資源簡介

(共31張PPT)
第二章 烴
第3節 芳香烴
第1課時 苯的結構與性質
1.通過實驗探究活動，預測、驗證并分析苯及其同系物的化學性質。
2.通過對比、類比等方法，說出苯和苯的同系物的性質異同，舉例說明有機化合物中官能團之間的相互影響。
苯的發現：
遠在2300多年前，詩人屈原在《楚辭》中就寫下了“蕙肴蒸兮蘭藉”的詩文，可見芳香油的利用具有悠久的歷史，之后科學家的研究中發現，有芳香氣味的物質中的很多化合物有一個共同的特點：含有一個相同的結構單元——苯環。
芳香烴：在烴類化合物中，含有一個或多個苯環的化合物。
最簡單的芳香烴為苯。
COOH
Cl
芳香族化合物：
芳香烴：
苯的同系物：
是分子中含有苯環的化合物（一個或多個苯環）。
分子中含有一個苯環，苯環上的側鏈全部為烷烴基。
[區別] 芳香化合物、芳香烴、苯的同系物三個概念
芳香化合物：含苯環的化合物(可含除C、H外的元素)。
芳香烴：含有苯環的烴(只含C、H元素) 。
苯的同系物：有1個苯環，側鏈全為烷烴基的芳香烴。
芳香烴
同系物
苯的
芳香化合物
苯
最簡單的芳香烴是：苯
實驗探究苯的分子結構
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，觀察現象。
試劑 實驗現象 實驗結論
酸性高錳 酸鉀溶液
溴水 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，苯分子具有不同于烯烴和炔烴的特殊結構
共價鍵 碳碳 單鍵 碳碳 雙鍵 苯環中的
碳碳鍵
鍵長/pm 154.1 133.7 139
X射線衍射法證實了苯分子結構是平面正六邊形
每個碳碳鍵的鍵長相等，都是139 pm，
介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵的鍵長之間。
苯分子中的碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵
結論：
(六個C-C鍵完全相同)
1
2
4
3
苯分子中的6個碳碳鍵的鍵長相等
苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色
如何證明苯分子中只有一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊的鍵？
和
是同一種物質
苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
球棍模型
空間填充模型
分 子 式：C6H6
實 驗 式：CH
結 構 式：
鍵 線 式：
H
H
H
H
H
H
大π鍵
σ鍵
①平面正六邊形，6個C均采取sp2雜化，分別與
H及相鄰C以σ鍵結合，鍵角均為120o。
②每個碳碳鍵的鍵長相等，都是139pm，介于碳
碳單鍵和碳碳雙鍵的鍵長之間。
③每個C均有一個未參與雜化的p軌道垂直于正
六邊形平面，相互平行重疊形成大π鍵，均勻
地對稱分布在苯環平面的上下兩側。
顏 色：
氣 味：
狀 態：
密 度：
溶解性：
揮發性：
熔沸點：
無色透明
特殊芳香氣味
液體
比水 。
不溶于水, 易溶于有機溶劑
易揮發
熔點5.5℃，沸點80.1 ℃
苯的物理性質
有 毒
用冰冷卻時結成無色的晶體。
(密封保存)
小
苯有毒！苯是一種重要的化工原料和有機溶劑.
P41
(0.88g/cm3)
苯分子中的碳碳鍵介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵，苯既有烷烴的性質，能發生取代反應，也有烯烴的性質，但由于大π鍵比較穩定，在一定情況下能發生加成反應。苯有可燃性，但不能被酸性KMnO4溶液以及溴水氧化。
易取代，能加成，難氧化。
根據苯的結構，預測苯可能發生的化學反應類型。
苯的化學性質
苯的化學性質
氧化反應
加成反應
取代反應
①可燃性
純鹵素
√
②使酸性KMnO4溶液褪色
×
硝酸
硫酸
H2、X2、HX、H2O
√
閱讀教材，苯能發生的化學反應類型。
除去溶解在溴苯中的液溴，以提純溴苯
吸收檢驗HBr
吸收HBr，防止污染環境
防止倒吸
冷凝回流、導氣
反應現象：
液體輕微沸騰；
反應結束后，三頸燒瓶底部出現棕褐色油狀液體；
錐形瓶內有白霧，向錐形瓶中加入AgNO3溶液，出現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，并產生紅褐色沉淀。
取代反應——溴化反應
取代反應——溴化反應
+ Br2 + HBr ↑
FeBr3
Br
無色液體，不溶于水，密度比水大
溴苯
反應實質
苯環里的氫原子被溴分子里的溴原子(－Br)所取代的反應
純液溴
或Fe粉
2Fe＋3Br2===2FeBr3
苯
液溴
混合
長導管口處
錐形瓶內
①滴入AgNO3溶液
燒瓶內液體
倒入燒杯內水中
Fe屑
互溶、
不反應
深紅棕色
劇烈
反應
（放熱反應）
大量白霧
淡黃色沉淀
燒杯底部有褐色油狀物、不溶于水
實驗小結:
取溶液：
②加入鎂粉
產生大量氣體
加入NaOH攪拌
得到無色油狀物
上層清液中加入KSCN(aq)溶液變血紅色
(HBr與水蒸氣的小液滴)
說明瓶內有H+ 和Br-
說明Fe被Br2氧化成了Fe3+
生成了有機物溴苯
從這些現象中分別可以得出什么結論呢？
取代反應——溴化反應
苯和液溴 —— 取代 —— 化學反應
苯和溴水 —— 萃取 —— 物理變化
純凈的溴苯應是無色的，為什么所得溴苯為褐色？怎樣使之恢復本來的面目？
反應中制取的是粗產品，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）
除去溴苯
中的溴
除去溴蒸氣，
凈化HBr氣體
檢驗HBr酸性
檢驗HBr
除去HBr尾氣
防倒吸
①有分液漏斗,控制液溴的量。
②加裝一個用苯(CCl4)除溴蒸氣的裝置。
③倒扣的漏斗可以防倒吸,還有利于尾氣吸收
生成的HBr中常混有溴蒸氣，此時用AgNO3溶液對HBr的檢驗結果是否可靠？
為什么？如何除去混在HBr中的溴蒸氣？
不可靠，因為溴易揮發。
溴蒸氣溶于水，
也能生成HBr
與AgNO3溶液
反應生成淡黃色沉淀。
將產生的氣體
①通過苯(CCl4)洗氣
(除去其中的溴)
②再通入AgNO3溶液中
AgNO3 +HBr = AgBr↓ +HNO3
HBr
取代反應——溴化反應裝置改進
(1)試劑的加入順序為？
(2)長玻璃導管的作用是什么？
(3)蒸餾水的作用？
(4)堿石灰的作用？
(5)滴加硝酸銀溶液作用？
(6)兩種產物的位置在哪里？
先加苯，再加溴，最后加鐵粉
導氣（苯和溴都易揮發）兼起冷凝回流（放熱反應）作用
吸收反應的尾氣HBr和溴蒸氣
產生淡黃色沉淀，檢驗HBr
溴苯在三頸燒瓶里，
HBr由于其易揮發，揮發到錐形瓶中
冷凝作用和吸收HBr
取代反應——溴化反應注意事項總結：
思考：如何獲得純凈的溴苯？
產物中可能含有溴苯、苯、
HBr和Br2
試劑：
操作：
目的：
水
分液
除HBr
HBr水溶液
溴苯
苯、溴
試劑：
操作：
目的：
NaOH
分液
除Br2
NaBr溶液
NaBrO溶液
溴苯
苯
溴苯
苯
蒸餾
除苯
操作：
目的：
取代反應——硝化反應
50~60
+ HNO3
+ H2O
濃硫酸
無色、苦杏仁味的
油狀液體，密度大于水
硝基苯
HO-NO2
苯環里的氫原子被硝酸分子里的硝基(－NO2)所取代的反應
濃硫酸：
作催化劑加快反應；吸水使反應有利于正向移動
反應實質
水浴加熱，50～60 ℃；優點：反應物均勻受熱且容易控制溫度。
℃
(1)試劑添加順序？
(2)加熱方式？
(3)溫度計位置？
(4)試管上方長導管的作用？
(5)濃硫酸的作用？
(6)溶液為什么顯黃色？
先加濃硝酸，再加濃硫酸，等混合液冷卻到50-60℃后再加苯 （因為，苯和硝酸均易揮發）
水浴加熱，容易控制溫度，受熱均勻
溫度計必須懸掛在水浴中，溫度過高，苯揮發，硝酸分解。
導氣兼冷凝回流、減少反應物的揮發
催化劑、吸水劑
硝基苯因溶有少量NO2而顯黃色
取代反應——硝化反應注意事項總結：
思考：如何獲得純凈的硝基苯？
產物中可能含有硝基苯、苯、硫酸、硝酸、NO2
試劑：
操作：
目的：
水
分液
除酸
酸液
硝基苯
苯
殘余酸
試劑：
操作：
目的：
NaOH
分液
除酸
鹽溶液
硝基苯
苯
硝基苯
苯
蒸餾
除苯
操作：
目的：
加熱方式的比較
水浴溫度0-100℃
(水作為熱浴物質)
油浴溫度100-250℃
(油作為熱浴物質)
沙浴溫度400-600℃
(沙石作為熱浴物質)
加熱時，待加熱的物質通常置于容器內，容器置于熱源上，有些容器，如玻璃容器和陶瓷容器，若直接置于熱源上，則往往因受熱不均，溫升過快，產生炸裂，或因熱傳遞不良，使加熱物質受熱不均勻。為此，對進入實驗室的加熱容器產品應進行熱浴處理。
所謂熱浴，是將容器置于熱浴物質內，讓熱浴物質的溫度緩慢升高到一定程度，再讓其緩慢冷卻，從而達到改善容器熱傳遞性能，使容器質底均勻的方法。在實驗室常用的熱浴方法：
大鹿化學
取代反應——磺化反應
苯磺酸
苯與濃硫酸在70~80℃發生取代反應
苯磺酸易溶于水，是一種強酸。
應用：
磺化反應被廣泛應用于制備合成洗滌劑。
濃硫酸作用：反應物和吸水劑
磺酸基
☆★苯的溴代反應、硝化反應、磺化反應都屬于取代反應。
加成反應
苯的大π鍵比較穩定，一般不易發生烯烴和炔烴所發生的加成反應
在Pt、Ni等催化劑并加熱的條件下，苯能與H2發生加成反應，生成環己烷
+ 3H2
催化劑
△
在光照條件下，苯能與氯氣發生加成反應，生成六氯環己烷
3Cl2
光照
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
(六六六農藥)
氧化反應
a.可燃性
12CO2+6H2O
2C6H6+15O2
火焰明亮，并伴有濃煙
b.苯 能使酸性高錳酸鉀褪色？
難氧化
不
傅克反應
(苯＋鹵代烴/酰氯→烷基苯/酮)
在無水三氯化鋁等路易斯酸存在下，芳烴與鹵烷作用，在芳環上發生親電取代反應，其氫原子被烷基取代，生成烷基芳烴的反應，稱為傅列德爾一克拉夫茨烷基化反應；芳烴與酰鹵或酸酐作用，芳環上的氫原子被酰基取代，生成芳酮的反應，稱為傅列德爾～克拉夫茨酰基化反應
AlCl3
C2H5
HBr
C2H5Br
AlCl3
HCl
CH3C
O
Cl
CCH3
O
(2)可燃
(1)穩定
(3)易取代：
(4) 難加成：
2C6H6 + 15O2 12CO2 + 6H2O
點燃
磺化反應
與氫氣、氯氣加成
不能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色。
鹵代反應
硝化反應
+ HO-NO2
濃H2SO4
500C—600C
NO2
+ H2O
+HO－SO3H
70℃~80℃
－SO3H
+ H2O
+ Br2
FeBr3
Br
+ HBr
總體來說，苯的化學性質是“易取代，能加成，難氧化”
1. 在實驗室中，下列除去雜質的方法正確的是(　　)
A. 溴苯中混有溴，加入KI溶液，振蕩，用汽油萃取溴
B. 硝基苯中混有濃硝酸和濃硫酸，將其倒入到NaOH溶液中，靜置，分液
C. 乙烷中混有乙烯，通氫氣在一定條件下反應，使乙烯轉化為乙烷
D. 乙烯中混有SO2和CO2，將其先后通入NaOH和KMnO4溶液中洗氣
B
2.下列關于苯的敘述正確的是(　　)
A.反應①為加成反應
B.反應④中1 mol苯最多與3 mol H2發生加成反應,是因為苯分子含有三個碳碳雙鍵
C.反應③為取代反應,有機產物是一種烴
D.反應②為氧化反應,反應現象是火焰明亮并帶有濃煙
D

展開更多......

收起↑