2.3.1 苯-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修3）

高中化学人教版（2019）选择性必修3 第1课时 第二章 烃 第三节 芳香烃 苯 学习重难点 素养目标 1.通过回顾苯的发现史，了解研究有机物的一般过程。根据“结构决定性质”，预测苯的化学性质，并能设计实验进行验证。 2.从化学键的特殊性了解苯的结构特点，进而理解苯性质的特殊性，培养宏观辨识与微观探析的能力。 重点 苯的结构和化学性质，包括苯的取代反应、加成反应等。 难点 苯分子的结构特点以及苯的化学性质与分子结构之间的关系。 苯的发现 1825年， [英]法拉第从煤焦油中分离出“苯”，略带香味，常温为液态，确定最简式为CH 18世纪中期， [法]热拉尔等测得苯相对分子质量为78，确定分子式为C6H6， 不饱和程度很大 奥地利化学家洛施密特提出苯具有环状结构。 凯库勒在1866年提出三点假设： (1) 苯的六个碳原子形成闭合环状，即平面六边形 (2) 每个碳原子均连接一个氢原子 (3) 各碳原子间存在着单、双键交替形式 凯库勒式 能否反映苯的真实结构? 各碳原子间单双建交替？ 【学习任务1】苯的分子结构特点 你能根据所学的知识判断苯环是否存在碳碳双键？能否设计实验证明？ 1.实验视角 实验操作     实验现象 结 论 酸性高锰酸钾溶液 苯 溴水 液体分层，上层为无色，下层为紫色； 液体分层，上层呈橙红色，下层基本为无色。 （1）苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化； （2）苯不能与溴水发生加成反应，但是苯能将溴从溴水中萃取出来。 【实验2-1】 该实验证明苯分子中无碳碳双键和碳碳三键 说明苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构 还能根据哪些角度去证明苯环并不属于单双键交替的结构呢？ 阅读P45科学史话 2.同分异构体的视角 Cl Cl 若苯环为单双键交替的结构，则邻二氯苯有两种同分异构体；但实际上并不存在两种不同的邻二氯苯。 【学习任务1】苯的分子结构特点 【学习任务1】苯的分子结构特点 3.X射线衍射法测定结构 20世纪，科学家用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139pm,介于碳碳单键和碳碳双键之间。 键长(pm,即10-12 m) C—C 154 C==C 133 苯中碳碳键 139 苯的结构特点： （1）苯分子为平面正六边形结构，其中的6个碳原子均采取sp2，分别与氢原子及相邻碳原子以σ键，结合，键间夹角都是120°，6个碳原子和6个氢原子位于同一平面上。处于对位上的2个碳原子和2个氢原子位于同一直线上。 球棍模型 填充模型 【学习任务1】苯的分子结构特点 （2）每个碳碳键的键长相等（139pm）且介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。 （3）每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢构成的平面，相互平行“肩并肩”重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 【学习任务1】苯的分子结构特点 注意： （1）苯分子中不存在单、双键交替的结构，存在6个碳原子间的大π键，大π键比较稳定，故苯通常情况下不易发生烯烃、炔烃所容易发生的加成反应。 （2）苯分子中的6个碳碳键完全相同，6个碳氢键也完全相同。 （3）苯分子结构通常用 表示。 或 苯分子中的大π键 【学习任务1】苯的分子结构特点 苯的结构 分子式：C6H6；结构简式： ； 分子构型:平面正六边形；6个碳原子均采用sp2 或 碳原子与氢原子之间以单键（σ键）相连接 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 的键长之间。 每个碳原子余下的P 轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π 键，均匀地对称分布在苯环的上下两侧。 分子中的所有原子处在同一平面 【学习任务1】苯的分子结构特点 1.下列事实可证明苯分子中不存在单双键交替的结构的是( ) ①苯的间位二取代物只有一种　 ②苯的邻位二取代物只有一种　 ③苯分子中碳碳键的键长均相等　 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色　 ⑤苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应　 ⑥苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色 A.①②③④ B.②③④⑥　 C.③④⑤⑥ D.全部 B 课时精练 2.下列有关苯分子的说法不正确的是(　　)。 A.苯分子中C原子均以sp3杂化方式成键，形成夹角为120°的三个sp3杂化轨道，故苯分子为正六边形的碳环 B.每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道，垂直碳环平面，相互交盖，形成大π键 C.大π键中6个电子被6个C原子共用，故称为6中心6电子大π键 D.苯分子中共有十二个原子共面，六个碳碳键完全相同　 A 课时精练 3.在探索苯分子结构的过程中，人们写出了符合分子式“C6H6”的多种可能结构(如图所示)，下列说法正确的是( ) A.五种物质均能与氢气发生加成反应 B.b、c、e的一氯代物均有三种 C.五种物质中，只有a分子的所有原子处于同一平面 D.a、b、c、e能使溴的四氯化碳溶液褪色 C 课时精练 阅读教材，总结有关苯的物理性质： 苯是一种无色，有特殊气味的液体，有毒，不溶于水；易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃，常温下密度为0.88 g/cm3。 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。 1.物理性质： 2.用途： 注意： (1)温度低时，试剂瓶口会结成无色的晶体； (2)易挥发，需密封保存； (3)有毒，使用时要做好防护措施，并保持通风条件。 【学习任务2】苯的性质 14 苯的化学反应： 1.氧化反应 在空气里燃烧会产生浓重的黑烟 烃CH4(1:4)、C2H4(1:2)、C2H2及C6H6(1:1)，碳的质量分数越高，黑烟越浓。 O2 12CO2+6H2O 2C6H6+15 ①可燃性 ②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 【学习任务2】苯的性质 15 2.取代反应 (1)实验原理： (2)实验现象： 无色液体，不溶于水，密度比水大。 放热反应 ①溴代反应： 溴苯 烧瓶中：液体轻微沸腾，充满红棕色气体； 锥形瓶中：导管口有白雾； 烧瓶底部：有褐色不溶于水的液体。 【学习任务2】苯的性质 16 2.取代反应 放热反应 ①溴代反应： 溴苯 无色液体，不溶于水，密度比水大。 注意事项： I) 实验中需使用液溴，不能使用溴水。试剂的加入顺序为：先加苯，再加溴，最后加铁粉 II) 反应中加入的是铁粉，实际起催化作用的是FeBr3 III) 苯与Br2只发生一元取代反应 IV) 长导管的作用：导气兼起冷凝回流作用 V) 导管末端不能伸入到液面中(防止倒吸) 【学习任务2】苯的性质 17 请你利用以下药品和仪器设计实验装置来确认反应类型？ 药品：苯、液溴、Fe粉、AgNO3溶液、CCl4[ρ(CCl4)>ρ(H2O)，溴易溶于CCl4] HBr难溶于CCl4，易溶于水。 仪器： 苯、溴混合物 Fe粉 长导管的作用：导气、冷凝回流。 CCl4溶液 防倒吸 AgNO3溶液 【学习任务2】苯的性质 苯的化学反应： 课堂探究 2.取代反应 【思考与讨论】如何证明苯与液溴发生的是取代反应? B.NaOH溶液的作用：除去溴苯中的溴 C.除去溴蒸汽，净化HBr气体 D.溶液变红，检验HBr E.产生淡黄色沉淀，检验HBr F.除去HBr尾气 D、E、F导管不插入液面以下：防倒吸 19 思考：如何获得纯净的溴苯？ 产物中可能含有溴苯、苯、 HBr和Br2 试剂： 操作： 目的： 水 分液 除HBr HBr水溶液 溴苯 苯、溴 试剂： 操作： 目的： NaOH 分液 除Br2 NaBr溶液 NaBrO溶液 溴苯 苯 操作： 目的： 蒸馏 除苯 苯 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 【学习任务2】苯的性质 ②硝化反应： 硝基苯 苯 浓HNO3 浓H2SO4 硝基苯的制取实验装置 苯分子中H被-NO2（硝基）取代的反应叫硝化反应 实验现象：瓶底生成不溶于水的淡黄色油状液体 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。 长导管的作用：冷凝回流。 【学习任务2】苯的性质 ②硝化反应： 硝基苯 苯 浓HNO3 浓H2SO4 硝基苯的制取实验装置 苯分子中H被-NO2（硝基）取代的反应叫硝化反应 长导管的作用：冷凝回流。 注意事项： Ⅰ)试剂的加入顺序：先加浓硝酸，再加浓硫酸，等混合液冷却到50-60℃后，再加苯 Ⅱ)用水浴加热，控制温度在50-60℃，温度计放在水浴中。温度过高，苯挥发，硝酸分解。 水浴加热的优点：容易控制温度，受热均匀 Ⅲ)试管上方的长导管的作用是冷凝回流、减少反应物的挥发。 Ⅳ)浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂 【学习任务2】苯的性质 2.取代反应 【思考与讨论】如何获得纯净的硝基苯？ 产物中可能含有硝基苯、苯、硫酸、硝酸、NO2 试剂： 操作： 目的： 水 分液 除酸 酸液 硝基苯 苯 残余酸 试剂： 操作： 目的： NaOH 分液 除酸 盐溶液 硝基苯 苯 硝基苯 苯 蒸馏 除苯 操作： 目的： ②硝化反应： 【学习任务2】苯的性质 23 2.取代反应 ②水浴加热：70-80℃； ①浓硫酸作用：反应物和吸水剂； ③苯磺酸易溶于水，是一种强酸, ③磺化反应 制备合成洗涤剂 苯与浓硫酸在70~80℃时可以发生磺化反应，生成苯磺酸。 ＋HO—SO3H SO3H ＋H2O △ 苯磺酸 【学习任务2】苯的性质 24 (3) 加成反应 苯的大π键比较稳定，通常状态下不易发生加成反应 ①苯与H2加成： (Pt或Ni作为催化剂并且加热) 环己烷 ②苯与Cl2在紫外线作用下加成 + 3Cl2 紫外线 六氯环己烷 (农药六六六) 注意：反应条件不同，反应原理相差很大。 Cl2 FeCl3 ＋ HCl Cl 【学习任务2】苯的性质 归纳小结 大π键使苯环结构稳定，不易断裂 总体来说，苯的化学性质是“易取代，能加成，难氧化” 1.氧化反应：可燃性（注：不能使酸性高锰酸钾溶液褪色） 2.易取代： 卤代反应 + Br2 FeBr3 Br + HBr 硝化反应 + HO-NO2 浓H2SO4 500C—600C NO2 + H2O 磺化反应 +HO－SO3H 70℃~80℃ －SO3H + H2O 3.难加成： 与氢气、氯气加成 （注：不能和溴水发生加成反应） 1.下列实验操作中正确的是( ) A.将溴水、FeBr3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 水银球应放在混合液中 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 课时精练 2.下列关于苯的叙述正确的是(　　) A.反应①为加成反应 B. 反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应,是因为苯分子含 有三个碳碳双键 C.反应③为取代反应,有机产物是一种烃 D.反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟 D 课时精练 28 3. 苯与乙烯、乙炔相比较，下列叙述不正确的是（ ） A．都能燃烧，生成二氧化碳和水 B．都容易发生加成反应 C．乙烯和乙炔易发生加成反应，苯只能在特殊条件下才发生加成反应 D．乙炔和乙烯易被KMnO4氧化，苯不能被KMnO4氧化 B 课时精练 29 4.已知：① ＋HNO3 ＋H2O ΔH<0； ②硝基苯沸点为210.9 ℃，蒸馏时选用空气冷凝管。下列制取硝基苯的操作或装置(部分夹持装置略去)正确的是（ ） A 课时精练 30 【课堂小结】 苯 结构： 介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的键，12原子 共平面 物理性质： 无色、特殊气味的液体，有毒，不溶于水，易挥发；是一种重要的有机溶剂 化学性质： 易取代，难加成，难氧化 不与酸性高锰酸钾溶液、溴水反应 Summer 䕎犋 Encore 154103.55 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $