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

第二章 烃 长岭县第二中学 化学组 2.2.1 苯 主讲人：王佳凤 学习目标 掌握苯的结构； 辨析苯的性质。 创设情境 在烃类化合物中，有很多分子里含有一个或多个苯环，这样的化合物属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 探·苯的物理性质 熔点 沸点 溶解性 挥发性 颜色 状态 气味 毒性 密度 无色 液体 特殊气味 不溶于水 易挥发 0.88g/cm3 比水小 苯有毒且具有易挥发性，使用时要做好防护措施，并保持通风条件 有毒 5.5 ℃ 80.1 ℃ 苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 探·苯的结构 1825 1834 1844 1861 法拉第（英）煤气桶的剩余液体中发现了苯，测定其最简式为CH 米希尔里奇（德）制得了苯，并对其正式命名 热拉尔（法）确定其分子量为78，分子式为C6H6 凯库勒（德）揭示了苯为正六边形单双键交替的结构 【苯的发现历程】 苯分子中是否有双键？如何验证？ 探·苯的结构 【实验验证】 液体分层，上层为苯层，呈无色；下层为酸性高锰酸钾溶液，呈紫红色；酸性高锰酸钾溶液不褪色。 溶液分层，上层为苯层，溴的苯溶液显橙红色；下层为水层，溶液颜色变浅。 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。 以上实验事实表明，苯分子虽然不饱和程度很大，但其化学性质与烯烃、炔烃等不饱和烃有很大差别，说明苯分子中并不存在碳碳双键或三键，不是碳碳单键和双键交替结构。 探·苯的结构 【光谱分析】 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 苯的核磁共振氢谱显示，苯分子中只有一种类型的氢原子，因此苯的结构高度对称，一取代物只有1种。 探·苯的结构 6个C均采用sp2杂化，分别与H及相邻C以σ键结合。键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键（154pm）和碳碳双键（134pm）之间的特殊化学键。 每个C余下的p轨道垂直于C、H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；苯分子为平面正六边形结构，12个原子共面。 探·苯的结构 凯库勒式 —Cl —Cl —Cl —Cl 两个物质之间什么关系？ —Cl —Cl 结论：苯分子结构中不存在碳碳单键和双键交替结构。苯分子中的碳碳键是介于双键和单键之间的特殊共价键。 探·苯的结构 分子组成和结构的不同表示方法 C6H6 CH 分子式 最简式 结构式 结构简式 填充模型 球棍模型 120o 高度不饱和，不饱和度为4 探·苯的结构 难 易 苯的 特殊结构 饱和烃 的性质 不饱和烃 的性质 取代 反应 加成 反应 苯的 特殊性质 大π键使苯分子中6个碳原子之间结合的更加牢固，使得与C相连的氢原子活动性增强。即一定条件下，苯分子中的C-H键可断裂，H原子可被其他的原子或原子团取代！当能量足够、条件适宜时，苯分子中的大π键也会被破坏，故，苯也可发生加成反应。 探·苯的化学性质 结构 性质 断裂C-Hσ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 纯卤素 硝酸 硫酸 H2、X2、HX、H2O √ ①可燃性 √ ②使酸性KMnO4溶液褪色 × 易取代； 难加成； 可氧化； 芳 香 性 探·苯的化学性质 氧化反应——可燃性 现象：火焰明亮，并伴有浓黑的烟 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。 15O2 12CO2+6H2O 2C6H6 + 提示：大π键使苯分子中6个碳原子之间结合的更加牢固，不易断裂。不会使酸性高锰酸钾溶液褪色。 探·苯的化学性质 取代反应——①溴代反应 (i)反应原理： Br2 FeBr3 Br HBr ↑ Fe 溴苯 Fe3+作催化剂，无催化剂不反应 无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水大 液溴(深红棕色液体，易挥发)，不能用溴水 △H < 0 探·苯的化学性质 (ii)实验装置与现象： 烧瓶中：液体轻微沸腾，充满红棕色气体； 烧瓶底部：有褐色不溶于水的液体； 锥形瓶中：导管口有白雾；锥形瓶内溶液中出现淡黄色沉淀。 反应放热 溴蒸气 苯、溴苯和液溴的混合溶液 反应生成的HBr + Br2 + HBr↑ FeBr3 —Br Br - + Ag+ = AgBr↓ 探·苯的化学性质 a. 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 c. 苯与Br2发生取代反应后的主要有机产物是 一取代物——溴苯 d. 长导管的作用：导气兼起冷凝回流作用 f. 硝酸银溶液用于吸收并检验HBr e. 导管末端不能伸入到液面中(防止倒吸) (iii)注意事项： b. 反应中加入的是铁粉，实际起催化作用的是FeBr3 探·苯的化学性质 思考：反应完成后如何提纯产物溴苯？ 产物中含有溴苯、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、HBr NaBr溶液 NaBrO溶液 溴苯 苯 溴苯 苯 蒸馏 除苯 操作： 目的： 探·苯的化学性质 分液 除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分液 用水洗涤，除去溴苯中能溶于水的杂质（如FeBr3、HBr及Br2等） 用10%NaOH溶液洗涤：除去溴苯中未反应的Br2，转化成可溶于水的物质 用水洗涤，除去NaOH及生成的盐NaBr和NaBrO 用浓H2SO4吸水干燥，除去水 使溴苯和苯进行分离，除去溴苯中的苯 提纯方法 Br2 + 2NaOH ＝ NaBr + NaBrO + H2O 思考：如何获得纯净的溴苯？ 探·苯的化学性质 取代反应——②硝化反应 (i)实验原理 δ+ δ- δ+ δ- + H HNO3 HO NO2 50 ~ 60℃ 浓硫酸 NO2 硝基苯 + H2O 催化剂和脱水剂 硝基苯为无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。该实验制得的硝基苯因溶有少量NO2而显黄色。 实验现象：瓶底生成不溶于水的淡黄色油状液体 探·苯的化学性质 (ⅱ)实验装置 ①试剂顺序：先加浓硝酸，再慢慢注入浓硫酸，冷却后加苯。 ②浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂 ③长直导管的作用：导气、冷凝回流 ④采用水浴加热，优点是受热均匀，便于控温。 ⑤硝基苯的提纯：水洗→碱洗→水洗→干燥→蒸馏 探·苯的化学性质 水浴 加热 温度计必须悬挂在水浴中 浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50-60℃以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡 慢慢滴入 反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在75-80℃时会发生反应 (ⅱ)实验装置 实验现象：瓶底生成不溶于水的淡黄色油状液体 探·苯的化学性质 水浴加热的方法，能使得被加热物质受热均匀，也能更好的控制反应温度。在实验室中除直接加热外还有以下方法： 水浴温度0-100­°C (水作为热浴物质) 油浴温度100-250­°C (油作为热浴物质) 沙浴温度400-600°C (沙石作为热浴物质) 探·苯的化学性质 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： 思考：如何获得纯净的硝基苯？ 探·苯的化学性质 取代反应——③磺化反应 苯与浓硫酸在70 ~ 80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸。 HO SO3H 苯磺酸 SO3H HO H 易溶于水，强酸 磺酸基 浓硫酸作用：反应物和脱水剂 苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看做是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂。 探·苯的化学性质 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。但当能量足够、条件适宜时，苯分子中的大π键也会被破坏，从而发生加成反应。 ①在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷。 3H2 催化剂 数量关系——1：3 探·苯的化学性质 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。但当能量足够、条件适宜时，苯分子中的大π键也会被破坏，从而发生加成反应。 ②在光照条件下，苯能与氯气发生加成反应，生成六氯环己烷。 3Cl2 光照 Cl Cl Cl Cl Cl Cl (六六六农药) 探·苯的化学性质 傅克反应 在无水三氯化铝等路易斯酸存在下， 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，称为傅列德尔一克拉夫茨烷基化反应； 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，称为傅列德尔～克拉夫茨酰基化反应 课堂训练 A．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香化合物 B．反应②为氧化反应，现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应①为取代反应，试剂是浓溴水 D．反应④在加热、催化剂作用下与H2发生反应生成环己烷 【答案】C 1．苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是 28 课堂训练 有下列叙述：①能使酸性KMnO4溶液褪色；②能使溴的四氯化碳溶液褪色；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤能与浓硝酸发生取代反应；⑥所有的原子可以共平面。其中正确的是 A．①②③④⑤ B．①②⑤⑥ C．①②④⑤⑥ D．①②④⑤ 【答案】C 2．对于苯乙烯 29 归纳总结 苯 取代反应 + Br2 Br + HBr ↑ FeBr3 + HNO3 NO2 + H2O 浓硫酸 △ + H2SO4 SO3H + H2O △ 2C6H6 + 15O2 12CO2 + 6H2O 点燃 氧化反应（燃烧） 溴化 硝化 磺化 加成反应（H2） + 3H2 催化剂 △ 总体来说，苯的化学性质是“难氧化，易取代，难加成。” FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 $