全程学习方略2015高中化学-1.3.3-苯及其同系物课件-鲁科版选修5.

第3课时苯及其同系物学习目标1.了解苯的结构。2.掌握苯及其同系物与卤素单质、硝酸、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液等的反应。3.了解不同官能团之间存在的相互影响。4.建立烃的分类框架并能举例说明。一、苯的分子结构及其性质1.苯及同系物的组成与分子结构：苯苯的同系物化学式C6H6CnH2n-6(n6)结构简式__________苯环上的6个氢原子被1至6个烷基取代苯苯的同系物结构特点碳碳键为介于单键与双键之间的特殊共价键只有___个苯环，侧链均为_________基各原子的位置关系或分子构型相邻键角均为______，平面正六边形与苯环碳原子直接相连接的所有原子与苯环_______一饱和链烃120°共平面2.苯的物理性质。苯是_____液体，有___，沸点是80℃，熔点是5.5℃；________水，_______有机溶剂。能溶解许多物质，本身也是良好的_________。无色毒不溶于易溶于有机溶剂3.苯的化学性质：（1）氧化反应。①燃烧：__________________________；②不能使酸性KMnO4溶液褪色。点燃2C6H6+15O212CO2+6H2O（2）取代反应。二、苯的同系物及其性质1.结构特点：分子中含有_____，侧链是烷基。2.命名：取代基的位置可以用___________来表示，也可以给苯环上的碳原子标号来区分多个取代基的位置，标号时从____________的碳原子开始。苯环邻、间、对连有取代基（1）苯环上的一个氢原子被烷基取代。结构简式名称_______________甲苯乙苯丙苯（2）苯分子中的2个氢原子被烷基取代。结构简式名称___二甲苯或_____-二甲苯___二甲苯或_____-二甲苯___二甲苯或_____-二甲苯邻1，2间1，3对1，43.苯的同系物的化学性质：（1）氧化反应。①燃烧：___________________________________②与酸性KMnO4溶液反应：a.α-C上有氢原子，能使酸性KMnO4溶液褪色：b.α-C上无氢原子，不能使酸性KMnO4溶液褪色。n2n62(3n3)CHO2点燃nCO2+(n-3)H2O（2）取代反应。①硝化反应：由于受烃基影响，苯环变得活泼，苯环上烃基的邻、对位的氢原子易被取代。②卤代反应：条件不同，取代位置不同。a.催化剂存在时与液溴反应：_______________________________________________b.光照条件下与溴蒸气反应：__________________________________（3）加成反应（与H2）。①条件：催化剂、加热、加压。②加成反应的产物：对应的环烷烃。③反应的化学方程式：_________________________________________1.辨析下列说法的正误：（1）甲苯、乙烯、乙炔均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其原理是相同的。（）（2）苯和甲苯均能与溴水发生反应而使溴水褪色。（）（3）与Cl2在光照条件下反应生成。（）（4）苯环上的氢的活泼性：甲苯大于苯。（）【答案解析】（1）√。分析：甲苯、乙烯、乙炔均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，均是由于高锰酸钾溶液的氧化性所致。（2）×。分析：苯和甲苯均能使溴水褪色是由于发生了萃取。（3）√。分析：与Cl2在光照的条件下发生的是苯环侧链上的取代反应。（4）√。分析：由于甲基的影响导致甲苯苯环上的氢的活泼性大于苯的苯环上的氢原子。2.下列关于苯与溴的取代反应的说法不正确的是（）A.所用试剂为苯和纯溴B.所用试剂为苯和溴水C.苯与溴的反应为放热反应D.因有溴化氢气体生成，说明苯与溴发生了取代反应【解析】选B。苯发生的溴代反应是苯与液溴（纯溴）发生的反应而不是与溴水发生的反应。3.下列叙述中，错误的是（）A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60℃反应，生成硝基苯B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷C.乙烯和溴的四氯化碳溶液反应生成1，2-二溴乙烷D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2，4-二氯甲苯【解析】选D。苯的硝化反应：苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60℃反应生成硝基苯，故A正确；碳碳双键和苯环能发生加成反应，所以苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷，故B正确；乙烯和溴的四氯化碳溶液反应生成1，2-二溴乙烷，故C正确；甲苯与氯气在光照下反应主要是侧链上的氢原子被取代，不能得到苯环上氢原子被取代的产物2，4-二氯甲苯，故D错误。4.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.都能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.都能在空气中燃烧D.都能发生取代反应【解析】选B。苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。5.为把溴水中的溴单质萃取出来，应加入（）A.苯B.苯乙烯C.乙醇D.1-己炔【解析】选A。苯乙烯、1-己炔均能与溴发生加成反应；乙醇与溴水互溶，不分层。6.下列物质一定属于苯的同系物的是（）【解析】选B。分子结构中只有一个苯环，且侧链均为烷基的烃属于苯的同系物。一、含苯环的有机物同分异构体的书写1.同分异构体的书写：（1）侧链只有一个烃基：先碳骨架异构，再官能团位置异构，后官能团类别异构。如的含有苯环，并且只有一个直链烃基支链的同分异构体可能的结构有（2）有两个侧链：此时不仅要考虑（1）中的支链异构问题，同时还要考虑在苯环上的“邻、间、对”位置问题。如的含有苯环和两个支链的同分异构体有和（3）有三个侧链：此时要采用“定一议二”原则，即先确定一个侧链，然后再讨论一个支链分别在“邻”“间”“对”位时，另一个支链可能的位置情况。如含有三个侧链的可能的结构有：2.同分异构体数目判断：(1)换元法：在苯的取代产物中，若有n个可被取代的氢原子，则m个取代基(mn)的取代产物与(n－m)个取代基的取代产物种数相同。如苯的二氯代物与苯的四氯代物数目相同。(2)基元法：若烃基可能的结构有n种，则苯与该烃基结合形成的一取代物就有n种。如丙基有两种，正丙基(—CH2—CH2—CH3)和异丙基［—CH(CH3)—CH3］，则C9H12中含有苯环且只有一个侧链的可能结构有2种。(3)书写判断法：根据含有苯环的有机物同分异构体书写规律，写出可能的结构然后进行判断。【警示】苯的同系物同分异构体的书写注意事项（1）注意判断等效氢原子，防止重复。（2）注意侧链的同分异构现象，防止遗漏。（3）书写苯的同系物的同分异构体时，可以采用侧链先整后散、位置由邻到对到间的方法，写完后再命名验证。【微思考】（1）写出分子式为C10H14的同分异构体中只有一个取代基的苯的同系物的结构简式。提示：（2）分子式为C9H12的苯的同系物，其苯环上的一氯代物有1种的烃的结构简式是什么？其苯环上的一氯代物有2种的烃的结构简式是什么？提示：苯环上的一氯代物有1种的烃的结构简式是其苯环上的一氯代物有2种的烃的结构简式有：【过关题组】1.(2014·广州高二检测)苯环上连接1个—R基和3个—X基的有机物的结构共有（）A.4种B.5种C.6种D.7种【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)注意苯环上取代基的个数；(2)当苯环上有多个取代基的时候注意书写的顺序，以免遗漏。【解析】选C。可以先将3个—X基按照连、偏、均的顺序排列在苯环上，得到3种结构；然后将—R基分别等效取代3种结构中的氢原子，如下图所示：（1）中苯环上3个位置相同；（2）中有2个不同位置的氢原子；（3）中有3种不同位置的氢原子，所以—R基取代后共有6种不同的结构。2.(2014·泰安高二检测)分子式为C7H8的芳香烃被氯原子取代后生成的苯环上的一氯代物有（）A.3种B.4种C.5种D.6种【解析】选A。分子式为C7H8的芳香烃为甲苯，其苯环上的一氯代物有邻、间、对3种。【互动探究】（1）若题1中题干修改成“2个—X基”，则答案选什么？为什么？提示：选C。先写苯环上有2个—X基的取代产物，分别有邻、间、对3种，然后再让1个—R基分别取代带2个—X基的苯环上的氢原子，其中邻位上有2种取代情况，间位上有3种取代情况，对位上有1种取代情况，所以总共有6种取代情况。（2）若题1中苯环上有3种不同的取代基—X、—Y、—Z，则同分异构体有多少种？提示：10种。—X、—Y苯环上的异构体有3种，再用—Z取代其他氢原子。—X、—Y处于邻位时有4种，处于间位时有4种，处于对位时有2种。【变式训练】1.(2014·保定高二检测)将蒽（如下图）的分子中减少3个碳原子但氢原子不变，则形成的稠环化合物的同分异构体数目为（）A.3种B.4种C.5种D.2种【解析】选D。将蒽分子减少3个碳原子但氢原子不变则形成的稠环化合物应该是萘（）的甲基取代物，萘分子上下左右均对称，所以应该有2种甲基取代物。2.（2014·大连高二检测）某苯的同系物的分子式为C11H16，经分析分子中除含苯环外（不含其他环状结构），还含有2个“—CH3”，2个“—CH2—”、1个“”，它的可能结构式有（）A.6种B.5种C.4种D.3种【解析】选C。由于是苯的同系物，故含有1个苯环，侧链为烷基。C11H16分子中存在一个次甲基，由于C11H16中含两个甲基，所以满足条件的结构中只有一个侧链。化学式为C11H16，分子中含2个甲基，2个亚甲基和1个次甲基，1个苯环的同分异构体有二、烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物结构和性质的比较烷烃烯烃炔烃苯及其同系物通式CnH2n+2(n≥1)CnH2n(n≥2)CnH2n-2(n≥2)CnH2n-6(n≥6)代表物及结构CH4正四面体C2H4平面形C2H2直线形C6H6平面正六边形官能团无碳碳双键碳碳叁键无取代反应与卤素单质——与卤素单质、浓硝酸、浓硫酸烷烃烯烃炔烃苯及其同系物加成反应无与H2、X2、HX、H2O与H2、X2、HX、H2O与H2点燃发出淡蓝色火焰火焰明亮，伴有黑烟火焰明亮，伴有浓烟火焰明亮，伴有浓烟与KMnO4(H+)溶液不反应反应反应苯环侧链烃基与苯环相连碳原子上有氢原子的反应加聚反应无反应反应无【点拨】苯与苯的同系物化学性质的区别（1）苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯的同系物有可能使酸性高锰酸钾溶液褪色。（2）苯发生取代反应时，一般认为只生成一种产物，苯的同系物发生取代反应时，取代基邻位、对位的氢原子易被取代，有多种产物。【微思考】（1）甲烷、苯与卤素单质发生取代反应时，条件有什么不同？提示：甲烷与纯卤素单质（如Cl2）在光照条件下发生取代反应；苯与纯卤素单质在铁的催化下发生取代反应。（2）能根据甲烷、乙烯、苯的燃烧现象区别三者吗？提示：能。甲烷燃烧火焰呈淡蓝色，乙烯的燃烧现象是火焰明亮，伴有黑烟，苯的燃烧现象是火焰明亮，伴有浓烟。【过关题组】1.（2014·郴州高二检测）以下物质：(1)甲烷；(2)苯；(3)聚乙烯；(4)聚乙炔；(5)2-丁炔；(6)环己烷；(7)邻二甲苯；(8)苯乙烯，既能使酸性KMnO4溶液褪色，又能使溴水因发生化学反应而褪色的是（）A.(3)(4)(5)(8)B.(4)(5)(7)(8)C.(4)(5)(8)D.(3)(4)(5)(7)(8)【解题探究】（1）聚乙烯和聚乙炔能否使酸性KMnO4溶液和溴水褪色？为什么？提示：聚乙烯中不含有双键，既不能使酸性KMnO4溶液褪色也不能使溴水褪色；聚乙炔中含有双键，既能使酸性KMnO4溶液褪色也能使溴水褪色。（2）邻二甲苯能否使酸性KMnO4溶液和溴水褪色？提示：邻二甲苯含有侧链基团，只能使酸性KMnO4溶液褪色而不能使溴水褪色。【解析】选C。甲烷属于饱和烃，不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，故（1）不符合；苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，苯使溴水褪色不是因为发生反应，而是因为萃取，故（2）不符合；聚乙烯不含碳碳双键，不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，故（3）不符合；聚乙炔含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，能与溴发生加成反应使溴水褪色，故（4）符合；2-丁炔含有碳碳叁键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，能与溴发生加成反应使溴水褪色，故（5）符合；环己烷属于环烷烃，具有烷烃的性质，不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，故（6