《芳香烃》教学课件

《芳香烃》国家重大工程公益传播视频引入苯稠环芳香烃芳香烃

苯的同系物常见的芳香烃1、苯的分子结构一、苯（C6H6）球棍模型结构模型（1）结构简式（2）空间构型苯是一个平面正六边形分子在苯分子中不存在碳碳单键和双键的交替结构。或回顾旧知苯分子中6个C—H完全相同能否说明苯分子中不是单双键交替结构？苯分子的核磁共振氢谱图苯的6个氢原子所处的化学环境完全相同重点讲解苯不能使溴水、酸性高锰酸钾褪色，证明无碳碳双键。如何用实验证明苯分子中不存在碳碳双键？重点讲解实验验证（3）苯分子中不是单键和双键交替的实验依据b.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。a.不能与溴水反应而使其褪色。重点讲解难氧化b.邻二取代物没有同分异构体，只有一种结构。如苯环为单键和双键的交替结构，则两者结构不同。碳碳单键键长：1.54×10-10m碳碳双键键长：1.34×10-10m苯分子中碳碳键长都相等，为1.39×10-10ma.正六边形分子，六个碳碳键长相同。结构验证（4）苯分子中不是单键和双键交替的结构依据重点讲解（5）苯分子中不是单键和双键交替的理论依据碳原子的sp2杂化与苯的结构苯分子的大π键苯分子的σ键重点讲解苯分子中6个碳原子和6个氢原子都处于同一平面上，为平面正六边形，键角为120º。苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键。（5）苯分子中不是单键和双键交替的理论依据重点讲解2、苯的化学性质重点讲解（1）取代反应①卤代反应溴苯（无色液体，密度大于水）注意：必须用液溴，不能用溴水。易取代小组讨论根据苯与溴发生反应的条件，请你设计制备溴苯并验证产物含HBr的实验方案（注意仪器的选择和试剂的加入顺序）

1.溴是一种易挥发有剧毒的药品

2.溴的密度比苯大

3.溴与苯的反应非常缓慢，

常用三溴化铁作为催化剂

4.该反应是放热反应，不需要加热

1.反应最后苯和溴会有剩余它们易挥发

2.长导管在很多实验中被用作

冷凝蒸气使之回流

3.溴化氢的性质与氯化氢相似资料卡片问题导学CCl4问题1、有几个同学设计如图实验装置用来制备溴苯，我们来看看是否合理？问题2、试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的作用？为防止溴的挥发，先加入苯后加入溴，然后加入铁粉。都可以问题导学问题3、导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气、冷凝。导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气体易溶于水，以免倒吸。问题4、生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对HBr的检验结果是否可靠？为什么？如何除去混在HBr中的溴蒸气？不可靠，因为溴蒸气也能与AgNO3溶液反应生成淡黄色沉淀，应该通入四氯化碳先除去溴再检验溴化氢。问题导学CCl4问题5、右图中能出去溴蒸气的合理装置是哪一个？硝基苯（具苦杏仁味，无色油状液体，难溶于水，密度比水大。）+HNO3+H2O浓硫酸60℃NO2浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂②硝化反应：重点讲解在一个大试管里，先加入1.5毫升浓硝酸和2毫升浓硫酸，摇匀，冷却到50—60℃以下，然后慢慢地滴入1毫升苯，不断摇动，使混和均匀，然后放在600C的水浴中加热10分钟，把混和物倒入另一个盛水的试管里。[实验方案和装置图]观察到烧杯中有黄色油状物质生成。用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤，得纯硝基苯。问题导学问题1.如何混合硫酸和硝酸？将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却。问题2.水浴加热的优点是什么，为何将温度控制在60℃？优点是：受热均匀，易于控制温度。水浴的温度一定要控制在60℃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生成苯磺酸等副反应。问题导学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。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HNO3分解产生的NO2的缘故。除去杂质提纯硝基苯，可将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液。问题3.温度计的位置？问题4.如何得到纯净的硝基苯？问题导学工业制取环己烷的主要方法+3H2

Ni18MPa180～250℃2、苯的化学性质重点讲解（2）加成反应C6H6+3Cl2C6H6Cl6（六氯环己烷）能加成二、苯的同系物符合通式：CnH2n-6(n≥6）苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物。乙苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯同分异构体1.结构重点讲解苯环和烷基的相互作用，会如何影响苯的同系物的化学性质呢？实验探究（1）氧化反应①可燃②可使酸性高锰酸钾溶液褪色（侧链氧化）通过这个反应，可以说明：苯环对侧链影响：苯环活化侧链，使侧链易于氧化。2.性质重点讲解（2）取代通过这个反应，可以说明：苯环的侧链影响了苯环：甲基活化了苯环的邻位和对位。烈性炸药重点讲解三、芳香烃的来源及其应用（1）来源（2）应用煤焦油、石油的催化重整和裂化合成炸药合成纤维合成塑料染料医药炸药有机原料……重点讲解资料卡片1.磺化反应磺化反应———浓硫酸是反应物。。苯磺酸萘蒽C10H8C14H102.稠环芳香烃【概念】由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而成的一类芳香烃，称为稠环芳香烃。资料卡片烷烯苯与Br2作用Br2试剂反应条件反应类型与KMnO4作用点燃现象结论纯溴溴水纯溴溴水光照取代加成Fe粉取代萃取无反应现象结论不褪色褪色不褪色不被KMnO4氧化易被KMnO4氧化苯环难被KMnO4氧化焰色浅，无烟焰色亮，有烟焰色亮，浓烟C%低C%较高C%高课堂小结当堂练习D1、下列说法中，正确的是(

)A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，且n为正整数)B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4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2、已知分子式为C12H12的物质A结构简式为

则A环上的一溴代物有()

A.2种

B.3种C.4种D.6种B132123当堂练习B3、下列关于苯的叙述正确的是(

)A．反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟C．反应③为取代反应，有机产物是一种烃D．反应④中1mol苯最多与3molH2发生加成反应，是因为苯分子含有三个碳碳双键探究一苯、苯的同系物、烃的纵横比较【问题探究】1.是不是所有的苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色?提示

并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如

,由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子,所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。2.均三甲苯是一种城市中常见的挥发性有机化合物(VOC),主要由燃烧产生。由于苯环上的三个氢原子有着相同的化学环境,因此,均三甲苯有时在包含芳香质子的有机样品的核磁共振测定中用作内标物。均三甲苯的结构简式如下:均三甲苯在一定条件下发生溴代反应,得到的一溴代物有几种?写出结构简式。得到这些一溴代物的反应条件是怎样的?【深化拓展】1.芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系图解2.苯与苯的同系物的异同点(1)相同点物质苯苯的同系物相同点组成与结构分子中都含有一个苯环化学性质燃烧时现象相同,火焰明亮,产生浓重黑烟,燃烧通式为CnH2n-6+(n-1)O2

nCO2+(n-3)H2O;

①②都易发生苯环上的取代反应;③都能发生加成反应,但反应都比较困难(2)不同点①苯的同系物中苯环和侧链的相互影响②苯的同系物的两种取代——以甲苯为例

3.各类烃的性质比较各类烃与常见试剂反应的比较:烃溴单质溴水溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液烷烃与溴蒸气在光照条件下发生取代反应不反应,液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水褪色不反应,互溶不褪色不反应烯烃加成加成褪色加成褪色氧化褪色炔烃加成加成褪色加成褪色氧化褪色烃溴单质溴水溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液苯一般不反应,催化条件下可取代不反应,发生萃取而使溴水褪色不反应,互溶不褪色不反应苯的同系物一般不反应,光照条件下发生侧链上的取代,FeX3催化下发生苯环上的取代不反应,发生萃取而使溴水褪色不反应,互溶不褪色氧化褪色【素能应用】典例1(1)分子式为C9H12的苯的同系物,已知其苯环上只有一个取代基,下列说法正确的是

。

A.该有机化合物不能发生加成反应,但能发生取代反应B.该有机化合物不能使酸性KMnO4溶液褪色,但能使溴水褪色C.该有机化合物分子中的所有原子可能在同一平面上D.该有机化合物可能有两种结构,其一溴代物最多有6种同分异构体(2)若上述苯的同系物有两个支链,写出可能的有机化合物的结构简式及各自的一溴代物的种数:

。

答案

(1)D(2)分子式为C9H12的苯的同系物,若苯环上有两个支链,则分别为甲基和乙基,两者在苯环上可以处于邻、间、对三种位置关系,结构简式为【变式设问】(1)分子式为C9H12的苯的同系物,苯环上有两个侧链,苯环上的一氯代物共有几种?(2)分子式为C9H12的苯的同系物,苯环上有3个侧链,写出可能的结构简式。【微点拨】苯多取代产物的位置异构(1)二取代产物:无论两个取代基相同或不同,苯环上均存在“邻、间、对”3种位置异构。(2)三取代产物:②2个—X和1个—Y:有6种,可用“定二动一法”书写;先连接2个—X得到3种异构体,然后再连接—Y,如图所示(标号为—Y可连接的位置):③1个—X,1个—Y和1个—Z:有10种,可用“定二动一法”书写;先连接1个—X和1个—Y得到3种异构体,然后再连接—Z,如图所示(标号为—Z可连接的位置):变式训练1下列有关甲苯的实验事实中,能说明侧链对苯环性质有影响的是(

)A.甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色(生成

)C.甲苯燃烧产生带浓烟的火焰D.1mol甲苯与3molH2发生加成反应答案

A探究二制取溴苯和硝基苯的实验设计【问题探究】1.溴苯制备实验中能否用溴水代替纯溴?反应中FeBr3的作用是什么?提示

不能,苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。FeBr3为该反应的催化剂。2.硝基苯制备实验中为何需控制温度在50~60℃?可以采用什么方法加热?浓硫酸在该实验中的作用是什么?提示

温度过低反应速率慢,温度过高会导致副反应发生。采用水浴加热。浓硫酸作催化剂和吸水剂。【深化拓展】1.溴苯的制取(1)实验装置与各部分作用实验装置

硝酸银溶液现象:有浅黄色沉淀生成;作用:证明发生的是取代反应而不是加成反应(2)溴苯的除杂①溴苯显褐色的原因:溴苯中溶有溴。②除杂的实验操作:水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)→再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)

→最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水),蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯(3)溴苯的创新制取创新装置的优点:①有分液漏斗,可控制液溴的量。②加装一个用CCl4除溴蒸气的装置。③倒扣的漏斗可以防倒吸,还有利于尾气吸收。2.硝基苯的实验室制备

(1)实验装置(如图)(2)实验步骤①配制混合酸: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向冷却后的混合酸中逐滴加入1mL苯,充分振荡,混合均匀;③将大试管放在50~60℃的水浴中加热。

便于控制温度,水银球插入水浴中

(3)实验现象将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中,可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成。纯净的硝基苯是无色液体,实验室制得的硝基苯因溶有少量NO2而显黄色。(4)由粗产品获取纯净硝基苯的实验操作:先用蒸馏水,再用氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)→用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)→用无水氯化钙干燥,最后进行蒸馏

(除去苯)可得纯净的硝基苯【素能应用】典例2实验室常用氯气和苯在氯化铁为催化剂的条件下制备氯苯,其装置如图所示(省略夹持装置)。下列说法错误的是(

)A.装置e中盛放的是浓硫酸,是为了干燥氯气B.本实验可以用浓盐酸和二氧化锰来制备氯气C.反应结束后需通入一段时间空气,再拆解装置D.反应后的混合液分别用水、碱溶液、水依次洗涤,干燥,蒸馏,可得到氯苯答案

B解析

a中用高锰酸钾或氯酸钾与浓盐酸在常温下制取氯气,e用于除去氯气的水分,在d中三颈烧瓶发生核心反应:球形冷凝管冷凝回流提高苯的利用率,球形干燥管装碱石灰除去多余的氯气和生成的HCl。氯气与苯反应,需要用FeCl3为催化剂,需要无水的环境,所以e中盛放的是浓硫酸,是为了干燥氯气,A正确;根据装置图可知,室温下用a装置制备氯气,不可用浓盐酸和二氧化锰,B错误;反应结束后,由于装置内残留大量氯气,为防止污染,需要通入空气将氯气排出并吸收处理,C正确;反应后的混合液中含有无机物(Cl2、HCl、FeCl3等)和有机物(苯、氯苯、二氯苯等),通过水洗,可以洗去HCl、FeCl3及大部分Cl2,用碱洗去剩余氯气,再次用水洗去碱,然后干燥、通过蒸馏的办法分离出氯苯,D正确。【变式设问】(1)b、c仪器的名称是什么?提示

恒压漏斗、球形冷凝管。(2)c仪器的作用是什么?其中水流的方向是怎样的?提示

冷凝回流苯、氯苯的蒸气。水流方向:下口进入,上口流出。(3)干燥管中应选用什么试剂?作用是什么?提示

碱石灰。吸收未反应的氯气和反应生成的HCl。变式训练2实验室通过苯与浓硫酸和浓硝酸的混合液在50~60℃的水浴中加热制备硝基苯。已知苯与硝基苯的某些物理性质如下表所示。物质熔点/℃沸点/℃状态苯5.580.1液体硝基苯5.7210.9液体(1)配制浓硫酸和浓硝酸混合液的操作是

。

(2)分离硝基苯和水的混合物的方法是

;分离硝基苯和苯的混合物的方法是

。

(3)某同学用如图所示装置制取硝基苯:①用水浴加热的优点是

;

②指出该装置中的两处缺陷:

;

。

答案

(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入浓硝酸中,并不断搅拌,冷却(2)分液法蒸馏法(3)①反应物受热均匀,且便于控制温度②试管不能接触烧杯底部缺少冷凝回流装置解析

(1)配制混合液时,一般将密度大的液体加入密度小的液体中并不断搅拌,与稀释浓硫酸的方法类似。(2)硝基苯和水互不相溶,可用分液法分离;硝基苯和苯互溶,且沸点相差较大,可用蒸馏法分离。(3)①水浴加热可以使反应物受热均匀,且容易控制温度;②因烧杯底部温度高,作反应器的试管不能接触烧杯底部;苯和浓硝酸均易挥发,故应在试管口加一带长直玻璃管的橡胶塞,长直玻璃管起冷凝回流的作用。易错警示

制备溴苯、硝基苯的注意事项(1)溴苯与溴互溶,不能直接用分液法分离。(2)配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时,一定要将浓硫酸注入浓硝酸,即将密度大的液体加入密度小的液体中,切不可将试剂的添加顺序颠倒。

素养脉络

随堂检测1.下列物质中属于苯的同系物的是(

)答案

D解析

苯的同系物的结构特点是分子中含有一个苯环,且支链为烷基,D符合。2.苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构,可以作为证据的事实有(

)①苯的间位二取代物只有一种②苯的邻位二取代物只有一种③苯分子中碳碳键的键长均相等④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色⑤苯在加热和催化剂存在条件下,与氢气发生加成反应⑥苯在FeBr3存在的条件下,与液溴发生取代反应,但不能因化学变化而使溴水褪色A.只有①②③④