魯教版高中化學(xué)選修五導(dǎo)學(xué)案烴第4課時word版含答案2

10/1111/11/第4課時苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)[目標(biāo)定位]1.熟知苯及其同系物與X2、濃H2SO4、濃HNO3、酸性KMnO4溶液的反應(yīng)。2.認(rèn)識苯及其同系物之間性質(zhì)的差異及原因。一苯及其同系物的取代反應(yīng)1．溴苯的實(shí)驗(yàn)室制取(1)實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。裝置中的導(dǎo)管的作用是導(dǎo)氣、冷凝回流。(2)將苯和少量液溴放入燒瓶中，同時加入少量鐵屑做催化劑，用帶導(dǎo)管的塞子塞緊。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①常溫下，整個燒瓶內(nèi)充滿紅棕色氣體，在導(dǎo)管口有白霧(HBr遇水蒸氣形成)。②反應(yīng)完畢后，向錐形瓶中滴加AgNO3溶液，有淡黃色的AgBr沉淀生成。③把燒瓶里的液體倒入盛有冷水的燒杯里，燒杯底部有褐色不溶于水的液體生成。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為＋Br2eq\o(→,\s\up7(Fe))＋HBr。2.苯與濃硝酸的反應(yīng)：實(shí)驗(yàn)室制備硝基苯的實(shí)驗(yàn)裝置如右圖所示，主要步驟如下：①配制一定比例濃硫酸與濃硝酸形成的混合酸，加入反應(yīng)器中。②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定質(zhì)量的苯，充分振蕩，混合均勻。③在55～60℃下發(fā)生反應(yīng)，直至反應(yīng)結(jié)束。④除去混合酸后，粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌。⑤將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進(jìn)行蒸餾，得到純硝基苯。填寫下列空白：(1)配制一定比例濃硫酸與濃硝酸形成的混合酸時，操作注意事項(xiàng)是。(2)步驟③中，為了使反應(yīng)在55～60℃下進(jìn)行，常用的方法是 。(3)步驟④中洗滌和分離粗硝基苯應(yīng)使用的儀器是。(4)步驟④中粗產(chǎn)品用5%NaOH溶液洗滌的目的是。(5)純硝基苯是無色、密度比水(填“小”或“大”)的油狀液體。(6)苯與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案(1)先將濃硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻(2)將反應(yīng)器放在55～60℃的水浴中加熱(3)分液漏斗(4)除去粗產(chǎn)品中殘留的酸(5)大(6)解析濃硫酸與濃硝酸混合時，應(yīng)先將濃硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻。如果先注入濃硫酸，再注入濃硝酸，會造成濃硝酸受熱迸濺、揮發(fā)。反應(yīng)溫度是55～60℃，為方便控制，所以用水浴加熱。3．苯與濃硫酸的反應(yīng)：苯與濃硫酸常溫下很難發(fā)生反應(yīng)，加熱時苯環(huán)上的氫原子可被磺酸基(—SO3H)取代，化學(xué)方程式為。4．已知，當(dāng)苯環(huán)上有烴基支鏈時，由于受支鏈影響，苯環(huán)上與支鏈相鄰的氫及與支鏈相對的氫都變得更為活潑，試寫出：(1)甲苯與液溴在一定條件下的反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(2)當(dāng)苯環(huán)上連有—NO2或—SO3H時可以使苯環(huán)上其間位氫原子變得較為活潑，試寫出硝基苯與液溴在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：＋2Br2→＋2HBr。苯及其同系物的反應(yīng)1．實(shí)驗(yàn)室用溴和苯反應(yīng)制取溴苯，得到粗溴苯后，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?yàn)?)A．①②③④⑤ B．②④⑤③①C．④②③①⑤ D．②④①⑤③答案B解析本題的關(guān)鍵是弄清精制溴苯的最后兩步，用水洗，則需干燥劑干燥，分離出干燥劑則只能用蒸餾的方法，所以最后兩步應(yīng)為③①。2．某化學(xué)課外小組用下圖裝置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再將混合液慢慢滴入反應(yīng)器A(A下端活塞關(guān)閉)中。(1)寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(2)觀察到A中的現(xiàn)象是。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，打開A下端的活塞，讓反應(yīng)液流入B中，充分振蕩，目的是，寫出有關(guān)的化學(xué)方程式：。(4)C中盛放CCl4的作用是。(5)能證明苯和液溴發(fā)生的是取代反應(yīng)，而不是加成反應(yīng)，可向試管D中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若產(chǎn)生淡黃色沉淀，則能證明。另一種驗(yàn)證的方法是向試管D中加入，現(xiàn)象是。答案(1)(2)反應(yīng)液微沸，有紅棕色氣體充滿A容器(3)除去溶于溴苯中的溴Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O(或3Br2＋6NaOH=5NaBr＋NaBrO3＋3H2O)(4)除去溴化氫氣體中的溴蒸氣(5)石蕊溶液溶液變紅色(其他合理答案也可)解析由于苯、液溴的沸點(diǎn)較低，且反應(yīng)＋Br2eq\o(→,\s\up7(Fe))＋HBr為放熱反應(yīng)，故A中觀察到的現(xiàn)象：反應(yīng)液微沸，有紅棕色氣體充滿A容器。HBr中混有的Br2在經(jīng)過CCl4時被吸收；在制備的溴苯中常混有Br2，一般加入NaOH溶液中，因發(fā)生反應(yīng)Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O而除去。若該反應(yīng)為取代反應(yīng)則必有HBr生成，若為加成反應(yīng)則沒有HBr生成，故只需檢驗(yàn)D中是否含有大量H＋或Br－即可。二苯及其同系物的加成反應(yīng)1．苯環(huán)上碳原子之間形成的是一種介于單雙鍵之間特殊的化學(xué)鍵，一般情況下較為穩(wěn)定，所以苯及其同系物不易發(fā)生加成反應(yīng)，而易發(fā)生取代反應(yīng)。但是從組成上看苯環(huán)是不飽和的結(jié)構(gòu)，所以在合適的催化劑和一定條件下可以與某些物質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)。2．試寫出在催化劑、加熱、加壓條件下苯、甲苯分別與H2發(fā)生加成反應(yīng)的化學(xué)方程式：；。苯及其同系物的加成反應(yīng)(1)苯及其同系物較難發(fā)生加成反應(yīng)進(jìn)一步說明苯環(huán)上并不含與烯烴中相同的碳碳雙鍵。(2)苯及其同系物均不能使溴的四氯化碳溶液退色。但因?yàn)榘l(fā)生萃取作用可以使溴水退色，并不是因發(fā)生加成反應(yīng)而退色。3．下列關(guān)于苯的說法中，正確的是()A．苯的分子式為C6H6，它不能使KMnO4酸性溶液退色，屬于飽和烴B．從苯的凱庫勒式()看，苯分子中含有碳碳雙鍵，應(yīng)屬于烯烴C．在催化劑作用下，苯與液溴反應(yīng)生成溴苯，發(fā)生了加成反應(yīng)D．苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，6個碳原子之間的鍵完全相同答案D解析從苯的分子式C6H6看，其氫原子數(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，應(yīng)屬不飽和烴，而苯不能使KMnO4酸性溶液退色，是由于苯分子中的碳碳鍵是介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的鍵所致；苯的凱庫勒式()并未反映出苯的真實(shí)結(jié)構(gòu)，只是由于習(xí)慣而沿用，不能由其來認(rèn)定苯分子中含有雙鍵，因而苯也不屬于烯烴；在催化劑的作用下，苯與液溴反應(yīng)生成了溴苯，發(fā)生的是取代反應(yīng)而不是加成反應(yīng)；苯分子為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，其分子中6個碳原子之間的價鍵完全相同。三苯及其同系物的氧化反應(yīng)1．苯不能使溴的四氯化碳溶液退色，也不能使酸性KMnO4溶液退色。但是苯的某些同系物可以使酸性KMnO4溶液退色，如甲苯由于可以與酸性KMnO4溶液反應(yīng)生成苯甲酸從而使酸性KMnO4溶液退色，反應(yīng)式為。2．分子式為C10H14的苯的同系物，苯環(huán)上只有一個支鏈的同分異構(gòu)體有四種，請在表中空格內(nèi)寫出第四種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：①②③④(1)上述四種物質(zhì)中分別加入酸性KMnO4溶液，可觀察到的現(xiàn)象是①②③中酸性KMnO4溶液退色，④中不退色。(2)通過上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是與苯環(huán)直接相連的碳原子上如果沒有氫原子，則不能使酸性KMnO4溶液退色。苯及其同系物的氧化反應(yīng)苯苯的同系物燃燒現(xiàn)象火焰明亮，有濃煙燃燒通式CnH2n－6＋eq\f(3n－3,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n－3)H2O酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，溶液顏色不變有α-H的能使酸性高錳酸鉀溶液退色：無α-H的不能使酸性高錳酸鉀溶液退色4．下列有關(guān)甲苯的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中，能說明側(cè)鏈對苯環(huán)性質(zhì)有影響的是()A．甲苯通過硝化反應(yīng)生成三硝基甲苯B．甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液退色C．甲苯燃燒時產(chǎn)生很濃的黑煙D．1mol甲苯與3mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)答案A解析側(cè)鏈對苯環(huán)的影響，應(yīng)是原來無側(cè)鏈時沒有的性質(zhì)，現(xiàn)在因?yàn)橛袀?cè)鏈而有了相應(yīng)的性質(zhì)。A選項(xiàng)中甲苯硝化反應(yīng)生成三硝基甲苯，和沒有支鏈時苯的硝化反應(yīng)不一樣，所以A正確；B選項(xiàng)中是苯環(huán)對甲基的影響，造成甲基被氧化；C選項(xiàng)中產(chǎn)生黑煙是苯中碳的含量高造成的；D選項(xiàng)中無論是苯還是苯的同系物均能與H2發(fā)生加成反應(yīng)并且比例為1∶3。1．下列物質(zhì)中屬于苯的同系物的是()A． B．C. D．答案D解析同系物概念：結(jié)構(gòu)相似，分子組成相差1個或若干個CH2原子團(tuán)，只有D符合。2．下列分子中所有碳原子不在同一平面上的是()A．2-丁烯 B．甲苯C．1-丁烯 D．答案C3．與鏈烴相比，苯的化學(xué)性質(zhì)的主要特征是()A．難氧化、難取代、難加成B．易氧化、易取代、易加成C．難氧化、易取代、能加成D．易氧化、易取代、難加成答案C解析苯中的碳碳鍵比較特殊，是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的一種特殊的化學(xué)鍵，難氧化、能加成，但是在一定條件下易發(fā)生取代反應(yīng)。4．下列說法不正確的是()A．在有機(jī)物中碳原子與其他原子最多形成4個共價鍵B．用溴水既可以鑒別甲烷和乙烯，也可以除去甲烷中的乙烯C．煤中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，可以通過干餾的方法將其提純出來D．用酸性高錳酸鉀溶液可以鑒別己烷和甲苯答案C解析碳原子最外層有4個電子，最多與其他原子形成4個共價鍵；乙烯可以使溴水退色并被溴水吸收，而甲烷不能使溴水退色也不能被溴水吸收；甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液退色，而己烷不能使酸性高錳酸鉀溶液退色。5．目前，化學(xué)家們已合成了一系列有機(jī)物： 聯(lián)苯 聯(lián)三苯聯(lián)四苯聯(lián)m苯(1)寫出聯(lián)m苯的化學(xué)式(用m表示)。(2)該系列有機(jī)物中，其中含碳量最高的化合物碳含量百分率約為(保留三位有效數(shù)字)。(3)若聯(lián)苯中C—C能自由旋轉(zhuǎn)，那么聯(lián)苯的二氯取代物有種。答案(1)C6mH4m＋2(m≥2)(2)94.7%(3)12[基礎(chǔ)過關(guān)]題組1苯分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．苯環(huán)實(shí)際上不具有碳碳單鍵和雙鍵的簡單交替結(jié)構(gòu)，可以作為證據(jù)的事實(shí)有()①苯的間位二取代物只有一種②苯的鄰位二取代物只有一種③苯分子中碳碳鍵的鍵長均相等④苯不能使酸性KMnO4溶液退色⑤苯在加熱和催化劑存在條件下，與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)⑥苯在FeBr3存在的條件下，與液溴發(fā)生取代反應(yīng)，但不能因化學(xué)變化而使溴水退色A．①②③④ B．②③④⑥C．③④⑤⑥ D．全部答案B解析苯不能因化學(xué)變化使溴水退色、不能使酸性高錳酸鉀溶液退色，都說明苯分子中沒有典型的碳碳雙鍵。若苯環(huán)上具有單鍵和雙鍵交替的結(jié)構(gòu)，碳碳鍵的鍵長應(yīng)該不等(雙鍵鍵長比單鍵鍵長短)，其鄰位二氯代物應(yīng)該有和兩種，而間位二氯代物只有一種。2．下列有關(guān)苯的敘述中錯誤的是()A．苯在催化劑作用下能與液溴發(fā)生取代反應(yīng)B．在一定條件下苯能與氯氣發(fā)生加成反應(yīng)C．在苯中加入酸性高錳酸鉀溶液，振蕩并靜置后下層液體為紫紅色D．在苯中加入溴水，振蕩并靜置后下層液體為橙色答案D解析苯能萃取溴水中的溴，由于苯的密度比水小，所以振蕩并靜置后上層液體為橙紅色。3．下列關(guān)于苯的性質(zhì)的敘述中，不正確的是()A．苯是無色帶有特殊氣味的液體B．常溫下苯是一種不溶于水且密度小于水的液體C．苯在一定條件下能與溴發(fā)生取代反應(yīng)D．苯不含真正的雙鍵，故不可能發(fā)生加成反應(yīng)答案D解析苯是沒有顏色，帶有特殊氣味的液體，苯有毒，不溶于水，密度比水小，熔點(diǎn)為5.5℃，沸點(diǎn)為80.1℃。苯在鐵粉做催化劑的條件下和液溴發(fā)生取代反應(yīng)；在一定條件下，苯還可以和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷。4．除去溴苯中少量溴的方法是()A．加入苯使之反應(yīng)B．加入KIC．加NaOH溶液后靜置分液D．加CCl4萃取后靜置分液答案C題組2苯的同系物的性質(zhì)5．下列各組物質(zhì)用酸性高錳酸鉀溶液和溴水都能區(qū)別的是()A．苯和甲苯 B．1-己烯和二甲苯C．苯和1-己烯 D．己烷和苯答案C解析若區(qū)別兩種物質(zhì)，它們與酸性KMnO4溶液或溴水混合后現(xiàn)象應(yīng)各不相同。A、D項(xiàng)中它們與溴水混合后現(xiàn)象相同；B項(xiàng)中物質(zhì)與酸性KMnO4溶液混合后現(xiàn)象相同。6．甲苯是由苯環(huán)和甲基結(jié)合而成的，甲苯能夠使酸性KMnO4溶液退色是因?yàn)?)A．烷烴能使酸性KMnO4溶液退色B．苯環(huán)能使酸性KMnO4溶液退色C．苯環(huán)使甲基的活性增強(qiáng)而導(dǎo)致的D．甲基使苯環(huán)的活性增強(qiáng)而導(dǎo)致的答案C解析苯的同系物中苯環(huán)和側(cè)鏈之間可以相互影響。苯環(huán)使側(cè)鏈更活潑，而側(cè)鏈則使苯環(huán)上的側(cè)鏈鄰、對位的氫原子更活潑，更易取代，甲苯使酸性KMnO4溶液退色是苯環(huán)對側(cè)鏈影響的結(jié)果。7．下列變化屬于取代反應(yīng)的是()A．苯與溴水混合，水層退色B．乙烯使溴的四氯化碳溶液退色C．甲苯制三硝基甲苯D．苯和氯氣在一定條件下生成六氯環(huán)己烷答案C題組3苯的同系物的同分異構(gòu)體8．間二甲苯苯環(huán)上的一個氫原子被—NO2取代后其一元取代產(chǎn)物的同分異構(gòu)體有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種答案C解析判斷因取代基位置不同而形成的同分異構(gòu)體時，通常采用“對稱軸”法。即在被取代的主體結(jié)構(gòu)中，找出對稱軸，取代基只能在對稱軸的一側(cè)，或是在對稱軸上而不能越過對稱軸(針對一元取代物而言)。如二甲苯的對稱軸如下(虛線表示)：鄰二甲苯(小圓圈表示能被取代的位置)，間二甲苯，對二甲苯。因此，鄰、間、對二甲苯苯環(huán)上的一元取代物分別有2、3、1種。9．已知甲苯的一氯代物有4種同分異構(gòu)體，將甲苯完全氫化后，再發(fā)生氯代反應(yīng)，其一氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目有()A．4種 B．5種C．6種 D．7種答案B解析將甲苯完全氫化得到甲基環(huán)己烷：，在—CH3上、—CH3鄰、間、對位及與—CH3相連的碳原子上的氫原子可以被氯原子取代而得到5種一氯代物，圖示為。10．下列烴中苯環(huán)上的一氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目最少的是()A．鄰二甲苯 B．間二甲苯C．對二甲苯 D．乙苯答案C解析四種物質(zhì)苯環(huán)上的一氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目分別為2、3、1、3。分子的對稱性越強(qiáng)，其一氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目越少。[能力提升]11．苯的同系物中，有的側(cè)鏈能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，生成芳香酸，反應(yīng)如下：(R，R′表示烷基或氫原子)(1)現(xiàn)有苯的同系物甲、乙，分子式都是C10H14。甲不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化為芳香酸，它的結(jié)構(gòu)簡式是；乙能被酸性高錳酸鉀溶液氧化為分子式為C8H6O4的芳香酸，則乙可能的結(jié)構(gòu)有種。(2)有機(jī)物丙也是苯的同系物，分子式也是C10H14，它的苯環(huán)上的一溴代物只有一種，試寫出丙所有可能的結(jié)構(gòu)簡式。答案(1)9(2)、、、解析(1)本題以分子式為C10H14的苯的同系物可能具有的結(jié)構(gòu)展開討論。題中信息沒有說明什么樣的結(jié)構(gòu)不能被酸性KMnO4溶液氧化為芳香酸，但仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，能被氧化為芳香酸的苯的同系物都有一個共同點(diǎn)——側(cè)鏈與苯環(huán)直接相連的碳原子上都有氫原子，產(chǎn)物中羧基數(shù)目等于苯的同系物分子中能被氧化的側(cè)鏈數(shù)目；若苯的同系物能被氧化為分子式為C8H6O4的芳香酸(二元酸)，說明苯環(huán)上有兩個側(cè)鏈，可能是兩個乙基，也可能是一個甲基和一個丙基，而丙基又有兩種結(jié)構(gòu)(—CH2CH2CH3和)，兩個側(cè)鏈在苯環(huán)上的位置又有鄰位、間位和對位3種可能，故分子式為C10H14、有兩個側(cè)鏈的苯的同系物有3×3＝9種可能的結(jié)構(gòu)。(2)分子式為C10H14的苯的同系物苯環(huán)上的一溴代物只有一種，其苯環(huán)上可能只有2個相同的側(cè)鏈且位于對位，或4個相同的側(cè)鏈，且兩兩處于對稱位置。12．某液態(tài)烴的分子式為C8H10，實(shí)驗(yàn)證明它能使酸性高錳酸鉀溶液退色，但不能使溴水退色。(1)試判斷該有機(jī)物屬于哪類烴，并寫出其可能的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。(2)若苯環(huán)上的氫原子被溴原子取代，所得一溴代物有