高二化学-11.4一种特殊的碳氢化合物——苯

请大家猜一个谜语：有人说我笨，其实我不笨，脱去竹笠换草帽，化工生产我最棒。（打一字）复习：煤是个宝，人们爱称它是“乌金”。煤的干馏产物是重要的化工原料。那么，煤的干馏有哪些产物呢？有机溶剂，是合成纤维、合成橡胶、塑料的重要化工原料生产染料炸药、农药的原料新闻线索一：京某厂逾20女工患血癌－疑为苯中毒致死，已有患者死亡新闻线索二：广东省，“猛鞋”胶水致17家鞋厂67名工人苯中毒苯是一种对人体危害较大的化学品，人短期内吸入大量的苯可发生急性中毒，症状与酒精中毒相似。慢性苯中毒可引发再生障碍性贫血，还可引起白血病。苯中毒需要治疗的时间很长，往往花费大笔医疗费还难以治愈。阅读材料：苯的发现1、19世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，煤炭工业蒸蒸日上。2、不少国家使用煤气照明，人们发现煤气罐里常残留一些油状液体。3、英国化学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣，他花了整整五年的时间从这种液体里提取了苯4、1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物—苯。一、苯的物理性质苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，密度比水小（d=0.87g/cm3），熔沸点低（沸点80.1℃,熔点5.5℃）。易挥发，不溶于水，易溶于酒精等有机溶剂。练习、有人设计下图装置吸收氯化氢气体或氨气能取得良好的效果。由图推测（X）可能是A.苯B.乙醇C.四氯化碳D.己烷历史含义：具有香味的物质现代含义：含苯环的有机化合物现实意义：名称沿用芳香烃：芳香族碳氢化合物,简称又称“芳烃”芳香族化合物芳香族化合物芳香烃苯及苯的同系物法拉第发现一种新的有机物，立即对其组成进行测定，他发现它仅由碳、氢两种元素组成，其中碳的质量分数为92.3%，1摩尔这种物质的质量为78g，请确定该分子式。苯的分子式会是怎么样的呢？我们来算一算～Ｃ６Ｈ６分子式:C6H6二.苯的分子结构最简式:CH请写出6个C的烷烃、烯烃、炔烃的分子式。C6H14C6H12C6H10苯分子式为C6H6，可推测苯分子极不饱和猜测苯的结构：分子式:C6H6猜测结构式:CHC-CH2-CH2-CCHCH3CHC-CH-CCHCHC-CHCH-CHCH……CH3-CHC-CH2-CCH１苯与酸性高锰酸钾反应：溶液分层，紫色没有褪去。２苯与溴水反应：溶液分层，上层溶液变橙红色。结论：苯不含碳碳双键、三键。苯分子结构究竟怎样呢？请看凯库勒的发现：猜测：紫色的酸性高锰酸钾褪色猜测：溴水褪色书P37凯库勒发现苯结构的故事凯库勒是一位极富想象力的化学家，长期被苯分子的结构所困惑。一天夜晚，他在书房中打起瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一条蛇咬住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛然醒来，终于提出了苯分子的结构。对此，凯库勒说：让我们学会做梦吧！那么，我们就可以发现真理。但凯库勒的梦中发现并不是偶然的，这是跟他渊博的知识、丰富的想象、对问题的执着追求分不开的。同学们现在只有掌握扎实的科学文化知识，今后才能有所发明创造。•1865年德国化学家凯库勒提出了苯的结构的以下观点，你认为对否？•（1）六个碳原子构成平面六边形环；•（2）每个碳原子均连接一个氢原子；•（3）环内碳碳单双键交替。或或根据凯库勒式，苯的邻位二取代物应当有几种异构体？凯库勒式一直到1935年，科学家用现代物理方法证实苯分子具有平面正六边形结构，键角都是120°，碳碳键的键长都是1.40×10－10m。碳碳键单键双键苯环键长（10－10m）1.541.331.40结论：(1)现代科学技术证明苯具有平面正六边形结构的非极性分子。苯分子中的6个碳原子等效，6个氢原子等效。(2)各个键角都是120°,碳碳键键长相等。(3)苯环上不是由碳碳单键和双键交替构成，苯环上的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键。苯的结构使苯的性质比烯烃稳定。比例模型球棍模型凯库勒结构式苯的结构简式凯库勒式符合苯分子结构不符合苯分子结构，但现在还沿用１、下列关于苯分子结构的说法中，错误的是A．各原子均位于同一平面上，6个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构。B．苯环中含有3个C-C单键，3个C=C双键C．苯环中碳碳键完全相同D．苯分子中各个键的夹角都为120°Ｂ2、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（）(A)(B)(C)(D)BCCH=CH2CH3Cl性质苯的特殊结构苯的特殊性质烷烃的性质烯烃的性质取代反应加成反应三、苯的化学性质结构性质预测燃烧：2C6H6+15O2→12CO2+6H2O1、氧化反应但苯不能使酸性KMnO4溶液褪色！点燃我们已经知道，苯与溴水不能发生加成反应，那么苯与液溴会发生取代反应吗？现象：苯燃烧时产生浓的黑烟，火焰明亮，放出大量热。2.苯的取代反应：实验：(1)苯与卤素的取代反应：催化剂常使用Fe,真正起催化作用的是溴化铁(FeBr３)溴苯，无色油状液体，密度比水大，不溶于水书P38练习:写出苯与氯气在铁催化下反应的方程式•注意：1、反应物:苯和液溴（不能用溴水）•2、反应条件：催化剂（FeBr3）实验思维拓展：1.Fe屑的作用是什么？2.长导管的作用是什么？3.为什么导管末端不插入液面下？4.该实验中哪些现象说明苯与溴发生了取代反应而不是加成反应吗？为什么？5.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样使之恢复本来的面目？用作催化剂用于导气和冷凝回流（或冷凝器）因溴化氢极易溶于水，防止倒吸。锥形瓶内出现淡黄色沉淀，说明苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。因未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。此实验设计的缺陷是什么？如何改进？要点深化苯的溴代反应实验注意问题(1)反应用的是液溴，而不是溴水。(2)制溴苯反应中，实际起催化作用的是FeBr3；2Fe＋3Br2=2FeBr3。(3)跟瓶口垂直的长玻璃管兼起导气和冷凝的作用。(4)导管出口不能伸入水中，因HBr极易溶于水，要防止倒吸。(5)导管口附近出现的白雾是HBr遇水蒸气所形成的。(6)烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色。提纯的方法是：将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水密度大，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O(7)粗溴苯提纯后，可进一步精制，其方法是①水洗(除去可溶性杂质FeBr3等)，②碱洗(除去Br2)，③水洗(除去NaOH等)，④干燥(除去H2O)，⑤蒸馏(除去苯)。(2)苯的硝化反应(书P39)硝基苯——无色具苦杏仁味的油状液体，不溶于水，密度比水大，易溶于酒精和乙醚，有毒。如何提纯、解毒呢？注意：①药品取用顺序：HNO3―H2SO4―苯②加入苯后不断摇动的原因观察并讨论回答下列问题：1．观察到的实验现象？2．浓硫酸起什么作用？3．为什么用水浴加热？4.实质是什么反应？——属于取代反应③温度计的位置，必须悬挂在水浴中。+H2O（苯磺酸,有机强酸）+HO－SO3H70℃~80℃－SO3H[补充]70-80℃时易生成苯磺酸。当温度升高至100～110℃时则生成二取代产物间二硝基苯。+2HNO3—NO2+2H2O浓硫酸100~110℃—NO2水洗分离法1、可以用分液漏斗分离的一组液体混和物是:A.溴和四氯化碳B.苯和溴苯C.汽油和苯D.硝基苯和水课堂练习D2、实验室用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏；②水洗；③用干燥剂干燥；④10%NaOH溶液洗；⑤水洗。正确的操作顺序是（A）①②③④⑤（B）②④⑤③①（C）④②③①⑤（D）②④①⑤③3、常温常压下为液态，且密度比水小的有机物为A、溴苯B、硝基苯C、己烷D、一氯甲烷BC3.苯的加成反应：苯在一定的条件下，可以发生取代反应，说明苯具有饱和烃的性质；但从分子式分析，苯确实是不饱和烃，苯能不能发生加成反应呢？——工业制取环己烷的主要方法（困难）在紫外光照射下与Cl2加成船式、椅式之分CH2CH3|+CH2=CH2催化剂△苯既具有饱和烃的性质，又具有不饱和烃的性质。苯环结构比较稳定，易发生取代反应，而破坏苯环结构的加成反应和氧化反应比较困难[小结]四.苯的用途（书P40）能燃烧、易取代、难加成。课堂练习、反馈：1．下列反应中，不属于取代反应的是（）A．在催化剂存在条件下苯与溴反应制溴苯B．苯与浓硝酸、浓硫酸混合共热制取硝基苯C．苯在空气中燃烧D．在一定条件下苯与氢气反应制环己烷2．既能和氢气发生加成反应，又能和卤素发生取代反应的烃是（）3．下列有机物注入水中振荡后分层且浮于水面的是（）A．苯B．溴苯C．四氯化碳D．乙醇化学家预言第一次世界大战1912-1913年，德国在国际市场上大量收购石油。由于有利可图，许多国家的石油商都不惜压低价格争着与德国人做生意，但令人不可理解的是，德国人只要婆罗洲的石油，其他的一概不要，并急急忙忙地把收购到婆罗洲的石油运到德国本土去。在石油商人感一以百思不得其解时,一位化学家提醒世人说：“德国人在准备发动战争了！”果然不出化学家所料，德国于1914年发动了第一次世界大战。这位化学家为何知道德国将发动战争呢？这一奇怪现象引起了一位化学家的注意他经过化验，发现婆罗洲的石油成分与其他地区的不同，它含有很少的直链烃，它含有大量的苯和甲苯等芳香烃，正是适宜制造“TNT”烈性炸药的三硝基甲苯的基础成分。这位化学家们就是在对婆罗洲石油的化学成分进行分析之后才向世人提出历史性预言的。五、苯的同系物1.含义：苯的苯环上氢原子被烷基代替而得到的芳烃。CH3|CH2CH3|CH3||CH3|CH3CH3|CH3CH3H3CH3C甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)对二甲苯(C8H10)六甲基苯(C12H18)注意：只含有一个苯环，且侧链为碳碳单键的芳香烃。2.通式：CnH2n-63、简单的苯的同系物的命名:CH3甲苯CH2CH3乙苯CH2CH3CH3对甲乙苯CH3CH3邻二甲苯CH3CH3间二甲苯CH3CH3对二甲苯下列属于苯的同系物的是（）4、苯的同系物的同分异构体：C9H12CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3（有8种）5、苯的同系物的物理性质：在通常状况下都是无色液体，有特殊的气味，密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂。芳烃、苯的同系物与芳香族化合物的区别：异同点芳烃苯的同系物芳香族化合物共同点含有的元素结构特点不同点含有的元素通式只含碳和氢元素只含碳和氢元素含碳和氢元素一般都含有苯环除碳和氢元素外还含有其它元素无通式C6H2n-6(n≥6)无通式苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似，但又有不同①氧化反应6.化学性质2CnH2n-6+3(n-1)O2点燃2nCO2+2(n-3)H2Oa.燃烧反应现象：火焰明亮并带有浓烟2mL苯3滴高锰酸钾酸性溶液用力振荡2mL甲苯3滴高锰酸钾酸性溶液用力振荡b.被酸性高锰酸钾溶液氧化（苯环影响侧链）实验结论：苯不能被KMnO4酸性溶液氧化，甲苯能被KMnO4酸性溶液氧化未褪色褪色甲苯被氧化的是侧链,即甲基被氧化,该反应可简单表示为：CH3KMnO4、H+COOH（苯甲酸）反应机理：|—C—H|O||C—OH|酸性高锰酸钾溶液烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子被氧化H|—C—H|HH||—C—C—||HC|—C—C|C×这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被氧化，说明了苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼。这活泼性是苯环对烷烃基影响的结果。烷基取代苯可以被KMnO4的酸性溶液氧化生成，但若烷基R中直接与苯环连接的碳原子上没有C—H键，则不容易被氧化得到。现有分子式是C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为的异构体共有7种，其中的3种是：请写出其他4种的结构简式：__________、__________、__________、___________。例CH3|—C—CH3|CH3CH3||CH2—RCH3|CH3—CH—CH3|—C—