苯和芳香烃

CH3 催化剂
CH3
+ 3H2
△
四、多环芳烃
多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃连在一起
—CH2—
二苯甲烷(C13H12)
联苯或多联苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连
—
联苯(C12H10)
稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干环边而形成
萘(C10H8) 蒽(C14H10)
芳香烃对健康的危害
是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂 操作车间空气中苯的浓度≤40mg· m-3 居室内空气中苯含量平均每小时≤0.09mg· m-3 制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作 引起急性中毒或慢性中毒，诱发白血病
+ HO－SO3H
70℃~80℃
－SO3H
+ H2O
（苯磺酸）
3、苯的加成反应 +
3H2
催化剂 △
环己烷 苯比烯、炔烃难进行加成反应
苯的化学反应特点： 易取代.难加成.难氧化
三、芳香烃的来源及其应用
1、来自于煤化工及石油化工 2、用于合成炸药、染料、药 品、农药、合成材料
芳香烃：
分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物 叫做芳香烃。
第二节
苯和芳香烃
（第二课时）
苯的发现
1825年，英国科学家 法拉第在煤气灯中首先发 现苯，并测得其含碳量， 确定其最简式为CH；
1834年，德国科学家 米希尔里希制得苯，并将 其命名为苯；
之后，法国化学家日 拉尔等确定其分子量为78， Michael Faraday C H 苯分子式为 。 6 6 (1791-1867)
苯中溶有少量的溴 。 纯溴苯为 无 色，如何得到 用NaOH溶液清洗 。
实验步骤:①先将1.5mL浓硝酸注 入大试管中,再慢慢注入2mL浓硫 酸,并及时摇匀和冷却. 玻璃管 ②向冷却后的酸中逐滴加入1mL 苯,充分振荡,混和均匀. ③将混合物控制在50-60℃的条件 下约10min,实验装置如左图. ④将反应后的液体到入盛冷水的 烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色 油状物生成,经过分离得到粗硝基 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.将用无水CaCl2干燥后的 粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯.
⑵ 苯的硝化: + HNO3 注意事项:
浓硫酸
△
NO2
+ H2O
硝基苯
①. 硝基苯是无色有苦杏仁味的油状液体，不溶 于水，密度比水大,有毒。 ②. 混合时，要将浓硫酸缓缓注入浓硝酸中，并不 断振荡。 ③. 条件: 50-60oC 水浴加热 ④. 浓H2SO4的作用 : 催化剂 吸水剂
③磺化 （苯分子中的H原子被磺酸基取代的反应）
实验3-1
操作方法 加入溴水 现象
下层无色，上层 变为橙红色 下层为紫色， 上层为无色
解释
Br2在苯等有机溶 剂中的溶解度更大 （发生萃取）
加入酸性高锰 酸钾溶液
高锰酸钾在水中的 溶解度大，下层是 水层
结论： 苯的结构中无碳碳双键。
结构式: 1931年，鲍林
鲍林是著名的量子化学 家 ，他在化学的多个领域都 有过重大贡献。曾两次荣获 诺贝尔奖金（1954年化学奖， 1962年和平奖），有很高的 国际声誉。
下列物质中可以使酸性高锰酸钾溶液 褪色的是( AD )
CH3
A.
CH —CH3
CH3
B.
C —CH3
CH3
CH3
C. CH
3
CH2
CH CH3
CH3
D.
CH3
—CH3 —CH3
CH3
CH3
苯的同系物的化学性质 (2)取代反应
CH3 | O 2N
CH3 | NO2
| NO2
+ 3HNO3
浓硫酸 100℃
×
思考：产物是什么？
CH3 CH3 | | CH3 HOOC CH3 — C — CH | 3 KMnO /H+ | | 4 | CH3—CH— —C—CH3 CH 3 | | HOOC — CH2—R CH3 | COOH
可用KMnO4酸性溶液作试剂鉴别苯的同系 物和苯、苯的同系物和烷烃。
试一试
1865年凯库勒提出了苯的环状 结构学说：苯的结构可想像为 6个链形碳原子闭合而成,于是 打开了芳香族化学的大门。由 于凯库勒的价键理论被应用到 许多其他有机化合物的研究中， 19世纪中叶，不仅有机化学在 理论上取得了蓬勃的发展，并 且还在德国建立起了庞大的有 机化学工业
苯的发现
1825年，英国科学家法拉第在煤气灯中首 先发现苯。
苯
稠环 芳烃
致癌物质 萘——过去卫生球的主要成分 秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中 香烟的烟雾中
练习一
Cl
Cl 与 Cl
Cl
是 是，不是)同一种物 ____(
苯环的碳碳键完全相同。 质，理由是____________________________
二、苯的物理性质
苯通常是 无色、
体， 有特殊 气味的
毒有
，
溶于水，密度比水 液 不 熔点为5.5℃ ，沸点80.1℃, 小 易挥发。
2、苯的化学性质
下列属于苯的同系物的是（ D ）
试一试
下列物质中属于苯的同系物的是( AB )
A.
—CH2 —CH3
—CH3
B.
CH —CH3
CH3
C.
C
CH
D.
—CH2 —OH
3.化学性质
(1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似
①氧化反应 ②取代反应 ③加成反应
CH3 CH3
+ 3H2
催化剂
△
苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化
+ 3H2O
TNT 炸 药 爆 炸 时 的 场 景
与卤素的取代反应
1、请写出甲苯和液溴在光照和铁催 化下的反应方程式。 2、思考甲苯和溴水混合的现象。
苯的同系物的化学性质
已知：
CH3 + Cl2 条件一 CH3 + Cl2 条件二 Cl
CH2Cl CH3
条件一和条件二分别指的是什么条件？
苯的同系物的化学性质 (3)加成反应
凯库勒在1866年提出关于苯结构的两点假 设：
（1）苯的六个碳原子形成闭合环状的平面 正六边形。
（2）各碳原子间存在着单、双键交替形式。
请同学们据此假设书写苯的结构式。
二、苯分子的结构 1. 苯的“三式”
分子式: C6H6 结构式: 结构简式 键线式
探究一：如何检验苯分子中是否含有 双键？
• 方法一：加入酸性高锰酸钾溶液 • 方法二：加入溴水
一、苯分子的结构 （一）分子式 C6H6
（三）结构特点
(二）结构式
（1）苯分子中所有原子在同一平面, 为平面正六边形结构 （2）苯环上的碳碳键是介于单键和双键之间的 独特的键(六个键完全相同)
C─C
1.54×10-10m
C=C
1.33×10-10m
苯中的6个C原子和H原子位置等同
结 论
苯的一取代物只有一种
反应
烧瓶内 倒入烧杯内水中 状物、不 （ ） 液体 溶于水
实验思考题：1.实验开始后,可以看到哪些现象?
液体轻微翻腾，有气体逸出.导管口有白雾，溶液中生成 浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体
2.Fe屑的作用是什么？ 与溴反应生成催化剂 3.长导管的作用是什么？用于导气和冷凝回流
溴化氢易溶于水，防止倒吸。 4.为什么导管末端不插入液面下？ 5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？ 苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们发生 了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。 6.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样 使之恢复本来的面目？ 因为未发生反应的溴和反应中的催化剂FeBr3溶解在生成的溴苯中。 用水和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去，还溴苯以本来的面目。
2mL苯
3滴高锰酸钾酸性溶液
用力振荡
未褪色
2mL甲苯
3滴高锰酸钾酸性溶液
用力振荡
褪色
苯不能被KMnO4酸性溶液氧化， 实验 结论： 甲苯能被KMnO4酸性溶液氧化
甲苯被氧化的是侧链，即甲基被氧化， 该反应可简单表示为：
CH3 KMnO4、H+ COOH
（苯甲酸）
这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被 氧化，说明了苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼。 这活泼性是苯环对烷烃基影响的结果。
结构
苯的特殊结构
性质
苯的特殊性质 饱和烃 取代反应 不饱和烃 加成反应
三、 苯的化学性质
1、氧化反应: 现象：火焰明亮并带有浓烟
2C6H6 + 15O2
点燃
12CO2 + 6H2O
苯的含碳 量比乙烯 更高。
注意:苯易燃烧,但不能使酸性KMnO4溶液褪色
2、取代反应
⑴ 苯与溴的取代反应:
苯环上的 H 原子还可被其它卤素原子所代替 反应条件：纯溴、催化剂
3.性质： (1)氧化反应： 燃烧
能使酸性高锰酸钾溶液褪色
对R的要求： 和苯环相连的碳原子上没有氢的烃基不被氧化。 其他任何烃基（无论多长）都被氧化为羧基。
苯的同系物的源自文库化反应
| —C—H | O || C—OH |
反应机理：
酸性高锰酸钾溶液
烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子
H | —C—H | H H | | —C—C— | | H C | —C—C | C
三、苯的同系物
1.含义：苯的苯环上氢原子被烷基代替而得到的芳烃。
只含有一个苯环，且侧链为C-C单键的芳香烃。
2.通式：CnH2n-6
CH3 |
CH2CH3 | CH3 | H3C H3C
CH3 | CH3
CH3 | CH3
| CH3
甲苯(C7H8) 乙苯( C8H10)
对二甲苯(C8H10)
六甲基苯(C12H18)
+ Br2
FeBr3
Br
+ HBr
溴苯
注意:
①、溴水不与苯发生反应
②、只发生单取代反应
③、溴苯是不溶于水，密度比水大的无色，油
状液体，能溶解溴，溴苯溶解了溴时呈褐色
【小结实验现象】
长导管 浓氨水 （ 白雾） 靠近 （ 白烟 ） 口处
互溶、
苯
液溴
Fe屑 不反 （ ） （ 剧烈）
应、深 红棕色
锥形 滴入AgNO3溶液 淡黄色 （ ） 瓶内 沉淀 烧杯底部 有褐色油
3某同学设计如右图装置制取少量溴苯， 请回答下列问题： （1）该装置中导管a的作用导气；冷凝回流 ， a b 锥形瓶中的导管为什么不插入液面 下？ 防止倒吸 。b导管口有什么现 象 白雾 。原因 HBr遇水蒸汽 。 （2）上述反应发生后，在锥形瓶中加入 硝酸银溶液观察到的现象是浅黄色沉淀 ， 你认为这一现象能否说明溴和苯发生了取代 反应（填“能”或“不能”） ，理由 不能 是 溴与硝酸银溶液也可发生反应，生成溴化银沉淀 。 （3）反应完毕后将烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中， 观察烧杯底部有 褐 色不溶于水的液体，这是因为