第二单元芳香烃课件

第二节第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料来自石油和煤的两种基本化工原料苯苯第第3-43-4课时课时教学目的教学目的1、使学生了解苯的组成和结构特征、使学生了解苯的组成和结构特征2、使学生了解苯的物理、化学性质、使学生了解苯的物理、化学性质3、使学生掌握掌握苯的溴代、硝化反应。、使学生掌握掌握苯的溴代、硝化反应。教学重难点教学重难点苯分子的结构与苯的化学性质的关系苯分子的结构与苯的化学性质的关系练练 习习 :法拉第发现一种新的有机物法拉第发现一种新的有机物-苯苯(当时把当时把苯称为苯称为“氢的重碳化合物氢的重碳化合物”)。它由。它由C C、H H两种元素组两种元素组成，成，C%=92.3%C%=92.3%，其相对分子质量为，其相对分子质量为7878，试通过计算，试通过计算确定其分子式。确定其分子式。解：设苯的分子式为解：设苯的分子式为C Cx xH Hy y,则则 x x=(78=(7892.3%)92.3%)/12/12=6 =6 y=y=7878(1-92.3%)(1-92.3%)/1/1=6=6 分子式分子式C C6 6H H6 6或或 十九世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，已经陆续用煤气照明，煤炭工业蒸蒸日上。煤焦油造成严重污染，要想变废为宝，必须对煤焦油进行分离提纯。煤焦油焦臭黑粘，化学家们忍受烧烤熏蒸，辛勤工作在炉前塔旁。1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物。日拉尔等化学家测定该烃分子式是C6H6,这种烃就是苯。法拉第法拉第（一）苯的物理性质（一）苯的物理性质 （色、态、味、密度、熔点、沸点、溶解性、特性）（色、态、味、密度、熔点、沸点、溶解性、特性）1.1.无色，有特殊芳香气味的液体无色，有特殊芳香气味的液体2.2.密度小于水（不溶于水）密度小于水（不溶于水）3.3.易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂4.4.熔点（熔点（5.55.5）,沸点（沸点（80.180.1）低）低5.5.易挥发（密封保存）易挥发（密封保存）6.6.苯蒸气有毒苯蒸气有毒苯苯冷却可形成无色晶体。冷却可形成无色晶体。苯是一种重要的化工原苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。料和有机溶剂。设问设问 苯的分子式为苯的分子式为C C6 6H H6 6，那么苯是否属于烃那么苯是否属于烃?属于属于饱和烃还是不饱和烃饱和烃还是不饱和烃?小结小结 苯分子和饱和链烃相比苯分子和饱和链烃相比,缺少许多氢原子缺少许多氢原子,属于属于不饱和烃。不饱和烃。讨论讨论 既然苯属于不饱和烃，那么苯分子中是否含既然苯属于不饱和烃，那么苯分子中是否含有有C=CC=C或或CC CC？如何用实验来验证？如何用实验来验证？演示实验演示实验苯和苯和KMnOKMnO4 4、溴水的反应。溴水的反应。资料资料1 1：验证苯的分子结构验证苯的分子结构结论：结论：苯与不饱和烃的性质有很大区别。苯分子的结苯与不饱和烃的性质有很大区别。苯分子的结构中不存在构中不存在碳碳双键碳碳双键或或碳碳三键碳碳三键。实验实验:分别往分别往酸性酸性KMnOKMnO4 4和和BrBr2 2水水加入苯，振荡加入苯，振荡实验苯与酸性KMnO4苯与溴水现象 上层无色,下层紫红色上层橙红色下层颜色较浅.C-C C-C：1.541.541010-10-10m m C=C C=C：1.331.331010-10-10m m结论结论:苯环中的碳碳键苯环中的碳碳键介于单键和双键之间的介于单键和双键之间的独特的化学键。独特的化学键。资料资料2：结构式结构式:.苯分子组成和结构苯分子组成和结构分子式：分子式：C6H6结构简式结构简式:或或最简式最简式:CH:CH比例模型比例模型结构特点结构特点:1.1.具有平面正六边形结构，所有原子具有平面正六边形结构，所有原子(十二原子十二原子)均在同均在同一平面上；一平面上；2.2.苯环中所有碳碳键等同，是一种介于单键和双键之间苯环中所有碳碳键等同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。碳碳键的键角是的独特的键。碳碳键的键角是120120；3.3.苯中的苯中的6 6个碳原子是等效的个碳原子是等效的,6,6 个氢原子也是等效的。个氢原子也是等效的。球棍模型球棍模型思考思考 下列分子中下列分子中,最多有最多有_个原子共个原子共平面；最多有平面；最多有_个个C原子共直线。原子共直线。CH=CH2163（三）苯的化学性质（三）苯的化学性质（较稳定不能使溴水和酸性高锰酸钾褪色）（较稳定不能使溴水和酸性高锰酸钾褪色）1 1、能燃烧：、能燃烧：2C2C6 6H H6 6+15O+15O2 2 12CO 12CO2 2+6H+6H2 2O O点燃点燃 现象现象 火焰明亮，拌有浓烈的黑烟。火焰明亮，拌有浓烈的黑烟。由于苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键由于苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键。之间的独特的键。这就决定了苯应该既具有烷烃的性这就决定了苯应该既具有烷烃的性质，又具有烯烃的性质。质，又具有烯烃的性质。2 2、取代反应、取代反应（1 1）苯与溴的取代反应）苯与溴的取代反应+Br2 FeBr+HBr溴苯溴苯液溴液溴溴苯是无色、不溶于水、密度比水大的油状液体。溴苯是无色、不溶于水、密度比水大的油状液体。仅取代一仅取代一个个H原子原子实验室制得的实验室制得的粗溴苯粗溴苯因含有溴而因含有溴而呈褐色。呈褐色。设问设问 试剂的加入顺序怎样？试剂的加入顺序怎样？小结小结 先加苯，再加液溴（因液溴的密度大，后加入先加苯，再加液溴（因液溴的密度大，后加入有利于两者混合均匀有利于两者混合均匀;再者再者,液溴易挥发液溴易挥发,后加液溴可防后加液溴可防止溴挥发），最后加铁屑。止溴挥发），最后加铁屑。演示并观察演示并观察 设问设问 如何除去粗溴苯中的溴？如何除去粗溴苯中的溴？小结小结 可加入可加入NaOHNaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分离。溶液，振荡，再用分液漏斗分离。设问设问 实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：后，要用如下操作精制：蒸馏；蒸馏；水洗；水洗；用干用干燥剂干燥；燥剂干燥；10%10%NaOHNaOH溶液洗；溶液洗；二次水洗。正确二次水洗。正确的操作顺序是（的操作顺序是（）。）。（A A）（B B）（C C）（D D）B B设问设问 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？小结小结 伸出烧瓶外的导管要有足够伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是长度，其作用是导气、冷凝导气、冷凝。导管。导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为因为HBrHBr气体易溶于水，气体易溶于水，以免倒吸以免倒吸。设问设问 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，说明苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。生成溴化氢。演示并观察演示并观察（2 2）苯的硝化反应）苯的硝化反应 设问设问 浓浓H H2 2SOSO4 4 的的作用是什么？作用是什么？作催化剂、脱水剂作催化剂、脱水剂 设问设问 如何控制温度如何控制温度在在55550 0C C60600 0C C，并使并使反应物受热均匀？反应物受热均匀？浓浓H2SO4 的作用是的作用是:加热方式：加热方式：水浴加热。水浴加热。（优点是便于控温，且能使反应物受热均匀）（优点是便于控温，且能使反应物受热均匀）装置：装置：+HONO2 浓浓H2SO4550C600CNO2+H2O硝基苯硝基苯浓浓HNO3 设问设问 装置中的长导装置中的长导管的作用是什么？管的作用是什么？导气兼冷凝回流的作用导气兼冷凝回流的作用长导管的作用：长导管的作用：设问设问 往反应容器中往反应容器中加反应物和催化剂时，加反应物和催化剂时，顺序应如何？顺序应如何？硝基苯硝基苯:无色无色有有苦杏仁气味苦杏仁气味的的油状油状液体，液体，不溶于水，密度不溶于水，密度比水大比水大。有。有毒毒。实验室制得的实验室制得的粗硝基苯粗硝基苯因含有杂质往往呈因含有杂质往往呈淡黄色淡黄色.装置：装置：设问设问 如何除去粗硝基苯中的杂质？如何除去粗硝基苯中的杂质？小小结结 除除去去杂杂质质提提纯纯硝硝基基苯苯，可可将将粗粗产产品品依依次次用用水水洗洗 NaOHNaOH溶溶液液洗洗涤涤 再再用用蒸蒸馏馏水水洗洗,最最后后用用分分液液漏漏斗斗分液。分液。由于苯分子中的氢原子被硝基由于苯分子中的氢原子被硝基(-NO2)所取代，所取代，故称为硝化反应。硝化反应也属于故称为硝化反应。硝化反应也属于取代反应。取代反应。设问设问 NONO2 2、NONO2 2、NONO2 2有何区别？有何区别？小结小结 NO NO2 2是一种具体的物质，可以独立存在；是一种具体的物质，可以独立存在；NONO2 2是亚硝酸根原子团，带一个单位负电荷；是亚硝酸根原子团，带一个单位负电荷；NONO2 2是一个中性的原子团，不带电，但不能独是一个中性的原子团，不带电，但不能独立存在。立存在。3 3、加成反应（与、加成反应（与H H2 2、ClCl2 2等）等）+3H2催化剂催化剂较难进行加成反应较难进行加成反应请请写出苯与写出苯与ClCl2 2的加成反应方程式。的加成反应方程式。六氯环己烷六氯环己烷3Cl2催化剂催化剂 HClClClClHHHClHClH3 3能取代能取代总结苯的化学性质：总结苯的化学性质：1 1稳定，难被稳定，难被KMnOKMnO4 4（H H+）氧化；）氧化；2 2可燃；可燃；4 4难加成难加成2C2C6 6H H6 6+15O+15O2 2 12CO 12CO2 2+6H+6H2 2O O点燃点燃+Br2 FeBr+HBr+HONO2 浓浓H2SO4550C600CNO2+H2O+3H2催化剂催化剂对比与归纳对比与归纳烷烷烯烯苯苯与与Br2作作用用Br2试剂试剂反应条件反应条件反应类型反应类型与与KMnO4作作用用点点燃燃现象现象结论结论纯溴纯溴溴水溴水纯溴纯溴溴水溴水光照光照取代取代加成加成Fe粉粉取代取代萃取萃取无反应无反应现象现象结结论论不褪色不褪色褪色褪色不褪色不褪色不被不被KMnO4氧化氧化易被易被KMnO4氧化氧化苯环难被苯环难被KMnO4氧化氧化焰色浅，焰色浅，无烟无烟焰色亮，焰色亮，有烟有烟焰色亮，浓烟焰色亮，浓烟C%低低C%较高较高C%高高 思考思考 有人认为苯的结构还可能具有两种三有人认为苯的结构还可能具有两种三维空间的主体结构，请你根据现有的实验事实维空间的主体结构，请你根据现有的实验事实分析这两种结构是否合理？说出其理由。分析这两种结构是否合理？说出其理由。不合理；不合理；若是第一种结构，则不能发生加成反应；若是第一种结构，则不能发生加成反应；若是第二种结构，则应该能使若是第二种结构，则应该能使KMnO4（H+）溶）溶液及溴水褪色。液及溴水褪色。苯的同系物：苯的同系物：分子结构中含有分子结构中含有一个苯环一个苯环，在分子组成上和苯相差一，在分子组成上和苯相差一个或若干个个或若干个CHCH2 2原子团的有机物。原子团的有机物。CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3甲苯甲苯邻二甲苯邻二甲苯乙苯乙苯邻甲乙苯邻甲乙苯通式：通式：CnH2n-6（n6）练习练习11可用分液漏斗分离的一组混合物是可用分液漏斗分离的一组混合物是A.A.硝基苯和酒精硝基苯和酒精 B.B.溴苯和溴溴苯和溴 C.C.苯和水苯和水 D.D.硝基苯和水硝基苯和水C DC D 练习练习22将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，静置后混合液分成两层，下层几乎呈无色的是静置后混合液分成两层，下层几乎呈无色的是（）氯水氯水 苯苯 l l4 4 .KI E.KI E.己烯己烯 乙醇乙醇B EB E 练习练习33下列区别苯和己烯的实验方法和判断，都正下列区别苯和己烯的实验方法和判断，都正确的是（确的是（）A A分别点燃，无黑烟生成的是苯。分别点燃，无黑烟生成的是苯。B B分别加水振荡，能与水起加成反应生成醇而溶解分别加水振荡，能与水起加成反应生成醇而溶解的是己烯。的是己烯。C C分别加溴水振荡，静置后溶液褪色的是己烯。分别加溴水振荡，静置后溶液褪色的是己烯。D D分别加入酸性分别加入酸性KMnOKMnO4 4溶液，振荡，静置后水层紫色溶液，振荡，静置后水层紫色消失的是己烯。消失的是己烯。CD与与ClClClCl_(是，不是是，不是)同一种物同一种物质，理由是质，理由是_由此可见，能证明苯分子中不存在由此可见，能证明苯分子中不存在C-C、C=C交交替排布的事实是替排布的事实是_是是苯环的碳碳键完全相等。苯环的碳碳键完全相等。苯的邻二氯代物只有一种苯的邻二氯代物只有一种练习练习4 将溴水与苯充分混合振荡，静置后观察到的现将溴水与苯充分混合振荡，静置后观察到的现象是象是_这种操作叫做这种操作叫做_。欲将此溶液分开，必须使。欲将此溶液分开，必须使用到的仪器是用到的仪器是_。将分离出的苯层置于一。将分离出的苯层置于一试管中，加入某物质后可产生白雾，这种物质是试管中，加入某物质后可产生白雾，这种物质是_，反应方程式是，反应方程式是_溶液分层；上层显橙色，下层近无色溶液分层；上层显橙色，下层近无色萃取萃取分液漏斗分液漏斗Fe(或或 FeBr3)+Br2 FeBr3Br+HBr 练习练习5 练习练习66苯的二溴代物有三种，则四溴代物有（苯的二溴代物有三种，则四溴代物有（）A.1A.1种种 B.2B.2种种 C.3C.3种种 D.4D.4种种C 练习练习7 7 燃烧燃烧1L1L丙烯和苯蒸汽的混合气体，生丙烯和苯蒸汽的混合气体，生成同状况下成同状况下6L6L的水蒸气，则两种气体在混合气的水蒸气，则两种气体在混合气中的质量比为（中的质量比为（）A A、1 1：2 B2 B、2 2：3 3 C C、6 6：1 D1 D、任意比任意比D 小结小结 本节课我们通过观察分析认识了苯的物理性质，本节课我们通过观察分析认识了苯的物理性质，了解了苯的组成和结构特征，苯分子中碳碳原子结合了解了苯的组成和结构特征，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，能像烷是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，能像烷烃那样易发生取代反应如与溴的取代、硝化反应、磺烃那样易发生取代反应如与溴的取代、硝化反应、磺化反应等，化反应等，加成反应虽不如烯烃那样容易但在特殊条加成反应虽不如烯烃那样容易但在特殊条件下也能进行加成，如与氢气的加成。当然作为有机件下也能进行加成，如与氢气的加成。当然作为有机物，苯还易燃烧，但会有浓烟，而其他氧化反应不易物，苯还易燃烧，但会有浓烟，而其他氧化反应不易进行，如不能使酸性进行，如不能使酸性KMnOKMnO4 4溶液褪色。溶液褪色。