1.3.3 苯、苯的同系物及其性质-2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3

第1章 有机化合物的结构与性质 烃 第3节 烃 第三课时 苯、苯的同系物及其性质 1 学习目标 1、了解苯的结构。掌握苯及其同系物与卤素单质、硝酸、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液等的反应。 2、掌握苯及其同系物的命名。 3、了解不同官能团之间存在的相互影响。 复习回顾 苯的物理性质是无色、有特殊气味有毒的液体；密度比水小；而且不溶于水，苯是很好的有机溶剂；熔点5.5℃，低于5.5℃时可凝成无色晶体；沸点80.1℃，易挥发。 苯的化学式：C6H6。苯分子碳原子SP2杂化，是平面六边形的较稳定结构。苯分子中六个碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种特殊的共价键。 1.芳香烃 (1)概念：分子中含有 的烃。 (2)分类 ①苯的同系物：是苯环上的氢原子被 取代后的产物，其分子中只有一个 ，侧链都是 ，分子组成通式为 。 ②多环芳烃：分子中有 的芳香烃。 ③稠环芳烃：通过两个或多个 而形成的芳香烃。 苯环 烷基 苯环 烷基 CnH2n－6(n>6) 多个苯环 苯环的并合 知识点一 芳香烃及苯的同系物 芳香族化合物：含有苯环的化合物。 芳香烃：含有苯环的烃，如甲苯，乙苯等。 苯的同系物：苯的苯环上氢原子被烷基代替而得到的芳烃(只含有一个苯环并和苯相差一个或几个CH2的烃)。 (3)苯及其同系物的有关概念 【思考】芳香烃，苯的同系物，芳香族化合物三者的关系是什么？ 芳香族化合物 芳香烃 苯的同系物 1、下列属于苯的同系物的是( ) D 知识点二 苯的同系物命名 ①以苯为母体，侧链的烃基作为取代基，称为“某苯”。 ②若有多个取代基可用邻、间、对来表示。或着对苯环上的碳原子编号(以某个甲基所在的C位置为1号,以侧链位次和最小为原则) —CH3 —CH2—CH3 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) 2.苯有多种同系物，其中一种结构简为 ，则它的名称为 A.2,4-二甲基-3-乙基苯 B.1,3-二甲基-2-乙基苯 C.1,5-二甲基-6-乙基苯 D.2-乙基-1,3-二甲基苯 √ 应用体验 知识点三 苯及其同系物的性质 (1)苯的物理性质 颜色 状态 密度 熔、沸点 溶解性 毒性 挥发性 色 ______ 比水___ 较低 溶于水 ______ 易挥发 (2)苯的同系物的物理性质 一般具有 的气味， 色液体， 溶于水， 溶于有机溶剂，密度比水的 。 无 液体 小 不 有毒 类似苯 无 不 易 小 1、苯及其同系物的物理性质 苯的化学性质 由于苯中碳碳键的独特性，因此苯兼具有饱和烃和不饱和烃的性质。但苯的性质比不饱和烃稳定，具体表现在苯较易发生取代反应(但比烷烃的取代反应要困难些，因苯的取代反应一般需催化剂或加热等条件)，较难发生加成反应，难以发生氧化反应（除燃烧外）。 具体表现为： ①不能使溴水，酸性高锰酸钾褪色 ； ②能发生取代反应说明苯具有类似饱和烃的性质，即通常情况下较稳定； ③能发生加成反应类似不饱和烃。 11 苯及其同系物的氧化反应 1 2 可燃性： 与酸性KMnO4的反应 CnH2n-6 + O2 点燃 nCO2 +（n-3）H2O 苯不能使溴水退色，也不能使酸性KMnO4溶液退色。但是苯的同系物可以使酸性KMnO4溶液退色。 KMnO4/H+ CH3 苯甲酸 COOH 在苯的同系物中,不管侧链多长，只要侧链中直接与苯环相连的碳原子上有氢原子，就能被酸性KMnO4溶液氧化，且每个侧链最终被氧化为一个COOH。 火焰明亮，伴有黑烟 12 苯及其同系物的氧化反应 1 2 可燃性： 与酸性KMnO4的反应 CnH2n-6 + O2 点燃 nCO2 +（n-3）H2O 苯不能使溴水退色，也不能使酸性KMnO4溶液退色。但是苯的同系物可以使酸性KMnO4溶液退色。 KMnO4/H+ CH3 苯甲酸 COOH KMnO4/H+ CH2CH3 苯甲酸 COOH 13 CH3 | —C—CH3 | CH3 CH3 | | CH2—R CH3 | CH3—CH— CH3 | —C—CH3 | CH3 HOOC | | COOH HOOC— KMnO4/H+ 1、该反应的产物是什么？ 2、如何鉴别苯和甲苯？ 提示：可用酸性高锰酸钾溶液鉴别。苯不能使酸性高锰酸钾溶液退色，而甲苯可以。 思考： (H+)KMnO4 × 不被氧化 注意： ①苯和酸性高锰酸钾不反应，不褪色； ②苯的同系物和酸性高锰酸钾溶液反应的条件是与苯环直接相连的碳上有氢原子；且不管侧链结构如何，均氧化为-COOH。 C-CH3 CH3 CH3 苯及其同系物的取代反应 （1）与卤素单质（如 液溴） + Br2 Fe Br + HBr 苯 ①反应物为纯卤素单质，如液溴 ②催化剂是铁粉，实际上是FeBr3 ③若苯或甲苯与溴水混合，发生萃取，分层 16 AgNO3溶液 液溴 苯 铁粉 溴苯的制取实验装置 【实验现象】 ① 遇到催化剂出现沸腾状，烧瓶中充满红棕色气体，导管口出现白雾； ② AgNO3溶液中出现浅黄色沉淀； ③ 烧瓶底部有褐色不溶于水液体。 ⑴溴苯的制备 苯的典型实验回顾 长导管的作用：冷凝回流。 AgNO3溶液 液溴 苯 铁粉 问题3：溴苯不是无色的吗？ 问题4：如何提纯溴苯？ 单质溴溶于溴苯使无色的溴苯呈褐色。 ①水洗：除去溴化铁，氢溴酸 ②NaOH洗涤：除去溴单质 ③水洗：除去NaOH等无机物 ④分液、干燥：除去水分 ⑤蒸馏：除去苯 注意：导管不能深入锥形瓶中的液面以下，防止HBr极易溶于水发生倒吸。 问题1：试剂加入的先后顺序？ 先加苯，再加液溴，最后加铁 问题2：AgNO3溶液的作用？ 检验苯与溴反应的产物HBr 3.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水洗，正确的操作顺序为( ) A.①②③④⑤ B.②④⑤③① C.④②③①⑤ D.②④①⑤③ B 苯及其同系物的取代反应 （1）与卤素单质（如 液溴） 甲苯 CH3 + 3Br2 Fe CH3 Br + 3HBr + Br2 光 + HBr CH3 CH2Br 1.Fe做催化剂，苯环邻位与对位上的氢原子被取代 2.光照，侧链氢原子被溴原子取代 苄基溴 分步 Br Br 20 苯及其同系物的取代反应 （2）硝化反应： 苯 甲苯 + HNO3 浓H2SO4 NO2 + H2O CH3 + 3HNO3 CH3 NO2 NO2 O2N + 3H2O 浓H2SO4 硝基苯 三硝基甲苯 2，4，6-三硝基甲苯 TNT H HO—NO2 50-600C 30℃ 21 硝基苯的制取 苯 浓HNO3 浓H2SO4 硝基苯的制取实验装置 实验现象： 瓶底生成不溶于水的浅黄色油状液体 注意： ①反应物混合顺序：先加硝酸，再加硫酸，最后加苯 ②浓H2SO4作用：催化剂、脱水剂 ③长导管的作用：冷凝回流 ④加热方式：水浴加热 ⑤温度计水银球的在水浴中，且不能触底 ⑥温度不能过高，超过70℃主要发生 磺化反应 + H2O + HO—SO3H 苯磺酸 磺酸基 苯及其同系物的取代反应 （3）磺化反应： 苯及其同系物的加成反应 苯环上碳原子之间形成的是一种介于单双键之间特殊的化学键，一般情况下较为稳定，所以苯及其同系物易取代，难加成。但是从组成上看苯环是不饱和的结构，所以在合适的催化剂和一定条件下可以与某些物质发生加成反应。 + 3H2 催化剂 苯 甲苯 + 3H2 催化剂 CH3 CH3 甲基环己烷 24 总结 1、苯： 2、苯的同系物： ⑴烃基对苯环的影响：使苯环上邻、对位上的氢活泼，易被取代。 ⑵苯环对烃基的影响：使烃基变得活泼，易被强氧化剂氧化。 例可使酸性KMnO4溶液褪色。 易取代，能加成，难氧化（不代表不能氧化） 25 1.苯环结构中不存在碳碳单键、碳碳双键的交替结构，下列可作为证据的事实是( ) ①苯不能使酸性高锰酸钾溶液退色　 ②苯不能使溴水因发生化学反应而退色　 ③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷　 ④苯中碳碳键的键长完全相等　 ⑤邻二氯苯只有一种　 ⑥间二氯苯只有一种 A.①② B.①⑤ C.③④⑤⑥ D.①②④⑤ D 26 2．下列反应中属于取代反应的是（      ）  A．苯在氧气中燃烧        B．乙烯通入溴水中  C．苯与氢气在催化剂作用下反应制得环己烷    D．苯与液溴混合后撒入铁粉 D 3、下列物质： ①乙烷 ②苯 ③聚乙烯 ④ 聚氯乙烯 ⑤2-丁炔⑥环己烷 ⑦邻二甲苯 ⑧ 3-甲基-1-戊烯 其中能使高锰酸钾溶液褪色，也能使溴水发生化学反应而褪色的是（ ） A .③④⑤⑦ B .③⑤⑦⑧ C .⑤⑧ D .④⑤⑦ C 专题突破：芳香化合物同分异构体的书写及判断 1.侧链只有一个烃基：把苯环看作取代基，先侧链的碳骨架异构，再官能团位置异构，后官能团类别异构。 29 2．有两个侧链：此时不仅要考虑支链异构问题，同时还要考虑在苯环上的“邻、间、对”位置问题。 的含有苯环和两个支链的同分异构体有： 30 3．有三个侧链：此时要采用“定二移一”原则，先固定两个取代基，即邻，间，对三种，再加另一个，从第一个开始书写，去掉重复的即可 (1)三个相同的取代基 (2)三个取代基，两个相同，一个不同 (3)三个取代基完全不同 31 $$