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(共39張PPT)
芳香烴
第三節(jié)
1.了解苯及其同系物的組成與結(jié)構(gòu)，理解苯及其同系物的性質(zhì)及應(yīng)用，培養(yǎng)
“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。
2.了解苯的同系物分子中的苯環(huán)與烷基的相互影響及引起的化學(xué)性質(zhì)變化，培
養(yǎng)“變化觀念與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。
1.苯及其同系物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
2.苯環(huán)與烷基的相互影響及引起的化學(xué)性質(zhì)變化。
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
[重點(diǎn)難點(diǎn)]
情境導(dǎo)入
柑橘類水果表面凹凸不平，密密麻麻分布著許多小孔，這些小孔可產(chǎn)生芳香烴，可溶解橡膠。
芳香烴：在烴類化合物中，含有一個(gè)或多個(gè) 的化合物。最簡單的芳香烴為 。
苯環(huán)
苯
1.苯的物理性質(zhì)與應(yīng)用
目標(biāo)一 苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
苯
物理性質(zhì)
顏色
氣味
毒性
水溶性
揮發(fā)性
熔點(diǎn)
沸點(diǎn)
密度
無色
有特殊氣味
有毒
不溶于水
易揮發(fā)
80.1℃
5.5℃
0.88 g/cm3 比水輕
苯是一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑
2.苯的分子結(jié)構(gòu)
(1)向兩支各盛有2 mL苯的試管中分別加入酸性高錳酸鉀溶液和溴水，用力振蕩，觀察現(xiàn)象。
試劑 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
酸性高錳酸鉀溶液
溴水 注　溴在苯中的溶解度比在水中的大，因此苯能將溴從水中萃取出來。
苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不與溴水反應(yīng)，苯分子具有不同于烯烴和炔烴的特殊結(jié)構(gòu)
(2)苯的分子結(jié)構(gòu)
分子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 最簡式 空間結(jié)構(gòu) 鍵角
C6H6
sp2雜化
CH
平面正六邊形
120°
不合理
球棍模型 空間填充模型


σ鍵
每個(gè)碳與氫原子及相鄰碳原子以(單鍵)σ鍵結(jié)合，連接成六元環(huán)
p軌道
π鍵
每個(gè)碳原子還剩余一個(gè)未參與雜化的p軌道，分別垂直于苯分子平面，六個(gè)p軌道相互平行重疊形成大π鍵，均勻地對稱分布在苯環(huán)平面的上下兩側(cè)
3.苯的化學(xué)性質(zhì)
苯分子中的大π鍵比較穩(wěn)定，在通常情況下不易發(fā)生烯烴和炔烴所容易發(fā)生的加成反應(yīng)。
(1)氧化反應(yīng)
①苯有可燃性： 。
2C6H6＋15O2 12CO2＋6H2O
現(xiàn)象：火焰明亮，產(chǎn)生濃重的黑煙
②不能使酸性KMnO4溶液褪色。
——易取代，能加成，難氧化
(2)取代反應(yīng)
①鹵代反應(yīng)——苯和液溴的取代
溴苯
無色油狀液體，有特殊的氣味，不溶于水，密度比水大
反應(yīng)現(xiàn)象：
液體輕微沸騰；
反應(yīng)結(jié)束后，三頸燒瓶底部出現(xiàn)棕褐色油狀液體（溴苯）；
錐形瓶內(nèi)有白霧，向錐形瓶中加入AgNO3溶液，出現(xiàn)淺黃色沉淀不溶于硝酸；
向三頸燒瓶中加入NaOH溶液，溶液分層，并產(chǎn)生紅褐色沉淀。
實(shí)驗(yàn)步驟:
①組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查其氣密性，然后加入藥品。
②向三頸燒瓶中加入苯和液溴，觀察三頸燒瓶和錐形瓶中的現(xiàn)象。
③反應(yīng)完畢向三頸燒瓶中加入NaOH溶液，觀察三頸燒瓶中生成物的狀態(tài)。
注意下列幾點(diǎn)：
除去溶解在溴苯中的液溴，以提純溴苯
吸收檢驗(yàn)HBr
吸收HBr，防止污染環(huán)境
防止倒吸
冷凝回流、導(dǎo)氣
苯和液溴 —— 取代 —— 化學(xué)反應(yīng)
苯和溴水 —— 萃取 —— 物理變化
提示：有溴化氫生成，發(fā)生的是取代反應(yīng)。
思考討論
(2)純凈的溴苯應(yīng)是無色的，為什么所得溴苯為褐色？怎樣使之恢復(fù)本來的面目？
提示：反應(yīng)中制取的是粗產(chǎn)品，剩余的Br2溶解在生成的溴苯中。
水洗→堿洗→水洗→干燥→蒸餾（得到純凈的溴苯）
(1)錐形瓶內(nèi)的現(xiàn)象說明發(fā)生何種反應(yīng)？
H
+ Br Br
Br
②苯的硝化反應(yīng)
硝基苯
硝基苯：有苦杏仁氣味，無色液體，不溶于水，密度比水的大。
濃硫酸的作用：催化劑和脫水劑。
拓展　“浴熱”容易控制恒溫，且易使被加熱物質(zhì)受熱均勻。需要加熱，且要控制在100 ℃以下的實(shí)驗(yàn)，均可采用水浴加熱。如果超過100 ℃，還可采用油浴(0～300 ℃)、沙浴溫度更高。
水浴加熱
③苯的磺化反應(yīng)：
苯磺酸
苯磺酸易溶于水，是一種強(qiáng)酸，可以看作是硫酸分子里的一個(gè)羥基被苯環(huán)取代的產(chǎn)物。
磺化反應(yīng)被廣泛應(yīng)用于制備合成洗滌劑。
苯與濃硫酸在70~80℃發(fā)生取代反應(yīng)
(3)加成反應(yīng)
苯的大π鍵比較穩(wěn)定，通常狀態(tài)下不易發(fā)生加成反應(yīng)，在以Pt、Ni等為催化劑
并加熱的條件下，苯能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)。
環(huán)己烷
1.正誤判斷
(1)苯的結(jié)構(gòu)簡式可寫為“ ”，說明苯分子中碳碳單鍵和碳碳雙鍵是交替排列的(　　)
(2)乙烯、乙炔和苯都屬于不飽和烴，所以它們都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
(　　)
(3)苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色原理相同(　　)
(4)除去溴苯中的溴可采用加入氫氧化鈉溶液分液的方法(　　)
(5)苯和乙烯都是不飽和烴，所以燃燒現(xiàn)象相同(　　)
(6)1 mol苯最多與3 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)，因?yàn)楸椒肿又泻腥齻€(gè)碳碳雙鍵(　　)
√
×
×
×
×
×
導(dǎo)思
2.苯的分子結(jié)構(gòu)實(shí)際上不具有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)有哪些？
提示　苯分子中的碳碳鍵是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的鍵，事實(shí)：
①苯分子中6個(gè)碳原子之間的鍵完全相同(鍵長相等)。
②苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。
③苯在FeBr3存在的條件下與液溴發(fā)生取代反應(yīng)。
④ 和 是同一種物質(zhì)。
1.苯可發(fā)生如圖所示反應(yīng)，下列敘述錯(cuò)誤的是
導(dǎo)練
A.反應(yīng)①為取代反應(yīng)，向反應(yīng)后的液體中加入水，有機(jī)產(chǎn)物在上層
B.反應(yīng)②為氧化反應(yīng)，反應(yīng)現(xiàn)象是火焰明亮并伴有濃煙
C.反應(yīng)③為取代反應(yīng)，有機(jī)產(chǎn)物是一種芳香族化合物
D.反應(yīng)④中1 mol苯最多與3 mol H2在加熱、催化劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)
√
生成溴苯和HBr
溴苯的密度大于水，與水互不相溶，在水的下層
2.溴苯是不溶于水的液體，常溫下不與酸、堿反應(yīng)，可用如圖裝置制取(該反應(yīng)放出熱量)。制取時(shí)觀察到燒瓶中有大量紅棕色蒸氣，錐形瓶中導(dǎo)管口有白霧出現(xiàn)等現(xiàn)象。
下列說法正確的是
A.向反應(yīng)后的錐形瓶中的“蒸餾水”加入AgNO3溶液，若出
現(xiàn)淺黃色沉淀， 即可證明苯與溴一定發(fā)生了取代反應(yīng)
B.白霧出現(xiàn)是因?yàn)镠Br易揮發(fā)且極易溶于水
C.裝置圖中長直玻璃導(dǎo)管的作用只是導(dǎo)氣
D.溴苯中溶有少量的溴，可用CCl4萃取后分液除去
√
蒸餾水中含有揮發(fā)出的溴，也會出現(xiàn)淺黃色沉淀
導(dǎo)氣和冷凝回流
溴苯和溴都易溶于CCl4
1.組成和結(jié)構(gòu)
(1)定義：苯環(huán)上的氫原子被烷基取代所得到的產(chǎn)物。
(2)結(jié)構(gòu)：分子中只有一個(gè)苯環(huán)，且苯環(huán)上的氫被烷基取代。
(3)通式：CnH2n－6 (n≥7)
(4)常見苯的同系物：
、 、 、 、
目標(biāo)二 苯的同系物
　甲苯　　　　　乙苯　　　　　鄰二甲苯　　間二甲苯　　　 對二甲苯
命名：若將苯環(huán)上的6個(gè)碳原子編號，某甲基所在碳原子為1號，選取最小位次號給另一碳原子編號，則二甲苯的三種同分異構(gòu)體命名為鄰二甲苯：1,2-二甲苯，間二甲苯：1,3-二甲苯，對二甲苯：1,4-二甲苯。
2.物理性質(zhì)
(1)一般具有類似苯的氣味的無色液體，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，密度比水的小。
(2)隨碳原子數(shù)增多，熔、沸點(diǎn)依次升高。
3.苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)(以甲苯為例)
與苯相似，都可發(fā)生取代(鹵代、硝化、磺化)、加成、氧化反應(yīng)。但由于苯環(huán)與烷基的相互影響，苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)與苯及烷烴相比又有所不同。
(1)實(shí)驗(yàn)探究：苯和甲苯與溴水或酸性高錳酸鉀溶液能否反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋
①向兩支分別盛有2 mL苯和甲苯的試管中各加入幾滴溴水，振蕩后靜置，觀察現(xiàn)象
②向兩支分別盛有2 mL苯和甲苯的試管中各加入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，振蕩后靜置，觀察現(xiàn)象
①苯和甲苯密度均小于水
②苯和甲苯均不與溴水反應(yīng)，但可以萃取溴
苯與酸性KMnO4溶液不反應(yīng)，甲苯與酸性KMnO4溶液反應(yīng)
(2)氧化反應(yīng)
①燃燒
②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(jié)果（側(cè)鏈氧化）。
現(xiàn)象：火焰明亮并帶有濃煙。
通過這個(gè)反應(yīng)，可以說明：
苯環(huán)對側(cè)鏈影響：苯環(huán)活化側(cè)鏈，使側(cè)鏈易于氧化。
CH2
CH
CH3
CH3
CH2
CH2
CH3
這些能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
CH3
C
CH3
CH3
CH3
C
CH2CH3
CH3
這些不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
規(guī)律：苯的同系物中如果與苯環(huán)直接相連的碳原子上連有氫，該苯的同系物則可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，與苯環(huán)相連的烷基通常被氧化成羧基。無論R—的碳鏈有多長，氧化產(chǎn)物都是苯甲酸。
思考：有什么內(nèi)在規(guī)律？
反應(yīng)機(jī)理：
(3)取代反應(yīng)
①鹵代反應(yīng)
規(guī)律：a：光照條件下，苯的同系物的取代反應(yīng)發(fā)生在烷基側(cè)鏈上；
b：溴化鐵作催化劑，苯的同系物的取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上烷基的鄰、對位上。
苯環(huán)和側(cè)鏈都能發(fā)生取代反應(yīng),但條件不同。
以甲苯為例
鄰位
對位
甲基使苯環(huán)鄰對位C活化
②硝化反應(yīng)
甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下可以發(fā)生取代反應(yīng)，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鄰、對位為主。
例如在30 ℃條件下，主要生成鄰硝基甲苯和對硝基甲苯兩種一取代產(chǎn)物：
62%
33%
甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成2,4,6-三硝基甲苯。
＋3H2O
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，是一種烈性炸藥，應(yīng)用于國防、采礦、筑路、水利建設(shè)等。
(4)加成反應(yīng)
在一定條件下甲苯與H2發(fā)生加成反應(yīng)，生成甲基環(huán)己烷。
結(jié)論:苯的同系物與氫氣的加成反應(yīng)很困難，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色，進(jìn)一步證明：苯環(huán)中不是一般的碳碳單鍵和碳碳雙鍵，是一種介于單鍵和雙鍵之間獨(dú)特的鍵。
苯環(huán)與側(cè)鏈的關(guān)系
(1)苯的同系物分子中，苯環(huán)與側(cè)鏈相互影響，苯環(huán)影響側(cè)鏈，使側(cè)鏈烴基性質(zhì)活潑而被氧化。苯的同系物被氧化時(shí)，不論它的側(cè)鏈長短如何，氧化都發(fā)生在跟苯環(huán)直接相連的碳原子上。
(2)側(cè)鏈對苯環(huán)的影響，如甲苯：使苯環(huán)上與甲基鄰、對位上的氫原子變得活潑，甲苯與硝酸反應(yīng)時(shí)，生成三硝基甲苯，而苯與硝酸反應(yīng)只生成硝基苯。
歸納總結(jié)
4.稠環(huán)芳香烴
(1)定義
由兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)共用相鄰的兩個(gè)碳原子的芳香烴是稠環(huán)芳香烴。
(2)示例
萘：分子式為C10H8，結(jié)構(gòu)簡式為 ，是一種無色片狀晶體，有特殊氣味，易升華，不溶于水。
蒽：分子式為C14H10，結(jié)構(gòu)簡式為 ，是一種無色晶體，易升華，不溶于水，易溶于苯。
正誤判斷
(1)苯的同系物、芳香烴、芳香族化合物中都含有苯環(huán)，所以 是官能團(tuán)
(　　)
(2)相同物質(zhì)的量的苯和甲苯與氫氣完全加成時(shí)消耗的氫氣的量相同(　　)
(3)苯的同系物都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色(　　)
(4)甲苯在一定條件下與硝酸反應(yīng)生成2,4,6-三硝基甲苯，說明苯環(huán)對甲基產(chǎn)生了影響(　　)
導(dǎo)思
√
×
×
×
導(dǎo)思
1.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褪色
C.甲苯燃燒時(shí)產(chǎn)生很濃的黑煙
D.1 mol甲苯與3 mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)
導(dǎo)練
√
和沒有側(cè)鏈時(shí)苯的硝化反應(yīng)不同，這是側(cè)鏈對苯環(huán)性質(zhì)的影響
是苯環(huán)對甲基的影響
苯的含碳量高造成的
苯還是苯的同系物均能與H2發(fā)生加成反應(yīng)
2.如圖是兩種烴的球棍模型，下列說法正確的是
A.二者與Cl2不能反應(yīng)
B.二者互為同分異構(gòu)體
C.都不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
D.都不能發(fā)生加成反應(yīng)
√
課堂小結(jié)
芳香烴
苯
苯的同系物
平面正六邊形，不含碳碳雙鍵
分子中含一個(gè)苯環(huán)、側(cè)鏈為烷基
易取代，難加成，可燃燒，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
易取代，難加成，可燃燒，大部分能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
性質(zhì)差異原因：原子團(tuán)相互影響
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
化學(xué)性質(zhì)
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溶液潤洗。下列操作順序正確的是
A.①②③④② B.②④②③①
C.④②③①② D.②④①②③
1
2
自我測試
√
首先要了解制取溴苯的反應(yīng)原料是苯、液溴、鐵粉，反應(yīng)原理是
＋Br2 ＋HBr↑，生成物有溴化氫，溴苯中含有多余的液溴，要用一定的方法除雜干燥，才能得到精制的溴苯。先用水洗除去水溶性雜質(zhì)，如溴化氫、少量的溴，然后用10%的NaOH溶液潤洗，可把溴轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘奈镔|(zhì)除去；需再用水洗一次，把殘余的NaOH洗去；接著用干燥劑除水，最后蒸餾得到溴苯。正確的順序是②④②③①。
1
2
自我測試
2.由于萘( )對兒童健康有不利的影響，目前已禁止生產(chǎn)和使用衛(wèi)生丸。
我國1993年規(guī)定用樟腦代替衛(wèi)生丸。萘和苯相似，在一定條件下，可以和氫氣化合生成十氫化萘，它是一種環(huán)狀化合物。
(1)萘的化學(xué)式為_______，十氫化萘的化學(xué)式為_______。
(2)該反應(yīng)屬于______反應(yīng)，其化學(xué)方程式為___________________________。
(3)萘的一氯代物有___種，十氫化萘的一氯代物有___種。
自我測試
1
2
C10H8
C10H18
加成
2
3
自我測試
1
2
萘的分子式為C10H8，最多能夠和5 mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，所以十氫化萘應(yīng)該比萘多10個(gè)氫原子，其化學(xué)式為C10H18。萘和十氫化萘的分子結(jié)構(gòu)中分別含有2種和3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子(如下圖)，所以其一氯代物分別有2種和3種。

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