苯和苯的同系物

1、第二節(jié)第二節(jié).芳香烴芳香烴1.十九世紀30年代，歐洲經(jīng)歷空前的技術革命，已經(jīng)陸續(xù)用煤氣照明，煤炭工業(yè)蒸蒸日上。2.煤焦油造成嚴重污染，要想變廢為寶，必須對煤焦油進行分離提純。3.煤焦油焦臭黑粘，化學家們忍受燒烤熏蒸，辛勤工作在爐前塔旁。英國化學家法拉第看到了這一物質，決心分離和提純它。經(jīng)歷了五年的時間。4.1825年6月16日，法拉第向倫敦皇家學會報告，在80 左右得到的一種新的碳氫化合物。描述為：略帶有香味，常溫為液態(tài)，當把這種液體放到冰水中冷卻到零度時，它就會結晶成固體，在玻璃容器壁上長出樹狀的晶體。如果從冰水中取出，讓溫度慢慢上升，這種固體在5.5時熔化。暴露在空氣中，完全揮發(fā)。 思辨：

2、從上面的描述中，法拉第在獲取苯的時候，也在獲取這種物質的物理性質。 實驗1：向二支試管中分別滴入1ml苯，觀察苯的顏色與狀態(tài)。向一支試管中加入少量水，振蕩后，靜止，觀察現(xiàn)象！ 向另外一支試管加入少量的酒精，觀察現(xiàn)象！分層分層不分層不分層對實驗提出三個問題： 1.假如有同學加入水與苯的體積相近，如何假如有同學加入水與苯的體積相近，如何用簡單的實驗證明上層液體是苯還不是水用簡單的實驗證明上層液體是苯還不是水呢？呢？2.從法拉第的描述中，得出苯的熔沸點從法拉第的描述中，得出苯的熔沸點大約是多少？大約是多少？3.1mol的苯在標準狀況下的體積是否為的苯在標準狀況下的體積是否為22.4L?一、苯的物理性

3、質一、苯的物理性質1.1.無色，有特殊芳香氣味的液體無色，有特殊芳香氣味的液體2.2.密度小于水密度小于水3.3.不溶于水易溶于有機溶劑不溶于水易溶于有機溶劑4.4.熔點熔點5.5, 5.5, 沸點沸點80.180.15.5.易揮發(fā)（密封保存）易揮發(fā)（密封保存）6.6.苯蒸氣有毒苯蒸氣有毒 7.7.如果用冰冷卻，苯凝結成無色的晶如果用冰冷卻，苯凝結成無色的晶體體 法拉第獲取苯后，科學家們開始研究其組成，其中燃燒法是最重要的方法。實驗2.用玻璃棒蘸取少許苯，在酒精燈上點燃，觀察現(xiàn)象？ 明亮的火焰，產(chǎn)生濃煙通過李比希得到苯的密度是乙炔的3倍，碳的含量是92.3。求的苯的分子式為C6H6. 寫出二種

4、分子式為C6H6的直鏈烴。 實驗3.二支試管中，各加入2ml苯，向其中一支試管中滴入2ml滴酸性高錳酸鉀溶液;向另外一支試管滴入1ml溴水，振蕩后靜止。1ml1ml溴水溴水 實驗實驗 ：2ml2ml苯苯2ml2ml苯苯1mlKMnO1mlKMnO4 4(H(H+ +) )溶液溶液（ ）( (分層）分層）振蕩振蕩振蕩振蕩（ ）（ ） 紫紅色紫紅色不褪不褪上層橙紅色上層橙紅色下層幾乎無色下層幾乎無色實驗3.二支試管中，各加入二支試管中，各加入2ml苯，向其中苯，向其中一支試管中滴入一支試管中滴入2ml滴酸性高錳酸鉀溶液滴酸性高錳酸鉀溶液;向另向另外一支試管滴入外一支試管滴入1ml溴水，振蕩后靜止。

5、溴水，振蕩后靜止。 通過以上的實驗，證明苯分子中不存在通過以上的實驗，證明苯分子中不存在CC和和C=C。苯的結構困擾了當時所有的。苯的結構困擾了當時所有的化學家，經(jīng)過了幾十年也未能突破?；瘜W家，經(jīng)過了幾十年也未能突破。 最終由一個曾經(jīng)學習建筑學的，只因為最終由一個曾經(jīng)學習建筑學的，只因為聽了一代宗師李比希的化學講座，被李比聽了一代宗師李比希的化學講座，被李比希的魅力所征服，結果成為化學家：他擅希的魅力所征服，結果成為化學家：他擅長從建筑學的觀點研究化學問題，被人稱長從建筑學的觀點研究化學問題，被人稱為為“化學建筑師化學建筑師”-凱庫勒凱庫勒(德國化學德國化學家家 ) 凱庫勒在凱庫勒在18661

6、866年發(fā)表的年發(fā)表的“關關于芳香族化合物的研究于芳香族化合物的研究”一文中，一文中，提出兩個假說：提出兩個假說：1.1.苯的苯的6 6個碳原子形成環(huán)狀閉鏈，個碳原子形成環(huán)狀閉鏈，即平面六角閉鏈。即平面六角閉鏈。2.2.各碳原子之間存在單雙鍵交替各碳原子之間存在單雙鍵交替形式。形式。假說假說1 1根據(jù)事實提出，很快被證實：根據(jù)事實提出，很快被證實： 苯的一元溴代物只有一種。苯的一元溴代物只有一種。 他的兒子小帕金以實驗證實環(huán)狀結構的假設。他的兒子小帕金以實驗證實環(huán)狀結構的假設。假說假說2 2遇到麻煩。按假說遇到麻煩。按假說2 2推知，苯的鄰位二元取代物推知，苯的鄰位二元取代物 應有兩種（同分異

7、構體）：應有兩種（同分異構體）：X XX XX XX X然而實驗結果并沒有發(fā)現(xiàn)這一情況。然而實驗結果并沒有發(fā)現(xiàn)這一情況。 凱庫勒的假說凱庫勒的假說2 2暴露出缺陷。暴露出缺陷。 18721872年凱庫勒提出補充論點：年凱庫勒提出補充論點： 苯分子中碳原子完全以平衡位置為苯分子中碳原子完全以平衡位置為中心進行振蕩運動，使得相鄰的兩個碳中心進行振蕩運動，使得相鄰的兩個碳原子不斷反復進行相吸與相斥，雙鍵因原子不斷反復進行相吸與相斥，雙鍵因此不斷更換位置。苯分子實際如下圖所此不斷更換位置。苯分子實際如下圖所示，不斷地進行兩種結構的交替運動示，不斷地進行兩種結構的交替運動。1. 19351. 1935年

8、，詹斯用年，詹斯用X X射線衍射法證實苯環(huán)呈射線衍射法證實苯環(huán)呈平面的正六邊形。凱庫勒的假說平面的正六邊形。凱庫勒的假說1 1被確認為是被確認為是反映客觀事實的假設。反映客觀事實的假設。2. 2. 經(jīng)修正的凱庫勒假說，逐漸被現(xiàn)代化學理經(jīng)修正的凱庫勒假說，逐漸被現(xiàn)代化學理論所采用。論所采用。 為了紀念凱庫勒，他所提出的苯的結構式為了紀念凱庫勒，他所提出的苯的結構式被命名為凱庫勒結構式，現(xiàn)仍被使用。但苯分被命名為凱庫勒結構式，現(xiàn)仍被使用。但苯分子中并沒有交替存在的單、雙鍵。子中并沒有交替存在的單、雙鍵。并五苯分子的結構并五苯分子的結構大家要爭當這樣的人！IBM科學家首次拍下單個分子照片科學家首次拍

9、下單個分子照片 到達知識高峰的人往往是到達知識高峰的人往往是以渴望求知為動力，用盡畢生以渴望求知為動力，用盡畢生精力進行探索的人，而絕不是精力進行探索的人，而絕不是那些以謀取私利為目的的人。那些以謀取私利為目的的人。 凱庫勒凱庫勒 （經(jīng)典有機化學結構理論（經(jīng)典有機化學結構理論 的奠基的人之一的奠基的人之一）二、苯分子的結構式及結構簡式二、苯分子的結構式及結構簡式分子式分子式 ：C C6 6H H6 6( (不飽和不飽和) )結構簡式：結構簡式：或或CCCCCCHHHHHH結構式：結構式：（1）苯分子是平面六）苯分子是平面六邊形的穩(wěn)定結構；邊形的穩(wěn)定結構；（2）苯分子中碳碳鍵）苯分子中碳碳鍵是介

10、于碳碳單鍵與碳是介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的一種獨碳雙鍵之間的一種獨特的鍵；特的鍵；（3）苯分子中六個碳）苯分子中六個碳原子等效，六個氫原原子等效，六個氫原子等效。子等效。 結構特點：結構特點： 空間構型：平面正六邊形空間構型：平面正六邊形練習練習:(1)1866:(1)1866年凱庫勒提出了苯的單雙鍵年凱庫勒提出了苯的單雙鍵交替的正六邊形平面結構（如圖所示）交替的正六邊形平面結構（如圖所示）, ,解解釋了苯的部分性質釋了苯的部分性質, ,但還有一些問題尚未解但還有一些問題尚未解決決, ,它不能解釋的事實是它不能解釋的事實是A A、苯不能使溴水褪色、苯不能使溴水褪色B B、苯能與、苯能與H H

11、2 2發(fā)生加成反應發(fā)生加成反應C C、溴苯?jīng)]有同分異構體、溴苯?jīng)]有同分異構體D D、鄰二溴苯只有一種、鄰二溴苯只有一種A、D（2 2）現(xiàn)代化學認為苯分子碳碳之間的鍵是）現(xiàn)代化學認為苯分子碳碳之間的鍵是是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的鍵 例題：將下列各種液體或溶液分別于溴水混合并振蕩，靜置后混合液分成二層，下層幾乎呈無色的是 A.苯 B.四氯化碳 C.KI D.酒精A2C6H6+15O2 12CO2+ 6H2O點燃點燃產(chǎn)生產(chǎn)生濃煙濃煙三、苯的化學性質三、苯的化學性質1.1.苯的氧化反應苯的氧化反應：在空氣中燃燒：在空氣中燃燒但不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色但不能使酸

12、性高錳酸鉀溶液褪色2.2.苯的取代反應：（鹵代、硝化、磺化）苯的取代反應：（鹵代、硝化、磺化） （1）鹵代反應苯在三鹵化鐵催化下可與苯在三鹵化鐵催化下可與ClCl2 2、BrBr2 2發(fā)生取代反應，生發(fā)生取代反應，生成一鹵代苯、二鹵代苯（主要是鄰、對位取代產(chǎn)物）成一鹵代苯、二鹵代苯（主要是鄰、對位取代產(chǎn)物）等。等。 2Fe+3Br2Fe+3Br2 2=2FeBr=2FeBr3 3 + Br2 Br + HBrFeBr3 純溴苯是無色液體，密度大于水。純溴苯是無色液體，密度大于水。 =45.1kj/mol因為夜溴對皮膚有強的腐蝕性，蒸氣因為夜溴對皮膚有強的腐蝕性，蒸氣有毒，不宜在課堂上操作。所以

13、，我有毒，不宜在課堂上操作。所以，我們只有看視頻了！們只有看視頻了！1.制取溴苯制取溴苯 劇烈反應，有白霧生劇烈反應，有白霧生成，三頸燒瓶底部有成，三頸燒瓶底部有褐色油狀物出現(xiàn)，加褐色油狀物出現(xiàn)，加NaOHNaOH溶液后有紅褐溶液后有紅褐色沉淀生成色沉淀生成實驗思考題：實驗思考題：1.1.實驗開始后實驗開始后, ,可以看到哪些現(xiàn)象可以看到哪些現(xiàn)象? ?2.Fe2.Fe屑的作用是什么？屑的作用是什么？3.3.長導管的作用是什么？長導管的作用是什么？4.4.為什么導管末端不插入液面下？為什么導管末端不插入液面下？與溴反應生成催化劑與溴反應生成催化劑液體輕微翻騰，有氣體逸出液體輕微翻騰，有氣體逸出.

14、 .導管口有白導管口有白霧，溶液中生成淺黃色沉淀。燒瓶底部有霧，溶液中生成淺黃色沉淀。燒瓶底部有褐色不溶于水的液體褐色不溶于水的液體用于導氣和冷凝用于導氣和冷凝回流回流溴化氫易溶于水，防止倒吸溴化氫易溶于水，防止倒吸。5.5.哪些現(xiàn)象說明發(fā)生了取代反應而不是加成反應？哪些現(xiàn)象說明發(fā)生了取代反應而不是加成反應？6.6.純凈的溴苯應是無色的，為什么所得溴苯為褐色？怎樣純凈的溴苯應是無色的，為什么所得溴苯為褐色？怎樣使之恢復本來的面目？使之恢復本來的面目？苯與溴反應生成溴苯的同時有溴化氫生成，說明它們苯與溴反應生成溴苯的同時有溴化氫生成，說明它們發(fā)生了取代反應而非加成反應。因加成反應不會生成發(fā)生了取

15、代反應而非加成反應。因加成反應不會生成溴化氫。溴化氫。因為未發(fā)生反應的溴和反應中的催化劑因為未發(fā)生反應的溴和反應中的催化劑FeBrFeBr3 3溶解在溶解在生成的溴苯中。用水和堿溶液反復洗滌可以使褐色褪生成的溴苯中。用水和堿溶液反復洗滌可以使褐色褪去，還溴苯以本來的面目。去，還溴苯以本來的面目。7.用溴和苯制取溴苯時，為什么用用溴和苯制取溴苯時，為什么用純溴而不能用溴水？純溴而不能用溴水？ 先要提出：先要提出：相似相溶相似相溶 FeBr3是極性分子，可溶于是極性分子，可溶于水并可電離為離子；而溴和苯為非極性分子（溴水并可電離為離子；而溴和苯為非極性分子（溴微溶，苯不溶）。如果有大量水存在的話，

16、整個微溶，苯不溶）。如果有大量水存在的話，整個反應體系中反應物與催化劑會分離，催化劑變起反應體系中反應物與催化劑會分離，催化劑變起不到催化作用不到催化作用。 無水無水FeBr3的純度很難保持的純度很難保持,它容易跟它容易跟水起反應水起反應: FeBr3+H2OFeBr3H2O，破壞了作為催化劑的結構和功能。所以破壞了作為催化劑的結構和功能。所以要現(xiàn)制現(xiàn)用！要現(xiàn)制現(xiàn)用！ 除去隨溴化氫逸出的溴和除去隨溴化氫逸出的溴和苯的蒸氣苯的蒸氣1.在按裝置在按裝置B、C裝好儀器及藥品后要使反應開始，應對裝置裝好儀器及藥品后要使反應開始，應對裝置B進行的進行的操作是操作是應對裝置應對裝置C進行的操作是進行的操作

17、是旋轉分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到鐵粉上旋轉分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到鐵粉上 托起軟橡膠袋使鐵粉落入溴和苯組成的混合液中托起軟橡膠袋使鐵粉落入溴和苯組成的混合液中 2.裝置裝置B、C較好地解決了較好地解決了A中加裝藥品和使裝置及時密封的矛盾，方中加裝藥品和使裝置及時密封的矛盾，方便了操作。便了操作。A裝置中這一問題在實驗中造成的后果是裝置中這一問題在實驗中造成的后果是Br2和苯的蒸氣逸出，污染環(huán)境和苯的蒸氣逸出，污染環(huán)境 3.B中采用了洗氣瓶吸收裝置，其作用是 反應后洗氣瓶中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是。 4.B裝置也存在兩個明顯的缺點，使實驗的效果不好或不能正常進行。這兩個缺點是：。吸

18、收反應中隨吸收反應中隨HBr逸出的逸出的Br2和苯蒸氣和苯蒸氣 CCl4由無色變成橙色由無色變成橙色隨隨HBr逸出的溴蒸氣和苯蒸氣不能回流到反應器中，原料利用逸出的溴蒸氣和苯蒸氣不能回流到反應器中，原料利用率低率低； 由于導管插入由于導管插入AgNO3溶液中而易產(chǎn)生倒吸溶液中而易產(chǎn)生倒吸 （2）硝化反應苯與濃硝酸、濃硫酸的混合物在苯與濃硝酸、濃硫酸的混合物在5050 6060時生成一時生成一取代硝基苯；當溫度升高至取代硝基苯；當溫度升高至100100110110時則生成二取時則生成二取代產(chǎn)物間二硝基苯。代產(chǎn)物間二硝基苯。 + HNO3 NO2 + H2O濃硫酸濃硫酸5060 + 2HNO3 N

19、O2 + 2H2O濃硫酸濃硫酸100110 NO2硝基苯是一種帶有苦杏仁味的、無色的油狀液體，硝基苯是一種帶有苦杏仁味的、無色的油狀液體，密度比水大。難溶于水，易溶于乙醇和乙醚。硝基密度比水大。難溶于水，易溶于乙醇和乙醚。硝基苯有毒（硝基苯與皮膚接觸或它的蒸氣被人體吸收，苯有毒（硝基苯與皮膚接觸或它的蒸氣被人體吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。都能引起中毒），是制造染料的重要原料。實驗步驟實驗步驟:先將先將1.5mL濃硝酸注濃硝酸注入大試管中入大試管中,再慢慢注入再慢慢注入2mL濃硫濃硫酸酸,并及時搖勻和冷卻并及時搖勻和冷卻.向冷卻后的酸中逐滴加入向冷卻后的酸中逐滴加入1mL苯苯,充

20、分振蕩充分振蕩,混和均勻混和均勻.將混合物控制在將混合物控制在50-60的條件的條件下約下約10min,實驗裝置如左圖實驗裝置如左圖.將反應后的液體到入盛冷水的將反應后的液體到入盛冷水的燒杯中燒杯中,可以看到燒杯底部有黃色可以看到燒杯底部有黃色油狀物生成油狀物生成,經(jīng)過分離得到粗硝基經(jīng)過分離得到粗硝基苯苯. 粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%NaOH溶液洗滌溶液洗滌,最后再用蒸餾最后再用蒸餾水洗滌水洗滌.將用無水將用無水CaCl2干燥后的干燥后的粗硝基苯進行蒸餾粗硝基苯進行蒸餾,得到純硝基苯得到純硝基苯.實驗注意的問題實驗注意的問題：1、配制一定比例濃硫酸和濃硝酸時，為、配制一定比例

21、濃硫酸和濃硝酸時，為什么要把濃硫酸慢慢注入弄硝酸中？濃硫什么要把濃硫酸慢慢注入弄硝酸中？濃硫酸的作用是什么？酸的作用是什么？答：減慢稀釋過程，使?jié)饬蛩嵯〈穑簻p慢稀釋過程，使?jié)饬蛩嵯♂寱r放出的能量均勻釋放釋時放出的能量均勻釋放濃硫酸的作用：催化劑，吸水劑。濃硫酸的作用：催化劑，吸水劑。2、為了使反應在、為了使反應在50-60下進行，常用下進行，常用的方法是什么？它的優(yōu)點是什么？的方法是什么？它的優(yōu)點是什么？答：水浴加熱。答：水浴加熱。 優(yōu)點是便于控制溫度，受優(yōu)點是便于控制溫度，受熱均勻。熱均勻。3.為什么硝化反應控制在50-60？溫度計的作用及其水銀球的位置？ 答：苯和濃硝酸的沸點低，易揮發(fā)：溫

22、度計的水銀球位于水浴中，控制水浴溫度4、裝置中常在試管上連接玻璃管，作用是什么？ 答：冷凝兼回流揮發(fā)的苯和濃硝酸。物質的沸點苯：苯：80.1 硝硝 酸：酸：83 硝基苯：硝基苯：210.9 5、洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是 ？用5氫氧化鈉溶液洗滌的目的是什么？發(fā)生的反應方程式的書寫？答：分液漏斗 除去溶在硝基苯中的NO26、描述一下硝基苯的物理性質?純硝基苯是無色，密度比水,具有 氣味的油狀液體。 大大苦杏仁苦杏仁練習1.實驗室里用溴和苯反應制取溴苯。得到粗溴苯后，要用如下操作精制：蒸餾；水洗；用干燥劑干燥；用l0的NaOH溶液洗。正確的操作順序是（） AB CDB練習2.將溴水和苯混合振

23、蕩，靜置后分液分離，讓分離出的苯置于一試管中，加入某些物質后可以在試管口產(chǎn)生白霧，這種物質是A亞硫酸鈉B溴化鐵C鋅粉 D鐵粉BD3.加成反應工業(yè)制取環(huán)己烷的主要方法工業(yè)制取環(huán)己烷的主要方法+ 3Cl2催化劑催化劑ClClClClClClHHHHHH+ H2Ni環(huán)己烷環(huán)己烷紫外線的作用紫外線的作用苯的化學性質小結苯環(huán)結構比較穩(wěn)定，易發(fā)生取代反應，苯環(huán)結構比較穩(wěn)定，易發(fā)生取代反應，而破壞結構的加成反應和氧化反應比較困而破壞結構的加成反應和氧化反應比較困難。難。（易取代、（易取代、 能氧化、難加成）能氧化、難加成）二、苯的同系物1.1.定義定義: :通式：結構特點結構特點:只含有一個苯環(huán)只含有一個苯環(huán),苯環(huán)上連結烷基苯環(huán)上連結烷基.苯環(huán)上的氫原子被烷基取代的產(chǎn)物苯環(huán)上的氫原子被烷基取代的產(chǎn)物CnH2n-6(n6) 常見的苯的同系物常見的苯的同系物一CHCH3 3一一CHCH3 3CHCH3 3C7H8C8H10鄰二甲苯甲苯一C2H5乙苯C8H101.1.比較苯和甲苯結構的異同點比較苯