第3节 芳香烃(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二化学选择性必修3（人教版2019）

第三节 芳香烃 必备知识 清单破 知识点 1 苯 1.苯的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 沸点 无色 液态 有特殊 气味 比水 小 不溶 于水 80.1 ℃(较低, 易挥发) 第1讲　描述运动的基本概念 2.苯的分子结构 (1)苯分子中碳原子均采取sp2杂化,除σ键外还含有大π键。苯分子为平面正六边形结构,分子 中的6个碳原子和6个氢原子共平面。处于对位的2个碳原子及其连接的氢原子位于同一直 线上。 (2)苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键,并不是单、双键交 替结构。可从以下三个方面证明: ①结构上:苯分子中六个碳碳键的键长相等,六元碳环呈平面正六边形; ②性质上:苯不能与溴水发生加成反应,不能使酸性KMnO4溶液褪色等; ③二氯苯的结构:邻二氯苯只有一种结构。若为单、双键交替,应有两种结构。 第1讲　描述运动的基本概念   4.溴苯和硝基苯的实验室制法(详见定点1) 5.有机物中原子共面、共线问题的分析技巧(详见定点2) 3.苯的化学性质 第1讲　描述运动的基本概念 1.苯的同系物的结构 (1)概念:苯环上的氢原子被烷基取代得到的一系列产物,称为苯的同系物。如 。 (2)结构特点:分子中只含有一个苯环,且侧链均为烷基。 (3)通式:CnH2n-6(n≥7) 2.苯的同系物的化学性质 (1)氧化反应 ①可燃性:CnH2n-6+ O2 nCO2+(n-3)H2O。 ②苯的某些同系物可被酸性高锰酸钾溶液氧化,使溶液褪色。如: 知识点 2 苯的同系物 特别提醒    (1)受苯环的影响,甲苯中的甲基变得活泼,易被酸性KMnO4溶液氧化。 第1讲　描述运动的基本概念     (2)并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如 ,由于与苯环 直接相连的碳原子上没有氢原子,故不能使酸性KMnO4溶液褪色。 (2)取代反应(以甲苯为例) ①卤代反应  +Br2  +HBr↑  +Cl2   +HCl 特别提醒    苯的同系物和Cl2(或Br2)能发生取代反应,但条件不同,取代位置不同。a.在FeCl3 (或FeBr3)催化下,发生苯环上的取代反应。b.在光照条件下,发生侧链上的取代反应,类似烷 烃的取代反应。 第1讲　描述运动的基本概念 ②硝化反应  +3HNO3  +3H2O 特别提醒    受甲基的影响,甲苯中的苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子变得活泼,较易被 取代。 (3)加成反应(以甲苯与氢气的反应为例) +3H2 第1讲　描述运动的基本概念 3.苯的同系物的命名 (1)侧链比较简单时,苯作母体,其他基团作取代基。例如,苯分子中的氢原子被甲基取代后形 成甲苯,被乙基取代后形成乙苯。两个氢原子被两个甲基取代后形成二甲苯,二甲苯有三种 结构,分别为 (邻二甲苯)、 (间二甲苯)、  (对二甲苯)。 当苯环上的烷基有多个时,还可用系统命名法命名:将苯环上的6个碳原子编号,如果苯环上连 有多个甲基,可将某个甲基所连的碳原子编为1号,其他甲基所连碳原子的编号要以编号之和 第1讲　描述运动的基本概念 尽量小为原则;如果有不同的取代基,则以较复杂的取代基的位置为起点,使取代基编号之和 最小。在系统命名法中,邻二甲苯称为1,2-二甲苯,间二甲苯称为1,3-二甲苯,对二甲苯称为1, 4-二甲苯。 的名称为1,2,4-三甲苯。 的名称为2-甲基乙苯。 (2)苯环所连烷基较复杂时,侧链作母体,苯环作取代基。如: 命名 为2,2,4-三甲基-3-苯基戊烷。 4.含有苯环的有机物同分异构体数目的判断方法(详见定点3) 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,即苯不能发生氧化反应。这种说法正确吗? 2.符合通式CnH2n-6(n≥7)的有机化合物一定是苯的同系物。这种说法正确吗? 3.苯和乙烯都能使溴水褪色,二者褪色的原理相同。这种说法正确吗? 4.纯净的溴苯是一种无色、密度比水大的油状液体,但制取溴苯的实验得到的液体呈褐色,这 是因为其中含有杂质,用氢氧化钠溶液可除去该杂质。这种说法正确吗? 5.用酸性高锰酸钾溶液和溴水都可以鉴别苯和甲苯。这种说法正确吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不正确。苯能在空气中燃烧,燃烧反应属于氧化反应。 2.不正确。苯的同系物通式可表示为CnH2n-6(n≥7),但符合该通式的有机化合物不一定是苯的 同系物,如 的分子式为C7H8,符合通式CnH2n-6(n≥7),但该有 机物不是苯的同系物。 3.不正确。苯因萃取溴水中的Br2而使溴水褪色,发生的是物理变化,乙烯与Br2发生加成反应 而使溴水褪色,二者褪色的原理不相同。 4.正确。实验室制取溴苯的实验中,制得的溴苯因溶解了Br2而呈褐色,常温条件下,Br2可与 NaOH溶液反应而溴苯不与NaOH溶液反应,然后分液,即可除去Br2。 5.不正确。苯不与酸性KMnO4溶液发生反应,甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸,能使 酸性KMnO4溶液褪色,故可用酸性KMnO4溶液鉴别苯和甲苯;苯和甲苯都能萃取溴水中的Br2 而使溴水褪色,且苯和甲苯的密度均比水小,故不能用溴水鉴别苯和甲苯。 第1讲　描述运动的基本概念 1.溴苯的实验室制法 关键能力 定点破 定点 1 溴苯和硝基苯的实验室制法 实验 装置   实验 装置 2Fe+3Br2  2FeBr3  +Br2  +HBr↑ 实验 装置 烧瓶充满红棕色气体,在锥形瓶中的导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成);把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里,烧杯底部有褐色(溶有Br2)不溶于水的液体出现 第1讲　描述运动的基本概念   ①应该用液溴,不能用溴水; ②液溴和铁粉反应生成FeBr3,催化剂为FeBr3; ③因HBr极易溶于水,锥形瓶中的导管在液面上方,防止倒吸     第1讲　描述运动的基本概念 2.硝基苯的实验室制法        +HNO3  +H2O   将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中,烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2) 第1讲　描述运动的基本概念   ①试剂添加顺序:浓硝酸,浓硫酸,苯 ②浓硫酸的作用是作催化剂、吸水剂 ③用水浴加热,温度计插入水浴中测量温度 精制硝基苯   第1讲　描述运动的基本概念 1.熟记四种物质的空间构型 定点 2 有机物中原子共面、共线问题的分析技巧   代表物 空间构型 结构 球棍模型 结构特点 C2H4 平面结构     6个原子共面,碳 碳双键不能旋转 C2H2 直线形     4个原子共线,碳 碳三键不能旋转 苯 平面正 六边形     12个原子共面 第1讲　描述运动的基本概念 代表物 空间构型 结构 球棍模型 结构特点 CH4 正四面体形     任意3个原子共 面,单键可以旋 转 2.基本规律 (1)分子结构中只要出现一个饱和碳原子,则分子中的所有原子不共面。 (2)分子结构中若出现一个碳碳双键,则至少有6个原子共面。如:丙烯分子中至少有6个原子 共面,最多有7个原子共面。 (3)分子结构中若出现一个苯环,则至少有12个原子共面。如:甲苯分子中至少有12个原子共 面,最多有13个原子共面。 第1讲　描述运动的基本概念 (4)分子结构中若出现一个碳碳三键,则至少有4个原子共线;分子结构中若出现一个苯环,则 至少有4个原子共线。如:苯乙炔分子中有6个原子共线。 3.掌握判断技巧 (1)“等位代换不变”原则。基本结构上的H,无论被什么原子替代,空间结构基本不变。如 苯环上的H被甲基取代时,甲基中的C的位置,与原来的H的空间位置基本相同,即与苯环共 面。 (2)单键可以绕键轴旋转,双键和三键不能旋转。两个平面靠单键相连时,所连平面可以绕键 轴旋转,旋转后两平面可能重合也可能不重合。 (3)合理拆分。可把复杂的构型拆分为几个简单构型,再分析单键旋转时可能的共面情况。 (4)审题时要注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等关键词和 限定条件。 第1讲　描述运动的基本概念 规律方法    巧妙分割法分析原子共面、共线问题: 若要分析复杂有机物中碳原子的共线、共面问题,要进行基本结构单元分割,同时要兼顾分 子对称性。如:下面有机物分子中共面碳原子、共线碳原子最多各有几个?   该有机物的碳架结构可表示为: 由上图可截取出3种基本结构单元,由于单键可以旋转,根据乙烯、乙炔、苯的分子构型,可确 定共面碳原子最多有12个,共线碳原子最多有6个。 第1讲　描述运动的基本概念   1.对称轴法:苯分子中所有的氢原子的化学环境相同,含有多条对称轴,但是如果苯环上连有 取代基,其对称性就会受到影响。如邻二甲苯有1条对称轴,间二甲苯有1条对称轴,而对二甲 苯有2条对称轴,故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种,间二甲苯苯环上的一氯代物有3种,对二 甲苯苯环上的一氯代物只有1种。如图所示(箭头指向氯原子的位置):   定点 3 含有苯环的有机物同分异构体数目的判断方法   第1讲　描述运动的基本概念 2.换元法:对于芳香烃,若苯环上可被取代的氢原子数为m,且有a+b=m,则该芳香烃苯环上的a 元卤代物和b元卤代物的结构种数相同。如对二甲苯苯环上的一氯取代物有1种,则其苯环上 的三氯取代物也为1种。 3.定一(或二)移一法:苯环上连有两个取代基时,可固定一个,移动另一个,二者在苯环上有 邻、间、对三种位置关系;苯环上连有三个取代基时,可先固定两个取代基,二者在苯环上有 邻、间、对三种位置关系,再逐一插入第三个取代基,从而确定同分异构体的数目。 第1讲　描述运动的基本概念    　　不饱和度又称缺氢指数,是有机物分子不饱和程度的量化标志,用希腊字母Ω表示。当某 烃与相同碳原子数的链状烷烃相比较时,每少2个氢原子,则该烃分子的不饱和度就增加1。 1.不饱和度的计算 (1)根据有机物的分子式计算 ①若有机物的分子式为CmHn,其不饱和度Ω= =m+1- 。 ②若有机物分子中含有卤素原子,可将卤素原子视作氢原子计算不饱和度,如C2H5Cl的Ω=2+ 1- =0。 ③若有机物分子中含有O、S原子,计算Ω时可不考虑O和S原子,如CH3COOH的Ω=2+1- =1。 定点 4 有机物不饱和度的计算与应用 ④若有机物分子中含有N原子,氢原子总数要减去氮原子总数。如CH3NH2的Ω=1+1- =0。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)根据有机物的结构确定 Ω=双键数+三键数×2+苯环数×4+脂环数 ①烷烃和烷基的Ω=0,如C2H6、—C2H5的Ω=0。 ②双键或脂环的Ω=1,如CH2 CHCH3、环己烷的Ω=1。 ③三键的Ω=2,苯环的Ω=4。 ④立体封闭的烃分子(多面体或笼状结构),其不饱和度比面数少1。如立方烷(  )的面数 为6,其Ω=5。 第1讲　描述运动的基本概念 2.不饱和度的应用 (1)确定有机物的分子式 判断烃或烃的含氧衍生物的分子式时,通过不饱和度可在仅知道碳原子数的前提下,迅速求 出氢原子数,从而确定有机物的分子式。 (2)判断同分异构体 利用不饱和度判断同分异构体是一种快速解题的方法,但使用时应注意,氧原子对不饱和度 无影响,根据碳原子数和不饱和度判断含氧原子的有机物是否互为同分异构体时,还应检验 氧原子数是否相等。 第1讲　描述运动的基本概念 Ω=0 分子是饱和链状结构 Ω=1 分子中有一个双键或一个脂环等 Ω=2 分子中可能有:①两个双键;②一个三键;③一个双键和一个脂环等 Ω≥4 分子中很可能有苯环 (3)推测有机物的结构与性质 通过有机物的分子式确定其不饱和度,由不饱和度可推测该有机物可能具有的结构和性质。 第1讲　描述运动的基本概念 学科素养 情境破 素养 证据推理与模型认知——特定情境下陌生烃类的结构与性质 　 情境探究 　　苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体,结构简式如图。   (情境选自2021年河北卷8题) 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 请根据苯并降冰片烯的结构简式,确定其分子式及不饱和度。 提示    根据结构可知,1个苯并降冰片烯分子中含11个碳原子、10个氢原子,即分子式为C11H10; 苯并降冰片烯分子的不饱和度为11+1- =7。 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 苯并降冰片烯是苯的同系物吗?其一氯代物有几种(不考虑立体异构)? 提示    苯并降冰片烯中苯环的侧链不是烷基,故不属于苯的同系物;该分子中含5种氢原子,故 其一氯代物共有5种。 第1讲　描述运动的基本概念 问题3 苯并降冰片烯分子中含有几个碳碳双键?试分析该分子中最多有几个碳原子共平面? 提示    苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键,1个苯并降冰片烯 分子中仅含有1个碳碳双键;苯并降冰片烯分子中苯环上的6个碳原子和与苯环直接相连的2 个碳原子共平面,最多有8个碳原子共平面。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 分析陌生烃类的结构与性质的一般方法 (1)认真观察陌生烃类的结构,注意观察是否含有碳碳双键、碳碳三键或苯环。 (2)根据烃分子中含有的特殊结构,联想常见烃类的性质,分析陌生烃分子可能具有的化学性 质。若含有碳碳双键、碳碳三键,可联想烯烃或炔烃的性质;若含有苯环,可联想苯的性质。 (3)根据分子的对称性,可分析一卤代物的种数;根据分子的不饱和度Ω,可判断并书写同分异 构体。 (4)根据“化整为零”法,在分子中找到熟悉的基团,如苯基、乙烯基、甲基、乙炔基等,可结 合苯、乙烯、甲烷、乙炔的空间结构,分析陌生烃分子中原子共面或共线问题。 第1讲　描述运动的基本概念 $$