第二章 烃和卤代烃
第二节 芳香烃
第1课时 苯的结构与化学性质
●新知导学
1．苯的分子结构
平面正六边形 同一平面 完全相等 碳碳单键 碳碳双键
2．苯的物理性质
颜 | 状态 | 气味 | 密度 | 溶解性 | 挥发性 | 毒性 |
无 | 液态 | 有特殊气味 | 比水小 | 不溶于水，易溶有机溶剂中 | 沸点比较低，易挥发 | 有毒 |
3．苯的化学性质
火焰明亮，带有浓烟 2C6H6＋15O212CO2＋6H2O
●自主探究
1.烷烃和苯都能与卤素发生取代反应，请思考它们的条件有何异同？
提示：相同点是都必须和纯卤素单质反应，而不能是卤素单质的水溶液；不同点就是反应条件：烷烃和卤素单质发生取代反应的条件是光照，苯需要Fe(实质是卤化铁)作催化剂。
2.如何证明苯的分子结构中碳碳间不是单双键交替？
提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪，苯的邻位二元取代物只有一种。
苯的独特结构
●教材点拨
1.苯的分子式
苯的分子式为C6H6，是一种高度不饱和烃。
2.苯的分子结构
苯分子是一种平面正六边形结构的非极性分子，六个碳原子和六个氢原子位于同一平面上。
3.苯分子中的化学键
分子中不存在碳碳单键，也不存在碳碳双键，而是一种介于单键和双键之间的独特的共价键。
●典例透析
苯环结构中不存在碳碳单、双键的交替结构，下列可以作为证据的事实是( )
①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪 ②苯不能使溴水因发生化学反应而褪 ③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷 ④苯中碳碳键的键长完全相等
⑤邻二氯苯只有一种 ⑥间二氯苯只有一种
A．①② B．①⑤ C．③④⑤⑥ D．①②④⑤
【解析】 本题考查苯分子结构的证明方法。应抓住单双键性质的不同进行对比思考。如果苯中存在交替的单双键结构，则会出现下列几种情况：①因为含单个的C—C双键，具有烯烃的性质，则既能使溴水褪，也能使酸性KMnO4溶液褪；②苯环中C—C单键和C—C双键键长不可能相等；③邻二氯苯会有两种，即和。而题中③和⑥的性质不管苯环中单、双键是否有交替，结果都一样。
【答案】 D【点评】 利用对比法，出异同点，再进行判断。该方法在化学中应用很多，如结构的对比、性质的对比、反应条件不同造成产物不同的对比等，注意相同点和不同点。
●变式训练
1.(2014·经典习题选萃)下列说法中能说明苯不是单、双键交替结构的是( )
A．苯的一溴代物无同分异构体
B．苯的间二溴代物无同分异构体
C．苯的对二溴代物无同分异构体
D．苯不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪
解析：如果苯分子中是单、双键交替的话，它能与溴水发生加成反应，能使酸性高锰酸钾溶液褪；不管苯环中单、双键是否有交替，其一溴代物、对位二溴代物，间位二溴代物都无同分异构体。答案：D
苯的化学性质
●教材点拨
1.苯的化学性质
(1)苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。
(2)苯在催化剂作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有烷烃的性质。
(3)苯又能与H2和Cl2分别在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。苯的化学性质
总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化(燃烧除外)，其化学性质不同于烷烃、烯烃。
2.苯分子的结构与性质的关系
(1)苯分子中的所有碳碳键的键长、键能、键角都相同，是一个平面结构。
(2)现在教材仍然在用凯库勒式()来表示苯，但要注意的是不能将其结构简单理解成是单、双键交替的结构，我们可从以下几个方面来证实：
①苯分子是一个平面正六边形的结构，既然是正六边形，所以所有的碳碳键的键长都是相等的；
②将苯加入到溴水中不会因反应而褪；
③将苯加入到酸性高锰酸钾溶液中时溶液不褪；
④如果苯分子为单、双键交替排列的结构，邻二氯取代物应有2种：和。而事实上苯的邻二氯取代物只有1种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的，邻二甲苯只有一种。
提示： 由于苯分子里不存在一般的碳碳双键和单键，而是一种介于单键和双键之间的独特的键，因此苯既有与烷烃相似的化学性质——取代反应，又有与烯烃相似的化学性质——加成反应；而又不同于烷烃的取代反应，如反应条件等，也不同于烯烃的加成反应，如苯不与溴水发生加成反应。
●典例透析
(2014·重庆市高三抽测一)下列关于苯的叙述正确的是( )
A．反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层
B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟
C．反应③为取代反应，只生成一种产物
D．反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，是因为苯分子含有3个碳碳双键
【解析】 本题考查苯的性质，考查考生知识运用能力。难度较小。
A项，反应①是苯的卤代反应，生成的溴苯不溶于水，密度比水大，故在下层；B项，反应
②为苯的燃烧反应，因其含碳量高，故燃烧时伴有浓烟；C项，反应③为苯的硝化反应，属于取代反应，得到硝基苯和水；D项，反应④是苯的加成反应，但苯中不含有碳碳双键，苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键。【答案】 B
●变式训练
2．某化学课外小组用如图所示的装置制取溴苯。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AgNO3溶液，若产生淡黄沉淀，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中发生的反应为：。
(2)该反应放热使溶液沸腾，同时使溴挥发产生大量红棕气体。
(3)制出的溴苯中溶解有溴，充分振荡有利于反应除去溴：2NaOH＋Br2===NaBr＋NaBrO＋H2O。
(4)由于HBr中含有溴蒸气，所以CCl4有利于溶解溴而吸收。
(5)D中由于水吸收HBr而显酸性，所以加入石蕊试液验证即可。
答案：(1)＋Br2Br＋HBr (2)反应液微沸，有红棕气体充满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)除去溴化氢气体中的溴蒸气 (5)石蕊试液 溶液变红
1．(2014·经典习题选萃)苯的结构式可用来表示，下列关于苯的叙述正确的是( )
A．苯主要是以石油为原料而获得的一种重要化工原料
B．苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃
C．苯分子中6个碳碳键完全相同
D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪
解析：苯分子中6个碳碳化学键完全相同，正确；苯分子中不含有典型的碳碳双键，所以苯
不属于烯烃；苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪；苯主要是以煤和石油为原料而获得的一种重要化工原料。答案：C
2．下列有关苯的叙述中错误的是( )
A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应
B．在一定条件下苯能与发生加成反应
C．在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫红
D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙
解析：苯能萃取溴水中的溴，由于苯的密度比水小，所以振荡并静置后上层液体为橙。答案：D
3．关于苯的下列说法中不正确的是( )
A．组成苯的12个原子在同一平面上
B．苯环中6个碳碳键的键长完全相同
C．苯环中碳碳键的键能介于C—C单键和C===C双键之间
D．苯只能发生取代反应
答案：D
4．(双选)将溴水和苯混合振荡，静置后分液分离，让分离出的苯置于一试管中，加入某些物质后可以在试管口产生白雾，这种物质是( )
A．亚硫酸钠 B．溴化铁 C．锌粉 D．铁粉
解析：本题考查苯与溴的反应，试题设计比较巧妙、灵活。分析如下：苯与溴水不反应，但苯可以把溴从其水溶液中萃取出来。答案：BD
5．能说明苯分子的平面正六边形的结构中，碳碳键不是单、双键交替的事实是( )
A．苯的一元取代物无同分异构体
B．苯的邻位二元取代物只有一种
C．苯的间位二元取代物只有一种
D．苯的对位二元取代物只有一种
解析：单、双键交替的结构简式(凯库勒式)为，而实验的结构简式为，无论是凯库勒式，还是实验式，其一元取代物、间位二元取代物、对位二元取代物都只有一种。而邻位二元取代物，对于实验式而言，只有一种，对于凯库勒式而言，则有两种即，而事实上苯的邻位二元取代物只有一种，这一点说明苯不是单、双键的交替结构，而是6个键完全等同的结构。答案：B
6．通过实验事实的验证与讨论，认识苯的结构式。
提出问题：苯分子结构是碳碳单、双键交替的环状结构吗？
(1)提出假设：从苯的分子式看，C6H6具有不饱和性：从苯的凯库勒结构式看，分子中含有碳碳双键，所以，苯一定能使________褪。
(2)实验验证：①苯不能使________褪。
②经科学测定，苯分子里6个碳原子之间的键______；6个碳原子和6个氢原子都在同一________上。
(3)结论：苯的凯库勒结构式中的双键跟烯烃双键________，苯的性质没有表现出不饱和性，结构稳定，说明苯分子________一般的碳碳单、双键交替的环状结构。
(4)应用：为了表示苯分子的结构特点，结构式用________表示，用凯库勒式表示苯分子结构式是不确切的。
解析：分子中含有碳碳双键的物质能使酸性KMnO4溶液或溴水褪。而苯环上的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键，6个碳原子之间的键完全相同。所以不能使酸性KMnO4溶液或溴水褪。
答案：(1)酸性KMnO4溶液或溴水(2)①酸性KMnO4溶液或溴水 ②完全相同 平面(3)不同 不同于(4)
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