2023學年完整公開課版《芳香烴》

選修5《有機化學基礎(chǔ)》第二章烴和鹵代烴第二節(jié)芳香烴問題:將下列物質(zhì)分類,并說明分類標準烷烴：①⑤烯烴：②⑥炔烴：③⑦芳香烴：④⑧⑨⑩分子中含有一個或多個苯環(huán)的一類烴屬于芳香烴。十九世紀初，由于冶金工業(yè)的發(fā)展，需要大量焦碳，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。煤的干餾除得到焦碳外還能獲得有用的煤氣，但同時卻生成一種黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油狀液體！人們把它稱作煤焦油。【芳香烴的來源】歷史回顧當時，煤焦油被當作廢物扔掉，污染環(huán)境，造成公害。隨著煉焦工業(yè)的發(fā)展，煤焦油的堆積也愈來愈嚴重，煤焦油的利用就成為當時生產(chǎn)中迫切需要解決的一個重要的環(huán)境和社會問題。大約到了1930年，由煤生產(chǎn)苯已經(jīng)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40——48%，因此石油也成為芳香烴的重要來源。芳香烴及其化合物的歷史回顧1、來源：三、芳香烴的來源及其應用a、煤的干餾

b、石油的催化重整應用：簡單的芳香烴是基本的有機化工原料。2、稠環(huán)芳香烴【概念】由兩個或兩個以上的苯環(huán)共用相鄰的2個碳原子而成的一類芳香烴，稱為稠環(huán)芳香烴。萘蒽C10H8C14H101苯的結(jié)構(gòu)：C6H6完全相同單平面正六邊同一平面雙最簡式實驗式：CH鍵角120°一、苯（最簡單的芳香烴）苯分子比例模型苯分子中的球棍模型2、苯的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性溶解性密度熔沸點__________有_____氣味________溶于水比水___比水___無色液體特殊有毒不小低注：不溶于水，易溶于有機溶劑，常用做有機溶劑3、苯的化學性質(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。1）苯的氧化反應：在空氣中燃燒2C6H6+15O212CO2+6H2O點燃【注意】苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色?；鹧婷髁?，伴有濃黑煙證明：苯不含有碳碳雙鍵苯與溴水不反應，但溴水層卻變?yōu)闊o色？【實驗表明】苯不能使高錳酸鉀酸性溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。（結(jié)構(gòu)特殊性及穩(wěn)定性）2）苯的取代反應（鹵代、硝化、磺化）+Br2Br+HBrFeBr3說出反應條件？*溴苯是密度比水大的無色液體①鹵代實驗設(shè)計根據(jù)苯與溴發(fā)生反應的條件，請你設(shè)計制備溴苯的實驗方案（注意儀器的選擇和試劑的加入順序）請同學們設(shè)計實驗時，考慮以下問題：1選用裝置2加入藥品的順序3如何控溫4產(chǎn)物提純等1溴是一種易揮發(fā)有劇毒的藥品

2溴的密度比苯大

3溴與苯的反應非常緩慢，常用鐵粉作為催化劑

4該反應是放熱反應，不需要加熱【苯與溴的實驗設(shè)計】ACD1、發(fā)生裝置從反應方程式得知產(chǎn)物中有溴化氫，我們要檢驗該產(chǎn)物1反應最后苯和溴會有剩余它們易揮發(fā)

2長導管在很多實驗中被用作冷凝蒸氣使之回流

3溴化氫的性質(zhì)與氯化氫相似1用什么試劑去檢驗現(xiàn)象是什么？2、檢驗裝置2Fe3Br2=2FeBr3+Br2Br+HBrFeBr3AgNO3HBr=AgBr↓HNO3設(shè)計制備溴苯實驗方案【主要儀器】圓底燒瓶、長導管、錐形瓶、鐵架臺等【藥品】苯、液溴、鐵粉、硝酸銀溶液【反應原理】取代反應。實際起催化作用的是FeBr3【苯與溴的實驗設(shè)計】1、試劑的加入順序怎樣？各試劑在反應中所起到的作用？A、先加入苯后加入溴，然后加入鐵粉，為防止溴的揮發(fā)。B、溴應是純溴，而不是溴水。加入鐵粉起催化作用，實際起催化作用的是FeBr3。實驗現(xiàn)象：液體輕微翻騰，有氣體逸出導管口有白霧，溶液中生成淺黃色沉淀。燒瓶底部有褐色不溶于水的液體。是溴化氫遇空氣中的水蒸氣形成的氫溴酸小液滴。這是因為溴苯溶有溴的緣故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振蕩，再用分液漏斗分離。苯與溴的反應

設(shè)計制備溴苯實驗方案——改進1、檢驗過程中有沒有其他物質(zhì)干擾，有的話如何解決問題？思考與交流2、哪些現(xiàn)象說明發(fā)生了取代反應而不是加成反應？苯與溴反應生成溴苯的同時有溴化氫生成。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該反應的催化劑是FeBr3,而反應時加的是Fe屑，F(xiàn)e屑是怎樣轉(zhuǎn)化為FeBr3的？反應的速度為什么一開始較緩慢，一段時間后明顯加快？3該反應是放熱反應，而苯、液溴均易揮發(fā)，為了減少放熱對苯及液溴揮發(fā)的影響，裝置上有哪些獨特的設(shè)計和考慮？4生成的HBr中常混有溴蒸氣，此時用AgNO3溶液對HBr的檢驗結(jié)果是否可靠？為什么？如何除去混在HBr中的溴蒸氣？【小結(jié)】苯磺酸濃硫酸*硝基苯為無色、具有苦杏仁味、難溶于水的油狀液體，其密度大于水，硝基苯蒸氣有毒性。+HNO3（濃）NO2+H2O濃H2SO450~60℃催化劑、脫水劑水浴加熱控制在60℃以下，溫度過高，苯易揮發(fā)，且硝酸也會分解，同時苯和濃硫酸反應生成苯磺酸等副反應。2）苯的取代反應（鹵代、硝化、磺化）②硝化③磺化－SO3H叫磺酸基下列各組物質(zhì)，可用分液漏斗分離的是A、酒精B、溴水與水C、硝基苯與水D、苯與溴苯觀察到燒杯中有黃色油狀物質(zhì)生成。硝基苯中溶有HNO3分解產(chǎn)生的NO2的緣故用蒸餾水和NaOH溶液洗滌，再用分液漏斗分液。提純硝基苯：①先將濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入濃硫酸，并及時搖勻和冷卻。②向冷卻到50-60℃后的混酸中逐滴加入苯，充分振蕩，混和均勻。切不可將濃硝酸注入濃硫酸中，因混和時要放出大量的熱量，以免濃硫酸濺出，發(fā)生事故。應插入水浴液面以下，以測量水浴溫度。3）苯的加成反應（與H2、Cl2（環(huán)己烷）+3H2Ni+3Cl2紫外線ClClClClClClHHHHHH【總結(jié)】苯分子中碳碳原子結(jié)合是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊的鍵，所以其化學性質(zhì)能燃燒較易取代不易加成難氧化

加熱加壓反應的化學方程式反應條件苯與溴發(fā)生取代反應

C6H5Br+HBr液溴.

鐵粉做催化劑苯與濃硝酸發(fā)生取代反應50℃～60℃水浴加熱、濃硫酸做催化劑脫水劑苯與氫氣發(fā)生加成反應C6H12鎳做催化劑，加熱【思考與交流】填空P37C6H6Br2C6H63H2

【觀察下列5種物質(zhì)，分析它們的結(jié)構(gòu)回答】其中①、③、⑤的關(guān)系是____________

其中②、④、⑤的關(guān)系是_________

同分異構(gòu)體同系物CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C鄰-二甲苯間-二甲苯對-二甲苯沸點：沸點：沸點：同分異構(gòu)體二、苯的同系物1、苯的同系物：具有苯環(huán)（1個）結(jié)構(gòu)，且在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物。通式：CnH2n-6n≥6CH3

CH2CH3

甲苯乙苯苯環(huán)上的氫原子被烷基取代的產(chǎn)物。選取代表物苯的同系物太多了不可能全部去研究怎么辦呢？苯的同系物苯的同系物不溶于水，并比水輕，苯的同系物溶于酒精。物理性質(zhì)：（一）氧化反應⑴可燃性⑵可使酸性高錳酸鉀溶液褪色2、苯的同系物的化學性質(zhì)KMnO4(H+)溶液-R-—COOH【實驗】1取一支試管，向其中加入2ml苯，再加入3-5滴酸性高錳酸鉀溶液，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，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，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象結(jié)論苯+酸性高錳酸鉀甲苯+酸性高錳酸鉀二甲苯+酸性高錳酸鉀你觀察到了什么現(xiàn)象？完成下表。酸性高錳酸鉀溶液褪色（較慢）酸性高錳酸鉀溶液褪色（較快）酸性高錳酸鉀溶液不褪色苯不能被酸性高錳酸鉀氧化？？苯的同系物的特性——可使MnO4H溶液褪色注意：同苯一樣，不能使溴水褪色！但因萃取使水層顏色變淺?！驹O(shè)計實驗】：如何鑒別苯、甲苯、己烯、CCl4（可鑒別苯和甲苯等苯的同系物）苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但是甲苯和二甲苯卻可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色且二甲苯快。對比苯、甲苯、二甲苯的結(jié)構(gòu)特點，思考：可能是什么原因?qū)е铝艘陨犀F(xiàn)象？苯環(huán)的存在對連在苯環(huán)上的烷基產(chǎn)生了影響，使酸性高錳酸鉀溶液褪色?，F(xiàn)象探究你能用學過的知識證明嗎？側(cè)鏈受苯環(huán)影響易被氧化事實上還有：能使酸性高錳酸鉀溶液褪色綜上所述：你又能找到什么規(guī)律？不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色苯的同系物：與苯環(huán)直接相連的碳有氫原子才能使酸性高錳酸鉀褪色，且無論側(cè)鏈多長，均被氧化為練習：某烴的分子式為C10H14，它不能與溴水反應，但可使酸性MnO4溶液褪色，分子結(jié)構(gòu)中只含有一個烷基，符合條件的烴有A2種B3種C4種 D5種㈡取代反應1苯的同系物的硝化反應一種淡黃色的晶體，不溶于水。不穩(wěn)定，易爆炸。它是一種烈性炸藥，廣泛用于國防、開礦、筑路、興修水利等。2,4,6-三硝基甲苯CH3CH3NO2-NO2O2N-+3HO-NO2

3H2O+濃H2SO430℃-40℃TNT炸藥爆炸時的場景2苯的同系物的鹵化反應已知：請問：條件一和條件二分別指的是什么條件？條件一：光照條件二：FeCl3從上組反應中我們看到甲基受苯環(huán)影響使得甲基易被氧化；那么苯環(huán)的化學性質(zhì)有沒有受到甲基的影響呢？遷移閱讀課本P38實驗以下的內(nèi)容填表:溫度苯甲苯50℃-60℃30℃甲苯的硝化反應比苯更容易進行苯的同系物的苯環(huán)易發(fā)生取代反應。苯環(huán)受側(cè)鏈影響易被取代側(cè)鏈受苯環(huán)影響易被氧化如：苯不能使酸性高錳酸鉀褪色，但苯的同系物能使酸性高錳酸鉀褪色【結(jié)論】：側(cè)鏈和苯環(huán)相互影響苯環(huán)受側(cè)鏈影響易被取代如：苯的硝化反應溫度需控制在50~60℃，但苯的同系物硝化反應溫度只需控制在30~40℃注意：苯主要發(fā)生一元取代，而苯的同系物發(fā)生鄰、對位取代，㈢苯的同系物加成反應苯的同系物也和氫氣可以發(fā)生加成反應請寫出甲苯與氫氣加成的化學方程式：苯的同系物的同分異構(gòu)體：1分子式為C8H11N的有機物，分子內(nèi)含有苯環(huán)和氨基—NH2的同分異構(gòu)體共有A．13種 B．12種C．14種 D．9種【方法點撥】1苯環(huán)上位置異構(gòu)的書寫技巧

——定一或定二移一法在苯環(huán)上連有兩個取代基時，可固定一個移動另一個，從而寫出鄰、間、對三種異構(gòu)體；苯環(huán)上連有三個取代基時，可先固定兩個，得到三種結(jié)構(gòu)，再逐一插入第三個。2C9H121苯與溴水充分振蕩后，溴水褪色說明苯分子中的碳原子沒有飽和。提示：×。苯與溴水充分振蕩后，褪色的原因是發(fā)生了萃取，并不是發(fā)生了加成反應。2苯不具有典型的雙鍵所具有的能發(fā)生加成反應的性質(zhì)，故不可能發(fā)生加成