理化生高中化学有机化学基础芳香烃学习教案

1、会计学1理化生高中化学有机化学理化生高中化学有机化学(yu j hu xu)基基础芳香烃础芳香烃第一页，共40页。芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物：含有苯环芳香族化合物：含有苯环(bn hun)的有机化合物的有机化合物第1页/共39页第二页，共40页。苯的结构苯的结构(jigu)与性质与性质苯的比例模型苯的比例模型苯的苯的1H核磁共振谱图核磁共振谱图第2页/共39页第三页，共40页。CCCCCCHHHHHH第3页/共39页第四页，共40页。l苯不能通过化学反应使酸性高锰酸钾溶液苯不能通过化学反应使酸性高锰酸钾溶液(rngy)、溴的四氯化碳溶液、溴的四氯化碳溶液(rngy)褪色褪色l苯的一取

2、代产物只有一种，二取代产物共有苯的一取代产物只有一种，二取代产物共有(n yu)三种三种实验实验(shyn)事实事实l碳碳双键加氢时放出的热量与双键数目大致成正比。苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。碳碳双键加氢时放出的热量与双键数目大致成正比。苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。(g) + H2(g)(g)；H= 119.6kJmol-1(g) + 2H2(g)(g)；H= 237.1kJmol-1(g) + 3H2(g)(g)；H= 208.4kJmol-1第4页/共

3、39页第五页，共40页。苯分子结构苯分子结构(fn z ji u)示意图示意图扫描隧道显微镜观察扫描隧道显微镜观察(gunch)到苯分子到苯分子苯分子中，每个碳原子都采用苯分子中，每个碳原子都采用sp2杂化方式分别与杂化方式分别与1个氢原子、个氢原子、2个碳原子形成个碳原子形成键。键。6个碳原子除了个碳原子除了(ch le)通通过过6个个键连接成环外，每个碳原子还分别提供键连接成环外，每个碳原子还分别提供1个个p轨道和一个电子，由轨道和一个电子，由6个碳原子共同形成大个碳原子共同形成大键。键。第5页/共39页第六页，共40页。l苯环苯环(bn hun)结构相当稳定结构相当稳定 凯库勒式有凯库勒

4、式有待完善待完善苯的结构到底苯的结构到底(do d)(do d)为何为何现代物理方法（射线现代物理方法（射线(shxin)法、光谱法、偶极距的测定）法、光谱法、偶极距的测定） 平面正六边形，键角1206个碳碳键完全相同碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键 第6页/共39页第七页，共40页。第7页/共39页第八页，共40页。1、装置中冷凝管的作用？2、冷却水为什么下进上出？3、为什么导管口不插到液面下？4、装置最后(zuhu)为何用干燥管？5、反应有哪些显著现象？6、能否用溴水？7、如何净化溴苯？8、什么现象确定该反应是取代反应？第8页/共39页第九页，共40页。苯的结构苯的结构(jigu)

5、与性质与性质 苯在三卤化铁催化下可与苯在三卤化铁催化下可与Cl2Cl2、Br2Br2发生取代反应，生成一卤代苯、二卤代苯（主要发生取代反应，生成一卤代苯、二卤代苯（主要(zhyo)(zhyo)是邻、对位取代产物）等是邻、对位取代产物）等 + Br2 Br + HBrFeBr3 + 2Br2 Br + 2HBrFeBr3 Br + 2Br2 Br + 2HBrFeBr3 Br苯的化学性质苯的化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)卤代反应卤代反应第9页/共39页第十页，共40页。第10页/共39页第十一页，共40页。1.1.温度计的位置和作用温度计的位置和作用(zuyng)(zu

6、yng)？ 2.2.混酸如何配制？浓硫酸起什么作用混酸如何配制？浓硫酸起什么作用(zuyng)(zuyng)？3.3.烧杯内水浴液面和试管内混合液的液烧杯内水浴液面和试管内混合液的液面有何差别？面有何差别？4.4.试管塞上的玻璃直导管的作用试管塞上的玻璃直导管的作用(zuyng)(zuyng)？5.5.制得的产物不是无色，为什么？如何制得的产物不是无色，为什么？如何提纯硝基苯？提纯硝基苯？第11页/共39页第十二页，共40页。苯的结构苯的结构(jigu)与性质与性质 苯的化学性质苯的化学性质硝化硝化(xio hu)(xio hu)反应反应 苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物

7、在6060时生成一取代硝基苯，当温度升高时生成一取代硝基苯，当温度升高(shn(shn o)o)至至100100110110时则生成二取代产物间二硝基苯。时则生成二取代产物间二硝基苯。 + HNO3 NO2 + H2O浓硫酸浓硫酸60 + 2HNO3 NO2 + 2H2O浓硫酸浓硫酸100110 NO2第12页/共39页第十三页，共40页。苯的结构苯的结构(jigu)与性质与性质苯的化学性质苯的化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)其它反应其它反应加成反应加成反应(ji chn fn yn)+ 3H2Ni18MPa 180250工业制取环己烷的主要方法工业制取环己烷的主要方法

8、氧化反应氧化反应2C6H6+15O212CO2+6H2O冒浓的黑烟冒浓的黑烟第13页/共39页第十四页，共40页。苯的结构苯的结构(jigu)与性质与性质苯的化学性质苯的化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)小结小结 苯环结构苯环结构(jigu)(jigu)比较稳定，易发生取代反比较稳定，易发生取代反应，而破坏结构应，而破坏结构(jigu)(jigu)的加成反应和氧化反应的加成反应和氧化反应比较困难比较困难易取代、难加成、能氧化易取代、难加成、能氧化第14页/共39页第十五页，共40页。芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要十九

9、世纪初，由于冶金工业的发展，需要(xyo)大量焦碳，生产焦碳的主要方法大量焦碳，生产焦碳的主要方法是煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。是煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。第15页/共39页第十六页，共40页。煤焦油煤焦油煤的干馏除得到焦炭外还煤的干馏除得到焦炭外还能获得有用的煤气，但同能获得有用的煤气，但同时却生成一种时却生成一种(y zhn)黑糊糊，粘乎乎有特殊臭黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它味的油状液体！人们把它称作煤焦油称作煤焦油芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第16页/共39页第十七页，共40页。就成为当时生产就成为当时生产(shngchn)中迫切需中迫切需要解

10、决的一个重要的要解决的一个重要的环境和社会问题。环境和社会问题。当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公害。随着成公害。随着(su zhe)炼焦工业的发展，煤焦炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第17页/共39页第十八页，共40页。后来，以法拉第为代表的科学家对煤焦油产生了兴趣并从煤焦油中分离出了以芳香烃为主的多种重要芳香族化合物，又以这些芳香族化合物为原料合成后来，以法拉第为代表的科学家对煤焦油产生了兴趣并从煤焦油中分离出了以芳香烃为主的多种重要

11、芳香族化合物，又以这些芳香族化合物为原料合成(hchng)了多种染料、药品、香料、炸药等有机产品。到十九世纪中叶，形成了以煤焦油为原料的有机合成了多种染料、药品、香料、炸药等有机产品。到十九世纪中叶，形成了以煤焦油为原料的有机合成(hchng)工业。工业。芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第18页/共39页第十九页，共40页。大约到了大约到了1930年，由煤生产苯已经年，由煤生产苯已经(y jing)发展成为世界性的大吨位工业。发展成为世界性的大吨位工业。1940年以来，通过石油催化重整生成苯、甲苯、二甲苯等；烃裂解制乙烯时，裂解汽油副产物中含芳烃达年以来，通过石油催化重整生成

12、苯、甲苯、二甲苯等；烃裂解制乙烯时，裂解汽油副产物中含芳烃达4048%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。，因此石油也成为芳香烃的重要来源。芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第19页/共39页第二十页，共40页。苯是生产苯酚、硝基苯、苯胺、环己苯是生产苯酚、硝基苯、苯胺、环己烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有机化合物的原料。通过这些有机化合机化合物的原料。通过这些有机化合物又可生产多种合成树脂、合成纤维、物又可生产多种合成树脂、合成纤维、染料、医药染料、医药(yyo)、洗涤剂、合成、洗涤剂、合成橡胶、炸药等。交流你经过查阅资料橡胶、炸药等。交流你经过

13、查阅资料所了解的苯的用途。所了解的苯的用途。第20页/共39页第二十一页，共40页。含义：苯的苯环上氢原子被烷基含义：苯的苯环上氢原子被烷基(wn j)代替而得到的芳烃代替而得到的芳烃苯环苯环(bn hun)上可以连接上可以连接1-6个烷基个烷基CH3 |CH2CH3 |CH3 | |CH3 |CH3CH3 |CH3CH3H3CH3C 甲苯甲苯(ji bn)(C7H8) 乙苯乙苯( C8H10) 对二甲苯对二甲苯(ji bn)(C8H10) 六甲基苯六甲基苯(C12H18)芳香烃的来源和应用芳香烃的来源和应用第21页/共39页第二十二页，共40页。下列实验帮助我们认识苯的同系物的性质：下列实验

14、帮助我们认识苯的同系物的性质：1 1、取一支试管，向其中加入、取一支试管，向其中加入2mL2mL苯，再加入苯，再加入3-53-5滴滴高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微加热，高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微加热，观察观察(gunch)(gunch)实验现象。实验现象。 2 2、取一支试管，向其中加入、取一支试管，向其中加入2mL2mL甲苯，再加入甲苯，再加入3-53-5滴高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微加滴高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微加热，观察热，观察(gunch)(gunch)实验现象。实验现象。3 3、取一支试管，向其中加入、取一支试管，向其中加入2mL2m

15、L二甲苯，再加入二甲苯，再加入3-3-5 5滴高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微滴高锰酸钾酸性溶液，振荡试管，必要时可稍微加热，观察加热，观察(gunch)(gunch)实验现象。实验现象。根据以上实验现象，你能得出什么结论？根据以上实验现象，你能得出什么结论？第22页/共39页第二十三页，共40页。现象现象结论结论苯苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾甲苯甲苯+酸性酸性高锰酸钾高锰酸钾二甲苯二甲苯+酸酸性高锰酸钾性高锰酸钾你观察你观察(gunch)到了什么现象？完成下表。到了什么现象？完成下表。酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液(rngy)褪色（较褪色（较慢）慢）酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液

16、(rngy)褪色（较快）褪色（较快）酸性高锰酸酸性高锰酸钾溶液不褪色钾溶液不褪色苯不能被酸性高锰酸苯不能被酸性高锰酸钾氧化钾氧化？第23页/共39页第二十四页，共40页。反应反应(fnyng)机理：机理： |CH | O | COH |酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)(1)氧化(ynghu)反应第24页/共39页第二十五页，共40页。苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)CH2CHCH3CH3能使酸性能使酸性(sun xn)高锰酸钾溶液褪色高锰酸钾溶液褪色不能使酸性高锰酸钾不能使酸性高锰酸钾(o mn s

17、un ji)溶液褪色溶液褪色CH2CH2CH3？CCH3CH3H3CCCH2CH3CH3H3C第25页/共39页第二十六页，共40页。 CH3 |CCH3 | CH3CH3 | |CH2R CH3 |CH3CH CH3 |CCH3 | CH3HOOC | |COOHHOOCKMnOKMnO4 4/H/H+ +苯的同系物中如果与苯环直接相连的碳原子苯的同系物中如果与苯环直接相连的碳原子上连有氢，该苯的同系物则可使酸性高锰酸上连有氢，该苯的同系物则可使酸性高锰酸钾溶液褪色钾溶液褪色(tu s)(tu s)，与苯环相连的烷基，与苯环相连的烷基通常被氧化成羧基。通常被氧化成羧基。 苯的同系物的化学性质

18、苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)第26页/共39页第二十七页，共40页。CH3 | |NO2CH3 |NO2O2N + 3HNO3 + 3H2O浓硫酸浓硫酸100苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)(2)取代(qdi)反应第27页/共39页第二十八页，共40页。TNT爆炸爆炸(bozh)苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)第28页/共39页第二十九页，共40页。已知：已知：+Cl2CH3CH2ClCl条件一+Cl2CH3CH3条件二条件条件(tiojin)一和条件一和条件(tiojin)二分别指的是什么条件二分别指的是什么条件

19、(tiojin)？苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)第29页/共39页第三十页，共40页。催化剂催化剂+ 3H2苯的同系物的化学性质苯的同系物的化学性质(huxu xngzh)(3)加成反应(ji chn fn yn)CH3CH3第30页/共39页第三十一页，共40页。CH2CH3 | + CH2=CH2催化剂催化剂芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第31页/共39页第三十二页，共40页。乙苯的用途乙苯的用途乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是制聚苯乙乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是制聚苯乙烯、丁苯橡胶的原料。在石油化工生产中，烯、丁苯橡胶的原料。在石油化

20、工生产中，通过石油的催化重整等加工处理得到的乙苯通过石油的催化重整等加工处理得到的乙苯的量较少。工业上主要采用乙烯和苯合成的量较少。工业上主要采用乙烯和苯合成(hchng)乙苯，再由乙苯脱氢制得苯乙烯乙苯，再由乙苯脱氢制得苯乙烯。苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯与。苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯与丁二烯加聚可以得到丁苯橡胶。丁二烯加聚可以得到丁苯橡胶。第32页/共39页第三十三页，共40页。-CH-CH2-n -CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-n聚苯乙烯聚苯乙烯丁苯橡胶丁苯橡胶第33页/共39页第三十四页，共40页。两种生产异丙苯工艺(gngy)的对比芳香烃的来源芳香烃的来源(liyun)和应用和应用第34页/共39页第三十五页，共40页。多苯代脂烃：苯环多苯代脂烃：苯环(bn hun)通过脂肪烃基通过脂肪烃基连在一起连在一起联苯或多联苯：苯环之间通过碳碳单键直接联苯或多联苯：苯环之间通过碳碳单键直接(zhji)相连相连稠环芳烃：苯环之间通过共用稠环芳烃：苯环之间通过共用(n yn)苯环的若干环边而形成苯环的若干环边而形成CHCH2 2二苯甲烷二苯甲烷(C(C1313H H1212) )联苯联苯(C(C1212H H1010) )萘萘(C(C1010H H8 8) )蒽蒽(C(C1414H H1010) )芳香烃的来源和应用芳香