高中化学人教版有机化学基础第二章烃和卤代烃第二节芳香烃 全国公开课

人教版选修5高二年级第二章 烃和卤代烃第二节 芳香烃教学没计3
【教学目标】
1．了解苯的组成和结构特征，掌握苯的化学性质。

2．了解芳香烃的概念。

3．了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。

【教学过程】
在烃类化合物中，除了我们前面已经学习过的脂肪烃之外，有很多烃分子里含有一个或多个苯环，这样的化合物属于芳香烃，我们在高一已经学习过最简单、最基本的芳香烃，大家回忆一下它的分子结构和化学性质。

一、苯的结构及其性质 1．苯的结构。

苯分子中的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，6个碳原子构成一个正六边形，碳碳键键长完全相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间独特的键。

（出示历史原因，凯库勒式仍沿用，但它不能正确反映苯的结构）
结构特点：12个原子共平面，即是平面正六边形结构，碳碳键长完全相等，是介于单键和双键之间的一种独特的键。

大量的研究表明，苯为平面形分子，分子中的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，苯分子中的6个碳原子构成一个正六边形，碳碳键长完全相等，而且介于碳碳单键和碳碳双键之间。

或均可。

苯的物理性质：（强调）水
苯ρρ<，且苯不溶于水，苯与水混合时应漂浮在水面上。

2．苯的化学性质。

应注意：苯是与液溴（纯2Br ）反应，苯与溴水不反应，（回忆4CH 与2Cl 反应，与氯水不反应） ·实际催化剂是
3
FeBr 。

装置
现象
硝化反应： 应注意：苯是与液溴（纯2Br ）反应，苯与溴水不反应，（回忆4CH 与
2Cl 反应，
应注意：·是混酸（浓
3
HNO 与浓42SO H ）而非只有浓3
HNO
·温度控制在60℃之下，否则
易挥发，浓
3
HNO 易分解。

·温度计的位置：测水浴的温度，对比制乙烯时，测反应液的温度时，温度计位置
·要不断振荡
·产物应有的颜色（
应无色，混有杂质，显黄色）
的类性，及在
工业上的用途（简介）
由于制取溴苯需要用剧毒试剂──液溴为原料，因此不宜作为学生操作的实验，只要求学生根据反应原理设计出合理的实验方案。

下面是制取溴苯的实验方案与实验步骤：
把苯和少量液态溴放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。

用带导管的瓶塞塞紧瓶口（如图2-4），跟瓶口垂直的一段导管可以兼起冷凝器的作用。

在常温时，很快就会看到，在导管口附近出现白雾（由溴化氢遇水蒸气所形成）。

反应完毕后，向锥形瓶内的液体里滴入AgNO 3溶液，有浅黄色溴化银沉淀生成。

把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体。

不溶于水的液体是溴苯，它是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色。

图2-4 溴苯的制取 图2-5硝基苯的制取
注意事项：
(1)装置特点:长导管;长管管口接近水面,但不接触 (2)长导管的作用:导气;冷凝 [冷苯与溴]
(3)苯,溴,铁顺序加药品(强调:是液溴,不是溴水,苯与溴水只萃取,不反应) (4)铁粉的作用:催化(真正的催化剂是FeBr 3)
(5)提示观察三个现象:导管口的白雾;烧瓶中的现象;滴入硝酸银后水中生成的沉淀 白雾是如何形成的?(长管口与水面位置关系为什么是这样)
(6)将反应的混合物倒入水中的现象是什么?[有红褐色的油状液体沉于水底] (7)溴苯的物理性质如何?[比水重,不溶于水,油状]
(8)如何除去溴苯中的溴?[水洗,再用10%烧碱溶液洗,再干燥,蒸馏]
⎢
⎣⎡的原因
导管口在锥形瓶液面上的原因从烧瓶到锥形瓶导管长⎢⎢⎢
⎣
⎡),(,??中的溴碱性溶液洗去溶于溴苯等应用纯溴苯无色状态烧瓶内产物颜色如何检验何物锥形瓶液面附近白雾是NaOH
(9)反应方程式
Fe
+Br2→ -Br+HBr
2、制取硝基苯的实验方案与实验步骤：
①配制混和酸：先将 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。

②向冷却后的混酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混和均匀。

③将大试管放在50~60 ℃的水浴中加热约10 min，实验装置如图2-5所示。

④将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物生成，用分液漏斗分离出粗硝基苯。

⑤粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。

若将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，可得纯硝基苯。

蒸馏应在通风柜或通风良好处进行。

纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体，其密度大于水。

注意事项：
(1)装置特点:水浴;温度计位置;水浴的水面高度（反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。

）
(2)药品加入的顺序:先浓硝酸再浓硫酸→冷却到50-60C再加入苯(讲清为什么)
(3)水浴温度:50-60C(温度高苯挥发,硝酸分解,温度低),水浴加热
(4)HNO3→HO-NO2去HO-后,生成-NO2称为硝基
(5)浓硫酸的作用:催化剂,吸水剂
(6)硝基苯的物质性质如何?有杂质与纯净时的颜色有什么不同?要想得到纯净的硝基苯,如何除去其中的杂质?硝基苯的毒性如何?
(7)化学方程式
+HO-NO2→ -NO2+H-O-H
相关数据：
（1）硝基苯，无色，油状液体，苦杏仁味，有毒，密度大于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。

硝基苯蒸气有毒性。

（2）苯与硝酸的反应在50 ℃--60℃时产物是硝基苯，温度过高会有副产物。

（3）硫酸是该反应的催化剂，和硝酸混合时剧烈放热
（4）反应过程中硝酸会部分分解。

（5）苯和硝酸都易挥发。

二、苯的同系物
1．概念。

苯环上的氢原子被烷基取代的产物称为苯的同系物，如甲苯、乙苯(C8H10)、二甲苯(C8H10)等化合物都属于苯的同系物。

2．化学性质。

(1)氧化反应。

甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色。

(2)硝化反应。

甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下反应的化学方程式为
3．苯的同系物的同分异构体。

C8H10属于苯的同系物的结构有：
4．芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物三者有何联系与区别？
概念定义特点实例
芳香族化合物分子里含有一个或多个苯环的化合
物
苯环是母体，不一
定只含碳、氢两元
素
芳香烃分子里含有一个或多个苯环的烃苯环是母体，只含碳、氢两种元素
苯的同系物符合通式C n H2n－6（n≥6）的芳香烃只含一个苯环，侧链为烷基
三、芳香烃的来源与应用
1．来源：煤和石油是获得芳香烃的主要来源。

2．应用：简单的芳香烃如苯、甲苯等是基本的化工原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。

苯的毒性：苯有毒，对中枢神经和血液有较强的作用。

严重的急性苯中毒可以引起抽搐，甚至失去知觉。

慢性苯中毒能损害造血功能。

长期吸入苯及其同系物的蒸气，会引起肝的损伤，损坏造血器官及神经系统，并能导致白血病。

空气中苯蒸气的容许量各国都有不同的规定，从每立方米几毫克到几百毫克不等。

自从1845年人们从煤焦油内发现苯及其他芳香烃后，很长时间里煤是一切芳香烃的主要来源。

但是，从一吨煤中，仅可以取得1kg苯和2.5g其他芳香烃。

由于芳香烃的需要在不断增长，仅从煤中提炼芳香烃远不能满足化学工业生产的需要。

自20世纪40年代以来，随着石油化学工业的发展，通过石油化学工业中的催化重整等工艺可以获得芳香烃。

一些简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。

稠环芳香烃：
[简介] 有些稠环芳香烃有致癌作用，又称致癌芳香烃。

A．萘C10H81、4、5、8为α位，2、3、6、7为β位
B．蒽C10H141、4、5、8为α位，2、3、6、7为β位，9、10为γ位
C．菲C14H10
四、检测题
1. 不具有的性质是( )
A．在一定条件下与H2发生加成反应
B．在一定条件下与浓硝酸发生硝化反应
C．与溴水发生加成反应
D．在光照条件下与Cl2发生侧链上的取代反应
2. (双选)下列属于取代反应的是( )
A．苯与液溴混合后撒入铁粉
B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色
C．甲苯制三硝基甲苯
D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷
3.实验室用液溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏；②水洗；③用干燥剂干燥；④用10%的NaOH溶液洗；⑤水洗，正确的操作顺序是()
A．①②③④⑤B．②④⑤③①
C．④②③①⑤D．②④①⑤③
4. 可以用分液漏斗分离的一组液体混合物是()
A．溴和苯B．苯和溴苯
C．水和硝基苯D．苯和汽油
5. 化学上通常把原子数和电子数相等的分子或离子称为等电子体，人们发现等电子体间的结构和性质相似(即等电子原理)，B3N3H6被称为无机苯，它与苯是等电子体，则下列说法中不正确的是() A．无机苯分子中只含有极性键
B．无机苯能发生加成反应和取代反应
C．无机苯的二氯取代物有3种同分异构体
D．无机苯不能使KMnO4酸性溶液褪色
6. 下列说法中正确的是( )
A．芳香烃的分子通式是C n H2n－6(n>6)
B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类物质
C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色
D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应
7. 在苯的同系物中加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后褪色，正确的解释为( )
A．苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数多
B．苯环受侧链影响易被氧化
C．侧链受苯环影响易被氧化
D．由于苯环和侧链的相互影响均易被氧化
8. 间二甲苯苯环上的一个氢原子被－NO2取代后，其一元取代产物的同分异构体有( )
A．1种B．2种
C．3种D．4种
9. A～G是几种烃的分子球棍模型(如图)，据此回答下列问题：
(1)常温下含碳量最高的气态烃是________(填字母)；
(2)能够发生加成反应的烃有________种；
(3)写出实验室制D的化学方程式：____________________________________；
(4)写出F发生硝化反应的化学方程式：_______________________________________。

10. 某有机物的结构简式为
据此填写下列空格。

(1)该物质苯环上一氯代物有________种；
(2)1 mol该物质和溴水混合，消耗Br2的物质的量为________mol；
(3)1 mol该物质和H2加成需H2________mol；
(4)下列说法不正确的是________。

A．该物质可发生加成、取代、氧化等反应
B．该物质与甲苯属于同系物
C．该物质使溴水褪色的原理与乙烯相同
D．该物质使酸性KMnO4溶液褪色发生的是加成反应
四、检测题参考答案
1.【解析】苯及其同系物在催化剂作用下可以与卤素单质发生苯环上的取代反应；但不能与溴水发生加成反应。

【答案】C
2.【解析】苯与液溴混合后撒入铁粉发生取代反应；乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色是发生加成反应；甲苯制三硝基甲苯是硝化反应，也是取代反应；苯和氯气生成六氯环己烷是加成反应。

【答案】AC
3.【解析】除去溴苯中的溴时，由于开始含溴较多，应先用水清洗，然后再用NaOH溶液除去少量的溴，再用水洗去多余的NaOH，然后干燥、蒸馏可得纯净的溴苯。

【答案】B
4.【解析】有机物易溶于有机物，即B、D中物质相溶，不能用分液法分离；溴易溶于有机溶剂，而硝基苯不溶于水，可用分液漏斗分离
【答案】C
5. 【解析】由信息可知，无机苯的结构和性质与苯相似，可知B、D正确；再结合苯的分子结构可知无机苯
的结构为，该分子结构中只含有极性键，A 项正确；其二取代物有四种，其中间位二取代物有两种，C 项不正确。

【答案】C
6. 【解析】A 项，苯的同系物的分子通式为C n H 2n －6(n ≥6)；B 项，苯的同系物不包含苯，而苯也是含苯环的烃，且苯的同系物侧链为饱和烷烃基；C 项，甲苯能使酸性KMnO 4溶液褪色。

【答案】D
7. 【解析】在苯的同系物中，苯环和侧链相互影响，侧链受苯环影响，易被氧化；苯环受侧链的影响，易被取代。

【答案】C
8. 【解析】判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，通常采用“对称轴”法。

即在被取代的主体结构中，找出对称轴，取代基只能在对称轴的一侧，或是在对称轴上而不能越过对称轴(针对一元取代物而言)。

如二甲苯的对称轴如下(虚线表示)：
邻二甲苯(小圆圈表示能被取代的位置)，间二甲苯，对二甲苯。

因此，邻、间、对二甲苯苯环上的一元取代物分别有2、3、1种。

【答案】C
9.【解析】 由A ～G 的分子球棍模型可知A 为CH 4、B 为CH 3CH 3、C 为CH 2=CH 2、D 为CH ≡CH 、E 为CH 3CH 2CH 3、
F 为。

其中乙炔的最简式是CH ，是含碳量最高的气态烃；含有碳碳双键、碳碳三键以及含苯环的分子能发生加成反应；实验室制取乙炔的化学方程式是CaC 2＋2H 2O ―→Ca(OH)2＋C 2H 2↑；苯发生硝化反应的方程式是＋HNO 3(浓)――→浓硫酸50～60
℃ ＋H 2O
【答案】(1)D (2)4
(3)CaC 2＋2H 2O ―→Ca(OH)2＋C 2H 2↑
(4)
10. 【解析】本题主要考查苯及其化合物的结构和性质。

难度中等。

(1)该物质在苯环上没有对称轴，苯环上的4个H 原子都能被Cl 原子取代而生产4种不同的一氯代物。

(2)1 mol 该物质的分子中含有2 mol 碳碳双键，能与2 mol Br 2发生加成反应。

(3)1 mol 该物质的分子中含有2 mol 碳碳双键，能与2 mol H 2发生加成反应，1 mol 苯环能与3 mol H 2加成生成环己环，共消耗5 mol H 2。

(4)该物质中含有碳碳双键，能发生加成反应，也能被酸性KMnO 4溶液氧化，发生氧化反应，同时该物质中含有烷基能发生取代反应，苯环上也能发生取代反应，A 项正确；苯的同系物是苯环与烷基相连形成的，而该物质中苯环侧链
是不饱和的，不是苯或甲苯的同系物，B项错误；该物质和乙烯中均含有碳碳双键，故使溴水褪色的原理与乙烯相同，C项正确；该物质能使酸性KMnO4溶液褪色发生的是氧化反应，D项错误。

【答案】(1)4 (2)2 (3)5 (4)BD。