高中化学第1章烃第3课时苯及其同系物的化学性质学案答案不全鲁科版.docx

第3课时苯及其同系物的化学性质案例探究 1852年，英国化学家法拉第首先从煤焦油里提取出了苯。不久，苯的分子组成也被确定为C66。可是，根据当时的“有机物分子呈链状排列”的有机结构理论，却怎么也写不出符合苯的实际化学性质（既有饱和烃的性质，又有不饱和烃的性质） 的链状结构式。一时，苯的结构问题成了令科学家们一筹莫展的难题，也逼迫链状结构理论的提出者德国年轻化学家凯库勒不得不对自己的工作进行反思。 1865年的一个冬夜里，凯库勒坐在桌边一面编写教材，一面想着怎样在教材中写苯的结构，然而这一难题令他百思不得其解，只好停笔，偎炉休息。他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡。朦胧之中，凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己的面前跳起舞来，它们排成蛇的形状，一会儿在火焰中翻滚，一会儿蜷曲起来，突然，原子“蛇”的头咬住了自己的尾巴，形成一个环状，不停地旋转起来。凯库勒猛然惊醒，根据梦中受到的启示，他迅速画出苯的封闭式结构式来。经过若干次的修正，最后他决定用六角环状结构来描述苯的分子结构，即。 思考: 1. 苯的凯库勒式能解释碳的价键结构吗？ 2. 苯分子中是否存在单双键交替结构？ 3. 苯的化学性质如何？自学导引 一、苯的结构和性质 1. 分子结构 苯的分子式为 _ ，结构简式为 _ ；苯分子中6个碳原子是共 _的，6个碳构成 _ 结构。 2. 物理性质 苯是无色，具有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，沸点80.1 ，熔点5.5 ，是一种重要的有机溶剂。 3. 化学性质（ 1 ） 取代反应 卤代反应: 苯与液溴（ 不是溴水 ） 在Fe的催化作用下（ 实际为FeBr3 ） 发生溴代反应，化学方程式为 _ 。 磺化反应: 苯与浓H2SO4在常温下很难反应，但加热时苯环上的氢原子可被磺酸基（ SO3H ） 取代，生成苯磺酸，化学方程式为 _ 。 硝化反应: 苯与混合酸（ 浓HNO3、浓H2SO4 ） 在60 时发生硝化反应，生成硝基苯，化学方程式为 _ 。（ 2 ） 加成反应 苯不具有典型的双键所具有的加成反应的性质，与烯烃相比，苯不易发生加成反应，但在特殊条件（ 催化剂、一定温度 ） 下，仍能发生加成反应。苯与H2加成的反应方程式为_ 。（ 3 ） 氧化反应 苯不能被KMnO4酸性溶液所氧化，即不能使KMnO4酸性溶液褪色。苯的氧化反应是指苯的燃烧。 苯燃烧的化学方程式为 _ 。答案 二、苯的同系物 1. 概念 _ 。 2. 苯的同系物与苯在结构上和性质上的异同（ 1 ） 相同点 分子里都有一个苯环；都能发生取代反应。（ 2 ） 不同点 苯的同系物中，由于侧链对苯环的影响，使苯环活化，与HNO3反应时，能发生邻、对位取代，而苯主要发生一元取代，如TNT的制备方程式为 _ 。 苯的同系物中，由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物能被高锰酸钾酸性溶液氧化，从而使高锰酸钾溶液褪色，而苯不能被高锰酸钾酸性溶液氧化。用此法可鉴别苯和苯的同系物。甲苯被KMnO4酸性溶液氧化的化学方程式为 _ 。 注: 苯环侧链上的烷基不论长短，被氧化后都生成羧基（ COOH ） ，两个侧链被氧化后生成两个羧基，从这里可以看出苯环的稳定性。答案1. 分子中仅含一个苯环，且苯环侧链为烷烃基的烃是苯的同系物疑难剖析 一、苯及其同系物的化学性质 1. 氧化反应 苯不能被KMnO4酸性溶液氧化，甲苯、二甲苯等苯的同系物能被KMnO4酸性溶液氧化。 说明 :（ 1 ） 甲苯、二甲苯被KMnO4酸性溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化，该反应可简单表示为: 这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被氧化，说明了苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼，是苯环对烷烃基影响的结果。（ 2 ） 可用KMnO4酸性溶液作试剂鉴别苯的同系物和苯、苯的同系物和烷烃。（ 3 ） 苯的同系物易燃烧，燃烧现象与苯燃烧的现象相似，甲苯完全燃烧的化学方程式为: 2. 硝化反应 甲苯跟硝酸和浓硫酸的混合酸可以发生反应，苯环上的氢原子被硝基（ NO2 ） 取代，生成三硝基甲苯: 说明:（ 1 ） 2，4，6三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT，是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。（ 2 ） 要记清三硝基甲苯分子中三个硝基在苯环上与甲基的位置关系，其可简记为“两邻一对”。（ 3 ） 甲苯比苯更易发生硝化反应，这说明受烷烃基的影响，苯的同系物分子里的苯环比苯分子化学性质更活泼，并且是苯环上烷烃基的邻、对位氢原子更活泼。 3. 加成反应 苯的同系物分子还能在苯环上发生加成反应。如: 说明:（ 1 ） 苯的同系物能将溴水中的溴萃取，但不能发生化学反应，萃取了溴的苯的同系物在上层，呈橙色，水在下层。（ 2 ） 发生加成反应，苯、苯的同系物比烯烃、炔烃困难。 【例1】 下列物质中由于发生化学反应而能使溴水褪色，又能使KMnO4酸性溶液褪色的是（ ） A. SO2B. C2H5CHCH2 C. D. CH2CH3 思路分析: SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr，而使溴水褪色；SO2又有还原性，可使KMnO4酸性溶液褪色；C2H5CHCH2其中含碳碳双键，可使溴水褪色，也能使KMnO4溶液褪色；C既不能使溴水褪色又不能使KMnO4（H+） 溶液褪色；D只能使KMnO4酸性溶液褪色。 答案: AB 思维启示: 使溴水褪色的物质有: 烯、炔烃、还原性物质等；使KMnO4（ H+ ） 溶液褪色的有: 含不饱和键的物质，苯的同系物，还原性物质。 【例2】 已知: RBr ROH（ R表示烃基 ） ；苯环上原有取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。如下所示是用苯作原料制备一系列化合物的转化关系: （ 1 ） 写出A转化为B的化学方程式: _ 。（ 2 ） 图中省略了反应条件，请在上方的方框里填写对应物质的结构简式。 先引入NO2，再引入Br，则Br进入NO2的间位；若先引入Br，再引入NO2，则NO2进入Br的邻位和对位，依此类推。拓展迁移 拓展点1: 苯及苯的同系物与芳香烃比较 苯的同系物都是芳香烃，但是芳香烃不一定是苯的同系物。分子里有且只有一个苯环，