高中化学第二章第二节芳香烃学案新人教版选修5

高中化学第二章第二节芳香烃学案新人教版选修5

[学习目标定位] 1.认识苯的分子结构和化学性质，学会溴苯、硝基苯的实验室制取。2.知道苯的同系物的结构与性质的关系，知道芳香烃的来源及其应用。

1．苯是无色、有特殊气味的液体，把苯倒入盛碘水的试管中，振荡，静置，发现液体分层，上层呈紫红色，下层呈无色，说明苯的密度比水小，而且不溶于水。加几滴植物油于盛苯的试管中，振荡，发现植物油溶于苯，说明苯是很好的有机溶剂。将盛有苯的两个试管分别插入沸水和冰水中，将会发现前者沸腾，后者凝结成无色晶体。

2．苯的分子式是C6H6，结构简式是，其分子结构特点：

(1)苯分子为平面正六边形结构；

(2)分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内；

(3)6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键。

3．苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃和烯烃。(1)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，在空气中能够燃烧，燃烧时产生明亮的火焰并有浓烟

产生，燃烧的化学方程式为

(2)①苯不与溴水反应，但在催化剂作用下能与液溴发生取代反应，反应方程式为

②苯与浓硝酸反应的化学方程式为

(3)一定条件下，苯能与H2发生加成反应，反应方程式为

探究点一溴苯和硝基苯的实验室制取

1．溴苯的实验室制取

(1)实验装置如下图所示。装置中的导管具有导气、冷凝回流作用。

(2)将苯和少量液溴放入烧瓶中，同时加入少量铁屑作催化剂，用带导管的塞子塞紧。观察实验现象：

①常温下，整个烧瓶内充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；

②反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有淡黄色的AgBr沉淀生成；

③把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成。

2．实验室制备硝基苯的实验装置如右图所示，主要步骤如下：

①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸，加入反应器中。

②向室温下的混合酸中逐滴加入一定质量的苯，充分振荡，混合均匀。

③在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束。

④除去混合酸后，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。

⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

填写下列空白：

(1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸时，操作注意事项是。

(2)步骤③中，为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是。

(3)步骤④中洗涤和分离粗硝基苯应使用的仪器是。

(4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是。

(5)纯硝基苯是无色、密度比水(填“小”或“大”)、具有味的油状液体。

答案(1)先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却(2)将反应器放在50～60 ℃的水浴中加热

(3)分液漏斗(4)除去粗产品中残留的酸(5)大苦杏仁

特别提醒①浓硫酸与浓硝酸混合时，应先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却。如果先注入浓硫酸，再注入浓硝酸，会造成浓硝酸受热迸溅、挥发。②反应温度是50～60 ℃，为方便控制，所以用水浴加热。

[归纳总结]

(1)苯与溴的反应中应注意的问题

①应该用纯溴，苯与溴水不反应。

②要使用催化剂Fe或FeBr3，无催化剂不反应。

③锥形瓶中导管不能插入液面以下的原因是HBr极易溶于水，防止倒吸。

(2)苯的硝化反应中应注意的问题

①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。

②必须用水浴加热，且在水浴中插入温度计测量温度。

[活学活用]

1．某化学课外小组用下图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。

(1)写出A中反应的化学方程式：。

(2)观察到A中的现象是。

(3)实验结束时，打开A下端的活塞，让反应液流入B中，充分振荡，目的是，写出有关的化学方程式：。

(4)C中盛放CCl4的作用是。

(5)要证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向试管D中加入AgNO3溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入，现象是。

答案(1)

(2)反应液微沸，有红棕色气体充满反应器A

(3)除去溶于溴苯中的溴Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O

(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气

(5)石蕊试液溶液变红色(其他合理答案也可)

解析本题主要考查溴苯制备过程中的细节问题。由于苯、液溴的沸点较低，且反应

为放热反应，故A中观察到的现象为反应液微沸，有红棕色气体充满反应器A。HBr中混有的Br2在经过CCl4时被吸收；在制备的溴苯中常混有Br2，一般加入NaOH溶液中，Br2因发生反应Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O而被除去。

若该反应为取代反应则必有HBr生成，若为加成反应则没有HBr生成，故只需检验D中是否含有大量H＋或Br－即可。

理解感悟粗溴苯的提纯：粗溴苯中往往因含少量Br2而呈褐色，将粗溴苯与NaOH溶液混合，振荡、静置后分液，可得无色的溴苯。Br2与NaOH溶液反应后生成的无机酸盐进入水层，溴苯不溶于水且比水重，振荡，静置后出现分层现象，下层为溴苯。

探究点二苯的同系物、芳香烃及其来源

1．苯的同系物的组成和结构特点

(1)苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代后的产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是烷基，通式为C n H2n－6(n>6)。

(2)分子式C8H10对应的苯的同系物有4种同分异构体，分别为

2．苯的同系物的化学性质

(1)氧化反应

①苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，实质是苯环上的甲基被酸性KMnO4溶液氧化。

②苯的同系物均能燃烧，火焰明亮有浓烟，其燃烧的化学方程式的通式为

③鉴别苯和甲苯的方法：滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色的是甲苯。

(2)取代反应

甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下反应生成三硝基甲苯，化学方程式为

，三硝基甲苯的系统命名为2,4,6­三硝基甲苯，又叫TNT，是一种淡黄色晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路等。

(3)加成反应