第二单元 芳香烃第二课时 公开课

苯的结构与性质教学设计

江苏省清江中学

郑瑾

教学重难点：

1. 芳香族化合物及芳香烃的概念

2. 苯的分子结构特点及化学性质

3. 苯与液溴反应原理探究及实验装置改进

教学过程：

【引入】有机物中有一类物质称为芳香族化合物，最初发现的这类物质绝大部分都是具有香味的，它们是从各种天然的香树脂、香精油中提取出来的。目前，已知的很多芳香族化合物其实并不具有芳香气味。芳香族化合物是一类怎样的物质呢？它们在结构上有什么共同的特点呢？

【投影】芳香族化合物——分子结构中含有苯环的有机物。

芳香烃——芳香族碳氢化合物，简称芳香烃或芳烃。

【化学史料】苯的发现史

【活动与探究】按照学习烷烃、烯烃和炔烃的经验，请根据苯分子式C6H6提出可能的分子结构？

【化学史料】苯分子结构的确定经历了漫长的历史过程，1866年，德国化学家凯库勒提出苯环结构，称为凯库勒式：

【置疑】凯库勒式能反映苯的真实结构吗？苯分子的结构到底是怎样的呢？

【活动与探究】1.苯不能使高锰酸钾溶液和溴水褪色。

2.苯的1H核磁共振谱图说明苯分子中6个H所处的化学环境完全相同。

3.苯的一取代物只有一种，邻位二取代物只有一种。

4.碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。

5.苯的碳碳键的键长介于碳碳单键和碳碳双键之间

【学生总结】苯的结构特点1.苯环中不存在单双键交替的结构，因此凯库勒式不能全面的反应苯的结构，只是习惯上沿用至今。

2.苯分子中碳碳键的键长都是一样长的（1.4×10-10m），这说明碳原子之间形成的一种介于单键和双键之间的特殊共价建，

所以苯的真实结构结构可以表示为：

3.苯的分子是平面正六边形结构，所有原子共面，键角120°，对角线4个原子共线。

【教师】请从色、味、态、密度、溶解性、熔点、沸点等几个方面描述苯的物理性质

【学生】苯是一种无色、有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，是重要的有机溶剂，易挥发。

【设问】苯不能使溴水褪色，那么它与液溴能不能反应？

【追问】如果能反应，是加成还是取代反应?如何证明？

【学生】依据生成物不同进行判断，若是加成反应，生成物中无HBr；若是取代反应，则产物中有HBr，用硝酸银溶液可鉴定HBr。

【思考】锥形瓶中加入硝酸银溶液出现浅黄色沉淀这一现象能否说明溴和苯发生了取代反应？为什么？

【学生】不能，挥发出的溴蒸汽也可与硝酸银溶液反应，生成溴化银沉淀

。

【教师】如何解决这一问题？

【讨论交流】

1

改进装置Ⅱ

【教师】反应完毕后将烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，观察烧杯底部有褐色不溶于水的液体，为什么？如何解决？

【讨论交流】纯溴苯是无色的，观察到褐色是因为溴苯中溶有少量的溴。用氢氧化钠除去溴苯中的溴，可以使现象更明显。改进装置Ⅲ如右图。

【教师】该装置还有不足之处吗？应如何改进？

【学生】缺少尾气处理装置

【教师】阅读书P50页[实验1]，完成提纲中的实验步骤。

【投影并板书】苯的化学性质

(1)苯的溴代反应

现象：

1.向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止

2.反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状

液体（溴苯）

3.锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶

液，出现浅黄色沉淀

4.向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀（Fe(OH)3）

【讨论交流】1. 直型冷凝管的作用——使苯和溴苯冷凝回流，导气（HBr和少量溴蒸气能通过）。

2. 锥形瓶的作用——吸收HBr，所以加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀（AgBr）

3. 锥形瓶内导管为什么不伸入水面以下——防止倒吸

4. 碱石灰的作用——吸收HBr、溴蒸气、水蒸汽，防止污染空气。

5. NaOH溶液的作用——除去溴苯中的溴，然后过滤、再用分液漏斗分离，可制得较为纯净的溴苯

6.最后产生的红褐色沉淀是什么——Fe(OH)3沉淀，反应中真正起催化作用的是FeBr3

【投影并板书】(2)苯的硝化反应：

【讨论交流】1.长导管的作用——冷凝回流

2.为什么要水浴加热——（1）让反应体系受热均匀；

（2）便于控制温度，防止生成副产物（因为加热到100～110℃时就会有间二硝基苯生成；

2

3.温度计如何放置——温度计水银球应伸入水浴中，以测定水浴的温度。

(3)苯的加成反应

在催化剂镍的作用下，苯与H2能在180～250℃、压强为18MPa的条件下发生加成反应

Ni

＋

3H2

高温、高压

【小结】苯的化学性质：由于苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的特殊共价键，所以苯的化学性质，几乎也是介于饱和烃和不饱和烃之间。易取代、难加成。

巩固练习：

1．苯环结构中，不存在单双键交替结构，可以作为证据的事实是

+①苯不能使KMnO4（H）溶液褪色②苯中碳碳键的键长均相等③苯能在加热和催化剂存在的条件下跟H2加成生成环己烷④经实验测得邻二甲苯仅一种结构⑤苯在FeBr3存在的条件下同液溴可发生取代反应，但不因化学变化而使溴水褪色

A．②③④⑤

B．①③④⑤

C．①②④⑤

D．①②③④

２．苯中加入溴水后溴水层颜色变浅，这是由于

A．溴挥发了 B．发生了取代反应

C．发生了萃取作用

D．发生了加成反应3．下列实验操作中正确的是

A．将液溴、铁粉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HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中

D．制取硝基苯时，应取浓H2SO4 2mL，加入1.5 mL浓HNO3，再滴入苯约1mL，然后放在水浴中加热

3