2.3 芳香烃 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

` 第二章 烃 高中化学选择性必修三 第3节 芳香烃 1 思考 什么叫芳香烃？ 下列有机物属于芳香烃的是： —OH —CH3 CH CH2 —NO2 ① ② ③ ④ ⑤ 含苯环的烃 ② ③ 一、苯的分子结构 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 C6H6 苯分子为平面 正六边形 结构，分子中 12 个原子共平面，碳原子均采取 sp2 杂化，每个碳的杂化轨道分别与氢原子及相邻碳原子的 sp2 杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120° ，连接成六元环状。 注意： ①苯环中不含碳碳双键，每个碳原子之间均为介于单双键间的特殊键。 ②碳的杂化方式和键角分别为： sp2杂化，120° ③苯环为平面正六边形结构，六个碳六个氢，12原子共平面 每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧 凯库勒提出苯为正六边形单双键交替的结构。 苯环中是否含有单双键交替的结构呢？ 1．正六边形分子，六个碳碳相同（键长、键能）。 2．邻二取代物没有同分异构体，只有一种结构。 若苯环为单键和双键的交替结构，则两者结构不同。 4．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 3．不能与溴水反应而使其褪色。 苯中含大π键 【例1】下列哪些事实说明苯环中不是单双键交替结构？ ①苯不能通过化学反应使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色 ②苯的一氯取代产物只有一种 ③苯的邻二氯取代产物只有一种 ④苯的间二氯取代产物只有一种 ⑤苯的对二氯取代产物只有一种 ①③ 二、苯的物理性质 苯通常是 、 气味的 毒 体， 溶于水，密度比水 ， 熔点为5.5℃ ，沸点80.1℃， 。 小 无色 有特殊 液 不 有 易挥发 三、苯的化学性质 （1）取代反应 ①苯与溴的取代反应 注意：①Br2为液溴 ②催化剂实质为Fe与Br2反应的产物FeBr3 断键位置：苯环上的碳氢键。 ③纯净的溴苯是一种无色液体，有特殊的气味，不溶于水，密度比水大 + Br2 FeBr3 +HBr Br I) 实验中需使用液溴，不能使用溴水。 试剂的加入顺序为：先加苯，再加溴，最后加铁粉 II) 反应中加入的是铁粉，实际起催化作用的是FeBr3 III) 苯与Br2只发生一元取代反应 IV) 长导管的作用：导气兼起冷凝回流作用 V) 导管末端不能伸入到液面中(防止倒吸) 制取溴苯的实验设计如图 注意事项： 实验现象：I) 导管口有白雾产生 II) 锥形瓶中出现浅黄色沉淀 III) 反应结束后烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有油状 的褐色液体 生成的HBr遇水蒸气 产生AgBr沉淀 溴苯中混有溴 思考：如何获得纯净的溴苯？ 产物中可能含有溴苯、苯、 HBr和Br2 试剂： 操作： 目的： 水 分液 除HBr HBr水溶液 溴苯 苯、溴 试剂： 操作： 目的： NaOH 分液 除Br2 NaBr溶液 NaBrO溶液 溴苯 苯 溴苯 苯 蒸馏 除苯 操作： 目的： 分液 分液 ②苯与浓硝酸反应 硝基苯 硝化反应 注意：①加热温度为50～60℃，水浴加热，温度过高会发生磺化反应 ②纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密 度比水的大。 + HO-NO2 +H2O NO2 浓硫酸 50~60oC 制取硝基苯的实验设计如图 Ⅰ)试剂的加入顺序：先加浓硝酸，再加浓硫酸，等混合液冷却到50-60℃后，再加苯 Ⅱ)用水浴加热，控制温度在50-60℃，温度计放在水浴中。温度过高，苯挥发，硝酸分解。 水浴加热的优点：容易控制温度，受热均匀 Ⅳ)浓硫酸（催化剂、吸水剂） Ⅲ)试管上方的长导管的作用是冷凝流、减少反应物的挥发。 注意事项： 苯 浓HNO3 浓H2SO4 实验现象：将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中,可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 (硝基苯因溶有少量NO2而显黄色)。 思考：如何获得纯净的硝基苯？ 产物中可能含有硝基苯、苯、硫酸、硝酸、NO2 试剂： 操作： 目的： 水 分液 除酸 酸液 硝基苯 苯 残余酸 试剂： 操作： 目的： NaOH 分液 除酸 盐溶液 硝基苯 苯 硝基苯 苯 蒸馏 除苯 操作： 目的： 分液 分液 例1.下列关于苯的叙述正确的是( ) A. 反应①常温下不能进行，需要加热 B. 反应②不能发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层 C. 反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物 D. 反应④能发生，从而证明苯中是单双键交替结构 B 苯磺酸 溶于水，是一种 酸，可以看作硫酸分子里的一个 被苯环取代的产物。 易 强 羟基 ＋HO—SO3H ＋H2O 苯磺酸 ③磺化反应 （2）加成反应 3 环己烷C6H12 苯比烯烃难进行加成反应 在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷。 + 3Cl2 紫外线 Cl Cl Cl Cl Cl Cl C6H6Cl6 六氯环己烷 （3）氧化反应 ①苯不能被酸性高锰酸钾氧化！ ②苯可以燃烧氧化 火焰明亮并带有浓烈黑烟 甲 烷 乙 烯 苯 【例2】苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构，可以作为证据的事实有   (　　) ①苯的间位二取代物只有一种　 ②苯的邻位二取代物只有一种　 ③苯分子中碳碳键的键长均相等　 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色　 ⑤苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应　 ⑥苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色    A．①②③④   B．②③④⑥ C．③④⑤⑥   D．全部 B 四、苯的同系物 1.概念： 只含有一个苯环，苯环上连结烷基。（苯环上氢原子被烷基代替而得到的产物） 2.通式： CnH2n-6(n≥7) 不饱和度＝4 √ × √ C2H5 3、物理性质一般具有 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 。 【例3】下列物质属于苯的同系物是（ ） A. B. C. D. B 同系物判断方法： 1、结构相似：含有相同种类和数目的官能团。 2、通式相同；分子组成相差若干个“CH2” 4.化学性质 （1）氧化反应 a.可燃性 b.使酸性KMnO4溶液褪色 不能被高猛酸钾氧化。 苯环相连的C上有H CnH2n－6＋ O2 nCO2＋(n－3)H2O。 应用：鉴别苯和部分苯的同系物 （2）取代反应 ①与卤素单质取代 +Cl2 光照 +HCl +Cl2 FeCl3 +HCl 条件不同，取代位置不同 苯环邻位和对位被甲基活化。 ②硝化反应 100℃，三硝基甲苯(TNT) 30℃，发生一取代（邻位和对位） （3）加成反应 催化剂 △ + 3H2 与H2加成规律： 碳碳双键:__________ 碳碳三键:__________ 苯环:______________ 1 : 1 1 : 2 1 : 3 例4．苯和甲苯相比较，下列叙述中不正确的是(　　) A．都属于芳香烃 B．都能在空气中燃烧产生较多黑烟 C．都能与酸性KMnO4溶液反应使其褪色 D．都能在一定条件下与液溴或浓硝酸发生取代反应 例5．下列关于苯和苯的同系物的性质描述正确的是(　　) A．由于甲基对苯环的影响，甲苯的性质比苯活泼 B．可以用酸性KMnO4溶液或溴水鉴别苯和甲苯 C．在光照条件下，甲苯可与Cl2发生取代反应生成2,4,6­三氯甲苯 D．苯环侧链上的烃基均可被酸性KMnO4溶液氧化成羧基 C A 【资料卡片】稠环芳香烃-萘和蒽 萘 蒽 苯环间共用两个或两个以上碳原子形成的一类芳香烃 C10H8 C14H10 五、苯的命名 1．习惯命名法（1）苯的一元取代物：苯分子中的一个氢原子被烷基取代，称为某苯 （2）当有两个取代基时，取代基在苯环上可以有“邻”“间”“对”三种相对位置，可分别用“邻”“间”“对”来表示。 2、系统命名法 1,2-二甲苯 1,3-二甲苯 1,4-二甲苯 1,2,3-三甲苯 1,2,4-三甲苯 1,3,5-三甲苯 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1、以苯作为母体，侧链作为取代基进行命名，用1、2、3、4、5、6标出各取代基的位置。 当苯环上有不同取代基时，以最小的取代基为1号 CH3 CH2CH3 CH3 CH2CH2CH3 1-甲基-3-乙基苯 1-甲基-2-丙基苯 编号原则：使取代基位号和最小 2、当苯环上侧链结构复杂或侧链上有官能团时，可将苯作为取代基 苯乙烯 苯乙炔 2-甲基-3-苯基戊烷 2-苯基-2-丁烯 —CH=CH2 —C≡CH 32 【例6】萘环上的碳原子编号如Ⅰ式，根据系统命名法，化合物Ⅱ可称为2－硝基萘，则化合物Ⅲ的名称应为（ ） 　　 　　 Ⅰ　　　　 Ⅱ　　　　 Ⅲ 　　A．2,6－二甲基萘 B．2,5－二甲基萘 　　C．4,7－二甲基萘 D．1,6－二甲基萘 D 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 苯 苯的同系物 相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟 ②都易发生苯环上的取代 反应 ③都能发生加成反应，但都比较困难 不同点 取代反应 易发生取代反应，主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应，常得到多元取代产物 氧化反应 难 被氧化，不 能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色 差异原因 苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响。 苯环影响侧链，使侧链烃基活化而易被氧化；侧链烃基影响苯环，使苯环上烃基邻、对位的氢原子活化而被取代 1、简单小分子的空间构型 ①CH4分子为正四面体结构，其分子最多有3个原子共处同一平面 ②乙烯分子中所有原子共平面 ③乙炔分子中所有原子共直线 ④苯分子中所有原子共平面 六、有机分子里的共线、共面问题 2、类比迁移规律 (1)CH4型：四面体结构 凡是C原子与其他四个原子形成共价单键时，空间结构为四面体结构 结论1: 结构中每出现一个饱和碳原子，则整个分子不再共面 (2)乙烯型：平面结构 当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内 结论2：结构中每出现一个碳碳双键，至少有6个原子共面 (3)乙炔型：直线结构 当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线 结论3：结构中每出现一个碳碳三键，至少有4个原子共线 (4)苯型：平面型结构 当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。 结论4：结构中每出现一个苯环，至少有12个原子共面 例.某有机物分子结构如下 关于该分子结构的说法正确的是( ) A. 除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上 B. 除苯环外的其余碳原子不可能都在一条直线上 C. 12个碳原子不可能都在同一平面上 D. 12个碳原子一定都在同一平面上 B C≡C CI3 HC═CH CHClF 1、下列说法中，正确的是（ ） A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，且n为正整数) B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物 C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．苯 和 甲苯 都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应 D 2、如何鉴别苯和甲苯？ 3、如何除去苯中的甲苯？ 酸性KMnO4 酸性KMnO4-NaOH-分液 4．已知苯乙烯(b)、立方烷(d)、环辛四烯(p)的分子式均为C8H8，下列说法正确的是(　　) 苯乙烯(b)　 立方烷(d) 　环辛四烯(p) A．b、d的二氯代物均只有三种 B．b、p均能与酸性高锰酸钾溶液反应 C．d是烷烃，只能发生取代反应 D．b和苯乙炔一样，所有原子一定处于同一平面 B $$