高中化学选择性必修三 第二章　第三节　芳香烃

1、第三节芳香烃素养目标1.通过对苯的球棍模型等的分析,掌握苯的结构特点、化学键类型与空间构型,对比苯和甲苯的结构和性质,能从原子团相互影响的角度说明苯与同系物性质的差异性,逐渐形成宏观辨识与微观探析的学科素养。2.通过采用模型、符号等多种方式对苯及其同系物的空间结构进行综合表征,形成证据推理与模型认知的学科素养。3.通过溴苯、硝基苯的实验制备,能提出有意义的实验探究问题,能运用适当的方法控制反应速率并顺利进行实验,逐渐形成科学探究与创新意识的学科素养。知识铺垫必备知识正误判断1.不饱和烃包括烯烃、炔烃、芳香烃。2.分子中含有苯环的有机化合物称为芳香族化合物,其中含有苯环的烃称为芳香烃,最简单的为

2、苯。知识铺垫必备知识正误判断一、苯1.物理性质颜色、状态气味密度溶解性挥发性无色、液态有特殊气味比水小不溶于水,易溶于有机溶剂沸点较低,易挥发知识铺垫必备知识正误判断2.分子结构 知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】结构简式 能否反映苯的真实结构?提示不能。苯分子内的碳碳键不是单、双键交替的结构,而是介于单键和双键之间的特殊的共价键。实验操作实验现象液体分层,下层溶液不褪色液体分层,上层显橙红色结论或原因苯不溶于水,苯分子中不含碳碳双键;溴在苯中的溶解度比在水中的大知识铺垫必备知识正误判断3.化学性质(1)实验探究知识铺垫必备知识正误判断(2)化学性质 知识铺垫必备知识正误判断苯常见取代产物的

3、物理性质:溴苯:无色液体,有特殊气味,不溶于水,密度比水大。硝基苯:无色液体,有苦杏仁气味,不溶于水,密度比水大。【微思考2】哪些实验事实能够证明苯分子中碳碳键不是单、双键相互交替,而是介于单键和双键之间的特殊的化学键?提示苯不能因为发生化学反应使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。知识铺垫必备知识正误判断二、苯的同系物1.苯的同系物知识铺垫必备知识正误判断2.物理性质 颜色、状态气味密度溶解性无色、液态有类似苯的气味比水小不溶于水,易溶于有机溶剂知识铺垫必备知识正误判断3.化学性质以甲苯为例(1)实验探究 实验操作实验现象液体不分层,液体褪色液体分层,上层显橙红色结论或原因甲苯不溶于水,由于苯环的影

4、响,使甲基变活泼,能被酸性高锰酸钾溶液氧化知识铺垫必备知识正误判断(2)化学性质 知识铺垫必备知识正误判断2,4,6-三硝基甲苯的结构简式为 ,又叫梯恩梯(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、采矿、筑路、水利建设等。【微思考3】怎样通过实验来区别苯和乙苯?提示分别取少量两种液体,加入酸性KMnO4溶液,使其褪色的为乙苯,不使其褪色的为苯。知识铺垫必备知识正误判断4.稠环芳香烃由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃。如萘知识铺垫必备知识正误判断(1)标准状况下,22.4 L苯中含有3NA个碳碳双键(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 ()提示。标准状况

5、下,苯不是气态,且苯分子不含碳碳双键。(2)苯的邻、间、对位二元取代物都只有一种,均能证明苯分子中不存在单、双键交替结构。()提示。苯的邻位二元取代物只有一种才能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替。知识铺垫必备知识正误判断(4)含有一个苯环的烃一定属于苯的同系物。()提示。含有一个苯环且侧链为烷基的烃属于苯的同系物。(5)甲苯中所有的原子在同一平面上。()提示。甲苯分子的甲基中至少有2个氢原子与其他原子不在同一平面上。(6)乙苯的一氯代物有3种。()提示。乙苯的一氯代物有5种,氯原子取代位置如图: 。(7)等物质的量的苯、甲苯与足量H2加成时,消耗H2量相同。()提示。苯、甲苯与H2加成时,

6、都是苯环发生反应。(8)甲苯与溴水在加入FeBr3的条件下发生取代反应。()提示。甲苯与液溴在加入FeBr3的条件下发生取代反应。任务一任务二素养脉络随堂检测苯、苯的同系物、烃的纵横比较问题探究1.是不是所有的苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色?提示并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如 ,由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子,所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。任务一任务二素养脉络随堂检测2.均三甲苯是一种城市中常见的挥发性有机化合物(VOC),主要由燃烧产生。由于苯环上的三个氢原子有着相同的化学环境,因此,均三甲苯有时在包含芳香质子的有机样品的核磁共振测定中用作内标物。均

7、三甲苯在一定条件下发生溴代反应,得到的一溴代物有几种?写出结构简式。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展1.芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系图解任务一任务二素养脉络随堂检测2.苯与苯的同系物的异同点(1)相同点任务一任务二素养脉络随堂检测(2)不同点苯的同系物中苯环和侧链的相互影响任务一任务二素养脉络随堂检测苯的同系物的两种取代以甲苯为例: 任务一任务二素养脉络随堂检测3.各类烃的性质比较各类烃与常见试剂反应的比较:烃溴单质溴水溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液烷烃与溴蒸气在光照条件下发生取代反应不反应,液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水褪色不反应,互溶不褪色

8、不反应烯烃加成加成褪色加成褪色氧化褪色炔烃加成加成褪色加成褪色氧化褪色任务一任务二素养脉络随堂检测烃溴单质溴水溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液苯一般不反应,催化条件下可取代不反应,发生萃取而使溴水褪色不反应,互溶不褪色不反应苯的同系物一般不反应,光照条件下发生侧链上的取代,催化条件下发生苯环上的取代不反应,发生萃取而使溴水褪色不反应,互溶不褪色氧化褪色任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例1(1)分子式为C9H12的苯的同系物,已知其苯环上只有一个取代基,下列说法中正确的是。A.该有机化合物不能发生加成反应,但能发生取代反应B.该有机化合物不能使酸性KMnO4溶液褪色,但能使溴水褪色C.该有

9、机化合物分子中的所有原子可能在同一平面上D.该有机化合物的一溴代物最多有6种同分异构体(2)若上述苯的同系物有两个支链,写出可能的有机化合物的结构简式及各自的一溴代物的种数:。任务一任务二素养脉络随堂检测答案(1)D 任务一任务二素养脉络随堂检测解析(1)A项,苯环可以发生加成反应,错误;B项,该苯的同系物可使酸性KMnO4溶液褪色,错误;C项,由于该有机化合物分子中苯环上的侧链为烷基(C3H7),故所有原子不可能共平面,错误;任务一任务二素养脉络随堂检测(2)分子式为C9H12的苯的同系物,若苯环上有两个支链,则分别为甲基和乙基,两者在苯环上可以处于邻、间、对三种位置关系,任务一任务二素养脉

10、络随堂检测变式训练1下列有关甲苯的实验事实中,能说明侧链对苯环性质有影响的是()A.甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯C.甲苯燃烧产生带浓烟的火焰D.1 mol甲苯与3 mol H2发生加成反应任务一任务二素养脉络随堂检测答案A 任务一任务二素养脉络随堂检测制取溴苯和硝基苯的实验设计问题探究1.溴苯制备实验中能否用溴水代替纯溴?反应中FeBr3的作用是什么?提示不能,苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。FeBr3作该反应的催化剂。2.硝基苯制备实验中为何需控制温度在5060 ?可以采用什么方法加热?提示温度过低反应速率慢,温度过高会导致副反应发生。采用水浴加热。3.硝基苯是无色液体,为什么制得的硝基

11、苯往往呈黄色?怎样消除?提示浓硝酸受热分解生成NO2,NO2溶于硝基苯中,使硝基苯呈黄色。净化步骤:水洗碱洗水洗干燥。任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展1.溴苯的制取(1)实验装置与各部分作用实验装置长直导管作用有两个作用:一是:冷凝回流二是:导气硝酸银溶液现象:有浅黄色沉淀生成作用:证明发生的是取代反应而不是加成反应任务一任务二素养脉络随堂检测(2)溴苯的除杂溴苯显褐色的原因:溴苯中溶有溴。除杂的实验操作:水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水),蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯任务一任务二素养脉

12、络随堂检测(3)溴苯的创新制取创新装置的优点:有分液漏斗,可控制液溴的量。加装一个用CCl4除溴蒸气的装置。倒扣的漏斗可以防倒吸,还有利于尾气吸收。任务一任务二素养脉络随堂检测2.硝基苯的实验室制备(1)实验装置(如图)(2)实验步骤配制混合酸:先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入2 mL浓硫酸,并及时摇匀和冷却;向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯,充分振荡,混合均匀;将大试管放在5060 的水浴中加热。任务一任务二素养脉络随堂检测(3)实验现象将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中,可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成。(4)注意事项浓硫酸作催化剂和吸水剂;必须用水浴加热,且在水浴

13、中插入温度计测量温度;玻璃管的作用是冷凝回流;纯净的硝基苯是无色液体,实验室制得的硝基苯因溶有少量NO2而显黄色。任务一任务二素养脉络随堂检测(5)由粗产品获取纯净硝基苯的实验操作:用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)用无水氯化钙干燥,最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例2(2019全国1,9)实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是()任务一任务二素养脉络随堂检测A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开KB.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色C.装置c中碳酸钠溶液的作

14、用是吸收溴化氢D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯答案D解析如果不先打开K,分液漏斗内的液体无法顺利滴入,A项正确;溴易挥发,挥发出的溴被四氯化碳吸收,因此装置b中的液体逐渐变为浅红色,B项正确;碳酸钠溶液可以与挥发出的溴化氢反应,C项正确;通常情况下溴苯是液体物质,不能用结晶的方法得到,D项错误。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2实验室通过苯与浓硫酸和浓硝酸的混合液在5060 的水浴中加热制备硝基苯。已知苯与硝基苯的某些物理性质如下表所示。物质熔点/沸点/状态苯5.580.1液体硝基苯5.7210.9液体(1)配制浓硫酸和浓硝酸混合液的操作是。(2)分离硝基苯和水的混合物的方

15、法是;分离硝基苯和苯的混合物的方法是。任务一任务二素养脉络随堂检测(3)某同学用如图所示装置制取硝基苯:用水浴加热的优点是;指出该装置中的两处缺陷:;。任务一任务二素养脉络随堂检测答案(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入浓硝酸中,并不断搅拌,冷却(2)分液法蒸馏法(3)反应物受热均匀,且便于控制温度试管不能接触烧杯底部缺少冷凝回流装置解析(1)配制混合液时,一般将密度大的液体加入密度小的液体中并不断搅拌,与稀释浓硫酸的方法类似。(2)硝基苯和水互不相溶,可用分液法分离;硝基苯和苯互溶,且沸点相差较大,可用蒸馏法分离。(3)水浴加热可以使反应物受热均匀,且容易控制温度;因烧杯底部温度高,作反应器的试

16、管不能接触烧杯底部;苯和浓硝酸均易挥发,故应在试管口加一带长直玻璃管的橡胶塞,长直玻璃管起冷凝回流的作用。任务一任务二素养脉络随堂检测易错警示 制备溴苯、硝基苯的注意事项(1)溴苯与溴互溶,不能直接用分液法分离。(2)FeBr3是苯与溴的反应中的催化剂。(3)配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时,一定要将浓硫酸注入浓硝酸,即将密度大的液体加入密度小的液体中,切不可将试剂的添加顺序颠倒。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.下列物质中属于苯的同系物的是()答案D解析苯的同系物的结构特点是分子中含有一个苯环,且支链为烷基,D符合。任务一任务二素养脉络随堂检测2.苯环实际上不具有碳碳单

17、键和碳碳双键的简单交替结构,可以作为证据的事实有()苯的间位二取代物只有一种苯的邻位二取代物只有一种苯分子中碳碳键的键长均相等苯不能使酸性KMnO4溶液褪色苯在加热和催化剂存在条件下,与氢气发生加成反应苯在FeBr3存在的条件下,与液溴发生取代反应,但不能因化学变化而使溴水褪色A.只有B.只有C.只有D.全部答案B任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测3.苯与甲苯相比较,下列叙述不正确的是()A.都能在空气中燃烧产生浓重黑烟B.苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色C.都不能因反应而使溴水褪色D.苯比甲苯更容易与硝酸反应答案D解析甲苯中的苯环受到甲基的

18、影响,使苯环上的氢原子活泼性增强,更容易被取代。任务一任务二素养脉络随堂检测4.(双选)下列实验操作中正确的是()A.将溴水、FeBr3和苯混合加热即可制得溴苯B.除去溴苯中红棕色的溴,可用稀NaOH溶液反复洗涤,并用分液漏斗分液C.用苯和浓硝酸反应制取硝基苯时需水浴加热,温度计应放在水中D.制取硝基苯时,应先取浓硫酸2 mL,再加入1.5 mL浓硝酸,再滴入苯约1 mL,然后放在水浴中加热答案BC解析苯和液溴在FeBr3的存在下反应可得溴苯,而溴水不行。苯和浓硝酸反应制取硝基苯时需水浴加热,温度计应放在水浴中测水的温度。混合浓硫酸和浓硝酸时,应将浓硫酸加入浓硝酸中,且边加边振荡(或搅拌)散热。任务一任务二素养脉络随堂检测5.有4种无色液态物质:己