高中化学选修5第二章第二节《芳香烃》

第二章烃和卤代烃第二节芳香烃2020年2月23日星期日文同中学高二化学组芳香烃概念：•有机化合物分子中，含有一个或多个苯环的碳氢化合物，叫做芳香烃。举例CH3CH2CH3一、苯的结构和化学性质•1、物理性质•（1）、颜色：无色；•（2）、状态：液体；•（3）、气味：特殊气味；•（4）、毒性：有毒；•（5）、溶解性：不溶于水；•（6）、密度：比水小；•（7）、熔点：5.5℃•（8）、沸点：80.1℃,用冰冷却，形成无色晶体。2、苯的结构1)、分子式：C6H62)、结构式：3)、结构简式：•凯库勒式•键线式HCCHC-HC-HH-CH-C阅读教材，填写练习册上空4)、六个碳原子和六个氢原子都在同一平面5)、结构简式中，虽然单键和双键交替连成六元环，不符合真实情况，并没有单键和双键。•介于单键和双键之间的特殊的键。苯是否含有双键？实验检验。•1、苯中加入酸性KMnO4溶液。•实验现象：紫色KMnO4溶液不褪色。•2、溴水中加入苯。•实验现象：溴水不褪色,（萃取）•实验结论：苯分子中并没有双键。说明什么?6个H原子完成相同，处于相同的环境。事实课本37页《学与问》：1、苯燃烧的黑烟更多，分析原因。2、分别写出苯与氧气反应,与氢气加成,与溴和硝酸发生取代的化学方程式。3、设计苯和溴、浓硝酸分别反应，制备溴苯和硝基苯的实验方案。3、苯的化学性质苯不能使酸性高锰酸钾和溴水褪色，化学性质比烯烃和炔烃稳定。（1）、在空气中燃烧（氧化反应）2C6H6+15O212CO2+6H2O现象:火焰明亮、有浓烟（含碳量高的原因）。点燃•（2）、取代反应•①苯与溴的取代反应＋Br2催化剂Br+HBr说明:（1）铁粉作催化剂,实际是液溴与铁反应生成的FeBr3作催化剂；（2）生成物溴苯无色液体，密度大于水；（3）参加反应的是液溴而不是溴水；（4）有催化剂存在下，其他卤素也发生类似反应。反应的化学方程式反应条件苯与溴发生取代反应C6H5Br+HBr液溴.铁粉做催化剂苯与浓硝酸发生取代反应50℃～60℃水浴加热、浓硫酸做催化剂吸水剂苯与氢气发生加成反应C6H12镍做催化剂，加热【思考与交流】填空P37C6H6+Br2C6H6+3H2实验：苯跟溴的取代反应实验方案（1）卤代反应---苯跟溴的反应问题1：导管口为什么在液面上？问题2：什么现象说明发生了取代反应？问题3：怎样除去无色溴苯中所溶解的溴？溴化氢易溶于水，防止倒吸。导管口有白雾。锥形瓶里滴入硝酸银溶液后生成浅黄色沉淀，说明苯跟溴反应时苯环上的一个氢原子被溴原子取代，生成溴化氢。用氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分液。（1）卤代反应---苯跟溴的反应注意：1、铁粉起催化剂的作用（实际上是FeBr3)2、长导管的作用：一是导气，二是冷凝回流B、溴应是纯溴，而不是溴水。问题4试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的作用？A、为防止溴的挥发，先加入苯后加入溴，然后加入铁粉。（2）苯的硝化反应在一个大试管里，先加入1.5毫升浓硝酸和2毫升浓硫酸，摇匀，冷却到50—600C以下，然后慢慢地滴入1毫升苯，不断摇动，使混和均匀，然后放在600C的水浴中加热10分钟，把混和物倒入另一个盛水的试管里。硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，密度大于水[实验方案和装置图]+HO—NO2—NO2+H2O50—600C浓硫酸注意：①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，因为反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70-80℃时会发生反应。②什么时候采用水浴加热：需要加热，而且一定要控制在100℃以下，均可采用水浴加热。如果超过100℃，还可采用油浴（0～300℃）、沙浴温度更高。⑤为提纯硝基苯，一般将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤。④不纯的硝基苯显黄色③温度计的位置，必须悬挂在水浴中。（因为溶有NO2）而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，比水重，油状液体。（3）磺化（苯分子中的H原子被磺酸基取代的反应）小结：易取代、难加成、难氧化+H2O（苯磺酸）+HO－SO3H70℃~80℃－SO3H3、苯的加成反应3+H2催化剂△环己烷1．下列有关芳香烃的说法中，正确的是()A．苯是结构最简单的芳香烃B．芳香烃的通式是CnH2n－6(n≥6)C．含有苯环的有机化合物一定属于芳香烃D．芳香烃就是苯和苯的同系物解析苯的同系物的通式是CnH2n－6(n≥6，且n为正整数)，而芳香烃没有固定的通式，B项错；芳香烃要满足两点：苯环和碳氢化合物，所以含有苯环的有机物不一定属于芳香烃，C、D项错。A课堂练习解析与双键相连的6个原子一定在同一平面内；苯环上的12个原子是共面的；与三键相连的2个碳原子及每个碳原子所连的1个原子在同一直线上。2．下列分子中所有碳原子不在同一平面上的是()A．2­丁烯B．甲苯C．1­丁烯D．C解析苯中的碳碳键比较特殊，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，难氧化也难加成，但是在一定条件下易发生取代反应。3．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是()A．难氧化、难取代、难加成B．易氧化、易取代、易加成C．难氧化、易取代、难加成D．易氧化、易取代、难加成C二、苯的同系物1、苯的同系物的概念C7H8、C8H10等，苯环上的氢原子被烷基取代的产物。分子组成与苯相差一个或多个CH2。2、苯的同系物举例：苯环侧链全为烷基。CH3CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CH2CH2CH33、不是苯同系物举例CH=CH2CH2-C≡CHCH2Br4、苯及其同系物的通式C6H6、C7H8、C8H10、C9H12通式:CnH2n-6(n≥6整数)5、苯简单同系物的命名CH3甲苯CH2CH3乙苯CH3CH3邻二甲苯CH3CH3对二甲苯CH3CH3间二甲苯CH2CH3CH3对甲乙苯6、苯的同分异构体（1）写出C8H10的同分异构体CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3•（2）写出C6H4Cl2的同分异构体ClClClClClCl7、苯的同系物的物理性质（1）甲苯、二甲苯、乙苯等在通常状况下，无色液体；（2）有特殊气味；（3）密度小于水；（4）不溶于水，易溶于有机溶剂。（5）本身作溶剂。8、苯的同系物的化学性质(1)氧化反应①甲苯、二甲苯可被KMnO4氧化。实验2-2：取苯、甲苯各2mL,分别注入2支试管中，各加入3滴KMnO4酸性溶液，充分振荡，观察现象。可以使KMnO4溶液褪色。可以用KMnO4溶液鉴别苯的同系物和苯，可以鉴别苯的同系物和烷烃。CH3KMnO4H+COOH②苯的同系物也可燃烧:CH3＋9O2点燃7CO2+4H2O30℃时，甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物反应生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。CH3＋2HO-NO2浓H2SO430℃CH3NO22CH3NO2++2H2O(2)取代反应CH3＋3HO-NO2浓H2SO4△CH3NO2O2NNO2＋3H2O说明:(1)生成2,4,6－三硝基甲苯，简称梯恩梯（TNT）;烈性炸药，用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。(2)苯环上烷基的邻对位上氢原子被取代。苯的同系物的卤化反应已知：+Cl2CH3CH2ClCl条件一+Cl2CH3CH3条件二请问：条件一和条件二分别指的是什么条件？条件一：光照条件二：FeCl3从上述反应中我们看到甲基受苯环影响使得甲基易被氧化；那么苯环的化学性质有没有受到甲基的影响呢？迁移阅读课本P38实验以下的内容填表温度生成物苯甲苯50℃-60℃30℃硝基苯邻、对位硝基甲苯甲苯的硝化反应比苯更容易进行苯的同系物的苯环易发生取代反应。课本39页《学与问》：比较苯和甲苯与KMnO4溶液的作用,以及硝化反应的条件产物等,你从中得到什么启示?苯不能使酸性高锰酸钾褪色，甲苯可以。甲苯和硝酸反应比苯和硝酸反应容易。苯环上的氢原子被甲基取代后，反应活性增强。总结：侧链和苯环相互影响：侧链受苯环影响易被氧化；苯环受侧链影响易被取代。（3）苯的同系物的加成反应CH3＋3H2催化剂△CH3三、芳香烃的来源及其应用1、来源：(1)、煤的干馏(2)、石油的催化重整2、应用：简单的芳香烃是基本的有机化工原料,合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。萘蒽稠环芳香烃：苯环间共用两个或两个以上碳原子形成的一类芳香烃C10H8C14H104CH3||CH3B己烷1―己烯邻二甲苯KMnO4[不褪色褪色1―己烯邻二甲苯己烷[溴水不褪色褪色邻二甲苯1―己烯+Br2FeBr+HBr↑+HO—NO2—NO2+H2O50—600C浓硫酸+H2催化剂△环己烷加成反应取代反应取代反应苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同苯苯的同系物相同点结构组成①分子中都含有一个苯环②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6)化学性质①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟②都易发生苯环上的取代反应③都能发生加成反应，都比较困难不同点取代反应易发生取代反应，主要得到一元取代产物更容易发生取代反应，常得到多元取代产物氧化反应难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色差异原因苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而被取代