第二节 芳香烃

第二节芳香烃第1页，课件共48页，创作于2023年2月苯的结构特点1、6个C都是sp2杂化2、所有原子共平面3、分子中有闭合环状的共轭体系，键长平均化4、稳定性高第2页，课件共48页，创作于2023年2月关于苯的结构的两种解释1、苯的凯库勒结构式1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。因为碳原子是四价的，故再把它写成简写为：这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，第3页，课件共48页，创作于2023年2月但这个式子仍存在着缺点，它不能说明下列问题：第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种，然而实际上只有一种。第4页，课件共48页，创作于2023年2月凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：

由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。第5页，课件共48页，创作于2023年2月2、苯分子结构的近代解释根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o,碳碳键的键长都是0.1397nm。按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-Cσ键，组成一个正六边形。第6页，课件共48页，创作于2023年2月每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-Hσ键。由于是sp2杂化，所以键角都是120°，所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大π键。第7页，课件共48页，创作于2023年2月1、苯的物理性质：苯是无色有特殊气味的液体,密度比水小,不溶于水,苯的沸点80.1℃,熔点5.5℃。2、苯的化学性质在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。1）苯的氧化反应：在空气中燃烧，有黑烟。＊但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色苯的物理和化学性质第8页，课件共48页，创作于2023年2月2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）

第9页，课件共48页，创作于2023年2月小结：能燃烧，难加成，易取代3）苯的加成反应

（与H2、Cl2)

第10页，课件共48页，创作于2023年2月苯与甲烷,乙烯,乙炔性质比较第11页，课件共48页，创作于2023年2月课堂练习1、能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（）（A）苯的邻位二元取代物只有一种（B）苯的间位二元取代物只有一种（C）苯的对位二元取代物只有一种（D）苯的邻位二元取代物有二种A第12页，课件共48页，创作于2023年2月2、苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是 []①苯不能使溴水褪色②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应④经测定，邻二甲苯只有一种结构⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10-10mA．①②④⑤ B．①②③⑤

C．①②③ D．①②A第13页，课件共48页，创作于2023年2月3、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（）B第14页，课件共48页，创作于2023年2月4、下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是（）

A、苯是无色带有特殊气味的液体

B、常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体

C、苯在一定条件下能与溴发生取代反应

D、苯不具有典型的双键所应具有的加成反应，故不可能发生加成反应D第15页，课件共48页，创作于2023年2月1.苯的同系物：只有一个苯环，并且苯环上的氢原子被烷基代替而得到的烃。—CH3CH3CH3—CH3—CH2—CH3—CH3CH3CH3CH3CH3如：甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)对二甲苯(C8H10)六甲基苯(C12H18)由这些物质可以推断苯及其同系物的通式是什么？第16页，课件共48页，创作于2023年2月分子式C6H6C7H8C8H10分子结构都只含有一个苯环苯环上的取代基是烷基CH3CH3CH3CnH？H:？=2×n－6第17页，课件共48页，创作于2023年2月1.苯的同系物：只有一个苯环，并且苯环上的氢原子被烷基代替而得到的烃。—CH3CH3CH3—CH3—CH2—CH3—CH3CH3CH3CH3CH3如：2.苯及其同系物通式：CnH2n-6(n≥6)甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)对二甲苯(C8H10)六甲基苯(C12H18)第18页，课件共48页，创作于2023年2月甲苯的化学性质写出下列反应的化学方程式1,甲苯的硝化反应2,甲苯的磺化反应3,甲苯与氯气的取代反应第19页，课件共48页，创作于2023年2月1甲苯的硝化反应第20页，课件共48页，创作于2023年2月2甲苯的磺化反应第21页，课件共48页，创作于2023年2月3取代反应第22页，课件共48页，创作于2023年2月小结:苯与甲苯性质比较第23页，课件共48页，创作于2023年2月观察与思考1.取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入3-5滴溴水，振荡试管，观察现象。2.取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微加热，观察现象。3.取一支试管，向其中加入2ml二甲苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，必要时稍微加热，观察现象。第24页，课件共48页，创作于2023年2月溴水不褪色酸性高锰酸钾溶液褪色酸性高锰酸钾溶液褪色现象结论苯+溴水甲苯+溴水苯+酸性高锰酸钾甲苯+酸性高锰酸钾二甲苯+酸性高锰酸钾溴水不褪色酸性高锰酸钾溶液不褪色甲苯也不与溴水发生加成反应苯环不与溴水发生加成反应苯不能被酸性高锰酸钾氧化甲苯能被酸性高锰酸钾氧化二甲苯能被酸性高锰酸钾氧化1.你观察到了什么现象？完成下表。第25页，课件共48页，创作于2023年2月--CH3--HH--CH3苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯二甲苯却可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。对比苯、甲苯、思考：究竟是什么导致了酸性高锰酸钾溶液的褪色？想一想苯环对烷基产生了影响，使得侧链的饱和烃基变活泼，使得酸性高锰酸钾溶液褪色。第26页，课件共48页，创作于2023年2月与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子二、苯的同系物的化学性质㈠

氧化反应被酸性高锰酸钾氧化KMnO4（H+）

H|—C—H|H

H||—C—C—||H

C|—C—C|C×—CH3—COOH第27页，课件共48页，创作于2023年2月烷烃基的氧化—CH3—CH2—COOHCOOHCOOH—CH3—COOHCH3CH3KMnO4（H+）KMnO4（H+）KMnO4（H+）连在苯环上的烷烃基都会被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基。第28页，课件共48页，创作于2023年2月--CH3--HH--CH3苯环会对连在它上面的烷基产生影响，烷基是否也会对他所连接的苯环产生影响？想一想第29页，课件共48页，创作于2023年2月㈡

取代反应1.硝化反应

甲苯、浓HNO3、浓H2SO4在100℃时生成2，4，6-三硝基甲苯，俗称TNT，淡黄色晶体，一种烈性炸药，广泛应用于国防及民用爆破中。第30页，课件共48页，创作于2023年2月1)取代反应(可与卤素、硝酸、硫酸等反应)—CH3对苯环的影响使取代反应更易进行淡黄色针状晶体，不溶于水。不稳定，易爆炸浓硫酸△

+3HNO3+3H2O2,4,6—三硝基甲苯第31页，课件共48页，创作于2023年2月TNT

炸药爆炸时的场景第32页，课件共48页，创作于2023年2月（三）加成反应+3H2催化剂△

催化剂△+3H2注意：苯的同系物可以使酸性高锰酸钾褪色！但不能使溴水褪色！但水层颜色变浅。(可以利用萃取的原理解释）第33页，课件共48页，创作于2023年2月小结：

在苯的同系物中，由于烃基与苯环的相互影响。是苯环上的氢原子更易被取代，而烃基则易被氧化。苯的同系物的性质：可以使酸性高锰酸钾褪色，但不能使溴水褪色，可以与氢气在一定条件下发生加成。第34页，课件共48页，创作于2023年2月CH3+Cl2FeCH3Cl+HClCH3+Cl2光CH2Cl+HCl下面两个反应的反应条件分别是？讨论光或加热铁粉铁粉会与氯气反应，实际起催化作用的是三氯化铁。第35页，课件共48页，创作于2023年2月P37[思考与交流]第三问1、由于制取溴苯需要用剧毒试剂──液溴为原料，因此不宜作为学生操作的实验，只要求学生根据反应原理设计出合理的实验方案。下面是制取溴苯的实验方案与实验步骤：把苯和少量液态溴放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。用带导管的瓶塞塞紧瓶口（如图2-4），跟瓶口垂直的一段导管可以兼起冷凝器的作用。在常温时，很快就会看到，在导管口附近出现白雾（由溴化氢遇水蒸气所形成）。第36页，课件共48页，创作于2023年2月反应1完毕后，向锥形瓶内的液体里滴入AgNO3溶液，有浅黄色溴化银沉淀生成。把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体。不溶于水的液体是溴苯，它是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色。Fe+Br2

-Br+HBr第37页，课件共48页，创作于2023年2月注意事项(1)装置特点:长导管;长管管口接近水面,但不接触(2)长导管的作用:导气;冷凝[冷苯与溴](3)苯,溴,铁顺序加药品(强调:是液溴,不是溴水,苯与溴水只萃取,不反应)(4)铁粉的作用:催化(真正的催化剂是FeBr3)(5)提示观察三个现象:导管口的白雾;烧瓶中的现象;滴入硝酸银后水中生成的沉淀白雾是如何形成的?(长管口与水面位置关系为什么是这样)第38页，课件共48页，创作于2023年2月(6)将反应的混合物倒入水中的现象是什么?[有红褐色的油状液体沉于水底](7)溴苯的物理性质如何?[比水重,不溶于水,油状](8)如何除去溴苯中的溴?[水洗,再用10%烧碱溶液洗,再干燥,蒸馏]

第39页，课件共48页，创作于2023年2月2、制取硝基苯的实验方案与实验步骤：①配制混和酸：先将1.5mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。②向冷却后的混酸中逐滴加入1mL苯，充分振荡，混和均匀。③将大试管放在50~60℃的水浴中加热约10min，实验装置如图2-5所示。④将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物生成，用分液漏斗分离出粗硝基苯。第40页，课件共48页，创作于2023年2月⑤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。若将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，可得纯硝基苯。蒸馏应在通风柜或通风良好处进行。纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体，其密度大于水。+HO-NO2

-NO2+H-O-H第41页，课件共48页，创作于2023年2月注意事项(1)装置特点:水浴;温度计位置;水浴的水面高度（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。）(2)药品加入的顺序:先浓硝酸再浓硫酸

冷却到50-60C再加入苯(讲清为什么)(3)水浴温度:50-60C(温度高苯挥发,硝酸分解,温度低),水浴加热(4)HNO3

HO-NO2去HO-后,生成-NO2称为硝基(5)浓硫酸的作用:催化剂,吸水剂第42页，课件共48页，创作于2023年2月P38[实验2-2]阅读p38苯,甲苯与酸性高锰酸钾溶液的反应现象:在苯中酸性高锰酸钾溶液未褪色，在甲苯中酸性高锰酸钾溶液褪色结论:苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，甲苯二甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化。第43页，课件共48页，创作于2023年2月说明：①甲苯二甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。这样的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，说明苯环上的烷基比烷烃活泼。这活动性是苯环对烷烃基影响的结果。

②可用酸性高锰酸钾溶液作为试剂来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，燃烧现象与苯燃烧现象相似。第44页，课件共48页，创作于2023年2月芳香烃的来源及其应用阅读课本p39.

了解芳香烃的来源和基本应用。1、多环芳烃的污染源及其污染途径污染源：自然界的燃烧过程（森林着火、火山喷发等）、人类生产生活。污染途径：燃料