07第二章 烃和卤代烃 第3节 芳香烃

第3节芳香烃第二章烃和卤代烃北京师范大学株洲附属学校褚开朗一、苯环和“芳香”的关系：只含一个苯环，侧链为烷基含一个或多个苯环，且只含C、H含一个或多个苯环【跟踪训练】下列物质中为芳香族化合物的是，为芳香烃的是，为苯的同系物是。②③⑤①②③⑤⑥③二、苯及其同系物：[苯]1、苯的分子结构：苯的分子式是C6H6。苯分子具有平面正六边形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子都处于同一平面，各个键之间的夹角都是120°，苯分子里的6个碳原子之间的键完全相同。苯的核磁共振氢谱2、苯的物理性质：无色、有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，有毒，易溶解卤素单质等非极性分子，是常见的萃取剂。纯苯【思考与交流】苯与溴水混合只能发生萃取，不能发生加成反应，说明了什么？【烃的分类对照表】烃的类别烷烃烯烃炔烃苯及其同系物类别饱和烃不饱和烃芳香烃通式CnH2n+2CnH2nCnH2n-2CnH2n-6结构特点全部单键碳碳双键碳碳三键含大π键代表物CH4、CH3CH3CH2=CH2CH≡CH主要化学性质与溴(CCl4)不反应加成，使之褪色与KMnO4/H+不反应被氧化，使之褪色主要反应类型取代加成、加聚②苯的取代反应：【思考与交流】1、冷凝管如何进出水？冷凝管的作用是什么？2、产品溴苯收集在三颈烧瓶中，本为无色液体，但因溶解液溴而显红褐色，问：如何除去溴苯中的溴？3、如何检验取代反应产生的HBr？①②Br2与HBr产物溴苯与剩余Br2溴苯、Br2与HBr(溴苯，无色液体，不溶于水，密度比水大)Br2与HBr(硝基苯，无色、苦杏仁味液体，不溶于水，密度比水大)【思考与交流】1、苯、浓HNO3、浓H2SO4混合的顺序如何？混合中应注意什么？水浴加热的优点是什么？2、产品硝基苯在试管中收集，但溶有未反应的硝酸和硫酸，并在试管中分层，问：如何获得较纯净的硝基苯？[苯的同系物]1、特征与通式：苯的同系物只含一个苯环，苯环上可连接1～6个烷基。【示例】甲苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯乙苯六甲基苯②甲苯的取代反应：+3HO-NO2+3H2O三硝基甲苯【三硝基甲苯】为不溶于水的淡黄色针状晶体，是一种黄色烈性炸药，俗称TNT，常用于国防和民用爆破。炸药之王TNTTNT的IUPAC名称是2,4,6-三硝基甲苯，为淡黄色针状晶体。精炼的TNT十分稳定，和硝酸甘油不同，它对摩擦、振动均不敏感，即使是受到枪击，也不容易爆炸。TNT的引爆需要雷管来启动。它不会与金属发生化学反应或吸收水分，所以可以存放多年。每公斤TNT炸药可产生420万焦耳的能量。值得注意的是TNT比脂肪（38MJ/kg）和糖（17MJ/kg）释放更少的能量，但它会很迅速地释放能量，这是因为它含有氧可作为助燃剂，不需要大气中的氧气。而现今有关爆炸和能量释放的研究，也常常用“公斤TNT炸药”或“吨TNT炸药”为单位，以比较爆炸、地震、行星撞击等大型反应时的能量。三硝基甲苯，是1863年由TJ·威尔伯兰德在一次失败的实验中发明的，但在此后的很多年里一直被认为是由诺贝尔所发明，造成了很大的误解。它在20世纪初开始广泛用于装填各种弹药和进行爆炸，逐渐取代了苦味酸。在第二次世界大战结束前，TNT一直是综合性能最好的炸药，被称为“炸药之王”。3、工业上乙苯的制取：+CH2=CH2【思考与交流】该反应的类型是什么，请简要分析反应断键和成键的情况？【注意】该反应是苯断开碳氢键，成为苯基和氢原子，分别加到乙烯的两个碳原子上，为“加成反应”。五、芳香烃的来源及其应用：1、来源：①煤焦油中提炼苯等；②石油的催化重整。2、其他常见芳香烃：二苯甲烷联苯萘蒽C13H12C12H10C10H8C14H10【思考与交流】写出所给芳香烃的分子式。[苯与其同系物的性质异同点]苯苯的同系物相同点结构组成①分子中都含有一个苯环；②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6)化学性质①都易发生苯环上的取代反应②都能发生加成反应，都比较困难不同点取代反应易发生取代反应，主要得到一元取代产物更容易发生取代反应，常得到多元取代产物氧化反应难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色差异原因苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而被取代【烃的分类对照表】烃的类别烷烃烯烃炔烃苯及其同系物类别饱和烃不饱和烃芳香烃通式CnH2n+2CnH2nCnH2n-2CnH2n-6结构特点全部单键碳碳双键碳碳三键含大π键代表物CH4、CH3CH3CH2=CH2CH≡CH主要化学性质与溴(CCl4)不反应加成，使之褪色不反应，但因萃取而褪色不反应，但因萃取而褪色与KMnO4/H+不反应被氧化，使之褪色不反应，但因不溶而分层被氧化，使之褪色主要反应类型取代加成、加聚取代、加成取代、加成【注意】有以上结构的有机物能被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸，而酸性KMnO4溶液则褪色。苯甲酸4、苯的用途：1．苯环实际上不具有碳碳单键和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．①②③④B．②③④⑥C．③④⑤⑥D．全部【考点例题】苯的分子结构与性质B2．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．苯不含真正的双键，故不可能发生加成反应【考点例题】苯的分子结构与性质D1．除去溴苯中少量溴的方法是()A．加入苯使之反应B．加入KIC．加NaOH溶液后静置分液D．加CCl4萃取后静置分液【考点例题】溴苯和硝基苯的制备实验C2．如图中A是制取溴苯的实验装置，B、C是改进后的装置，请仔细分析，对比三个装置，回答以下问题：(1)装置A和C均采用了长玻璃导管，其作用是。(2)装置B、C较好地解决了A中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。A装置中这一问题在实验中造成的后果是。【考点例题】溴苯和硝基苯的制备实验(3)B中采用了洗气瓶吸收装置，其作用是，反应后洗气瓶中可能出现的现象是。(4)B装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是。(1)导出HBr，兼起冷凝回流的作用(2)Br2和苯的蒸气逸出，污染环境(3)吸收反应中随HBr逸出的Br2和苯蒸气CCl4由无色变成橙红色(4)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；由于导管插入AgNO3溶液中而易产生倒吸1．若用一种试剂可将四氯化碳、苯及甲苯三种无色液体鉴别出来，则这种试剂是()A．硫酸B．水C．溴水D．酸性高锰酸钾溶液【考点例题】苯及其同系物的性质差异D2．某液态烃的分子式为C8H10，实验证明它能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但不能使溴水褪色。(1)试判断该有机物属于哪类烃，并写出其可能的同分异构体的结构简式。(2)若苯环上的氢原子被溴原子取代，所得一溴代物有3种同分异构体，则该烃的结构简式为。【考点例题】苯及其同系物的性质差异D3．苯的同系物中，有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成芳香酸，反应如下：(R，R′表示烷基或氢原子)(1)现有苯的同系物甲、乙，分子式都是C10H14。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸，它的结构简式是；乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸，则乙可能的结构有种。(2)有机物丙也是苯的同系物，分子式也是C10H14，它的苯环上的一溴代物只有一种，试写出丙所有可能的结构简式。【考点例题】苯及其同系物的性质差异1．已知甲苯的一氯代物有4种同分异构体，将甲苯完全氢化后，再发生氯代反应，其一氯代物的同分异构体数目有()A．4种B．5种C．6种D．7种【考点例题】苯环与环己烷环的区别B2．2009年《化学教育》期刊封面刊载如图所示的有机物M(只含C、H、O)的球棍模型图。不同大小、颜色的小球代表不同的原子，小球之间的“棍”表示共价键，既可以表示三键，也可以表示双键，还可以表示单键。下列有关M的推断正确的是()A．M的分子式为C12H12O2B．M与足量氢气在一定条件下反应产物环上一氯代物有7种C．M能发生中和反应、取代反应D．一个M分子最多有11个原子共面【考点例题】苯环与环己烷环的区别C谢谢同学们；）