苯和苯的同系物

1、第二节第二节.芳香烃芳香烃1.十九世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，已经陆续用煤气照明，煤炭工业蒸蒸日上。2.煤焦油造成严重污染，要想变废为宝，必须对煤焦油进行分离提纯。3.煤焦油焦臭黑粘，化学家们忍受烧烤熏蒸，辛勤工作在炉前塔旁。英国化学家法拉第看到了这一物质，决心分离和提纯它。经历了五年的时间。4.1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，在80 左右得到的一种新的碳氢化合物。描述为：略带有香味，常温为液态，当把这种液体放到冰水中冷却到零度时，它就会结晶成固体，在玻璃容器壁上长出树状的晶体。如果从冰水中取出，让温度慢慢上升，这种固体在5.5时熔化。暴露在空气中，完全挥发。 思辨：

2、从上面的描述中，法拉第在获取苯的时候，也在获取这种物质的物理性质。 实验1：向二支试管中分别滴入1ml苯，观察苯的颜色与状态。向一支试管中加入少量水，振荡后，静止，观察现象！ 向另外一支试管加入少量的酒精，观察现象！分层分层不分层不分层对实验提出三个问题： 1.假如有同学加入水与苯的体积相近，如何假如有同学加入水与苯的体积相近，如何用简单的实验证明上层液体是苯还不是水用简单的实验证明上层液体是苯还不是水呢？呢？2.从法拉第的描述中，得出苯的熔沸点从法拉第的描述中，得出苯的熔沸点大约是多少？大约是多少？3.1mol的苯在标准状况下的体积是否为的苯在标准状况下的体积是否为22.4L?一、苯的物理性

3、质一、苯的物理性质1.1.无色，有特殊芳香气味的液体无色，有特殊芳香气味的液体2.2.密度小于水密度小于水3.3.不溶于水易溶于有机溶剂不溶于水易溶于有机溶剂4.4.熔点熔点5.5, 5.5, 沸点沸点80.180.15.5.易挥发（密封保存）易挥发（密封保存）6.6.苯蒸气有毒苯蒸气有毒 7.7.如果用冰冷却，苯凝结成无色的晶如果用冰冷却，苯凝结成无色的晶体体 法拉第获取苯后，科学家们开始研究其组成，其中燃烧法是最重要的方法。实验2.用玻璃棒蘸取少许苯，在酒精灯上点燃，观察现象？ 明亮的火焰，产生浓烟通过李比希得到苯的密度是乙炔的3倍，碳的含量是92.3。求的苯的分子式为C6H6. 写出二种

4、分子式为C6H6的直链烃。 实验3.二支试管中，各加入2ml苯，向其中一支试管中滴入2ml滴酸性高锰酸钾溶液;向另外一支试管滴入1ml溴水，振荡后静止。1ml1ml溴水溴水 实验实验 ：2ml2ml苯苯2ml2ml苯苯1mlKMnO1mlKMnO4 4(H(H+ +) )溶液溶液（ ）( (分层）分层）振荡振荡振荡振荡（ ）（ ） 紫红色紫红色不褪不褪上层橙红色上层橙红色下层几乎无色下层几乎无色实验3.二支试管中，各加入二支试管中，各加入2ml苯，向其中苯，向其中一支试管中滴入一支试管中滴入2ml滴酸性高锰酸钾溶液滴酸性高锰酸钾溶液;向另向另外一支试管滴入外一支试管滴入1ml溴水，振荡后静止。

5、溴水，振荡后静止。 通过以上的实验，证明苯分子中不存在通过以上的实验，证明苯分子中不存在CC和和C=C。苯的结构困扰了当时所有的。苯的结构困扰了当时所有的化学家，经过了几十年也未能突破。化学家，经过了几十年也未能突破。 最终由一个曾经学习建筑学的，只因为最终由一个曾经学习建筑学的，只因为听了一代宗师李比希的化学讲座，被李比听了一代宗师李比希的化学讲座，被李比希的魅力所征服，结果成为化学家：他擅希的魅力所征服，结果成为化学家：他擅长从建筑学的观点研究化学问题，被人称长从建筑学的观点研究化学问题，被人称为为“化学建筑师化学建筑师”-凯库勒凯库勒(德国化学德国化学家家 ) 凯库勒在凯库勒在18661

6、866年发表的年发表的“关关于芳香族化合物的研究于芳香族化合物的研究”一文中，一文中，提出两个假说：提出两个假说：1.1.苯的苯的6 6个碳原子形成环状闭链，个碳原子形成环状闭链，即平面六角闭链。即平面六角闭链。2.2.各碳原子之间存在单双键交替各碳原子之间存在单双键交替形式。形式。假说假说1 1根据事实提出，很快被证实：根据事实提出，很快被证实： 苯的一元溴代物只有一种。苯的一元溴代物只有一种。 他的儿子小帕金以实验证实环状结构的假设。他的儿子小帕金以实验证实环状结构的假设。假说假说2 2遇到麻烦。按假说遇到麻烦。按假说2 2推知，苯的邻位二元取代物推知，苯的邻位二元取代物 应有两种（同分异

7、构体）：应有两种（同分异构体）：X XX XX XX X然而实验结果并没有发现这一情况。然而实验结果并没有发现这一情况。 凯库勒的假说凯库勒的假说2 2暴露出缺陷。暴露出缺陷。 18721872年凯库勒提出补充论点：年凯库勒提出补充论点： 苯分子中碳原子完全以平衡位置为苯分子中碳原子完全以平衡位置为中心进行振荡运动，使得相邻的两个碳中心进行振荡运动，使得相邻的两个碳原子不断反复进行相吸与相斥，双键因原子不断反复进行相吸与相斥，双键因此不断更换位置。苯分子实际如下图所此不断更换位置。苯分子实际如下图所示，不断地进行两种结构的交替运动示，不断地进行两种结构的交替运动。1. 19351. 1935年

8、，詹斯用年，詹斯用X X射线衍射法证实苯环呈射线衍射法证实苯环呈平面的正六边形。凯库勒的假说平面的正六边形。凯库勒的假说1 1被确认为是被确认为是反映客观事实的假设。反映客观事实的假设。2. 2. 经修正的凯库勒假说，逐渐被现代化学理经修正的凯库勒假说，逐渐被现代化学理论所采用。论所采用。 为了纪念凯库勒，他所提出的苯的结构式为了纪念凯库勒，他所提出的苯的结构式被命名为凯库勒结构式，现仍被使用。但苯分被命名为凯库勒结构式，现仍被使用。但苯分子中并没有交替存在的单、双键。子中并没有交替存在的单、双键。并五苯分子的结构并五苯分子的结构大家要争当这样的人！IBM科学家首次拍下单个分子照片科学家首次拍

9、下单个分子照片 到达知识高峰的人往往是到达知识高峰的人往往是以渴望求知为动力，用尽毕生以渴望求知为动力，用尽毕生精力进行探索的人，而绝不是精力进行探索的人，而绝不是那些以谋取私利为目的的人。那些以谋取私利为目的的人。 凯库勒凯库勒 （经典有机化学结构理论（经典有机化学结构理论 的奠基的人之一的奠基的人之一）二、苯分子的结构式及结构简式二、苯分子的结构式及结构简式分子式分子式 ：C C6 6H H6 6( (不饱和不饱和) )结构简式：结构简式：或或CCCCCCHHHHHH结构式：结构式：（1）苯分子是平面六）苯分子是平面六边形的稳定结构；边形的稳定结构；（2）苯分子中碳碳键）苯分子中碳碳键是介

10、于碳碳单键与碳是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独碳双键之间的一种独特的键；特的键；（3）苯分子中六个碳）苯分子中六个碳原子等效，六个氢原原子等效，六个氢原子等效。子等效。 结构特点：结构特点： 空间构型：平面正六边形空间构型：平面正六边形练习练习:(1)1866:(1)1866年凯库勒提出了苯的单双键年凯库勒提出了苯的单双键交替的正六边形平面结构（如图所示）交替的正六边形平面结构（如图所示）, ,解解释了苯的部分性质释了苯的部分性质, ,但还有一些问题尚未解但还有一些问题尚未解决决, ,它不能解释的事实是它不能解释的事实是A A、苯不能使溴水褪色、苯不能使溴水褪色B B、苯能与、苯能与H H

11、2 2发生加成反应发生加成反应C C、溴苯没有同分异构体、溴苯没有同分异构体D D、邻二溴苯只有一种、邻二溴苯只有一种A、D（2 2）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是是介于单键和双键之间的一种独特的键是介于单键和双键之间的一种独特的键 例题：将下列各种液体或溶液分别于溴水混合并振荡，静置后混合液分成二层，下层几乎呈无色的是 A.苯 B.四氯化碳 C.KI D.酒精A2C6H6+15O2 12CO2+ 6H2O点燃点燃产生产生浓烟浓烟三、苯的化学性质三、苯的化学性质1.1.苯的氧化反应苯的氧化反应：在空气中燃烧：在空气中燃烧但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色但不能使酸

12、性高锰酸钾溶液褪色2.2.苯的取代反应：（卤代、硝化、磺化）苯的取代反应：（卤代、硝化、磺化） （1）卤代反应苯在三卤化铁催化下可与苯在三卤化铁催化下可与ClCl2 2、BrBr2 2发生取代反应，生发生取代反应，生成一卤代苯、二卤代苯（主要是邻、对位取代产物）成一卤代苯、二卤代苯（主要是邻、对位取代产物）等。等。 2Fe+3Br2Fe+3Br2 2=2FeBr=2FeBr3 3 + Br2 Br + HBrFeBr3 纯溴苯是无色液体，密度大于水。纯溴苯是无色液体，密度大于水。 =45.1kj/mol因为夜溴对皮肤有强的腐蚀性，蒸气因为夜溴对皮肤有强的腐蚀性，蒸气有毒，不宜在课堂上操作。所以

13、，我有毒，不宜在课堂上操作。所以，我们只有看视频了！们只有看视频了！1.制取溴苯制取溴苯 剧烈反应，有白雾生剧烈反应，有白雾生成，三颈烧瓶底部有成，三颈烧瓶底部有褐色油状物出现，加褐色油状物出现，加NaOHNaOH溶液后有红褐溶液后有红褐色沉淀生成色沉淀生成实验思考题：实验思考题：1.1.实验开始后实验开始后, ,可以看到哪些现象可以看到哪些现象? ?2.Fe2.Fe屑的作用是什么？屑的作用是什么？3.3.长导管的作用是长导管的作用是什么？什么？4.4.为什么导管末端不插入液面下？为什么导管末端不插入液面下？与溴反应生成催化剂与溴反应生成催化剂液体轻微翻腾，有气体逸出液体轻微翻腾，有气体逸出.

14、 .导管口有白导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有雾，溶液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体褐色不溶于水的液体用于导气和冷凝用于导气和冷凝回流回流溴化氢易溶于水，防止倒吸溴化氢易溶于水，防止倒吸。5.5.哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？6.6.纯净的溴苯应是无色的，为什么所得溴苯为褐色？怎样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？使之恢复本来的面目？苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成，说明它们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发生了取

15、代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。溴化氢。因为未发生反应的溴和反应中的催化剂因为未发生反应的溴和反应中的催化剂FeBrFeBr3 3溶解在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。去，还溴苯以本来的面目。7.用溴和苯制取溴苯时，为什么用用溴和苯制取溴苯时，为什么用纯溴而不能用溴水？纯溴而不能用溴水？ 先要提出：先要提出：相似相溶相似相溶 FeBr3是极性分子，可溶于是极性分子，可溶于水并可电离为离子；而溴和苯为非极性分子（溴水并可电离为离子；而溴和苯为非极性分子（溴微溶，苯不溶）。如果有大量水存在的话，

16、整个微溶，苯不溶）。如果有大量水存在的话，整个反应体系中反应物与催化剂会分离，催化剂变起反应体系中反应物与催化剂会分离，催化剂变起不到催化作用不到催化作用。 无水无水FeBr3的纯度很难保持的纯度很难保持,它容易跟它容易跟水起反应水起反应: FeBr3+H2OFeBr3H2O，破坏了作为催化剂的结构和功能。所以破坏了作为催化剂的结构和功能。所以要现制现用！要现制现用！ 除去随溴化氢逸出的溴和除去随溴化氢逸出的溴和苯的蒸气苯的蒸气1.在按装置在按装置B、C装好仪器及药品后要使反应开始，应对装置装好仪器及药品后要使反应开始，应对装置B进行的进行的操作是操作是应对装置应对装置C进行的操作是进行的操作

17、是旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到铁粉上旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到铁粉上 托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中 2.装置装置B、C较好地解决了较好地解决了A中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。便了操作。A装置中这一问题在实验中造成的后果是装置中这一问题在实验中造成的后果是Br2和苯的蒸气逸出，污染环境和苯的蒸气逸出，污染环境 3.B中采用了洗气瓶吸收装置，其作用是 反应后洗气瓶中可能出现的现象是。 4.B装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是：。吸

18、收反应中随吸收反应中随HBr逸出的逸出的Br2和苯蒸气和苯蒸气 CCl4由无色变成橙色由无色变成橙色随随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低率低； 由于导管插入由于导管插入AgNO3溶液中而易产生倒吸溶液中而易产生倒吸 （2）硝化反应苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在5050 6060时生成一时生成一取代硝基苯；当温度升高至取代硝基苯；当温度升高至100100110110时则生成二取时则生成二取代产物间二硝基苯。代产物间二硝基苯。 + HNO3 NO2 + H2O浓硫酸浓硫酸5060 + 2HNO3 N

19、O2 + 2H2O浓硫酸浓硫酸100110 NO2硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，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。难溶于水，易溶于乙醇和乙醚。硝基密度比水大。难溶于水，易溶于乙醇和乙醚。硝基苯有毒（硝基苯与皮肤接触或它的蒸气被人体吸收，苯有毒（硝基苯与皮肤接触或它的蒸气被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。都能引起中毒），是制造染料的重要原料。实验步骤实验步骤:先将先将1.5mL浓硝酸注浓硝酸注入大试管中入大试管中,再慢慢注入再慢慢注入2mL浓硫浓硫酸酸,并及时摇匀和冷却并及时摇匀和冷却.向冷却后的酸中逐滴加入向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯苯,充

20、分振荡充分振荡,混和均匀混和均匀.将混合物控制在将混合物控制在50-60的条件的条件下约下约10min,实验装置如左图实验装置如左图.将反应后的液体到入盛冷水的将反应后的液体到入盛冷水的烧杯中烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色可以看到烧杯底部有黄色油状物生成油状物生成,经过分离得到粗硝基经过分离得到粗硝基苯苯. 粗产品依次用蒸馏水和粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤溶液洗涤,最后再用蒸馏最后再用蒸馏水洗涤水洗涤.将用无水将用无水CaCl2干燥后的干燥后的粗硝基苯进行蒸馏粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯得到纯硝基苯.实验注意的问题实验注意的问题：1、配制一定比例浓硫酸和浓硝酸时，为、配制一定比例

21、浓硫酸和浓硝酸时，为什么要把浓硫酸慢慢注入弄硝酸中？浓硫什么要把浓硫酸慢慢注入弄硝酸中？浓硫酸的作用是什么？酸的作用是什么？答：减慢稀释过程，使浓硫酸稀答：减慢稀释过程，使浓硫酸稀释时放出的能量均匀释放释时放出的能量均匀释放浓硫酸的作用：催化剂，吸水剂。浓硫酸的作用：催化剂，吸水剂。2、为了使反应在、为了使反应在50-60下进行，常用下进行，常用的方法是什么？它的优点是什么？的方法是什么？它的优点是什么？答：水浴加热。答：水浴加热。 优点是便于控制温度，受优点是便于控制温度，受热均匀。热均匀。3.为什么硝化反应控制在50-60？温度计的作用及其水银球的位置？ 答：苯和浓硝酸的沸点低，易挥发：温

22、度计的水银球位于水浴中，控制水浴温度4、装置中常在试管上连接玻璃管，作用是什么？ 答：冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸。物质的沸点苯：苯：80.1 硝硝 酸：酸：83 硝基苯：硝基苯：210.9 5、洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是 ？用5氢氧化钠溶液洗涤的目的是什么？发生的反应方程式的书写？答：分液漏斗 除去溶在硝基苯中的NO26、描述一下硝基苯的物理性质?纯硝基苯是无色，密度比水,具有 气味的油状液体。 大大苦杏仁苦杏仁练习1.实验室里用溴和苯反应制取溴苯。得到粗溴苯后，要用如下操作精制：蒸馏；水洗；用干燥剂干燥；用l0的NaOH溶液洗。正确的操作顺序是（） AB CDB练习2.将溴水和苯混合振

23、荡，静置后分液分离，让分离出的苯置于一试管中，加入某些物质后可以在试管口产生白雾，这种物质是A亚硫酸钠B溴化铁C锌粉 D铁粉BD3.加成反应工业制取环己烷的主要方法工业制取环己烷的主要方法+ 3Cl2催化剂催化剂ClClClClClClHHHHHH+ H2Ni环己烷环己烷紫外线的作用紫外线的作用苯的化学性质小结苯环结构比较稳定，易发生取代反应，苯环结构比较稳定，易发生取代反应，而破坏结构的加成反应和氧化反应比较困而破坏结构的加成反应和氧化反应比较困难。难。（易取代、（易取代、 能氧化、难加成）能氧化、难加成）二、苯的同系物1.1.定义定义: :通式：结构特点结构特点:只含有一个苯环只含有一个苯环,苯环上连结烷基苯环上连结烷基.苯环上的氢原子被烷基取代的产物苯环上的氢原子被烷基取代的产物CnH2n-6(n6) 常见的苯的同系物常见的苯的同系物一CHCH3 3一一CHCH3 3CHCH3 3C7H8C8H10邻二甲苯甲苯一C2H5乙苯C8H101.1.比较苯和甲苯结构的异同点比较苯