2023学年完整公开课版《芳香烃》

选修5《有机化学基础》第二章烃和卤代烃第二节芳香烃问题:将下列物质分类,并说明分类标准烷烃：①⑤烯烃：②⑥炔烃：③⑦芳香烃：④⑧⑨⑩分子中含有一个或多个苯环的一类烃属于芳香烃。十九世纪初，由于冶金工业的发展，需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法是煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。煤的干馏除得到焦碳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。【芳香烃的来源】历史回顾当时，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。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烃达40——48%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。芳香烃及其化合物的历史回顾1、来源：三、芳香烃的来源及其应用a、煤的干馏

b、石油的催化重整应用：简单的芳香烃是基本的有机化工原料。2、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。萘蒽C10H8C14H101苯的结构：C6H6完全相同单平面正六边同一平面双最简式实验式：CH键角120°一、苯（最简单的芳香烃）苯分子比例模型苯分子中的球棍模型2、苯的物理性质颜色状态气味毒性溶解性密度熔沸点__________有_____气味________溶于水比水___比水___无色液体特殊有毒不小低注：不溶于水，易溶于有机溶剂，常用做有机溶剂3、苯的化学性质在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。1）苯的氧化反应：在空气中燃烧2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃【注意】苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。火焰明亮，伴有浓黑烟证明：苯不含有碳碳双键苯与溴水不反应，但溴水层却变为无色？【实验表明】苯不能使高锰酸钾酸性溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。（结构特殊性及稳定性）2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）+Br2Br+HBrFeBr3说出反应条件？*溴苯是密度比水大的无色液体①卤代实验设计根据苯与溴发生反应的条件，请你设计制备溴苯的实验方案（注意仪器的选择和试剂的加入顺序）请同学们设计实验时，考虑以下问题：1选用装置2加入药品的顺序3如何控温4产物提纯等1溴是一种易挥发有剧毒的药品

2溴的密度比苯大

3溴与苯的反应非常缓慢，常用铁粉作为催化剂

4该反应是放热反应，不需要加热【苯与溴的实验设计】ACD1、发生装置从反应方程式得知产物中有溴化氢，我们要检验该产物1反应最后苯和溴会有剩余它们易挥发

2长导管在很多实验中被用作冷凝蒸气使之回流

3溴化氢的性质与氯化氢相似1用什么试剂去检验现象是什么？2、检验装置2Fe3Br2=2FeBr3+Br2Br+HBrFeBr3AgNO3HBr=AgBr↓HNO3设计制备溴苯实验方案【主要仪器】圆底烧瓶、长导管、锥形瓶、铁架台等【药品】苯、液溴、铁粉、硝酸银溶液【反应原理】取代反应。实际起催化作用的是FeBr3【苯与溴的实验设计】1、试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的作用？A、先加入苯后加入溴，然后加入铁粉，为防止溴的挥发。B、溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际起催化作用的是FeBr3。实验现象：液体轻微翻腾，有气体逸出导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体。是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴。这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分离。苯与溴的反应

设计制备溴苯实验方案——改进1、检验过程中有没有其他物质干扰，有的话如何解决问题？思考与交流2、哪些现象说明发生了取代反应而不是加成反应？苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成。1烧瓶中的试剂顺序能够颠倒吗？为什么？能用浓溴水代替液溴吗？为什么？2该反应的催化剂是FeBr3,而反应时加的是Fe屑，Fe屑是怎样转化为FeBr3的？反应的速度为什么一开始较缓慢，一段时间后明显加快？3该反应是放热反应，而苯、液溴均易挥发，为了减少放热对苯及液溴挥发的影响，装置上有哪些独特的设计和考虑？4生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对HBr的检验结果是否可靠？为什么？如何除去混在HBr中的溴蒸气？【小结】苯磺酸浓硫酸*硝基苯为无色、具有苦杏仁味、难溶于水的油状液体，其密度大于水，硝基苯蒸气有毒性。+HNO3（浓）NO2+H2O浓H2SO450~60℃催化剂、脱水剂水浴加热控制在60℃以下，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）②硝化③磺化－SO3H叫磺酸基下列各组物质，可用分液漏斗分离的是A、酒精B、溴水与水C、硝基苯与水D、苯与溴苯观察到烧杯中有黄色油状物质生成。硝基苯中溶有HNO3分解产生的NO2的缘故用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液。提纯硝基苯：①先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却。②向冷却到50-60℃后的混酸中逐滴加入苯，充分振荡，混和均匀。切不可将浓硝酸注入浓硫酸中，因混和时要放出大量的热量，以免浓硫酸溅出，发生事故。应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。3）苯的加成反应（与H2、Cl2（环己烷）+3H2Ni+3Cl2紫外线ClClClClClClHHHHHH【总结】苯分子中碳碳原子结合是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以其化学性质能燃烧较易取代不易加成难氧化

加热加压反应的化学方程式反应条件苯与溴发生取代反应

C6H5Br+HBr液溴.

铁粉做催化剂苯与浓硝酸发生取代反应50℃～60℃水浴加热、浓硫酸做催化剂脱水剂苯与氢气发生加成反应C6H12镍做催化剂，加热【思考与交流】填空P37C6H6Br2C6H63H2

【观察下列5种物质，分析它们的结构回答】其中①、③、⑤的关系是____________

其中②、④、⑤的关系是_________

同分异构体同系物CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C邻-二甲苯间-二甲苯对-二甲苯沸点：沸点：沸点：同分异构体二、苯的同系物1、苯的同系物：具有苯环（1个）结构，且在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物。通式：CnH2n-6n≥6CH3

CH2CH3

甲苯乙苯苯环上的氢原子被烷基取代的产物。选取代表物苯的同系物太多了不可能全部去研究怎么办呢？苯的同系物苯的同系物不溶于水，并比水轻，苯的同系物溶于酒精。物理性质：（一）氧化反应⑴可燃性⑵可使酸性高锰酸钾溶液褪色2、苯的同系物的化学性质KMnO4(H+)溶液-R-—COOH【实验】1取一支试管，向其中加入2ml苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。2取一支试管，向其中加入2ml甲苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。3取一支试管，向其中加入2ml二甲苯，再加入3-5滴酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，观察现象。现象结论苯+酸性高锰酸钾甲苯+酸性高锰酸钾二甲苯+酸性高锰酸钾你观察到了什么现象？完成下表。酸性高锰酸钾溶液褪色（较慢）酸性高锰酸钾溶液褪色（较快）酸性高锰酸钾溶液不褪色苯不能被酸性高锰酸钾氧化？？苯的同系物的特性——可使MnO4H溶液褪色注意：同苯一样，不能使溴水褪色！但因萃取使水层颜色变浅。【设计实验】：如何鉴别苯、甲苯、己烯、CCl4（可鉴别苯和甲苯等苯的同系物）苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲苯和二甲苯却可以使酸性高锰酸钾溶液褪色且二甲苯快。对比苯、甲苯、二甲苯的结构特点，思考：可能是什么原因导致了以上现象？苯环的存在对连在苯环上的烷基产生了影响，使酸性高锰酸钾溶液褪色。现象探究你能用学过的知识证明吗？侧链受苯环影响易被氧化事实上还有：能使酸性高锰酸钾溶液褪色综上所述：你又能找到什么规律？不能使酸性高锰酸钾溶液褪色苯的同系物：与苯环直接相连的碳有氢原子才能使酸性高锰酸钾褪色，且无论侧链多长，均被氧化为练习：某烃的分子式为C10H14，它不能与溴水反应，但可使酸性MnO4溶液褪色，分子结构中只含有一个烷基，符合条件的烃有A2种B3种C4种 D5种㈡取代反应1苯的同系物的硝化反应一种淡黄色的晶体，不溶于水。不稳定，易爆炸。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。2,4,6-三硝基甲苯CH3CH3NO2-NO2O2N-+3HO-NO2

3H2O+浓H2SO430℃-40℃TNT炸药爆炸时的场景2苯的同系物的卤化反应已知：请问：条件一和条件二分别指的是什么条件？条件一：光照条件二：FeCl3从上组反应中我们看到甲基受苯环影响使得甲基易被氧化；那么苯环的化学性质有没有受到甲基的影响呢？迁移阅读课本P38实验以下的内容填表:温度苯甲苯50℃-60℃30℃甲苯的硝化反应比苯更容易进行苯的同系物的苯环易发生取代反应。苯环受侧链影响易被取代侧链受苯环影响易被氧化如：苯不能使酸性高锰酸钾褪色，但苯的同系物能使酸性高锰酸钾褪色【结论】：侧链和苯环相互影响苯环受侧链影响易被取代如：苯的硝化反应温度需控制在50~60℃，但苯的同系物硝化反应温度只需控制在30~40℃注意：苯主要发生一元取代，而苯的同系物发生邻、对位取代，㈢苯的同系物加成反应苯的同系物也和氢气可以发生加成反应请写出甲苯与氢气加成的化学方程式：苯的同系物的同分异构体：1分子式为C8H11N的有机物，分子内含有苯环和氨基—NH2的同分异构体共有A．13种 B．12种C．14种 D．9种【方法点拨】1苯环上位置异构的书写技巧

——定一或定二移一法在苯环上连有两个取代基时，可固定一个移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；苯环上连有三个取代基时，可先固定两个，得到三种结构，再逐一插入第三个。2C9H121苯与溴水充分振荡后，溴水褪色说明苯分子中的碳原子没有饱和。提示：×。苯与溴水充分振荡后，褪色的原因是发生了萃取，并不是发生了加成反应。2苯不具有典型的双键所具有的能发生加成反应的性质，故不可能发生加成