选修5有机化学基础第二章第二节芳香烃

1、选修5有机化学基础第二章 烃和卤代烃v 【知识与技能知识与技能】 （1 1）理解苯和苯的同系物的结构和性质理解苯和苯的同系物的结构和性质 （2 2）了解苯的同系物的命名规则了解苯的同系物的命名规则 （3 3）通过苯和甲苯的化学性质的研究，加通过苯和甲苯的化学性质的研究，加 深对取代、加成等有机反应类型的认识。深对取代、加成等有机反应类型的认识。v 【教学重点教学重点】苯及苯的同系物的化学性质。苯及苯的同系物的化学性质。【教学难点教学难点】苯及苯的同系物的结构与性质及苯及苯的同系物的结构与性质及其相互联系。其相互联系。【教学目标教学目标】【复习】什么叫芳香烃？最简单的芳香烃是哪种物质？什么是苯及

2、其同系物？ 苯苯甲苯甲苯萘萘蒽蒽C C7 7H H8 8C C1010H H8 8C C1414H H1010一、苯一、苯(benzene)(benzene)的结构与化学性质的结构与化学性质v1 1、苯的结构、苯的结构 苯分子比例模型苯分子比例模型苯分子的大苯分子的大键模型键模型苯分子中的苯分子中的键模型键模型v(1) 分子式：分子式：C6H6 最简式最简式(实验式实验式)：CHv（2）苯分子为平面正六边形结构，键角为）苯分子为平面正六边形结构，键角为120。v（3）苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于）苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。碳碳单键和碳碳双键之

3、间的特殊的化学键。v(4) 结构简式（凯库勒式）或结构简式（凯库勒式）或1 、苯的分子结构苯的分子结构v2 2、苯的物理性质、苯的物理性质 v(1) 无色、有特殊气味的液体。无色、有特殊气味的液体。v(2) 密度比水小密度比水小（0.88g/ml），不溶于，不溶于水，易溶于有机溶剂。水，易溶于有机溶剂。（常用做有机溶剂）（常用做有机溶剂） v(3) 熔点为熔点为5.5，沸点为，沸点为80.1。熔沸点熔沸点低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色晶体晶体v(4) 苯有毒。苯有毒。 3 3、苯的化学性质苯的化学性质 在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发在通常情况下

4、比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。生氧化、加成、取代等反应。1）苯的氧化反应：在空气中燃烧）苯的氧化反应：在空气中燃烧2C6H6+15O2 12CO2+ 6H2O点燃点燃火焰明火焰明亮伴有亮伴有浓烟浓烟【注意注意】苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）+ Br2Br + HBrFeBr3*溴苯是密度比水大的无色液体溴苯是密度比水大的无色液体*硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度大于水大于水+ HNO3（浓）（浓）NO2+ H2O浓浓H2

5、SO45060*浓硫酸作用：催化剂、吸水剂浓硫酸作用：催化剂、吸水剂*加热方式：水浴加热加热方式：水浴加热v苯的磺化反应（取代）苯的磺化反应（取代） vSO3H叫磺酸基。叫磺酸基。v苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应叫磺化反应。取代的反应叫磺化反应。苯磺酸苯磺酸浓硫酸浓硫酸3）苯的加成反应）苯的加成反应 （与（与H2、Cl2)（环己烷）（环己烷）+3 H2Ni+ 3Cl2紫外线紫外线ClClClClClClHHHHHH【总结总结】苯分子中碳碳原子结合是介于碳苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以碳单键和碳碳双键之间的

6、特殊的键，所以其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代、其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代、硝化反应等，也能像烯烃那样发生加成反硝化反应等，也能像烯烃那样发生加成反应。应。能燃烧能燃烧 易取代易取代 难加成难加成 难氧化难氧化 加热加压加热加压 反应的化学方程式反应的化学方程式 反应条件反应条件苯与溴发生苯与溴发生取代反应取代反应 C6H5Br +HBr 液溴液溴. 铁粉做催化剂铁粉做催化剂苯与浓硝酸苯与浓硝酸发生取代反发生取代反应应5060水浴加水浴加热、浓硫酸做催化热、浓硫酸做催化剂吸水剂剂吸水剂苯与氢气发苯与氢气发生加成反应生加成反应 C6H12镍做催化剂，加热镍做催化剂，加热【思考与交流

7、思考与交流】填空填空 P37C6H6+Br2C6H6+3H2 根据苯与溴、浓硝酸发生反应的根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件，请你设计制备溴苯和硝基苯条件，请你设计制备溴苯和硝基苯的实验方案（注意仪器的选择和试的实验方案（注意仪器的选择和试剂的加入顺序）剂的加入顺序）请同学们设计实验时，考虑以下问题：请同学们设计实验时，考虑以下问题： 1. 1.选用装置选用装置 2.2.加入药品的顺序加入药品的顺序 3. 3.如何控温如何控温 4.4.产物提纯产物提纯 等等 1.溴是一种易挥发有剧毒的药品溴是一种易挥发有剧毒的药品 2.溴的密度比苯大溴的密度比苯大 3.溴与苯的反应非常缓慢，常用铁粉作为催化剂溴

8、与苯的反应非常缓慢，常用铁粉作为催化剂 4.该反应是放热反应，不需要加热该反应是放热反应，不需要加热【苯与溴的实验设计苯与溴的实验设计】ACD 从反应方程式得知产物中有溴化氢，我们从反应方程式得知产物中有溴化氢，我们要检验该产物要检验该产物 1. 1.用什么试剂去检验用什么试剂去检验? ?现象是什么？现象是什么？ 2. 2. 检验过程中有没有其他物质干扰，有的检验过程中有没有其他物质干扰，有的 话话如何解决问题？如何解决问题？ 有几个同学设计如下的实验装置用来检验有几个同学设计如下的实验装置用来检验HBr气体，气体，我们来看看是否合理？我们来看看是否合理？CCl42Fe+3Br2=2FeBr3

9、+ Br2Br+ HBrFeBr3AgNO3+HBr=AgBr+HNO3设计制备溴苯实验方案设计制备溴苯实验方案【主要仪器主要仪器】圆底烧瓶、长圆底烧瓶、长导管、锥形瓶、铁架台等导管、锥形瓶、铁架台等【药品药品】苯、液溴、铁粉、苯、液溴、铁粉、硝酸银溶液硝酸银溶液【反应原理反应原理】取代反应。实际起取代反应。实际起催化作用的是催化作用的是FeBr3.长导管在很多实验中被长导管在很多实验中被用作冷凝蒸气使之回流用作冷凝蒸气使之回流【苯与溴的反应实验思考苯与溴的反应实验思考】1、试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的作用？作用？A、为防止溴的挥发，先加

10、入苯后加入溴，然后加入铁粉。为防止溴的挥发，先加入苯后加入溴，然后加入铁粉。B、溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际上溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是起催化作用的是FeBr3。2、导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？、导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？C、伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气、冷凝。伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气、冷凝。D、导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气体易溶气体易溶于水，以免倒吸。于水，以免倒吸。3、反应后的产物是什么？如何分离？、反应后的产物是什

11、么？如何分离？ 导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴。的水蒸气形成的氢溴酸小液滴。 4、实验现象：、实验现象：E、纯净的溴苯是无色的液体，而烧瓶中液体倒入盛有、纯净的溴苯是无色的液体，而烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为水的烧杯中，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，溶液，振荡，再用分液漏斗分离。振荡，再用分液漏斗分离。 导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀，烧瓶导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀，烧瓶底部有褐色不

12、溶于水的液体。底部有褐色不溶于水的液体。5.5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成。苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成。4.生成的生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对溶液对HBr的检验结果是否可靠？为什么？如何除去混在的检验结果是否可靠？为什么？如何除去混在HBr中的溴中的溴蒸气？蒸气？【再思考再思考】苯与溴的反应苯与溴的反应设计制备溴苯实验方案设计制备溴苯实验方案改进改进v【资料资料】硝基苯，无色，油状液体，苦杏仁味，有硝基苯，无色，油状液体，苦杏仁味，有毒，密度大于水

13、，难溶于水，易溶于有机溶剂。毒，密度大于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。硝硝基苯蒸气有毒性基苯蒸气有毒性。设计苯的硝化反应实验方案设计苯的硝化反应实验方案 1.苯与硝酸的反应在苯与硝酸的反应在50 -60 时产物是硝基苯，时产物是硝基苯，温度过高会有副产物。温度过高会有副产物。 2. 硫酸是该反应的催化剂，和硝酸混合时剧烈放热。硫酸是该反应的催化剂，和硝酸混合时剧烈放热。 3.反应过程中硝酸会部分分解。反应过程中硝酸会部分分解。 4 .苯和硝酸都易挥发。苯和硝酸都易挥发。在一个大试管里，先加入在一个大试管里，先加入1.5毫升浓毫升浓硝酸和硝酸和2毫升浓硫酸，摇匀，冷却到毫升浓硫酸，摇匀，冷却到5

14、0600C以下，然后慢慢地滴入以下，然后慢慢地滴入1毫毫升苯，不断摇动，使混和均匀，然升苯，不断摇动，使混和均匀，然后放在后放在600C的水浴中加热的水浴中加热10分钟，分钟，把混和物倒入另一个盛水的试管里。把混和物倒入另一个盛水的试管里。实验方案和装置图实验方案和装置图 观察到试管中有黄色观察到试管中有黄色油状物质生成。用蒸馏水油状物质生成。用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤，得和氢氧化钠溶液洗涤，得纯硝基苯。纯硝基苯。【苯的硝化反应苯的硝化反应实验思考实验思考】1、如何混合硫酸和硝酸的混合液？、如何混合硫酸和硝酸的混合液？先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀先将浓硝酸注入大试管中，

15、再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却。和冷却。向冷却到向冷却到50-60后的混酸中逐滴加入苯，充分振后的混酸中逐滴加入苯，充分振荡，混和均匀。荡，混和均匀。切不可将浓硝酸注入浓硫酸中，因混和时要放切不可将浓硝酸注入浓硫酸中，因混和时要放出大量的热量，以免浓硫酸溅出，发生事故。出大量的热量，以免浓硫酸溅出，发生事故。2、为何要水浴加热，并将温、为何要水浴加热，并将温度控制在度控制在60？ 水浴的温度一定要控制在水浴的温度一定要控制在60以下，温度过高，苯易挥发，且硝以下，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸反应酸也会分解，同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。生成苯磺酸等副反应。浓硫

16、酸的作用：催化剂和吸水剂。浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂。 反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。量水浴温度。把反应的混合物倒入一个盛水的烧杯里，烧杯底部把反应的混合物倒入一个盛水的烧杯里，烧杯底部聚集淡黄色的油状液体，这是因为在硝基苯中溶有聚集淡黄色的油状液体，这是因为在硝基苯中溶有HNO3分解产生的分解产生的NO2的缘故。除去杂质提纯硝基苯，的缘故。除去杂质提纯硝基苯，可将粗产品依次用蒸馏水和可将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分溶液洗涤，再用分液漏斗分液。液漏斗分液。3、浓硫酸的作用？、浓硫酸的作用？4、温度计的位置？

17、、温度计的位置？5、如何得到纯净的硝基苯？、如何得到纯净的硝基苯？ 【观察下列观察下列5种物质，分析它们的结构回答种物质，分析它们的结构回答】其中其中、的关系是、的关系是_.其中其中、的关系是、的关系是_.同分异构体同分异构体同系物同系物CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH3 3 H H3 3C C 邻邻- -二甲苯二甲苯 间间- -二甲苯二甲苯 对对- -二甲苯二甲苯 沸点：沸点：144.4144.40 0C C沸点：沸点：139.1139.10 0C C沸点：沸点：138.4138.40 0C C同分异构体同分异构体1.比较苯和甲苯结构的异同点，比较苯和

18、甲苯结构的异同点，推测甲苯的化学性质。推测甲苯的化学性质。2.设计实验证明你的推测。设计实验证明你的推测。反应类型反应类型与常见物质的作用与常见物质的作用氧化反应氧化反应燃烧：燃烧：酸性高锰酸钾溶液：酸性高锰酸钾溶液：加成反应加成反应氢气加成：氢气加成：溴水（溴的四氯化碳溶液）：溴水（溴的四氯化碳溶液）：取代反应取代反应液溴（铁粉）：液溴（铁粉）：硝化反应：硝化反应：甲苯的化学性质推测甲苯的化学性质推测能能不能不能能能不能不能能能能能能能能能不能不能不能不能不能不能不能不能二、苯的同系物二、苯的同系物v1、苯的同系物：、苯的同系物：v具有苯环（具有苯环（1个）结构，且在分子组成上相差个）结构，

19、且在分子组成上相差一个或若干个一个或若干个CH2原子团的有机物。原子团的有机物。v通式：通式：CnH2n-6(n6)CHCH3 3 CHCH2 2CHCH3 3 甲苯甲苯 乙苯乙苯 苯环上的氢原子被烷基取代的产物。苯环上的氢原子被烷基取代的产物。用用数学方法数学方法确定苯（确定苯（C6H6）的同系物）的同系物（相差（相差（CH2）x）的通式的过程：）的通式的过程：苯的同系物的通式：苯的同系物的通式：C6H6+CxH2x=C6+xH6+2x令令n=6+x则：则：C6+xH6+2x=?即苯的同系物的通式为：即苯的同系物的通式为：CnH2n-6C6+xH6+2x=CnH2n-6你能根据同系物的定义用

20、数学的方法确定苯的同系物的通式吗？你能根据同系物的定义用数学的方法确定苯的同系物的通式吗？想一想想一想苯的同系物太多了不可能全部去研究怎苯的同系物太多了不可能全部去研究怎么办呢？么办呢？CH3苯的同系物不溶于水，并比水轻。苯的同系物不溶于水，并比水轻。苯的同系物溶于酒精。苯的同系物溶于酒精。同苯一样，不能使溴水褪色，但能发生萃取。同苯一样，不能使溴水褪色，但能发生萃取。（一）氧化反应（一）氧化反应可燃性可燃性可使酸性高锰酸钾溶液褪色可使酸性高锰酸钾溶液褪色2、苯的同系物的化学性质、苯的同系物的化学性质KMnO4(H+)溶液溶液-R-COOH1.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml

21、苯，再加入苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。2.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入甲苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。3.取一支试管，向其中加入取一支试管，向其中加入2ml二甲苯，再二甲苯，再加入加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。察现象。现象现象结论结论苯苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾甲苯甲苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾二甲苯二甲苯+酸酸性高锰酸钾性高锰酸钾你观察到了什么现象？完成下表。你观察到了什么

22、现象？完成下表。酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液褪色（较慢）褪色（较慢）酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液褪色（较快）褪色（较快）酸性高锰酸酸性高锰酸钾溶液不褪色钾溶液不褪色苯不能被酸性高锰酸苯不能被酸性高锰酸钾氧化钾氧化？ 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯和二甲苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯和二甲苯却可以使酸性高锰酸钾溶液褪色且二甲苯快。对比苯却可以使酸性高锰酸钾溶液褪色且二甲苯快。对比苯、甲苯、二甲苯的结构特点，思考：可能是什么原苯、甲苯、二甲苯的结构特点，思考：可能是什么原因导致了以上现象？因导致了以上现象？ 苯环的存在对连在苯环上的烷基产生了影响，使苯环的存在对连在苯环上的

23、烷基产生了影响，使酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液褪色。褪色。HCH3不 反 应CH3酸 性 K M nO4CO O H酸 性 K M nO4你能用学过的知识证明吗？你能用学过的知识证明吗？苯的同系物的特性苯的同系物的特性可使可使KMnO4(H+)溶液褪色溶液褪色注意：不能使溴水褪色！因萃取使水层颜色变浅。【设计实验设计实验】：如何鉴别苯、甲苯、己烯、如何鉴别苯、甲苯、己烯、CCl4?事实上还有：事实上还有：C H2C H C H3C H3CH2CH2CH3等等能能使使酸性高酸性高锰酸钾溶液褪锰酸钾溶液褪色色综上所述：你又能找到什么规律？综上所述：你又能找到什么规律？CC H2C H3C H3

24、H3C等等不能不能使使酸性高酸性高锰酸钾溶液褪色锰酸钾溶液褪色CCH3CH3H3C与酸性高锰酸钾的反应（使高锰酸钾溶液褪色）与酸性高锰酸钾的反应（使高锰酸钾溶液褪色）反应机理：反应机理：|CH|O|COH|酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子H|CH|HH|CC|HC|CC|C（可鉴别苯和甲苯等苯的同系物）（可鉴别苯和甲苯等苯的同系物） 取代反应取代反应1.苯的同系物的硝化反应苯的同系物的硝化反应一种淡黄色的晶体，不溶于水。不一种淡黄色的晶体，不溶于水。不稳定，易爆炸。它是一种烈性炸药，稳定，易爆炸。它是一种烈性炸药，广泛用于

25、国防、开矿、筑路、兴修广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。水利等。2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯CH3CH3NO2-NO2O2N-+3HO-NO2 3H2O +浓浓H2SO430-40TNT炸炸药药爆爆炸炸时时的的场场景景2.苯的同系物的卤化反应苯的同系物的卤化反应已知：已知：+Cl2CH3CH2ClCl条件一+Cl2CH3CH3条件二请问：条件一和条件二分别指的是什么条件？请问：条件一和条件二分别指的是什么条件？条件一：光照条件一：光照条件二：条件二：FeCl3从上组反应中我们看到甲基受苯环影响使从上组反应中我们看到甲基受苯环影响使得甲基易被氧化；那么苯环的化学性质有没有得甲基易被氧化；

26、那么苯环的化学性质有没有受到甲基的影响呢？受到甲基的影响呢？迁移迁移阅读课本阅读课本P38实验以下的内容填表实验以下的内容填表温度温度生成物生成物苯苯甲苯甲苯50- 6050- 603030硝基苯硝基苯邻、对位硝邻、对位硝基甲苯基甲苯甲苯的硝化反应比苯更容易进行甲苯的硝化反应比苯更容易进行苯的同系物的苯环易发生取代反应。苯的同系物的苯环易发生取代反应。比较苯和甲苯与比较苯和甲苯与KMnO4溶液的作用，溶液的作用，以及硝化反应的条件产物等，你从中得到以及硝化反应的条件产物等，你从中得到什么启示什么启示?侧链和苯环相互影响：侧链和苯环相互影响：侧链受苯环影响易被氧化；侧链受苯环影响易被氧化；苯环受

27、侧链影响易被取代。苯环受侧链影响易被取代。【结论结论】 苯的同系物加成反应苯的同系物加成反应 苯的同系物也和氢气可以发生加成反应苯的同系物也和氢气可以发生加成反应请写出甲苯与氢气加成的化学方程式：请写出甲苯与氢气加成的化学方程式：+3H2CH3CH3催化剂1 1、来源：、来源：三、芳香烃的来源及其应用三、芳香烃的来源及其应用 a a、煤的干馏、煤的干馏 b b、石油的催化重整、石油的催化重整 应用：简单的芳香烃是基本的有机化工原应用：简单的芳香烃是基本的有机化工原料。料。2、稠环芳香烃、稠环芳香烃【概念概念】由两个或两个以上的苯环共用相邻的由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳个碳原子而成的一类芳香烃，称为稠环芳香烃。原子而成的一类芳香烃，称为稠环芳香烃。萘萘蒽蒽C10H8C14H10v萘是无色片状晶体，具有特殊的气味，易萘是无色片状晶体，具有特殊的气味，易升华，曾经用来防蛀、驱虫，但因它有一升华，曾经用来防蛀、驱虫，但因它有一定的毒性，现已禁止使用。萘是一种主要定的毒性，现已禁止使用。萘是一种主要的化工原料。的化工原料。v蒽也是一种无色的晶体，易升华，是生产蒽也是一种无色的晶体，易升华，是生产染料的主要原料。染