性高錳酸鉀溶液褪色【答案】D【解析】甲苯與液溴在FeBr3催化條件下才能發(fā)生取代反應(yīng),與溴水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),A錯(cuò)誤;光照下乙基上的氫原子被取代,則乙苯和氯氣光照生成的氯代物有11種[一氯代物有2種、二氯代物有3種、三氯代物(與二氯代物數(shù)目相同)有3種、四氯代物(與一氯代物數(shù)目相同)有2種、五氯代物1種],同時(shí)還有HCl生成,所以產(chǎn)物共有12種,B錯(cuò)誤;光照條件下甲基上的氫原子會(huì)被溴原子取代,不會(huì)取代苯環(huán)上的氫原子,C錯(cuò)誤;丙基苯中的側(cè)鏈可以被酸性高錳酸鉀氧化,使酸性高錳酸鉀溶液褪色,D正確。15.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示裝置制備一硝基甲苯(包括對(duì)硝基甲苯和鄰硝基甲苯),反應(yīng)原理為2+。實(shí)驗(yàn)步驟:①濃硝酸與濃硫酸按體積比1∶3配制混合溶液(即混酸)共40mL;②在三頸燒瓶中加入13g甲苯(易揮發(fā)),按如圖所示裝好藥品和其他儀器;③向三頸燒瓶中加入混酸;④控制溫度約為50~55℃,反應(yīng)大約10min,三頸燒瓶底部有大量淡黃色油狀液體出現(xiàn);⑤分離出一硝基甲苯,經(jīng)提純最終得到對(duì)硝基甲苯和鄰硝基甲苯共15g。相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下:有機(jī)物沸點(diǎn)/℃溶解性甲苯0.866110.6不溶于水對(duì)硝基甲苯1.286237.7不溶于水,易溶于液態(tài)烴鄰硝基甲苯1.162222不溶于水,易溶于液態(tài)烴(1)儀器A的名稱是。

(2)若實(shí)驗(yàn)后在三頸燒瓶中收集的產(chǎn)物較少,可能的原因是。

(3)分離反應(yīng)后產(chǎn)物的方案如下:混合物操作1的名稱是,操作2中不需要用到下列儀器中的(填字母)。

a.冷凝管b.酒精燈c.溫度計(jì)d.分液漏斗e.蒸發(fā)皿(4)本實(shí)驗(yàn)中鄰、對(duì)硝基甲苯的產(chǎn)率為(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

【答案】(1)分液漏斗(2)混酸未冷卻即加入三頸燒瓶(或水浴溫度過高),導(dǎo)致反應(yīng)溫度過高而產(chǎn)生大量副產(chǎn)物(或冷凝效果不佳導(dǎo)致濃硝酸、甲苯等反應(yīng)物揮發(fā)而降低一硝基甲苯的產(chǎn)率)(3)分液de(4)77.5%【解析】(2)產(chǎn)物較少的原因:一是反應(yīng)物的揮發(fā)所致,二是溫度過高,副反應(yīng)多。(3)操作1是分離無機(jī)和有機(jī)混合物(鄰、對(duì)硝基甲苯不溶于水),用分液的方法。操作2分離互溶的液態(tài)混合物,多用蒸餾的方法。(4)根據(jù)化學(xué)方程式可知,1mol甲苯可生成1mol一硝基甲苯,13g甲苯完全反應(yīng),理論上生成一硝基甲苯的質(zhì)量為g≈19.36g,實(shí)際生成一硝基甲苯的質(zhì)量為15g,則本實(shí)驗(yàn)中一硝基甲苯的產(chǎn)率=×100%≈77.5%。【學(xué)科素養(yǎng)拔高練】16.人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)的過程都是循序漸進(jìn)的。例如認(rèn)識(shí)苯的過程如下:①苯是在1825年由英國科學(xué)家法拉第首先發(fā)現(xiàn)的。②1834年,德國科學(xué)家米希爾里希通過蒸餾苯甲酸和石灰的混合物,得到了與法拉第所制液體相同的一種液體,并命名為苯。③待有機(jī)化學(xué)中的正確的分子概念和原子價(jià)概念建立之后,法國化學(xué)家熱拉爾