《2025年新坐标同步练习高中化学选择性必修第三册人教版青海专版》

3. 实验室制取硝基苯的反应装置如下图所示,下列关于实验操作的叙述错误的是(D)

A.试剂加入顺序：先加浓硝酸,再加浓硫酸,最后加入苯
B.实验时,水浴温度需控制在50～60℃
C.长玻璃导管兼起冷凝回流苯和硝酸的作用,以提高反应物的转化率
D.反应后的混合液经水洗、碱溶液洗涤、结晶,得到硝基苯

答案： D

1. 概念：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物,其通式为①${C_nH_{2n-6}}$（n≥6）。

答案： ${C_nH_{2n-6}}$（n≥6）

3. 化学性质
(1) 实验探究
①



(2) 化学性质
① 氧化反应
a. 燃烧的通式：⑧$C_{n}H_{2n - 6}+\frac{3n - 3}{2}O_{2}\xrightarrow{点燃}nCO_{2}+(n - 3)H_{2}O$。
b. 苯的同系物大多数能被酸性KMnO_4溶液⑨氧化而使其⑩褪色。

$ [注意] 苯的同系物侧链的烷基中,直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子时,一般不能被KMnO_4(H⁺)氧化。 $
② 取代反应
甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代。
a. 卤代

$ \text{} $
b. 硝化
甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应,生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物,硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为⑫$C_{6}H_{5}CH_{3}+3HNO_{3}\xrightarrow[\Delta]{浓硫酸}C_{6}H_{2}(NO_{2})_{3}CH_{3}+3H_{2}O$。生成的三硝基甲苯的系统命名为⑬2,4,6-三硝基甲苯,又叫梯恩梯(TNT),是一种⑭淡黄色晶体,⑮不溶于水。它是一种烈性炸药,广泛用于国防、采矿、筑路、水利建设等。

答案： ⑧
解：苯的同系物的通式为$C_{n}H_{2n - 6}(n\geq6)$，其燃烧的通式为$\boldsymbol{C_{n}H_{2n - 6}+\frac{3n - 3}{2}O_{2}\xrightarrow{点燃}nCO_{2}+(n - 3)H_{2}O}$。
⑨
氧化
⑩
褪色
⑫
解：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下生成三硝基甲苯的化学方程式为$\boldsymbol{C_{6}H_{5}CH_{3}+3HNO_{3}\xrightarrow[\Delta]{浓硫酸}C_{6}H_{2}(NO_{2})_{3}CH_{3}+3H_{2}O}$。
⑬
2,4,6 - 三硝基甲苯
⑭
淡黄
⑮
不

教材深研
(1) 在光照条件下,甲苯与氯气能发生类似甲烷与氯气的取代反应,请写出可能的有机产物的结构简式。
(2) 对比苯与甲苯的结构,以及二者发生硝化反应的产物,你能得出什么结论？
③ 加成反应

答案： 1. （1）
甲苯$(C_{6}H_{5}-CH_{3})$与氯气在光照条件下发生取代反应，取代甲基上的氢原子：
一取代：$C_{6}H_{5}-CH_{2}Cl$；
二取代：$C_{6}H_{5}-CHCl_{2}$；
三取代：$C_{6}H_{5}-CCl_{3}$。
2. （2）
苯的硝化反应：$C_{6}H_{6}+HNO_{3}\underset{\Delta}{\overset{浓硫酸}{{\longrightarrow}}}C_{6}H_{5}-NO_{2}+H_{2}O$（主要生成一硝基取代物）。
甲苯的硝化反应：$C_{6}H_{5}-CH_{3}+3HNO_{3}\underset{\Delta}{\overset{浓硫酸}{{\longrightarrow}}}C_{6}H_{2}(NO_{2})_{3}-CH_{3}+3H_{2}O$（主要生成三硝基取代物）。
结论：甲苯中甲基的存在使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子更容易发生取代反应（甲基对苯环的性质有影响，使苯环上邻、对位的氢原子变得活泼）。