2.3.1苯的结构和性质 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

专题3 常 见 的 烃 有机化学基础 福 州 高 级 中 学 张 华 2025 苯的结构和性质 福州高级中学 张华 已知苯的组成元素为碳、氢；碳氢的质量比为 12︰1；蒸气密度为同温同压下乙炔气体密度的3倍。请确定苯的最简式和分子式。 最简式CH 、分子式 C6H6 苯的分子式的确定? 试根据“碳四价学说”和“碳链学说”写出C6 H6的可能的结构简式，并设计实验来验证这些结构是否合理？ 链状（提示：考虑最多有几个叁键和双键）： CH ≡C－CH2－CH2－C≡CH …… CH2＝CH－CH＝CH－C≡CH …… 苯有什么样的结构呢？ 实验表明苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水反应褪色。这说明苯不存在叁键或双键结构 最多有几个叁键，双键，几个环（介绍） 凯库勒在1866年提出两点假设： （1）苯的六个碳原子形成闭合环状，即平面六边形； （2）各碳原子间存在着单、双键交替形式。 请据此假设书写苯的结构式和结构简式，并思考此结构是否合理？ 凯库勒式 2.用取代产物验证 苯的邻位二取代物只有一种 苯不能像烯烃、炔烃那样使酸性KMnO4溶液褪色，不能通过化学反应使溴水褪色。 1.用实验事实说明 往苯中加入酸性KMnO4溶液： 往苯中加入溴水： 上层无色，下层紫红色 上层橙红色，下层无色 苯的结构到底为何? 5 相同碳原子数的环己烯、环己二烯和苯在加氢时放出的热量不成正比。 3.从能量的角度探究 能量越低，越稳定 苯环是一种稳定的特殊结构 4.从键长的角度分析 碳碳单键键长：1.54×10-10m 碳碳双键键长：1.34×10-10m 苯分子中碳碳键长都相等，为1.40×10-10m X射线衍身法 6 1H核磁共振谱表明苯分子中只有一种化学环境的氢原子，证明苯中每个碳都是相同的。 5.从现代仪器测定苯结构分析 ——现代物理方法（光谱法、射线法、偶极距的测定） 平面正六边形，键角120º 6个碳碳键完全相同 碳碳键是一种介于单键 和双键之间的独特的键 苯的结构到底为何? 分子式： C6H6 最简式： CH 结构式 结构简式 一、苯的分子结构 球棍模型 比例模型 二、苯的物理性质 无色液体，有特殊气味，熔点5.5℃，沸点80.1℃ ，易挥发，比水轻，不溶于水，是重要的有机溶剂。 对人的神经系统、造血系统有伤害，可导致白血病。 有毒: 10 三、苯的化学性质 在通常情况下苯比较稳定，在一定条件下能发生氧化、取代、加成等反应。 （1） 氧化反应： 现象：火焰明亮，带有浓烟 a. 燃烧 2C6H6 + 15 O2 12CO2+6 H2O 点燃 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 b. 不与高锰酸钾反应 （2）取代反应 a. 苯的溴代 反应条件：纯溴(液态)、催化剂 + Br2 Br + HBr FeBr3 实验思考题： 1.Fe屑的作用是什么？ 2.将反应液加入烧瓶后，烧瓶内有什么现象？这说明什么？ 3.冷凝管的作用是什么？ 与溴反应，作催化剂 剧烈反应，轻微翻腾，有气体逸出。反应放热。 用于导气和冷凝回流（或冷凝器） 4.为什么导管末端不插入液面下？ 5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？ 6.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样使之恢复本来的面目？ 溴化氢易溶于水，防止倒吸。 苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。 因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。 b.苯的硝化反应 b.苯的硝化反应 苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在60℃时生成一取代硝基苯。 硝基苯：苦杏仁味,有毒, 无色油状液体,密度大于水 1.加热方法 2.温度计的位置 3.长导管的作用 硝基苯 + HNO3（浓） NO2 + H2O 浓H2SO4 50~60℃ 17 17 1.配制浓硫酸与浓硝酸混和酸时,是否可以将浓硝酸加入到浓硫酸中?为什么? 2.为使反应在50-60℃下进行,常用的方法是什么? 3.洗涤、分离粗硝基苯使用的主要仪器是什么? 4.粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是什么? 5.敞口玻璃管的作用是什么?浓硫酸的作用是什么? 实验思考题 C 苯的磺化（苯分子中的H原子被磺酸基取代的反应） （3）苯的加成反应 （与H2、Cl2) + 3H2 Ni 环己烷 加热 + 3Cl2 催化剂 Cl Cl Cl Cl Cl Cl H H H H H H 六六六 苯易取代、难加成、可燃烧 1.含义：苯的苯环上氢原子被烷基代替而得 到的芳香烃。 CH3 | CH2CH3 | CH3 | | CH3 | CH3 CH3 | CH3 CH3 H3C H3C 甲苯(C7H8) 乙苯( C8H10) 对二甲苯(C8H10) 六甲基苯(C12H18) 只含有一个苯环，且侧链为C-C单键的芳香烃。 2.通式：CnH2n-6（n≥6） 苯的同系物 一般为无色液体，具有特殊气味、有毒、难溶于水，密度比水小，沸点随碳数增多而增大。 3.苯的同系物的物理性质 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H3C 邻-二甲苯 间-二甲苯 对-二甲苯 沸点：144.40C 沸点：139.10C 沸点：138.40C 邻间对沸点逐渐降低 （1）氧化反应 与苯环连接的碳原子上有氢时，苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色 KMnO4溶液 H+ 苯环对侧链的影响：使侧链能被强氧化剂氧化 区别苯和苯的同系物 ②与高锰酸钾 （苯甲酸） 4.苯的同系物的化学性质 燃烧 苯的同系物的氧化反应 反应机理： | —C—H | O || C—OH | 酸性高锰酸钾溶液 烷基上与苯环直接相连的碳原子直接连氢原子 H | —C—H | H H | | —C—C— | | H C | —C—C | C × （2）取代反应 FeBr3 光 注意：条件不同，产物不同 + Br2 CH3 | + HBr + Br2 CH3 | + HBr a .甲苯的卤代 b.甲苯的硝化反应 2，4，6-三硝基甲苯 简称三硝基甲苯，又叫TNT CH3 | | NO2 CH3 | NO2 O2N + 3HNO3 + 3H2O 浓硫酸 100℃ —CH3（侧链）对苯环的影响：使苯环的邻、对位上的H更易取代。 一种淡黄色的晶体，不溶于水。不稳定，易爆炸。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。 （3）加成反应 催化剂 △ + 3H2 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$