芳香烃的知识点总结

.页脚第五节苯芳香烃●教学目的：1、使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的主要化学性质。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。●教学重点：苯的主要化学性质以及与分子结构的关系，苯的同系物的主要化学性质。●教学难点：苯的化学性质与分子结构的关系。●教学方法：探索推理，实验验证教学过程：[引入]前面我们已经学习了三大类有机物：烷烃、烯烃、炔烃。今天我们开始学习另一大类有机物——芳香烃，它的代表物是苯。那么苯是怎样被发现的呢？以前人们在没有使用电灯前用的是煤油灯，而且是用塑料桶装的，每次煤油用完了之后，桶底都留有一种油状物质，人们不知道这是什么。著名科学家法拉第及法国的日拉尔等化学家对此进行研究，用了五年的时间终于发现和提出了这种油状物质，它就是苯。[展示实物苯]一、苯的物理性质色态气味熔沸点（极易挥发）水溶性（演示）无色液体特殊气味且有毒熔点为5.5℃沸点为80.1℃不溶于水，且密度比水小可溶于酒精等有机溶剂苯也是重要的有机溶剂二、苯分子的结构当法拉第提炼出苯后，化学家们就对苯的成分进行了研究，发现它可以燃烧，且生成物为CO2和H2O，于是确定苯由C、H元素组成。后又通过实验数据得出了苯中C%=12/13，H%=1/13，即得出C、H个数比为1：1，即最简式为CH。最后人们还发现1mol苯的质量刚好是3mol乙炔的质量，由此确定苯的摩尔质量为78g/mol，于是推出苯的分子式：C6H6接下来的任务是研究苯的分子结构，为此，化学家们进行了很多实验，假设，探索。首先，根据分子式C6H6，不符合饱和结构CnH2n+2（不饱和度为4），肯定苯是高度不饱和结构。根据当时的“有机物分子呈链状结构”来假设：等等若是以上结构，则都将能发生氧化反应，会使酸性KMnO4溶液褪色。[实验]1、取1苯于试管中，加入2酸性KMnO4溶液，振荡。2、取1苯于试管中，加入2溴水，振荡。[现象]苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。（苯在溴水中发生萃取现象）于是推翻以上假设。一时，苯的结构式问题成了令科学家们一筹莫展的难题，也逼迫链状结构理论的提出者——36岁的德国化学家凯库勒不得不对自己的工作进行反思。一个冬天的夜里，凯库勒坐在书桌前思考苯的结构，他画了很多图，然而百思不得其解，他只好停笔，煨着火炉休息，他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡，朦胧之中凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己面前跳起舞来，高贵优雅，突然间这些碳原子.页脚变成了一条条凶猛的毒蛇，在火焰中翻滚，一会儿又卷曲起来，最后凶猛的毒蛇相互撕咬起来，一条条的咬住了对方的尾巴，形成了首尾相连的环状，不停地旋转起来。凯库勒猛然惊醒，根据梦中得到的启示，他迅速画起了一个封闭式的结构，认为苯就是存在一个大环。事实上，后来，人们发现苯分子可以和H2反应，且产物为饱和的C6H12，还是有一个不饱和度，说明苯中确实存在一个环。为了满足C的4个价键饱和结构及苯的不饱和性，凯库勒决定用来表示苯的结构，这就是我们现在所说的“凯库勒式”但后来进一步研究，测得苯分子中所有碳碳键键长都相等（1.4×10-10m），得出苯的结构为平面正六边型。于是发现“凯库勒”式还存在一定的缺陷：既然苯分子中有三个双键三个单键，那么它应该可以发生加成反应，可使酸性KMnO4溶液褪色，但实际上苯的化学性质比较稳定。既然有单双键，那么很明显它的所有碳碳键长就不应该相等。如何解决“凯库勒”式的这些问题呢？人们继续研究，终于发现苯中其实存在一个大π键，导致每个键相同，都成了一种介于单键和双键之间的一种独特的键，因此它真实的结构我们又用来表示。不过现在我们仍习惯用“凯库勒”式，虽然它并不能代表苯的真正结构，因此在使用时不能认为它是单双交替。1、最简式：CH2、分子式：C6H63、凯库勒式：或4、结构：平面正六边形结构，键角为120°芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物。苯是最简单的芳香烃。[过渡]既然苯中不存在单双键，而是介于单键和双键之间的一种独特的键，那么由苯的结构可知，苯的化学性质也应该介于烷烃和烯烃之间。三、苯的化学性质苯不被酸性KMnO4溶液氧化，一般情况下也不能与溴发生加成反应，说明苯的化学性质比烯烃、炔烃稳定。但在一定的条件下苯也能和某些物质反应。1、氧化反应：可燃性：[实验演示]现象：和烷烃、烯烃相比，它的火焰明亮，有浓烟，因为它的含碳量高。2、取代反应：苯分子中H原子被别的原子或原子团取代①卤化反应：苯与溴的反应：把苯和少量液溴（和溴水不反应，只是萃取）放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。用带导管的瓶塞塞紧瓶口。[实验原理]：[装置]：[注意]：·本反应用铁粉作催化剂，真正起催化作用的是溴化铁，Fe立即与Br2反应而成。·长导管作用：导气，冷凝回流（反应放热且苯和溴都易挥发）CCCCCCHHHHHH+Br2Fe,无水Br+HBr溴苯C6H6+O2CO2+367.5H2O点燃CCCCCCHHHHHH.页脚导管末端放置于锥形瓶中液面上方，这是为了防止倒吸。[现象]：·在导管口附近出现白雾（由HBr遇水蒸气所形成）。·反应完毕后，向锥形瓶的液体滴入AgNO3溶液，有浅黄色AgBr沉淀生成。·把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色（过量的溴溶于溴苯中而形成）不溶于水的液体。·通过除杂得到的纯溴苯为无色液体。[除杂]：先用水洗，再用NaOH溶液洗，水洗，分液，干燥，蒸馏。②硝化反应：苯分子中的H原子被—NO2所取代的反应在一个大试管里，先加入1.5mL浓硝酸和2mL浓硫酸，摇匀，冷却到50—60℃以下，然后慢慢滴入1mL苯，不断摇动，使混合均匀，然后放在60℃的水浴中加热10min，把混合物倒入另一个盛水的试管里。[实验原理]：[强调]：注意书写有机物时的连接顺序[装置]：[注意]·混酸的配制：浓硫酸慢慢加到浓硝酸中·苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热至55℃—60℃，为了便于控制温度，可采用水浴加热的方式，温度计水银球浸入水浴中。·浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂·硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大，有毒（与皮肤接触或蒸汽被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。③磺化反应：苯和浓硫酸共热到70—80℃，就会反应。在这个反应里，苯分子里的H原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO3H）所取代而生成苯磺酸，这种反应叫磺化反应。[反应原理][强调]·注意书写有机物时的连接顺序·浓硫酸是反应物·生成的苯磺酸水溶液呈酸性虽不具有典型双键所应有的加成反应性能，但特殊情况下仍能起加成反应。3、加成反应：①催化加氢：在镍催化剂存在下和180—250℃时：②光化加氯：生成六六六农药四、苯的用途重要化工原料：生产合成纤维，合成橡胶，塑料，农药，医药，染料，香料等。苯从石油工业获得。五、苯的同系物芳香烃分为单环芳烃、多环芳烃、和稠环芳烃（萘、蒽、菲）。+HONO2浓硫酸NO2+H2O硝基苯+HOSO3HSO3H+H2O苯磺酸催化剂H2+3紫外线ClClClClClClCl2+3.页脚苯的同系物：分子里只含有一个．．苯环结构，烃基均为烷基．．的碳氢化合物叫苯的同系物。通式为CnH2n—6(n≥6)1、苯的同系物的结构：二甲苯由于甲基位置不一样，有如上三种结构，它们之间互为同分异构体。2、化学性质：根据同系物化学性质相似，可推知苯的同系物与苯化学性质相似：如都可以燃烧，燃烧时有大量黑烟。都能发生取代反应等。但由于苯的同系物中，苯环和侧链相互影响，使得苯的同系物性质与苯又有一些差异。（1）氧化反应：能使酸性KMnO4溶液褪色：【实验5-10】苯，甲苯，二甲苯和酸性KMnO4溶液溶液的反应由于烷基对苯环的影响，甲苯和二甲苯均可使酸性KMnO4溶液褪色，只要与苯环直接相连的碳原子上一定有H，氧化时，无论侧链长短，均氧化为—COOH。（2）取代反应：①卤化反应：[推测]苯的同系物与卤素在不同条件下发生取代反应的位置将有所不同。请大家推测条件分别是什么？若在铁粉存在下与液溴反应，则苯环上的氢被取代；若在光照条件下，则为烃基上的氢被取代。一般信息题：邻、对位定位基：—O-、—N（CH3）2、—NH2、—OH、—OCH3、—NHCOCH3、—Cl，—Br，—CH3（或烃基），—O—COR、—C6H5等间位定位基：—CN、—COCH3、—COOH、—COOCH3、—CONH2、—NO2，—SO3H，—CHO等②硝化反应[讲解]甲苯跟硝酸和浓硫酸的混合酸可以在苯环上发生取代反应：CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3甲苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯.页脚2，4，6—三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT，是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药。[例题]１、下列能说明苯分子中苯环的平面正六边形结构碳碳键不是单、双键交替排列的事实是（B）A、苯的一元取代物没有同分异构体Ｂ、苯的邻位二溴代物只有一种C、苯的间位二溴代物只有一种D、苯的对位二元取代物只有一种2、某烃的分子中含21个原子，所有原子核外共有66个电子。该烃不能与溴水发生化学反应而使溴水褪色，却能使酸性KMnO4溶液褪色。该烃在有铁粉存在时与Cl2反应的一氯代物、二氯代物、三氯代物均只有一种结构。求该烃的分子式和可能的结构简式。解析：本题应根据分子中元素的种类、原子总数、电子总数计算该烃的分子式，再结合通式和性质决定烃的结构简式。设烃的分子式为CxHy,则x+y=21x=96x+y=66解之y=12,分子式为C9H12。因该物质能使酸性KMnO4褪色，而不能和溴水发生化学反应，则该烃应是苯的同系物，分子式也恰好满足CnH2n—6的通式。对C9H12苯的同系物，可能有以下８种结构简式：连三甲苯偏三甲苯均三甲苯在铁粉存在时与Cl2反应，说明取代反应发生在苯环上，而不在侧链上，而符合苯环上一氯代物、二氯代物、三氯代物只有一种的是均三甲苯。3、请认真阅读下列三个反应：利用这些反应，按以下步骤可以由某烃A合成一种染料中间体DSD酸。请写出（A）、（B）、（C）、（D）的结构简式。(A)(B)(C)(D)SO3HH2NCH==CHSO3HNH2HNO3H2SO4H2SO4SO3DSD酸.页脚能力训练一、选择题1、下列各组物质用酸性KMnO4溶液和溴水都能将其区别的是（）Ａ、苯和甲苯Ｂ、苯和1—己烯Ｃ、1—己烯和二甲苯Ｄ、己烷和苯2、下列化合物分别与铁粉及液溴的混合物反应，生成的一溴代物有三种同分异构体的是（）Ａ、乙苯Ｂ、１，３，５－三甲苯Ｃ、１，２，４－三甲苯Ｄ、１，２，３－三甲苯3、已知分子式为C12H12的物质Ａ的结构简式如右图,Ａ苯环上的二溴代物有９种同分异构体，因此推断Ａ苯环上的四溴代物的同分异构体的数目有（）Ａ、9种Ｂ、10种Ｃ、11种Ｄ、12种４、某烃的结构简式为它可能具有的性质是（）Ａ、易溶于水，也易溶于有机溶剂Ｂ、它能使溴水褪色，但不能使酸性KMnO4溶液褪色。Ｃ、它能使溴水褪色，也能使酸性KMnO4溶液褪色。Ｄ、能发生加聚反应，生成物可用表示５、下列关于芳香族化合物的叙述正确的是（）Ａ、苯及其同系物的总称Ｂ、芳香族化合物的通式是CnH2n—6(n≥6)CH3CH3CH==CHCH3CHCHCH3n.页脚Ｃ、分子里有苯环的烃Ｄ、分子里含有苯环的各种有机物二、填空题６、有五种烃：甲烷、乙炔、苯、环己烷、甲苯，分别取一定质量的这些烃完全燃烧后生成mmolCO2和nmolH2O。（1）当m=n时，该烃是（2）当m=2n时，该烃是（3）当2m=n时，该烃是（4）当4m=7n时，该烃是7、指出提纯下列物质（括号内为杂质）最合适的试剂和方法。（１）甲烷（乙烯）（２）苯（甲苯）（３）硝基苯（无机酸）（4）溴苯（溴）8、苯环上原有取代基对苯环上再导入另外取代基的位置有一定影响。其规律是（1）苯环上新导入的取代基的位置主要决定于原有取代基的性质：（2）可以把原有取代基分为两类：①原取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位；如：—OH，—CH3（或烃基），—Cl，—Br，—O—COR等②原取代基使新导入的取代基进入苯环的间位：如：—NO2，—