苯的结构与性质

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,看见乌龟，由它的形状,你联想到,了那种有机物呢？,C,C,C,C,C,C,H,H,H,H,H,H,苏教版有机化学基础,苯的结构与性质,（第一课时）,阅读：,P48,节引言,芳香族化合物的含义,历史含义：具有香味的物质,现实意义：名称沿用,现代含义：,含苯环的的有机化合物,芳香烃,：芳香族化合物的一种,是,芳香族碳氢化合物,的简称,又称“,芳烃,”,1,、单环,芳烃,2,、多,环芳烃,3,、稠,环芳烃,如：,如：,如：,联苯,萘,芳香烃的分类,苯,邻,二甲苯,叫做芳香烃， 苯,是最简单的一种芳香烃,含有苯环的烃,苯的结构简式有以下两种书写方式，你认为哪种更能反映苯的真实结构？请找出能证实你的选择的依据。,凯库勒式,一、苯分子结构的探究,交流与讨论（,P48,）,:,1.,用实验事实说明,二、苯分子结构的探究,苯分子不存在独立的碳碳双键结构,2.,用,1,H,核磁共振谱图分析,苯分子中的,6,个,H,所处的化学环境完全相同,苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也不能通过发生化学反应使溴水褪色。,3.,用取代产物验证,二、苯分子结构的探究,一取代产物只有一种,:,证明苯分子,6,个,H,所处的化学环境完全相同,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,二取代产物只有三种,:,证明苯分子中不存在碳碳单双键交替结构,4.,从能量的角度探究,苯分子中不存在碳碳单双键交替的结构,苯分子比环己二烯稳定,(g),+ H,2,(g),(g);,H,=,-119.6,kJmol,-1,(g),+ 2H,2,(g), (g); ,H,=,-237.1,kJmol,-1,-208.4,kJmol,-1,(g),+ 3H,2,(g), (g); ,H,=,信息提示,5.,从键长的角度分析,苯分子中碳碳键键长,:1.4010,-10,m,碳碳单键键长,:1.5410,-10,m,碳碳双键键长,:1.3410,-10,m,苯分子中的碳碳键是相同的键,既不是碳碳单键,也不是碳碳双键,.,结论：,1,、苯的分子是平面正六边形，六个氢原子和六个碳原子是完全一样的。,2,、苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的化学键。,从以上实验事实中，你能得到什么结论？,练习：下列哪些能说明苯环不是单、双键交替的结构？,A.,苯的一溴代物无同分异构体。,B.,苯的邻二溴代物只有一种。,C.,苯不能使,Br,2,水或酸性,KMnO,4,褪色。,D.,苯环上的碳碳键的键长均相等。,B,、,C,、,D,苯分子里,6,个碳原子之间的,键完全相同,，是一种,介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键,。,苯分子具有平面正六边形结构；,所有原子,(,6,碳,6,氢,）在同一平面内；,键角均为,120,，碳碳键长均相等。,苯的组成与结构,苯分子中的大,键,H,H,H,H,H,H,苯分子中的碳原子均为,sp,2,杂化，每个碳原子的三个,sp,2,杂化轨道分别与相邻的两个碳原子的,sp,2,杂化轨道和氢原子的,s,轨道重叠形成三个,键。六个碳原子形成,一个正六边形,，所有,键角均为,120,o,。,每个碳原子上还有一个未参加杂化的,p,轨道，这,6,个,p,轨道互相平行，且垂直于苯环所在的平面。,p,轨道之间彼此重叠形成一个闭合,共轭大,键,。使电子云分布完全,平均化,分子能量大大降低，,苯环具有高度的稳定性 。,结论：,（,1,）苯分子为平面正六边形,（,2,）键角：,120,（,3,）,C,原子间是一种介于单键 和双键之间的化学键,思考与回顾,:,苯的物理性质有哪些,?,请从,色、味、态、,密度,、,溶解性、熔点、沸点,等几个方面考虑。,1.,无色，有特殊芳香气味的液体,2.,密度小于水,3.,不溶于水易溶于有机溶剂,4.,熔点,5.5,沸点,80.1,5.,易挥发（密封保存）,6.,苯蒸气有毒,特性,知识回顾：,你还知道苯具有哪些性质吗？,1,.,苯不能使溴水（或溴的,CCl,4,溶液）褪色，也不能使酸性的,KMnO,4,溶液褪色。,2.,苯不能使溴水褪色，那么它与液溴能不能反应？,苯的,特殊结构,苯的,特殊性质,苯的,化学性质介于烷烃与烯烃之间，既可以发生,取代反应,又可以发生,加成反应,。,1,、溴代反应,取代？ 加成？,二、苯的化学性质,二、苯的化学性质,阅读书,P50,页,实验,1,实验视频,（ ）,苯,液溴,（ ）,长导管,口处,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,浓氨水,靠近,锥形,瓶内,滴入,AgNO,3,溶液,烧瓶内,液体,倒入烧杯内水中,Fe屑,互溶、,不反,应、深,红棕色,剧烈,反应,白雾,白烟,淡黄色,沉淀,烧杯底部,有褐色油,状物、不,溶于水,【,小结实验现象,】,2Fe + 3Br,2,= 2FeBr,3,+ Br,2,Br,+,HBr,FeBr,3,AgNO,3,+,HBr,=,AgBr,+HNO,3,现象：,1,、 向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎,“,沸腾,”,，一段时间后反应停止,2,、 反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体（溴苯）,3,、 锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入,AgNO,3,溶液，出现浅黄色沉淀,4,、 向三颈烧瓶中加入,NaOH,溶液，产生红褐色沉淀（,Fe(OH),3,）,实 验,实 验 现 象,结 论,实验,1,液体轻微翻腾，有气体逸出,.,导管口有白雾，锥形瓶的溶液中滴入,AgNO,3,溶液，产生浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体。,在,FeBr,3,催化下，苯与溴单质（卤素单质）可发生取代反应。,2Fe + 3Br,2,= 2FeBr,3,+ Br,2,Br,+,HBr,FeBr,3,AgNO,3,+,HBr,=,AgBr,+HNO,3,1,、如何检查装置气密性？,2,、冷凝管的作用？,冷却水进出方向？,3,、插入锥形瓶的长导管不伸入液面,为什么？长导管作用？,4,、碱石灰干燥管的作用,?,7,、反应后加,NaOH,作用是什么？,5,、能说明反应是取代反应的依据是？,6,、溴苯应该是无色、密度比水大的液体，但反应得到的溴苯却是褐色的液体，原因何在？,8,、反应物能否用溴水？,能否用溴水与铁反应？,9,、反应物为氯气能反应吗？,10,、反应物为甲苯能发生取代反应吗？产物？条件？,两者相比，后一装置有哪些优点？,(1),冷凝效果更好,(2),有尾气吸收装置，能防止污染。,(3)NaOH,溶液吸收溴苯中的溴和溴化氢，使现象更明显,【,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作用？,A,、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，实际上起催化作用的是,FeBr,3,。,2,、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。,D,、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。,3,、反应后的产物是什么？如何分离？,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，这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入,NaOH,溶液，振荡，再用分液漏斗分离。,4.,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。,1.,该反应的催化剂是,FeBr,3,而反应时加的是,Fe,屑，,Fe,屑是怎样转化为,FeBr,3,的？反应的速度为什么一开始较缓慢，一段时间后明显加快？,2.,该反应是放热反应，而苯、液溴均易挥发，为了减少放热对苯及液溴挥发的影响，装置上有哪些独特的设计和考虑？,3.,生成的,HBr,中常混有溴蒸气，此时用,AgNO,3,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？,【,再思考,】,冷凝回流、导气,吸收检验,HBr,吸收,HBr,，防止污染环境,除去溶解在溴苯中的液溴，以提纯溴苯,防止倒吸,1.Fe,屑的作用是什么？,2.,长导管的作用是,什么？,3.,为什么导管末端不插入液面下？,4.,该实验中哪些现象说明苯与溴发生了取代反应而不是加成反应吗？为什么？,5.,纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样,使之恢复本来的面目？,用作催化剂,用于导气和冷凝回流（或冷凝器）,因溴化氢极易溶于水，防止倒吸。,锥形瓶内出现淡黄色沉淀，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。因加成反应不会生成溴化氢。,因未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。,此实验设计的缺陷是什么？如何改进？,要 点 深 化,苯的溴代反应实验注意问题,(1),反应用的是液溴，而不是溴水。,(2),制溴苯反应中，实际起催化作用的是,FeBr,3,；,2Fe,3Br,2,=2FeBr,3,。,(3),跟瓶口垂直的长玻璃管兼起导气和冷凝的作用。,(4),导管出口不能伸入水中，因,HBr,极易溶于水，要防止倒吸。,(5),导管口附近出现的白雾是,HBr,遇水蒸气所形成的。,(6),烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色。提纯的方法是：将溶有溴的溴苯倒入盛有,NaOH,溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水密度大，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。,Br,2,2NaOH=NaBr,NaBrO,H,2,O,(7),粗溴苯提纯后，可进一步精制，其方法是水洗,(,除去可溶性杂质,FeBr,3,等,),，碱洗,(,除去,Br,2,),，水洗,(,除去,NaOH,等,),，干燥,(,除去,H,2,O),，蒸馏,(,除去苯,),。,2.,硝化反应,苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在,60,时生成一取代硝基苯，当温度升高至,100,110,时则生成二取代产物间二硝基苯。,+ HNO,3,NO,2,+ H,2,O,浓硫酸,60,实 验,实 验 现 象,结 论,实验,2,将反应后的液体到入盛冷水的烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色油状物生成。,在浓,硫酸作催化剂和脱水剂的作用下苯可与硝酸发生取代反应。,苯、浓硝酸,浓硫酸混合物,请分析各装置的作用？,冷凝回流,水浴加热：受热均匀、便于控温,温度计应伸入水浴中,1.,温度计的位置和作用？,2.,混酸如何配制？浓硫酸起什么作用？,3.,烧杯内水浴液面和试管内混合液的液,面有何差别？,4.,试管塞上的玻璃直导管的作用？,5.,制得的产物不是无色，为什么？如何,提纯硝基苯？,6.,浓硫酸能与苯反应吗？,+ 3H,2,Ni,18MPa 180,250,工业制取环己烷的主要方法,2C,6,H,6,+15O,2,12CO,2,+6H,2,O,冒浓的黑烟,3.,加成反应,4.,氧化反应,（不能被酸性高锰酸钾氧化）,苯环结构比较稳定，易发生取代反应，而破坏结构的加成反应和氧化反应比较困难,易取代、难加成、能氧化,练 习,1.,下列关于苯分子结构的说法中，错误的是,( ),A.,各原子均位于同一平面上，,6,个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构。,B.,苯环中含有,3,个,C-C,单键，,3,个,C=C,双键,C.,苯环中碳碳键的键长介于,C-C,和,C=C,之间,D.,苯分子中各个键角都为,120,o,B,2.,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,3,某同学设计如右图装置制取少量溴苯，,请回答下列问题：,（,1,）该装置中导管,a,的作用,，,锥形瓶中的导管为什么不插入液面,下？,。,b,导管口有什么现,象,。原因,。,（,2,）上述反应发生后，在锥形瓶中加入,硝酸银溶液观察到的现象是,，,你认为这一现象能否说明溴和苯发生了取代,反应（填“能”或“不能”）,，理由,是,。,浅黄色沉淀,不能,溴与硝酸银,溶液,也可发生反应，生成溴化银沉淀,导气；冷凝回流,防止倒吸,b,a,白雾,HBr,遇水蒸汽,（,3,）反应完毕后将烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中， 观察烧杯底部有,色不溶于水的液体，这是因为,。,纯溴苯为,色，如何得到,。,褐,苯中溶有少量的溴,无,用,NaOH,溶液清洗,