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第三節(jié)
芳香烴
一、苯
（一）組成與結(jié)構(gòu)：
分子模型
分子式
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)簡式
C6H6
成鍵特點：6個碳原子均采取sp2雜化，分別與氫原子及相鄰碳原子以σ鍵結(jié)合，鍵間夾角均為120°,連接成六元環(huán)。每個碳碳鍵的鍵長相等，都是139pm,介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵的鍵長之間。六個碳原子之間的化學鍵完全相同，是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵。每個碳原子余下的p軌道垂直于碳、氫原子構(gòu)成的平面，相互平行重疊形成大π鍵，均勻地對稱分布在苯環(huán)平面的上下兩側(cè)。
空間構(gòu)型：平面正六邊形
（二）物理性質(zhì)：
無色、有特殊氣味的液體，有毒，不溶于水，密度比水小，易揮發(fā)，熔沸點低，是一種重要的化工原料和有機溶劑
苯的大π鍵比較穩(wěn)定，“易取代、能加成、難氧化”
（三）化學性質(zhì)：
（1）不會被高錳酸鉀等強氧化劑氧化
（2）燃燒：2C6H6+15O2
12CO2+6H2O
火焰明亮并帶有濃重的黑煙
2、加成反應：
與H2加成：
1、氧化反應：
現(xiàn)象：靜置后，液體均分層。加入酸性KMnO4溶液的試管中，上層無色，下層紫紅色；加入溴水的試管中，上層橙紅色，下層基本為無色。
注意：苯不能與溴水反應，但因萃取能使溴水層褪色。
用Pt、Ni等為催化劑并加熱的條件下進行反應
3、取代反應：
（1）鹵代反應——與鹵素單質(zhì)的反應：
①現(xiàn)象：
導管口有白霧產(chǎn)生——HBr溶于水
水底有油狀液體——溴苯不溶于水，且密度比水大
錐形瓶中加入AgNO3溶液，有淺黃色沉淀產(chǎn)生——生成
的HBr與AgNO3反應，生成AgBr↓
②說明：
I、苯只與純鹵素反應。遇到溴水發(fā)生萃取分層，下層為水層，上層為橙紅色的苯和溴的混合液
II、必須有催化劑；反應中加入的催化劑是鐵粉，實際起催化作用的是FeBr3
↑
III、苯與Br2只發(fā)生一元取代反應
IV、試劑的加入順序為：先加苯，再加溴，最后加鐵粉
V、長導管的作用：
a、導氣：因為苯和溴都易揮發(fā)
b、冷凝回流：該反應為放熱反應
VI、產(chǎn)物的位置：
溴苯由于其沸點高不容易揮發(fā)，所以留在反應的原燒瓶內(nèi)；
溴化氫由于其易揮發(fā)，揮發(fā)到錐形瓶中
VII、除雜：
純凈的溴苯是無色的液體，但因常含有溴而顯褐色，為了除去其中的溴，可用NaOH溶液進行除雜。
將產(chǎn)物→蒸餾水→NaOH→蒸餾水→分液→無水CaCl2干燥→蒸餾→純物質(zhì)
（2）硝化反應：
說明：
1、試劑的加入順序：先加濃硝酸，再加濃硫酸，等混合
液冷卻到50-60℃后，再加苯
2、用水浴加熱，控制溫度在50-60℃，溫度計放在水浴
中。溫度過高，苯揮發(fā)，硝酸分解。
水浴加熱的優(yōu)點：容易控制溫度，受熱均勻
3、濃硫酸的作用：催化劑、吸水劑
4、產(chǎn)物：純凈的硝基苯是無色、有苦杏仁味的液體，密
度比水大，有毒，難溶于水；但實驗室制得的
硝基苯呈淡黃色，這是因為溶解了NO2的緣故
5、除雜：將產(chǎn)物→蒸餾水→NaOH→蒸餾水→無水CaCl2→純物質(zhì)
（3）磺化反應：
+HO-SO3H
（苯磺酸）+H2O
注：苯磺酸易溶于水，為強酸。該反應可用于制備合成洗滌劑性
二、苯的同系物
（一）定義：
1、苯的同系物：苯環(huán)上的氫原子被烷基取代所得到的一系列產(chǎn)物
稱為苯的同系物
。
結(jié)構(gòu)特點：只含一個苯環(huán)，取代基是烷基
2、芳香烴：分子中含有一個或多個苯環(huán)的烴
3、芳香族化合物：分子中含有苯環(huán)的化合物
4、稠環(huán)芳香烴：由兩個或兩個以上的苯環(huán)共用相鄰的2個碳而
成的芳香烴
四者之間的關系：
芳香族化合物、芳香烴、苯的同系物三者之間的關系：
（二）分類：
（三）通式：CnH2n-6(n≥6)
（四）物理性質(zhì)：
1、苯的同系物一般是具有類似苯的氣味的無色液體，密度
比水小，不溶于水，易溶于有機溶劑，本身作有機溶劑
2、隨碳原子數(shù)增多，熔沸點依次升高，密度依次增大；苯環(huán)上的支鏈越多，溶沸點越低
3、同分異構(gòu)體中，苯環(huán)上的側(cè)鏈越短，側(cè)鏈在苯環(huán)上分布越
散，熔沸點越低
例：
>
>
（五）苯的同系物的命名：
1、以苯為母體，烷基為取代基，稱為“某苯”
例：
甲苯
乙苯
正丙苯
異丙苯
二元取代物：
（1）習慣命名法：鄰、間、對
鄰二甲苯
間二甲苯
對二甲苯
（2）系統(tǒng)命名法：編位號
1，2-二甲苯
1，3-二甲苯
1，4-二甲苯
三元取代物：
（1）習慣命名法：連、偏、均
連三甲苯
偏三甲苯
均三甲苯
（2）系統(tǒng)命名法：編位號
1，2，3-三甲苯
1，2，4-三甲苯
1，3，5-三甲苯
注：當烴基較復雜時，苯為取代基，烴鏈為母體
例：
2-甲基-3-苯基戊烷
2、苯的其他取代物的命名：當取代基為—OH、-COOH、-SO3H、-CH=CH2、-C≡CH、-NH2時，苯為取代基，稱為“苯某”。
苯酚
苯甲酸
苯磺酸
苯乙烯
苯乙炔
苯胺
（六）化學性質(zhì)：與苯相似，都可發(fā)生取代（鹵代、硝化、磺化）、加成、氧化反應。但由于苯環(huán)與烷基的相互作用，苯的同系物的化學性質(zhì)與苯又有所不同。
溴水沉到液體底部
溴水的密度大于苯和甲苯的密度
兩支試管中液體均分層，均是上層為橙紅色，下層幾乎無色
苯、甲苯與溴水均不能發(fā)生化學反應，但能夠萃取溴
紫紅色酸性KMnO4溶液沉到液體底部
KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯的密度
苯未使酸性高錳酸鉀溶液褪色，甲苯使酸性高錳酸鉀溶液褪色
苯與酸性KMnO4溶液不反應，甲苯與酸性KMnO4溶液反應
答案：(1)物理性質(zhì)
①相似點：無色液體，易揮發(fā)，有特殊氣味，密度比水小，難溶于水，易溶于有機溶劑。
②不同點：苯的熔點比甲苯的高，而沸點比甲苯的低。
(2)化學性質(zhì)
①相似點：能取代和加成。
②不同點：甲苯取代比苯更容易，甲苯能發(fā)生氧化反應，使酸性
KMnO4溶液褪色。
1、氧化反應：
（1）燃燒：CnH2n-6+
O2
nCO2+(n-3)H2O
（2）使酸性KMnO4溶液褪色：
苯環(huán)側(cè)鏈上的烷基（-R）
—COOH
注：①無論側(cè)鏈長短，氧化都發(fā)生在跟苯環(huán)直接相連的碳上。
例：
以甲苯為例：甲苯分子中含有苯環(huán)和甲基，因此其化學性質(zhì)與苯和甲烷有相似之處。同時，由于甲基與苯環(huán)之間存在相互作用，甲基使苯環(huán)上與甲基處于鄰、對位的氫原子活化而易被取代，而苯環(huán)也使甲基活化，因此甲苯的化學性質(zhì)又有不同于苯和甲烷之處。
②若與苯環(huán)直接相連的碳上無氫，則不能被KMnO4(H+)氧化。
例：
不與酸性KMnO4反應
2、取代反應：
（1）鹵代反應：
①與Br2:
+
Br2
HBr+
催化劑→苯環(huán)上的氫被取代
②與Cl2:
+
Cl2
HCl+
光照→烷基上的氫被取代
小結(jié)：條件不同，鹵素原子取代位置不同
或
（
）
3、加成反應：
＋3H2
（2）硝化反應：
+3HNO3
+3H2O
注：
①反應原理：甲基的存在，使苯環(huán)上鄰、對位的氫變得活潑，易被取代。甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下可以發(fā)生取代反應，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的鄰、對位為主。
②
又叫2，4，6-三硝基甲苯，俗稱梯恩梯
（TNT），是一種淡黃色晶體，不溶于水，是一種烈性炸藥。廣泛用于國防、采礦、筑路、水利建設等

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