2.3.1苯 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

【科学史话】苯的发现及物理性质 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 研究煤气罐底部凝结的无色油状液体时发现，该液体稍加热便化作气体挥发，冷凝后又变为似水般的无色液体，且伴有特殊芳香气味；将其倒入水中，会浮在水面形成液层，还能溶解油脂等有机物。这种物质就是后来被命名的“苯”，受时代所限，法拉第当时并不知道其真实分子结构。 沸点低，易挥发 无色,液体 有特殊芳香气味 不溶于水，密度比水小 良好的溶剂 法拉第 1 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 热拉尔 【设计体验】根据碳四价理论，用球棍模型搭建分子式为C6H6可能的结构，并在纸上画出结构简式 217种 2 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 凯库勒 【实验2-1】探究苯分子的结构 向两只盛有2 mL苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水，振荡，观察现象。 3 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 实验操作     实验现象 结 论 液体分层，上层无色， 下层紫红色 苯不被酸性KMnO4溶液氧化，也不与溴水反应，但能萃取溴 液体分层，上层橙红色， 下层无色 【实验2-1】探究苯分子的结构 向两只盛有2 mL苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水，振荡，观察现象。 该实验证明苯分子中无碳碳双键和碳碳三键；苯具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构 4 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 【思考】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。 5 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL Cl Cl Cl Cl 实际苯的二氯代物只有一种！ 拜尔 作者编号：35002 6 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 类型 碳碳单键 C—C 苯分子中碳碳键 碳碳双键 C==C 键角 109°28′ 120° 120° 键能（KJ/mol） 348 约494 615 键长（10-10m） 1.54pm 1.39pm 1.34pm 苯中的碳碳是一种介于单键和双键之间的独特的化学键 苯的成键方式 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。 3.X射线衍射法测定结构 每个碳碳键键长 ，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 相等 作者编号：35002 7 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 4.核磁共振氢谱测定结构 苯的6个H原子等效，苯的一取代物只有一种。 分子式 最简式 结构式 结构简式 填充模型 球棍模型 C6H6 CH 二、苯的不同表示方法 作者编号：35002 8 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 1.苯的结构特点 ①苯中所有C采取sp2杂化,每个碳的sp2杂化轨道分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，6个sp2-sp2 σ键键长完全相同,键间夹角均为120°，形成平面正六边形结构。 ②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平面的上下两侧。大π键是一种介于单键和双键之间的独特的键。(Gaussview看键长) 9 二、苯的结构 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 1.苯的结构特点 10 二、苯的化学性质 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 结构 性质 苯中化学键类型：σ键、大π键 断裂σ键：取代反应 断裂大π键：加成反应 σ键、大π键同时彻底断裂：氧化反应 易取代； 难加成； 可氧化； 芳香性 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 (1)苯的卤代反应 + H Br2 Br HBr ↑ + Fe/FeBr3 1、苯的取代反应： 断C-Hσ键！ 溴苯 液溴(不能用溴水) (萃取,不反应); 无色液体,有特殊的气味,不溶于水,密度比水大。 放热反应 12 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 (2)实验现象： ①烧瓶中：液体轻微沸腾，充满红棕色气体； ③烧瓶底部：有棕褐色不溶于水的油状液体。 ②锥形瓶中：导管口有白雾；瓶中出现浅黄色沉淀 放热反应 挥发出的Br2 生成的HBr遇水蒸气 AgBr沉淀 苯、液溴和溴苯的混合物 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 (1)苯的卤代反应 注意事项： (1)实验中需使用液溴，不能使用溴水。加入顺序：苯→溴→铁粉 (2) 催化剂为FeBr3或Fe屑(2Fe + 3Br2=2FeBr3 ) 真正起催化作用的是FeBr3 (3)长导管的作用：导气兼冷凝回流 (4)导管末端不能伸入到液面中(HBr极易溶于水，防止发生倒吸) ①液溴密度大，后加入有利于两者混合均匀； ②液溴易挥发，后加入液溴可防止溴挥发 【问】烧瓶底部得到的是苯、液溴和溴苯的混合物，应如何分离提纯以便得到纯净的溴苯呢？ 14 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 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 (2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O) ① 水洗：除去溴化铁，氢溴酸； ② NaOH洗涤：除去溴单质 ③ 水洗：除去NaOH等无机物 ④ 分液、干燥：除去水分 ⑤ 蒸馏：除去苯 思考：如何获得纯净的溴苯？ 15 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 1、苯的取代反应： 断C-Hσ键！ (2)硝化反应 ∆ + δ+ δ- δ+ δ- NO2 硝基苯 浓H2SO4 催化剂和吸水剂 纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味， 溶于水，密度比水 。 不 大 HO-NO2 + H2O H 水浴加热 浓HNO3 浓H2SO4 苯 实验现象：瓶底生成不溶于水的淡黄色油状液体(硝基苯因溶有少量NO2而呈黄色) 敞口玻璃管的作用：①平衡气压 ②冷凝回流（减少反应物的挥发，充分利用原料，防止污染环境） 16 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质 【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： (3)苯的磺化反应 + δ+ δ- H HO S OH O O δ- δ+ (HO－SO3H) －SO3H ( 苯磺酸) + H2O 70℃~80℃ 磺酸基 S OH O O 苯磺酸 溶于水，是一种 酸；该反应可用于制备合成洗涤剂。 易 一元强 17 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 三、苯的化学性质【拓展】 傅克反应 (苯＋卤代烃/酰氯→烷基苯/酮) 在无水AlCl3等路易斯酸存在下，芳烃与卤烷作用，在芳环上发生亲电取代反应，其氢原子被烷基取代，生成烷基芳烃的反应，称为傅克-烷基化反应；芳烃与酰卤或酸酐作用，芳环上的氢原子被酰基取代，生成芳酮的反应，称为傅克-酰基化反应。 AlCl3 C2H5 HBr C2H5Br AlCl3 HCl CH3C O Cl CCH3 O 18 三、苯的化学性质 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 2、苯的加成反应：断裂大π键！—难 ①不能像烯烃、炔烃一样，使溴的四氯化碳溶液褪色(可萃取溴水中的溴) ②苯能与H2在一定条件下加成 或 环己烷 + 3H2 催化剂 △ Pt或Ni作为催化剂 ③苯能与Cl2在紫外线作用下加成： 六氯环己烷 (农药六六六) 19 三、苯的化学性质 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 3、氧化反应： σ键、大π键同时彻底断裂 (1)燃烧： 点燃 2C6H6＋15O2 12CO2＋6H2O 火焰明亮，伴有浓重黑烟。 (2)不能被酸性高锰酸钾等强氧化剂氧化 苯含有大π键的高度对称的分子结构比较稳定 大π键 大π键 20 三、苯的命名 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 1、苯的一元烃基取代物命名 (1) 将苯作为母体烃基作为取代基，称为xx苯； (2) 将苯环以外的部分做母体，苯作为取代基即苯基(-ph，苯分子减去一个氢原子后剩下的基团)，称为苯xx 。 苯作母体 苯作取代基 三、苯的命名 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 2、苯的二元烃基取代物命名 (1) 取代基在苯环上的相对位置不同，可称“邻”、“间”、“对”。 三、苯的命名 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 2、苯的二元烃基取代物命名 (2)当苯环上有两个或多个取代基时，若甲基有多个，则将某个甲基所在碳原子的位置编为1号，其他甲基的编号要以编号之和尽量小为原则；若有多个不同取代基，则以较复杂取代基为起点，使取代基编号之和最小。 三、苯的命名 襄 陽 市 第 六 中 学 XIANGYANG NO.6 HIGH SCHOOL 2、苯的二元烃基取代物命名 (2)当苯环上有两个或多个取代基时，若甲基有多个，则将某个甲基所在碳原子的位置编为1号，其他甲基的编号要以编号之和尽量小为原则；若有多个不同取代基，则以较复杂取代基为起点，使取代基编号之和最小。 Lavf58.28.100 Lavf57.71.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.7.18(fixed_gap:False) Lavf58.20.100 $