2.3.2苯的同系物 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

第2课时 苯的同系物 第二章 烃 第三节 芳香烃 学习 目标 PART 01 PART 02 了解苯的同系物的组成、结构及其性质，培养微观探析与变化观念的能力。 通过对比、类比等方法，说出苯和苯的同系物的性质异同，举例说明有机化合物中官能团之间的相互影响 活动：以下芳香烃在组成上有什么特点？你能总结出它们的通式吗？ 结构特点：只有一个苯环 且 苯环侧链为烷基（饱和），通式为CnH2n-6 一、苯的同系物的组成、结构 1、概念：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物。 2、结构特点：其分子中有一个苯环，侧链都是烷基。 3、通式: CnH2n－6(n≥7)。 4、常见苯的同系物： 　甲苯　　　　 乙苯　　　　　邻二甲苯　间二甲苯　　　 对二甲苯 [辨析] 芳香化合物、芳香烃、苯的同系物三个概念及相互关系。 芳香化合物：含苯环的化合物(可含除C、H外的元素)。 芳香烃：含有苯环的烃(只含C、H元素) 。 苯的同系物：有1个苯环，侧链全为烷烃基的芳香烃。 芳香烃 苯的同系物 芳香族化合物 苯 通式符合CnH2n－6 5、判断苯的同系物，必须符合以下条件： ①是烃 ②只含一个苯环 ③侧链全部是烷基 ④通式符合CnH2n－6； 思考交流：以上有机物哪些属于苯的同系物？ 6. 苯的同系物的命名 (1)习惯命名法：以苯作母体，苯环上的烃基为侧链进行命名，先读取代基，后读苯环。 ①一元烷基苯以苯为母体，烷基为取代基，如： ②二元烷基苯也是以苯为母体，分别有3种同分异构，可用邻、间、对位命名，如： 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 甲苯 ③三元烷基苯，当三个烷基相同时，可以用连、偏、均来表示。如： 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 (2)系统命名法： 将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基（如甲基）所在的碳原子为1号，并按使支链的位次和最小的原则给其他取代基编号，最后根据有机物名称的基本格式写出名称。如： 1,4–二甲基–2–乙基苯 1，2–二甲苯 1，3–二甲苯 1，4–二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm−3) 甲苯 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) −95 −95 −25 −48 13 111 136 144 139 138 0.867 0.867 0.880 0.864 0.861 二、苯的同系物的性质 ①气味类似苯，无色液体，密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂，本身也常作为有机溶剂 。 ②随碳原子数增多，熔沸点依次升高，密度依次增大；苯环上的支链越多，溶沸点越低。 ③同分异构体中，苯环上的侧链越短，侧链在苯环上分布越散（极性越小，分子间作用力越弱），熔沸点越低。 （一）物理性质 如：三种二甲苯的熔、沸点与密度 熔点：对二甲苯＞邻二甲苯＞间二甲苯。 沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 都含有一个苯环，性质相似 思考：比较苯和甲苯结构的异同点，推测甲苯的化学性质。 ①苯及其同系物都能燃烧且火焰明亮，伴有浓烟，放出大量热。 ②都能与卤素单质、浓硝酸发生取代反应。 ③都能与氢气发生加成反应。 燃烧反应通式：CnH2n-6 + (3n-3)/2O2 → nCO2 + (n-3)H2O (二)苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) 与苯相似，都可发生氧化、取代(卤代、硝化、磺化)、加成。但由于苯环与烷基的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯及烷烃相比又有所不同。 (1)可燃性：苯及其同系物都能燃烧且火焰明亮，伴有浓烟，放出大量热。 1、氧化反应 燃烧反应通式： (2)苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。 酸性高锰酸钾 苯甲酸 由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物的侧链容易被氧化。侧链烃基如果与苯相连接的碳原子上有氢原子，就能被酸性高锰酸钾溶液氧化成苯甲酸（无论R—的碳链有多长，烷基均被氧化为-COOH）。 不同之处1： 苯环的存在对侧链有影响：苯环活化侧链， 使侧链更易被氧化。 该反应可用于鉴别苯和部分苯的同系物 (H+)KMnO4 × (H+)KMnO4 思考:如何鉴别苯和甲苯？ 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别。 思考：如何除去苯中溶解的少量甲苯? KMnO4/H+(aq) 分液 NaOH(aq) 苯 甲苯 苯 苯 2、与卤素单质（Cl2、Br2等）的取代反应 苯环和侧链都能发生取代反应，但条件不同。 邻溴甲苯 对溴甲苯 不能与卤水取代！如，甲苯使溴水褪色，是因萃取使水层颜色变浅。 规律： ①光照条件下，苯的同系物取代反应发生在烷基侧链上。 ②卤化铁做催化剂，苯的同系物取代反应发生在苯环上烷基的邻、对位。 不同之处2： 由于侧链对苯环的影响：使苯环上烷基的邻、对位上的氢更易被取代。 拓展：苯的同系物的卤代反应 CH3 CH3 + Cl2 + Cl2 CH2Cl +HCl CH3 Cl CH3 Cl + HCl 条件Ⅰ 条件Ⅱ 条件Ⅰ:_____、条件Ⅱ:_____ 光照 FeCl3 3、与硝酸的取代反应:（硝化反应） 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。例如在30 ℃条件下，主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一取代产物： 62% 浓硫酸 30℃ 33% 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2,4,6-三硝基甲苯。 浓硫酸 30℃ 浓硫酸 △ 2,4,6-三硝基甲苯，又叫梯恩梯（TNT），淡黄色针状晶体，不溶于水。 在引爆剂作用下发生猛烈爆炸，是一种烈性炸药。 不同之处2： 侧链影响了苯环，使苯环上的H(尤其是苯环上烷基的邻、对位)更活跃，易于取代！ 4、加成反应 + 3H2 催化剂 △ CH3 CH3 甲基环己烷 结论:苯的同系物与氢气的加成反应很困难，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色，进一步证明：苯环中不是一般的碳碳单键和碳碳双键，是一种介于单键和双键之间独特的键。 苯的同系物同分异构体数目的判断方法 1、定一(或二)移一法苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种同分异构体；苯环上连有三个取代基时，可先固定两个取代基，得到几种结构，再逐一插入第三个取代基，从而确定出同分异构体的数目。 2、记忆高考中大多考查苯环上有2个或3个取代基时的同分异构问题，为避免出错，可总结出苯环上的氢原子被2个或3个取代基取代后同分异构体的数目。 做题技巧：苯环上取代基个数与同分异构体的个数之间关系 （1）苯环上1个取代基： （2）苯环上2个取代基： 3种： 邻、间、对 1种 X ①苯环连两个相同取代基：-X、-X —X —X X X X X ②苯环连两个不同取代基：-X、-Y —X —Y Y X X Y （不管2个取代基是否相同） （3）苯环上3个取代基： ① 3X型：3种 ② 2X/Y型： 6种 X X X —X —X X X X X —X —X Y— —X —X Y X X Y Y X X X X Y X X Y— ③ X/Y/Z型： 10种 —X —Y Z— —X —Y Z Y X Z Z Y X Y X Z— Y X Z Y X —X —Y Y X —X —Y Z— Z —X —Y Y X Z Y X —Z （4）苯环上4个取代基： ①4X: 3种 ②3X/Y：6种 ③2X/2Y：11种 1、等效氢法分子中完全对称的氢原子称为“等效氢原子”，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢原子”的数目。 2、换元法苯的同系物的苯环上有多少种可被取代的氢原子，就有多少种苯环上的一元取代产物。在苯环上的取代产物中，若苯的同系物的苯环上有n个可被取代的氢原子，则m个取代基(m<n)的取代产物与(n－m)个取代基的取代产物种类数相同。 苯的同系物的一元取代产物的同分异构体数目的判断方法 三、稠环芳香烃 (1)定义 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是稠环芳香烃。 (2)示例 萘：分子式为C10H8，结构简式为 ，是一种无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水。 蒽：分子式为C14H10，结构简式为 ，是一种无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯。 Lavf58.29.100 $$