苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)

第二節(jié)芳香烴授課人：董嘯一、苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、苯的分子結(jié)構(gòu)

苯分子中的六個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)正六邊形，六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都在一個(gè)平面上，構(gòu)成正六邊形，碳碳鍵鍵長(zhǎng)完全相等，而且介于單鍵和雙鍵之間。苯環(huán)中的碳碳鍵完全相同，是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊鍵。苯的物理性質(zhì)顏色：無(wú)色氣味：特殊氣味狀態(tài)：液態(tài)熔點(diǎn)：5.5℃沸點(diǎn)：80.1℃密度：比水小毒性：有毒溶解性：不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。2、苯的物理性質(zhì)【展示】苯的實(shí)物，讓學(xué)生直接觀察苯的顏色和狀態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)1】：將裝有苯的試管放入到冰水混合物中，觀察試管中的變化。【實(shí)驗(yàn)2】：將苯與水混合于試管，振蕩、靜置后觀察現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)苯的溶解性。【歸納】苯是一種無(wú)色、有特殊氣味的有毒液體，不溶于水且比水輕、熔沸點(diǎn)低。3、苯的化學(xué)性質(zhì)（1）苯的氧化反應(yīng)①燃燒：2C6H6+15O2→12CO2+6H2O②氧化：苯中加入酸性高錳酸鉀溶液【現(xiàn)象】火焰明亮，放出黑煙，與乙炔燃燒現(xiàn)象相同。苯不能使酸性高錳酸鉀褪色，說(shuō)明苯不能被酸性高錳酸鉀氧化。【思考與交流】比較甲烷、乙烯、乙炔和苯的燃燒現(xiàn)象，分析乙烯、乙炔火焰明亮的原因以及乙炔、苯燃燒產(chǎn)生黑煙的原因。

乙烯、乙炔和甲烷相比含碳量高，燃燒時(shí)產(chǎn)生水少，燃燒火焰明亮，有較多黑煙。乙炔和苯的含碳量相同，但是乙炔是氣體，且分子中原子個(gè)數(shù)少，比苯燃燒稍充分。（2）苯的取代反應(yīng)

在一定條件下，苯易與液溴、硝酸和硫酸發(fā)生取代反應(yīng)，部分具備飽和烴的性質(zhì)。①苯與溴的取代——苯的溴代【學(xué)生活動(dòng)1】根據(jù)苯與溴發(fā)生反應(yīng)的條件，請(qǐng)你設(shè)計(jì)制備溴苯的實(shí)驗(yàn)方案。溴苯.DAT【具體做法】實(shí)驗(yàn)步驟：把苯和少量液態(tài)溴放在燒瓶里，同時(shí)加入少量鐵屑作催化劑。用帶導(dǎo)管的瓶塞塞緊瓶口，跟瓶口垂直的一段導(dǎo)管可以兼起冷凝器的作用。在常溫時(shí)，很快就會(huì)看到，在導(dǎo)管口附近出現(xiàn)白霧（由溴化氫遇水蒸氣所形成）。反應(yīng)完畢后，向錐形瓶?jī)?nèi)的液體里滴入AgNO3溶液，有淺黃色溴化銀沉淀生成。把燒瓶里的液體倒在盛有冷水的燒杯里，燒杯底部有褐色不溶于水的液體。不溶于水的液體是溴苯，它是密度比水大的無(wú)色液體，由于溶解了溴而顯褐色。注意事項(xiàng)：長(zhǎng)管管口接近水面，但不接觸，防止倒吸。苯,溴,鐵順序加藥品(強(qiáng)調(diào):是液溴,不是溴水,苯與溴水只萃取,不反應(yīng)。鐵粉的作用：催化(真正的催化劑是FeBr3)。①苯只能與液溴發(fā)生取代，不能與溴水發(fā)生取代。此取代反應(yīng)需要使用鐵粉或溴代鐵作催化劑。②溴苯為無(wú)色不溶于水的液體，但實(shí)驗(yàn)中由于溴苯中混有溴而帶有顏色。分離提純溴苯的方法：向反應(yīng)混合物中加入NaOH溶液，充分振蕩?kù)o置后分液，取下層溶液。③解釋苯溴代反應(yīng)裝置中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用：冷凝回流。使蒸發(fā)的苯與溴冷凝回流到容器中。②苯的硝化反應(yīng)：

硝基苯是無(wú)色有苦杏仁味的油狀液體，密度比水大,有毒。硝基苯的用途：將其還原得苯胺，苯胺用于制造染料和農(nóng)藥?！緦W(xué)生活動(dòng)2】根據(jù)苯與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)的條件，請(qǐng)你設(shè)計(jì)制備硝基苯的實(shí)驗(yàn)方案。硝基苯.DAT長(zhǎng)玻璃管（冷凝回流作用）實(shí)驗(yàn)步驟：

①配制混和酸：先將1.5mL濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入2mL濃硫酸，并及時(shí)搖勻和冷卻。②向冷卻后的混酸中逐滴加入1mL苯，充分振蕩，混和均勻。③將大試管放在50~60℃的水浴中加熱約10min。④將反應(yīng)后的液體倒入一個(gè)盛有冷水的燒杯中，可以觀察到燒杯底部有黃色油狀物生成，用分液漏斗分離出粗硝基苯。⑤粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌。若將用無(wú)水CaCl2干燥后的粗硝基苯進(jìn)行蒸餾，可得純硝基苯。蒸餾應(yīng)在通風(fēng)柜或通風(fēng)良好處進(jìn)行。注意事項(xiàng)：①水浴;溫度計(jì)位置;水浴的水面高度（反應(yīng)裝置中的溫度計(jì)，應(yīng)插入水浴液面以下，以測(cè)量水浴溫度。）②藥品加入的順序:先濃硝酸再濃硫酸

冷卻到50-60℃再加入苯。③水浴溫度:50-60℃(溫度高苯揮發(fā),硝酸分解),水浴加熱。③苯的磺化反應(yīng)：苯磺酸：苯磺酸是一種有機(jī)酸，溶于水，具有酸的通性。注：反應(yīng)物是苯與濃硫酸，反應(yīng)條件共熱至70－80℃。（3）苯的加成反應(yīng)苯部分表現(xiàn)出碳碳雙鍵的性質(zhì)，在特定條件下仍能發(fā)生加成反應(yīng)，如與氫氣的加成。+3H2Ni+3Cl2催化劑ClClClClClClHHHHHH比較甲烷、乙烯、乙炔和苯：二、苯的同系物1、苯的同系物：（1）基本概念：芳香烴概念：凡分子中含有苯環(huán)的烴。苯的同系物：分子中有一個(gè)苯環(huán)，且側(cè)鏈上只連接飽和烴基的烴。關(guān)系：苯的同系物屬于芳香烴。（2）苯的同系物的通式：CnH2n-6（3）常見(jiàn)苯的同系物：【學(xué)生活動(dòng)】請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出分子式為C9H12的苯的同系物可能的同分異構(gòu)體，并命名。（1）苯的同系物的氧化反應(yīng)：①燃燒氧化時(shí)，現(xiàn)象同苯的燃燒，火焰明亮，放出濃煙。②苯的同系物可被氧化劑酸性KMnO4所氧化，溶液褪色。但苯不能被氧化。

2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)COOHKMnO4H+CH不論側(cè)鏈多長(zhǎng)，均被氧化為苯甲酸。2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)（2）取代反應(yīng)：苯的同系物與苯一樣可發(fā)生取代反應(yīng)，如鹵代、硝化等。

2，4，6－三硝基甲苯又稱(chēng)TNT，淡黃色針狀晶體，不溶于水，是一種烈性炸藥，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、開(kāi)礦、筑路等。濃硫酸△

+3HNO3+3H2O活學(xué)活用請(qǐng)分別寫(xiě)出乙苯和三種二甲苯分別與濃硝酸和濃硫酸的混合溶液反應(yīng)的方程式。2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)（3）加成反應(yīng)催化劑△+3H2【學(xué)與問(wèn)】通過(guò)比較苯和甲苯分別與酸性KMnO4以及硝化反應(yīng)的條件及反應(yīng)產(chǎn)物，試分析它們有什么不同？你能得到什么啟示？【分析】苯環(huán)和烴基相互影響。苯環(huán)的存在使-CH3變得活潑了,乙烷中有-CH3,但不能使高錳酸鉀溶液褪色,但甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,-CH3被氧化了。-CH3的存在,使苯環(huán)更易發(fā)生取代反應(yīng)，甲苯與濃硫酸濃硝酸共熱時(shí)苯環(huán)上的三個(gè)H原子都被取代。

〖結(jié)論〗在苯的同系物中苯環(huán)與側(cè)鏈的相互影響，導(dǎo)致苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)比苯活潑，容易發(fā)生取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。比較苯和甲苯：【小練習(xí)】1、苯的同系物取代產(chǎn)物種類(lèi)的確定（1）試確定甲苯一氯取代產(chǎn)物的種類(lèi)。（2）試確定對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯的一氯取代產(chǎn)物的種類(lèi)。（3）一式量為43的烴基與苯基可形成的化合物有哪幾種？2、寫(xiě)出下列化學(xué)方程式(1)甲苯與氫氣(2)苯乙烯與溴水(3)苯乙烯加聚(4)苯乙烯與過(guò)量的氫氣反應(yīng)3、用化學(xué)方法來(lái)鑒別下列各組物質(zhì)：(1)苯和乙苯(2)已烷和已烯(3)苯、甲苯、己烯三、芳香烴的來(lái)源及其應(yīng)用【思考與交流】請(qǐng)同學(xué)們查閱有關(guān)資料，了解芳香烴的來(lái)源及其應(yīng)用?！練w納】（1）來(lái)源：芳香烴的主要來(lái)源是石油裂解后的小分子脂肪烴催化重整以及煤焦油的分餾。（2）應(yīng)用：化工原料。【資料卡片】稠環(huán)芳香烴簡(jiǎn)介

由兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)以共用兩個(gè)相鄰碳原子的方式形成的芳香烴叫做稠環(huán)芳香烴。常見(jiàn)的簡(jiǎn)單稠環(huán)芳烴有萘、蒽、菲等。萘，蒽，菲，這類(lèi)不飽和度很大的，易取代，難加成。稠環(huán)是多環(huán)有機(jī)物中的一種。萘：分子式C10H8,白色,易揮發(fā)并有特殊氣味的晶體。從煉焦的副產(chǎn)品煤焦油中大量生產(chǎn),而用于合成染料等。通常的衛(wèi)生球就是用萘制成的，現(xiàn)已禁用。蒽：一種含三個(gè)環(huán)的稠環(huán)芳烴，分子式C14H10。蒽的三個(gè)環(huán)的中心在一條直線(xiàn)上，是菲的同分異構(gòu)體。蒽為無(wú)色片狀晶體，容易升華，不溶于水,難溶于乙醇，易溶于熱苯。它存在于煤焦油中。蒽是生產(chǎn)燃料的重要原料。菲：分子式C14H10，無(wú)色、有熒光、單斜形片狀的晶體?？捎糜诤铣蓸?shù)脂、植物生長(zhǎng)激素、染料和農(nóng)藥等方面?！拘≠Y料】苯的毒性苯有毒，對(duì)中樞神經(jīng)和血液有較強(qiáng)的作用。嚴(yán)重的急性苯中毒可以引起抽搐，甚至失去知覺(jué)。慢性苯中毒能損害造血功能。長(zhǎng)期吸入苯及其同系物的蒸氣，會(huì)引起肝的損傷，損壞造血器官及神經(jīng)系統(tǒng)，并能導(dǎo)致白血病。苯化合物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì)?！?012年高考題】溴苯是一種化工原料，實(shí)驗(yàn)室合成溴苯的裝置示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

苯溴溴苯密度/g·cm-30.883.101.50沸點(diǎn)/°C8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步驟回答問(wèn)題：(1)在a中加入15mL無(wú)水苯和少量鐵屑。在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴。向a中滴入幾滴溴，有白色煙霧產(chǎn)生，是因?yàn)樯闪薩______氣體。繼續(xù)滴加至液溴滴完。裝置d的作用是_________________；HBr吸收HBr和Br2

(2)液溴滴完后，經(jīng)過(guò)下列步驟分離提純：①向a中加入10mL水，然后過(guò)濾除去未反應(yīng)的鐵屑；②濾液依次用l0mL水、8mLl0％的NaOH溶液、10mL水洗滌。NaOH溶液洗滌的作用是

；③向分出的粗溴苯中加入少量的無(wú)水氯化鈣，靜置、過(guò)濾。加入氯化鈣的目的是______；除去HBr和未反應(yīng)的Br2

干燥(3)經(jīng)以上分離操作后，粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為_(kāi)_____，要進(jìn)一步提純，下列操作中必須的是______(填入正確選項(xiàng)前的字母)；A重結(jié)晶B過(guò)濾C蒸餾D萃取(4)在該實(shí)驗(yàn)中，a的容積最適合的是______(填入正確選項(xiàng)前的字母)。

A.25mLB.50mLC.250mLD.509mL苯CB1、烴的含碳量比較：不同的烴比較含碳量的方法是將烴的分子式CnHm，轉(zhuǎn)化為CHm/n，然后比較氫原子數(shù)即可。

【活學(xué)活用】下列烴燃燒時(shí)黑煙最少的是：A.C2H2B.C2H4C.C3H4

D.C3H8E.C6H14F.C7H8【知識(shí)拓展】2、烴的耗氧量比較：（1）等物質(zhì)的量的烴（CXHY）的耗氧量比較：x+y/4（2）等質(zhì)量的烴的耗氧量比較：

含氫量越高，耗氧量越高?！净顚W(xué)活用】（1）等物質(zhì)的量的下列烴完全燃燒消耗的氧氣最多的是：A.C2H2B.C2H4C.C3H4

D.C3H8E.C6H14F.C7H8（2）等質(zhì)量的下列烴完全燃燒消耗的氧氣最多的是：A.C2H2B.C2H4C.C3H4

D.C3H8E.C6H14F.C7H83、烴燃燒前后壓強(qiáng)比較：溫度大于100℃

烴的燃燒通式為：CnHm+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2O

若m﹥4，燃燒后分子數(shù)增多，壓強(qiáng)增大；若m