芳香烃的知识点总结

二、填空题
第五节 苯 芳香烃
●教学目的：
1、使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的主要化学性质。 2、使学生了解芳香烃的概念。 3、使学生了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。 ●教学重点：苯的主要化学性质以及与分子结构的关系，苯的同系物的主要化学性质。 ●教学难点：苯的化学性质与分子结构的关系。 ●教学方法：探索推理，实验验证 教学过程： [引入] 前面我们已经学习了三大类有机物：烷烃、烯烃、炔烃。今天我们开始学习另一大类有 机物——芳香烃，它的代表物是苯。那么苯是怎样被发现的呢？ 以前人们在没有使用电灯前用的是煤油灯，而且是用塑料桶装的，每次煤油用完了之后， 桶底都留有一种油状物质，人们不知道这是什么。著名科学家法拉第及法国的日拉尔等化学 家对此进行研究，用了五年的时间终于发现和提出了这种油状物质，它就是苯。 [展示实 物苯]
便于控制温度，可采用水浴加热的方式，温度计水银球
浸入水浴中。
·浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂
·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，有毒（与皮肤接
触或蒸汽被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。
③磺化反应：
苯和浓硫酸共热到 70—80℃，就会反应。在这个反应里，苯分子里的 H 原子被硫酸分
[过渡]既然苯中不存在单双键，而是介于单键和双键之间的一种独特的键，那么由苯的结构
可知，苯的化学性质也应该介于烷烃和烯烃之间。
三、苯的化学性质
苯不被酸性 KMnO4 溶液氧化，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。但在一定的条件下苯也能和某些物质反应。
1、氧化反应： 可燃性：
②硝化反应
[讲解]甲苯跟硝酸和浓硫酸的混合酸可以在苯环上发生取代反应：
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
一种分子中苯环的平面正六边形结构碳碳键不是单、双键交替排列的事实是
（B）
A、苯的一元取代物没有同分异构体
Ｂ、苯的邻位二溴代物只有一种
单键和双键之间的一种独特的键，因此它真实的结构我们又用
来表示。不
过现
在我们仍习惯用“凯库勒”式，虽然它并不能代表苯的真正结构，因此在使用时不能认为它
是单双交替。
1、最简式：CH
2、分子式：C6H6 3、 凯 库 勒 式 ：
H
H
C
H
C
C
C
C
H
C
H
或
H
4、结构：平面正六边形结构，键角为 120°
芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物。苯是最简单的芳香烃。
朦胧之中凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己面前跳起舞来，高贵优雅，突然间这些碳原子
变成了一条条凶猛的毒蛇，在火焰中翻滚，一会儿又卷曲起来，最后凶猛的毒蛇相互撕咬起
来，一条条的咬住了对方的尾巴，形成了首尾相连的环状，不停地旋转起来。凯库勒猛然惊
醒，根据梦中得到的启示，他迅速画起了一个封闭式的结构，认为苯就是存在一个大环。
[实验原理]： [装置]：
+ Br2
Fe ,ÎÞË®
Br + HBr
äå±½
[注意]：·本反应用铁粉作催化剂，真正起催化作用的是溴化铁，
Fe 立即与 Br2 反应而成。 ·长导管作用：
导气，冷凝回流（反应放热且苯和溴都易挥发）
导管末端放置于锥形瓶中液面上方，这是为了防止倒吸。
[现象]：·在导管口附近出现白雾（由 HBr 遇水蒸气所形成）。
2、取 1 苯于试管中，加入 2 溴水，振荡。 [现象] 苯不能使酸性 KMnO4溶液和溴水褪色。（苯在溴水中发生萃取现象）于是推翻以上假设。
一时，苯的结构式问题成了令科学家们一筹莫展的难题，也逼迫链状结构理论的提出者 ——36 岁的德国化学家凯库勒不得不对自己的工作进行反思。
一个冬天的夜里，凯库勒坐在书桌前思考苯的结构，他画了很多图，然而百思不得其解， 他只好停笔，煨着火炉休息，他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡，
它可能具有的性质是（ ） CH==CH CH3
Ａ、易溶于水，也易溶于有机溶剂 Ｂ、它能使溴水褪色，但不能使酸性 KMnO4 溶液褪色。 Ｃ、它能使溴水褪色，也能使酸性 KMnO4 溶液褪色。
CH3
Ｄ、能发生加聚反应，生成物可用表 CH CH n 示
５、下列关于芳香族化合物的叙述正确的是（ ） Ａ、苯及其同系物的总称 Ｂ、芳香族化合物的通式是 CnH2n—6(n≥6) Ｃ、分子里有苯环的烃 Ｄ、分子里含有苯环的各种有机物
连三甲苯
偏三甲苯
均三甲苯
在铁粉存在时与 Cl2 反应，说明取代反应发生在苯环上，而不在侧链上，而符合苯环上一氯 代物、二氯代物、三氯代物只有一种的是均三甲苯。
3、请认真阅读下列三个反应：
利用这些反应，按以下步骤可以由某烃 A 合成一种染料中间体 DSD 酸。
(A)
HN O3 (B)
H2SO 4 SO 3 (C)
·反应完毕后，向锥形瓶的液体滴入 AgNO3 溶液， 有浅黄色 AgBr 沉淀生成。
·把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色（过量的溴溶于溴苯中
而形成）不溶于水的液体。
·通过除杂得到的纯溴苯为无色液体。
[除杂]：先用水洗，再用 NaOH 溶液洗，水洗，分液，干燥，蒸馏。
②硝化反应：苯分子中的 H 原子被—NO2 所取代的反应 在一个大试管里，先加入 1.5mL 浓硝酸和 2mL 浓硫酸，摇匀，冷却到 50—60℃以下，
由于烷基对苯环的影响，甲苯和二甲苯均可使酸性 KMnO4 溶液褪色，只要与苯环直 接相连的碳原子上一定有 H，氧化时，无论侧链长短，均氧化为—COOH。
（2）取代反应： ①卤化反应： [推测]苯的同系物与卤素在不同条件下发生取代反应的位置将有所不同。请大家推测条件分别是
什么？ 若在铁粉存在下与液溴反应，则苯环上的氢被取代；若在光照条件下，则为烃基上的 氢被取代。
一 般 信 息 题 ： 邻 、 对 位 定 位 基 ： —O-、 —N（ CH3） 2、 —NH2、 —OH、 —OCH3、 —NHCOCH3、—Cl，—Br，—CH3（或烃基），—O—COR、 —C6H5 等
间 位 定 位 基 ： —CN、 —COCH3、 —COOH、 —COOCH3、 —CONH2、 —NO2， —SO3H，—CHO 等
接下来的任务是研究苯的分子结构，为此，化学家们进行了很多实验，假设，探索。 首先，根据分子式 C6H6，不符合饱和结构 CnH2n+2（不饱和度为 4），肯定苯是高度不饱 和结构。根据当时的“有机物分子呈链状结构”来假设：
等等 若是以上结构，则都将能发生氧化反应，会使酸性 KMnO4 溶液褪色。 [实验] 1、取 1 苯于试管中，加入 2 酸性 KMnO4 溶液，振荡。
然后慢慢滴入 1mL 苯，不断摇动，使混合均匀，然后放在 60℃的水浴中加热 10min，把混
合物倒入另一个盛水的试管
[实验原理]：
ŨÁòËá + HO NO2
里。 NO2 + H2O
Ïõ»ù±½
[强调]：注意书写有机物时的连接顺序
[装置]：
[注意]·混酸的配制：浓硫酸慢慢加到浓硝酸中
·苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热至 55℃—60℃，为了
一、苯的物理性质
色
态
气味
熔沸点（极易挥发）
无色 液体 特殊气味且 熔点为 5.5℃
有毒
沸点为 80.1℃
水溶性（演示） 不溶于水，且密度比水小 可溶于酒精等有机溶剂 苯也是重要的有机溶剂
二、苯分子的结构
当法拉第提炼出苯后，化学家们就对苯的成分进行了研究，发现它可以燃烧，且生成物 为 CO2 和 H2O，于是确定苯由 C、H 元素组成。后又通过实验数据得出了苯中 C%=12/13， H%=1/13，即得出 C、H 个数比为 1：1，即最简式为 CH。最后人们还发现 1mol 苯的质量刚 好是 3mol 乙炔的质量，由此确定苯的摩尔质量为 78g/mol，于是推出苯的分子式：C6H6
解析：本题应根据分子中元素的种类、原子总数、电子总数计算该烃的分子式，再结合通式
和性质决定烃的结构简式。设烃的分子式为 CxHy,则
x+y=21
x=9
6x+y=66 解之
y=12 , 分子式为 C9H12。
因该物质能使酸性 KMnO4 褪色，而不能和溴水发生化学反应，则该烃应是苯的同系物， 分子式也恰好满足 CnH2n—6 的通式。对 C9H12 苯的同系物，可能有以下８种结构简式：
C6H6 + 7.5 O2 µãȼ
6 CO2 + 3H2O
[实验演示]现象：和烷烃、烯烃相比，它的火焰明亮，有浓烟，因为它的含碳量高。
2、取代反应：苯分子中 H 原子被别的原子或原子团取代
①卤化反应：
苯与溴的反应：
把苯和少量液溴（和溴水不反应，只是萃取）放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。
用带导管的瓶塞塞紧瓶口。
子里的磺酸基（—SO3H）所取代而生成苯磺酸，这种反应叫磺化反应。
[反应原理]
+ HO SO3H
SO3H + H2O
±½»ÇËá
[强调]·注意书写有机物时的连接顺序
·浓硫酸是反应物
·生成的苯磺酸水溶液呈酸性
虽不具有典型双键所应有的加成反应性能，但特殊情况下仍能起加成反应。
3、加成反应：
①催化加氢：在镍催化剂存在下和 180—250℃时：
构为平面正六边型。
于是发现“凯库勒”式还存在一定的缺陷：既然苯分子中有三个双键三个单键，那么它
应该可以发生加成反应，可使酸性 KMnO4 溶液褪色，但实际上苯的化学性质比较稳定。既 然有单双键，那么很明显它的所有碳碳键长就不应该相等。如何解决“凯库勒”式的这些问