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

第三节 芳香烃 第一课时 苯 一、苯 苯是一种无色、有特殊气味的_______体，有毒，_____溶于水。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃，常温下密度_____水的密度。 液 不 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 1.苯的物理性质 一、苯 小于 一、苯 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。 【现象】加入高锰酸钾酸性溶液后不褪色；加入溴水后不褪色，出现分 层，苯层在上层，橙红色，水层在下层，接近无色。 【结论】苯不能被高锰酸钾酸性溶液氧化，也不与溴水反应。溴在苯中 的溶解度比在水中的大，因此苯能将溴从水中萃取出来。 说明苯分子不具有烯烃的碳碳双键结构 一、苯 π键 2.苯的结构 苯的结构 分子式：_____；结构简式：_______； 分子构型：___________ ；6个碳原子均采用______ C6H6 碳原子与氢原子之间以__________相连接 每个碳碳键的键长相等，都是139 pm， 介于 __________和____________ 的键长之间。 平面正六边形 每个碳原子余下的____ 轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大____ 键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 分子中的_____原子处在同一平面 碳碳双键 单键（σ键） 所有 一、苯 或 碳碳单键 sp2 p π 2.苯的结构 哪些事实可证明苯分子中不存在单双键交替的结构? ①苯的邻位二元取代物只有一种 ②苯不能使溴水褪色 ③苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ④经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10-10m ⑤经测定，苯环中碳碳键的键能均相等 ⑥苯的核磁共振氢谱只有一组峰 课堂检测 √ √ √ √ √ √ 例. 结构简式如图的烃，下列说法正确的是( ) A. 分子中至少有6个碳原子处于同一平面上 B. 分子中至少有8个碳原子处于同一平面上 C. 分子中至少有10个碳原子处于同一平面上 D. 分子中至少有14个碳原子处于同一平面上 C CH3 H3C 一、苯 苯的氧化反应 可燃性 O2 12CO2+6H2O 2C6H6+15 火焰明亮，产生浓重的黑烟 3.苯的化学性质 碳的质量分数越高，C元素燃烧不充分，黑烟越浓 一、苯 苯的取代反应 FeBr3作催化剂，苯环上氢原子被溴原子所取代 (1)卤代反应 溴苯 纯净的溴苯是一种无色液体，有特殊的气味，不溶于水，密度大于水 AgNO3 +HBr = AgBr↓ +HNO3 设计制备溴苯实验方案 【主要仪器】 【反应原理】 圆底烧瓶、长导管、锥形瓶、铁架台等 考虑要点：该反应放热，苯和溴都是易挥发有剧毒的药品。 溴苯的沸点较高(156.43℃)，而HBr易挥发 【反应试剂】 苯、液溴（非溴水）、铁屑 【苯与溴的反应实验思考】 1、试剂的加入顺序怎样？铁粉在反应中所起到的作用？ ①为防止溴的挥发，先加入苯后加入溴，然后加入铁粉。 ②加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 2、导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？ ①导管作用是导气兼冷凝。 ②导管末端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气体易溶于水，以免倒吸。 溴沸点58.5℃，苯沸点80.10℃. 3、纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样提纯？ (导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴) 4、实验现象： 因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。 剧烈反应，烧瓶中充满红棕色蒸气，烧瓶底部有褐色不溶于水的液体。导管口有气体逸出，形成白雾。锥形瓶中有浅黄色沉淀生成。 5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？ 导管口有白雾，溶液中有浅黄色沉淀生成，说明苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，即为取代反应。 提纯的方法是：将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，反复振荡洗涤，溴苯比水密度大，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。 1. 能用浓溴水代替液溴吗？为什么？ 2. 该反应的催化剂是FeBr3，而反应时加的是Fe屑， Fe屑是怎样转化为FeBr3的？反应的速度为什么一开始较缓慢，一段时间后明显加快？ 3. 生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对HBr的检验结果是否可靠？为什么？如何除去混在HBr中的溴蒸气？ 【再思考】 不可靠，把混合气体通过CCl4或苯。 Br2+H2O=HBrO+HBr 2Fe + 3Br2=2FeBr3 不能，会发生萃取 若实验时，无液溴，但有溴水，如何让该实验做成功？ 可先用苯萃取溴水中的溴，分液后，取苯层即可 苯与溴反应放热使反应速率加快 作用：吸收苯和溴蒸气，防止溴蒸气干扰HBr的检验 现象： CCl4由无色变成橙色 如果在苯环上引入Cl、I应该选择什么试剂呢？ Cl2、FeCl3 I2、FeI3 一、苯 苯的取代反应 (2)硝化反应 在浓硫酸的作用下，苯在50~60℃时与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯。 硝基苯 纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度大于水 ③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？ ②温度计的位置： 50～60 ℃，反应物均匀受热且容易控制温度。 一、苯 ① 先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却。 ② 向冷却到50-60℃后的混酸中逐滴加入苯，充分振荡，混和均匀。 应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。 温度控制在50～60℃：温度过高，苯易挥发，且硝酸也易分解，同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应；温度过低，反应速率太慢。 苯的取代反应 (2)硝化反应 ⑥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？ ⑤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。 分液法，蒸馏法。 一、苯 ④浓硫酸的作用： 催化剂和吸水剂。 一、苯 苯的取代反应 (3)磺化反应 苯与浓硫酸在70~80℃时可以发生磺化反应，生成苯磺酸。 苯磺酸 ＋HO—SO3H SO3H ＋H2O △ 制备合成洗涤剂 苯磺酸易溶于水，是一种强酸 一、苯 苯的加成反应 在以Pt、Ni等作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。 环己烷 如何从溴苯、硝基苯反应后的混合物中提纯目标产物？ 溴苯(含苯、溴、少量FeBr3) 硝基苯(含苯、NO2 、HNO3、H2SO4) 水洗 分液 溴苯(苯、溴) 硝基苯(苯、NO2) NaOH洗 分液 溴苯（苯） 硝基苯（苯） 溴苯 硝基苯 水洗 干燥 蒸馏 溴苯（苯） 硝基苯（苯） 思考交流 1.苯的物理性质 3.苯的化学性质 2.苯的结构 氧化反应 取代反应 加成反应 ①可燃性 纯卤素 √ ②使酸性KMnO4溶液褪色 × 硝酸 硫酸 H2、X2、HX、H2O √ 二、苯的同系物 苯环上氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物 1.苯的同系物 通式：CnH2n－6（n≥6） 一般具有类似苯的气味的_________，____溶于水，_____溶于有机溶剂，密度比水的______。 无色液体 不 易 小 2.苯的同系物的物理性质 苯的同系物 芳香烃 芳香化合物 苯的同系物：分子中只有一个苯环，其余都是烷基 芳香烃：含有苯环的烃 芳香化合物：含有苯环的化合物 常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3) 甲苯 －95 111 0.867 乙苯 －95 136 0.867 邻二甲苯 （1,2-二甲苯） －25 144 0.880 间二甲苯 （1,3-二甲苯） －48 139 0.864 对二甲苯 （1,4-二甲苯） 13 138 0.861 CH3 C2H5 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 实验2-2 实验内容 实验现象 解释 （1）向两只分别盛有2 mL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 甲苯与苯均不与溴水发生反应； 苯和甲苯的密度比水小 溴易溶于苯和甲苯，会发生萃取 都分层，上层为油状液体 两试管均出现分层，上层橙红色， 下层接近无色 实验2-2 实验内容 实验现象 解释 （3）向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入酸性高锰酸钾溶液，静置 （4）将上述试管用力振荡，静置 苯不与酸性高锰酸钾反应； 甲苯可以与酸性高锰酸钾反应 盛苯的试管出现分层，下层为紫色； 盛甲苯的试管为溶液褪色 都分层， 上层为油状液体 甲苯与苯均不溶于水， 密度均比水小 二、苯的同系物 氧化反应 ①可燃性 ②使酸性KMnO4溶液褪色 KMnO4 （H+） R R’ -R(-R’)：烷基或H。 注意：①无论R-的碳链有多长，都是氧化为羧基。 ②与苯环相连的碳原子上有氢原子，才可以被氧化 苯环对烃基的影响，使烃基被氧化为酸。 CH2—CH—CH3 CH3 CH2—CH2—CH3 H3C—C—CH3 CH3 H3C—C—CH2CH3 CH3 课堂检测 下列哪种苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色？ √ √ × × CH3 | —C—CH3 | CH3 CH3 | | CH2—R CH3 | CH3—CH— CH3 | —C—CH3 | CH3 HOOC | | COOH HOOC— KMnO4/H+ 思考：产物是什么？(几个羧基？) 二、苯的同系物 取代反应 ⑴卤代反应 苯环和侧链都能发生取代反应，但条件不同，产物不同。 以甲苯为例 + Cl2 FeCl3 + HCl 光照 烷基氢被取代 苯环上的氢被取代 + Cl2 FeCl3 + HCl 二、苯的同系物 取代反应 （2）硝化反应 以甲苯为例 2,4,6-三硝基甲苯（TNT） 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。其中生成三硝基取代物的化学方程式如下： 烃基对苯环的影响使取代反应更易进行 ＋3HO—NO2 CH3 浓硫酸 △ ＋3H2O CH3 NO2 NO2 NO2 二、苯的同系物 加成反应 在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反应： —CH3 ＋3H2 Pt △ —CH3 二、苯的同系物 3.苯的同系物（甲苯）的化学性质 氧化反应 加成反应 取代反应 ①可燃性 纯卤素 √ ②使酸性KMnO4溶液褪色 √ √ 硝酸 H2、X2、HX、H2O √ √ (2)苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同 ①侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代 ②苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化 (1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似 ①氧化反应 ②取代反应 ③加成反应 小结：化学性质 稠环芳香烃——萘、蒽 稠环芳香烃：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。 萘 分子式：C10H8 物理性质：无色、片状、晶体、特殊气味、熔点80℃、易升华、不溶于水 用途：曾用于杀菌、防蛀、驱虫。现在是重要的化工原料，用于生产增塑剂，农药，染料等。 萘 稠环芳香烃——萘、蒽 稠环芳香烃：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。 蒽 分子式：C14H10 物理性质：无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯 用途：合成染料的重要原料。 蒽 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) CnH2n－6＋eq \f(3n－3,2)O2eq \o(――→,\s\up17(点燃))nCO2＋(n－3)H2O $$