第二節(jié) 芳香烴

第二節(jié)芳香烴第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、6個(gè)C都是sp2雜化2、所有原子共平面3、分子中有閉合環(huán)狀的共軛體系，鍵長(zhǎng)平均化4、穩(wěn)定性高第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四關(guān)于苯的結(jié)構(gòu)的兩種解釋1、苯的凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式1865年凱庫(kù)勒從苯的分子式出發(fā)，根據(jù)苯的一元取代物只有一種，說明六個(gè)氫原子是等同的事實(shí)，提出了苯的環(huán)狀構(gòu)造式。因?yàn)樘荚邮撬膬r(jià)的，故再把它寫成簡(jiǎn)寫為：這個(gè)式子雖然可以說明苯分子的組成以及原子間連接的次序，第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四但這個(gè)式子仍存在著缺點(diǎn)，它不能說明下列問題：第一、既然含有三個(gè)雙鍵，為什么苯不起類似烯烴的加成反應(yīng)？第二、根據(jù)上式，苯的鄰二元取代物應(yīng)當(dāng)有兩種，然而實(shí)際上只有一種。第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四凱庫(kù)勒曾用兩個(gè)式子來表示苯的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)想這兩個(gè)式子之間的擺動(dòng)代表著苯的真實(shí)結(jié)構(gòu)：

由此可見，凱庫(kù)勒式并不能確切地反映苯的真實(shí)情況。第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、苯分子結(jié)構(gòu)的近代解釋根據(jù)現(xiàn)代物理方法（如X射線法，光譜法等）證明了苯分子是一個(gè)平面正六邊形構(gòu)型，鍵角都是120o,碳碳鍵的鍵長(zhǎng)都是0.1397nm。按照軌道雜化理論，苯分子中六個(gè)碳原子都以sp2雜化軌道互相沿對(duì)稱軸的方向重疊形成六個(gè)C-Cσ鍵，組成一個(gè)正六邊形。第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四每個(gè)碳原子各以一個(gè)sp2雜化軌道分別與氫原子1s軌道沿對(duì)稱軸方向重疊形成六個(gè)C-Hσ鍵。由于是sp2雜化，所以鍵角都是120°，所有碳原子和氫原子都在同一平面上。每個(gè)碳原子還有一個(gè)垂直于σ鍵平面的p軌道，每個(gè)p軌道上有一個(gè)p電子，六個(gè)p軌道組成了大π鍵。第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、苯的物理性質(zhì)：苯是無色有特殊氣味的液體,密度比水小,不溶于水,苯的沸點(diǎn)80.1℃,熔點(diǎn)5.5℃。2、苯的化學(xué)性質(zhì)在通常情況下比較穩(wěn)定，在一定條件下能發(fā)生氧化、加成、取代等反應(yīng)。1）苯的氧化反應(yīng)：在空氣中燃燒，有黑煙。＊但不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色苯的物理和化學(xué)性質(zhì)第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）苯的取代反應(yīng)（鹵代、硝化、磺化）

第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四小結(jié)：能燃燒，難加成，易取代3）苯的加成反應(yīng)

（與H2、Cl2)

第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四苯與甲烷,乙烯,乙炔性質(zhì)比較第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四課堂練習(xí)1、能證明苯分子中不存在單雙鍵交替的理由是（）（A）苯的鄰位二元取代物只有一種（B）苯的間位二元取代物只有一種（C）苯的對(duì)位二元取代物只有一種（D）苯的鄰位二元取代物有二種A第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、苯環(huán)結(jié)構(gòu)中不存在C-C單鍵與C=C雙鍵的交替結(jié)構(gòu)，可以作為證據(jù)的是 []①苯不能使溴水褪色②苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色③苯在一定條件下既能發(fā)生取代反應(yīng)，又能發(fā)生加成反應(yīng)④經(jīng)測(cè)定，鄰二甲苯只有一種結(jié)構(gòu)⑤經(jīng)測(cè)定，苯環(huán)上碳碳鍵的鍵長(zhǎng)相等，都是1.40×10-10mA．①②④⑤ B．①②③⑤

C．①②③ D．①②A第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、下列物質(zhì)中所有原子都有可能在同一平面上的是（）B第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、下列關(guān)于苯的性質(zhì)的敘述中，不正確的是（）

A、苯是無色帶有特殊氣味的液體

B、常溫下苯是一種不溶于水且密度小于水的液體

C、苯在一定條件下能與溴發(fā)生取代反應(yīng)

D、苯不具有典型的雙鍵所應(yīng)具有的加成反應(yīng)，故不可能發(fā)生加成反應(yīng)D第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.苯的同系物：只有一個(gè)苯環(huán)，并且苯環(huán)上的氫原子被烷基代替而得到的烴?！狢H3CH3CH3—CH3—CH2—CH3—CH3CH3CH3CH3CH3如：甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)對(duì)二甲苯(C8H10)六甲基苯(C12H18)由這些物質(zhì)可以推斷苯及其同系物的通式是什么？第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四分子式C6H6C7H8C8H10分子結(jié)構(gòu)都只含有一個(gè)苯環(huán)苯環(huán)上的取代基是烷基CH3CH3CH3CnH？H:？=2×n－6第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.苯的同系物：只有一個(gè)苯環(huán)，并且苯環(huán)上的氫原子被烷基代替而得到的烴。—CH3CH3CH3—CH3—CH2—CH3—CH3CH3CH3CH3CH3如：2.苯及其同系物通式：CnH2n-6(n≥6)甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)對(duì)二甲苯(C8H10)六甲基苯(C12H18)第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四甲苯的化學(xué)性質(zhì)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式1,甲苯的硝化反應(yīng)2,甲苯的磺化反應(yīng)3,甲苯與氯氣的取代反應(yīng)第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1甲苯的硝化反應(yīng)第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2甲苯的磺化反應(yīng)第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四3取代反應(yīng)第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四小結(jié):苯與甲苯性質(zhì)比較第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四觀察與思考1.取一支試管，向其中加入2ml甲苯，再加入3-5滴溴水，振蕩試管，觀察現(xiàn)象。2.取一支試管，向其中加入2ml甲苯，再加入3-5滴酸性高錳酸鉀溶液，振蕩試管，必要時(shí)稍微加熱，觀察現(xiàn)象。3.取一支試管，向其中加入2ml二甲苯，再加入3-5滴酸性高錳酸鉀溶液，振蕩試管，必要時(shí)稍微加熱，觀察現(xiàn)象。第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四溴水不褪色酸性高錳酸鉀溶液褪色酸性高錳酸鉀溶液褪色現(xiàn)象結(jié)論苯+溴水甲苯+溴水苯+酸性高錳酸鉀甲苯+酸性高錳酸鉀二甲苯+酸性高錳酸鉀溴水不褪色酸性高錳酸鉀溶液不褪色甲苯也不與溴水發(fā)生加成反應(yīng)苯環(huán)不與溴水發(fā)生加成反應(yīng)苯不能被酸性高錳酸鉀氧化甲苯能被酸性高錳酸鉀氧化二甲苯能被酸性高錳酸鉀氧化1.你觀察到了什么現(xiàn)象？完成下表。第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四--CH3--HH--CH3苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但是甲苯二甲苯卻可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色。對(duì)比苯、甲苯、思考：究竟是什么導(dǎo)致了酸性高錳酸鉀溶液的褪色？想一想苯環(huán)對(duì)烷基產(chǎn)生了影響，使得側(cè)鏈的飽和烴基變活潑，使得酸性高錳酸鉀溶液褪色。第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四與苯環(huán)直接相連的碳原子上連有氫原子二、苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)㈠

氧化反應(yīng)被酸性高錳酸鉀氧化KMnO4（H+）

H|—C—H|H

H||—C—C—||H

C|—C—C|C×—CH3—COOH第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四烷烴基的氧化—CH3—CH2—COOHCOOHCOOH—CH3—COOHCH3CH3KMnO4（H+）KMnO4（H+）KMnO4（H+）連在苯環(huán)上的烷烴基都會(huì)被酸性高錳酸鉀溶液氧化成羧基。第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四--CH3--HH--CH3苯環(huán)會(huì)對(duì)連在它上面的烷基產(chǎn)生影響，烷基是否也會(huì)對(duì)他所連接的苯環(huán)產(chǎn)生影響？想一想第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四㈡

取代反應(yīng)1.硝化反應(yīng)

甲苯、濃HNO3、濃H2SO4在100℃時(shí)生成2，4，6-三硝基甲苯，俗稱TNT，淡黃色晶體，一種烈性炸藥，廣泛應(yīng)用于國(guó)防及民用爆破中。第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1)取代反應(yīng)(可與鹵素、硝酸、硫酸等反應(yīng))—CH3對(duì)苯環(huán)的影響使取代反應(yīng)更易進(jìn)行淡黃色針狀晶體，不溶于水。不穩(wěn)定，易爆炸濃硫酸△

+3HNO3+3H2O2,4,6—三硝基甲苯第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四TNT

炸藥爆炸時(shí)的場(chǎng)景第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）加成反應(yīng)+3H2催化劑△

催化劑△+3H2注意：苯的同系物可以使酸性高錳酸鉀褪色！但不能使溴水褪色！但水層顏色變淺。(可以利用萃取的原理解釋）第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四小結(jié)：

在苯的同系物中，由于烴基與苯環(huán)的相互影響。是苯環(huán)上的氫原子更易被取代，而烴基則易被氧化。苯的同系物的性質(zhì)：可以使酸性高錳酸鉀褪色，但不能使溴水褪色，可以與氫氣在一定條件下發(fā)生加成。第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四CH3+Cl2FeCH3Cl+HClCH3+Cl2光CH2Cl+HCl下面兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)條件分別是？討論光或加熱鐵粉鐵粉會(huì)與氯氣反應(yīng)，實(shí)際起催化作用的是三氯化鐵。第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四P37[思考與交流]第三問1、由于制取溴苯需要用劇毒試劑──液溴為原料，因此不宜作為學(xué)生操作的實(shí)驗(yàn)，只要求學(xué)生根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案。下面是制取溴苯的實(shí)驗(yàn)方案與實(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（如圖2-4），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）。第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四反應(yīng)1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。Fe+Br2-Br+HBr第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四注意事項(xiàng)(1)裝置特點(diǎn):長(zhǎng)導(dǎo)管;長(zhǎng)管管口接近水面,但不接觸(2)長(zhǎng)導(dǎo)管的作用:導(dǎo)氣;冷凝[冷苯與溴](3)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))(4)鐵粉的作用:催化(真正的催化劑是FeBr3)(5)提示觀察三個(gè)現(xiàn)象:導(dǎo)管口的白霧;燒瓶中的現(xiàn)象;滴入硝酸銀后水中生成的沉淀白霧是如何形成的?(長(zhǎng)管口與水面位置關(guān)系為什么是這樣)第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四(6)將反應(yīng)的混合物倒入水中的現(xiàn)象是什么?[有紅褐色的油狀液體沉于水底](7)溴苯的物理性質(zhì)如何?[比水重,不溶于水,油狀](8)如何除去溴苯中的溴?[水洗,再用10%燒堿溶液洗,再干燥,蒸餾]

第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、制取硝基苯的實(shí)驗(yàn)方案與實(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，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-5所示。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。第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四⑤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。純硝基苯為無色、具有苦杏仁氣味的油狀液體，其密度大于水。+HO-NO2-NO2+H-O-H第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四注意事項(xiàng)(1)裝置特點(diǎn):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50-60C再加入苯(講清為什么)(3)水浴溫度:50-60C(溫度高苯揮發(fā),硝酸分解,溫度低),水浴加熱(4)HNO3HO-NO2去HO-后,生成-NO2稱為硝基(5)濃硫酸的作用:催化劑,吸水劑第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四P38[實(shí)驗(yàn)2-2]閱讀p38苯,甲苯與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng)現(xiàn)象:在苯中酸性高錳酸鉀溶液未褪色，在甲苯中酸性高錳酸鉀溶液褪色結(jié)論:苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，甲苯二甲苯能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四說明：①甲苯二甲苯被酸性高錳酸鉀溶液氧化，被氧化的是側(cè)鏈，即甲基被氧化。這樣的氧化反應(yīng)，都是苯環(huán)上的烷基被氧化，說明苯環(huán)上的烷基比烷烴活潑。這活動(dòng)性是苯環(huán)對(duì)烷烴基影響的結(jié)果。

②可用酸性高錳酸鉀溶液作為試劑來鑒別苯的同系物和苯。苯的同系物和烷烴。

③苯的同系物易燃燒，燃燒現(xiàn)象與苯燃燒現(xiàn)象相似。第四十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四芳香烴的來源及其應(yīng)用閱讀課本p39.

了解芳香烴的來源和基本應(yīng)用。1、多環(huán)芳烴的污染源及其污染途徑污染源：自然界的燃燒過程（森林著火、火山噴發(fā)等）、人類生產(chǎn)生活。污染途徑：燃料