第五节苯和芳香烃知识点

第五节苯和芳香烃[教学目的要求]1．使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的化学性质。2．使学生了解芳香烃的概念。3．使学生了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。[本节教学重点]苯的主要化学性质以及子结构的关系。苯的同系物的主要化学性质。[本节教学难点]苯的化学性质与分子结构的关系[知识讲解]一、苯的结构分子式：_________，结构式：_________可简写为：________或_______。分子构型：某分子中所有的C、H原子都处于__________上（具有_______形结构），苯分子中不存在一般的C=C键。苯环中所有的碳原子间的键完全相同，是一种介于C—C和C=C之间的独特的键，键间的夹角为______。苯和甲烷、乙烯、乙炔都属于_______性分子。二、苯的物理性质苯是____色、带有______气味的液体，_____溶于水，密度比水____，熔、沸点较______，且苯有毒。说明：由于苯的熔点较低，只有5.5℃，因此有关苯的实验若需加热，一般用水浴加热，而不用酒精灯直接加热。苯是致癌物质，主要损害人的中枢神经和肝功能，尤其是危及血液和造血器官，易引起白血病和感染败血症等疾病。三、苯的化学性质由于苯分子中C、C原子间的键介于C=C和C—C之间，其结构上既类似于饱和烃，又类似于烯烃，因此苯兼具有饱和烃和不饱和烃的性质。但苯的性质比不饱和烃稳定，具体表现在苯较易发生取代反应(但比烷烃的取代反应要困难些，因苯的取代反应一般需催化剂或加热等条件)，较难发生加成反应，难以发生氧化反应(除燃烧外)。1、不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴水褪色——说明苯具有类似饱和烃的性质，即通常情况下较稳定。说明：苯和溴水混合后，由于苯的密度比水小，且不溶于水，而溴在水中的溶解度较小，且易溶于有机溶剂(如苯等)，这样混合液振荡后，本来无色的上层——有机苯层，较变为橙红色，而本来黄色的下层——无机水层，则转变为无色。2、取代反应1)卤代反应——苯环上的氢原子被卤原子(X)取代。说明：①X2须用纯的单质，不能用卤素(X2)的水溶液。②苯的卤代反应产物一般只考虑其—取代的产物，而不同于烷烃的卤代反应产物——多种多元卤代烃同时共存。③苯环上一个氢原子被取代时，仍需一个卤素(X2)分子，同时生成1个HX分子，和烷烃的取代反应的这一特点相同。④溴苯是一种无色油状液体，密度比水大，且不溶于水。⑤该反应中常会看到液面上有大量白雾出现，这是由于生成的HBr不溶于该体系中的液体，而挥发到空气中形成了酸雾。2)硝化反应——苯环上的氢原子被硝基(—NO2)所取代。说明：①反应中的用的HNO3、H2SO4都是浓溶液，不用稀溶液。②浓H2SO4的作用：催化剂、吸水剂。③该反应的温度一般用55～60℃，不能太高、太低。用温度太低，反应速率较小，而温度太高时，苯易于挥发，且浓HNO3易分解，同时还易发生更多的副反应。④硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，且不溶于水。⑤硝基苯在写结构简式时，硝基(—NO2)中应是氮原子与苯环上的碳原子相连，而不能写成氧原子与碳原子相连。如硝基苯还可写成O2N—不能写成NO2—⑥注意比较“—NO2”、“NO2—”、“NO2”三种表示形式的异同。相同点：都由一个氮原子和两个氧原子构成。不同点：“—NO2”表示硝基，是一种中性基团，不能单独稳定存在，短线“—”与氮原子相连。也可写成“O2N—”。“NO2-”表示亚硝酸根离子，是带一个单位负电荷的阴离子，也不能单独稳定存在，短线“—”只能写在基团“NO2”的右上角。“NO2”表示二氧化氮气体分子，是一种中性物质，可以单独稳定存在，在其周围不能标出短线“—”。3）磺化反应——苯环上的氢原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO3H）所代替。说明：①苯磺酸是一种一元强酸。②该反应的逆向强度较大，一般用“”表示，而其他有机反应常用“→”表示。③苯磺酸在写结构简式时，磺酸基(—SO3H)中应是硫原子与苯环上的碳原子相连，而不能写成其它原子(O或H)与碳原子相连，如苯磺酸也可写成HO3S—,但不能写成SO3H—④注意比较“—SO3H”与“HSO3—”两种表示形式的异同。相同点都由一个硫原子、三个氧原子及一个氢原子构成。不同点：“—SO3H”表磺酸基，是一种中性基团，不能单独稳定存在，短线“—”只能与硫原子连，也可写成“HO3S—”。而“HSO3-”表示亚硫酸根离子，是带一个单的负电荷的阴离子，也不能单独稳定存在，短线“—”只能写在基团“HSO3的右上角。3、加成反应——说明苯具有不饱和烃(烯烃)的性质，此时苯可看作含三个C=C考虑，即苯与H2完全加成时其物质的量之比为1:3。说明：①苯的加成反应在中学里常见的就是苯与H2的加成，而不考虑苯与其它物质的加成。②苯与H2的加成比烯烃的加成要困难些，因其苯环上C、C间的键不具有典型C=C的特性。4、氧化反应——仅指燃烧现象：火焰明亮，有浓烟(与C2H2燃烧的现象相似)说明：①苯与乙炔分子的最简式相同：CH，即它们C、H元素的质量分数都相同，因而燃烧的现象相同。②应用：该燃烧的现象可区别苯与己烷等烷烃液体。③有关烃中若计算得到的C、H原子数比为1:1时，常首先考虑到乙炔或苯这两种情况。四、苯的用途苯是一种重要的化工原料，它广泛用于合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等，也是常用的有机溶剂。五、苯的同系物1、概念：_______________________________________-。2、通式：_______________________说明：烃分子符合上面的通式时，一般只考虑其为苯的同系物，而不考虑其它结构。3、命名：一般从取代基的名称及取代基的位置考虑。—CH3甲苯(C7H8)—C2H5乙苯(C8H10)邻—二甲苯(C8H10)间一二甲苯(C8H10)CH3H3C——CH3对一二甲苯(C8H10)CH3CH3CH3CH3333说明：①与表示的是同一种物质，而不是同分异构体。②分子式为C8H10的苯的同系物共用四种结构。4、同分异构体——分子式符合CnH2n-6的苯的同系物在写其同分异构体时，先确定苯环结构，再把余下的基团先当作一个取代基，再当作两个取代基（此时从邻、间对三种情况考虑），然后当作三个取代基考虑，依此递推下去。如分子式C9H12的苯的同系物的同分异构体有：说明：同分异构体中，一般地分子结构越对称，分子的极性越小，其沸点越低。如三种二甲苯的沸点：邻—二甲苯间—二甲苯对一二甲苯。5、化学性质——由于苯环和侧链的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯既有不同之处，也有相同之处。1)不能使溴水褪色——与苯相似，只发生萃取作用。2)氧化反应A、能使酸性KMnO4溶液褪色——这是由于苯环对侧链的影响，使侧链较易被氧化：说明：①该性质可区别苯与苯的同系物。②不能使溴水褪色而能使酸性KMnO4溶褪色的烃，常见的只有苯的同系物这种类型。③利用该性质可除去苯中的苯的同系物的杂质。如除去苯中的甲苯杂质，可采取先向样品中加入足量的KMnO4溶液，振荡后，再加入足量的NaOH溶液中和生成的，最后用分液漏斗分离出的上层即为苯。B)燃烧—现象：产生带浓烟的火焰。3)取代反应：A、卤代反应说明：①苯的同系物的卤代反应与条件有关。在光照条件下，一般是苯环侧链上的氢原子被取代，产物主要为多元卤代烃的混合物。而在某些催化剂的作用下，一般是苯环上的氢原子被取代，产物主要是一元取代。②二甲苯苯环上的某一种卤素的一取代物共有6种结构，其中邻—二甲苯的一取代物有两种结构，间—二甲苯的一取代物有3种结构，对—二甲苯的一取代物只有一种结构。COOHCH3CH3CH3CH3B、硝化反应：说明：①甲苯与HNO3的硝化反应，主要产物为三取代，而苯的硝化反应，产物主要是一取代。②注意苯环上三个硝基(—NO2)的位置及写法。三个硝基(—NO2)均处于彼此的间位上，且都是氮原子与苯环上的碳原子相连。③TNT是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，常用于国际开矿，筑路、兴修水利等。[典型例题]例1、由烃的分子量为128，则该烃可能的分子式为。例2、将下列各种液体分别与溴水混合并振荡。不能发生反应，但静置后溶液分液，且溴水层几乎无色的是（）A、CCl4B、戊烯C、苯D、酒精例3、下列各组物质中，可以用分液漏斗分离的是（）A、液溴和溴苯B、溴苯和苯C、硝基苯和水D、苯和硝基苯例4、用式量为43的烷基取代甲苯苯环上的1个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（）A、3B、4C、5D、6[练习]1、苯环结构中不存在C—C与C=C的简单交替结构，可以作为证据的事实是（）①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯不能使溴水因化学反应而褪色③经实验测定只有一种结构的邻二甲苯④苯能在加热和催化剂条件下氢化成环己烷⑤苯中相邻C、C原子间的距离都相等。A、只有①②B、只有④⑤C、只有①②⑤D、只有①②③⑤2、下列说法正确的是（）A、芳香烃都符合通式CnH2n-6(n≥6)B、芳香烃属于芳香族化合物C、芳香烃都有香味，因此得名D、分子中含苯环的化合物都是芳香烃3、下列物质中由于发生化学反应，既能使酸性KMnO4溶液褪色，又能使溴水褪色的是（）A、戊炔B、苯C、甲苯D、己烷4、以下物质可能属于芳香烃的是（）A、C17H26B、C8H12C、C8H10D、C20H365、可用来提取含有杂质Br2的溴苯的试剂是（）A、水B、酒精C、NaOH溶液D、苯6、苯乙烯的结构简式为：CH=CH2，将ag聚苯乙烯树脂溶于bg苯中，然后通入cmol乙炔气体，则充分混合后，所得产物中C、H两种元素的质量比是（）A、12:1B、6:1C、8:3D、1:127、四苯甲烷：C(C6H5)4的一溴取代物有多少种（）A、1种B、2种C、3种D、4种8、某苯的同系物的分子式为C11H16，测定数据表明，分子中除含苯环外不再含其他环状结构，分子中还含有两个—CH3，两个—CH2—和一个—CH—。则该分子由碳链异构所形成的同分异构体，有（）A、3种B、4种C、5种D、6种9、平面环状结构的(BH2N)3称为无机苯，它和苯的结构相似(如下图)，则无机苯的二氯代物的同分异构体有（）A、2种B、3种C、5种D、4种10、下列各组内物质不论以任何比例混合，只要当混合物的质量一定时，混合物完全燃烧后生成的二氧碳量不变的是（）A、甲苯和乙苯B、乙烯和丁烯C、乙炔和乙烯D、乙炔和苯二、填空题11、分子式为C8H10的芳香烃，苯环上的一氯取代物只有1种，该芳香烃的结构简式为，名称是。若芳香烃C9H12的苯环上的一氯取代物只有：①1种结构时，则其结构简式为②2种结构时，则其结构简式可能为③3种结构时，其结构简式可能为。12、有五种烃：A—甲烷；B—乙炔；C—苯，D—环己烷，E—甲苯。分别取一定量的这些烃完全燃烧后，生成mmolCO2和nmolH2O，若测得：(1)m=n，则该烃是_____________(2)m=2n，则该烃是(3)2m=n，则该烃是____13、根据下述性质，推断A、B、C、D、E五种物质的分子式和类别。(1)分别取五种烃各1mol，使它们分别在O2中完全燃烧，都能生成BNBNBNHHHHHH134.4LCO2(标准状况)(2)A和D都可以使溴水褪色，其中D可以与适量氢气反应生成A，A可继续和足量氢气反应又生成C。A、C、D中都没有碳原子环，且结构中最多含一个C=C或一个CC。(3)B能和H2发生加成反应生成E，但B不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色。[答案]一、选择题1、D2、B3、A4、AC5、C6、A7、C8、B9、D10、BD二、填空题11、对—二甲苯。①②③12、(1)环己烷(D)(2)乙炔(B)或苯(C)(3)甲烷(A)13、A、C6H12(烯烃)B、C6H6(芳香烃)C、C6H14(烷烃)D、C6H10(炔烃)E、C6H12(环烷烃)CH3CH3CH3CH3C2H5CH3CH3CH3CH3CH3CH(CH3)22(CH2)2CH3CH3CH3CH3