衡陽市八中高二化學組

第二章烴第三節

芳香烴第一課時苯σ鍵

學習

目標第課時苯的結構與性質PART01PART02從化學鍵的特殊性了解苯的結構特點，進而理解苯性質的特殊性，培養宏觀辨識與微觀探析的能力。通過回顧苯的發現史，了解研究有機物的一般過程。根據“結構決定性質”，預測苯的化學性質，并能設計實驗進行驗證【新課導入】我國芳香油的利用具有悠久的歷史，遠在2300多年前，詩人屈原在《楚辭》中就寫下了“蕙肴蒸兮蘭藉”的詩文。在之后科學家的研究中發現，有芳香氣味的物質中的很多化合物有一個共同的特點：含有一個相同的結構單元——苯環。在有機化學發展的初期，便有芳香族化合物這一分類，其是指具有芳香氣味的物質。芳香烴：分子中含有苯環的碳氫化合物。一、苯的物理性質閱讀課本：苯還有什么物理性質？（色、味、狀態、毒性、揮發性、熔沸點、密度）苯是一種無色、有特殊氣味的_______體，有毒，_____溶于水。苯易揮發，沸點為80.1℃，熔點為5.5℃，常溫下密度為____________。液不0.88g/cm3苯是一種重要的化工原料和有機溶劑1.苯的物理性質1825年，[英]法拉第從煤焦油中分離出“苯”，并向皇家學會報告：略帶香味，常溫為液態…18世紀中期，

[法]熱拉爾等測得苯相對分子質量為78，確定分子式為C6H6，奧地利化學家洛施密特提出苯具有環狀結構。不飽和程度很大三元環？四元環？五元環？六元環？二、苯的結構1865年，[德]凱庫勒在分析了大量實驗事實后認為，苯分子中的6個碳原子形成一個六元環，由碳原子以單、雙鍵相互交替結合形成。你能根據所學的知識檢驗苯環是否存在碳碳雙鍵么？二、苯的結構【實驗2-1】酸性KMnO4溶液和溴水→實驗視角實驗操作

實驗現象

液體分層，上層

色，下層_____色液體分層，上層

色，下層___色無紫紅橙黃無萃取【結論1】苯分子不具有雙鍵結構。

【結論2】苯不被酸性KMnO4溶液氧化，也不與溴水反應，但能萃取溴。二、苯的結構還能根據哪些角度去證明苯環并不屬于單雙鍵交替的結構呢？→同分異構體的視角閱讀P43科學史話ClCl→X射線衍射法測定結構鍵長(pm,即10-12m)C—C154C==C133苯中碳碳鍵139苯每個碳碳鍵的鍵長相等二、苯的結構④分子中6個碳原子和6個氫原子都在同一平面內。①6個碳碳鍵鍵長完全相同。②是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊化學鍵。⑤苯分子中處于對位的兩個碳原子及與它們相連的兩個氫原子，在同一條直線上。③苯的6個氫原子所處的化學環境完全相同。2.苯的分子結構特點鍵角120°碳碳鍵的鍵長均為139pm二、苯的結構苯的成鍵特點120°碳原子均采取_____雜化，每個碳的雜化軌道分別與氫原子及相鄰碳原子的_____雜化軌道以σ鍵結合，鍵間夾角均為_____，連接成六元環狀。sp2sp2120°HHHHHH每個碳原子余下的p軌道_______碳、氫原子構成的平面，相互_________形成______鍵，均勻地對稱分布在苯環平面的上下兩側。大π垂直于平行重疊苯的大π鍵結構使苯的性質比烯烴穩定。球棍模型空間填充模型苯的分子結構可表示為：苯分子的空間構型鍵線式二、苯的結構課堂練習1：在探索苯分子結構的過程中，人們寫出了符合分子式“C6H6”的多種可能結構(如圖所示)，下列說法正確的是()A.五種物質均能與氫氣發生加成反應B.b、c、e的一氯代物均有三種C.五種物質中，只有a分子的所有原子處于同一平面D.a、b、c、e能使溴的四氯化碳溶液褪色C

練習鞏固三、苯的化學性質難易苯的特殊結構飽和烴的性質不飽和烴的性質取代反應加成反應苯的特殊性質大π鍵使苯分子中6個碳原子之間結合的更加牢固，使得與C相連的氫原子活動性增強。即一定條件下，苯分子中的C-H鍵可斷裂，H原子可被其他的原子或原子團取代！當能量足夠、條件適宜時，苯分子中的大π鍵也會被破壞，故，苯也可發生加成反應。在一定條件下還可發生氧化反應。三、苯的化學性質(1)氧化反應：2C6H6

＋

15O2

12CO2

＋

6H2O點燃①可燃性現象:火焰明亮，伴有濃重的黑煙(與乙炔相同)

【注意】①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯和溴水發生萃取而使之褪色。苯和溴水

——萃取

——物理變化苯和液溴

——是否反應？三、苯的化學性質(2)取代反應：Br2

①鹵代反應

：苯與液溴在FeBr3催化下可以發生反應：苯環上的氫原子可被溴原子取代，生成溴苯FeBr3BrHBr↑Fe

H<0溴苯Fe3+作催化劑，無催化劑不反應無色液體，有特殊氣味，不溶于水，密度比水大液溴，不能用溴水濃溴水主要成份是HBrO3和HBr三、苯的化學性質【拓展延伸】實驗室制備溴苯的實驗裝置液溴苯鐵粉溴苯的制取實驗裝置【知識鏈接】

1.液溴是一種易揮發有劇毒的藥品

2.液溴的密度比苯的大

3.溴與苯的反應非常緩慢，常用FeBr3作為催化劑

4.該反應是放熱反應，不需要加熱

5.反應最后苯和溴會有剩余，它們易揮發

6.

HBr的性質與HCl相似先加苯→再加液溴→最后加鐵屑AgNO3溶液長導管的作用：導氣、冷凝回流。導管末端不能伸入到液面中(防止倒吸)三、苯的化學性質【拓展延伸】實驗室制備溴苯的實驗裝置實驗現象：I)導管口有白霧產生

II)錐形瓶中出現淺黃色沉淀III)反應結束后燒瓶中液體倒入盛有水的燒杯中，燒杯底部有油狀

的褐色液體生成的HBr遇水蒸氣產生AgBr沉淀溴苯中混有溴2Fe+3Br2=2FeBr3問題1：Fe屑的作用是什么？與溴反應生成催化劑三、苯的化學性質【拓展延伸】實驗室制備溴苯的實驗裝置問題2：如何提純溴苯？產物中可能含有溴苯、苯、HBr和Br2試劑：操作：目的：水分液除HBrHBr水溶液溴苯

苯、溴試劑：操作：目的：NaOH分液除Br2NaBr溶液NaBrO溶液溴苯苯溴苯苯蒸餾除苯操作：目的：①、水洗：除去溴化鐵，氫溴酸②、NaOH洗滌：除去溴單質③、水洗：除去NaOH等無機物④、分液、干燥：除去水分⑤、蒸餾：除去苯Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O三、苯的化學性質問題3：哪些現象說明發生了取代反應而不是加成反應？苯與溴反應生成溴苯的同時有溴化氫生成，說明它們發生了取代反應而非加成反應。深度思考：用AgNO3溶液對HBr的檢驗結果是否可靠？為什么？不可靠，因為溴易揮發。紫色石蕊試液或AgNO3溶液AgNO3+HBr=AgBr↓+HNO3防止倒吸除去其中的溴和苯課堂練習2：(19國Ⅰ)實驗室制備溴苯的反應裝置如下圖所示，關于實驗操作或敘述錯誤的是(

)A.向圓底燒瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打開KB.實驗中裝置b中的液體逐漸變為淺紅色C.裝置c中的碳酸鈉溶液的作用是吸收溴化氫

D.反應后的混合液經稀堿溶液洗滌、結晶，得到溴苯D練習鞏固三、苯的化學性質(2)取代反應：

②硝化反應：在濃硫酸作用下，苯在50~60℃還能與濃硝酸發生硝化反應，生成硝基苯HNO350~60℃濃硫酸NO2H2O硝基苯無色液體，有苦杏仁氣味，不溶于水，密度比水的大HONO2HOH催化劑和吸水劑加熱方式的比較水浴溫度0-100-°C(水作為熱浴物質)油浴溫度100-250-°C(油作為熱浴物質)沙浴溫度400-600-°C(沙石作為熱浴物質)加熱時，待加熱的物質通常置于容器內，容器置于熱源上，有些容器，如玻璃容器和陶瓷容器，若直接置于熱源上，則往往因受熱不均，溫升過快，產生炸裂，或因熱傳遞不良，使加熱物質受熱不均勻。為此，對進入實驗室的加熱容器產品應進行熱浴處理。所謂熱浴，是將容器置于熱浴物質內，讓熱浴物質的溫度緩慢升高到一定程度，再讓其緩慢冷卻，從而達到改善容器熱傳遞性能，使容器質底均勻的方法。在實驗室常用的熱浴方法：大鹿化學三、苯的化學性質【拓展延伸】苯的硝化實驗裝置50~60℃水浴加熱溫度計必須懸掛在水浴中濃硝酸和濃硫酸的混合酸要冷卻到50-60℃以下，再慢慢滴入苯，邊加邊振蕩慢慢滴入反應放熱，溫度過高，苯易揮發，且硝酸也會分解，同時苯和濃硫酸在75-80℃時會發生反應思考：純凈的硝基苯是無色的，為何反應得到的硝基苯為黃色？因為在硝基苯中溶有HNO3分解產生的NO2三、苯的化學性質【拓展延伸】苯的硝化實驗思考思考：如何從上述粗產品中得到純凈的硝基苯？除雜：1）蒸餾水洗滌(除去NO2)2）NaOH溶液洗滌(除去未反應的硝酸和硫酸)3）蒸餾水洗滌(除去NaOH溶液及與其反應生成的鹽)4）分液6）蒸餾(除去苯)產物→蒸餾水→NaOH→蒸餾水→分液→無水CaCl2干燥→蒸餾→純物質5）無水CaCl2干燥三、苯的化學性質③磺化反應：苯與濃硫酸在70~80℃發生取代反應。(2)取代反應：HOSO3H苯磺酸SO3HHOH易溶于水，強酸磺酸基濃硫酸作用：反應物和吸水劑苯磺酸可以看作是硫酸分子里的一個羥基被苯環取代的產物。磺化反應可用于制備合成洗滌劑。三、苯的化學性質(3)加成反應+H2催化劑(Ni)△環己烷3①苯與H2加成：②苯與Cl2在紫外線作用下加成六氯環己烷或(農藥六六六)苯的大π鍵比較穩定，通常狀態下不易發生加成反應(Pt或Ni作為催化劑并且加熱)+3Cl2紫外線三、苯的化學性質注意：反應條件不同，反應原理相差很大。+Cl2

Cl

+

HCl

FeCl3取代反應加成反應三、苯的化學性質苯的化學性質小結：(2)可燃(1)穩定(3)易取代：(4)難加成：2C6H6+15O212CO2+6H2O點燃磺化反應與氫氣、氯氣加成不能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色。鹵代反應硝化反應+HO-NO2

濃H2SO4500C—600CNO2+H2O+HO－SO3H70℃~80℃－SO3H+H2O+Br2FeBr3Br+HBr總體來說，苯的化學性質是“易取代，能加成，難氧化”練習鞏固課堂練習3：有關“苯寶寶”的表情包非常流行，如圖：下列有關苯的說法錯誤的是A．苯分子結構中對位上的4個原子在一條直線上B．苯的結構簡式可用表示

，說明含有3個碳碳雙鍵C．苯的一氯代物有1種D．苯是一種碳原子的價鍵遠沒有飽和的烴B課堂練習4：下列關于苯的敘述正確的是（）A.常溫下反應①不能進行,需要加熱B.反應②不能發生,但是仍有分層現象,紫色層在下層C.反應③為加成反應D.反應④能發生,證明苯中是單雙鍵交替結構B練習鞏固5、某化學興趣小組為探究苯與溴發生反應的原理，用如圖所示裝置進行了實驗。根據相關知識回答下列問題：(1)實驗開始時，關閉K2，開啟K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液。過一會兒，在裝置Ⅲ中可能觀察到的現象是______________________________________。(2)整套實驗裝置中能防止倒吸的裝置有________(填序號)。(3)苯與溴反應化學方程式：_____________________(4)該實驗中采用冷凝裝置，其作用是_________________________________(5)裝置Ⅲ中小試管內苯的作用是_____________________________________(6)若實驗時無液溴，但實驗室有溴水，該實驗____(填“能”或“不能”)成功。除去HBr中的Br2，防止干擾HBr的檢驗小試管中有氣泡產生，液體變為棕黃色；廣口瓶中有白霧出現，AgNO3溶液中有淡黃色沉淀生成Ⅲ和Ⅳ冷凝揮發出的苯和溴蒸氣，減少苯和溴的損失能練習鞏固6、某有機物分子結構如下關于該分子結構的說法正確的是(

)A.除苯環外的其余碳原子有可能都在一條直線上B.除苯環外的其余碳原子不可能都在一條直線上C.12個碳原子不可能都在同一平面上D.12個碳原子一定都在同一平面上C≡C?CH3CH3?HC═CH?B

練習鞏固專題：原子共線共面問題一.明確五類結構模板專題：原子共線共面問題1．復雜有機分子共面情況的分析思路二、有機物原子共面、共線的分析方法③單鍵可以旋轉，雙鍵不能旋轉②有機物分子中的氫原子被其他原子/原子團取代后，

取代前后的共面情況保持不變①以甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛的分子構型為基礎，

將復雜的有機物分子拆分成幾個部分。2.常見有機物結構的共面規律有機物結構共面規律甲烷型碳原子與其相連的4個原子為四面體結構，最多3個原子共面只要出現一個飽和碳原子，則該有機物中不可能所有原子共面乙烯型每出現1個碳碳雙鍵，則該有機物中至少有6個原子共面

乙炔型每出現1個碳碳三鍵