芳香烴的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、第五節(jié) 苯 芳香烴教學(xué)目的：1、使學(xué)生了解苯的組成和結(jié)構(gòu)特征，掌握苯的主要化學(xué)性質(zhì)。2、使學(xué)生了解芳香烴的概念。3、使學(xué)生了解甲苯、二甲苯的某些化學(xué)性質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：苯的主要化學(xué)性質(zhì)以及與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，苯的同系物的主要化學(xué)性質(zhì)。教學(xué)難點(diǎn)：苯的化學(xué)性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。教學(xué)方法：探索推理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教學(xué)過程：引入 前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了三大類有機(jī)物：烷烴、烯烴、炔烴。今天我們開始學(xué)習(xí)另一大類有機(jī)物芳香烴，它的代表物是苯。那么苯是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？以前人們?cè)跊]有使用電燈前用的是煤油燈，而且是用塑料桶裝的，每次煤油用完了之后，桶底都留有一種油狀物質(zhì)，人們不知道這是什么。著名科學(xué)家法拉第及法國的日拉爾等化學(xué)家

2、對(duì)此進(jìn)行研究，用了五年的時(shí)間終于發(fā)現(xiàn)和提出了這種油狀物質(zhì)，它就是苯。 展示實(shí)物苯一、苯的物理性質(zhì)色態(tài)氣味熔沸點(diǎn)（極易揮發(fā)）水溶性（演示）無色液體特殊氣味且有毒熔點(diǎn)為5.5沸點(diǎn)為80.1不溶于水，且密度比水小可溶于酒精等有機(jī)溶劑苯也是重要的有機(jī)溶劑二、苯分子的結(jié)構(gòu)當(dāng)法拉第提煉出苯后，化學(xué)家們就對(duì)苯的成分進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它可以燃燒，且生成物為CO2和H2O，于是確定苯由C、H元素組成。后又通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了苯中C%=12/13，H%=1/13，即得出C、H個(gè)數(shù)比為1：1，即最簡式為CH。最后人們還發(fā)現(xiàn)1mol苯的質(zhì)量剛好是3mol乙炔的質(zhì)量，由此確定苯的摩爾質(zhì)量為78g/mol，于是推出苯的分子式

3、：C6H6接下來的任務(wù)是研究苯的分子結(jié)構(gòu)，為此，化學(xué)家們進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)，假設(shè)，探索。首先，根據(jù)分子式C6H6，不符合飽和結(jié)構(gòu)CnH2n+2（不飽和度為4），肯定苯是高度不飽和結(jié)構(gòu)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的“有機(jī)物分子呈鏈狀結(jié)構(gòu)”來假設(shè)：等等 若是以上結(jié)構(gòu)，則都將能發(fā)生氧化反應(yīng)，會(huì)使酸性KMnO4溶液褪色。實(shí)驗(yàn) 1、取1苯于試管中，加入2酸性KMnO4溶液，振蕩。2、取1苯于試管中，加入2溴水，振蕩。現(xiàn)象 苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。（苯在溴水中發(fā)生萃取現(xiàn)象）于是推翻以上假設(shè)。一時(shí)，苯的結(jié)構(gòu)式問題成了令科學(xué)家們一籌莫展的難題，也逼迫鏈狀結(jié)構(gòu)理論的提出者36歲的德國化學(xué)家凱庫勒不得不對(duì)自己的工作進(jìn)行反

4、思。 一個(gè)冬天的夜里，凱庫勒坐在書桌前思考苯的結(jié)構(gòu)，他畫了很多圖，然而百思不得其解，他只好停筆，煨著火爐休息，他面對(duì)爐中飄忽不定的火苗陷入了沉思，不知不覺進(jìn)入了夢(mèng)鄉(xiāng)，朦朧之中凱庫勒仿佛覺得有一些碳原子在自己面前跳起舞來，高貴優(yōu)雅，突然間這些碳原子變成了一條條兇猛的毒蛇，在火焰中翻滾，一會(huì)兒又卷曲起來，最后兇猛的毒蛇相互撕咬起來，一條條的咬住了對(duì)方的尾巴，形成了首尾相連的環(huán)狀，不停地旋轉(zhuǎn)起來。凱庫勒猛然驚醒，根據(jù)夢(mèng)中得到的啟示，他迅速畫起了一個(gè)封閉式的結(jié)構(gòu)，認(rèn)為苯就是存在一個(gè)大環(huán)。 事實(shí)上，后來，人們發(fā)現(xiàn)苯分子可以和H2反應(yīng)，且產(chǎn)物為飽和的C6H12，還是有一個(gè)不飽和度，說明苯中確實(shí)存在一個(gè)環(huán)。

5、 為了滿足C的4個(gè)價(jià)鍵飽和結(jié)構(gòu)及苯的不飽和性，凱庫勒決定用 來表示苯的結(jié)構(gòu)，這就是我們現(xiàn)在所說的“凱庫勒式” 但后來進(jìn)一步研究，測(cè)得苯分子中所有碳碳鍵鍵長都相等（1.410-10m），得出苯的結(jié)構(gòu)為平面正六邊型。 于是發(fā)現(xiàn)“凱庫勒”式還存在一定的缺陷：既然苯分子中有三個(gè)雙鍵三個(gè)單鍵，那么它應(yīng)該可以發(fā)生加成反應(yīng)，可使酸性KMnO4溶液褪色，但實(shí)際上苯的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。既然有單雙鍵，那么很明顯它的所有碳碳鍵長就不應(yīng)該相等。如何解決“凱庫勒”式的這些問題呢？ 人們繼續(xù)研究，終于發(fā)現(xiàn)苯中其實(shí)存在一個(gè)大鍵，導(dǎo)致每個(gè)鍵相同，都成了一種介于單鍵和雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵，因此它真實(shí)的結(jié)構(gòu)我們又用 來表示。不

6、過現(xiàn)在我們?nèi)粤?xí)慣用“凱庫勒”式，雖然它并不能代表苯的真正結(jié)構(gòu)，因此在使用時(shí)不能認(rèn)為它是單雙交替。1、最簡式：CH2、分子式：C6H63、凱庫勒式： 或4、結(jié)構(gòu)：平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角為120 芳香烴：分子里含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的碳?xì)浠衔铩１绞亲詈唵蔚姆枷銦N。過渡既然苯中不存在單雙鍵，而是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵，那么由苯的結(jié)構(gòu)可知，苯的化學(xué)性質(zhì)也應(yīng)該介于烷烴和烯烴之間。三、苯的化學(xué)性質(zhì)苯不被酸性KMnO4溶液氧化，一般情況下也不能與溴發(fā)生加成反應(yīng)，說明苯的化學(xué)性質(zhì)比烯烴、炔烴穩(wěn)定。但在一定的條件下苯也能和某些物質(zhì)反應(yīng)。1、氧化反應(yīng)：可燃性：實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象：和烷烴、烯烴相比，它的火焰明亮，

7、有濃煙，因?yàn)樗暮剂扛摺?、取代反應(yīng)：苯分子中H原子被別的原子或原子團(tuán)取代鹵化反應(yīng)：苯與溴的反應(yīng)：把苯和少量液溴（和溴水不反應(yīng)，只是萃取）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。實(shí)驗(yàn)原理：裝置：注意：本反應(yīng)用鐵粉作催化劑，真正起催化作用的是溴化鐵，F(xiàn)e立即與Br2反應(yīng)而成。長導(dǎo)管作用：導(dǎo)氣，冷凝回流（反應(yīng)放熱且苯和溴都易揮發(fā)）導(dǎo)管末端放置于錐形瓶中液面上方，這是為了防止倒吸。 現(xiàn)象：在導(dǎo)管口附近出現(xiàn)白霧（由HBr遇水蒸氣所形成）。反應(yīng)完畢后，向錐形瓶的液體滴入AgNO3溶液，有淺黃色AgBr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（過量的溴溶于溴苯中

8、而形成）不溶于水的液體。通過除雜得到的純溴苯為無色液體。除雜：先用水洗，再用NaOH溶液洗，水洗，分液，干燥，蒸餾。硝化反應(yīng)：苯分子中的H原子被NO2所取代的反應(yīng)在一個(gè)大試管里，先加入1.5mL濃硝酸和2mL濃硫酸，搖勻，冷卻到5060以下，然后慢慢滴入1mL苯，不斷搖動(dòng)，使混合均勻，然后放在60的水浴中加熱10min，把混合物倒入另一個(gè)盛水的試管里。實(shí)驗(yàn)原理：強(qiáng)調(diào)：注意書寫有機(jī)物時(shí)的連接順序裝置：注意混酸的配制：濃硫酸慢慢加到濃硝酸中苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物共熱至5560，為了便于控制溫度，可采用水浴加熱的方式，溫度計(jì)水銀球浸入水浴中。濃硫酸的作用：催化劑和吸水劑硝基苯是一種帶有苦杏仁味的

9、、無色的油狀液體，密度比水大，有毒（與皮膚接觸或蒸汽被人體吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料?；腔磻?yīng)： 苯和濃硫酸共熱到7080，就會(huì)反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)里，苯分子里的H原子被硫酸分子里的磺酸基（SO3H）所取代而生成苯磺酸，這種反應(yīng)叫磺化反應(yīng)。反應(yīng)原理強(qiáng)調(diào)注意書寫有機(jī)物時(shí)的連接順序濃硫酸是反應(yīng)物生成的苯磺酸水溶液呈酸性雖不具有典型雙鍵所應(yīng)有的加成反應(yīng)性能，但特殊情況下仍能起加成反應(yīng)。3、加成反應(yīng)：催化加氫：在鎳催化劑存在下和180250時(shí)：光化加氯：生成六六六農(nóng)藥 四、苯的用途重要化工原料：生產(chǎn)合成纖維，合成橡膠，塑料，農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料，香料等。苯從石油工業(yè)獲得。五、苯的同系物芳香烴分

10、為單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、和稠環(huán)芳烴（萘、蒽、菲）。苯的同系物：分子里只含有一個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，烴基均為烷基的碳?xì)浠衔锝斜降耐滴?。通式為CnH2n6(n6)1、苯的同系物的結(jié)構(gòu)： 二甲苯由于甲基位置不一樣，有如上三種結(jié)構(gòu)，它們之間互為同分異構(gòu)體。2、化學(xué)性質(zhì)：根據(jù)同系物化學(xué)性質(zhì)相似，可推知苯的同系物與苯化學(xué)性質(zhì)相似：如都可以燃燒，燃燒時(shí)有大量黑煙。都能發(fā)生取代反應(yīng)等。但由于苯的同系物中，苯環(huán)和側(cè)鏈相互影響，使得苯的同系物性質(zhì)與苯又有一些差異。（1）氧化反應(yīng)：能使酸性KMnO4溶液褪色：【實(shí)驗(yàn)5-10】苯，甲苯，二甲苯和酸性KMnO4溶液溶液的反應(yīng)由于烷基對(duì)苯環(huán)的影響，甲苯和二甲苯均可使酸性KMnO4

11、溶液褪色，只要與苯環(huán)直接相連的碳原子上一定有H，氧化時(shí)，無論側(cè)鏈長短，均氧化為COOH。 （2）取代反應(yīng)：鹵化反應(yīng)：推測(cè)苯的同系物與鹵素在不同條件下發(fā)生取代反應(yīng)的位置將有所不同。請(qǐng)大家推測(cè)條件分別是什么？若在鐵粉存在下與液溴反應(yīng)，則苯環(huán)上的氫被取代；若在光照條件下，則為烴基上的氫被取代。一般信息題：鄰、對(duì)位定位基：O-、N（CH3）2、NH2、OH、OCH3、NHCOCH3、Cl，Br，CH3（或烴基），OCOR、C6H5等 間位定位基：CN、COCH3、COOH、COOCH3、CONH2、NO2，SO3H，CHO等硝化反應(yīng)講解甲苯跟硝酸和濃硫酸的混合酸可以在苯環(huán)上發(fā)生取代反應(yīng)： 2，4，6三

12、硝基甲苯簡稱三硝基甲苯，又叫TNT，是一種淡黃色的晶體，不溶于水。它是一種烈性炸藥。例題 、下列能說明苯分子中苯環(huán)的平面正六邊形結(jié)構(gòu)碳碳鍵不是單、雙鍵交替排列的事實(shí)是（ B ）A、苯的一元取代物沒有同分異構(gòu)體 、苯的鄰位二溴代物只有一種C、苯的間位二溴代物只有一種 D、苯的對(duì)位二元取代物只有一種2、某烴的分子中含21個(gè)原子，所有原子核外共有66個(gè)電子。該烴不能與溴水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使溴水褪色，卻能使酸性KMnO4溶液褪色。該烴在有鐵粉存在時(shí)與Cl2反應(yīng)的一氯代物、二氯代物、三氯代物均只有一種結(jié)構(gòu)。求該烴的分子式和可能的結(jié)構(gòu)簡式。解析：本題應(yīng)根據(jù)分子中元素的種類、原子總數(shù)、電子總數(shù)計(jì)算該烴的分子式

13、，再結(jié)合通式和性質(zhì)決定烴的結(jié)構(gòu)簡式。設(shè)烴的分子式為CxHy,則 x+y=21 x=9 6x+y=66 解之 y=12 , 分子式為C9H12。因該物質(zhì)能使酸性KMnO4褪色，而不能和溴水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則該烴應(yīng)是苯的同系物，分子式也恰好滿足CnH2n6的通式。對(duì)C9H12苯的同系物，可能有以下種結(jié)構(gòu)簡式： 連三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯在鐵粉存在時(shí)與Cl2反應(yīng)，說明取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上，而不在側(cè)鏈上，而符合苯環(huán)上一氯代物、二氯代物、三氯代物只有一種的是均三甲苯。3、請(qǐng)認(rèn)真閱讀下列三個(gè)反應(yīng)： 利用這些反應(yīng)，按以下步驟可以由某烴A合成一種染料中間體DSD酸。請(qǐng)寫出（A）、（B）、（C）、（D）的結(jié)構(gòu)簡

14、式。能力訓(xùn)練一、選擇題1、下列各組物質(zhì)用酸性KMnO4溶液和溴水都能將其區(qū)別的是（ ）、苯和甲苯 、苯和1己烯 、1己烯和二甲苯 、己烷和苯2、下列化合物分別與鐵粉及液溴的混合物反應(yīng)，生成的一溴代物有三種同分異構(gòu)體的是（ ）、乙苯 、，三甲苯 、，三甲苯 、，三甲苯3、已知分子式為C12H12的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式如右圖,苯環(huán)上的二溴代物有種同分異構(gòu)體，因此推斷苯環(huán)上的四溴代物的同分異構(gòu)體的數(shù)目有（ ）、9種 、10種 、11種 、12種、某烴的結(jié)構(gòu)簡式為 它可能具有的性質(zhì)是（ ）、易溶于水，也易溶于有機(jī)溶劑、它能使溴水褪色，但不能使酸性KMnO4溶液褪色。、它能使溴水褪色，也能使酸性KMnO4溶液

15、褪色。、能發(fā)生加聚反應(yīng)，生成物可用表示、下列關(guān)于芳香族化合物的敘述正確的是（ ）、苯及其同系物的總稱、芳香族化合物的通式是CnH2n6(n6)、分子里有苯環(huán)的烴、分子里含有苯環(huán)的各種有機(jī)物二、填空題、有五種烴：甲烷、乙炔、苯、環(huán)己烷、甲苯，分別取一定質(zhì)量的這些烴完全燃燒后生成m molCO2和n mol H2O。（1）當(dāng)m=n時(shí)，該烴是 （2）當(dāng)m=2n時(shí)，該烴是 （3）當(dāng)2m=n時(shí)，該烴是 （4）當(dāng)4m=7n時(shí)，該烴是 7、指出提純下列物質(zhì)（括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)）最合適的試劑和方法。（）甲烷（乙烯） （）苯（甲苯） （）硝基苯（無機(jī)酸） （4）溴苯（溴） 8、苯環(huán)上原有取代基對(duì)苯環(huán)上再導(dǎo)入另外取代基

16、的位置有一定影響。其規(guī)律是（1）苯環(huán)上新導(dǎo)入的取代基的位置主要決定于原有取代基的性質(zhì)：（2）可以把原有取代基分為兩類：原取代基使新導(dǎo)入的取代基進(jìn)入苯環(huán)的鄰、對(duì)位；如：OH， CH3（或烴基），Cl，Br，OCOR等原取代基使新導(dǎo)入的取代基進(jìn)入苯環(huán)的間位：如：NO2，SO3H，CHO等現(xiàn)有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系，寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。 9、已知：RCH=CHR能被酸性KMnO4溶液氧化成RCOOH和RCOOH 能被酸性KMnO4溶液氧化成呈酸性現(xiàn)有兩種芳香烴A和B 。A的分子式為C16H16，它能使溴的四氯化碳溶液褪色。B的分子式為C10H14，其一溴代物(C10H13Br)共有五種同分異構(gòu)體，A和B

17、分別與酸性KMnO4溶液反應(yīng)后均生成分子式為C8H6O4的酸性物質(zhì)C。C的一硝基化合物只有一種(C8H5O4NO2)。試寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式：A B C 10、合成分子量在200050000范圍內(nèi)具有確定結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物是一個(gè)新的研究領(lǐng)域。1993年報(bào)道合成了兩種烴A和B，其分子式分別為C1134H1146和C1398H1278，其中A分子中只含有三種結(jié)構(gòu) () （） CC ()（CH3）3C 注：分子式為CnHm的烴，若m2n+2，則該烴及該烴的烴基就具有一定的不飽和度（也叫缺氫指數(shù)），分子式為CnHm的烴的不飽和度為（2n+2m）/2，上述三種結(jié)構(gòu)單元中()的不飽和度為4，()的不飽和度為2，()的不飽和度為0。試求：（1）B的不飽和度。 （2）A分子中有上述結(jié)構(gòu)單元()、()、()各多少個(gè)？答案與提示1、B 2、AC 3、A