1、11.4 一种特殊的碳氢化合物苯,知 识 回 顾,烷烃的结构特点,烷烃的化学性质：,氧化反应（燃烧）,取代反应,烯烃的结构特点,烯烃的化学性质：,氧化反应,燃烧,使酸性KMnO4褪色,加成反应（使溴水褪色）,(饱和烃),(不饱和烃),比较稳定,一定条件下,聚合反应,苯的发现,苯的结构,苯的用途,化学性质,思考练习,物理性质,苯的同系物,知识要点,化学史话：苯的发现,阅读材料：1、19世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，煤炭工业蒸蒸日上。不少国家使用煤气照明，人们发现煤气罐里常残留一些油状液体。2、英国化学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣，他花了整整五年的时间从这种液体里提取了一种液体物质。
2、1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物“氢的重碳化合物” 。,3、1834年，德国科学家米希尔里希（EEMitscherlich，17941863）通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体，并命名为苯。4、待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后，法国化学家日拉尔（CFGerhardt，18151856）等人又确定了苯的相对分子质量和分子式。,苯的工业来源和用途,1、苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等。苯也常用作有机溶剂。,2、苯以前是从炼焦所得的煤焦油里提取的，产量受到一
3、定的限制。自从石油工业迅速发展以来，大量的苯可以从石油工业获得。,一、苯的物理性质,1、颜色：无色；状态：液体；气味：特殊气味。 2、熔点：5.5；沸点：80.1（用冰冷却，苯凝结成无色晶体）。3、密度：比水小；溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也能溶解其他一些物质。4、毒性：有毒。,二、苯的结构,1、已知苯的组成元素为碳、氢；碳氢的质量比为 121；蒸气密度为同温同压下乙炔气体密度的3倍。请确定苯的最简式和分子式。,最简式CH 、分子式 C6H6,一、苯的结构,发现苯后，经过法国化学家日拉尔等人的精确测定，发现苯仅由碳、氢两种元素组成，其中碳的质量分数为92.3%，测定苯的相对分子质量为
4、78，请确定苯的分子式。,解：C: 7892.3%12=6 H: 78 (192.3%)1=6所以苯的分子式为C6H6,2、试根据“碳四价学说”和“碳链学说”写出C6 H6的可能的链状结构简式，并设计实验来验证这些结构是否合理？,二、苯的结构,用 溴水 和 酸性高锰酸钾 验证,链状（提示：考虑最多有几个叁键和双键）：,CH CCH2CH2CCH CH CCCCH2CH3CH2CHCHCHCCHCH2CHCCCHCH2CH2CCHCHCCH2等,从C6H6来推测，苯的化学性质应显示出极不饱和的性质使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。,二、苯的结构,课堂实验： 但实验表明苯不能使酸性KMnO4溶液和溴
5、水褪色。这说明苯与酸性KMnO4溶液和溴水都不发生反应。,由此可知，苯不存在简单的链状的烯烃和炔烃的性质。,高锰酸钾在水中的溶解度大，下层是水层,下层变为紫色，上层为无色,下层无色，上层 变为橙红色,Br2在苯等有机溶剂中的溶解度更大（发生萃取）,加入酸性高锰酸钾溶液,加入溴水,苯不与溴水及酸性高锰酸钾溶液反应，说明苯分子中不存在碳碳双键，也就不存在碳碳单键和双键交替出现的结构。,苯结构中中无碳碳双键和叁键，而是另有其独特的结构！,结论：,探究实验,对比与归纳,纯溴,溴水,纯溴,溴水,光照,取代,加成,FeBr3,取代,萃取,无反应,现象,结论,不褪色,褪色,不褪色,不被KMnO4氧化,易被K
6、MnO4氧化,苯环难被KMnO4氧化,焰色浅，无烟,焰色亮，有烟,焰色亮，浓烟,C%低,C%较高,C%高,思考：除了链状，还有什么结构能增加烃的不饱和程度？,凯库勒发现苯结构的故事,凯库勒是一位极富想象力的化学家，长期被苯分子的结构所困惑。一天夜晚，他在书房中打起瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一条蛇咬住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛然醒来，终于提出了苯分子的结构。对此，凯库勒说：让我们学会做梦吧！那么，我们就可以发现真理。但凯库勒的梦中发现并不是偶然的，这是跟他渊博的知识、丰富的想象、对问题的执着追求分不开的。,二、苯的结构,到达知识巅峰的人，往往
7、是以渴望求知为动力，用尽毕生精力进行探索的人，而不是那些以谋求私利为目的的人。 凯库勒,3、凯库勒在1866年提出两点假设：（1）苯的六个碳原子形成闭合环状，即平面六边形；（2）各碳原子间存在着单、双键交替形式。请据此假设书写苯的结构简式，并思考这些结构是否合理？,二、苯的结构,二、苯的结构,凯库勒式,进一步研究发现苯分子中：1)6个碳原子、6个氢原子均在同一平面。2)各个键角都是120度。3)苯中碳碳键长140pm(单键154pm、双键133pm)。4）苯的邻二氯代物没有同分异构体。,二、苯的结构,上述事实说明了什么？,二、苯的结构,结论：苯分子具有平面正六边形结构。苯环上的碳碳键不是由碳碳
8、单键和双键交替的，而是6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。 键长相同，性质相同,二、苯的分子结构,苯的结构,分子式：,结构式：,结构简式：,C6H6,或,2、想一想、练一练,与 是同一种物质还是两种物质？ 理由是,同一种物质,苯分子中的6个碳原子之间的键完全相同,一、苯的结构,1.六个碳原子、六个氢原子均在同一平面上2. 各个键角都是120,键长均相等3.碳碳单键键长：1.54 10-10 m 碳碳双键键长：1.33 10-10 m 苯的碳碳键长: 1.40 10-10 m,结论：苯具有平面正六边形结构。苯环上不是由碳碳单键和碳碳双键交替的，苯环上的碳碳键是介于单键
9、和双键之间的独特的键。,三、苯的化学性质,苯不能被酸性KMnO4氧化，一般情况下也不能与溴发生加成反应，说明苯的化学性质比烯烃、炔烃稳定。只是在一定条件下，苯才能发生某些化学反应。,但是苯在一定条件下，与某些物质也可发生反应如下：,1、可燃性2、取代反应3、加成反应,由于苯分子为一个平面正六边形结构，所以其化学性质比较稳定。,三、苯的化学性质,1、可燃性:苯在空气中燃烧时产生明亮的带有浓密黑烟的火焰,生成CO2和H2O。,思考:等质量的乙炔和苯燃烧耗氧量情况如何? 与等质量的乙炔和苯的混合物比较呢?,演示实验：苯的燃烧,三、苯的化学性质,2、取代反应：苯较易发生取代反应，苯分子里的氢原子能分别
10、被别的原子或原子团所取代,1) 苯跟卤素的取代反应,在催化剂（铁）的作用下，苯也可以与其他卤素发生取代反应。,在有催化剂存在时，苯与液溴发生反应，生成溴苯，溴苯是无色油状液体，密度大于水。,三、苯的化学性质,溴和苯的取代反应实验：,三、苯的化学性质,现象：在常温时很快可以看到，烧瓶内液体微沸，有红棕色的Br2蒸气冒出。锥形瓶内导管口附近出现白雾。反应完毕后向锥形瓶里的液体中滴入AgNO3溶液，有浅黄色沉淀生成。把烧瓶里的液体倒入在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体。,苯的溴代反应,三、苯的化学性质,思考：,反应中铁屑的作用？,长导管的作用？,什么现象说明发生了取代反应？,长导管为什
11、么不能插入液面以下？,如何除去溴苯中的溴？,三、苯的化学性质,铁是催化剂，实际起催化作用的是FeBr3 。,长导管的作用：导气和冷凝回流。,导管口有白雾出现，是因为反应生成的HBr遇水蒸气而形成的小液滴；向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，会有浅黄色沉淀生成，离子方程式为Ag+Br-=AgBr，就说明发生了取代反应。,长导管不能插入液面以下，反应生成的HBr气体极易溶于水，没入水中会造成倒吸现象。,加入NaOH后分液得纯净的溴苯。,溴和苯的取代反应实验：,练习8.如图是制取溴苯的装置。试回答：,（1）装置A中发生反应的化学方程式是：,Br2,HBr,练习2如图是制取溴苯的装置。试回答：,（2）装置C
12、中看到的现象是：_，证明： _ 。,导管口有白雾生成，试管中有浅黄色沉淀,有HBr气体生成,练习2 如图是制取溴苯的装置。试回答：,（3）装置B是吸收瓶，内盛CCl4液体，实验中观察到的现象是：_，原因是： _。,无色液体变成,橙黄色,试管A中挥发出的Br2,溶解在CCl4中,练习2 如图是制取溴苯的装置。试回答：,如果没有B装置将A、C直接相连，你认为是否妥当？_（填“是”或“否”），理由是_。,否,挥发出的Br2进入AgNO3溶液同样有浅黄色的沉淀生成,练习2 如图是制取溴苯的装置。试回答：,（4）实验完毕后将A管中的液体倒在装有冷水的烧杯中，烧杯_（填“上”或“下”）层为溴苯，这说明溴苯
13、_且_。,下,不溶于水,密度比水大,三、苯的化学性质,2) 苯的硝化反应,苯分子里的氢原子被“NO2(硝基)”所取代的反应，叫做硝化反应。,硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大。难溶于水，易溶于乙醇和乙醚。硝基苯有毒（硝基苯与皮肤接触或它的蒸气被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。,三、苯的化学性质,苯的硝化实验：,三、苯的化学性质,苯的硝化实验：,配制一定比例的浓硫酸和浓硝酸的混合液，加入大试管中。,向室温下的混酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀。,在5060的水浴中反应。,除去混酸后，洗涤、干燥即得。,苯的硝化实验：,三、苯的化学性质,配制一定比例的浓
14、硫酸和浓硝酸的混合液如何操作？,向室温下的混酸中逐滴加入一定量的苯，浓硫酸的作用？,如何除去残酸？,如图玻璃长导管的作用是什么？,苯的硝化实验：,三、苯的化学性质,配制一定比例的浓硫酸和浓硝酸的操作是：先加浓硝酸后加浓硫酸。,向室温下的混酸中逐滴加入一定量的苯，浓硫酸的作用是：催化剂和脱水剂。,加NaOH除去残酸。,玻璃长导管的作用是冷凝回流和调节试管内外气压平衡。,浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到5060以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡，因为反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解。,浓硫酸的作用：催化剂，吸水剂,配制混合酸时，要将浓硫酸慢慢倒入浓 硝酸中，并不断搅拌。,本实验采用水浴加热，
15、温度计的水银球必须插入水浴中。,苯的硝化实验，应注意：,什么时候采用水浴加热？需要加热，而且一定要控制在100以下，均可采用水浴加热。如果超过100 ，还可采用油浴（0300）、沙浴温度更高。,不纯的硝基苯显黄色，因为溶有NO2。提纯 硝基苯的方法是：加入NaOH溶液，分液。,磺化反应,吸水剂和磺化剂,（磺酸基：SO3H）,苯磺酸,磺化反应的原理：,磺酸基与苯环的连接方式：,浓硫酸的作用：,三、苯的化学性质,3、加成反应：虽然苯不具有典型的碳碳双键所应有的加成反应的性质，但在特定的条件下，苯仍然能发生加成反应 。,例如：在有镍催化剂存在和180250的条件下，苯可以与氢气发生加成反应,生成环己
16、烷(C6H12)。,四、苯的同系物,1、 在有机化合物中，分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物，属于芳香烃，简称芳烃。苯是最简单、最基本的一种芳烃。,2、甲苯C7H8、二甲苯C8H10等化合物的分子里都含有一个苯环结构。它们都是苯的同系物。苯的同系物的通式是CnH2n-6（n6），它们都是芳香烃。,四、苯的同系物,3、简单的苯的同系物的命名:,甲苯,乙苯,对甲乙苯,邻二甲苯,间二甲苯,对二甲苯,四、苯的同系物,4、苯的同系物的同分异构体：C9H12（有8种）,四、苯的同系物,5、苯的同系物的物理性质：在通常状况下都是无色液体，有特殊的气味，密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂。,6、苯的同系物
17、的化学性质：苯的同系物在性质上跟苯有许多相似之处,如燃烧时都发生带有浓烟的火焰,都能发生取代反应、硝化反应等。,四、苯的同系物,如:甲苯跟硝酸和浓硫酸的混合酸可以发生反应，苯环上的氢原子被硝基（NO2）取代，生成三硝基甲苯：,2,4,6三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT，是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。,四、苯的同系物,特殊性：由于苯环和侧链的相互影响，苯的同系物也有一些化学性质跟苯不同。,如：,四、苯的同系物,实验表明，苯不能使KMnO4酸性溶液的紫色褪去，而甲苯和二甲苯却能使溶液的紫色褪去，这说明，甲苯和二甲苯能够被KMnO4氧化。在
18、上述反应中，被氧化的是苯环上的侧链，也就是甲基。,B.氧化反应：,1.下列物质属于苯的同系物是（ ）,A.,B.,C.,D.,B,四、苯的用途,合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料等。苯也常用于有机溶剂,在通风不良的环境中，短时间吸入高浓度苯蒸气可引起以中枢神经系统抑制作用为主的急性苯中毒。 轻度中毒会造成嗜睡、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸部紧束感等，并可有轻度粘膜刺激症状。重度中毒可出现视物模糊、震颤、呼吸浅而快、心律不齐、抽搐和昏迷。严重者可出现呼吸和循环衰竭，心室颤动。 装修中使用的胶、漆、涂料和建筑材料的有机溶剂。,1、能证明苯分子中不存在碳碳单键、双键交替排布的事实是（ ）
19、A.苯的一溴代物没有同分异构体B.苯的间位二溴代物只有一种C.苯的对位二溴代物只有一种D.苯的邻位二溴代物只有一种,D,2、下列物质中既能通过化学反应使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是（ ）A.甲烷 B.乙烯 C.苯 D.乙烷3、下列各组物质，可用分液漏斗分离的是（ ）A.酒精与水 B.溴水与水 C.硝基苯与水 D.苯与溴苯,B,C,4.下列分子中所有原子有可能都在同一平面上的是（ ）,A,B,C,D,BC,这是个双选题哦!,8、苯的二溴取代物有 种同分异构体。写出它们的结构简式。,3,练习4,C,14、下列各组物质，可用分液漏斗分离的是 （ ） A、酒精 B、溴水与水 C、硝基苯与水 D、苯与溴苯,某有机物的其结构简式如图:推测它有哪些化学性质?,该有机物处在同一平面上的碳原子最多有（ ）个？,拓展延伸：,12,
