1、1点燃认识碳氢化合物的多样性知识梳理 苯和芳香烃考纲要求：1 知道苯的物理性质2 理解苯的分子结构，苯分子中碳碳键的特点，从结构上理解苯的化学性质与烷烃、烯烃的异同。3 理解苯的化学性质，苯的溴代实验(知道有机化学实验中的冷凝回流) ，苯的硝化(知道水浴加热及作用)4 理解苯的同系物。苯与苯的同系物在化学性质方面的异同(甲苯的硝化反应) 。在苯的同系物分子中，苯环与侧链之间的相互影响。5 知道甲苯、二甲苯、乙苯等比较简单的苯的同系物的结构和命名。知识梳理：一、芳香烃简介在有机化学发展初期，研究得较多的是开链的脂肪族化合物。当时发现从香树脂、香料油等天然产物中得到的一些化合物，在性质上和脂肪族化
2、合物有显著的差异。它们的碳氢含量比（C/H）都高于脂肪族化合物，从组成上看来，它们是高度不饱和的化合物，但是它们却不容易起加成反应，而容易起饱和化合物所特有的取代反应。由于当时还不知道它们的结构，就根据其中许多化合物有香气这一特征，总称为芳香族化合物，现在的认识是分子中含有苯环的有机物称芳香族化合物。芳香族化合物中的碳氢化合物就叫芳香烃。苯芳香烃包括 苯的同系物稠环芳烃二、苯1. 苯的表示方法：A. 化学式：C 6H6, 结构式： ; 结构简式： 或 ；最简式：CH。(碳碳或碳氢)键角：120， 键长：1.410 10 m苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键(1.5410 10 m)和碳碳双键(
3、1.33 1010 m)之间的特殊的共价键。2. 苯的物理性质 无色带有特殊气味的液体比水轻( = 0.87g/cm3)难溶于水熔沸点不高沸点80.1,熔点 5.5(故具有挥发性 )3. 苯的化学性质 难氧化, 能加成, 易取代A. 燃烧反应 2C6H6(l) + 15O2(g) 12CO2(g) + 6H2O(l) + 6520 kJ火焰明亮，伴有浓烟。不能使酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去, 从这个意义上讲, 苯难氧化. B. 取代反应(1)溴取代C C C H H H H H H + Br2 Br + HBr Fe 2+ HNO3 NO2 + H2OH2SO4(浓)5060苯跟溴的反应：反应物
4、：苯跟液溴(不能用溴水); 反应条件：Fe 作催化剂；温度(该反应是放热反应，常温下即可进行); 主要生成物：溴苯 (无色比水重的油状液体, 实验室制得的溴苯由于溶解了溴而显褐色)按上页右图装置, 在具支试管中加入铁丝球, 把苯和溴以 4 : 1 (体积比) 混和, 在分液漏斗里加入 34 mL 混合液，双球吸收管中注入 CCl4 液体(用于吸收反应中逸出的溴蒸气), 导管通入盛有 AgNO3 溶液的试管里, 开启分液漏斗活塞，逐滴加入苯和溴的混合液，观察现象. 反应完毕, 取下漏斗, 将反应后的混合液注入 3 mol/L 的 NaOH 溶液中, 充分搅拌, 将混合液注入分液漏斗, 分液取下层
5、液体 即溴苯. 本页右图（也是溴取代反应装置）问题和答案1. 长导管的作用是什么？（用于导气和冷凝回流气体。 ）2. 为什么导管末端不插入液面下？(防止倒吸- 溴化氢易溶于水。 )3. 园底烧瓶中的现象为：混合溶液保持微沸状态，且有红棕色蒸气逸出。这些现象说明了什么？（苯的溴取代反应是放热反应）4. 锥形瓶内的现象：水面上方有白雾形成，溶液中出现淡黄色沉淀。仅凭这些现象能说明发生了取代反应吗？（白雾可以, 淡黄色沉淀不行，溴蒸气逸出若进入AgNO3 溶液，也生淡黄色沉淀） 5. 如何除去无色溴苯中溶解的溴？（用氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分液。 ）(2)硝化反应苯分子里的氢原子被硝酸分子里的硝
6、基所取代的反应叫硝化反应药品取用顺序：HNO 3H 2SO4苯; 要将浓硫酸逐滴滴入浓硝酸中，且边加边搅拌。而不能将硝酸加入硫酸中。其原理跟用水稀释浓硫酸同。然后向冷却后的混合酸中逐滴滴加苯，且边加边振荡，促使苯与混合酸形成乳浊液由于没有形成溶液，所以没有明显放热现象，所以可以先加浓硫酸后加苯；为什么用水浴加热？a、过热促使苯的挥发、硝酸的分解；b、7080时易生成苯磺酸。水浴加热以便于控制反应的温度，温度计一般应置于水浴之中；为防止反应物在反应过程中蒸发损失，要在反应器上加一冷凝回流装置。如右图所示。所得硝基苯是一种有苦杏仁气味的比水重的无色油状液体，有剧毒。实验中得到的产品往往有一定的淡黄
7、色，原因有二：一是浓硝酸分解所得的部分二氧化氮溶于其中所致，二是副反应得到的多硝基苯等。硝基苯能被还原成苯胺,而苯胺是合成染料的原料。C. 加成反应(1)苯与氢气催化加成反应(2)苯与氯气发生加成生成有名的“六六六” + 3H2 Ni+ 3Cl2 紫外线ClClClClClClHHHHHH3CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 D. 苯的用途: 重要的有机化工原料和有机溶剂. 三、苯的同系物烷基苯1. 常见苯的同系物的结构简式: 甲苯 , 、乙苯 、邻二甲苯 、 间二甲苯、 对二甲苯 、正丙苯 , 异丙苯 , 邻(间、对) 甲乙苯 、 、 。 连(偏、间) 三甲苯 、 、 . 通式:
8、 CnH2n6苯乙烯简介：首先苯乙烯不是苯的同系物, 苯的同系物是烷基苯, 符合通式 CnH2n6, 而苯乙烯的分子式为 C8H8, 结构简式为 ( ,与立方烷 为同分异构体).2. 化学性质: A. 与苯的相同之处: 能加成: , 甲苯的一氯取代产物有四种(苯环上与甲基邻、间、对位及甲基), 而催化加氢产物甲基环己烷的一氯取代产物则要增加一种(变成五种) 甲基所连的碳原子上现在也有氢原子可以被取代了. B. 取代反应更容易: 与溴的取代产物是2, 4, 6三溴甲苯: 注意: 相同的反应物, 而反应条件不同, 则产物不同: Fe 作催化剂, 取代反应发生在苯环上, 而光照条件下, 则烷基上发生
9、取代反应(光照是烷烃取代反应的条件). 与硝酸的取代产物是: 2, 4, 6 三硝基甲苯(T. N. T.): T.N.T.是一种黄色针状晶体, 它是一种烈性炸药, 所以, T.N.T.又称黄色炸药. CH3 + 3Br2 + 3HBr CH3 Br Br Br Fe CH3 +Br2 + 3HBr 光 CH2Br CH3 + 3HNO3 + 3H2O CH3 O2N NO2 NO2 H2SO4(浓 ) CH3 CH23 CH3 C3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH22CH3 CH3 3 CH=C2 CH3 +H2 Ni CH3 CH3 CH3 3 CH23 C3 CH3 CH23 23
10、 CH3 4亦 为 无 色 晶 体 , 易 升 华 . c. 菲 : , 3, 4苯 并 芘 : , 另 外 有 连 苯 : . d. 极 限 推 导 求 算 : 萘 : , C10H8; 芘 : ,C16H10; 萘 并 芘 : ,C2H12. 其 无 限 延 伸 后 的 含 碳 极 限 值 为 : 亦 为 无 色 晶 体 易 升 华菲 苯 并 芘 另 外 有 连 苯极 限 推 导 求 算萘 芘 萘 并 芘其 无 限 延 伸 后 的 含 碳 极 限 值 为C. 与苯的不同之处: 能被酸性高锰酸钾溶液所氧化, 使之褪色. 而且, 不论其侧链有多少, 都被氧化成羧基(COOH)有多少侧链, 就产
11、生多少羧基, 不论其侧链有多长, 都被氧化成只含有一个碳的羧基(COOH): 苯的同系物除了具有苯的一切化学性质，如易发生苯环上的取代反应、能燃烧、能在一定条件下发生加成反应之外，由于苯环对侧链的影响，还可以在常温下被氧化剂氧化。利用这点可以鉴别苯和苯的同系物。D. 从一卤代物只有一个异构体推出 C8H10、C 9H12的结构: 我们知道: C8H10 的同分异构体有乙苯、邻、间、对二甲苯四种, 而如果其在苯环上的一取代物只有一种结构, 则该一取代物只能是: 那么原来 C8H10 的结构也就肯定是对二甲苯了. 四、芳香烃分子内含有苯环的烃. 苯的同系物苯环上的氢原子被烷基代替后的烃. 五、烃(
12、碳氢化合物)的物质体系: 饱和链烃 烷烃(C nH2n+2)(难氧化、难加成、能取代)单烯烃(C nH2n)(易氧化、易加成、能聚合 )单炔烃(C nH2n2)(易氧化、易加成、能聚合)链状烃 不饱和链烃二烯烃(C nH2n2)脂肪环烃 环烷烃(C nH2n)苯(C 6H6)(难氧化、能加成、易取代)苯的同系物(C nH2n6)烃环状烃 芳香环烃稠环芳烃(如萘、蒽、菲、苯并芘等 )稠环芳烃简介a. 萘: C 10H8, 结构简式 : , 萘的同系物通式: CnH2n 12理化性质: 无色具特殊气味晶体, 不溶于水, 易升华, 可以在催化剂存在下与氢气发生加成反应, 过去用作衣物防蛀的卫生球 樟脑丸 , 因易致癌而已被禁用. b. 蒽: C 14H10, 结构简式: , 蒽的同系物通式: C nH2n 18亦为无色晶体, 易升华. d. 稠环芳烃分子式及同系列通式推断与含碳量的极限推算。例：该系列物质的通式为: C 6n+4H2n+6, 其无限延伸后的含碳极限值为: CH3 O COH O CH23 C3 COH C CH3 CH3 X 5C % = 100 % = 100 % = 97.3 % 6n24H742
