2.3.2 苯的同系物 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第2课时 苯的同系物 第三节 芳香烃 第二章 烃 资料 甲苯是一种无色且带有特殊香味的气体。在生活中它经常被用于化工原料、农药、制作染料、合成树脂等用途。同时甲苯也是汽油的重要组成部分。 一、用于工业：甲苯可以大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂。 二、用于染料：甲苯通过侧链氯化能得到一氯苄，二氯苄和三氯苄以及衍生物苯甲醇非常适合用于各类染料。 三、用于食品防腐剂：甲苯通过氧化可以得到苯甲酸，苯甲酸被用于制作食品防腐剂。 同系物：结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物。 寻亲记：根据同系物的概念，找出苯的“亲人”。 —CH3 A. —CH2CH3 D. —CH3 CH3— C. —CH=CH2 B. —CH—CH3 E. Br | —CH3 F. A、C、D 苯的同系物 定义：苯环上的氢原子被烷基取代(饱和)所得到的一系列产物称为苯的同系物 通式： CnH2n-6(n≥7) 只含有一个苯环，且侧链为C-C单键的芳香烃。 书写分子式为C8H10，且分子中含有苯环的所有同分异构体的结构简式。 —CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H3C 乙苯 邻二甲苯 （1,2-二甲苯） 间二甲苯 （1,3-二甲苯） 对二甲苯 （1,4-二甲苯） 苯的同系物 下列物质中属于苯的同系物的是？ 常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3) 甲苯 －95 111 0.867 乙苯 －95 136 0.867 邻二甲苯 （1,2-二甲苯） －25 144 0.880 间二甲苯 （1,3-二甲苯） －48 139 0.864 对二甲苯 （1,4-二甲苯） 13 138 0.861 CH3 C2H5 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 一般具有类似苯的气味，无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 1、性质预测：甲苯可能具有哪些化学性质？ H | H—C—H | H CH3 甲苯分子中含有苯环和甲基，其化学性质与苯和甲烷相似。 ⑤溴水： 不与溴水反应，但能萃取使溴水褪色 ⑥KMnO4(H+)： 不与KMnO4(H+)反应，不能使KMnO4(H+)褪色 ②可燃性： 能燃烧，发生氧化反应 ③取代反应： 能和液溴、浓硝酸、浓硫酸发生取代反应 ④加成反应： 能和H2反应 苯的同系物性质 ①氯气： 光照条件下发生取代反应 2、实验探究：苯和甲苯与溴水或酸性高锰酸钾溶液能否反应【实验2-2】 苯的同系物性质 实验内容 实验现象 解释 （1）向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置 （2）将上述试管用力振荡，静置 甲苯与苯均不与溴水发生反应； 苯和甲苯的密度比水小。 苯、甲苯与溴水均不能发生化学反应，溴易溶于苯和甲苯，苯、甲苯能够萃取溴。 都分层，溴水沉到液体底部，上层为油状液体 两试管均出现分层，上层橙红色，下层接近无色。 实验内容 实验现象 解释 （3）向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入酸性高锰酸钾溶液，静置 （4）将上述试管用力振荡，静置 苯不与酸性高锰酸钾反应； 甲苯可以与酸性高锰酸钾反应 盛苯的试管出现分层，下层为紫色；盛甲苯的试管为溶液褪色。 都分层，紫红色酸性KMnO4溶液沉到液体底部，上层为油状液体。 甲苯与苯均不溶于水，密度均比水小，KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯的密度。 2、实验探究：苯和甲苯与溴水或酸性高锰酸钾溶液能否反应【实验2-2】 苯的同系物性质 酸性高锰酸钾溶液 酸性高锰酸钾溶液 3、发现问题：甲烷、苯都不能与酸性高锰酸钾反应，但甲苯可以与酸性 高锰酸钾反应，使其褪色。为什么？ H | H—C—H | H CH3 H— COOH 不反应 【结论】甲基与苯环之间存在相互作用，苯环的存在使连在苯环上的甲基活化，使甲基易被酸性高锰酸钾溶液氧化。 苯的同系物性质 苯的同系物性质 1、氧化反应 ①可燃性 ②使酸性KMnO4溶液褪色 KMnO4 （H+） R R’ -R(-R’)：烷基或H。 无论R-的碳链有多长，氧化产物都是苯甲酸。 苯环对烃基的影响，使烃基被氧化为酸。 (H+)KMnO4 (H+)KMnO4 学习评价 CH2—CH—CH3 CH3 CH2—CH2—CH3 H3C—C—CH3 CH3 H3C—C—CH2CH3 CH3 下列哪种苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色？ √ √ × × 甲基与苯环之间存在相互作用，苯环的存在使连在苯环上的甲基活化，那么甲基对苯环是否有影响？ 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热的条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物、三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。 CH3 NO2 CH3 NO2 CH3 +HO-NO2 浓硫酸 △ + （58%） （38%） 思考与讨论 甲基使苯环上与甲基处于邻、对位氢原子活化而易被取代。 2、取代反应 （1）硝化反应 苯的同系物性质 2、取代反应 （1）硝化反应 以甲苯为例 2,4,6-三硝基甲苯（TNT） ＋3HO—NO2 CH3 浓硫酸 △ ＋3H2O CH3 NO2 NO2 O2N 淡黄色针状晶体，不溶于水。烈性炸药，应用于国防、采矿、筑路、水利建设等。 甲基可以影响苯环，使苯环侧链甲基的邻、对位上H原子活化更易发生取代反应。 【思考与讨论】 （1）在光照条件下，甲苯与氯气能发生类似甲烷与氯气的取代反应，请写出可能的有机产物的结构简式。分离提纯这些有机化合物的方法是什么？ CH3 + Cl2 光 CH2Cl CHCl2 CCl3 + HCl 蒸馏 产物以一氯甲苯为主 苯的同系物性质 2、取代反应 （2）卤代反应 烷基氢被取代 （2）在FeBr3催化下，甲苯与溴发生取代反应可以生成一溴代甲苯，请写出该反应的主要有机产物的结构简式，并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物的变化。 CH3 + Br2 FeBr3 CH3 Br + HBr CH3 Br + HBr 或 CH3 + Cl2 FeCl3 或Fe CH3 Cl + HCl CH3 Cl + HCl 或 苯的同系物性质 2、取代反应 （2）卤代反应 【思考与讨论】 苯环和侧链都能发生取代反应，但条件不同，产物不同，发生取代反应取代位置不同。 苯环上的氢被取代 （3）在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反应： —CH3 ＋3H2 Pt △ —CH3 苯的同系物性质 3、加成反应 【思考与讨论】 通过比较苯和甲苯与酸性高锰酸钾溶液的反应和取代反应，你有什么发现？ 【结论】苯的同系物中的苯环和其侧链烷基会相互影响，进而影响有机物的化学性质。 苯环影响侧链： 侧链影响苯环： 易被酸性高锰酸钾溶液氧化 苯环侧链的邻、对位易发生取代反应 【资料卡片】——认识稠环芳香烃 稠环芳香烃：由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃。 萘 蒽 分子式为C10H8，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。 分子式为C14H10，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。 明辨是非 （1）符合CnH2n-6（n≥6）通式的有机物一定是苯及其同系物。（ ） （2）含有一个苯环的烃一定属于苯的同系物。（ ） （3）苯和甲苯都能在空气中燃烧产生较多黑烟。（ ） （4）甲苯和己烷能用高锰酸钾酸性溶液区别。（ ） （5）甲苯与溴水在加入FeBr3的条件下发生取代反应。（ ） （6）苯比甲苯更容易与硝酸反应。（ ） （7）标准状况下，22.4 L苯中含有3NA个碳碳双键。（ ） （8）乙苯的一氯代物有3种。(　　) × × √ √ × × × × 重要的烃比较 有机物 烷烃 烯烃 炔烃 苯与苯的同系物 代表物 结构简式 CH4 苯 甲苯 结构特点 全部为σ 键、饱和烃 含碳碳双键(σ键和π键)、不饱和链烃 含碳碳三键(σ键和π键)、不 饱和链烃 含大π键、芳香烃 空间结构 物理性质 燃烧 主要反应类型 含一个苯环(含大π键)，侧链为烷基 正四面体 平面形 直线形 平面正六边形 所有碳原子在同一平面上 1~4无色气体，5~16液体，难溶于水 无色液体 易燃，完全燃烧时生成CO2和H2O 取代 加成反应、氧化反应、加聚反应 取代、加成 加成反应、取代反应、氧化反应 各类烃与卤素和高锰酸钾反应对比 烷 烯/炔 苯 苯同系物 与卤素单质作用 (以Br2为例) Br2试剂 反应条件 反应类型 与KMnO4作用 现象 结论 溴蒸气 光照 取代 溴水或溴的CCl4溶液 无 加成 液溴 溴水 Fe粉 取代 萃取 无 液溴 Fe粉 苯环取代 溴蒸气 光照 侧链取代 不褪色 不被KMnO4氧化 褪色 易被KMnO4氧化 不褪色 苯环难被KMnO4氧化 褪色 侧链被KMnO4氧化（苯环链接碳上有H） 溴水 萃取 无 不反应，萃取褪色 与溴的CCl4溶液互溶，不褪色 液态烷烃可萃取使溴水褪色 典例分析 科学家通过实验发现环己烷在一定条件下最终可以生成苯，从而增加苯及其芳香族化合物的产量，下列有关说法正确的是( ) A．①②两步都属于加成反应 B．环己烯的链状同分异构体超过10种(不考虑立体异构) C．环己烷、环己烯、苯均能使溴水褪色，且褪色原理相同 D．环己烷、环己烯、苯均不能使酸性KMnO4溶液褪色 B ① ② [由烯烃、炔烃和芳香烃的加成反应可知，加成反应降低了烃的不饱和度，而上述反应①和②却相反，A项错误；环己烯的链状同分异构体有炔烃(7种)、二烯烃(大于3种)，其数量大于10种，B项正确；环己烷、环己烯、苯均能使溴水褪色，其中环己烷、苯萃取了溴水中的溴，而环己烯使溴水褪色则是环己烯与溴发生了加成反应，反应原理不同，C项错误；环己烷、苯均不能使酸性KMnO4溶液褪色，环己烯分子中的碳碳双键能被酸性KMnO4溶液氧化，从而使酸性KMnO4溶液褪色，D项错误。] A.　　　 　B. C. D. $$