高中化学 3.2.2苯 新人教必修2

第2课时苯学习目标1.了解苯的物理性质及在化工生产中的重要应用。2.掌握苯分子的结构特点。3.掌握苯的化学性质。学习重点苯的分子结构和化学性质。【自主预习】一、苯的分子组成与结构正六边C6H6完全相同单键和双键二、苯的性质和用途1.苯的物理性质：颜色气味状态(通常)毒性溶解性熔、沸点密度_____特殊气味___________________较低比水___无色液体有毒不溶于水小2.苯的化学性质：(1)氧化反应(燃烧)。反应a的化学方程式：__________________________;反应a的实验现象：__________________。点燃

2C6H6+15O212CO2+6H2O火焰明亮,伴有浓烟(2)取代反应。反应b的化学方程式：__________________________________;反应c的化学方程式：___________________________________________。(3)加成反应。反应d的化学方程式：____________________________。3.苯的用途：4.苯的同系物④、芳香烃及芳香族化合物：苯环苯环取代加成【自我小测】判断或回答下列问题：1.(判一判)苯的分子式为C6H6,不符合CnH2n+2,属于不饱和链烃。()提示：苯是不饱和烃,但不是链烃,属于环烃。×2.(判一判)苯的结构简式可表示为,苯环中含有三条碳碳单键和三条碳碳双键,故能使酸性高锰酸钾溶液褪色。()提示：苯的凯库勒式不表示苯分子的真实结构,苯分子中的键不是单、双键交替的形式,真实结构为6个碳碳键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键。苯环不含碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。×3.(判一判)苯与乙烯均为不饱和烃,故苯燃烧时的现象与乙烯相同。()提示：苯(C6H6)中碳的百分含量比乙烯(C2H4)中碳的百分含量高,燃烧时苯的火焰更明亮,烟也更浓。×4.苯能使溴水褪色吗?提示：苯与溴水不能因发生化学反应而使溴水褪色,但苯与水互不相溶,且溴在苯中的溶解度比在水中大得多,故苯与溴水混合,苯能将溴水中的溴萃取出来,静置后液体会分层,水层近于无色。5.做苯的硝化反应实验时,需用浓硫酸和浓硝酸的混合物,配制时能将浓硝酸注入浓硫酸中吗?提示：不能,因为浓硫酸的密度大于浓硝酸,浓硫酸在稀释过程中会放出大量的热,易发生液体飞溅,故配制二者的混合物时,应将浓硫酸沿容器壁慢慢注入浓硝酸中,并不断搅拌。【释义链接】①溴苯——溴苯是不溶于水,密度比水大的无色油状液体,能溶解溴,溴苯溶解了溴时呈褐色。除去溴苯中的溴的方法是加入氢氧化钠溶液,振荡分液,下层液体即为溴苯。②硝基苯——硝基苯是苦杏仁味的无色油状液体,不溶于水,密度比水大,有毒,是制造染料的重要原料。提纯硝基苯,一般将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤。用NaOH溶液洗涤的目的是使少量溶解在硝基苯中的混酸(硫酸、硝酸)转化为相应的钠盐,使之进入水层而除去。③环己烷——环己烷,属于环烷烃。环烷烃是指分子结构中含有一个或者多个环的饱和烃类化合物。最简单的脂环烃(通式为CnH2n)是环丙烷()。④苯的同系物苯环上连有烷基的芳香烃属于苯的同系物,通式为CnH2n-6,如甲苯、二甲苯等。苯的同系物和苯有相似的化学性质,但由于苯环和烷基的相互影响,其化学性质与苯又有些不同。苯的结构和性质苯分子的结构特点可表示如下：结合苯的性质的演示实验,完成下列探究问题：1.凯库勒对苯的结构提出两个假说：Ⅰ.苯的6个碳原子形成环状,即平面六边形环。Ⅱ.各碳原子之间存在单、双键相互交替形式。即凯库勒认为苯的结构为。而现代科学证明苯分子中的6个碳原子之间的键完全相同,是一种介于单键和双键之间的独特的键。为证明苯的结构不是单、双键相互交替形式,某同学设计了以下实验,请完成实验现象和结论。合作探究实验现象结论将1滴管苯与1滴管溴水溶液混合于试管中,振荡,静置将1滴管苯与1滴管酸性高锰酸钾溶液混合于试管中,振荡,静置提示：现象结论液体分为两层,上层为橙红色,下层近于无色苯不溶于水,也不与溴水发生加成反应,苯分子中不存在碳碳双键液体分为两层,上层为无色,下层为紫色苯不溶于水,也不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,苯分子中不存在碳碳双键2.已知己烯(C6H12)含有碳碳双键,和乙烯化学性质相似。对比苯和己烯的性质并填写下表,思考如何鉴别二者?己烯苯酸性高锰酸钾溶液溴水溴的CCl4溶液一定条件下与H2提示：可以用溴水、溴的四氯化碳溶液或酸性高锰酸钾溶液鉴别二者。己烯苯酸性高锰酸钾溶液氧化反应,褪色分层,上层无色,下层紫色溴水加成反应,褪色分层,上层由无色变为橙红色,下层变浅溴的CCl4溶液加成反应,褪色均一的橙色液体一定条件下与H2加成反应加成反应3.苯的硝化反应属于哪种反应类型?反应中浓硫酸有何作用?选择哪种加热方式更好?提示：苯的硝化反应属于取代反应;浓硫酸作催化剂和吸水剂;50℃～60℃的实验温度可以选择水浴加热。水浴加热的好处是受热均匀,并且便于控制温度。4.苯的邻位二氯代物只有一种结构,能说明苯分子中的6个碳碳键完全相同,而不是单双键交替的形式吗?提示：可以。若苯分子为单双键交替的结构,则其邻位二氯代物有两种结构：若苯分子中的6个碳碳键完全相同,则其邻位二氯代物只有一种结构：故邻位二氯代物只有一种结构,可以证明苯分子中的6个碳碳键完全相同而不是单双键交替的形式。【探究提升】【知识点睛】苯的特殊结构决定了苯的三个特殊化学性质（1）苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水因发生化学反应而褪色,由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。（2）苯在催化剂(FeBr3)作用下与液溴发生取代反应,说明苯具有类似烷烃的性质。（3）苯又能与H2或Cl2分别在催化作用下发生加成反应,说明苯具有烯烃的性质。【误区警示】苯的性质的两个易错点(1)苯与卤素单质能发生取代反应,但与卤素单质的水溶液不发生化学反应,如苯与溴水不发生化学反应。(2)苯与卤素单质只发生单取代反应,如苯与溴只生成溴苯,不能生成二溴苯等。(2013·湛江高一检测)下列关于苯的叙述正确的是(

)A.苯的分子式为C6H6,它不能使酸性KMnO4溶液褪色,属于饱和烃B.从苯的凯库勒式()看,苯分子中含有碳碳双键,应属于烯烃C.在催化剂作用下,苯与液溴反应生成溴苯,发生了加成反应D.苯分子为平面正六边形结构,6个碳原子之间的键完全相同【解析】选D。从苯的分子式C6H6看,其氢原子数未达饱和,应属不饱和烃,而苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,是苯分子中的碳碳键是介于单键与双键之间的独特的键所致;苯的凯库勒式并未反映出苯的真实结构,只是由于习惯而沿用,不能由其来认定苯分子中含有双键,苯也不属于烯烃;在催化剂的作用下,苯与液溴反应生成了溴苯,发生的是取代反应而不是加成反应;苯分子为平面正六边形结构,其分子中6个碳原子之间的键完全相同。【变式训练】(2013·淄博高一检测)苯乙烯是一种重要的有机化工原料,其结构简式为,它一般不可能具有的性质是(

)A.易溶于水,不易溶于有机溶剂B.在空气中燃烧产生黑烟C.它能使溴的四氯化碳溶液褪色D.能发生加成反应,在一定条件下可与4倍物质的量的氢气加成【解析】选A。因苯乙烯为烃,故难溶于水,易溶于有机溶剂,A符合题意;其分子式为C8H8,与苯(C6H6)具有相同的最简式,故燃烧时现象相同,B不符合题意;因分子中含碳碳双键,故能与Br2发生加成反应,C不符合题意;1mol苯环能与3molH2发生加成反应,1mol碳碳双键能与1molH2发生加成反应,故D不符合题意。【知识拓展】甲烷、乙烯、苯的分子结构及典型性质的比较物质甲烷乙烯苯分子式CH4C2H4C6H6状态气体气体液体结构式物质甲烷乙烯苯结构特点正四面体同一平面平面正六边形与Br2反应Br2试剂纯溴溴水纯溴反应条件光照无FeBr3反应类型取代加成取代物质甲烷乙烯苯氧化反应酸性KMnO4溶液不能使酸性KMnO4溶液褪色能使酸性KMnO4溶液褪色不能使酸性KMnO4溶液褪色燃烧燃烧时火焰呈淡蓝色燃烧时火焰明亮,带黑烟燃烧时火焰明亮,带浓烟鉴别不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色将溴水加入苯中振荡分层,上层呈橙红色,下层为无色1.（2013·保定高一检测）与乙烯相比较，苯具有的独特性质是（）A．难氧化、易加成、难取代B．难氧化、难加成、易取代C．易氧化、难加成、易取代D．易氧化、难加成、难取代【解析】选B。乙烯分子中有双键，所以易被氧化，易发生加成反应，而苯分子中碳碳键是一种特殊的键，难氧化、难加成、易取代。2．（2013·兰州高一检测）下列物质既能使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是（）A.B．C2H4C．CCl4D．C3H8【解析】选B。C2H4既能使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色，CCl4、C3H8既不能使溴水褪色，又不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C6H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确。3．（双选）（2013·汉中高一检测）下列实验能获得成功的是（）A.苯与浓溴水用FeBr3作催化剂制溴苯B.将苯与浓硝酸混合共热制硝基苯C.利用溴水可鉴别苯和己烯D.利用水可以分离苯和溴苯【解析】选C、D。苯与液溴在FeBr3作催化剂时才能反应生成溴苯，苯与浓溴水不反应，而己烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，A错误、C正确；苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在水浴加热时生成硝基苯，B错误；苯和溴苯均难溶于水，两者的密度一个比水小一个比水大，在与水混合静置后分别位于水层的上下层，能够分离，D正确。4．下列反应属于取代反应的是（）A．乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中B．乙烯通入溴水中C．在镍作催化剂的条件下，苯与氢气反应D．苯与液溴混合后加入FeBr3【解析】选D。乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化；乙烯能和溴水发生加成反应；苯与氢气在催化剂作用下能发生加成反应；苯与液溴混合后加入FeBr3发生取代反应。5.以苯为原料，不能通过一步反应而制得的有机物是（）【解析】选A。苯分子不是单、双键交替结构，故不能与Br2发生加成反应生成；苯分子中环上六个化学键完全相同，这种结构的特殊性决定了苯易发生取代反应（如与溴反应生成，与混酸反应生成），能发生加成反应（生成环己烷），难氧化等性质，故选A。6.某同学要以“研究某分子的结构”为题目做一次探究活动，以下是其活动记录，请你补全所缺内容。(1)理论推测。他根据苯的凯库勒式，推测苯分子中有两种不同的碳碳键，即_______和_______，因此它可以使紫色的酸性KMnO4溶液褪色。(2)实验验证。他取少量的紫色的酸性KMnO4溶液加入试管中，然后加入苯，充分振荡，发现________________________________________________________________。(3)实验结论。上述的理论推测是______（填“正确”或“错误”）的。（4）经查阅有关资料，发现苯分子中六个碳原子之间的键____________（填“相同”或“不相同”），是一种____________________键，苯分子中的六个碳原子和六个氢原子_______（填“在”或“不在”）同一个平面上，应该用_______表示苯分子的结构更合理。（5）发现问题。当他将苯加入溴水中时，充分振荡静置后，发现溴水层无色，于是该同学认为所查资料有误。你同意他的结论吗？为什么？【解析】苯的凯库勒式不能代表苯分子的真实结构，才能代表真实结构，即六个完全相同的介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。苯可萃取溴水中的溴而使溴水褪色。答案：(1)(2)溶液分层，溶液紫色不褪去(3)错误(4)相同介于单键和双键之间的特殊的在(5)不同意。由于苯是一种有机溶剂且不溶于水，而溴单质在苯中的溶解度比其在水中的大许多，故将苯与溴水混合振荡时，苯将其从水溶液中萃取出来，从而使溴水褪色，与此同时，苯层颜色加深，但并没有发生化学反应。第二单元配合物的形成和应用课程标准导航1.了解人类对配合物结构认识的历史。2.知道简单配合物的基本组成和形成条件。3.掌握配合物的结构与性质之间的关系。4.认识配合物在生产生活和科学研究方面的广泛应用。新知初探自学导引自主学习(2)配位键：共用电子对由一个原子单方向提供而跟另一个原子共用的共价键叫配位键。配位键可用A→B形式表示，A是_________________的原子，叫做电子对给予体，B是____________________的原子叫接受体。(3)形成配位键的条件提供孤电子对接受孤电子对①有能够提供_______________的原子，如______________等。②另一原子具有能够接受__________的空轨道，如___________________________等。孤电子对N、O、F孤电子对Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋想一想1.在水溶液中，Cu2＋与氨分子是如何结合成［Cu(NH3)4］2＋的呢？2.配位化合物(1)写出向CuSO4溶液中滴加氨水，得到深蓝色溶液整个过程的反应离子方程式。____________________________________;___________________________________________________________________________.Cu(OH)2+4NH3·H2O===［Cu(NH3)4］2++2OH-+4H2O(2)［Cu(NH3)4］SO4的名称为_______________________,它的外界为__________，内界为________________，中心原子为______，配位体为_______分子，配位数为_______。(3)配合物的同分异构体：含有两种或两种以上配位体的配合物，若配位体在____________________不同，就能形成不同几何构型的配合物，如Pt(NH3)2Cl2存在______和______两种异构体。硫酸四氨合铜［Cu(NH3)4］2＋Cu2+NH34空间的排列方式顺式反式想一想2.顺式Pt(NH3)2Cl2和反式Pt(NH3)2Cl2的化学式相同，它们的性质也相似吗？提示：不同，由于结构不同，所以其化学性质不相同。二、配合物的应用1.在实验研究中，人们常用形成配合物的方法来检验__________、分离物质、定量测定物质的组成。(1)向AgNO3溶液中逐滴加入氨水的现象为:_________________________________。产生的配合物是____________________。金属离子先生成沉淀，然后沉淀再溶解［Ag(NH3)2］OH(2)向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液的现象：____________________________。产生的配合物是______________。2.在生产中，配合物被广泛用于________、______、___________、___________领域。3.生命体中的许多金属元素都以配合物形式存在。4.配合物在医疗方面应用也很广泛。5.模拟生物固氮也与配合物有关。有血红色溶液出现Fe(SCN)3染色电镀硬水软化金属冶炼自主体验1.配合物［Zn(NH3)4］Cl2的中心原子的配位数是()A.2 B.3C.4 D.5解析：选C。配合物［Zn(NH3)4］Cl2的中心原子是Zn2＋，配位体是NH3，配位数是4。2.下列不能形成配位键的组合是()A.Ag＋、NH3 B.H2O、H＋C.Co3＋、CO D.Ag＋、H+解析：选D。配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对,所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对,所以不能形成配位键。3.下列不属于配离子的是()A.［Ag(NH3)2］＋ B.［Cu(CN)4］2－C.［Fe(SCN)6］3－ D.MnO－4解析：选D。MnO－4无配位原子。4.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液,不能生成AgCl沉淀的是()A.［Co(NH3)4Cl2］Cl B.［Co(NH3)3Cl3］C.［Co(NH3)6］Cl3 D.［Co(NH3)5Cl］Cl2解析：选B。在配合物中，内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离；内界和外界之间以离子键相结合，在溶液中能够完全电离。不难看出A、C、D三项中配合物在水中均电离产生Cl-，而B项无外界离子，不能电离。要点突破讲练互动探究导引1指出配合物[Pt(NH3)4Cl2]Cl2的配离子、中心离子、配位体、配位数及配位原子。提示：配离子指配合物的内界，中心原子指提供空轨道的原子或离子，要点一配合物的组成和结构配位体指提供孤电子对的分子或离子，配位数是配位体的总个数，配位原子指配位体中提供孤电子对的原子。配合物[Pt(NH3)4Cl2]Cl2的配离子为[Pt(NH3)4Cl2]2＋,中心原子是Pt4＋，配位体是NH3、Cl－，配位数为6，配位原子为N和Cl。探究导引2配离子[Ag(NH3)2]＋是如何形成的？提示：配离子[Ag(NH3)2]＋是由Ag＋和NH3分子反应生成的，由于Ag＋空的5s轨道和5p轨道形成sp杂化轨道，接受2个NH3分子提供的孤电子对，形成直线形的[Ag(NH3)2]＋，该过程图示如下。

要点归纳1.配合物的组成内界：中心体(原子或离子)与配位体，以配位键成键。外界：与内界电荷平衡的相反离子。有些配合物不存在外界，如[PtCl2(NH3)2]、[CoCl3(NH3)3]等。另外，有些配合物是由中心原子与配位体构成，如[Ni(CO)4]、[Fe(CO)5]等。2.配合物的结构配位数杂化轨道类型空间构型结构示意图实例2sp直线形[Ag(NH3)2]＋[Cu(NH3)2]＋配位数杂化轨道类型空间构型结构示意图实例4sp3正四面体形[Zn(NH3)4]2＋[ZnCl4]2－dsp2(sp2d)平面正方形[Ni(CN)4]2－[Cu(NH3)4]2＋6sp3d2(d2sp3)正八面体[AlF6]3－[Co(NH3)6]3＋即时应用1.化学家维多克·格利雅因发明了格氏试剂(RMgX)而荣获诺贝尔化学奖。RMgX是金属镁和卤代烃反应的产物，它在醚的稀溶液中以单体形式存在，并与二分子醚络合，在浓溶液中以二聚体存在，结构如下图：上述2种结构中均存在配位键，把你认为是配位键的用“→”在结构图中标出。解析:配位键是由孤电子对与空轨道形成的,Mg最外层有两个电子，可以与R、X形成离子键，而O原子中存在孤电子对，所以两个O(C2H5)2可以与Mg形成配位键。在二聚体中，同理，一个Mg与R、X相连，则另外一个X和O(C2H5)2，则与Mg形成配位键。答案：要点二配合物的性质探究导引现有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2，一种为橙黄色，另一种为紫红色。请设计实验方案将这两种配合物区别开来。提示：在[Co(NH3)6]Cl3中Co3＋与6个NH3分子配合成[Co(NH3)6]3＋，3个Cl－都是外界离子。而[Co(NH3)5Cl]Cl2中Co3＋与5个NH3分子和1个Cl－配合成[Co(NH3)5Cl]2＋,只有两个Cl－是外界离子。由于配合物中内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离，而内界和外界之间以离子键结合，在溶液中能够完全电离。不难看出，相同质量的两种晶体在溶液中能够电离出的Cl－数是不同的，我们可以利用这一点进行鉴别。要点归纳1.配合物的颜色：当简单离子形成配合物时,其性质往往有很大的差异，颜色发生改变就是一种常见的现象，多数配离子都有颜色，如[Fe(SCN)6]3－为血红色、[Cu(NH3)4]2＋为深蓝色、[Cu(H2O)4]2＋为蓝色、[CuCl4]2－为黄色、[Fe(C6H6O)6]3－为紫色等等。我们根据颜色的变化就可以判断配离子是否生成，如Fe3＋离子与SCN－离子在溶液中可生成配位数为1～6的硫氰合铁(Ⅲ)配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应如下：Fe3＋＋nSCN－====[Fe(SCN)n]3－n，实验室通常用这一方法检验铁离子的存在。2.配合物的溶解性:有的配合物易溶于水，如[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4]SO4、Fe(SCN)3等。利用配合物的这一性质，可将一些难溶于水的物质如AgOH、AgCl、Cu(OH)2等溶解在氨水中形成配合物。如在照相底片的定影过程中，未曝光的AgBr常用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶解，反应的化学方程式为：AgBr＋2Na2S2O3====Na3[Ag(S2O3)2]＋NaBr。金和铂之所以能溶于王水中，也是与生成配合物的溶解性有关，反应式为：Au＋HNO3＋4HCl====H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，3Pt＋4HNO3＋18HCl====3H2[PtCl6]＋4NO↑＋8H2O。配合物的颜色和溶解性还与配合物的空间结构有关，如顺式[Pt(NH3)2Cl2]和反式[Pt(NH3)2Cl2]的溶解性和颜色等性质有一定的差异，其中顺式[Pt(NH3)2Cl2]为极性分子,根据相似相溶原理,它在水中的溶解度较大,具体情况见前面的表格。3.配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强,配合物越稳定.当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素就失去了输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。即时应用2.配合物CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，H2O和Cl－均可作配位体，H2O、Cl－和Cr3＋有三种不同的连接方式，形成三种物质：一种呈紫罗兰色、一种呈暗绿色、一种呈亮绿色。将它们配成相同物质的量浓度溶液，各取相同体积的溶液，向其中分别加入过量的AgNO3溶液，完全反应后，所得沉淀的物质的量之比为3∶2∶1。(1)请推断出三种配合物的内界，并简单说明理由；(2)写出三种配合物的电离方程式。解析：CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，H2O和Cl－均可作配位体，则其化学式可表示为：[Cr(H2O)6－nCln]Cl3－n·nH2O，当其与AgNO3反应时，只有外界的氯离子可形成AgCl沉淀，再根据它们与AgNO3