第二章烴

第三節芳香烴

2.3.2苯的同系物

苯是最簡單的芳香烴，也是重要的化工原料。教科書在復習苯的結構和性質后，重點介紹了苯

和苯的同系物。教學時,要注意引導學生從苯的結構和性質，遷移到苯的同系物的結構和性質；從烷

烴的同分異構體的規律和思考方法，遷移到苯的同系物的同分異構體問題。要注意脂肪烴和芳香烴

的結構和性質的對比；要善于通過實驗培養學生的能力。

課程目標學科素養

1.了解苯的同系物的組成、結構及其性質。a.了解苯的同系物的組成、結構及其性

2.了解苯的同系物分子中的苯環與烷基的相互影響質，培養微觀探析與變化觀念的能力。

及引起的化學性質變化b.了解苯的同系物分子中的苯環與烷基

的相互影響及引起的化學性質變化，培養

“變化觀念與科學探究”的核心素養。

教學重點：苯的同系物的組成、結構及其性質

教學難點：苯的同系物的組成、結構及其性質

講義教具

【新課引入】

復習引入：苯的結構與性質

【學生活動1】

1.苯的同系物的定義

2.苯的同系物的通式

3.書寫分子式為C8H10，且分子中含有苯環的所有同分異構體的結構簡式。

4.閱讀表2-2，總結苯的同系物的物理性質

【講解】

一、苯的同系物

1．苯的同系物是指苯環上的氫原子被烷基取代所得到的一系列產物，其分子中有一個苯環，側鏈都

是烷基。

2.苯的同系物通式為CnH2n－6(n≥7)。

3.分子式為C8H10且含有苯環的所有同分異構體的結構簡式

4.苯的同系物的物理性質

(1)苯的同系物為無色液體，不溶于水，易溶于有機溶劑，密度比水的小。

(2)三種二甲苯的熔、沸點與密度

①熔點：對二甲苯＞鄰二甲基＞間二甲苯。

②沸點：鄰二甲苯＞間二甲苯＞對二甲苯。

③密度：鄰二甲苯＞間二甲苯＞對二甲苯。

【實驗2-2】

實驗內容實驗現象解釋

(1）向兩支分別盛有2mL苯和溴水沉到液體底部溴水的密度大于苯和甲苯的密

甲苯的試管中各加入幾滴溴水，度

靜置

(2)將上述試管用力振蕩，靜置兩支試管中液體均分層，均是上苯、甲苯與溴水均不能發生化學

層為橙紅色，下層幾乎無色反應，但能夠萃取溴

(3)向兩支分別盛有2mL苯和甲紫紅色酸性KMnO4溶液沉到液紫紅色酸性KMnO4溶液沉到液

苯的試管中各加入幾滴酸性高體底部體底部

錳酸鉀溶液,靜置

(4)將上述試管用力振蕩，靜置苯未使酸性高錳酸鉀溶液褪色，苯與酸性KMnO4溶液不反應，

甲苯使酸性高錳酸鉀溶液褪色甲苯與酸性KMnO4溶液反應

【實驗結論】

甲苯分子中含有苯環和甲基，因此其化學性質與苯和甲烷有相似之處。同時，由于甲基與苯環之間

存在相互作用，甲基使苯環上與甲基處于鄰、對位的氫原子活化而易被取代，而苯環也使甲基活化，

因此甲苯的化學性質又有不同于苯和甲烷之處。

【思考與討論】

結合苯和甲苯的分子結構特點及上述實驗結果，分析苯和甲苯的物理性質、化學性質有哪些相似點

和不同點。

【講解】

苯和甲苯的物理性質相似點：無色液體，不溶于水，易溶于有機溶劑，密度比水的小。

苯和甲苯的化學性質相似點：

類比苯：與氫氣發生加成反應，與液溴發生取代反應，與硝酸發生取代反應。

苯和甲苯的化學性質不同點：

類比烷烴：在光照條件下可與氯氣發生取代反應。

苯的同系物與苯都含有苯環，因此能在一定條件下發生溴代、硝化和催化加氫反應。但由于苯環與

烷基的相互作用，苯的同系物的化學性質與苯又有所不同。

【思考與討論】

(1)在光照條件下，甲苯與氯氣能發生類似甲烷與氯氣的取代反應，請寫出可能的有機產物的結構

簡式。分離提純這些有機化合物的方法是什么？

[提示]

(2)在FeBr3催化下，甲苯與溴發生取代反應可以生成一溴代甲苯，請寫出該反應的主要有機產物

的結構簡式，并從化學鍵和官能團的角度分析反應中有機化合物的變化。

[提示]

(3)在Pt作催化劑和加熱的條件下，甲苯與氫氣能發生類似苯與氫氣的加成反應，請寫出該反應的

化學方程式。

[提示]

(4)對比苯與甲苯的結構，以及二者發生硝化反應的產物，你能得出什么結論？

。

[提示]甲苯分子中的—CH3對苯環的影響，硝基取代的位置均以甲基的鄰、對位為主。

【小結】

5．苯的同系物的化學性質(以甲苯為例)

(1)氧化反應

①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，這是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4氧化的結果。

②燃燒

3n－3點燃

燃燒的通式為CnH2n－6＋O2――→nCO2＋(n－3)H2O。

2

(2)取代反應

①甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下發生反應生成2,4,6-三硝基甲苯，發生反應的化學方

程式為。

2,4,6-三硝基甲苯又叫梯恩梯（TNT），是一種淡黃色晶體，不溶于水。它是一種烈性炸藥，廣泛用

于國防、采礦、筑路、水利建設等

②甲苯與溴發生反應

(3)加成反應

在一定條件下甲苯與H2發生加成反應，生成甲基環己烷，化學反應方程式為

【總結】

苯與苯的同系物相同點和不同點

苯苯的同系物

①分子中都含有一個苯環

結構組成

②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6)

相同

①燃燒時現象相同，火焰明亮，伴有濃煙

點

化學性質②都易發生苯環上的取代反應

③都能發生加成反應，都比較困難

易發生取代反應，主要得到一元取代

取代反應更容易發生取代反應，常得到多元取代產物

產物

不同

點

難被氧化，不能使酸性KMnO4溶液

氧化反應易被氧化劑氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色

褪色

苯的同系物分子中，苯環與側鏈相互影響。苯環影響側鏈，使側鏈烴基性質活潑而

差異原因

易被氧化；側鏈烴基影響苯環，使苯環上烴基鄰、對位的氫更活潑而被取代

【資料卡片】

稠環芳香烴

1．定義

由兩個或兩個以上的苯環共用相鄰的兩個碳原子的芳香烴是稠環芳香烴。

2．示例

(1)萘：分子式為C10H8，結構簡式，是一種無色片狀晶體，有特殊氣味，易升華，不溶

于水。

(2)蒽：分子式為C14H10，結構簡式，是一種無色晶體，易升華，不溶于水，易溶于

苯。

【學生活動2】

(1)如何證明苯分子中的碳碳鍵是完全相同的？

[提示]如果苯分子為單雙鍵交替排列的結構，則苯的鄰位二氯取代物應有2種，而事實上苯的鄰位二

氯取代物只有1種，說明苯分子中的碳碳鍵是完全相同的。

(2)苯只與純液溴反應，而不與溴水或溴的四氯化碳溶液反應，苯能使溴水褪色嗎？為什么？

[提示]能。苯能與液溴發生反應，不能與溴水發生反應。但苯能將溴水中的溴萃取出來而分層，上層

（苯層）為橙色或橙紅色下層（水層）為無色。

(3)如何鑒別苯和甲苯？

[提示]甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，苯不能。因此可用酸性高錳酸鉀溶液鑒別苯和甲苯。

(4)苯分子中的碳碳鍵不飽和，因此苯與乙烯的性質相同，能夠發生加成反應。這種說法正確嗎？為

什么？

[提示]不正確。苯環中的碳碳不飽和鍵不同于烯烴中的碳碳雙鍵，盡管能夠發生某些加成反應，如與

氫氣可以發生加成反應，但條件不同，而且苯不能與溴發生加成反應。

【課堂小結】

1.下列說法中，正確的是

A.芳香烴的組成通式是

B.苯的同系物是分子中僅含有一個苯環的所有烴類物質

C.苯和甲苯都不能使酸性溶液褪色

D.苯和甲苯都能與鹵素單質、濃硝酸等發生取代反應

【答案】D

【解析】

A.芳香烴為含有1個或多個苯環的烴，此通式為苯的同系物通式，故A錯誤；

B.苯或苯的同系物，分子中只有一個苯環，且側鏈必須不含不飽和鍵，若支鏈含有碳碳雙鍵，則不

是苯的同系物，如苯乙烯，故B錯誤；

C.甲苯可以使高錳酸鉀溶液褪色，甲苯被氧化為苯甲酸，故C錯誤；

D.苯和甲苯都能與液溴發生取代反應，苯和甲苯在濃硫酸催化作用下，能發生硝化反應，即苯環上

的氫原子被硝基取代，故D正確。

故選D。

2.工業上可由乙苯生產苯乙烯：，下列有關說法正確的是

A.乙苯和苯乙烯均能發生取代反應、加聚反應和氧化反應

B.用溴水可以區分苯乙烯和乙苯

C.苯乙烯最多可與氫氣加成，加成產物的一氯代物共有5種

D.乙苯和苯乙烯分子中共平面的碳原子數最多都為7

【答案】B

【解析】

A.乙苯不能發生加聚反應，故A錯誤；

B.苯乙烯含有碳碳雙鍵，可與溴發生加成反應，而使溴水褪色，而乙苯不反應，可鑒別，故B正確；

C.苯乙烯最多可以與氫氣加成，所得產物為乙基環己烷，所得產物的一氯代物共有6種，

故C錯誤；

D.苯環和碳碳雙鍵都為平面結構，與苯環直接相連的原子在同一個平面上，則乙苯和苯乙烯都最多

有8個碳原子共平面，故D錯誤。

故選B。

3.下列有關甲苯的實驗事實中，能說明側鏈對苯環性質有影響的是

A.甲苯燃燒生成

B.甲苯與硝酸發生反應生成TNT

C.甲苯能使酸性溶液褪色

D.光照下甲苯與在側鏈上發生取代反應

【答案】B

【解析】

A.甲苯燃燒生成，不能說明側鏈對苯環性質有影響，故A不選；

B.甲苯與濃硝酸反應生成TNT，在甲苯苯環上引入3個硝基，所以能說明側鏈對苯環性質有影響，

故B選；

C.甲苯可看作是中的1個H原子被取代，苯、甲烷不能被酸性溶液氧化使其

褪色，甲苯能被酸性溶液氧化為苯甲酸，苯環未變化，側鏈甲基被氧化為羧基，說明苯環

影響甲基的性質，但不能說明側鏈對苯環性質有影響，故C不選；

D.光照下甲苯與在側鏈上發生取代反應，是苯環側鏈甲基上的氫原子被取代，不能說明側鏈對

苯環性質有影響，故D不選。

故選B。

4.下列說法中正確的是

A.在催化作用下與液溴反應生成的一溴代物有4種

B.和可用溴水或酸性高錳酸鉀溶液鑒別

C.和與足量氫氣加成后得到的產物為同系物

D.分子中所有原子都處于同一平面

【答案】C

【解析】

A.這個條件下只能在苯環上取代，產生3種一溴代物，故A錯誤；

B.兩物質均可使高錳酸鉀溶液褪色，故B錯誤；

C.前者會得到甲基環己烷，后者會得到乙基環己烷，二者結構相似，相差一個