2013年苏教版化学选修5精品课件专题3第二单元

第二单元芳香烃,课程标准导航1.以典型的芳香烃为例，比较它们与脂肪烃在组成、结构和性质上的差异。2.根据芳香烃的组成和结构特点认识苯环上的加成和取代反应。3.能说出芳香烃的来源，认识它们在生产和生活中的应用。,4.结合实际了解芳香烃对环境和健康的影响，关注其安全使用问题。5.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。,自主学习一、苯的结构与性质1.芳香族化合物(1)芳香族化合物是指含有_的有机化合物，并不是指具有芳香气味的有机物。_是芳香族化合物最基本的结构单元。(2)芳香烃是_的简称，_是最简单的芳香烃。,苯环,苯环,芳香族碳氢化合物,苯,2.苯的分子结构特征(1)苯的分子结构特征,苯的分子式为_，与烷烃相比较还差_个H原子达饱和。德国科学家凯库勒提出了苯的单双键交替的分子结构模型，称为凯库勒式：。(2)理论分析苯分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于同一平面上，键角为_。在苯分子中，每个碳原子都采取sp2杂化，分别与1个氢原子、2个碳原子形成键。,C6H6,8,120,6个碳原子除了通过6个键连接成环外，每个碳原子还分别提供1个p轨道和1个电子，由6个碳原子共同形成大键。苯的核磁共振氢谱图中只有一个峰，故说明苯分子中六个H是_的，所处的化学环境是_的。,等效,完全相同,3.苯的物理性质苯是一种无色、有_气味的有毒液体，密度比水_，熔点5.5，沸点80.1。苯易_，不溶于水，易溶于有机溶剂，苯本身也是良好的_溶剂。,特殊,小,挥发,有机,4.苯的化学性质由于大键的存在，使苯的结构稳定，化学性质比较稳定。苯不能被_溶液氧化，一般情况下也不能与溴水发生_反应。化学性质比烯烃、炔烃_。(1)苯的氧化反应燃烧,KMnO4酸性,加成,稳定,明亮,硝化反应苯与浓硝酸、浓硫酸混合在_时发生取代反应，生成一取代物硝基苯，反应方程式为,60,(3)苯的加成反应与H2的加成反应：,想一想1如何说明苯分子中不存在碳碳双键与碳碳单键相互交替的结构？提示：(1)苯不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色。(2)苯的邻位二取代物只有一种。,(3)碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。说明苯环中并不存在单双键交替的结构。,二、芳香烃的来源和应用1.芳香烃的来源最初来源于_，现在主要来源于石油化学工业中的_和_。2.苯的同系物(1)苯的同系物的组成和结构特点苯的同系物中只含有_个苯环，可以看成是由苯环上的氢原子被_代替而得到的，通式为CnH2n6(n6)。,煤焦油,催化重整,裂化,1,烷基,(2)苯的同系物的化学性质氧化反应a甲苯、二甲苯等苯的同系物能被_溶液氧化(),使_溶液褪色。可以利用此性质区分苯和苯的同系物。,KMnO4,酸性,KMnO4酸性,2，4，6三硝基甲苯，简称三硝基甲苯，又叫_，是一种烈性炸药。3.多环芳烃另外有些芳香烃分子中含有_苯环，这样的芳香烃称为多环芳烃。多环芳烃中的苯环有些通过脂肪烃基连接在一起(多苯代脂烃)，有些是苯环之间通过碳碳单键直接相连的(联苯或联多苯)，还有一些则是共用苯环的若干条环边形成的(稠环芳烃)。,TNT,多个,一些简单的多环芳烃的结构简式如下：,4.苯及其他芳香烃的应用(1)重要的有机化工原料；(2)广泛用于生产合成_、合成_、塑料、农药、染料、炸药等；(3)用作有机溶剂。,纤维,橡胶,想一想2如何用“集合”形式描述苯、苯的同系物、多环芳烃、芳香烃和芳香族化合物之间的关系？提示：,自主体验1.能说明苯分子中碳碳键不是单双键相互交替的事实的是()苯不能使KMnO4酸性溶液褪色苯环中碳碳键的键长均相等邻二甲苯只有一种苯的对位二元取代物只有一种,在一定条件下苯与H2发生加成反应生成环己烷ABCD解析：选B。若苯分子是单双键交替结构，则能使KMnO4酸性溶液褪色，键长不会相等，所以符合。若苯分子是单双键交替结构，则邻二甲苯应有两种：,和，所以符合。若苯分子结构是单双键交替，则它的对位(或间位)二取代物也只有一种结构；按单双键交替的结构，苯也能与H2发生加成反应生成环己烷。,2.下列说法中正确的是()A芳香烃的通式为CnH2n6(n6)B苯的同系物是分子中只含一个苯环的所有烃类化合物C苯和甲苯都不能使高锰酸钾酸性溶液褪色D苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应,解析：选D。芳香烃是分子中含一个或多个苯环的碳氢化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环，且苯环的侧链全部为烷烃基的碳氢化合物，苯的同系物的通式为CnH2n6(n6)；苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应，苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色但是甲苯可以，这是由于苯环对侧链的影响所致。,3.下列物质由于发生化学反应，既能使溴水褪色，又能使KMnO4酸性溶液褪色的是(双选)()ASO2B乙烯C苯D甲苯解析：选AB。解答本题时，要抓住三个条件发生化学反应，能使溴水褪色，能使KMnO4酸性溶液褪色，缺一不可。,选项A中的SO2是还原性气体,溴水与KMnO4酸性溶液都能氧化SO2而使溶液褪色；选项B中乙烯既能与溴水发生加成反应，使溴水褪色，又能被KMnO4酸性溶液氧化使其褪色，符合题意；选项C中苯虽然能使溴水层褪色,但这是由于发生萃取后出现的，并未发生化学反应，且苯也不能使KMnO4酸性溶液褪色；选项D中甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色,其使溴水褪色也是由于萃取造成的，并未发生化学反应。,探究导引1苯的溴代反应实验注意哪些问题？提示：(1)加入铁粉是为了生成FeBr3催化剂；苯不与浓溴水反应，只与液溴反应。,(2)导管的作用：一是导气；二是冷凝挥发出的苯和溴使之回流，并冷凝生成的HBr。注意导管末端不可插入锥形瓶内液面以下，否则将发生倒吸。(3)因为溴苯的沸点较高(156.43)，所以溴苯留在烧瓶中，而HBr挥发出来。(4)褐色是因为溴苯中含有杂质溴，可用NaOH溶液洗涤产物，除去溴，而得到无色的溴苯。,探究导引2苯的硝化反应实验注意事项有哪些？提示：(1)要将浓硫酸逐滴滴入浓硝酸中，且边加边搅拌，而不能将浓硝酸加入浓硫酸中，其原理跟用水稀释浓硫酸相同。(2)要向冷却后的混合酸中逐滴滴加苯，且边加边振荡，以防混合过程中产生大量的热，造成苯的蒸发。,(3)硝基苯中常因混有NO2而呈淡黄色，除去硝基苯中溶解的NO2的方法是用稀NaOH溶液洗涤，用分液漏斗分液。(4)采用水浴加热。(5)硝基苯有毒，应水封观察；若沾在皮肤上，应用酒精迅速洗去。,要点归纳1.苯的溴代反应,实验操作：(1)在三颈烧瓶中加入少量铁粉，向三颈烧瓶上的一个分液漏斗中加入5mL苯和1mL液溴的混合物。(2)另一个分液漏斗中加入30mL10%的氢氧化钠溶液。(3)锥形瓶中加入蒸馏水，干燥管中加入碱石灰。,(4)连接好仪器，检查装置的气密性。(5)先向三颈烧瓶中加入苯和液溴的混合物，观察三颈烧瓶和锥形瓶中出现的现象。(6)反应完毕，向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液。实验现象：(1)三颈烧瓶内充满红棕色气体，液体呈现微沸状态。(2)锥形瓶内充满白雾。,实验结论：苯与液溴可以反应并有溴化氢生成，进而说明苯可以与纯卤素单质发生取代反应。有关反应方程式：2Fe3Br2=2FeBr3；,2.苯的硝化反应实验操作：(1)在试管中将1.5mL浓硝酸和2mL浓硫酸混合均匀。(2)混酸冷却到50以下，再加入1mL苯，塞好橡皮塞，在60的水浴中加热。,(3)反应完毕后，将混合物倒入盛有水的烧杯中，观察生成物的状态。,实验现象：混合物在水中分层，下层油状物质有苦杏仁气味。,即时应用1.实验室制备硝基苯的实验装置如下图所示，主要步骤如下：,配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3混合酸，加入反应器中。向室温下的混合酸中逐滴加入一定质量的苯，充分振荡，混合均匀。在5060下发生反应，直到反应结束。除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。,将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。填写下列空白：(1)配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3混合酸时，操作注意事项是_。(2)步骤中，为了使反应在5060下进行，常用的方法是_。,(3)步骤中洗涤和分离粗硝基苯应使用的仪器是_。(4)步骤中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是_。,(5)纯硝基苯是无色、密度比水_(填“小”或“大”)、具有_味的油状液体。解析：浓H2SO4和浓HNO3混合时，应先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4,并及时搅拌和冷却。如果先注入浓H2SO4，再注入浓HNO3，会造成浓HNO3受热飞溅。反应温度是5060，为方便控制，所以用水浴加热。,答案：(1)先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌和冷却(2)将反应器放在5060的水浴中加热(3)分液漏斗(4)除去粗产品中残留的酸(5)大苦杏仁,探究导引怎样鉴别苯与甲苯？提示：甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色而苯不能。,要点归纳1.三种试剂与各类烃反应比较,2.苯的同系物与KMnO4酸性溶液反应的特点(1)反应结构特点：与苯环相连的侧链上的碳原子上一定要有氢原子；不能被KMnO4酸性溶液氧化。,(2)反应产物特点：有m个与苯环相连的侧链上的含氢碳原子，就能被氧化成含m个COOH的芳香族化合物。如显然1m6。,即时应用2.能使高锰酸钾酸性溶液褪色而不能与溴水反应使其褪色的烃是(),解析：选C。A、B两项烃均能与溴水反应和使高锰酸钾酸性溶液褪色；D项烃既不能与溴水反应也不能被KMnO4酸性溶液氧化。,下列叙述正确的是(双选)()A甲苯与硝酸反应能生成三硝基甲苯说明了侧链对苯环的影响,B乙苯能使KMnO4酸性溶液褪色说明了苯环受侧链影响易被氧化C与溴和铁粉混合反应，苯环上的氢原子被取代，所得一溴代物有3种,D只有符合通式CnH2n6(n7)且分子中含有一个六元环的烃就是苯的同系物【思路点拨】(1)针对每个选项的叙述认真审题；(2)注意所述烃的通性和特性。,【解析】A项，苯与硝酸反应时只生成一硝基苯，而甲苯苯环上有三个H原子被硝基取代，这就说明了甲苯中苯环受侧链的影响而活泼，A项正确；B项说明的是苯环对侧链的影响而使乙苯中侧链易被氧化，B项不正确；C项，一溴代物有三种，C项正确；,D项，苯的同系物只有一个苯环，它们可以看成是由苯环上的氢原子被烷基代替而得到的，D项错误。【答案】AC,【规律方法】(1)苯的同系物中，既含有苯环，又含有烃基，两者会相互影响，所以苯的同系物的性质不完全是苯和烃的性质之和；苯环对侧链的影响，使侧链烃基变得活泼，此烃基易被氧化；侧链对苯环也有影响，使苯环上的氢原子变得更活泼，比苯易发生取代反应。,(2)苯的同系物的取代反应的规律一般是：在有催化剂存在的条件下，取代反应发生在苯环上；没有催化剂(光照等)的条件下取代反应发生在侧链上。简单地说：“有催在苯环，无催在支链。”,(1)A是一种密度比水_(填“小”或“大”)的无色液体；A转化为B的化学方程式是_。,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：,【解析】应用信息和各转化关系产物中各官能团在苯环上的位置可知：CH3、Br为对位定位基，而NO2为间位定位基。取得这些信息是推断A、B、C、D的关键。苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用生成(A)，,【答案】(1)大(2)abc,判断芳香烃同分异构体数目的方法1.等效氢法分子中完全对称的氢原子互为“等效氢原子”，其中引入一个新的原子或原子团时，只形成一种物质；在移动原子、原子团时，要按照一定的顺序，避免遗漏或重复。,2.定一(或二)移一法在苯环上连有2个新原子或原子团时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；在苯环上连有3个新原子或基团时，可先固定2个原子或原子团，得到3种结构，再逐一插入第三个原子或原子团，从而确定出异构体的数目。,3.换元法苯的同系物苯环上有多少种可被取代的氢原子，就有多少种取代产物。在苯环上的取代产物中，若有n个可被取代的氢原子，则m个取代基(mn)的取代产物与(nm)个取代基的取代产物种数相同。如二甲苯与四甲苯的同分异构体数目相同；二氯苯与四氯苯的同分异构体数目相同。,4.常见的苯的同系物的同分异构体C8H10的苯的同系物的同分异构体如下所示：