苯的结构与性质(公开课).ppt

芳香族化合物芳香族化合物：含有苯环的有机化合物：含有苯环的有机化合物芳香烃芳香烃：芳香族化合物的一种。：芳香族化合物的一种。是是含有苯环的碳氢化合物含有苯环的碳氢化合物的简称。的简称。又称又称“芳烃芳烃”。苯是最简单的芳烃。苯是最简单的芳烃。第二单元第二单元 芳香烃芳香烃苯的结构与性质苯的结构与性质苯的发现苯的发现阅读材料阅读材料：1 1、1919世世纪纪3030年年代代，欧欧洲洲经经历历空空前前的的技技术术革革命命，煤煤炭炭工工业业蒸蒸蒸蒸日日上上。不不少少国国家家使使用用煤煤气气照照明明，人人们们发发现现煤煤气气罐罐里里常常残留一些残留一些油状液体油状液体。2 2、英国化学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣，他、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一种花了整整五年的时间从这种液体里提取了一种液体物质液体物质。18251825年年6 6月月1616日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物新的碳氢化合物“氢的重碳化合物氢的重碳化合物”。3 3、18341834年，德国科学家年，德国科学家米希尔里希（米希尔里希（EEMitscherlich，17941863）通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与）通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体，并命名为法拉第所制液体相同的一种液体，并命名为苯苯。4、待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之、待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后，法国化学家日拉尔（后，法国化学家日拉尔（CFGerhardt，18151856）等）等人又人又确定了苯的相对分子质量和分子式确定了苯的相对分子质量和分子式。已知苯的组成元素为碳、氢；碳氢的质量已知苯的组成元素为碳、氢；碳氢的质量比为比为 121；蒸气密度为同温同压下乙炔；蒸气密度为同温同压下乙炔气体密度的气体密度的3倍。请确定苯的最简式和分倍。请确定苯的最简式和分子式。子式。最简式最简式CH、分子式、分子式 C6H6苯的分子式的确定苯的分子式的确定 试根据试根据“碳四价学说碳四价学说”和和“碳链学说碳链学说”写出写出C6 H6的可能的结构简式，并设计实验的可能的结构简式，并设计实验来验证这些结构是否合理？来验证这些结构是否合理？链状（提示：考虑最多有几个叁键和双键）：链状（提示：考虑最多有几个叁键和双键）：CH CCH2CH2CCH CH CCCCH2CH3CH2CHCHCHCCHCH2CHCCCHCH2 等等苯有什么样的结构呢？苯有什么样的结构呢？实验表明苯实验表明苯不能不能使酸性使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。这说溶液和溴水褪色。这说明苯不存在单键或双键结构明苯不存在单键或双键结构 活动探究活动探究凯库勒凯库勒在在1866年提出两点假设：年提出两点假设：（1）苯的六个碳原子形成闭合环状，即平）苯的六个碳原子形成闭合环状，即平面六边形；面六边形；（2）各碳原子间存在着单、双键交替形式。）各碳原子间存在着单、双键交替形式。请据此假设书写苯的结构式和结构简式，请据此假设书写苯的结构式和结构简式，并思考此结构是否合理？并思考此结构是否合理？凯库勒式凯库勒式1 1、用取代产物验证、用取代产物验证 苯的邻位二取代物只有一种苯的邻位二取代物只有一种苯不能像烯烃、炔烃那样使酸性苯不能像烯烃、炔烃那样使酸性KMnOKMnO4 4溶液褪溶液褪色，不能通过化学反应使溴水褪色。色，不能通过化学反应使溴水褪色。2 2、用实验事实说明、用实验事实说明往苯中加入酸性往苯中加入酸性KMnOKMnO4 4溶液：溶液：往苯中加入溴水：往苯中加入溴水：上层无色，下层紫红色上层无色，下层紫红色上层橙红色，下层无色上层橙红色，下层无色苯的结构到底为何苯的结构到底为何交流与讨论交流与讨论相同碳原子数的环己烯、环己二烯和苯在加氢时放出相同碳原子数的环己烯、环己二烯和苯在加氢时放出的热量不成正比。的热量不成正比。3 3、从能量的角度探究、从能量的角度探究能量越低，越稳定能量越低，越稳定 苯环是一种稳定的特殊结构苯环是一种稳定的特殊结构4 4、从键长的角度分析、从键长的角度分析碳碳单键键长：碳碳单键键长：1.541.541010-10-10m m碳碳双键键长：碳碳双键键长：1.341.341010-10-10m m苯分子中碳碳键长都相等，为苯分子中碳碳键长都相等，为1.401.401010-1010m苯的结构到底如何？苯的结构到底如何？现代物理方法（光谱法、射线法、偶极距的测定）现代物理方法（光谱法、射线法、偶极距的测定）平面正六边形，键角平面正六边形，键角120120 6 6个碳碳键完全相同个碳碳键完全相同碳碳键是一种介于单键碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键和双键之间的独特的键 所以凯库勒式仅有习惯性的纪念意义所以凯库勒式仅有习惯性的纪念意义拓展视野拓展视野1935年，经年，经X射线衍射法发现苯射线衍射法发现苯的真实结构。的真实结构。阅读教材阅读教材P49苯的苯的大大键，思考为什么苯的结构稳键，思考为什么苯的结构稳定？定？分子式：分子式：C6H6最简式最简式：CH结构式结构式结构结构简式简式一、苯的分子结构一、苯的分子结构球棍球棍模型模型比例比例模型模型二、苯的物理性质二、苯的物理性质无色液体，有特殊气味，熔点无色液体，有特殊气味，熔点5.55.5，沸点沸点80.1 80.1，易挥发，易挥发，比水轻比水轻，不溶，不溶于水，是重要的有机溶剂。于水，是重要的有机溶剂。对人的神经系统、造血系统有伤对人的神经系统、造血系统有伤害，可导致白血病。害，可导致白血病。有毒有毒:2C2C6 6H H6 6+15O+15O2 212CO12CO2 2+6H+6H2 2O O火焰明亮火焰明亮冒浓烟冒浓烟1.1.氧化反应氧化反应三、苯的化学性质三、苯的化学性质 在通常情况下比较稳定，在一定条件下能在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。发生氧化、加成、取代等反应。1）燃烧）燃烧2）不能是酸性高锰酸钾溶液褪色）不能是酸性高锰酸钾溶液褪色（1）苯与）苯与Br2的反应的反应BrBr+催化剂催化剂+HBrBr溴苯2、取代反应、取代反应苯与溴的反应苯与溴的反应反应现象：反应现象：剧烈反应，轻微翻腾，三颈剧烈反应，轻微翻腾，三颈烧瓶内充满红棕色气体烧瓶内充满红棕色气体 导管口附近出现的白雾，是导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴成的氢溴酸小液滴。1、溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是、溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3。2、冷凝管的作用是导气、冷凝。导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为、冷凝管的作用是导气、冷凝。导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气气体易溶于水，以免倒吸。体易溶于水，以免倒吸。3、纯净的溴苯是无色油状液体，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为溴苯溶有溴、纯净的溴苯是无色油状液体，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，再水洗，分液。溶液，再水洗，分液。1、各试剂在反应中所起到的作用？、各试剂在反应中所起到的作用？2、冷凝管的作用？导管末端为何不插入液面下？、冷凝管的作用？导管末端为何不插入液面下？3、反应后的产物是什么？如何分离？、反应后的产物是什么？如何分离？5、生成的、生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对溶液对HBr的检验结果有影响，如何除的检验结果有影响，如何除去混在去混在HBr中的溴蒸气？干燥管的作用？中的溴蒸气？干燥管的作用？4、如何证明苯与液溴的反应是取代反应？、如何证明苯与液溴的反应是取代反应？4、向锥形瓶中加入、向锥形瓶中加入AgNO3溶液，若有浅黄色沉淀生成证明为溶液，若有浅黄色沉淀生成证明为HBr。实验探究实验探究5、加装四氯化碳溶液，吸收尾气、加装四氯化碳溶液，吸收尾气（2）硝化反应）硝化反应苯与浓硝酸、浓硫酸的苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在混合物在6060时生成一时生成一取代硝基苯。取代硝基苯。+HNO+HNO3 3 NONO2 2+H+H2 2O O浓硫酸浓硫酸6060硝基苯：苦杏仁味硝基苯：苦杏仁味,有毒有毒,无色油状液体无色油状液体,密度大于水密度大于水 +2HNO+2HNO3 3 NONO2 2+2H+2H2 2O O浓硫酸浓硫酸100100 110110 NONO2 2间二硝基苯间二硝基苯1.加热方法加热方法2.温度计的位置温度计的位置硝基苯硝基苯水水浴浴的的温温度度一一定定要要控控制制在在60以以下下，温温度度过过高高，苯苯易易挥挥发发，且且硝硝酸酸也也会会分分解解，同同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。催化剂和吸水剂。催化剂和吸水剂。插入水浴液面以下，以测量水浴温度插入水浴液面以下，以测量水浴温度;冷凝回流冷凝回流把把反反应应的的混混合合物物倒倒入入一一个个盛盛水水的的烧烧杯杯里里，烧烧杯杯底底部部聚聚集集淡淡黄黄色色的的油油状状液液体体，这这是是因因为为在在硝硝基基苯苯中中溶溶有有HNO3分分解解产产生生的的NO2的的缘缘故故。除除去去杂杂质质提提纯纯硝硝基基苯苯，可可将将粗粗产产品依次用蒸馏水和品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液。溶液洗涤，再用分液漏斗分液。为何要水浴加热，并将温度控制在为何要水浴加热，并将温度控制在60？浓硫酸的作用？浓硫酸的作用？温度计的位置？作用？长导管的作用温度计的位置？作用？长导管的作用?如何得到纯净的硝基苯？如何得到纯净的硝基苯？加入药品时，加入药品时，先浓硝酸再浓硫酸先浓硝酸再浓硫酸冷却到冷却到50-60，再加入苯再加入苯如何混合硫酸和硝酸的混合液？如何混合硫酸和硝酸的混合液？交流讨论交流讨论（3）苯的磺化反应）苯的磺化反应苯与浓硫酸共热到苯与浓硫酸共热到7080,上述反应就会发生。上述反应就会发生。在这个反应中在这个反应中,苯分子里的氢原子被硫酸分子苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基（里的磺酸基（SO3H）取代）取代,这样的反应叫做磺化这样的反应叫做磺化反应。反应。+3H+3H2 2 Ni Ni 180 180 250250工业制取环己烷的主要方法工业制取环己烷的主要方法虽然苯不具有典型的碳碳双键所应有的加成反应的性虽然苯不具有典型的碳碳双键所应有的加成反应的性质，但在特定的条件下，苯仍然能发生加成反应质，但在特定的条件下，苯仍然能发生加成反应。3、加成反应：、加成反应：总结：能燃烧，易取代，难加成，难氧化总结：能燃烧，易取代，难加成，难氧化 四、苯的用途四、苯的用途 1、苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于、苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等。苯也常用作染料和香料等。苯也常用作有机溶剂有机溶剂。2、苯以前是从炼焦所得的煤焦油里提取的，、苯以前是从炼焦所得的煤焦油里提取的，产量受到一定的限制。自从石油工业迅速发展以产量受到一定的限制。自从石油工业迅速发展以来，大量的苯可以从石油工业获得。来，大量的苯可以从石油工业获得。不能说明苯分子中的碳碳键不是单、双不能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替的事实是（键交替的事实是（）A.A.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.B.苯环中的碳碳键的键长均相等苯环中的碳碳键的键长均相等C.C.邻二甲苯没有同分异构体邻二甲苯没有同分异构体D.D.苯的一元取代物没有同分异构体苯的一元取代物没有同分异构体D1.1.下列关于苯分子结构的说法中，错误的下列关于苯分子结构的说法中，错误的是是 ()()A.A.各原子均位于同一平面上，各原子均位于同一平面上，6 6个碳原子彼个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构。此连接成为一个平面正六边形的结构。B.B.苯环中含有苯环中含有3 3个个C-CC-C单键，单键，3 3个个C=CC=C双键双键C.C.苯环中碳碳键的键长介于苯环中碳碳键的键长介于C-CC-C和和C=CC=C之间之间 D.D.苯分子中各个键角都为苯分子中各个键角都为120120o oB B 2.2.下列关于苯的性质的叙述中，不正确下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是的是 ()()A A、苯是无色带有特殊气味的液体、苯是无色带有特殊气味的液体 B B、常温下苯是一种不溶于水且密度小于、常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体水的液体 C C、苯在一定条件下能与溴发生取代反应、苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D D、苯不具有典型的双键，故不可能发生、苯不具有典型的双键，故不可能发生加成反应加成反应D D 3.3.下列物质中所有原子不可能在同一平下列物质中所有原子不可能在同一平面上的是面上的是 （）A.CA.C6 6H H6 6 B.C B.C6 6H H5 5ClClC.CC.C6 6H H5 5CH=CHCH=CH2 2 D.CD.C6 6H H5 5CHCH3 3D D 4.4.下列各组物质能用分液漏斗分离的是下列各组物质能用分液漏斗分离的是 （）A.CA.C6 6H H5 5BrBr和和C C6 6H H6 6 B.CB.C6 6H H5 5NONO2 2和和H H2 2O O C.CC.C6 6H H6 6和和CClCCl4 4 D.CD.C6 6H H1414和和C C6 6H H6 6B B5.5.用下图装置制取少量溴苯，请填写下列用下图装置制取少量溴苯，请填写下列空白空白 1 1）在烧瓶）在烧瓶a a中装的试剂是苯、溴和铁中装的试剂是苯、溴和铁屑。导管屑。导管b b的作用有两个，一是导气，二的作用有两个，一是导气，二是兼起是兼起 的作用。的作用。液溴、苯、铁粉液溴、苯、铁粉 水水 2 2）反应过程中在导管的下口）反应过程中在导管的下口C C附近可附近可以观察到有白雾出现这里是由于反应生成以观察到有白雾出现这里是由于反应生成的的 遇水蒸气而形成的。遇水蒸气而形成的。3 3）反应完毕后，向锥形瓶）反应完毕后，向锥形瓶d d中滴入中滴入AgNOAgNO3 3溶液有溶液有 生成。生成。4 4）反应完毕后，将烧瓶）反应完毕后，将烧瓶a a中的液体倒中的液体倒入盛有冷水的烧杯里，可以观察到烧杯底入盛有冷水的烧杯里，可以观察到烧杯底部有部有 色不溶于水的液体。这是溶解色不溶于水的液体。这是溶解了了 的粗产品溴苯。如何提纯？的粗产品溴苯。如何提纯？（5 5）写出烧瓶）写出烧瓶a a中发生反应的化学方中发生反应的化学方程式程式 。