《來自石油和煤的兩種基本化工原料-苯》省賽獲獎(jiǎng)1

二.苯芳香烴1.十九世紀(jì)30年代，歐洲經(jīng)歷空前的技術(shù)革命，已經(jīng)陸續(xù)用煤氣照明，煤炭工業(yè)蒸蒸日上。2.煤焦油造成嚴(yán)重污染，要想變廢為寶，必須對(duì)煤焦油進(jìn)行分離提純。3.煤焦油焦臭黑粘，化學(xué)家們?nèi)淌軣狙?，辛勤工作在爐前塔旁。4.1825年6月16日，法拉第向倫敦皇家學(xué)會(huì)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)一種新的碳?xì)浠衔铩?.日拉爾等化學(xué)家測(cè)定該烴分子式是C6H6,這種烴就是苯。[回答]：苯常溫下呈液態(tài)，無色，有芳香氣味，與水不互溶，密度小于水（比水輕，浮在水面上），加入碘水振蕩?kù)o置后，液體分成兩層，上層呈紫紅色，下層幾乎無色。

振蕩振蕩1ml碘水靜置[實(shí)驗(yàn)]：1ml水加入1ml苯（）振蕩（）

[設(shè)問]：誰(shuí)能簡(jiǎn)練地描述所觀察到的現(xiàn)象？1ml酒精加入1ml苯（）苯與酒精互溶，不分層一.苯的物理性質(zhì)（色、態(tài)、味、密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性、特性）1.無色，有特殊芳香氣味的液體2.密度小于水（不溶于水）3.易溶有機(jī)溶劑4.熔點(diǎn)5.5℃,沸點(diǎn)80.1℃5.易揮發(fā)（密封保存）6.苯蒸氣有毒0.5ml溴水[實(shí)驗(yàn)]：1ml苯1ml苯0.5mlKMnO4(H+)溶液（）（）振蕩振蕩（）（）紫紅色不褪上層橙黃色下層幾乎無色

凱庫(kù)勒（1829—1896）是德國(guó)化學(xué)家，經(jīng)典有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的奠基人之一。1847年考入吉森大學(xué)建筑系，由于聽了一代宗師李比希的化學(xué)講座，被李比希的魅力所征服，結(jié)果成為化學(xué)家，他擅長(zhǎng)從建筑學(xué)的觀點(diǎn)研究化學(xué)問題，被人稱為“化學(xué)建筑師”?！盎瘜W(xué)建筑師”凱庫(kù)勒的主要貢獻(xiàn)：1.用現(xiàn)代語(yǔ)言把有機(jī)化學(xué)定義為研究碳化合物的化學(xué)。2.提出有機(jī)化合物中碳的四價(jià)理論。3.提出有機(jī)物的碳鏈學(xué)說。4.提出苯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)理論。

凱庫(kù)勒的發(fā)現(xiàn)與他本人具備以下素質(zhì)有關(guān)：1.廣博而精深的化學(xué)知識(shí)。2.建筑學(xué)造詣和對(duì)空間結(jié)構(gòu)的豐富想象力。3.很強(qiáng)的審美能力和豐富的審美經(jīng)驗(yàn)。4.勤奮鉆研的品質(zhì)和執(zhí)著追求的科學(xué)態(tài)度。發(fā)現(xiàn)或明確要解決的問題收集有關(guān)的資料、文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)提出假說（幾種可能性）驗(yàn)證假說得出肯定或否定的結(jié)果發(fā)現(xiàn)問題的規(guī)律得出結(jié)論

自然科學(xué)方法論探索科學(xué)問題的基本過程

凱庫(kù)勒在1866年發(fā)表的“關(guān)于芳香族化合物的研究”一文中，提出兩個(gè)假說：1.苯的6個(gè)碳原子形成環(huán)狀閉鏈，即平面六角閉鏈。2.各碳原子之間存在單雙鍵交替形式。假說1根據(jù)事實(shí)提出，很快被證實(shí)：苯的一元溴代物只有一種。他的兒子小帕金以實(shí)驗(yàn)證實(shí)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的假設(shè)。假說2遇到麻煩。按假說2推知，苯的鄰位二元取代物應(yīng)有兩種（同分異構(gòu)體）：XXXX然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)這一情況。凱庫(kù)勒的假說2暴露出缺陷。

1872年凱庫(kù)勒提出補(bǔ)充論點(diǎn)：苯分子中碳原子完全以平衡位置為中心進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)，使得相鄰的兩個(gè)碳原子不斷反復(fù)進(jìn)行相吸與相斥，雙鍵因此不斷更換位置。苯分子實(shí)際如下圖所示，不斷地進(jìn)行兩種結(jié)構(gòu)的交替運(yùn)動(dòng)。1.1935年，詹斯用X射線衍射法證實(shí)苯環(huán)呈平面的正六邊形。凱庫(kù)勒的假說1被確認(rèn)為是反映客觀事實(shí)的假設(shè)。2.經(jīng)修正的凱庫(kù)勒假說，逐漸被現(xiàn)代化學(xué)理論所采用。為了紀(jì)念凱庫(kù)勒，他所提出的苯的結(jié)構(gòu)式被命名為凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式，現(xiàn)仍被使用。但苯分子中并沒有交替存在的單、雙鍵。

到達(dá)知識(shí)高峰的人往往是以渴望求知為動(dòng)力，用盡畢生精力進(jìn)行探索的人，而絕不是那些以謀取私利為目的的人。

——?jiǎng)P庫(kù)勒（經(jīng)典有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的奠基的人之一）（三）特點(diǎn)

苯分子具有平面正六邊形結(jié)構(gòu)。

1.6個(gè)碳原子、6個(gè)氫原子均在同一平面上。

2.各個(gè)鍵角都是120°。

3.平均化的碳碳間鍵長(zhǎng)：1.4×10－10m

烷烴CC鍵鍵長(zhǎng)：1.54×10－10m

烯烴CC鍵鍵長(zhǎng):1.33×10－10m二.苯分子的結(jié)構(gòu)（一）分子式C6H6

最簡(jiǎn)式

CH（二）結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(獨(dú)特的大π鍵)（）苯液溴（）長(zhǎng)導(dǎo)管口處（）（）（）（）濃氨水靠近錐形瓶?jī)?nèi)滴入AgNO3溶液燒瓶?jī)?nèi)液體倒入燒杯內(nèi)水中Fe屑互溶、不反應(yīng)、深紅棕色劇烈反應(yīng)白霧白煙淡黃色沉淀燒杯底部有褐色油狀物、不溶于水苯與溴取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)思考題：1.苯、溴、Fe屑等試劑加入燒瓶的順序是怎樣的？2.Fe屑的作用是什么？3.將Fe屑加入燒瓶后，燒瓶?jī)?nèi)有什么現(xiàn)象？這說明什么？4.長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是什么？5.為什么導(dǎo)管末端不插入液面下？6.哪些現(xiàn)象說明發(fā)生了取代反應(yīng)而不是加成反應(yīng)？7.純凈的溴苯應(yīng)是無色的，為什么所得溴苯為褐色？怎樣使之恢復(fù)本來的面目？苯液溴Fe屑用作催化劑劇烈反應(yīng)，輕微翻騰，有氣體逸出。反應(yīng)放熱。用于導(dǎo)氣和冷凝回流（或冷凝器）溴化氫易溶于水，防止倒吸。苯與溴反應(yīng)生成溴苯的同時(shí)有溴化氫生成，說明它們發(fā)生了取代反應(yīng)而非加成反應(yīng)。因加成反應(yīng)不會(huì)生成溴化氫。因?yàn)槲窗l(fā)生反應(yīng)的溴和反應(yīng)中的催化劑FeBr3溶解在生成的溴苯中。用水和堿溶液反復(fù)洗滌可以使褐色褪去，還溴苯以本來的面目。

溴苯實(shí)驗(yàn)課后思考題：1.燒瓶中的試劑順序能夠顛倒嗎？為什么？能用濃溴水代替液溴嗎？為什么？2.該反應(yīng)的催化劑是FeBr3,而反應(yīng)時(shí)加的是Fe屑，F(xiàn)e屑是怎樣轉(zhuǎn)化為FeBr3的？反應(yīng)的速度為什么一開始較緩慢，一段時(shí)間后明顯加快？3.該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而苯、液溴均易揮發(fā)，為了減少放熱對(duì)苯及液溴揮發(fā)的影響，裝置上有哪些獨(dú)特的設(shè)計(jì)和考慮？4.生成的HBr中?；煊袖逭魵?，此時(shí)用AgNO3溶液對(duì)HBr的檢驗(yàn)結(jié)果是否可靠？為什么？如何除去混在HBr中的溴蒸氣？5.如何分離出燒瓶中反應(yīng)生成的溴苯？三.苯的化學(xué)性質(zhì)1.苯的取代反應(yīng)(1)鹵代反應(yīng):苯環(huán)上的H原子被鹵素原子所代替的反應(yīng)+Br2Fe屑+HBrBrBr+Br2Fe屑+HBrC6H6

+Br2Fe屑C6H5Br+HBr

凱庫(kù)勒的發(fā)現(xiàn)給我們?nèi)缦聠⑹荆?.沒有假說，就沒有科學(xué)發(fā)現(xiàn)；但假說只有被實(shí)踐證實(shí)，才能成為科學(xué)理論。2.科學(xué)強(qiáng)調(diào)真善美的統(tǒng)一。真的科學(xué)理論，總是與美的自然界的表現(xiàn)形式相一致。人類需要科學(xué)、道德、審美、也就是真、善、美三個(gè)方面上的發(fā)展。3.學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)應(yīng)進(jìn)一步明確：結(jié)