来自石油和煤的两种基本化工原料--苯

第二节来自石油和煤的两种基本化工原料苯第3-4课时教学目的1、使学生了解苯的组成和结构特征2、使学生了解苯的物理、化学性质3、使学生掌握掌握苯的溴代、硝化反应。教学重难点苯分子的结构与苯的化学性质的关系十九世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，已经陆续用煤气照明，煤炭工业蒸蒸日上。煤焦油造成严重污染，要想变废为宝，必须对煤焦油进行分离提纯。煤焦油焦臭黑粘，化学家们忍受烧烤熏蒸，辛勤工作在炉前塔旁。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。日拉尔等化学家测定该烃分子式是C6H6,这种烃就是苯。法拉第[演示]观察苯的色态、苯的水溶性，用一根粉笔蘸取上层液体，点燃。归纳其物理性质。（一）苯的物理性质（色、态、味、密度、熔点、沸点、溶解性、特性）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.苯蒸气有毒二、苯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。[设问]苯的分子式为C6H6，那么苯是否属于烃?属于饱和烃还是不饱和烃?[小结]苯分子和饱和链烃相比,缺少许多氢原子,属于不饱和烃。[讨论]既然苯属于不饱和烃，那么苯分子中是否含有C=C或C≡C？如何用实验来验证？[演示实验]苯和KMnO4、溴水的反应。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分子式C6H6∵不能使KMnO4(H+)褪色、不与Br2水反应∴C6H6分子稳定，且无C=C(不饱和)结构简式苯的结构探究结构式凯库勒式(二)苯分子的结构结构简式结构式1、苯分子的结构特点（1）平面六边形结构：所有原子共平面，键角1200（2）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。为了纪念凯库勒，他所提出的苯的结构式被命名为凯库勒结构式，现仍被使用。苯分子中平均化的碳碳间键长：1.4×10－10m烷烃C-C键键长：1.54×10－10m烯烃C=C键键长:1.33×10－10m（3）苯分子中并没有交替存在的单、双键。[思考]下列分子中,最多有_________个原子共平面；最多有__________个C原子共直线。CH=CH2163（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、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）[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[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。