理化生高中化學有機化學基礎芳香烴學習教案

1、會計學1理化生高中化學有機化學理化生高中化學有機化學(yu j hu xu)基基礎芳香烴礎芳香烴第一頁，共40頁。芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物：含有苯環(huán)芳香族化合物：含有苯環(huán)(bn hun)的有機化合物的有機化合物第1頁/共39頁第二頁，共40頁。苯的結(jié)構苯的結(jié)構(jigu)與性質(zhì)與性質(zhì)苯的比例模型苯的比例模型苯的苯的1H核磁共振譜圖核磁共振譜圖第2頁/共39頁第三頁，共40頁。CCCCCCHHHHHH第3頁/共39頁第四頁，共40頁。l苯不能通過化學反應使酸性高錳酸鉀溶液苯不能通過化學反應使酸性高錳酸鉀溶液(rngy)、溴的四氯化碳溶液、溴的四氯化碳溶液(rngy)褪色褪色l苯的一取

2、代產(chǎn)物只有一種，二取代產(chǎn)物共有苯的一取代產(chǎn)物只有一種，二取代產(chǎn)物共有(n yu)三種三種實驗實驗(shyn)事實事實l碳碳雙鍵加氫時放出的熱量與雙鍵數(shù)目大致成正比。苯在鎳等催化下可與氫氣發(fā)生加成反應生成環(huán)己烷，所放出的熱量比環(huán)己二烯與氫氣加成生成環(huán)己烷的還要少。碳碳雙鍵加氫時放出的熱量與雙鍵數(shù)目大致成正比。苯在鎳等催化下可與氫氣發(fā)生加成反應生成環(huán)己烷，所放出的熱量比環(huán)己二烯與氫氣加成生成環(huán)己烷的還要少。(g) + H2(g)(g)；H= 119.6kJmol-1(g) + 2H2(g)(g)；H= 237.1kJmol-1(g) + 3H2(g)(g)；H= 208.4kJmol-1第4頁/共

3、39頁第五頁，共40頁。苯分子結(jié)構苯分子結(jié)構(fn z ji u)示意圖示意圖掃描隧道顯微鏡觀察掃描隧道顯微鏡觀察(gunch)到苯分子到苯分子苯分子中，每個碳原子都采用苯分子中，每個碳原子都采用sp2雜化方式分別與雜化方式分別與1個氫原子、個氫原子、2個碳原子形成個碳原子形成鍵。鍵。6個碳原子除了個碳原子除了(ch le)通通過過6個個鍵連接成環(huán)外，每個碳原子還分別提供鍵連接成環(huán)外，每個碳原子還分別提供1個個p軌道和一個電子，由軌道和一個電子，由6個碳原子共同形成大個碳原子共同形成大鍵。鍵。第5頁/共39頁第六頁，共40頁。l苯環(huán)苯環(huán)(bn hun)結(jié)構相當穩(wěn)定結(jié)構相當穩(wěn)定 凱庫勒式有凱庫勒

4、式有待完善待完善苯的結(jié)構到底苯的結(jié)構到底(do d)(do d)為何為何現(xiàn)代物理方法（射線現(xiàn)代物理方法（射線(shxin)法、光譜法、偶極距的測定）法、光譜法、偶極距的測定） 平面正六邊形，鍵角1206個碳碳鍵完全相同碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵 第6頁/共39頁第七頁，共40頁。第7頁/共39頁第八頁，共40頁。1、裝置中冷凝管的作用？2、冷卻水為什么下進上出？3、為什么導管口不插到液面下？4、裝置最后(zuhu)為何用干燥管？5、反應有哪些顯著現(xiàn)象？6、能否用溴水？7、如何凈化溴苯？8、什么現(xiàn)象確定該反應是取代反應？第8頁/共39頁第九頁，共40頁。苯的結(jié)構苯的結(jié)構(jigu)

5、與性質(zhì)與性質(zhì) 苯在三鹵化鐵催化下可與苯在三鹵化鐵催化下可與Cl2Cl2、Br2Br2發(fā)生取代反應，生成一鹵代苯、二鹵代苯（主要發(fā)生取代反應，生成一鹵代苯、二鹵代苯（主要(zhyo)(zhyo)是鄰、對位取代產(chǎn)物）等是鄰、對位取代產(chǎn)物）等 + Br2 Br + HBrFeBr3 + 2Br2 Br + 2HBrFeBr3 Br + 2Br2 Br + 2HBrFeBr3 Br苯的化學性質(zhì)苯的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(huxu xngzh)鹵代反應鹵代反應第9頁/共39頁第十頁，共40頁。第10頁/共39頁第十一頁，共40頁。1.1.溫度計的位置和作用溫度計的位置和作用(zuyng)(zu

6、yng)？ 2.2.混酸如何配制？濃硫酸起什么作用混酸如何配制？濃硫酸起什么作用(zuyng)(zuyng)？3.3.燒杯內(nèi)水浴液面和試管內(nèi)混合液的液燒杯內(nèi)水浴液面和試管內(nèi)混合液的液面有何差別？面有何差別？4.4.試管塞上的玻璃直導管的作用試管塞上的玻璃直導管的作用(zuyng)(zuyng)？5.5.制得的產(chǎn)物不是無色，為什么？如何制得的產(chǎn)物不是無色，為什么？如何提純硝基苯？提純硝基苯？第11頁/共39頁第十二頁，共40頁。苯的結(jié)構苯的結(jié)構(jigu)與性質(zhì)與性質(zhì) 苯的化學性質(zhì)苯的化學性質(zhì)硝化硝化(xio hu)(xio hu)反應反應 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

7、在6060時生成一取代硝基苯，當溫度升高時生成一取代硝基苯，當溫度升高(shn(shn o)o)至至100100110110時則生成二取代產(chǎn)物間二硝基苯。時則生成二取代產(chǎn)物間二硝基苯。 + HNO3 NO2 + H2O濃硫酸濃硫酸60 + 2HNO3 NO2 + 2H2O濃硫酸濃硫酸100110 NO2第12頁/共39頁第十三頁，共40頁。苯的結(jié)構苯的結(jié)構(jigu)與性質(zhì)與性質(zhì)苯的化學性質(zhì)苯的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(huxu xngzh)其它反應其它反應加成反應加成反應(ji chn fn yn)+ 3H2Ni18MPa 180250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

8、氧化反應氧化反應2C6H6+15O212CO2+6H2O冒濃的黑煙冒濃的黑煙第13頁/共39頁第十四頁，共40頁。苯的結(jié)構苯的結(jié)構(jigu)與性質(zhì)與性質(zhì)苯的化學性質(zhì)苯的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(huxu xngzh)小結(jié)小結(jié) 苯環(huán)結(jié)構苯環(huán)結(jié)構(jigu)(jigu)比較穩(wěn)定，易發(fā)生取代反比較穩(wěn)定，易發(fā)生取代反應，而破壞結(jié)構應，而破壞結(jié)構(jigu)(jigu)的加成反應和氧化反應的加成反應和氧化反應比較困難比較困難易取代、難加成、能氧化易取代、難加成、能氧化第14頁/共39頁第十五頁，共40頁。芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用十九世紀初，由于冶金工業(yè)的發(fā)展，需要十九

9、世紀初，由于冶金工業(yè)的發(fā)展，需要(xyo)大量焦碳，生產(chǎn)焦碳的主要方法大量焦碳，生產(chǎn)焦碳的主要方法是煤的干餾即對煤隔絕空氣加強熱。是煤的干餾即對煤隔絕空氣加強熱。第15頁/共39頁第十六頁，共40頁。煤焦油煤焦油煤的干餾除得到焦炭外還煤的干餾除得到焦炭外還能獲得有用的煤氣，但同能獲得有用的煤氣，但同時卻生成一種時卻生成一種(y zhn)黑糊糊，粘乎乎有特殊臭黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油狀液體！人們把它味的油狀液體！人們把它稱作煤焦油稱作煤焦油芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第16頁/共39頁第十七頁，共40頁。就成為當時生產(chǎn)就成為當時生產(chǎn)(shngchn)中迫切需中迫切需要解

10、決的一個重要的要解決的一個重要的環(huán)境和社會問題。環(huán)境和社會問題。當時，煤焦油被當作廢物扔掉，污染環(huán)境，造當時，煤焦油被當作廢物扔掉，污染環(huán)境，造成公害。隨著成公害。隨著(su zhe)煉焦工業(yè)的發(fā)展，煤焦煉焦工業(yè)的發(fā)展，煤焦油的堆積也愈來愈嚴重，煤焦油的利用油的堆積也愈來愈嚴重，煤焦油的利用芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第17頁/共39頁第十八頁，共40頁。后來，以法拉第為代表的科學家對煤焦油產(chǎn)生了興趣并從煤焦油中分離出了以芳香烴為主的多種重要芳香族化合物，又以這些芳香族化合物為原料合成后來，以法拉第為代表的科學家對煤焦油產(chǎn)生了興趣并從煤焦油中分離出了以芳香烴為主的多種重要

11、芳香族化合物，又以這些芳香族化合物為原料合成(hchng)了多種染料、藥品、香料、炸藥等有機產(chǎn)品。到十九世紀中葉，形成了以煤焦油為原料的有機合成了多種染料、藥品、香料、炸藥等有機產(chǎn)品。到十九世紀中葉，形成了以煤焦油為原料的有機合成(hchng)工業(yè)。工業(yè)。芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第18頁/共39頁第十九頁，共40頁。大約到了大約到了1930年，由煤生產(chǎn)苯已經(jīng)年，由煤生產(chǎn)苯已經(jīng)(y jing)發(fā)展成為世界性的大噸位工業(yè)。發(fā)展成為世界性的大噸位工業(yè)。1940年以來，通過石油催化重整生成苯、甲苯、二甲苯等；烴裂解制乙烯時，裂解汽油副產(chǎn)物中含芳烴達年以來，通過石油催化重整生成

12、苯、甲苯、二甲苯等；烴裂解制乙烯時，裂解汽油副產(chǎn)物中含芳烴達4048%，因此石油也成為芳香烴的重要來源。，因此石油也成為芳香烴的重要來源。芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第19頁/共39頁第二十頁，共40頁。苯是生產(chǎn)苯酚、硝基苯、苯胺、環(huán)己苯是生產(chǎn)苯酚、硝基苯、苯胺、環(huán)己烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有機化合物的原料。通過這些有機化合機化合物的原料。通過這些有機化合物又可生產(chǎn)多種合成樹脂、合成纖維、物又可生產(chǎn)多種合成樹脂、合成纖維、染料、醫(yī)藥染料、醫(yī)藥(yyo)、洗滌劑、合成、洗滌劑、合成橡膠、炸藥等。交流你經(jīng)過查閱資料橡膠、炸藥等。交流你經(jīng)過

13、查閱資料所了解的苯的用途。所了解的苯的用途。第20頁/共39頁第二十一頁，共40頁。含義：苯的苯環(huán)上氫原子被烷基含義：苯的苯環(huán)上氫原子被烷基(wn j)代替而得到的芳烴代替而得到的芳烴苯環(huán)苯環(huán)(bn hun)上可以連接上可以連接1-6個烷基個烷基CH3 |CH2CH3 |CH3 | |CH3 |CH3CH3 |CH3CH3H3CH3C 甲苯甲苯(ji bn)(C7H8) 乙苯乙苯( C8H10) 對二甲苯對二甲苯(ji bn)(C8H10) 六甲基苯六甲基苯(C12H18)芳香烴的來源和應用芳香烴的來源和應用第21頁/共39頁第二十二頁，共40頁。下列實驗幫助我們認識苯的同系物的性質(zhì)：下列實驗

14、幫助我們認識苯的同系物的性質(zhì)：1 1、取一支試管，向其中加入、取一支試管，向其中加入2mL2mL苯，再加入苯，再加入3-53-5滴滴高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微加熱，高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微加熱，觀察觀察(gunch)(gunch)實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象。 2 2、取一支試管，向其中加入、取一支試管，向其中加入2mL2mL甲苯，再加入甲苯，再加入3-53-5滴高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微加滴高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微加熱，觀察熱，觀察(gunch)(gunch)實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象。3 3、取一支試管，向其中加入、取一支試管，向其中加入2mL2m

15、L二甲苯，再加入二甲苯，再加入3-3-5 5滴高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微滴高錳酸鉀酸性溶液，振蕩試管，必要時可稍微加熱，觀察加熱，觀察(gunch)(gunch)實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象。根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，你能得出什么結(jié)論？根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，你能得出什么結(jié)論？第22頁/共39頁第二十三頁，共40頁?，F(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論苯苯+酸性酸性高錳酸鉀高錳酸鉀甲苯甲苯+酸性酸性高錳酸鉀高錳酸鉀二甲苯二甲苯+酸酸性高錳酸鉀性高錳酸鉀你觀察你觀察(gunch)到了什么現(xiàn)象？完成下表。到了什么現(xiàn)象？完成下表。酸性高錳酸鉀溶液酸性高錳酸鉀溶液(rngy)褪色（較褪色（較慢）慢）酸性高錳酸鉀溶液酸性高錳酸鉀溶液

16、(rngy)褪色（較快）褪色（較快）酸性高錳酸酸性高錳酸鉀溶液不褪色鉀溶液不褪色苯不能被酸性高錳酸苯不能被酸性高錳酸鉀氧化鉀氧化？第23頁/共39頁第二十四頁，共40頁。反應反應(fnyng)機理：機理： |CH | O | COH |酸性高錳酸鉀溶液酸性高錳酸鉀溶液苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(1)氧化(ynghu)反應第24頁/共39頁第二十五頁，共40頁。苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)CH2CHCH3CH3能使酸性能使酸性(sun xn)高錳酸鉀溶液褪色高錳酸鉀溶液褪色不能使酸性高錳酸鉀不能使酸性高錳酸鉀(o mn s

17、un ji)溶液褪色溶液褪色CH2CH2CH3？CCH3CH3H3CCCH2CH3CH3H3C第25頁/共39頁第二十六頁，共40頁。 CH3 |CCH3 | CH3CH3 | |CH2R CH3 |CH3CH CH3 |CCH3 | CH3HOOC | |COOHHOOCKMnOKMnO4 4/H/H+ +苯的同系物中如果與苯環(huán)直接相連的碳原子苯的同系物中如果與苯環(huán)直接相連的碳原子上連有氫，該苯的同系物則可使酸性高錳酸上連有氫，該苯的同系物則可使酸性高錳酸鉀溶液褪色鉀溶液褪色(tu s)(tu s)，與苯環(huán)相連的烷基，與苯環(huán)相連的烷基通常被氧化成羧基。通常被氧化成羧基。 苯的同系物的化學性質(zhì)

18、苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)第26頁/共39頁第二十七頁，共40頁。CH3 | |NO2CH3 |NO2O2N + 3HNO3 + 3H2O濃硫酸濃硫酸100苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(2)取代(qdi)反應第27頁/共39頁第二十八頁，共40頁。TNT爆炸爆炸(bozh)苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)第28頁/共39頁第二十九頁，共40頁。已知：已知：+Cl2CH3CH2ClCl條件一+Cl2CH3CH3條件二條件條件(tiojin)一和條件一和條件(tiojin)二分別指的是什么條件二分別指的是什么條件

19、(tiojin)？苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)第29頁/共39頁第三十頁，共40頁。催化劑催化劑+ 3H2苯的同系物的化學性質(zhì)苯的同系物的化學性質(zhì)(huxu xngzh)(3)加成反應(ji chn fn yn)CH3CH3第30頁/共39頁第三十一頁，共40頁。CH2CH3 | + CH2=CH2催化劑催化劑芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第31頁/共39頁第三十二頁，共40頁。乙苯的用途乙苯的用途乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是制聚苯乙乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是制聚苯乙烯、丁苯橡膠的原料。在石油化工生產(chǎn)中，烯、丁苯橡膠的原料。在石油化

20、工生產(chǎn)中，通過石油的催化重整等加工處理得到的乙苯通過石油的催化重整等加工處理得到的乙苯的量較少。工業(yè)上主要采用乙烯和苯合成的量較少。工業(yè)上主要采用乙烯和苯合成(hchng)乙苯，再由乙苯脫氫制得苯乙烯乙苯，再由乙苯脫氫制得苯乙烯。苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯與。苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯與丁二烯加聚可以得到丁苯橡膠。丁二烯加聚可以得到丁苯橡膠。第32頁/共39頁第三十三頁，共40頁。-CH-CH2-n -CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-n聚苯乙烯聚苯乙烯丁苯橡膠丁苯橡膠第33頁/共39頁第三十四頁，共40頁。兩種生產(chǎn)異丙苯工藝(gngy)的對比芳香烴的來源芳香烴的來源(liyun)和應用和應用第34頁/共39頁第三十五頁，共40頁。多苯代脂烴：苯環(huán)多苯代脂烴：苯環(huán)(bn hun)通過脂肪烴基通過脂肪烴基連在一起連在一起聯(lián)苯或多聯(lián)苯：苯環(huán)之間通過碳碳單鍵直接聯(lián)苯或多聯(lián)苯：苯環(huán)之間通過碳碳單鍵直接(zhji)相連相連稠環(huán)芳烴：苯環(huán)之間通過共用稠環(huán)芳烴：苯環(huán)之間通過共用(n yn)苯環(huán)的若干環(huán)邊而形成苯環(huán)的若干環(huán)邊而形成CHCH2 2二苯甲烷二苯甲烷(C(C1313H H1212) )聯(lián)苯聯(lián)苯(C(C1212H H1010) )萘萘(C(C1010H H8 8) )蒽蒽(C(C1414H H1010) )芳香烴的來源和應用芳香