2.3.1 苯的结构与性质 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

1.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。 2.了解苯在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。 网 科 第三节 芳香烃 第二章 烃 2.3.1 苯 学习目标 教材内容：P41-43 柑橘类水果表面凹凸不平，密密麻麻分布着许多小孔，这些小孔可产生芳香烃，可溶解橡胶。 芳香烃：分子中含有苯环的碳氢化合物。 新课导入 芳香烃的来源——煤的干馏 石油的催化重整和裂解 芳香烃：分子中含有一个或多个 的一类 。 芳香族化合物：分子中含有苯环的化合物。 知识回顾 苯环 烃 1.下列有机物属于芳香族化合物的是______________ 2.下列有机物属于芳香烃的是_____________ ①②④⑥⑦⑧⑨ ④⑦⑨ 烃 烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃 烃类物质可以分为四类，我们已经学习过烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质。 那么，芳香烃物质具有怎样的结构，其性质又是怎样的？ 最简单的芳香烃是：苯 知识回顾 4 不饱和程度很大 活动：探究苯的分子结构 C6H14 C6H6 -8H 高度不饱和的结构 结合碳四价理论，苯可能具有哪些不饱和键？ 如何设计实验进行验证苯的不饱和键？ 化学键 实验操作 预测现象 碳碳双键或碳碳三键 取少量样品滴加酸性高锰酸钾溶液 紫红色褪色 取少量样品滴加溴水溶液 溴水褪色 说明苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构 实验操作     实验现象 结 论 液体分层，上层 色， 下层_____色 液体分层，上层 色， 下层___色 无 紫红 橙红 无 →该实验证明苯分子中 碳碳双键和碳碳三键 无 实验探究 苯不被酸性KMnO4溶液氧化，也不与溴水反应，但能萃取溴 苯的漫画故事 1865年，德国化学家凯库勒在一次梦里联想到了一条小蛇首尾相咬，他猜测苯可能有6个碳原子首尾相连，环中碳原子以单双键相互交替结合而成，为纪念他在苯环中研究，这一表达式命名为“凯库勒式”。 1、苯不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 2、邻二氯苯只有一种结构 Cl Cl Cl Cl 结论：苯分子结构中不存在碳碳单键和双键交替结构 凯库勒的观点不能解释： 3.苯的核磁氢谱只有一种 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 苯的核磁共振氢谱 思考：苯的邻、间、对位二元取代物都只有一种， 均能证明苯分子中不存在单、双键交替结构？ × 无论苯分子中是否存在单双键交替交替结构,其间、对位二元取代物、对位二元取代物都只有一种 键长 立体构型 键角 共面情况 碳原子杂化方式 化学键类型 139pm 平面正六边形 120° 所有C、H原子 sp2杂化 σ键、大π键 12个 1个 结构式： 结构简式： 分子式： C6H6 或 一、苯的结构特点 10 二、苯的物理性质 颜色 状态 气味 沸点 毒性 溶解性 密度 无色 油状液体 特殊香味 80.1℃ 有毒 不溶于水 易溶于有机溶剂 比水小 苯 有毒:对人的神经系统、造血系统有伤害， 可导致白血病。 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 一、苯 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 硫酸 H2、X2、HX、H2O √ 大π键使苯环结构稳定，不易断裂 ①不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ②不能与溴水反应而使其褪色（萃取） 三、苯的化学性质 (1)可燃性 O2 12CO2+6H2O 2C6H6+15 火焰明亮，并伴有浓烟 1.苯的氧化反应 (2)苯不能使酸性高锰酸钾褪色 甲 烷 乙 烯 苯 烃CH4(1:4)、C2H4(1:2)、C2H2及C6H6(1:1)碳的质量分数越高，黑烟越明显。 C%=92.3% 装有苯的罐车因车祸发生燃烧 + H2 催化剂(Ni) △ 环己烷 3 六氯环己烷 或 (农药六六六) 苯的大π键比较稳定，通常状态下不易发生加成反应 (Pt或Ni作为催化剂并且加热) 6个C共面 2.苯的加成反应(难) (1)苯与H2加成： 6个C不共面 (2)苯与Cl2在紫外线作用下加成： 苯的大π键比较稳定，通常状态下不易发生加成反应，在Pt、Ni等催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应 14 ↑ 苯环上H原子被取代 溴苯 无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水大。 催化剂 3.苯的取代反应 (1)溴化反应 必须用液溴，不与溴水反应！苯与溴水只会萃取 注意事项： ①实验中需使用液溴，不能使用溴水，试剂的加入顺序为：苯→液溴→Fe屑。（大密度液体加入小密度液体） ②催化剂FeBr3不能遇水，会水解失去催化作用，也可用Fe粉代替FeBr3，因为Fe会与溴反应生FeBr3 。 ③苯与Br2只发生一元取代反应！ ④长导管的作用：用于导气和冷凝回流。 ⑤导管末端不插入液面下（防止倒吸）。 三颈烧瓶底部装入铁粉 分液漏斗装入5ml苯和1ml溴的混合溶液 分液漏斗装入10%的NaOH溶液 苯和液溴 NaOH溶液 讨论： 1.已知液溴和苯易挥发，选择什么仪器完成实验？ 2.如何证明该反应是取代反应还是加成反应？ 3.该装置是否有缺陷？ 4.收集到的溴苯为红棕色液体，其可能混有什么杂质？如何除去？ 球形冷凝管（冷凝回流装置） AgNO3溶液 Br2、HBr CCl4 AgNO3 溴苯中混有溴 AgNO3前加一个除溴气装置 AgNO3 +HBr = AgBr↓ +HNO3 碱石灰 溴苯 苯 溴化铁 Br2 HBr 水 有机层 水层 有机层 苯 溴苯 分液 溴苯苯 溴 溴化铁水溶液 水层 NaOH溶液 分液 溴苯、苯 少量NaOH NaOH、NaBr NaBrO、H2O 水 分液 NaOH、水 溴苯、苯 少量水 无水CaCl2 或CaO 蒸馏 沸点℃ 溴苯 154.2℃ 苯 80.1 水层 有机层 思考： 1.为什么不直接加NaOH除溴？ 2.两次水洗和一次NaOH溶液洗涤的目的分别是什么？ NaOH也会和FeBr3反应，导致NaOH浪费 第一次水洗除FeBr3溴化铁，第二次碱洗除Br2,第三次水洗除NaOH 苯 液溴 混合 长导管口处 锥形瓶内 ①滴入AgNO3溶液 烧瓶内液体 倒入烧杯内水中 Fe屑 互溶、 不反应 深红棕色 剧烈 反应 大量白雾 淡黄色沉淀 烧杯底部有 褐色油状物、 不溶于水 取溶液： ②加入镁粉 产生大量气体 加入NaOH搅拌 得到无色油状物 上层清液中加入KSCN(aq)溶液变血红色 (HBr与水蒸汽的小液滴) 说明瓶内有H+ 和Br— 说明Fe被Br2氧化成了Fe3+ 生成了有机物溴苯 实验小结 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。 无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度大于水 + HNO3（浓） NO2 + H2O 浓H2SO4 50~60℃ HO－NO2 硝基苯 催化剂和吸水剂 (2)硝化反应 硝基 (-NO2) 水浴加热，受热均匀 如何控制温度50-60℃？避免有机物的挥发？ 用冷凝回流法，如：水冷凝或空气冷凝 1.试剂的加入顺序： 2.浓硫酸的作用： 5.试管上方的长导管的作用： 4.为什么硝化反应控制在50--60℃？温度计的作用及其水银球的位置？ 温度低于50℃，不易反应；温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应；温度计的水银球位于水浴中，控制水浴温度，温度计的水银球插入水浴中测量温度，水银球不能触及烧杯底部及烧杯壁。 知识链接 先加浓硝酸，再加浓硫酸，等混合液冷却到50-60℃后，再加苯 催化剂、吸水剂 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 3.温度50-60℃： 导气、冷凝回流，减少反应物的挥发。 22 6.产物：纯净的硝基苯是无色、有苦杏仁味的油状液体，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，其可能混有什么杂质？如何除去？ 原因：硝酸部分分解产生的NO2气体溶于硝基苯 4HNO3 —— 2H2O + 4NO2↑ + O2↑ 加热或光照 除杂：用NaOH溶液洗涤 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 硝基苯 苯 硫酸 硝酸 NO2 水 分液 有机层 水层 硫酸 硝酸 硝基苯 苯 少量硫酸 少量硝酸 少量水 NaOH溶液 分液 有机层 水层 硝基苯 苯 NaOH溶液 23 有机层 硝基苯 苯 NaOH溶液 水 分液 有机层 水层 硝基苯 苯 少量水 无水CaCl2 或CaO 蒸馏 物质 苯 硝基苯 沸点/℃ 80 210 硝基苯 苯 思考： 1.为什么不直接加NaOH溶液除去硫酸、硝酸？ 2.两次水洗和一次NaOH溶液洗涤的目的分别是什么？ 用水就可以除去硫酸、硝酸，用NaOH浪费药品 第一次水洗除混合物中的硫酸、硝酸、NO2； 第二次碱洗除有机层中少量硫酸、硝酸； 第三次水洗除有机层中的NaOH。 24 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 △ 磺酸基 (易溶于水，是一种有机强酸) →该反应可用于制备合成洗涤剂。 苯的溴代反应、硝化反应、磺化反应都属于取代反应。 (3)磺化反应 硫磺基 (-SO3H) 苯的化学性质： 2.易取代： 3.难加成： 磺化反应 与氢气、氯气加成 卤代反应 硝化反应 + HO-NO2 浓H2SO4 500C—600C NO2 + H2O +HO－SO3H 70℃~80℃ －SO3H + H2O + Br2 FeBr3 Br + HBr 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） （注：不能和溴水发生加成反应） ↑ 归纳小结 本节小结 易取代 能氧化 难加成 注：难被酸性 KMnO4氧化 与H2、Cl2加成 易燃烧 苯的化学性质 最简式 分子式 结构简式 球棍模型 C6H6 CH 或 比例模型 大π键 卤代反应 硝化反应 磺化反应 （注：不能和溴水发生加成反应） 27 各类烃的性质比较 烃 溴单质 溴水 溴的CCl4溶液 酸性KMnO4溶液 烷烃 与溴蒸气在光照条件下发生取代反应 不反应,液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水褪色 不反应, 互溶不褪色 不反应 烯烃 加成 加成,褪色 加成,褪色 氧化,褪色 炔烃 加成 加成,褪色 加成,褪色 氧化,褪色 苯 一般不反应,催化条件下可取代 不反应,发生萃取而使溴水褪色 不反应, 互溶不褪色 不反应 分析对比 1、 正误判断 (1)苯的结构简式可写为“ ”，说明苯分子中碳碳单键和碳碳双键是交替排列的(　　) (2)乙烯、乙炔和苯都属于不饱和烃，所以它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色(　　) (3)苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色原理相同(　　) (4)除去溴苯中的溴可采用加入氢氧化钠溶液分液的方法(　　) (5)苯和乙烯都是不饱和烃，所以燃烧现象相同(　　) × × × √ × 对点训练 2.下列关于苯的叙述正确的是( ) A.反应①为取代反应，有机产物的密度比水小 B.反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟 C.反应③为取代反应，有机产物是一种烃 D.反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，因为苯分子中含有三个碳碳双键 B $