逍遥学能 2013-09-16 23:17
一. 本周教学内容：芳香烃
1. 苯的性质
2. 苯的性质
3. 苯的同系物
二. 重点、难点：
1. 苯的取代反应及加成反应。
2. 苯和苯的同系物的鉴别。
教学过程：
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1. 芳香化合物、芳香烃、苯的同系物的比较：
练习：
（1）下列物质中属于芳香族化合物的是（ABCDEF），属于芳香烃的是（ABCF）
A.
C. F.
（2）下列关于芳香烃的叙述中正确的是（ B ）
A. 其组成的通式是CnH2n-6(n≥6) B. 分子中含有苯环的烃
C. 分子中含有苯环的各种有机物 D. 苯及其同系物的总称
2. 苯的组成及结构：
小结：苯的结构特点：
（1）苯分子是平面六边形的稳定结构；
（2）苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键；
（3）苯分子中六个碳原子等效，六个氢原子等效。
练习：
1. 能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（A）
A. 苯的邻位二元取代物只有一种
B. 苯的间位二元取代物只有一种
C. 苯的对位二元取代物只有一种
D. 苯的邻位二元取代物有二种
2. 下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（BC）
3. 若苯分子为链状结构，写出可能的结构简式。
4. 若苯分子为多环状结构，写出可能的结构简式。
（一）苯的物理性质
苯是一种无色有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，苯的沸点是80.1℃，熔点是5.5℃，苯是重要的有机溶剂。
练习：
将下列各种液体分别与溴水混合并振荡，静置后混合液分成两层，下层几乎呈无色的是（BE）
A. 氯水 B. 苯 C. CCl4 D. KI E. 乙烯 F. 乙醇
（二）苯的化学性质
由于苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，所以苯既有与烷烃相似的性质?D?D取代反应，又有与烯烃相似的性质?D?D加成反应。
1. 稳定性：不能被酸性KMnO4溶液氧化，不能与溴水中的溴反应。
2. 在空气中燃烧：火焰明亮，有黑烟。
2C6H6 15O2
思考：
①实验开始后,可以看到哪些现象?
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。
②Fe屑的作用是什么？
与溴反应生成催化剂。
③长导管的作用是什么？
用于导气和冷凝回流。
④为什么导管末端不插入液面下？
溴化氢易溶于水，防止倒吸。
⑤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，说明它们发生了取代反应而非加成反应。因加成反应不会生成溴化氢。
⑥怎样除去无色溴苯中所溶解的溴？
用氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分液。
小结：不同状态的溴与烃的反应规律：
（2）苯的硝化反应：苯分子里的氢原子被?DNO2所取代的这种反应，叫做硝化反应。硝酸分子里的?DNO2原子团叫做硝基。
实验现象：反应物剧烈沸腾，试管中产生少量棕色气体。将反应得到的混合物慢慢倒入水中搅拌，溶液分为三层，底部为淡黄色不溶物。三层液体从上至下分别为苯、混酸、硝基苯。
反应方程式：
苯的硝化反应的温度一定要控制在60℃以下，温度过高，苯易挥发，且硝酸分解，同时苯和浓硫酸反应生成苯磺酸等副反应。
②试管口带有直玻管的单孔橡皮塞的作用是什么？
对挥发的苯起冷凝回流的作用，还可以保持内外压相等，防止橡皮塞弹起。
③药品取用顺序？
HNO3?DH2SO4?D苯
④如何控制水温在60℃？
用水浴加热，目的是使加热均匀，温度容易控制。温度计水银球应插在烧杯的水中。注意：温度计的位置，必须放在悬挂在水浴中。
⑤浓硫酸的作用是什么?
催化剂和脱水剂
⑥硝基苯是不溶于水的淡黄色液体吗？
硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度大于水，有毒。因为溶有NO2，不纯的硝基苯显黄色。
⑦如何提纯不纯的硝基苯？
为提纯硝基苯，一般将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，用分液漏斗分液。
（3）苯的加成反应：苯分子中不存在碳碳双键，不容易发生加成反应。在一定的条件下能跟氢气进行加成反应。
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小结：苯的化学性质，可以概括为较易发生取代反应，不易发生加成反应，难以发生氧化反应。
（1）不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色。说明不饱和程度很高的苯难被氧化、难于加成，苯中无一般不饱和烃所具有的C=C和C≡C，不可能为链状结构。
（2）与液溴发生取代反应，产物一溴代物只有一种。说明苯分子结构一定是对称的，并且六个氢原子的位置是等效的。
（3）1mol苯可与3molH2发生加成反应。说明苯具有不饱和烃的性质。
（三）苯的同系物
1. 定义：苯环上的氢原子被烷基取代的产物。
2. 通式：CnH2n-6(n≥6)
3. 结构特点：只含有一个苯环,苯环上连结烷基。
4. 化学性质：
苯的同系物在性质上跟苯有许多相似之处，但由于苯环和侧链的相互影响，它们也有一些特殊的化学性质。
（1）侧链烷烃基对苯环的影响：侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代。
（2）苯环对侧链烷烃基的影响：苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化。注意与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，且无论R中碳原子个数有多少，R都被氧化为?DCOOH，但苯环不能被氧化。利用此性质区别苯和苯的同系物。
（3）加成反应：苯、类似苯的同系物不能与溴水反应，但能萃取溴而使其褪色。
思考：甲苯与氯气在一定条件下能发生哪些反应？
（1）铁做催化剂取代苯环上的氢原子，产物以邻、对位取代为主。
练习：
下列化合物分别跟铁粉与液溴的混合物反应，苯环上的氢原子被取代生成的一溴代物有一种同分异构体的是（B）
A. 乙苯 B. 1、3、5－三甲苯
C. 1、2、4－三甲苯 D. 1、2、3－三甲苯
总结：苯和苯的同系物化学性质一览表：
练习：如何鉴别苯、对?D二甲苯、己烯这三种物质？
先加溴水－鉴别出己烯，再加高锰酸钾－鉴别出甲苯，再加浓硫酸，共热后倒入水中互熔的为苯。
小结：在苯的同系物中，由于烃基与苯环的相互影响，使苯环上的氢原子更易被取代，而烃基则易被氧化。所以苯的同系物能使酸性高锰酸钾褪色，但不能与溴水发生加成反应。
【典型例题】
例1. 下列物质中，与 一定互为同系物，B可能含有苯环，也可能不含苯环，所以B与 等）、含C＝C和C≡C的有机物、苯的同系物等，都能被酸性KMnO4溶液氧化；②高价氧化性的物质（如 B.
C. D.
分析：A乙苯分子结构中只有一个支链，因此存在左、右对称关系，两个与乙基邻位的碳原子上的氢被取代是相同的，两个与乙基成间位关系的碳原子上的氢被取代是相同的。对位上的氢原子被取代为第三种同分异构体。
B邻二甲苯 存在上、下对称关系，所以一溴取代物有2种。C间二甲苯中，只有两个碳原子存在对称关系，因此一溴代物有三种。
D对二甲苯的结构特殊，上、下，左、右结构全对称，因此一溴代物只有一种。
答案为A、C。
例5. 用化学鉴别苯、己烷、己烯和甲苯四种液体。
分析：本题鉴别几种物质，要求方法简单，现象明显。先用酸性KMnO4溶液可以分出两组：即不褪色的是第一组：苯、己烷；使KMnO4溶液褪色的为第二组：是己烯、甲苯。再用浓H2SO4和溴水可以分别检验第一组、第二组两种物质。
答案：
的结构单元。B分子比A分子多了__________个这样的结构单元（填写数字）。（全国题）
分析：密切联系最新科研成果是信息给予题的重要特点之一，目的在于考查运用已掌握的处理新信息的。从本题的难易程度看，应是较容易的。只要扎实地打好基础，认真地读题、审题，正确、熟练地进行迁移，信息给予题是不难解答的。分析苯乙炔基的结构单元，可知苯乙炔基的组成为C8H4。从C8H4的碳或氢原子数出发，很容易得出B分子比A分子多了 个结构单元。
例7. 请认真阅读下列三个反应：
①
②
③
利用这些反应，按以下步骤可从某烃A合成一种染料中间体DSD酸。
请写出A、B、C、D的结构简式。（全国高考题）
分析：由题意可知A→B为硝化，B→C为磺化，这样得到含1个苯环的化合物。由信息③可知，由C→D或最后一步是由③反应实现的，但如是最后一步，则强氧化剂 必将氧化苯胺（由信息②苯胺的性质）。所以确定C→D发生了③的反应，而最后一步发生的是②的反应。
答案：
； ； ；
【模拟试题】
1. 分子式为C8H10，苯的同系物，其同分异构体种类有（ ）
A. 1 B. 3 C. 4 D. 5
2. 甲苯在一定条件下与氢气完全加成后的产物，与氯气发生取代反应，生成一氯代物有（ ）
A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种
3. 鉴别苯和甲苯可以选用（ ）
A. 酸性高锰酸钾溶液 B. 浓溴水
C. 紫色石蕊溶液 D. 碘化钾淀粉溶液
4. 某苯的同系物的化学式为C11H16，经分析化学式中除含有苯环外（不含其它环状结构），还含有两个“?DCH3”，两个“?DCH2?D”和“ ”，它的可能结构有（ ）种
A. 6 B. 5 C. 4 D. 3
5. 苯的二溴代物有三种，则四溴代物的种类有（ ）种
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
6. 下列分子中碳碳键的键长由长到短的顺序正确的是（ ）
①苯 ②乙炔 ③乙烷 ④乙烯
A. ②④①③ B. ③①②④ C. ①②④③ D. ③①④②
7. 下列分子中的14个碳原子不可能在同一平面上的是（ ）
8. 下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是（ ）
① ②
④ ⑤ ⑥
A. ③④ B. ②⑤ C. ①②⑤⑥ D. ②③④⑤⑥
9. 有一种有机物结构简式为 和CH2=CH2
C. 能发生加聚反应
D. 易溶于水，也易溶于有机溶剂
10. 根据本节课所学实验室制备硝基苯的主要步骤，请回答下列问题：
（1）配制一定比例浓H2SO4与浓HNO3的混合酸时，操作注意事项是____。（2）为了使反应在50～60?下进行，常用的方法是 ___。（3）粗硝基苯可依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤。其中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是____，粗产品用5％NaOH 溶液洗涤的目的是____。
11. 有①乙烷；②乙炔；③甲苯；④乙烯；⑤1，3?D丁二烯五种物质。其中：（填写各物质的序号）
（1）分子中所有原子有可能在同一平面上的有______________
（2）能使酸性KMnO4溶液褪色的有_______________
（3）适于制备聚氯乙烯的是______________
（4）可直接制备TNT炸药的是_______________，其化学方程式为________________。
12. 有五种烃：甲烷、乙炔、苯、环己烷、甲苯，分别取一定质量的这些烃完全燃烧时生成m molCO2和n molH2O。
（1）当m＝n时，该烃是____________；
（2）当m＝2n时，该烃是____________；
（3）当2m＝n时，该烃是____________；
（4）当4m＝7n时，该烃是____________。
13. 有乙烯、乙炔、丁二烯、甲苯和苯乙烯五种物质在一定条件下与H2充分反应。
（1）若烃与H2反应的物质的量之比为1∶3，说明该烃分子结构存在____________，它是_____________。
（2）若烃与H2反应的物质的量之比为1∶2，说明该分子结构中存在___________，它是___________。
（3）苯乙烯与H2完全加成时的物质的量之比是______________。
14. 有人认为苯的结构还可能具有两种三维空间的主体结构，请你根据现有的实验事实分析这两种结构是否合理？若以结构I为母体，它的一取代物的2，4，6位上的H性质相同，3，5位上H的性质相同，则2，4，6?D三溴苯的结构简式为____。
15. 某烃的分子由21个原子构成，分子中共有66个电子，在常温下，此烃能使酸性KMnO4溶液褪色，但不能使溴水褪色，求其分子式和结构简式。
16. A、B两种烃的最简式相同。7.8克A完全燃烧后的生成物通入过量石灰水中，得到干燥沉淀60克。A不能和溴水和酸性KMnO4溶液反应而褪色，B却能使这两种溶液褪色。0.5molB完全燃烧生成22.4L（标态）CO2，A与B在相同状况下蒸气密度之比为3：1，据此填表：
……
若用通式表示这一系列化合物，其通式应为（ ）
A. CnH2n-6 B. C6n 4H2n 6 C. C4n 6H2n 6 D. C2n 4H6n 6
18. 二甲苯苯环上的一溴代物共有6种，可用还原的方法制得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表：
15. 分子式C9H12、结构简式（共有8种，书写略）
16.
17. B
18. 234℃的分子结构简式(对二甲苯的一溴代物，书写略)，熔点为-54℃的分子结构简式（间二甲苯，书写略）。