3.2.1苯的结构及其性质-2024-2025学年高二化学苏教版（2019）选择性必修3

3.2.1苯的结构及其性质 专 题 三 学习目标 01 认识芳香烃组成和结构特点 02 认识加成、取代反应的特点和规律（重点） 03 能设计实验去推测苯的结构（难点） 资料卡片 1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，在80 ℃左右得到的一种新的碳氢化合物。描述为： 常温为无色液态，略带有香味，当把这种液体放到冰水中冷却到零度时，它就会结晶成固体，在玻璃容器壁上长出树状的晶体。如果从冰水中取出，让温度慢慢上升，这种固体在5.5℃时熔化。暴露在空气中，完全挥发。 分子式 结构式 键线式 球棍模型 比例模型 C6H6 一、苯的分子组成及结构特点 任务一、回顾苯分子组成及结构特点 结构特点：（1）苯分子是 的稳定结构； （2）苯分子中碳碳键是 的一种独特的键； （3）苯分子中六个碳原子 ，六个氢原子 。 平面正六边形 介于碳碳单键与碳碳双键之间 等效 请同学们思考如何证明苯的结构不是单双键交替呢？ 等效 思考 苯结构的检验——仪器分析 法拉第发现苯以后，法国化学家日拉尔立即对苯的组成进行测定，他发现苯仅由碳、氢两种元素组成,其中碳元素的质量分数为92.3%。苯蒸气的相对分子质量为78，你能确定苯的分子式吗？ 苯的分子式：C6H6 苯的1H核磁共振谱图 任务二、证明苯的结构不是单双键交替 苯结构的检验——实验探究 【实验1】向试管中加入少量苯，再加入溴水，震荡后，观察现象。 【实验2】向试管中加入少量苯，再加入酸性高锰酸钾溶液，震荡后，观察现象。 实验序号 实验现象 结论 实验1 实验2 溶液分为两层， 上层橙红色， 下层几乎无色。 萃取(物理现象) 没有发生加成反应， 苯无C=C存在。 溶液分层，高猛酸钾在下层不褪色。 苯中无C=C存在。 任务二、证明苯的结构不是单双键交替 苯能使溴水褪色，但只是萃取而不是反应！ 6 苯结构的检验——实验探究 ①苯不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 ②科学事实：邻二氯苯只有一种结构 Cl Cl Cl Cl 苯分子结构中不存在碳碳单键和双键交替结构的论据 （课本65页） 任务二、证明苯的结构不是单双键交替 除了这些，课本还提供了一个事实就是苯加成反应放出的热量与双键不成正比 7 注意事项 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-大π键。 ②碳的杂化方式和键角分别为： sp2杂化，120° 苯环为平面正六边形结构，六个碳碳相同（键长、键能），六个碳六个氢，12原子共平面 苯环中的大π键 苯环中的σ键 二、苯的物理性质 颜色 气味 状态 溶解度 密度 有特殊气味 无色 液体 不溶于水 比水小 熔点为5.5℃，沸点为80.1℃； 如果用冰冷却，苯凝结成无色晶体，放入沸水中，将沸腾挥发； 是常用的有机溶剂 题组例练 BC 下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 （ ） (A) (B) (C) (D) CH=CH2 CH3 Cl 三、苯的化学性质 1.氧化反应： ①与氧气燃烧 现象：火焰明亮并带有浓烈黑烟。(同乙炔) ②不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 苯分子中的碳碳键介于单键和双键之间，苯既有________的性质，能发生________反应，也有________的性质，能发生________反应。 烷烃 取代 烯烃 加成 能氧化，易取代，难加成。 任务三、探究苯的化学性质 甲 烷 乙 烯 苯 2.取代反应： (卤代、硝化、磺化) 任务三、实验探究苯的化学性质 思考： 1.碱石灰的作用？ 2.NaOH溶液的作用？向烧瓶中注入NaOH溶液有什么现象？ 3.锥形瓶中蒸馏水的作用？能否把导管插入液面以下？ 4.铁粉的作用？ 实验现象 实验结论 加入药品后，反应剧烈，产生大量红棕色蒸汽。 锥形瓶中出现大量白雾，蒸馏水变为黄色。加入AgNO3产生浅黄色沉淀。 三颈烧瓶中残留物呈红褐色，倒入NaOH后，生成物为无色油状液体，难溶于水，并处于下层。 反应放热，产生溴蒸汽。 锥形瓶中吸收了HBr气体和少量溴蒸气。 溴苯是无色油状液体，难溶于水，密度比水大。 除去溴苯中的液溴 冷凝回流，减少反应物的挥发。 吸收HBr 防止倒吸 吸收HBr、溴蒸汽 任务三、实验探究苯的化学性质 2.取代反应（卤代、硝化、磺化） 铁粉与Br2反应生成催化剂FeBr3。 1、铁粉的作用：与液溴反应产生催化剂FeBr3 2、冷凝管的作用：苯和液溴均易挥发，冷凝管起到冷凝回流作用；冷却水应下进上出。 3、蒸馏水、碱石灰的作用：吸收HBr；长导管口处于水面上方：防止倒吸；导管口的白雾：HBr形成的酸雾。4、氢氧化钠的作用：除去溴苯中的液溴。 5、归纳出溴苯的物理性质：密度比水大、难溶于水的无色油状液体。 13 ①卤代反应：与液溴的反应 溴苯：无色不溶于水的油状液体，密度大于水。 （溴苯） + Br—Br Fe/FeBr3 ＋HBr 思考：能否用溴水代替液溴？ 不能，苯不与溴水反应。 任务三、苯的化学性质 2.取代反应（卤代、硝化、磺化） 1、如何证明苯与液溴反应是取代反应？ 反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有浅黄色沉淀生成，说明该反应为取代反应。 不合理之处：挥发出的Br2会和蒸馏水反应，生成HBr，无法证明该反应为取代反应。 改进方法：在烧瓶和锥形瓶之间连接一个盛有CCl4的洗气瓶，吸收HBr气体中混有的Br2。 2、若利用该实验装置验证苯与液溴的反应为取代反应，是否存在不合理之处，如有不合理，请完善该实验装置。 3、实验中也有可能生成二卤代苯，请写出相应的化学方程式。 提问：书写生成二卤代苯的化学方程式！（主要是邻对位的取代产物） 15 ②硝化反应：与浓硝酸的反应 任务三、实验探究苯的化学性质 思考： 1.加热方法 2.温度计的位置 3.长导管的作用 4.加入药品方法 5.浓硫酸的作用 ②硝化反应：与浓硝酸的反应 硝基苯 浓H2SO4 55℃~60℃ －NO2 +H2O + HO－NO2(浓) H 硝基苯：无色不溶于水的油状液体，苦杏仁味，密度大于水。 浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。 试管底部出现黄色油状物质（溶有NO2） 任务三、实验探究苯的化学性质 平衡气压，冷凝回流，减少反应物的挥发。 催化剂吸水剂 温度计的放置：温度计应放在水浴中，控制水浴温度。 浓硫酸 浓硝酸 苯 50~60℃水浴加热 受热均匀；容易控制温度，防止温度过高，导致反应物挥发和硝酸分解。 将浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中，并不断振荡降温，冷却到50 ℃以下再逐滴滴入苯，边滴边振荡。 思考 你知道用水浴加热原因（优点）吗？ 思考 指出药品的加入的顺序及注意事项！ 催化剂吸水剂 平衡气压，冷凝回流，减少反应物的挥发。 温度计的放置：温度计应放在水浴中，控制水浴温度。 纯净的硝基苯是无色、有苦杏仁味的液体，密度比水大，有毒，难溶于水；但实验室制得的硝基苯呈淡黄色，这是因为溶解了NO2的缘故 ！ 18 浓硫酸 100～110℃ + 2HNO3 +2H2O NO2 间二硝基苯 NO2 2、当温度升高至100～110 ℃时，则生成二取代产物(间二硝基苯)，请写出化学方程式！ 1、纯净的硝基苯是无色、有苦杏仁味的液体，密度比水大，有毒，难溶于水；但实验室制得的硝基苯呈淡黄色，为什么？ 硝基苯中溶解了NO2。 磺化 + H2O （苯磺酸） + HO－SO3H 70℃~80℃ －SO3H ③磺化反应 任务三、实验探究苯的化学性质 3.加成反应： 与氢气在催化剂存在下加热可生成环己烷： 环己烷 + 3H2 催化剂 △ 催化剂 △ + 3H2 环己烷六个碳原子不在一个平面上 苯也能与Ｃl2 发生加成反应 Cl Cl Cl Cl Cl Cl 易取代，能加成，难氧化。 任务三、实验探究苯的化学性质 苯比烯烃难进行加成反应。 苯易取代，难加成，原因在于苯分子结构稳定，加成反应需破坏苯环结构，取代反应不需要破坏苯环结构。 苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等。苯也常用作有机溶剂。 合成纤维 合成橡胶 塑料 三大有机合成材料 四、苯的用途 任务四、自主学习苯的用途 1.苯分子的两种式子： 分子式：C6H6，结构简式： 或 。 2.苯的物理性质 3.苯的化学性质：能氧化，易取代，难加成 （1）氧化反应：燃烧，不能使KMnO4溶液褪色 （2）取代反应：卤代反应、硝化反应、磺化反应 （3）加成反应：与H2等 4 .苯的用途：苯是一种重要的化工原料，也是一种良好的有机溶剂。 苯的性质 物理性质 化学性质 化学方程式           无色有特殊气味的液体，难溶于水，ρ苯<ρ水，易挥发，有毒，常用作有机溶剂。 易取代 难氧化 难加成 反应较容易，苯的主要性质。与液溴、浓硝酸等在一定条件下发生取代反应。 可与氢气发生加成反应，用于工业制环己烷。 ①易燃，火焰明亮，伴有浓烟。 ②不能被KMnO4、H2O2等强氧化剂氧化。 小结 1、苯分子中不存在单双键交替的结构，能说明此事实的是（ ） A.对二甲苯没有同分异构体 B.间二甲苯没有同分异构体 C.苯分子为平面结构 D.苯分子中的碳碳键的键长和键角都相等 D A 2、苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是（ ） ①苯不能使溴水褪色 ②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 ④经测定，邻二甲苯只有一种结构 ⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10-10m A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③ D．①② 3、下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是（ ） A、苯是无色带有特殊气味的液体 B、常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体 C、苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D、苯不具有典型的双键所应具有的加成反应，故不可能发生加成反应 D 4、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 5、下列实验操作中正确的是( ) A．将溴水、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯 B．除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液 C．苯和浓HNO3在浓H2SO4催化下反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中 D．制取硝基苯时，应先加2 mL浓H2SO4，再加入1.5 mL浓HNO3，然后再滴入约1 mL苯，最后放在水浴中加热 B 7、已知二氯苯有三种同分异构体，则四溴苯共有同分异构体（ ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 C 8、查阅文献：苯与液溴在FeBr3催化下的反应机理共分三步： 请写出第三步反应。 感谢观看 EVCapture4.1.4软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.4软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$