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

关于“苯”结构的奇思妙想 1865 凯库勒苯环 1867 杜瓦苯 1867 克劳斯苯 1868 拉登堡苯 发现者 1825 氢的重碳化合物 利用现代科学手段证明苯的结构： 1935年，詹斯用X射线衍射法证实了苯分子为平面正六边形，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之间。 共价键 碳碳单键 苯环中的碳碳键 碳碳双键 键长/pm 154 139 133 通过核磁共振氢谱可知，苯中的 6个氢原子的化学环境是相同的。 2009年，IBM科学家团队用原子力显微镜给单个并五苯分子拍照，直观地看到了苯环平面正六边形的结构。 实验操作     实验现象 结 论 液体分层，上层 色， 下层_____色 液体分层，上层 色， 下层_ __色 无 紫红 橙红 无/接近无色 苯不被酸性KMnO4溶液氧化，也不与溴水反应，但能萃取溴。 实验现象： 该实验表明，苯的化学性质与烯烃和炔烃有很大差别，同时也证实了苯分子中无碳碳双键，不是碳碳单键和双键交替结构。 实验2-1: 向两只各盛有2 mL 苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水， 用力振荡，观察现象。 分子式 最简式 结构式 结构简式 空间填充模型 球棍模型 C6H6 CH （1）苯分子中碳原子sp2杂化形成σ键、大π键，碳碳键是介于碳碳单键与 碳碳双键之间的一种独特的键； （2）苯分子是非极性分子，分子中6个碳原子和6个氢原子均处于 同一平面上，键角均为120°。 第三节 芳香烃 一、苯 (一)苯的分子结构 (二)苯的物理性质 颜色状态 密度、溶解性 毒性 熔、沸点 挥发性 色 体 溶于水且密度比水___ 毒 较低 易挥发 无 液 不 小 有 饱和烃 的性质 不饱和烃 的性质 取代 反应 加成 反应 苯的特 殊性质 结构 决定 性质 (1)氧化反应 燃烧: (三)苯的化学性质 苯有可燃性，在空气里燃烧会产生浓烈的黑烟 苯不被酸性KMnO4溶液氧化。 Br2 苯与液溴在FeBr3催化下可以发生反应。 FeBr3 Br HBr ↑ Fe H < 0 溴苯 (2)取代反应 ① 卤代反应: ① 烧瓶中充满红棕色气体，导管口有白雾（HBr遇水蒸气形成） ② 向锥形瓶中加入AgNO3溶液出现浅黄色沉淀AgBr。 ③ 烧瓶底部有褐色（溶有Br2）不溶于水液体生成。 实验现象： 讨论： (1)试剂的加入顺序为？ (2)长玻璃导管的作用是什么？ (3)导管为何不能插入水中？ (4) 两种产物的位置在哪里？ 导气、冷凝回流 溴苯在圆底烧瓶里，HBr主要挥发到锥形瓶中 苯 液溴 Fe屑 溴化氢易溶于水，防止倒吸 (5)欲证明苯和液溴发生的反应是取代反应而不是加成反应，需对上述装置如何改进？ (5)设计实验证明该反应是取代反应还是加成反应？ (7)如何获得纯净的溴苯？ 用水洗涤，除去溴苯中能溶于水的杂质（如FeBr3、HBr及Br2等） 用水洗涤，除去NaOH及生成的盐NaBr和NaBrO 无水CaCl2或无水MgSO4等固体干燥剂除去水（后过滤） 使溴苯和苯进行分离，除去溴苯中的苯 提纯方法 Br2 + 2NaOH ＝ NaBr + NaBrO + H2O 分液 获得纯净溴苯的方法 13 ② 硝化反应: 在浓硫酸作用下，苯在50 ~ 60℃还能与浓硝酸发生硝化反应。 温度计必须悬挂在水浴中 慢慢滴入 反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在75-80℃时会发生反应 HNO3 50 ~ 60℃ 浓硫酸 NO2 H2O 硝基苯 HO NO2 HO H (2)水浴加热时应控制温度多少？水浴加热的优点有什么？ (1)混合浓硫酸和浓硝酸的操作步骤是什么？ 将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中，并振荡冷却。 50～60 ℃，反应物均匀受热且容易控制温度。 (4)分离硝基苯和水混合物的方法是什么？分离硝基苯和苯 混合物的方法是什么？ (3)试管上方的长导管的作用是什么？ 冷凝回流、减少反应物的挥发。 分液 蒸馏 讨论： 拓展：“水浴加热”容易控制恒温，且易使被加热物受热均匀。需要加热，且要控制在100℃以下的实验，均可采用水浴加热。如果超过100 ℃，还可采用油浴（0～300℃）、沙浴温度更高。 用5%NaOH溶液洗涤：除去硝基苯中的硝酸、硫酸及NO2 用蒸馏水洗涤：除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐 用无水氯化钙干燥，除去水 使硝基苯和苯进行分离，除去硝基苯中的苯 用蒸馏水洗涤：除去硝基苯中的硝酸、硫酸及NO2 提纯方法 (5)如何提纯硝基苯？ 分液 获得纯净硝基苯的方法 HO SO3H 苯与浓硫酸在70 ~ 80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 苯磺酸 SO3H HO H 磺酸基 ③ 磺化反应 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 3H2 催化剂 (3)加成反应: 在紫外光条件下，苯能与氯气发生加成反应，生成六氯环己烷 3Cl2 光照 Cl Cl Cl Cl Cl Cl (六六六农药) 小结 苯兼有饱和烃和不饱和烃的性质 易取代，能加成，难氧化！ 芳香化合物 芳香烃 苯的同系物 ① ② ⑧ ⑦ ⑥ ⑤ ④ ③ ⑨ ⑩ 人类现在不用石油行吗？ 石油中的关于苯的同系物等，引出芳香烃 21 二、苯的同系物 分子结构中只含一个苯环，与苯分子组成相差一个或若干个CH2 原子团的同一系列有机物。 分子通式：CnH2n－6(n≥6)  （一）分子结构特点：均只含一个苯环，支链为烷烃基。 苯的同系物可看作是苯分子结构中氢原子被链烷基取代后的产物。 注意：符合通式CnH2n－6的烃不一定是苯的同系物！ CH2 CH2 C CH C10H14 结构式： 分子式： 丙苯 间甲乙苯 对甲乙苯 1.习惯命名法 甲苯 乙苯 异丙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 （二）命名： 2.系统命名法 ①以苯环为母体进行命名 ②当苯环上有不同取代基时，以最小的取代基为1号 ③当苯环上有多个取代基时，以支链编号最小为原则。 1,2－二甲苯 1,3－二甲苯 1,4－二甲苯 1 2 3 4 5 6 1，2-二甲基-4-乙基苯 ④当苯环上有多个取代基时，编号顺序相同时，以简单的取代基开始编号 补充：当苯环支链上有官能团时，将苯环 作为取代基来处理，命名以官能团为母体命名。 苯乙烯 （三）物理性质： 教材P46 表2-2 ①一般具有类似苯的气味， 色液体， 溶于水， 溶于有机溶剂，密度比水的 。 无 不 易 小 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 （四）化学性质 1、加成反应 + 3H2 催化剂  2CnH2n-6+3(n-1)O2→2nCO2+2(n-3)H2O 点燃 2、氧化反应 （1）燃烧： 【实验探究】甲苯是否具有与甲烷、苯不同的化学性质呢？ 实验内容 实验现象 解释 （1）向两支分别盛有2mL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 （3）向两支分别盛有2mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，静置 （4）将上述试管用力振荡，静置 溴水沉到试管底部 溴水的密度大于苯、甲苯 均分层，上层为橙红色，下层为无色 苯、甲苯不与溴水发生化学反应，但能萃取溴单质 苯未使酸性KMnO4溶液褪色，甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 酸性KMnO4溶液沉到试管底部 酸性KMnO4溶液的密度大于苯与甲苯 苯与酸性KMnO4溶液不反应，甲苯被酸性高锰酸钾氧化 苯 甲苯 苯 甲苯 【实验2-2】 无明显变化 无明显变化 KMnO4(H+) KMnO4(H+) CH3—H CH3— KMnO4(H+) 褪色 注意：① - R 被KMnO4(H+) 氧化均生成 - COOH 应用：可用KMnO4(H+)区分苯及其同系物 ② - R与苯环相连的碳上有氢才能KMnO4(H+)被氧化 结论： 苯环对甲基(侧链)产生影响，使侧链易被氧化。 C H C OH O (H+)KMnO4 3、取代反应 （1）硝化反应： 苯环上烷基的定位效应：邻、对位。 +HO-NO2(浓) 浓硫酸 +H2O 30℃ 结论:甲基(侧链)对苯环产生影响 ,使苯环更易取代。 +3HO-NO2(浓) 浓硫酸 △ +3H2O (TNT) 主要 讨论1、研究表明，所得产物的比例如下：邻位58%，对位38%，间位4%，你觉得说明了什么？ 讨论2、对比甲苯和苯的反应，可以得出什么结论？ （2） 卤代反应 ① 苯环上 +HBr +Br2(l) FeBr3 ② 侧链上 +Br2(g) 光照 +HBr 苯的同系物+ Br2试剂 气态、光照： 侧链上的取代 液溴、铁屑： 苯环上的取代 溴水： 萃取溴水中溴使溴水颜色变浅。 （五）用途 1.医药： 2.燃料： 3.香料、精油： 4.光伏材料： 柱5芳烃 C30H20 简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。 多环芳烃 苯环通过脂肪烃连在一起 多苯代脂烃 苯环之间通过碳碳单键直接相连 联苯或多联苯 通过共用苯环的若干环边而形成 稠环芳烃 资料卡片 $$