苯的结构与性质

看见乌龟，由它的形状你联想到了那种有机物呢？CCCCCCHHHHHH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CH3CH3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1H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CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3二取代产物只有三种: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)+H2(g)→(g);△H=-119.6kJ·mol-1(g)+2H2(g)→(g);△H=-237.1kJ·mol-1-208.4kJ·mol-1(g)+3H2(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:1.40×10-10m碳碳单键键长:1.54×10-10m碳碳双键键长:1.34×10-10m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Br2水或酸性KMnO4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π键HHHHHH苯分子中的碳原子均为sp2杂化，每个碳原子的三个sp2杂化轨道分别与相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道和氢原子的s轨道重叠形成三个σ键。六个碳原子形成一个正六边形，所有键角均为120o。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π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CCl4溶液）褪色，也不能使酸性的KMnO4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AgNO3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+3Br2=2FeBr3+Br2Br+HBrFeBr3AgNO3+HBr=AgBr↓+HNO3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AgNO3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AgNO3溶液，产生浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体。在FeBr3催化下，苯与溴单质（卤素单质）可发生取代反应。2Fe+3Br2=2FeBr3+Br2Br+HBrFeBr3AgNO3+HBr=AgBr↓+HNO31、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FeBr3。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FeBr3,而反应时加的是Fe屑，Fe屑是怎样转化为FeBr3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？【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FeBr3；2Fe＋3Br2=2FeBr3。(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。Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O(7)粗溴苯提纯后，可进一步精制，其方法是①水洗(除去可溶性杂质FeBr3等)，②碱洗(除去Br2)，③水洗(除去NaOH等)，④干燥(除去H2O)，⑤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。+HNO3—NO2+H2O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？+3H2Ni18MPa180~250℃——工业制取环己烷的主要方法2C6H6+15O212CO2+6H2O——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120oB2.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D3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ba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