第2課時苯[目標導航]1.了解苯的物理性質及重要用途。2.掌握苯分子的結構特點。3.掌握苯的化學性質。一、苯的分子結構1．組成與結構分子模型分子式結構式結構簡式C6H62.結構特點(1)苯分子為平面正六邊形結構。(2)分子中6個碳原子和6個氫原子共平面。(3)6個碳碳鍵完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的化學鍵。議一議如何證明苯的分子結構中碳碳鍵不是單雙鍵交替？答案苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性高錳酸鉀溶液褪色，苯的鄰位二取代物只有一種，這些都說明苯的分子中碳碳鍵不是單雙鍵交替的結構。二、苯的性質1．物理性質顏色：無色；氣味：有特殊氣味；狀態：液體；毒性：有毒；在水中的溶解性：不溶于水；密度：(與水相比)比水小。是一種重要的有機溶劑。2．化學性質由于苯分子中，碳原子間是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的鍵，因而苯兼有烷烴和烯烴的性質。(1)氧化反應苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但能夠燃燒，燃燒時發生明亮并帶有濃煙的火焰。燃燒的化學方程式為2C6H6＋15O2eq\o(→,\s\up7(點燃))12CO2＋6H2O。(2)取代反應①與溴的反應反應的化學方程式為。②硝化反應反應的化學方程式為。(3)加成反應在一定條件下，苯可以和H2發生加成反應，反應的化學方程式為。提醒制取溴苯時應用液溴而不是溴水。3．苯的同系物甲苯的分子式C7H8，結構簡式，二甲苯的分子式C8H10，二甲苯有三種同分異構體，分別為鄰二甲苯，間二甲苯，對二甲苯。甲苯和二甲苯都可發生上述類似的取代反應和加成反應。議一議(1)如何證明苯與溴單質發生的是取代反應，而不是加成反應？(2)苯與溴的取代產物溴苯為無色、不溶于水且比水重的油狀液體，而實際實驗中得到的溴苯因溶有溴而呈黃褐色，如何提純得到無色的溴苯？答案(1)苯與溴單質發生取代反應時生成HBr，若發生加成反應則無HBr生成。將反應產生的氣體先通過四氯化碳(除去溴蒸氣，防止其與水反應生成HBr)，再通入硝酸銀溶液，若產生淡黃色沉淀，說明發生的是取代反應。(2)將呈黃褐色的溴苯與NaOH溶液混合，充分振蕩后靜置，使液體分層，然后分液。一、苯及其他烴的共面問題例1下列有機分子中，所有的原子不可能在同一個平面上的是()A．CH2=CHCl B．C． D．解析判斷有機物分子中原子共面問題，必須熟悉三種代表物的空間結構。即：CH4，正四面體，最多三個原子共面；CH2=CH2，平面結構；，平面結構。A、C中把氯原子看作氫原子，所以全部共面；B中苯環平面和乙烯基平面可以共面，D中含有甲基(—CH3)，所以不可能所有的原子共面。答案D歸納總結1．典型空間結構(1)甲烷型：正四面體→凡是碳原子與4個原子形成4個共價鍵時，其空間結構都是四面體，5個原子中最多有3個原子共平面。(2)乙烯型：平面結構→與碳碳雙鍵直接相連的4個原子與2個碳原子共平面。(3)苯型：平面結構→位于苯環上的12個原子共平面，位于對角線位置上的4個原子共直線。2．單鍵可以旋轉，雙鍵不能旋轉對于一些復雜的有機物分子結構，要解剖成若干個基本單元，由整體到局部，然后再回到整體。每一個基本單元的空間構型都要搞清楚，有時憑借局部即可判斷整體。在拼接或組合時要注意是否可以發生鍵的旋轉。變式訓練1下列化合物分子中的所有碳原子不可能處于同一平面的是()A．甲苯()B．硝基苯()C．2-甲基丙烯()D．2-甲基丙烷()答案D解析苯與乙烯都是平面結構，因此A、B、C三項的碳原子都可能共平面；2-甲基丙烷是以甲烷為基礎的結構，而甲烷為正四面體結構，因此，所有的碳原子不可能完全共平面。二、苯的重要性質例2下列關于苯的說法中正確的是()A．苯與H2在一定條件下的加成產物環己烷()中，所有碳原子在同一平面上B．表示苯的分子結構，其中含有碳碳雙鍵，因此苯的性質跟烯烴相同C．苯的分子式是C6H6，苯分子中的碳原子遠沒有飽和，因此能與溴水發生加成反應而使之褪色D．苯環上的碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵，因此苯可以發生取代反應和加成反應解析環己烷中碳原子的成鍵情況類似于烷烴中碳原子的成鍵情況，故環己烷中所有碳原子不在同一個平面上；凱庫勒式()不能真正代表苯分子的結構，苯分子中并不存在單雙鍵交替的情況，因此不能與溴水發生加成反應而使之褪色。答案D歸納總結苯、甲烷與乙烯的結構和典型性質的比較物質甲烷乙烯苯結構特點正四面體平面形平面正六邊形與Br2反應Br2試劑溴蒸氣溴水或溴的CCl4溶液液溴反應條件光照無FeBr3反應類型取代加成取代氧化反應酸性KMnO4溶液不能使酸性KMnO4溶液褪色能使酸性KMnO4溶液褪色不能使酸性KMnO4溶液褪色燃燒燃燒時火焰呈淡藍色燃燒時火焰明亮，帶黑煙燃燒時火焰明亮，帶濃煙鑒別不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色不能和溴水反應，但能萃取溴水中的溴，不能使酸性KMnO4溶液褪色變式訓練2苯與乙烯相比較，下列敘述正確的是()A．都可以與溴發生取代反應B．都容易發生加成反應C．乙烯易發生加成反應，苯不能發生加成反應D．乙烯易被酸性KMnO4氧化，而苯不能答案D解析苯與液溴發生取代反應，乙烯與Br2發生加成反應，A錯誤；乙烯易發生加成反應，而苯只有在特殊條件下才能發生加成反應，B、C錯誤；乙烯易被酸性KMnO4氧化而苯不能，D正確。1．在下列有機物中，能跟溴水發生加成反應，又能被酸性高錳酸鉀溶液氧化的是()A．乙烯B．苯C．甲烷D．乙烷答案A2．下列屬于取代反應的是()A．甲烷燃燒B．在鎳做催化劑的條件下，苯與氫氣反應C．苯的硝化反應D．乙烯通入酸性KMnO4溶液中答案C解析甲烷燃燒屬于氧化反應，A錯誤；在鎳作催化劑的條件下苯與氫氣反應屬于加成反應，B錯誤；苯的硝化反應屬于取代反應，C正確；乙烯通入酸性KMnO4溶液中發生氧化反應，D錯誤。3．下列關于苯的性質的敘述中，不正確的是()A．苯是無色、帶有特殊氣味的液體B．常溫下苯是一種不溶于水且密度小于水的液體C．苯在一定條件下能與硝酸發生取代反應D．苯不具有典型的雙鍵，故不可能發生加成反應答案D4．苯環結構中，不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵的簡單交替結構，可以作為證據的事實是()①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯分子中碳碳鍵的長度完全相等③苯能在加熱和催化劑存在的條件下與氫氣發生反應生成環己烷()④經實驗測得對二甲苯()只有一種結構⑤苯在溴化鐵作催化劑條件下同液溴可發生取代反應，但不能因化學反應而使溴水褪色A．②③④B．②④⑤C．①③⑤D．①②⑤答案D解析如果苯環為單雙鍵交替結構，則其中的雙鍵可被酸性KMnO4溶液氧化，可與Br2發生加成反應，分子中碳碳單鍵和碳碳雙鍵長度不同，因此①②⑤可證明苯分子中不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵的簡單交替結構。如果苯環是單雙鍵交替結構，則苯環中含有三個雙鍵，同樣1mol苯可與3molH2加成生成環己烷，因此③錯誤。如果苯環是單雙鍵交替結構，對二甲苯可寫成和兩種形式，若把第一種形式進行上下翻轉，即可得到第二種形式，即這兩種形式為同一種結構，因此不能通過對二甲苯只有一種結構證明苯分子中不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵的簡單交替結構，④錯誤。點撥苯分子里不存在碳碳雙鍵，其中6個碳原子之間的鍵完全相同，是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的共價鍵；苯分子里的6個碳原子和6個氫原子都在同一平面上。苯分子不能與溴水發生加成反應，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，可證明苯分子中不含有碳碳雙鍵；苯分子中的碳碳鍵長度相等、鄰二取代產物不存在同分異構體，都可說明苯不存在單雙鍵交替結構。5．實驗室用苯和濃硝酸、濃硫酸發生反應制取硝基苯的裝置如圖所示。回答下列問題：(1)反應需在50～60℃的溫度下進行，圖中給反應物加熱的方法是水浴加熱，其優點是______________________________和________________________。(2)在配制混合酸時應將____________加入到____________中去。(3)該反應的化學方程式是____________________________________________________________________________________________________________________；反應類型：________________。(4)由于裝置的缺陷，該實驗可能會導致的不良后果是________________________________________________________________________。(5)反應完畢后，除去混合酸，所得粗產品用如下操作精制：①蒸餾②水洗③用干燥劑干燥④用10%NaOH溶液洗⑤水洗正確的操作順序是______________。A．①②③④⑤ B．②④⑤③①C．④②③①⑤ D．②④①⑤③答案(1)便于控制溫度受熱均勻(2)濃硫酸濃硝酸(3)取代反應(4)苯、濃硝酸揮發到空氣中，造成污染(5)B解析(1)水浴加熱的優點是受熱均勻、便于控制溫度。(2)濃硝酸的密度小于濃硫酸的密度，因此兩種酸混合時，把濃硫酸慢慢加入到濃硝酸中，邊加邊攪拌。(3)苯和濃硝酸發生硝化反應，硝基取代苯環上的一個氫原子，其化學方程式：。(4)苯、濃硫酸是易揮發性液體，根據裝置圖的特點，會造成苯、濃硝酸的揮發，污染空氣。(5)硝基苯中混有混合酸，先用水洗，除去大部分混合酸，然后用10%NaOH溶液洗滌，除去剩下的酸，再用水洗，除去堿，接著用干燥劑除去水，最后蒸餾得到溴苯，B正確。[基礎過關]題組1苯的結構與性質1．下列關于苯的敘述中正確的是()A．苯主要是從石油分餾中獲得的一種重要化工原料B．苯中含有碳碳雙鍵，所以苯屬于烯烴C．苯分子中六個碳碳化學鍵完全相同D．苯可以與溴水、高錳酸鉀溶液反應而使它們褪色答案C2．苯的泄漏會造成嚴重的危險，以下說法有科學性錯誤的是()A．由于大量苯溶入水中，滲入土壤，會對周邊農田、水源造成嚴重的污染B．由于苯是一種易揮發、易燃的物質，周圍地區如果有火星就可能引起爆炸C．可以采取抽吸水渠中上層液體的辦法，達到部分清除泄漏物的目的D．由于苯有毒，所有工作人員在處理事故時，都要做相關防護措施答案A解析苯難溶于水，密度比水小，易揮發，易燃，有毒。3．下列實驗中，不能獲得成功的是()A．用水檢驗苯和溴苯B．苯、濃硫酸、濃硝酸共熱制硝基苯C．用溴水除去混在苯中的己烯D．苯、液溴、溴化鐵混合制溴苯答案C解析苯和溴苯均不溶于水，苯的密度比水小在上層，溴苯的密度比水大在下層，可以檢驗；在濃H2SO4催化作用下，苯與濃硝酸反應生成硝基苯；溴與己烯加成后生成的產物仍能溶在苯中，不能用溴水除去苯中的己烯；苯和液溴在溴化鐵催化下能反應生成溴苯。題組2芳香烴及性質判斷4．下列物質是苯的同系物的是()A．B．C．D．答案D5．已知：CH4＋Br2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Br＋HBr；將甲苯與液溴混合，加入鐵粉，其反應產物可能有()①②③④⑤⑥⑦A．只有①②③ B．只有④⑤⑥⑦C．只有①⑤ D．①②③④⑤⑥⑦答案B解析在鐵與溴生成的FeBr3的催化作用下，甲苯與溴只能發生苯環上的取代反應。6．對于苯乙烯()有下列敘述：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能與濃硝酸發生取代反應；⑥所有的原子可能共平面。其中正確的是()A．①②③④⑤ B．①②⑤⑥C．①②④⑤⑥ D．全部正確答案C解析苯乙烯中含有苯環和碳碳雙鍵，故應具有苯和乙烯的性質，如碳碳雙鍵既可使酸性KMnO4溶液褪色，又可使溴的四氯化碳溶液褪色，而苯能發生硝化反應；苯乙烯屬于烴類，而烴都難溶于水但易溶于有機溶劑(如苯)中；從分子結構看，苯乙烯是苯、乙烯兩個平面結構的組合，這兩個平面有可能重合，C正確。題組3烴的性質7．用分液漏斗可以分離的一組混合物是()A．溴和CCl4 B．苯和溴苯C．硝基苯和水 D．汽油和苯答案C解析A、B、D的物質可以互溶，不會分層，不可用分液漏斗分離。8．下列物質中，既能因發生化學反應使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色的是()①SO2②CH3CH2CH=CH2③④CH3CH3A．①②③④B．③④C．①②④D．①②答案D解析SO2具有還原性，能被強氧化劑Br2及酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色；CH3CH2CH=CH2中有雙鍵，遇Br2能發生加成反應，遇酸性KMnO4溶液能被氧化，從而使溴水及酸性KMnO4溶液褪色；苯結構穩定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，但可萃取溴水中的Br2，使溴水褪色，此過程屬物理變化過程；CH3CH3既不能使溴水褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色。9．請將下列物質能夠發生的反應類型填寫在下表中：①由乙烯制氯乙烷②乙烷與氯氣，光照③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色④乙烯通入酸性高錳酸鉀溶液⑤由苯制取溴苯⑥乙烷在空氣中燃燒⑦由苯制取硝基苯⑧由苯制取環己烷反應類型取代反應加成反應反應答案②⑤⑦①③⑧[能力提升]10．下列敘述中錯誤的是()A．苯與濃硝酸、濃硫酸共熱并保持50～60℃反應生成硝基苯B．苯乙烯()在合適條件下催化加氫可生成乙基環己烷()C．乙烯與溴的四氯化碳溶液反應生成1,2-二溴乙烷D．甲苯()與氯氣在光照條件下反應主要生成2,4-二氯甲苯()答案D解析A項正確，苯與濃硝酸、濃硫酸的混合液加熱時發生反應：H2O；B項正確，苯乙烯()中含有苯環和碳碳雙鍵，二者都能與H2發生加成反應，生成；C項正確，乙烯(CH2=CH2)雙鍵中的一個鍵斷裂，Br2中的Br—Br鍵斷裂，兩個溴原子分別加在兩個價鍵不飽和的碳原子上，生成1,2-二溴乙烷(Br—CH2—CH2—Br)；D項錯誤，光照是烷烴發生取代反應的條件，且取代的是烷烴或烷烴基中的氫原子，故甲苯()與氯氣光照條件下發生取代反應時取代的是—CH3上的氫而非苯環上的氫。11．有4種無色液態物質：①1-己烯[CH3(CH2)3CH=CH2]、②己烷[CH3(CH2)4CH3]、③苯()、④甲苯()，請回答下列問題：(1)不能與溴水和酸性KMnO4溶液反應，但在鐵屑作用下能與液溴反應的是________________(寫編號)，生成的有機物是____________________，反應的化學方程式為________________________________________________________________________。此反應屬于________________反應。(2)能與溴水和酸性KMnO4溶液反應的是________________(寫編號)，與溴水反應的化學方程式是____________________，此反應屬于____________反應。(3)不能與Br2水反應但能與酸性KMnO4溶液反應的是________________(寫編號)。答案(1)③溴苯HBr取代(2)①CH3(CH2)3CH=CH2＋Br2→CH3(CH2)3加成(3)④[拓展探究]12．某化學課外小組查閱資料知：苯和液溴在有溴化鐵(FeBr3)存在的條件下可發生反應生成溴苯和溴化氫，此反應為放熱反應。他們設計了下圖裝置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再將混合液慢慢滴入反應器A中。如圖是制取溴苯的裝置。試回答：(1)裝置A中發生反應的化學方程式是______________________________________________________________________________________________________________