芳香烃ppt课件

第31讲 芳香烃,一、苯及其同系物的结构和性质 1.苯的结构 分子式: C6H6 ,结构式: ,结构简式:,或 。,苯分子具有 平面正六边形 结构,键角都是120。虽然苯的结构式写成单、双键交替的环状结构,但苯分子里6个碳原子之间的键完全相同,苯分子中碳、碳间的键是一种 介于单键和双键之间的独特的键 。 2.苯的化学性质 (1)取代反应 1)卤代: +Br2 +HBr 。 条件:液溴(不能用溴水),FeBr3作催化剂。,2)硝化反应: +HNO3 +H2O。,(2)加成反应(一般较难) 说明 a.在苯与溴的取代反应中,影响反应发生的外部因素一是要使 用液溴而非溴水,因为苯与溴水不反应;二是要使用催化剂。苯分子里 有6个化学环境相同的氢原子,但在上述反应条件下,一般是苯分子中的 1个氢原子被取代。 b.苯分子里的氢原子被NO2所取代的反应叫硝化反应,硝酸分子中的 “NO2”原子团叫做硝基,要注意硝基(NO2)与亚硝酸根离子(N ) 在化学式及电子总数上的区别。 c.苯的化学性质比烯烃、炔烃要稳定,苯不能跟KMnO4反应,一般情况下 也不能与溴发生加成反应,但其稳定性是相对的,在一定条件下,苯也能,发生某些化学反应,如苯易燃烧;由于苯分子里的碳碳键是介于单键和 双键之间的独特的键,所以苯既有与烷烃相似的化学性质能发生取 代反应,又有与烯烃相似的化学性质能发生加成反应。 3.苯的同系物 (1)苯的同系物的概念 苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代的产物,如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等,故苯的同系物的通式为 CnH2n-6(n7) 。 (2)简单的苯的同系物的物理性质 甲苯、二甲苯、乙苯等简单的苯的同系物,在通常状况下都是无色液 体,有特殊的气味,密度小于1 gcm-3,不溶于水,易溶于有机溶剂,本身也 是有机溶剂。,(3)苯的同系物的化学性质 苯环和烷基的相互作用会对苯的同系物的化学性质产生一定的影响。 1)苯的同系物的氧化反应:有些苯的同系物(如甲苯)能使 酸性KMnO4溶液 褪色。 如: 说明 a.甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化,被氧化的是侧链。 (R代表烷基),但有 结构的苯的同系物则不能被酸性KMnO4溶液氧化。侧链上的氧化反应是苯环对侧链(烷基)影响的结果,说明了苯环上的烷基比,烷烃性质活泼;b.可用酸性KMnO4溶液鉴别苯和某些苯的同系物;c.苯的同系物易燃烧,其燃烧现象与苯燃烧的现象相似。 2)苯的同系物的硝化反应:甲苯跟浓HNO3和浓H2SO4的混合酸可以发生反应,苯环上的氢原子被硝基取代,可以发生一硝基取代、三硝基取代等。,注意 a.2,4,6-三硝基甲苯简称三硝基甲苯,又叫梯恩梯(TNT),是一种淡黄色的晶体,不溶于水。它是一种烈性炸药,广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等;b.甲苯比苯更易发生硝化反应,这说明受烷基的影响,苯环上烷基的邻、对位上的H原子更活泼。 3)苯的同系物的加成反应:苯的同系物还能在苯环上发生加成反应。 如: +3H2 (发生加成反应时苯、苯 的同系物比烯烃、炔烃困难)。,自测1 下列有关苯的叙述中错误的是 ( ) A.苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应 B.在一定条件下苯能与氯气发生加成反应 C.在苯中加入酸性高锰酸钾溶液,振荡并静置后下层液体为紫红色 D.在苯中加入溴水,振荡并静置后下层液体为橙红色,答案 D 苯能萃取溴水中的溴,由于苯的密度比水小,所以振荡并静置 后上层液体为橙红色。,D,自测2 判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)乙烯和苯都能使溴水褪色,褪色原理相同 ( ) (2)苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,因此苯不能发生氧化反应 ( ) (3)可用溴水鉴别苯和戊烷 ( ),二、自然资源的开发和利用 (一)煤 1.煤的干馏 (1)原理:将煤 隔绝空气 加强热使其分解,煤的干馏是一个复杂的 物理 变化和 化学 变化过程。 (2)煤的干馏产物 1)固态物质 焦炭 。 2)液态物质煤焦油、粗氨水、粗苯。 3)气态物质 焦炉气 等。 2.煤的气化 煤的气化是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。目前采用的主 要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。,3.煤的液化 煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。 (1)直接液化 煤+氢气 液体燃料,(2)间接液化 煤+水 CO+H2 甲醇 等 (二)石油 1.石油的分馏 利用石油中各种烃的 沸点 不同,逐步升温使烃汽化,再经冷凝后 将烃分离成不同沸点范围的产物的过程叫做分馏。 其主要目的是得到 汽油 、煤油、 柴油 等轻质油。,2.石油的裂化 在一定条件下,将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程,叫裂化。,C16H34 C8H18+C8H16 裂化的主要目的是 提高轻质燃料油的产量 。裂化所得轻质油和 直接分馏所得轻质油的区别是前者含有 烯烃 ,因此裂化汽油可 使溴水、酸性KMnO4溶液褪色。 3.石油的裂解 石油在更高的温度下发生的深度裂化,石油中的烃分子断裂成以乙烯等 为主的小分子的过程叫裂解。,C4H10 CH4+C3H6 或 C4H10 C2H4+C2H6 裂解的目的是获得重要化工原料 乙烯 等气态不饱和烯烃。,自测3 (1)煤的干馏与石油分馏有何不同? (2)为什么不能用裂化汽油萃取溴水中的溴?,答案 (1)煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理和 化学变化过程;而石油分馏是根据沸点不同将石油中各成分分离的过 程,是物理变化。 (2)由于裂化汽油中含有烯烃,能与溴水中的溴发生加成反应,所以不能 用裂化汽油萃取溴水中的溴。,自测4 下列说法错误的是 ( ) A.汽油是含有511个碳原子的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油 B.含18个以上碳原子的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C.煤是由多种碳氢化合物组成的混合物 D.天然气是一种清洁的化石燃料,C,考点突破,考点 苯及其同系物的结构与性质,1.相同点 (1)分子里都含有一个苯环; (2)燃烧时都能产生带浓烟的火焰,苯和苯的同系物燃烧反应的通式为 CnH2n-6+ O2 nCO2+(n-3)H2O; (3)都能发生取代反应; (4)均能发生加成反应,且1 mol苯和苯的同系物均能与3 mol H2加成。,考点 苯及其同系物的结构与性质,2.不同点 (1)烷基对苯环的影响 a.苯的同系物比苯更容易发生苯环上的取代反应,苯主要发生一元取代, 而苯的同系物能发生邻、对位取代,如苯与浓H2SO4、浓HNO3混合加热,主要生成 ,甲苯与浓HNO3、浓H2SO4混合加热在30 时主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一元取代产物;在一定条件下 易生成2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。 b.苯的同系物发生卤代反应时,在光照和催化剂条件下,卤素原子取代氢 的位置不同,如,(2)苯环对烷基的影响 烷烃不易被氧化,但苯环上的烷基易被氧化。 特别提醒 苯的化学性质可概括为“易取代、难氧化、能加成”,苯的同系物的化学性质可概括为“易取代、易氧化、能加成”。苯的同系物比苯更容易发生反应,是苯的同系物分子中苯环与侧链相互影响的结果。,典例1 (2016北京理综,9)在一定条件下,甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下:,下列说法不正确的是 ( ) A.该反应属于取代反应 B.甲苯的沸点高于144 C.用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来 D.从二甲苯混合物中,用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来,B,答案 B B项,甲苯的沸点应比苯的高,比对二甲苯的低。D项,由于对二甲苯的熔点最高,冷却时对二甲苯先结晶析出。,1-1 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.甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯 B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.甲苯燃烧时产生很浓的黑烟 D.1 mol甲苯与3 mol氢气发生加成反应,A,答案 A A项,甲苯通过硝化反应生成三硝基甲苯,而苯通过硝化反应生成一硝基苯,说明甲基的存在使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子变得更活泼;B项,甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色是苯环对甲基的影响;C项,甲苯燃烧产生黑烟是甲苯中碳的含量高造成的;D项,甲苯能与H2发生加成反应与基团间的相互影响无关。,1-2 已知异丙苯的结构简式如下,下列说法错误的是 ( ) A.异丙苯的分子式为C9H12 B.异丙苯的沸点比苯高 C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面 D.异丙苯和苯为同系物,答案 C 与苯环直接相连的碳原子所连的原子呈四面体形,因此异丙苯中所有碳原子不可能共平面,错误。,C,