化学人教版（2019）选择性必修 苯的同系物

第二课时

苯的同系物第三节芳香烃

化学家预言第一次世界大战

1912-1913年，德国在国际市场上大量收购石油。由于有利可图，许多国家的石油商都不惜压低价格争着与德国人做生意，但令人不可理解的是，德国人只要婆罗洲的石油，其他的一概不要，并急急忙忙地把收购到婆罗洲的石油运到德国本土去。在石油商人感到百思不得其解时,一位化学家提醒世人说：“德国人在准备发动战争了！”果然不出化学家所料，德国于1914年发动了第一次世界大战。【情境引入】

这位化学家为何知道德国将发动战争呢？这一奇怪现象引起了一位化学家的注意，他经过化验，发现婆罗洲的石油成分与其他地区的不同，它含有很少的直链烃，它含有大量的苯和甲苯等芳香烃，正是适宜制造“TNT”(三硝基甲苯)烈性炸药的的基础成分。这位化学家们就是在对婆罗洲石油的化学成分进行分析之后才向世人提出历史性预言的。【情境引入】那么，“TNT”(三硝基甲苯)是怎么制备的呢？下面我们来认识以“甲苯”为代表的苯的同系物的性质。─Br─CH＝CH2─CH3─CH3─NO2─CH3C2H5──CH3思考交流：1、以上有机物哪些属于苯的同系物？同系物：结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物。2、苯的同系物有什么特点？二、苯的同系物1.概念：二、苯的同系物判断：下列物质中属于苯的同系物的是（）ＡＢＣＤＥＦCDF②侧链为烷烃基3.通式：CnH2n-6(n≥6)苯分子中的H原子被烷烃基取代后的产物。2.结构特点：①有且只有一个苯环——“苯环+烷基”─CH3CH3─H3CH3CC2H5C2H5─────OH写出下列苯的同系物的结构简式并命名。甲苯乙苯邻二甲苯间二甲苯C7H8C8H10练一练CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3对二甲苯正丙苯邻甲乙苯间甲乙苯C9H12CH3CH2CH2对甲乙苯CH3CHCH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3连三甲苯均三甲苯偏三甲苯异丙苯

间二甲苯>>4.苯的同系物的物理性质一般为无色特殊气味的有毒液体(或固体).难溶于水，密度比水小.其中甲苯、二甲苯常用作有机溶剂.(与苯相似)思考:下列三种二甲苯的沸点高低情况如何呢？为什么？

邻二甲苯对二甲苯144℃139℃138℃CH3CH3CH3CH3CH3CH3沸点：同分异构体：对称性越好，熔沸点越低！二、苯的同系物P43P444.苯的同系物的物理性质二、苯的同系物P44→随碳原子数增多，熔、沸点依次升高，密度依次增大；总体来说：P444.苯的同系物的物理性质二、苯的同系物P44→同分异构体之间，苯环上的支链越多，对称性越好，溶、沸点越低，密度越小总体来说：5.化学性质都含有苯环，性质相似例如:可燃烧；易取代(卤代、硝化)；能加成等。—CH31)比较苯和甲苯结构的异同点，推测甲苯的化学性质。甲苯含有甲基，由于苯环和甲基相互影响，在化学性质上与苯也有不同之处。对比思考:二、苯的同系物2CnH2n-6+3(n-1)O2点燃

2nCO2+2(n-3)H2O（1）可燃性现象：火焰明亮并带有浓烟5.化学性质二、苯的同系物实验2-2二、苯的同系物5.化学性质实验2-2实验内容实验现象解释

溴水沉到液体底部溴水的密度大于苯和甲苯的密度两支试管中液体均分层，均是上层为橙红色，下层几乎无色苯、甲苯与溴水均不能发生化学反应，但能够萃取溴二、苯的同系物5.化学性质(2)将上述试管用力振荡，静置(1)向两支分别盛有2mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。？实验内容实验现象解释(3)向两支分别盛有2mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液,静置紫红色酸性KMnO4溶液沉到液体底部苯未使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲苯使酸性高锰酸钾溶液褪色苯与酸性KMnO4溶液不反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯的密度实验2-2二、苯的同系物5.化学性质(4)将上述试管用力振荡，静置？KMnO4(H+)─CH3─COOH试从结构角度分析甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因。KMnO4(H+)溶液

不反应KMnO4(H+)溶液

不反应KMnO4(H+)溶液─CH3─COOH[性质探究](H—CH3)CH4苯环取代甲烷上一个H苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼。【结论】苯环影响侧链，使侧链甲基能被KMnO4/H+(aq)氧化苯的同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色吗？资料卡片：①②能使酸性高锰酸钾溶液褪色③④不能使酸性高锰酸钾溶液褪色根据以上信息，你能发现什么规律？CH2─CH3─CH──CH3CH2─CH2──CH3─CCH3──CH2CH3─H3C─CCH3──CH3─H3C【思考交流】KMnO4/H+(aq)COOH与苯环直接相连的碳原子上必须连有氢原子KMnO4/H+(aq)COOH，并且烷基均被氧化为-COOH。②①④③苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化的条件：CH3

|—C—CH3|CH3CH3||CH2—RCH3

|CH3—CH—CH3

|—C—CH3|CH3HOOC||COOHHOOC—KMnO4/H+思考1：产物是什么？

C|—C—C|C×苯环直接相连的碳上无氢原子的侧链不能被氧化KMnO4/H+规律：思考2、如何鉴别苯和甲苯？可用酸性高锰酸钾溶液鉴别。思考3：如何除去苯中溶解的少量甲苯?KMnO4/H+(aq)COOH分液NaOH(aq)COONa苯甲苯苯苯(1)可燃性(2)使酸性高锰酸钾溶液褪色[1].氧化反应思考交流：苯环可以影响烷基，让其易被氧化，烷基是否可以影响苯环呢？(总结归纳)二、苯的同系物5.化学性质区别苯和苯的同系物结论：苯环对侧链影响：苯环活化侧链，使侧链易于氧化。KMnO4/H+邻硝基甲苯对硝基甲苯CH3+HNO3浓硫酸300CCH3NO2CH3NO2+H2O[2].取代反应①硝化反应+H2O结论:侧链影响了苯环，使苯环上的H(尤其是邻、对位)更活跃，易于取代！二、苯的同系物5.化学性质→温度不同，反应产物不同。硝基取代的位置以甲基的邻、对位为主。2，4，6-三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT是一种淡黄色针状晶体，不溶于水，是一种烈性炸药CH3||NO2CH3|NO2O2N+3HNO3+3H2O浓硫酸TNT广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等[2].取代反应①硝化反应注意书写规范TNT炸药爆炸时的场景②卤代反应+Br2FeBr3CH3CH3Br+HBr原因:苯环受侧链影响，邻位和对位上的H易被取代CH3Br+HBr其他纯的卤素单质(X2)也能发生类似的取代反应如，甲苯使溴水褪色，是因萃取使水层颜色变浅。注意：但不能与卤水取代！[2].取代反应产物以邻溴甲苯、对溴甲苯为主比较下列两个反应，指出反应的条件是什么？+Br2CH3CH3Br+HBr催化剂(FeBr3)+Br2CH3CH2Br+HBr思考:光照(侧链被取代)(苯环上H被取代)规律：①光照条件下，苯的同系物取代反应发生在烷基侧链上②卤化铁做催化剂，苯的同系物取代发生在苯环上烷基的邻位、对位上特点：有机产物不唯一产物以邻、对位为主环己烷+3H2NiΔ（3）加成反应1:31:3(较困难)一元取代产物有几种？讨论：4种5种甲基环己烷CH3|CH3|+3H2催化剂△催化剂＋3H2─R─R通式：①可燃性1、氧化反应:苯环与侧链的相互影响将使苯的同系物具有特性！2、取代反应3、加成反应(较困难)侧链对苯环的影响，使邻位和对位上的H易被取代KMnO4（H+）——说明了苯环对侧链的影响，使侧链更易氧化小结：苯的同系物的化学性质②可使KMnO4(H+)溶液褪色多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连接在一起。联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连。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。萘C10H8蒽C14H10二苯甲烷联苯对三联苯多环芳香烃(了解)

——CH2—稠环芳香烃(课本P46资料卡片)稠环芳香烃【概念】由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而成的一类芳香烃，称为稠环芳香烃。C10H8(课本P46资料卡片)萘萘是无色片状晶体，具有特殊的气味，易升华，曾经用来防蛀、驱虫，但因它有一定的毒性，现已禁止使用。萘是一种重要的化工原料。苯并芘C14H10蒽蒽是生产染料的主要原料。蒽也是一种无色的晶体，易升华菲C14H10芳香烃的来源及应用十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦炭，生产焦炭的主要方法是煤的干馏，即对煤隔绝空气加强热。

煤的干馏除得到焦炭外还能获得有用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊、粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人们把它称作煤焦油。

当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的一个重要的环境和社会问题。(了解)

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工业。自从1845年人们从煤焦油内发现苯及其他芳香烃，很长时间里煤是一切芳香烃的主要来源。但是，从1吨煤中仅可以提取1千克苯和2.5千克其他芳香烃。由于芳香烃的需求在不断增长，仅从煤中提炼芳香烃远不能满足化学工业生产的需要。芳香烃的来源及应用(了解)

大约到了1930年，由煤生产苯已经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香烃达40—48%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。芳香烃的来源①煤的干馏②石油的催化重整和裂解芳香烃的来源及应用(了解)

1.芳香烃的来源传统工艺：煤焦油新工艺：石油产品的催化重整和裂解简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。2.芳香烃的应用芳香烃的来源及应用(了解)

芳香烃对人体及环境的危害烧烤中含有超量的芳香烃，对人体有害。抽烟呼出的烟气中，含有超量的芳香烃，对人体有危害！新装修的居室含有超量的芳香烃，对人体有害。(1)苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物中都含有苯环，所以

是官能团(

)(2)符合CnH2n－6(n≥6)通式的烃一定是苯及其同系物(

)(3)相同物质的量的苯和甲苯与氢气完全加成时消耗的氢气的量相同(

)(4)苯的同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色(

)(5)甲苯在一定条件下与硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯，说明苯环对甲基产生了影响(

)××1.正误判断√××课堂检测4、下列关于芳香烃的叙述中不正确的是()A.乙烷和甲苯中都含有甲基，甲苯可以被酸性KMnO4溶液氧化成苯甲酸，而乙烷不能被其氧化，说明苯环对侧链产生了影响。B.苯和浓硝酸、浓硫酸混合物在100—110℃才能生成二硝基苯，而甲苯在100℃时即可生成三硝基甲苯，说明甲基对苯环产生了影响。C.苯、甲苯等是重要的有机溶剂，萘(俗称卫生球)是一种重要的绿色杀虫剂。D.除去苯中混入的少量甲苯可加入适量的酸性KMnO4溶液，充分反应后再加入足量的NaOH溶液，然后分液即可。C×√√√课堂检测5、要鉴别己烯中是否混有少量甲苯，最恰当的实验方法是（）A、先加足量酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水B、先加适量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液C、点燃这种液体，然后再观察火焰是否有浓烟D、加入浓硫酸与浓硝酸后加热B课堂检测6.有人设计下图装置吸收氯化氢气体或氨气，能取得良好的效果。由图推测X物质可能是()

A.

苯B.

乙醇C.

四氯化碳D.

己烷C课堂检测7.某苯的同系物的化学式为C11H16，经测定数据表明：分子中除含苯环外，不再含其他环状结构，分子中还含有两个—CH3，两个—CH2—和一个

，则该分子由碳链异构所形成的同分异构体有(

)A．3种B．4种C．5种D．6种

B课堂检测8.已知分子式为C12H12的物质A结构简式如下，则A环上的一溴代物有()A、2种B、3种C、4种D、6种B③①①②②③Br5种1)一个溴定在①号位

A环上的二溴代物有

种同分异构体？15423课堂检测③①①②②③—Br123××2)一个溴定在②号位3种8.已知分子式为C12H12的物质A结构简式如下，则A环上的一溴代物有()A、2种B、3种C、4种D、6种B5种1)一个溴定在①号位

A环上的二溴代物有

种同分异构体？课堂检测③①①②②③—Br××××13)一个溴定在③号位1种9由此推断A环上的四溴代物的异构体的数目有

种。92)一个溴定在②号位3种8.已知分子式为C12H12的物质A结构简式如下，则A环上的一溴代物有()A、2种B、3种C、4种D、6种B5种1)一个溴定在①号位

A环上的二溴代物有

种同分异构体？课堂检测9.二甲苯苯环上的一溴代物共有6种，可用还原的方法制得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表：6种溴的二甲苯的熔点(℃)234206213.8204214.5205对应还原的二甲苯的熔点(℃)13-54-27-54-27-54CH3CH3CH3CH3CH3CH3一溴代物2种3种1种由此推断熔点为234℃的分子结构简式为_________熔点为-54℃的分子结构简式为_________。10.写出下列稠环芳香烃的分子式，并根据对称性原理推导其一氯代物的种数。萘:C10H8蒽:C14H10菲:C14H10C13H9

12（2种）

23

1（3种）