第二单元 芳香烃公开课参赛课教案

第二单元芳香烃

第一课时

苯的结构与性质

[课标要求]

1．了解苯的组成和结构特征。

2．掌握苯的主要性质。

3．掌握与苯有关的实验。

苯的组成与结构

1．三式

分子式

结构式

结构简式

C6H6

2．空间结构

平面正六边形，所有的原子都在同一平面上。

3．化学键

苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。

1．如何证明苯的分子结构中碳碳键不是单、双键交替？

提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有一种，证明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替结构。

2．1 mol含3 mol 碳碳双键和3 mol碳碳单键吗？如何用实验证明？

提示：不是，苯中无碳碳双键；滴入溴水或酸性KMnO4溶液中，颜色无变化。

(1)结构简式正确地表示了苯分子结构的客观特点，而凯库勒式不符合苯分子结构的实际情况。但是，以凯库勒式表示苯分子结构的方法仍被沿用。

(2)在用凯库勒式表示苯的分子结构时，绝不应认为苯环是碳碳间以单、双键交替构成的环状结构。实际上，苯分子里任意两个直接相邻的碳原子之间的化学键都是一种介于单、双键之间的独特的键，这可以从以下事实中得到证明。

①苯分子中碳碳键的键长和键能都介于碳碳单键和碳碳双键之间。

②和是同一种物质而非同分异构体。

③从性质上讲，苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，但能与H2发生加成反应。能在催化剂作用下发生取代反应。

1．能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替，而是所有碳碳键都完全相同的事实是(

) A．苯的一元取代物没有同分异构体

B．苯的邻位二元取代物只有一种

C．苯的间位二元取代物只有一种

D．苯的对位二元取代物只有一种

解析：选B

A项，苯的六个顶点上的碳原子完全相同，故一元取代物肯定只有一种，无法证明，错误；若苯分子中为单、双键交替，则苯的间位和对位二元取代物均只有一种(即取代物分别位于单键和双键上)，而邻位二元取代物有两种(位于单键两端和双键两端)，因此B正确，C、D错误。

2．苯的结构简式可用A．由苯的结构来表示，下列关于苯的叙述正确的是(

) 式知，苯分子中含有三个碳碳双键

B．苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃

C．苯分子中6个碳碳键完全相同

D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色

解析：选C

苯分子中6个碳碳键完全相同，正确；苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃；苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色；苯主要是以煤和石油为原料而获得的一种重要化工原料。

苯的性质

1．物理性质

颜色

无色

2．化学性质

(1)燃烧

现象：发出明亮火焰，产生浓黑烟。

(2)取代反应

①在三溴化铁的作用下和溴单质发生取代反应的化学方程式为

状态

液态

气味

特殊

气味

密度

比水

小

溶解性

不溶于水，有机溶剂中易溶

沸点

沸点比较小，易挥发

毒性

有毒

生成的二溴代物以邻位和对位取代产物为主。

②在60℃、浓硫酸作用下，和浓硝酸发生硝化反应：

(3)加成反应

在催化剂、加热条件下，与H2加成的化学方程式为

(4)苯的特性

①苯不与高锰酸钾酸性溶液和溴水反应，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大的差别。

②苯在催化剂(Fe或FeBr3)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有烷烃的性质。

③苯又能够与H2或Cl2分别在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。

④苯容易发生取代反应，而难于发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃和炔烃。

1．实验室制取溴苯(简易装置如图)

[问题思考]

(1)该实验中能否用溴水代替纯溴？

提示：不能。苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。

(2)反应中加入Fe粉的作用是什么？

提示：Fe与Br2发生反应生成FeBr3，FeBr3作该反应的催化剂。

(3)纯净的溴苯是一种无色密度比水大的油状液体，但实验得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？如何除去褐色？

提示：溴苯中溶解了Br2而使溴苯呈褐色；除去的方法是用NaOH溶液洗涤。

(4)若利用上图装置检验产物中的HBr，挥发出的Br2会产生干扰，应做何改进排除干扰？

提示：在烧瓶和锥形瓶之间连接一个盛有CCl4的洗气瓶，吸收HBr气体中混有的Br2，如右图。

2．实验室制取硝基苯(装置如图)

[问题思考]

(1)该反应中浓硫酸的作用是什么？

提示：催化剂和吸水剂。

(2)实验中为何需控制温度在50～60 ℃？

提示：温度过低反应速率慢，温度过高会导致副反应发生，而生成苯磺酸。

溴苯、硝基苯的制备

反应类型

苯与液溴的反应

苯与硝酸的反应(硝化反应) 实验原理

实验装置

整个烧瓶充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；反应完毕后，向锥形瓶中滴加实验现象

AgNO3溶液，有浅黄色的AgBr沉淀生成；把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成

①应该用纯溴，苯与溴水不反应；②要使用催化剂Fe，无催化剂不注意事项

反应；③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水

将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，

最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体

①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；②必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度

1．50 ℃～60 ℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯，反应装置如图。下列对该实验的描述错误的是(

) A．最好用水浴加热，并用温度计控制温度

B．长玻璃管起冷凝回流作用

C．提纯硝基苯时只需直接用水去洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质

D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率

解析：选C

该反应温度不超过100 ℃，所以用水浴加热，A项正确；因反应物受热易挥发，所以用长玻璃管起冷凝回流作用，B项正确；用水洗涤不能除去没反应完的苯，因为苯不易溶于水，C项错误；加入过量硝酸可以使平衡向右移动，从而提高苯的转化率，D项正确。

2．实验室用如图所示装置进行苯与溴反应的实验。

(1)由分液漏斗往烧瓶中滴加苯和溴的混合液时，反应很剧烈，可明显观察到烧瓶中充满了________色气体。

(2)若装置中缺洗气瓶，则烧杯中产生的现象无法说明苯与溴的反应是取代反应，其理由是________________________________________________________________________。

(3)实验完毕，关闭K，由分液漏斗往烧瓶中加NaOH溶液，加NaOH溶液的目的是

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

解析：苯与溴的取代反应需要催化剂且反应是放热反应，容易使苯与溴挥发出来，若缺少洗气瓶，挥发出的溴蒸气溶解在水中能生成HBr，HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3，无法证明苯与溴是否发生了取代反应。

答案：(1)红棕

(2)溴易挥发

(3)①使液体分层

②除去未反应的溴