第二節(jié)芳香烴

第二節(jié)芳香烴授課人：董嘯一、苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、苯的分子結(jié)構(gòu)苯分子中的六個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)正六邊形，六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都在一個(gè)平面上，碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊鍵。苯的物理性質(zhì)顏色：無色氣味：特殊氣味狀態(tài)：液態(tài)熔點(diǎn)：5.5℃沸點(diǎn)：80.1℃密度：比水小毒性：有毒溶解性：不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。2、苯的物理性質(zhì)【展示】苯的實(shí)物，讓學(xué)生直接觀察苯的顏色和狀態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)1】：將裝有苯的試管放入到冰水混合物中，觀察試管中的變化?！緦?shí)驗(yàn)2】：將苯與水混合于試管，振蕩、靜置后觀察現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)苯的溶解性?！練w納】苯是一種無色、有特殊氣味的有毒液體，不溶于水且比水輕、熔沸點(diǎn)低。3、苯的化學(xué)性質(zhì)（1）苯的氧化反應(yīng)①燃燒：2C6H6+15O2→12CO2+6H2O②氧化：苯中加入酸性高錳酸鉀溶液【現(xiàn)象】火焰明亮，放出黑煙，與乙炔燃燒現(xiàn)象相同。苯不能使酸性高錳酸鉀褪色，說明苯不能被酸性高錳酸鉀氧化?！舅伎寂c交流】比較甲烷、乙烯、乙炔和苯的燃燒現(xiàn)象，分析乙烯、乙炔火焰明亮的原因以及乙炔、苯燃燒產(chǎn)生黑煙的原因。

乙烯、乙炔和甲烷相比含碳量高，燃燒時(shí)產(chǎn)生水少，燃燒火焰明亮，有較多黑煙。乙炔和苯的含碳量相同，但是乙炔是氣體，且分子中原子個(gè)數(shù)少，比苯燃燒稍充分。（2）苯的取代反應(yīng)

在一定條件下，苯易與液溴、硝酸和硫酸發(fā)生取代反應(yīng)，部分具備飽和烴的性質(zhì)。①苯與溴的取代——苯的溴代【學(xué)生活動(dòng)1】根據(jù)苯與溴發(fā)生反應(yīng)的條件，請(qǐng)你設(shè)計(jì)制備溴苯的實(shí)驗(yàn)方案。溴苯.DAT【具體做法】實(shí)驗(yàn)步驟：把苯和少量液態(tài)溴放在燒瓶里，同時(shí)加入少量鐵屑作催化劑。用帶導(dǎo)管的瓶塞塞緊瓶口，跟瓶口垂直的一段導(dǎo)管可以兼起冷凝器的作用。在常溫時(shí)，很快就會(huì)看到，在導(dǎo)管口附近出現(xiàn)白霧（由溴化氫遇水蒸氣所形成）。反應(yīng)完畢后，向錐形瓶?jī)?nèi)的液體里滴入AgNO3溶液，有淺黃色溴化銀沉淀生成。把燒瓶里的液體倒在盛有冷水的燒杯里，燒杯底部有褐色不溶于水的液體。不溶于水的液體是溴苯，它是密度比水大的無色液體，由于溶解了溴而顯褐色。注意事項(xiàng)：長(zhǎng)管管口接近水面，但不接觸，防止倒吸。苯,溴,鐵順序加藥品(強(qiáng)調(diào):是液溴,不是溴水,苯與溴水只萃取,不反應(yīng)。鐵粉的作用：催化(真正的催化劑是FeBr3)。①苯只能與液溴發(fā)生取代，不能與溴水發(fā)生取代。此取代反應(yīng)需要使用鐵粉或溴代鐵作催化劑。②溴苯為無色不溶于水的液體，但實(shí)驗(yàn)中由于溴苯中混有溴而帶有顏色。分離提純溴苯的方法：向反應(yīng)混合物中加入NaOH溶液，充分振蕩?kù)o置后分液，取下層溶液。③解釋苯溴代反應(yīng)裝置中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用：冷凝回流。使蒸發(fā)的苯與溴冷凝回流到容器中。②苯的硝化反應(yīng)：

硝基苯是無色有苦杏仁味的油狀液體，密度比水大,有毒。硝基苯的用途：將其還原得苯胺，苯胺用于制造染料和農(nóng)藥?！緦W(xué)生活動(dòng)2】根據(jù)苯與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)的條件，請(qǐng)你設(shè)計(jì)制備硝基苯的實(shí)驗(yàn)方案。硝基苯.DAT玻璃管實(shí)驗(yàn)步驟：

①配制混和酸：先將1.5mL濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入2mL濃硫酸，并及時(shí)搖勻和冷卻。②向冷卻后的混酸中逐滴加入1mL苯，充分振蕩，混和均勻。③將大試管放在50~60℃的水浴中加熱約10min。④將反應(yīng)后的液體倒入一個(gè)盛有冷水的燒杯中，可以觀察到燒杯底部有黃色油狀物生成，用分液漏斗分離出粗硝基苯。⑤粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌。若將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進(jìn)行蒸餾，可得純硝基苯。蒸餾應(yīng)在通風(fēng)柜或通風(fēng)良好處進(jìn)行。注意事項(xiàng)：①水浴;溫度計(jì)位置;水浴的水面高度（反應(yīng)裝置中的溫度計(jì)，應(yīng)插入水浴液面以下，以測(cè)量水浴溫度。）②藥品加入的順序:先濃硝酸再濃硫酸冷卻到50-60℃再加入苯。③水浴溫度:50-60℃(溫度高苯揮發(fā),硝酸分解),水浴加熱。③苯的磺化反應(yīng)：苯磺酸：苯磺酸是一種有機(jī)酸，溶于水，具有酸的通性。注：反應(yīng)物是苯與濃硫酸，反應(yīng)條件共熱至70－80℃。（3）苯的加成反應(yīng)苯部分表現(xiàn)出碳碳雙鍵的性質(zhì)，在特定條件下仍能發(fā)生加成反應(yīng)，如與氫氣的加成。+3H2Ni+3Cl2催化劑ClClClClClClHHHHHH比較甲烷、乙烯、乙炔和苯：二、苯的同系物1、苯的同系物：（1）基本概念：芳香烴概念：凡分子中含有苯環(huán)的烴。苯的同系物：分子中有一個(gè)苯環(huán)，且側(cè)鏈上只連接飽和烴基的烴。關(guān)系：苯的同系物屬于芳香烴。（2）苯的同系物的通式：CnH2n-6（3）常見苯的同系物：請(qǐng)同學(xué)們確定三甲苯可能的同分異構(gòu)體。（1）苯的同系物的氧化反應(yīng)：①燃燒氧化時(shí)，現(xiàn)象同苯的燃燒，火焰明亮，放出濃煙。②苯的同系物可被氧化劑酸性KMnO4所氧化，不論側(cè)鏈多長(zhǎng)，均被氧化為苯甲酸。但苯不能被氧化。2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)COOHKMnO4H+CH2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)（2）取代反應(yīng)：苯的同系物與苯一樣可發(fā)生取代反應(yīng)，如鹵代、硝化等。

2，4，6－三硝基甲苯又稱TNT，淡黃色針狀晶體，不溶于水，是一種烈性炸藥，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、開礦、筑路等。濃硫酸△

+3HNO3+3H2O活學(xué)活用請(qǐng)分別寫出乙苯和三種二甲苯分別與濃硝酸和濃硫酸的混合溶液反應(yīng)的方程式。特別說明

①苯的同系物與氯氣，在光照時(shí)主要發(fā)生側(cè)鏈上的取代反應(yīng)；在Fe3+催化時(shí)，主要發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)。②烯烴的同系物與氯氣直接反應(yīng)，則主要發(fā)生不飽和碳原子上的加成反應(yīng)，若光照則主要發(fā)生飽和碳原子上的取代反應(yīng)?；顚W(xué)活用①請(qǐng)分別寫出甲苯和三種二甲苯分別與氯氣在光照和三氯化鐵催化作用下的第一步反應(yīng)反應(yīng)的方程式。②請(qǐng)分別寫出丙烯與氯氣在不同條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式。2、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)（3）加成反應(yīng)催化劑△+3H2【學(xué)與問】通過比較苯和甲苯分別與酸性KMnO4以及硝化反應(yīng)的條件及反應(yīng)產(chǎn)物，試分析它們有什么不同？你能得到什么啟示？【分析】苯環(huán)和烴基相互影響。苯環(huán)的存在使-CH3變得活潑了,乙烷中有-CH3,但不能使高錳酸鉀溶液褪色,但甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,-CH3被氧化了。-CH3的存在,使苯環(huán)更易發(fā)生取代反應(yīng)，甲苯與濃硫酸濃硝酸共熱時(shí)苯環(huán)上的三個(gè)H原子都被取代。

〖結(jié)論〗在苯的同系物中苯環(huán)與側(cè)鏈的相互影響，導(dǎo)致苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)比苯活潑，容易發(fā)生取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。比較苯和甲苯：【小練習(xí)】1、苯的同系物取代產(chǎn)物種類的確定（1）試確定甲苯一氯取代產(chǎn)物的種類。（2）試確定對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯的一氯取代產(chǎn)物的種類。（3）一式量為43的烴基與苯基可形成的化合物有哪幾種？2、寫出下列化學(xué)方程式(1)甲苯與氫氣(2)苯乙烯與溴水,加聚,過量的氫氣3、用化學(xué)方法來鑒別下列各組物質(zhì)：(1)苯和乙苯(2)已烷和已烯(3)苯、甲苯、乙烯三、芳香烴的來源及其應(yīng)用【思考與交流】請(qǐng)同學(xué)們查閱有關(guān)資料，了解芳香烴的來源及其應(yīng)用?！練w納】（1）來源：芳香烴的主要來源是石油裂解后的小分子脂肪烴催化重整以及煤焦油的分餾。（2）應(yīng)用：化工原料?！举Y料卡片】稠環(huán)芳香烴簡(jiǎn)介

由兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)以共用兩個(gè)相鄰碳原子的方式形成的芳香烴叫做稠環(huán)芳香烴。常見的簡(jiǎn)單稠環(huán)芳烴有萘、蒽、菲等。萘，蒽，菲，這類不飽和度很大的，易取代，難加成。稠環(huán)是多環(huán)有機(jī)物中的一種。萘：分子式C10H8,白色,易揮發(fā)并有特殊氣味的晶體。從煉焦的副產(chǎn)品煤焦油中大量生產(chǎn),而用于合成染料等。通常的衛(wèi)生球就是用萘制成的，現(xiàn)已禁用。蒽：一種含三個(gè)環(huán)的稠環(huán)芳烴，分子式C14H10。蒽的三個(gè)環(huán)的中心在一條直線上，是菲的同分異構(gòu)體。蒽為無色片狀晶體，容易升華，不溶于水,難溶于乙醇，易溶于熱苯。它存在于煤焦油中。蒽是生產(chǎn)燃料的重要原料。菲：分子式C14H10，無色、有熒光、單斜形片狀的晶體?？捎糜诤铣蓸渲?、植物生長(zhǎng)激素、染料和農(nóng)藥等方面?！拘≠Y料】苯的毒性苯有毒，對(duì)中樞神經(jīng)和血液有較強(qiáng)的作用。嚴(yán)重的急性苯中毒可以引起抽搐，甚至失去知覺。慢性苯中毒能損害造血功能。長(zhǎng)期吸入苯及其同系物的蒸氣，會(huì)引起肝的損傷，損壞造血器官及神經(jīng)系統(tǒng)，