化学人教版必修2学案第2课时苯

第2课时苯

课前自主学习KEQIANZIZHUXUEXI自主学习•打基础

一、苯

1.苯的分子结构

⑴分子式：C6H6。

(2)结构式:H

I

/c

Cc

——=

Cc

H——

(3)结构特点：a.平面正六边形结构,所有原子共平面。

b.碳碳键键长相等，不是单、双键的交替,苯环上的碳碳键是一

种介于单键和双键之间的独特的共价键。

c.碳碳键夹角为皿。

d.分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物,属于芳香烧，

苯是最简单的芳香烧。

2.苯的性质

苯是一种无色、有特殊性气味,有蜜的液体，丕溶于水，密度比

水小。

(1)取代反应——与烷垃相比，苯易发生取代反应。

(i)漠代反应

注意：a.苯只能与液革取代,不与漠水反应。滨水中的漠只可被苯

萃取。

b.反应中加入的催化剂是Fe粉,实际起催化作用的是正迎。

C.生成的\=/是无色液体，密度大于水。

d.苯与B一发生一元取代反应。

e.欲得较纯漠苯，可用稀NaOH溶液洗涤,以除迎。

(ii)硝化反应

硝化反应是指苯分子中的氢原子被二13所取代的反应，也属于

取代反应的范畴。

浓硫酸

()+HO—N02--__>NO?+H20O

(2)加成反应

苯不具有典型的双键所应有的加成反应性质，与烯烧相比，苯不

易发生加成反应，但在特殊情况下(催化剂、一定温度)仍能发生加成反

应，如与H2加成：

注意：a.lmol苯与3molH2力口成。

b.苯与H2发生加成反应后，由平面型结构改变为空间立体构型。

(3)氧化反应

在空气中燃烧的方程式为：

点燃

2c6H6+1502——"I2CO2+6H2O

注意：a.苯的含碳量高，点燃有较浓的黑烟。

b.苯丕能使酸性高镒酸钾溶液褪色。

二、甲烷、乙烯与苯的比较

甲烷乙烯苯

分子式C2H4C6H6

CH4

状态气体气体液体

介于单键与双键之

碳碳键型碳碳单键碳碳双键

间的一种独特的键

空间结构正四面体平面型平面型

能否取代反应能不能能

幺匕

能否加成反应不能能月匕

燃烧反应前

后体积变化体积不变体积不变体积增大

（100工以上）

能否使澳

匕

不能A月匕不能（但发生生取）

水褪色

能否使KMnO4

匕

不能A月匕不能

（H+）褪色

三、苯的同系物、芳香危及芳香族化合物

芳香族化合物：分子中含有誉的化合物

芳香煌：分子中含有苯环的混

福(⑴意义：烂分子中只有一个苯环且苯环上

的氢原子被烷基取代后的产物

关系

(2)性质(类似苯)：能发生取代反应和加成

反应及氧化反应

g课堂互血魏

KETANGHUDONGTANJIU课堂探究•提能力

探究点一苯的特殊结构和性质

重难破解

1.苯的结构的特殊性

⑴苯的分子式为C6H6,是一种高度不饱和燃。

(2)实验探究苯的结构

实验内容和步骤实验现象实验结论

先向试管中加入少量

苯，再加入酸性高镒液体分层，上层为无苯与酸性高锦酸钾溶

酸钾溶液，振荡试管，色，下层为紫色液不反应

观察现象

先向试管中加入少量

液体分层，上层为橙

苯，再加入溟水，振苯与淡水不反应

色，下层为无色

荡试管，观察现象

苯的分子式C6H6与己烷的分子式C6H14碳原子数相同，但相差8

个H原子，从分子式分析苯远远不饱和，但苯却不具有不饱和燃的性

质，所以苯的分子结构是十九世纪化学界的一个谜。直到德国化学家

凯库勒经过多年的研究在1866年提出了苯是环状结构后，人类才慢慢

地解开了苯的结构。对苯的进一步研究表明，苯分子具有平面正六边

形结构，分子中六个碳原子形成一个六元环，六个碳碳键完全等同，

是一种介于单键和双键之间的独特的共价键，分子中六个碳原子和六

个氢原子共处于同一平面内，是一种高度对称的平面形分子。

(3)苯的分子结构

H

——

c结构简式:|或

C平面正六边形结

HI

C空间结构:构，所有原子在同

H

c一平面上。

I介于碳碳单键和

H碳碳键:碳碳双键之间的

凯库勒结构式特殊的键。

(f])

特别提醒：①凯库勒式不合理性已成事实，由于历

史的原因仍然使用，但不能认为苯就是c=c和C—C交替排列的结

构。

②由于苯环结构的特殊性，在判断苯能否与其他物质反应时，要

特别注意，反应条件和反应物的状态。

2.性质方面的体现

(1)苯不能使酸性KMnO4溶液和滨水褪色，由此可知苯在化学性

质上与烯煌有很大差别。

(2)苯在催化剂(Fe或FeBr9作用下与液漠发生取代反应，说明苯

具有类似烷煌的性质。

(3)苯又能与氏或Cb分别在催化作用下发生加成反应，说明苯具

有烯燃的性质。

总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学

性质不同于烷烧、烯烧。

3.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，如苯与溟水不发生化学反应。

(2)苯与卤素单质发生一元取代反应。

萨学后反思

1.如何证明苯的分子结构中碳碳键不是单

双键交替？

提示：苯不能使澳的四氯化碳溶液和酸性高锈酸钾溶液褪色，苯

的邻位二取代物只有一种，这些都说明苯的分子中碳碳键不是单双键

交替的结构。

2.一定条件下，苯、甲烷和乙烯均能与澳反应，条件相同吗？反

应类型呢？

提示：苯与液澳在三澳化铁作催化剂时才能反应，甲烷与澳蒸气

在光照时反应，乙烯与澳水或澳的CC14溶液常温下反应，三者反应类

型分别是取代反应、取代反应和加成反应。

•典例讲练

［例1］苯分子实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结

构，可以作为证据的事实有（）

①苯的间位二元取代物只有一种。

②苯的邻位二元取代物只有一种。

③苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。

④苯能在一定条件下与氢气反应生成环己烷。

⑤苯在FeBr3存在的条件下同液溪发生取代反应。

A.①③④B.③④⑤

C.②③⑤D.①③⑤

［解析］苯分子若是单、双键交替结构，则间位二元取代物

是相同的；邻位二元取代物

RR

和

R/是不同的；存在典型的碳碳双键必然能

使酸性KMnCh溶液褪色，能与H2发生加成反应，也容易与澳发生加

成反应而不是取代反应。因此②③⑤说明苯分子中不存在碳碳双键。

［答案］C

下列有关苯的分子结构与化学性质的事实，无法用凯库勒结构式

解释的是（B）

①呈六角环状结构②能发生加成反应③不能使酸性高镒酸钾

溶液褪色④不能与漠水反应⑤分子中碳碳键的键长都相等⑥分

子中各C—H键键长相等

A.①②⑥B.③④⑤

C.①②④⑥D.全部

解析：凯库勒结构式是单双键相间的结构，与苯的实际结构不符。

探究点二苯的取代反应的有关实验

重难破解

1.苯与液溪的反应

下面是制取溟苯的实验方案与实验步骤：

溟苯的制取

把苯和少量液态漠放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。用

带导管的瓶塞塞紧瓶口（如图）,跟瓶口垂直的一段导管可以兼起冷凝器

的作用。在常温时，很快就会看到在导管口附近出现白雾（由溟化氢遇

水蒸气所形成）。反应完毕后，向锥形瓶内的液体里滴入AgNCh溶液,

有浅黄色溟化银沉淀生成。把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，

烧杯底部有褐色不溶于水的液体。不溶于水的液体是溟苯，它是密度

比水大的无色液体，由于溶解了浪而显褐色。

注意事项：

①装置特点：长导管，导管管口接近水面，但不接触。

②长导管的作用：导气，冷凝。

③苯、漠、铁按此顺序加药品（加入药品是液漠，不是溟水。苯与

漠水只萃取，不反应）。

④铁粉的作用：催化（真正的催化剂是FeB门）。

⑤注意观察三个现象：导管口的白雾；烧瓶中的现象；滴入硝酸

银后水中生成的沉淀。

⑥将反应的混合物倒入水中的现象是什么？（有红褐色的油状液

体沉于水底）

⑦漠苯的物理性质如何？（比水重，不溶于水，油状）

⑧如何除去溟苯中的澳？（水洗，再用10%烧碱溶液洗，再干燥，

蒸储）

⑨反应方程式：

2.苯与浓硝酸的反应

制取硝基苯的实验方案与实验步骤:

硝基苯的制取

先将1.5mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2mL浓硫酸，并

及时摇匀和冷却。向冷却后的混酸中逐滴加入1mL苯，充分振荡，混

合均匀。将大试管放在50°C〜60℃的水浴中加热约10min,实验装

置如图所示。将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察

到烧杯底部有黄色油状物生成，用分液漏斗分离出粗硝基苯。粗产品

依次用蒸储水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸储水洗涤。若将用

无水CaCb干燥后的粗硝基苯进行蒸储，可得纯硝基苯。蒸储应在通

风柜或通风良好处进行。纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液

体，其密度大于水。

注意事项：

①装置特点：水浴；温度计位置；水浴的水面高度（反应装置中的

温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度）。

②药品加入的顺序：先浓硝酸再浓硫酸（冷却到50℃-60℃再加

入苯）。

③水浴温度：50℃〜60℃（温度高苯挥发，硝酸分解）温度下，水

浴加热。

④HNO3（HO—NO2）去一OH后，生成一NCh,称为硝基。

⑤浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。

⑥反应方程式：

©+HO—^N5+%。

燮孑后反思如何设计一简单的实验证明苯与液澳发生

的是取代反应而非加成反应？

提示：苯与液澳若发生取代反应，则生成物中有HBr;若发生加

成反应，则不会生成HBr。可通过验证反应后的生成物中含有HBr,

证明苯与液澳发生了取代反应。

步骤：（1）将苯和液澳反应产生的气体通过CCH除去挥发出来的

澳蒸气）；（2）再将气体通入AgNCh溶液，若产生淡黄色沉淀，则说明

有HBr生成，即证明苯与液澳发生了取代反应而非加成反应。

♦典例讲练

［例2］某化学兴趣小组为探究苯与浸发生反应的原理，用如图所

示装置进行了实验。

苯和液溟

的混合液'

笨、

AgNOs溶液NaOH溶液

根据相关知识回答下列问题：

（1）实验开始时，关闭K2,开启Ki和分液漏斗活塞，滴加苯和液

溪的混合液。过一会儿，在装置m中可能观察到的现象是

（2）整套实验装置中能防止倒吸的装置有（填装置序号）。

（3）通过该实验可知，苯与浸反应的原理是_______（用化学方程式

表7F）o

（4）该实验中采用冷凝装置，其作用是

⑸装置in中小试管内苯的作用是

⑹若实验时无液溪，但实验室有浸水，该实验________（填“能”

或“不能”）成功。

［思路分析］解此题的关键是了解生成溪苯的实验原理和操作要

点。

［解析］（1）在催化剂作用下，液澳与苯发生反应生成澳苯和极易

溶于水的淡化氢，淡化氢遇水蒸气形成白雾，HBr与AgNCh发生反应

HBr+AgNO3=AgBrI+HNO3,则装置ID广口瓶中会产生淡黄色沉

淀；挥发出的少量淡蒸气溶于苯，呈棕黄色。（2）澳化氢不溶于苯，在

装置ni小试管中苯与导管口接触，可防止倒吸；在装置w烧杯中，倒

立的干燥管内容积大，若水上升至干燥管中，使烧杯中液面下降而与

干燥管下口脱离，而上升的液体在重力作用下又回到烧杯中，故能防

倒吸。（3）根据产物淡化氢可以证明苯与液澳发生取代反应。（4）苯和澳

的沸点都较低，易挥发，使用冷凝装置，可使挥发出的苯和澳蒸气冷

凝回流到装置n中的广口瓶内，减少苯和澳的损失，提高原料利用率。

⑸装置ni中小试管中苯可除去HBr中的Br2,防止干扰HBr的检验。

（6）实验室中若无液淡，可先用苯萃取淡水中的淡，分液后，取苯层即

可。

［答案］（1）小试管中有气泡产生，液体变为棕黄色；广口瓶中有

白雾出现，AgNCh溶液中有淡黄色沉淀生成

（2）DI和IV

（4）冷凝挥发出的苯和澳蒸气，减少苯和澳的损失

⑸除去HBr中的Br2,防止干扰HBr的检验

⑹能

钎陇2

实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸发生反应制取硝基苯的装置如图所

示。回答下列问题：

(1)反应需在50〜60℃下进行，图中给反应物加热的方法是水造加

热，优点是便于控制温度和受热均匀;

(2)在配制浓硫酸和浓硝酸的混合液时应将浓硫酸加入液硝酸中；

浓硫酸

+HNO步

O3

N2

(3^°+%。；

(4)由于装置的缺陷，该实验可能会导致的不良后果是苯、硝酸等

挥发到空气中，造成污染;

(5)反应完毕后，除去硝酸和硫酸，所得粗产品用如下操作精制：

①蒸馆②水洗③用干燥剂干燥④10%NaOH溶液洗⑤水

洗

正确的操作顺序是我(填字母)。

A.①②③④⑤B.②④⑤③①

C.④②③①⑤D.②④①⑤③

解析：本题以苯的硝化反应为载体，考查了一些基本实验知识。

配制浓硫酸和浓硝酸的混合液时应将密度大的浓硫酸加入密度小的浓

硝酸中；由于苯和浓硝酸都是易挥发且有毒的物质，设计实验装置时

应该考虑它们可能产生的污染和由挥发导致的利用率降低；产生的粗

产品中可能还混有少量酸，若直接用NaOH溶液洗则太浪费，因此应

在用NaOH溶液洗之前先用水洗。

探究点三有机物分子中原子共线、共面的规律

重难破解

1.熟悉常见的分子结构

(DCH4：正四面体结构H/、H。凡是碳原子与4个原子形成

4个共价键时，其空间构型都是四面体，5个原子中最多有3个原子共

平面。

HH

(2)(2%=CHz：平面结构C=C。乙烯分子中

HH

的6个原子共平面。

HH

(3):平面结构HH…。苯环上的12个原

/A.

子共平面,位于对角线位置上的4个原子共直线。

注意：以上3种分子中的H原子如果被其他原子(如C、

O、N、C1等)所取代，则取代后的分子构型基本不变。

2.分析方法

要掌握有机物分子里多原子共线、共面的规律，可从以下几个方

面入手分析：一是在同一个共价键两端的原子的位置关系。无论单键、

双键、三键还是更复杂的键，都可看作一条线段，则在同一个共价键

两端的原子在同一条直线上。

二是同共价键原子的旋转性。共价单键两端的原子可沿着共价键

的轴心自由旋转，原子的位置关系保持不变。共价双键、三键等两端

的原子不能沿着共价键的轴心旋转，自然就不涉及原子的位置关系的

问题。

CH2—CH=CH2

例如：A中可能共面的碳原子最多9个，一

定共面的碳原子是7个，可能共面的所有原子最多17个，一定共面的

原子是12个。

三是根据常见分子空间构型分析时要以面为中心进行分析。在判

断有机物分子中原子共面情况时，要把被分析的分子看作简单的、常

见分子的衍生物，即复杂问题简单处理。如判断丙烷分子中的原子共

面时，可把其看作一个甲烷分子中的两个氢原子分别被2个甲基

(―CH3)取代而得，这样根据甲烷分子的结构，可判断出丙烷中至少有

3个原子共平面；但所有原子不可能共平面。

典例讲练

［例3］下列有机分子中，所有原子不可能处于同一平面的是

()

A.CHo=CH—ClB.CH9=CH—CH=CH2

CH=CH

C.||^p2D.CH2=C-CH=CH2

CH3

［思路分析］判断有机物分子中的原子是否共面，首先要熟悉常见

分子的结构。如甲烷(CH4)是正四面体结构，其分子中最多有3个原子

共面；乙烯(CH2=CH2)是平面形结构，其分子中所有原子共面；苯

(C6H6)是平面正六边形结构，其分子中所有原子共面。

［解析］

乙烯和苯都是平面形分子，所有原子都在同一

平面内，A、B、C三种物质分别可以看作乙烯分子中的一个

—H被一C1、一CH=CH2、取代，所以所有原子仍可

能在同一平面内0而D中物质可以看作CH4分子中的一个

CH2

II»人

一H被一C—CH=CH2取代，故所有原子不可能在同一平

面内。

［答案］D

针阳0到3

在①丙烯、②氯乙烯、③苯、④甲苯四种有机化合物中，分子内

所有原子均在同一平面的是（B）

A.①②B.②③

C.③④D.②④

解析：丙烯和甲苯中都含有甲基，甲基中的碳氢原子不在同一平

面上（呈四面体结构），所以含有甲基的有机物的所有原子不可能都在同

一个平面上；氯乙烯和苯均为平面形结构。故选B。

由随堂基础巩固SUITANGJICHUGONGGU-------------------------------------------------------------------------------当堂反馈•增技能

1.以苯为原料，不能一步制得的物质是（B）

A.环己烷

/^-CH=CH.

B.苯乙烯（）

C.漠苯

D.硝基苯

解析：苯跟氢气加成可得环己烷，苯在FeB门催化作用下跟澳反

应生成澳苯，在浓硫酸作用下，苯在50℃~601时可与浓硝酸发生

取代反应生成硝基苯。

2.下列有关苯的叙述中，错误的是（D）

A.苯在催化剂作用下能与液漠发生取代反应

B.在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应

C.在苯中加入酸性高镒酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫红

色

D.在苯中加入溟水，振荡并静置后下层液体为橙色

解析：A项，苯在FeB门作催化剂条件下能与液态澳发生取代反

应；B项，一定条件下苯能与H2发生加成反应生成环己烷；C项，苯

不能使酸性KMnCh溶液褪色，与KMnCh溶液混合后会分层，苯在上

层；D项，苯能萃取淡水中的Bn使淡水褪色，由于苯的密度比水小，

因此液体分层后有机层在上层，上层为橙色，下层近于无色。

3.下列现象因发生加成反应而产生的是（B）

A.苯与液浸反应使之褪色

B.乙烯使漠的四氯化碳溶液褪色

C.将苯加入滨水中，振荡后水层接近无色

D.甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失

解析：苯与液澳反应使之褪色为取代反应，故A错误；乙烯使澳

的四氯化碳溶液褪色为乙烯与澳单质的加成反应，故B正确；将苯加

入淡水中，振荡后水层接近无色，为苯萃取淡水中的澳单质，是物理

变化，故C错误；甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失，为

取代反应，故D错误。

4.下列关于苯和乙烯的叙述中正确的是（C）

A.两者都容易发生取代反应

B.两者都可以与溟水发生加成反应

C.两者分子中所有原子都在同一平面内

D.两者都含有碳碳双键，能与酸性KMnCh溶液反应

解析：A中，苯易取代、能加成，乙烯易加成，不发生取代反应；

B中，乙烯与澳水能发生加成反应，苯不能与淡水反应；D中，苯分

子中不含碳碳双键，不能与酸性KMnCh溶液反应，乙烯能与酸性

KMnO4溶液反应而使其褪色。

5.下列物质中，在一定条件下既能发生加成反应，又能发生取代

反应，但不能使KMnCh酸性溶液褪色的是（D）

A.甲烷B.乙烷C.乙烯D.苯

解析：甲烷和乙烷能发生取代反应，不能发生加成反应，A、B项

错误；乙烯能使酸性KMnCh溶液褪色，C