04专题3 常见的烃 第二单元 芳香烃

第一节苯的结构与性质专题3常见的烃第二单元芳香烃义乌市私立群星学校高中部褚开朗【归纳与对比】烷烃、环烷烃和烯烃、炔烃、二烯烃的化学性质的差异比较。性质烷烃、环烷烃烯烃、炔烃、二烯烃①能否使酸性KMnO4溶液褪色不能能②能否燃烧能能③能否与卤素单质在光照下发生取代反应能优先发生加成反应④能否与Br2水等发生加成反应不能能⑤在催化剂作用下，能否与H2加成。不能能【化学史话】凯库勒与苯环的故事19世纪中叶，随着石油工业、炼焦工业的迅速发展，有机化学的研究也随之蓬勃发展。我们知道，苯是一种重要的有机化学原料，它是从煤焦油中提取的一种芳香的液体。当时，化学家们面临着一个难题，那就是如何理解苯的结构。如果苯分子的结构是一个六元环的话，那么苯分子中该有6个碳原子和12个氢原子，而实际上苯只有6个碳原于和6个氢原子。化学家们百思不得其解。这时，凯库勒也着手探索这一难题。他的脑子里始终充满着苯的6个碳原子和6个氢原子，他经常每天只睡三四个小时，一干起来就不歇手。他在黑板上、地板上、笔记本上、墙壁上画着各种各样的化学结构式，设想过几十种可能的排法，但是，都经不起推敲，被自己否定了。一天晚上，凯库勒坐马车回家。也许是由于近日来过度用脑，他在摇摇晃晃的马车上睡着了。在半梦半醒之间，凯库勒发现碳原子和氢原子在眼前飞动，变幻着各种各样的花样。忽然，原子变成了他和李比希教授出庭作证时伯爵夫人戒指上的那条白蛇，这条蛇扭动着、摇摆着，最后咬住了自己的尾巴，变成了一个环……“先生，您到家了!”马车夫大声叫醒了睡眠中的凯库勒。他揉揉眼睛，白蛇不见了，环不见了，原子也不见了。原来是“南柯一梦”!清醒过来的凯库勒马上想起苯的结构，对!它一定像白蛇那样头尾相接，构成环状结构!凯库勒立即奔向书房，迫不及待地抓起笔在纸上画了起来。一个首尾相接的环状分子结构出现了。经过进一步论证，凯库勒终于第一个提出了苯的环状结构式，解决了有机化学上长期悬而未决的一个难题。心理学告诉我们，日有所思才会夜有所梦。凯库勒受到梦境的启示，发现苯的环状结构，从表面上看，是一种偶然，但实际上这正是他连续几个月来日夜思考而导致的必然。凯库勒的创造性贡献，奠定了他在有机化学结构发展史上的显赫地位，使得人类对有机化学结构的认识产生了一大飞跃。【苯环结构在现代药物中大量出现】有效成分：对乙酰氨基酚有效成分：盐酸萘甲唑啉有效成分：多潘立酮一、苯的分子式与结构：苯的分子式是C6H6，结构简式可表示为或。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1H核磁共振谱图△苯分子中的6个碳原子之间的键完全相同，不存在碳碳双键和碳碳单键之分的证据有哪些：①苯的邻位二元取代物只有一种。②苯不能通过化学反应使KMnO4酸性溶液褪色，也不能使Br2水褪色。③苯分子加成3molH2变为环己烷所吸收的能量，比环己烯加成1molH2所吸收能量的3倍要小。【如何用简单方法证明苯环中不存在碳碳双键】1、步骤：取少量的KMnO4酸性溶液于试管中，然后加入苯，充分震荡。2、现象：KMnO4酸性溶液没有褪色，溶液分层，上层为无色，下层为紫红色。或者：1、步骤：取少量的Br2水于试管中，然后加入苯，充分震荡。2、现象：Br2水没有褪色，溶液分层，上层为橙红色，下层几乎为无色。二、苯的物理性质：苯是无色有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，熔点5.5℃，沸点80.1℃，苯用冰冷却可凝结成无色的晶体，苯有毒！三、苯的化学性质：苯的化学性质比较稳定，但在一定条件下，如在催化剂作用下，苯可以发生取代反应和加成反应。1、不能使KMnO4酸性溶液褪色，也不能使Br2水褪色。2、燃烧：2C6H6+15O212CO2+6H2O【注意】苯在空气中燃烧产生明亮的带有浓烟的火焰。3、取代反应：①+Br2+HBr【注意事项】①反应物为苯与液溴，若为溴水则不反应。催化剂是FeBr3，是Fe与Br2反应生成的；②产物溴苯在三颈烧瓶中，本身为无色液体，但因溶解了未反应完的液溴而显红褐色。为除去杂质液溴，应加入NaOH溶液洗涤该液体，并分液。③冷凝管中水流方向为下口进，上口出。冷凝的目的是冷凝挥发的产品溴苯，使之回流到三颈烧瓶中，减少溴苯的流失；④检验锥形瓶中吸收的HBr，可加入稀HNO3酸化过的AgNO3溶液，生成浅黄色沉淀。①②Br2与HBr产物溴苯与剩余Br2溴苯、Br2、HBrBr2与HBr溴苯，无色液体，不溶于水，密度比水大【注意事项】①先将浓H2SO4加入浓HNO3中，边加边搅拌，冷却后再加入苯，安装好装置后，水浴加热，温度应控制在50～60℃，这是为了避免发生副反应。②产品硝基苯在试管中产生，但和未反应完的硝酸和硫酸混合，在试管中分层。需要先用分液漏斗分离出粗硝基苯，再依次加入蒸馏水、NaOH溶液洗涤，干燥后蒸馏可得纯净的硝基苯。②+HO-NO2+H2O硝基苯硝基苯，无色液体，密度比水大，不溶于水4、加成反应：+3H2【苯的化学性质小结】总的来说，苯环的化学性质比较稳定，发生取代反应相对比较容易，而发生苯环结构被破坏的加成反应和氧化反应则困难很多。即苯环“易取代、难加成、难氧化”。【归纳与对比】烷烃、环烷烃和烯烃、炔烃、二烯烃和苯的化学性质的差异比较。性质烷烃、环烷烃苯烯烃、炔烃、二烯烃①能否使酸性KMnO4溶液褪色不能不能能②能否燃烧能能能③能否与卤素单质在光照下发生取代反应能有催化剂参加则可以优先发生加成反应④能否与Br2水等发生加成反应不能不能能⑤在催化剂作用下，能否与H2加成。不能能能思考与归纳【问题1】苯能使溴水褪色吗?【答】可以，但没有发生化学反应，而是苯萃取了溴水中的Br2分子。【问题2】苯使溴水褪色发生什么现象？【答】苯加入溴水中，充分震荡，溶液会上下分层，上层为橙红色，下层几乎为无色。【问题3】试解释苯使溴水褪色的原理。【答】苯与溴水不能发生化学反应，但苯是良好的溶剂、萃取剂，在与溴水充分接触后，苯将溴水中的Br2分子萃取过来而显现橙红色，溴水则因为流失了大量的Br2分子而几乎为水，接近无色。【问题4】苯与溴在什么情况下发生化学反应？【答】苯与液溴在FeBr3作催化剂的情况下，发生取代反应，反应剧烈，产生溴苯和HBr气体。课堂习题【习题1】能证明苯分子中不存在单、双键交替结构的事实是______________________________。【习题2】苯与溴反应时，采用的是纯溴还是溴水？【习题3】有下列物质：①甲烷②苯③环己烷④丙炔⑤环己烯⑥邻二甲苯既能使酸性高锰酸钾溶液褪色，又能使溴水因反应而褪色的是________；苯的邻位二元取代物只有一种纯溴④、⑤【习题4】下列说法正确的是()A．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，与甲烷性质相似，因此苯为饱和烃B．苯的结构简式为，有三个双键，可与溴水发生加成反应C．苯的邻位二元取代产物只有一种D．苯的邻位二元取代产物有两种【习题5】判断题：①甲烷和氯气反应生成一氯甲烷，与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同()②乙烯和苯都能与溴水反应()③苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，因此苯不能发生氧化反应()④苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键()C√××√谢谢同学们MakePresentationmuchmorefun第二节芳香烃的来源与应用专题3常见的烃第二单元芳香烃义乌市私立群星学校高中部褚开朗一、芳香烃的来源：芳香烃最初来源于煤焦油中。随着石油化工的兴起，现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化工业中的催化重整和裂化。在芳香烃中，应用最多的是苯、乙苯、对二甲苯等。二、苯的同系物：苯的同系物只含有一个苯环，苯环上可以连接1～6个烷基。苯的同系物通式为：CnH2n-6。甲苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯乙苯六甲基苯三、苯的同系物的化学通性：苯的同系物的化学性质总体上与苯的性质相似，但因为连接了烷基，烷基和苯环相互影响，化学性质变得活泼起来。1、氧化反应：【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2、取代反应：+3HO-NO2+3H2O三硝基甲苯【注意】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”。四、工业上乙苯的制取：+CH2=CH2【注意】该反应实质上是苯断开碳氢键，加成到乙烯上，为加成反应。五、其他类芳香烃：二苯甲烷(C13H12)联苯(C12H10)萘(C10H8)蒽(C14H10)思考与归纳【问题1】甲苯中，甲基和苯环是如何相互影响的?具体表现在那些方面。【答】甲苯中，甲基和苯环相互影响，使得二者的性质比单独存在时活泼。①甲苯与酸性KMnO4溶液反应；②甲苯与浓HNO3反应。【问题2】苯和乙烯催化反应生成乙苯，属于什么类型的反应？【答】加成反应。【归纳与对比】苯和甲苯的化学性质的差异比较。性质苯甲苯①能否使酸性KMnO4溶液褪色不能能②能否与卤素单质在催化剂作用下发生取代反应能，一元取代能，多元取代④能否与浓HNO3在浓H2SO4催化下加热发生取代反应能，一元取代能，多元取代课堂习题【习题1】用一种试剂可将三种无色液体：四氯化碳、苯、甲苯鉴别出来，这种试剂是()A．硫酸B．水C．溴水D．酸性KMnO4溶液【习题2】下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的有()①乙烷②甲苯③氟苯④四氯乙烯A．①④B．②③C．③④D．①②DC【习题3】萘环上碳原子的编号如(Ⅰ)式，根据系统命名法，(Ⅱ)式可称为2硝基萘，则化合物(Ⅲ)的名称为()A．2,6二甲基萘B．1,4二甲基萘C．4,7二甲基萘D．1,6二甲基萘【习题4】下列烃中苯环上的一氯代物的同分异构体数目最少的是()A．邻二甲苯B．间二甲苯C．对二甲苯D．乙苯BC谢谢同学们MakePresentationmuchmorefun