芳香烃的知识点总结

第五节苯芳香烃

●教学目的：

1、使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的主要化学性质。

2、使学生了解芳香烃的概念。

3、使学生了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。

●教学重点：苯的主要化学性质以及与分子结构的关系，苯的同系物的主要化学性质。

●教学难点：苯的化学性质与分子结构的关系。

●教学法：探索推理，实验验证

教学过程：

[引入]

前面我们已经学习了三大类有机物：烷烃、烯烃、炔烃。今天我们开始学习另一大类有机物——芳香烃，它的代表物是苯。那么苯是怎样被发现的呢？

以前人们在没有使用电灯前用的是煤油灯，而且是用塑料桶装的，每次煤油用完了之后，桶底都留有一种油状物质，人们不知道这是什么。著名科学家法拉第及法国的日拉尔等化学家对此进行研究，用了五年的时间终于发现和提出了这种油状物质，它就是苯。[展示实物苯]

一、苯的物理性质

色态气味熔沸点（极易挥发）水溶性（演示）

无色液体特殊气味且

有毒熔点为5.5℃

沸点为80.1℃

不溶于水，且密度比水小

可溶于酒精等有机溶剂

苯也是重要的有机溶剂

二、苯分子的结构

当法拉第提炼出苯后，化学家们就对苯的成分进行了研究，发现它可以燃烧，且生成物

为CO2和H2O，于是确定苯由C、H元素组成。后又通过实验数据得出了苯中C%=12/13，

H%=1/13，即得出C、H个数比为1：1，即最简式为CH。最后人们还发现1mol苯的质量

刚好是3mol乙炔的质量，由此确定苯的摩尔质量为78g/mol，于是推出苯的分子式：C6H6 接下来的任务是研究苯的分子结构，为此，化学家们进行了很多实验，假设，探索。

首先，根据分子式C6H6，不符合饱和结构C n H2n+2（不饱和度为4），肯定苯是高度不饱

和结构。根据当时的“有机物分子呈链状结构”来假设：

等等

若是以上结构，则都将能发生氧化反应，会使酸性KMnO4溶液褪色。

[实验] 1、取1苯于试管中，加入2酸性KMnO4溶液，振荡。

2、取1苯于试管中，加入2溴水，振荡。

[现象] 苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。（苯在溴水中发生萃取现象）于是推翻以上假设。

一时，苯的结构式问题成了令科学家们一筹莫展的难题，也逼迫链状结构理论的提出者——36岁的德国化学家凯库勒不得不对自己的工作进行反思。

一个冬天的夜里，凯库勒坐在书桌前思考苯的结构，他画了很多图，然而百思不得其解，他只好停笔，煨着火炉休息，他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡，朦胧之库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己面前跳起舞来，高贵优雅，突然间这些碳原子变成了一条条凶猛的毒蛇，在火焰中翻滚，一会儿又卷曲起来，最后凶猛的毒蛇相互撕咬起来，一条条的咬住了对的尾巴，形成了首尾相连的环状，不停地旋转起来。凯库勒猛然惊醒，根据梦中得到的启示，他迅速画起了一个封闭式的结构，认为苯就是存在一个大环。

事实上，后来，人们发现苯分子可以和H 2反应，且产物为饱和的C 6H 12，还是有一个不饱和度，说明苯中确实存在一个环。

为了满足C 的4个价键饱和结构及苯的不饱和性，凯库勒决定用 来表示

苯的结构，这就是我们现在所说的“凯库勒式”

但后来进一步研究，测得苯分子中所有碳碳键键长都相等（1.4×10-10m ），得出苯的结

构为平面正六边型。

于是发现“凯库勒”式还存在一定的缺陷：既然苯分子中有三个双键三个单键，那么它应该可以发生加成反应，可使酸性KMnO 4溶液褪色，但实际上苯的化学性质比较稳定。既然有单双键，那么很明显它的所有碳碳键长就不应该相等。如解决“凯库勒”式的这些问题呢？ 人们继续研究，终于发现苯中其实存在一个大π键，导致每个键相同，都成了一种介于单键和双键之间的一种独特的键，因此它真实的结构我们又用 来表示。不过现在我们仍习惯用“凯库勒”式，虽然它并不能代表苯的真正结构，因此在使用时不能认为它是单双交替。

1、最简式：CH

2、分子式：C 6H 6

3、凯库勒式：

或

4、结构：平面正六边形结构，键角为120°

芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物。苯是最简单的芳香烃。

[过渡]既然苯中不存在单双键，而是介于单键和双键之间的一种独特的键，那么由苯的结构可知，苯的化学性质也应该介于烷烃和烯烃之间。 三、苯的化学性质

苯不被酸性KMnO 4溶液氧化，一般情况下也不能与溴发生加成反应，说明苯的化学性

质比烯烃、炔烃稳定。但在一定的条件下苯也能和某些物质反应。

1、氧化反应： 可燃性：

[实验演示]现象：和烷烃、烯烃相比，它的火焰明亮，有浓烟，因为它的含碳量高。

2、取代反应：苯分子中H 原子被别的原子或原子团取代

①卤化反应：

苯与溴的反应：

把苯和少量液溴（和溴水不反应，只是萃取）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。

[实验原理]： [装置]：

[注意]：·本反应用铁粉作催化剂，真正起催化作用的是溴化铁，

C C C C C C H H H H

H H +Br 2Fe ,无水Br +HBr 溴苯C 6H 6 +O 2CO 2+367.5H 2O 点燃C C C C C C H H H H H H

Fe 立即与Br 2反应而成。

·长导管作用：

导气，冷凝回流（反应放热且苯和溴都易挥发）

导管末端放置于锥形瓶中液面上，这是为了防止倒吸。

[现象]：·在导管口附近出现白雾（由HBr 遇水蒸气所形成）。

·反应完毕后，向锥形瓶的液体滴入AgNO 3溶液，

有浅黄色AgBr 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（过量的溴溶于溴苯中而

形成）不溶于水的液体。

·通过除杂得到的纯溴苯为无色液体。

[除杂]：先用水洗，再用NaOH 溶液洗，水洗，分液，干燥，蒸馏。

②硝化反应：苯分子中的H 原子被—NO 2所取代的反应

在一个大试管里，先加入1.5mL 浓硝酸和2mL 浓硫酸，摇匀，冷却到50—60℃以下，

然后慢慢滴入1mL 苯，不断摇动，使混合均匀，然后放在60℃的水浴中加热10min ，把混合物倒入另一个盛水的试管里。

[实验原理]：

[强调]：注意书写有机物时的连接顺序

[装置]：

[注意]·混酸的配制：浓硫酸慢慢加到浓硝酸中

·苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热至55℃—60℃，为了

便于控制温度，可采用水浴加热的式，温度计水银球

浸入水浴中。

·浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂

·硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大，有毒（与皮肤接触

或蒸汽被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。

③磺化反应：

苯和浓硫酸共热到70—80℃，就会反应。在这个反应里，苯分子里的H 原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO 3H ）所取代而生成苯磺酸，这种反应叫磺化反应。

[反应原理]

[强调]·注意书写有机物时的连接顺序

·浓硫酸是反应物

·生成的苯磺酸水溶液呈酸性 虽不具有典型双键所应有的加成反应性能，但特殊情况下仍能起加成反应。

3、加成反应： ①催化加氢：在镍催化剂存在下和180—250℃时： ②光化加氯：生成六六六农药

四、苯的用途 +HO NO 2浓硫酸NO 2+H 2O 硝基苯+HO SO 3H SO 3H +H 2O 苯磺酸催化剂

H 23紫外线Cl Cl Cl Cl Cl Cl 2+3