高中化学：2-2《苯》课件（人教版选修5） 37页

苯 一、苯的物理性 质 比水轻，密度为0.88g/ml。 无色液体，有特殊气味； 熔点为5.5℃，沸点为80℃， 不溶于水； 如果用冰冷却，苯凝结成无色晶体，放入沸水中，将沸腾挥发； （苯有毒！！是常用的有机溶剂。） 问题：苯分子具有怎样的分 子组成呢？ 实验：将少量的苯加入到蒸发皿中点燃，观察发生的现象；可得出 结论。 法拉第发现苯以后，对苯的组成进行测定，发现 苯仅由碳、氢两种元素组成，其中碳的质量分数为 92.3%，苯蒸气密度为同温、同压下乙炔气体密度的 3倍。苯的分子式 。C6H6 （1） CＨ２＝C＝CＨ－ＨC＝C＝CＨ２ （2） CＨ≡C－CＨ2－CＨ2－C≡CＨ 科学家提出的苯分子结构模型 C C C C C C H H H H H H 凯库勒式 （1） 6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。 苯环结构的有关观点： • 从苯的分子式看，它是远未达饱和的烃， 那么它的性质是否和不饱和烃相似？ • 【探索】在分别盛有溴水和酸性高锰酸钾 溶液的试管中各加入少量苯，用力振荡， 静置，观察现象。 问题：这些结构是否合理？如何用实验证实？ 1ml溴水 2ml苯 2ml苯 1mlKMnO4(H+)溶液 （ ） 振荡 振荡 （ ） （ ） 结论：苯与酸性高锰酸钾、溴水都不反应， 由此说明苯中不存在与乙烯、乙炔相同的双 键和叁键，苯与不饱和烃有很大区别。 紫红色不褪色 上层橙黄色 下层几乎无色 实 验 与 结 论 水层颜色为 何变浅？ 苯是饱和烃吗？你可以 找出实验佐证吗？ 但是！ 一定条件下，苯可以和氢 气发生加成反应； 缺陷2：苯的一氯代物只有一种；苯的邻二氯代物 也只有一种； 凯库勒式 凯库勒苯环结构的的缺陷 缺陷1：不能解释苯为何不起类似烯烃的加成反应 到底是饱和烃还是不饱和 烃呢？科学家为此费尽了周折。 凯库勒的振荡假说： 现代技术对苯分子结构的进一步研究表明: 苯分子是平面正六边形的结构，苯分子里的6 个碳原子和6个氢原子都在同一平面上。 键角 键 能 (KJ/mol) 键 长 (10-10 m) C—C 109o28’ 348 1.54 C==C 120o 615 1.33 苯中碳碳键 120o 约494 1.40 键参数的比较 苯分子里不存在一般的碳碳双键，分子里的6个碳原子 之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的特殊(独 特)的键。大π键！ 分子式：C6H6 最简式：CH 结构式 结构 简式 C C C C C C H H H H H H 二、苯的分子结 构 由于大π键的形成，使得苯分子中6个碳原子之间的电 子云密度很大，因而它们之间结合的更牢固了，使C与C间 的化学键较难被破坏。故，通常状况下，它不与高锰酸钾、 溴水等反应，比较稳定！ 正是由于大π键使苯分子中6个碳原子之间结合的更牢固了， 使与C相连的氢原子活动性增强。即在一定条件下，苯分子中 的C-H键可以断裂，H原子被其他的原子或原子团取代！当然， 能量足够、条件适宜时，苯分子中的大π键仍然会被破坏，因 而，苯也可以发生加成反应。易取代、难加成！ 苯具有怎样的化学性质呢？ 苯的 特殊 结构 苯的特殊性质 饱和烃 的性质 不饱和烃 的性质 取代反应 加成反应 ？ 现象： 明亮的火焰并伴有大量的黑烟 2C6H6 + 15 O2 12CO2+6 H2O 点燃 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，即： 不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 三、苯的化学性质 1、氧化反应 （1）苯与Br2的反应 Br－Br+ 催化剂 + HBr －Br 溴苯 在催化剂的作用下，苯也可以和其 它卤素发生取代反应，称为卤代反应。 2、取代反应 硝基苯 烃分子中的氢原子被－NO2所取代 的反应叫做硝化反应 硝基:－NO2(注意与NO2 － 区别） （２）苯与硝酸反应 浓H2SO4 55℃~60℃ － NO2 +H2O+ HO－NO2H 吸水剂和催化剂浓硫酸的作用： 条件＿＿＿＿＿＿ *（３）磺化反应 磺酸基中的硫原子和苯环直接相连 吸水剂和磺化剂 （磺酸基：—SO3H） 苯磺酸 磺化反应的原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 磺酸基与苯环的连接方式： 浓硫酸的作用： 环己烷 3、加成反应 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 + 3H2 催化剂 △ 催化剂 △ + 3H2 苯在一定的条件下能进行加成反应。 跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷 苯也能与Ｃl2 发生加成反应 概念介绍：芳香族化合物 芳香烃 1.芳香族化合物 在有机化合物中，含有一个或多个苯环的化合物，属于芳香族化合物。 芳香族化合物中有一大类物质，其组成只含有C、H两种元素，称之为 芳香烃。苯是最简单的芳香烃。 2.芳香烃 苯 的 硝 化 反 应 实 验 苯的同系物 一、概念： 二、组成和结构： 三、同分异构现象和同分异构体： 四、性质： 问题：比苯多一个“—CH2—”原子团的物质是什 么？比苯多2个“—CH2—” 原子团的物质是什么？ 比苯多3个“—CH2—”原子团的物质又是什么？ 应熟悉各类烃的代表物的空间结构特点，熟悉 各类综合结构中组成原子的相对位置关系；注意： C—C是可以旋转的！ •在同一平面上的原子最多可能有多少个？ •在同一条直线上的原子最多有多少个？ 练习1、分子式为C8H10和分子式为C9H12的芳香族化合 物的同分异构体各有哪些？ 练习2、用式量是43的烃基取代甲苯苯环上的一个氢原 子，能得到的有机物种数为（ ） A、3种 B、4种 C、5种 D、6种 练习3、分子式为C8H8和分子式为C9H10的芳香族化合 物的结构各有哪些？ 四、苯的同系物的性质 （1） 物理性质：类似于苯，均为难溶于水、密度小于水的、有特殊气味的液体 （或固体） 思考：分子式为C8H10的三种芳烃同分异构体的沸点高 低情况如何呢？为什么？ 邻-二甲苯 间-二甲苯 对-二甲苯 沸点：144.40C 沸点：139.10C 沸点：138.40C 四、苯的同系物的性质 （2） 1、取代反应： ⑴卤代反应 产物以邻、对位取代为 主 CH3 + Cl2 CH3 Cl + HCl Fe CH3 + Cl2 CH3 Cl + HCl Fe Fe + Cl2 + HCl CH3 Cl CH3 光+ Cl2 + HCl CH3 CH2Cl 以下两个反应能否发生？若能发生请指出反应的条件是什么？ 四、苯的同系物的性质 （2） ⑵ 硝化反应 2,4,6-三硝基甲苯淡黄色针状晶体，不溶 于水。不稳定，易爆炸 —CH3对苯环的影响使苯环上某些部位的 活动性增强，取代反应更易进行 CH3+ 3HO---NO2 CH3 NO2 NO2 O2N + 3OH2 浓硫酸 1、取代反应： 2、氧化反应 ⑴可燃性 ⑵可使酸性高锰酸钾褪色 CH3 COOH KMnO4溶液 H+ R COOH KMnO4溶液 H+ 请分析，下列物质被酸性高锰酸钾氧化 之后生成什么产物？ C H COOH KMnO4 （H+） 思考：如何鉴别苯及其苯的同系物？ CH3 CH3 CH2CH3 CHCH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 苯的同系物的性质： 可以使酸性高锰酸钾褪色，但不能因反应而使溴水褪色；在苯的同系物中， 由于烃基与苯环的相互影响。使苯环上的氢原子更易被取代，而烃基则易被氧 化。 3、加成反应 CH3 CH3 催化剂 △ + 3H2 烃 链烃 环烃 饱和链烃 不饱和链烃 脂环烃 芳香烃 （脂肪烃） 烷烃 环烷烃 环烯烃 单环芳烃：苯的同系物等； 稠环芳烃： 多环芳烃： 烯烃 二烯烃 炔烃