来自石油和煤的两种基本化工原料―苯

MichaelFaraday(1791-1867)苯的发现1、19世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，煤炭工业蒸蒸日上。2、不少国家使用煤气照明，人们发现煤气罐里常残留一些油状液体。3、英国化学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣，他花了整整五年的时间从这种液体里提取了苯4、1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物—苯。第二节来自石油和煤的两种基本化工原料例1、发现苯后，经过法国化学家日拉尔等人的精确测定，发现这种液体的蒸气密度是同条件下氢气密度的39倍，而含碳量却高达92.3%，请计算该物质的分子式。解析：78×92.3%÷12=678×（1—92.3%）÷1=6所以苯的分子式为C6H6。研究物质物理性质的一般方法：看、闻、验、查让我们来认识苯的物理性质：溶色、态味熔、沸毒、密来自于煤的（一）苯的物理性质（色、态、味、溶、熔、沸、毒、密）1.无色，有特殊芳香气味的液体2.密度小于水（不溶于水）3.易溶于有机溶剂4.熔点（5.5℃）,沸点（80.1℃）低5.易挥发（密封保存）6.苯蒸气有毒冷却可形成无色晶体。苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。㈠苯分子的结构1.分子式：C6H61、根据苯的分子式，它属于饱和烃还是不饱和烃？为什么？2、可能有含有什么结构？3、如何用实验来验证？0.5ml溴水[实验]：1ml苯1ml苯0.5mlKMnO4(H+)溶液（）（）振荡振荡（）（）紫红色不褪上层橙黄色下层几乎无色苯的结构探究实验结论1：原理：萃取苯与不饱和烃有很大区别，苯分子中没有双键。实验事实：苯的一溴代物（C6H5Br）只有一种结构，苯分子中有几种氢原子？实验结论2：苯分子中6个氢原子处于等同的地位即一种氢原子。梦的启示“我们应该会做梦！......那么我们就可以发现真理......但不要在清醒的理智检验之前，就宣布我们的梦。”凯库勒假设的苯分子的结构：1.苯分子中的6个碳原子形成平面六边形2.苯环中的碳碳单键、双键交替排列现代方法测得的苯空间构型：平面正六边形分子结构：（凯库勒式）CCCCCCHHHHHH科学研究表明：苯分子里6个C原子之间的键完全相同，碳碳的键长为1.4x10-10m，键角为120°,是一种介于单键和双键之间的特殊(独特)的大π键。键能:C-C﹤苯中碳碳键﹤C=CC-C1.54×10-10mC=C1.33×10-10m2.结构式和结构简式：或1.分子式：C6H6㈠苯分子的结构CCCCCCHHHHHH⑵碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键。(既不是碳碳单键也不是碳碳双键)⑴平面正六边形；十二个原子处在同一平面内⒊分子结构：二、苯三.苯的化学性质1、氧化反应2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃现象：明亮的火焰、浓烟（含碳量高）苯易燃烧，但很难被酸性高锰酸钾氧化，在一般情况下不能使酸性高锰酸钾溶液褪色2、取代反应①卤代：（溴苯）C6H6+Br2FeBr3在有催化剂存在的条件下，苯可以和液溴发生取代反应，生成溴苯＋HBr1、溴水不与苯发生反应2、只发生一元取代反应3、溴苯是不溶于水，密度比水大的无色，油状液体，能溶解溴，溴苯溶解了溴时呈褐色②硝化（苯分子中的H原子被硝基取代的反应）硝基苯：苦杏仁味的无色油状液体，不溶于水，密度比水大，有毒，是制造染料的重要原料。+HO－NO2浓H2SO455℃~60℃－NO2+H2ONO2－×注意：⒊加成反应小结：易取代难加成难氧化+3H2Ni苯具有不饱和性，在一定条件下能和氢气发生加成反应。苯的用途苯洗涤剂聚苯乙烯塑料溶剂增塑剂纺织材料消毒剂染料服装制鞋纤维食品防腐剂药物[练习1]可用分液漏斗分离的一组混合物是A.硝基苯和酒精B.溴苯和溴C.苯和水D.硝基苯和水CD[练习2]将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，静置后混合液分成两层，下层几乎呈无色的是（）Ａ．氯水Ｂ．苯Ｃ．ＣＣl4Ｄ.KIE.己烯Ｆ．乙醇BE[练习3]下列区别苯和己烯的实验方法和判断，都正确的是（）A．分别点燃，无黑烟生成的是苯。B．分别加水振荡，能与水起加成反应生成醇而溶解的是己烯。C．分别加溴水振荡，静置后溶液褪色的是己烯。D．分别加入酸性KMnO4溶液，振荡，静置后水层紫色消失的是己烯。CD与ClClClCl____(是，不是)同一种物质，理由是____________________________由此可见，能证明苯分子中不存在C-C、C=C交替排布的事实是_________________________是苯环的碳碳键完全相等。苯的邻二氯代物只有一种[练习4]将溴水与苯充分混合振荡，静置后观察到的现象是_________________________________这种操作叫做_____。欲将此溶液分开，必须使用到的仪器是________。将分离出的苯层置于一试管中，加入某物质后可产生白雾，这种物质是_____________，反应方程式是___________溶液分层；上层显橙色，下层近无色萃取分液漏斗Fe(或FeBr3)+Br2FeBr3Br+HBr[练习5][练习6]苯的二溴代物有三种，则四溴代物有（）A.1种B.2种C.3种D.4种C[练习7]燃烧1L丙烯和苯蒸汽的混合气体，生成同状况下6L的水蒸气，则两种气体在混合气中的质量比为（）A、1：2B、2：3C、6：1D、任意比D备课资料（三）苯的化学性质（较稳定不能使溴水和酸性高锰酸钾褪色）1、能燃烧：2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃[现象]火焰明亮，拌有浓烈的黑烟。由于苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键。这就决定了苯应该既具有烷烃的性质，又具有烯烃的性质。2、取代反应（1）苯与溴的取代反应+Br2FeBr+HBr溴苯液溴溴苯是无色、不溶于水、密度比水大的油状液体。仅取代一个H原子实验室制得的粗溴苯因含有溴而呈褐色。[设问]试剂的加入顺序怎样？[小结]先加苯，再加液溴（因液溴的密度大，后加入有利于两者混合均匀;再者,液溴易挥发,后加液溴可防止溴挥发），最后加铁屑。演示并观察[设问]如何除去粗溴苯中的溴？[小结]可加入NaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分离。[设问]实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏；②水洗；③用干燥剂干燥；④10%NaOH溶液洗；⑤二次水洗。正确的操作顺序是（）。（A）①②③④⑤（B）②④⑤③①（C）④②③①⑤（D）②④①⑤③B[设问]导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？[小结]伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气、冷凝。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。[设问]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，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。演示并观察（2）苯的硝化反应[设问]浓H2SO4的作用是什么？作催化剂、脱水剂[设问]如何控制温度在550C—600C，并使反应物受热均匀？浓H2SO4的作用是:加热方式：水浴加热。（优点是便于控温，且能使反应物受热均匀）装置：+HO—NO2浓H2SO4550C—600CNO2+H2O硝基苯浓HNO3[设问]装置中的长导管的作用是什么？导气兼冷凝回流的作用长导管的作用：[设问]往反应容器中加反应物和催化剂时，顺序应如何？硝基苯:无色有苦杏仁气味的油状液体，不溶于水，密度比水大。有毒。实验室制得的粗硝基苯因含有杂质往往呈淡黄色.装置：[设问]如何除去粗硝基苯中的杂质？[小结]除去杂质提纯硝基苯，可将粗产品依次用水洗→NaOH溶液洗涤→再用蒸馏水洗,最后用分液漏斗分液。☆★由于苯分子中的氢原子被硝基(-NO2)所取代，故称为硝化反应。硝化反应也属于取代反应。[设问]NO2、NO2—、—NO2有何区别？[小结]NO2是一种具体的物质，可以独立存在；NO2—是亚硝酸根原子团，带一个单位负电荷；—NO2是一个中性的原子团，不带电，但不能独立存在。③磺化（苯分子中的H原子被磺酸基取代的反应）+HO－SO3H70℃~80℃－SO3H+H2O（苯磺酸）3、加成反应（与H2、Cl2等）+3H2催化剂较难进行加成反应请写出苯与Cl2的加成反应方程式。＋3Cl2催化剂HClClClClHHHClHClH六氯环己烷3．能取代总结苯的化学性质：1．稳定，难被KMnO4（H+）氧化；2．可燃；4．难加成2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃+Br2FeBr+HBr+HO—NO2浓H2SO4550C—600CNO2+H2O+3H2催化剂对比与归纳烷烯苯与Br2作用Br2试剂反应条件反应类型与KMnO4作用点燃现象结论纯溴溴水纯溴溴水光照取代加成Fe粉取代萃取无反应现象结论不褪色褪色不褪色不被KMnO4氧化易被KMnO4氧化苯环难被KMnO4氧化焰色浅，无烟焰色亮，有烟焰色亮，浓烟C%低C%较高C%高[思考]有人认为苯的结构还可能具有两种三维空间的主体结构，请你根据现有的实验事实分析这两种结构是否合理？说出其理由。不合理；若是第一种结构，则不能发生加成反应；若是第二种结构，则应该能使KMnO4（H+）溶液及溴水褪色。苯的同系物：分子结构中含有一个苯环，在分子组成上和苯相差一个或若干个—CH2—原子团的有机物。CH3CH3CH3CH2—CH3CH3CH2—CH3甲苯邻二甲苯乙苯邻甲乙苯通式：CnH2n-6（n≥6）[小结]本节课我们通过观察分析认识了苯的物理性质，了解了苯的组成和结构特征，苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，能像烷烃那样易发生取代反应如与溴的取代、硝化反应、磺化反应等，加成反应虽不如烯烃那样容易但在特殊条件下也能进行加成，如与氢气的加成。当然作为有机物，苯还易燃烧，但会有浓烟，而其他氧化反应不易进行，如不能使酸性KMnO4溶液褪色。