苯及同系物的化学性质
【知识解析】苯的同系物

苯的同系物1 苯的同系物(1)概念芳香烃:分子中含有一个或多个苯环的烃类化合物叫芳香烃,苯是最简单的芳香烃。
苯的同系物:苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物。
如等均为苯的同系物。
(2)苯的同系物的结构特点①分子中只有1个苯环。
②与苯环连接的全部是烷基(一个或多个)。
(3)苯及其同系物的通式为C n H2n-6(n≥6,n为正整数)。
名师提醒(1)苯的同系物的通式为C n H2n-6(n≥7,n为正整数),但符合通式C n H2n-6的烃不一定是苯的同系物,如的分子式为C10H14,但它不属于苯的同系物。
(2)苯的同系物由于所连侧链的不同和各个侧链在苯环上的相对位置的不同而具有多种同分异构体,如分子式为C8H10的苯的同系物有下列4种同分异构体:2 苯的同系物的物理性质(1)苯的同系物一般是具有类似苯的气味的无色液体,不溶于水,易溶于有机溶剂,密度比水的小。
(2)熔、沸点递变规律①随着分子中碳原子数的增加,苯的同系物的熔、沸点逐渐升高。
②对含相同碳原子数的苯的同系物的同分异构体来说,苯环上的支链数越多,熔、沸点越低;当支链数相同时,极性越小,熔、沸点越低。
如3种二甲苯的沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
3 苯的同系物的化学性质苯的同系物与苯都含有苯环,因此化学性质有相似之处。
(1)苯的同系物与苯的化学性质的相似之处①都能燃烧,燃烧时发出明亮的火焰并产生浓重的黑烟,其燃烧通式为C n H 2n -6+233O 2n n CO 2+(n -3)H 2O 。
②一定条件下都能与卤素单质发生卤代反应、与浓硝酸发生硝化反应等。
③都能与氢气发生加成反应。
名师提醒苯的同系物与卤素单质(X 2)发生取代反应时,其取代位置与反应条件有关:在催化剂作用下,取代的是苯环上的氢原子;而在光照条件下,取代的是侧链烷基上的氢原子。
如:(苯环上的氢原子被取代)(侧链烷基上的氢原子被取代)(2)由于苯环与烷基的相互作用,苯的同系物的化学性质与苯又有所不同。
苯的同系物的化学性质

02
还原反应过程中,苯环上的硝基、羰基等含氧官能团被还原成
氨基、羟基等官能团。
还原反应的发生条件和产物与苯环上取代基的性质和数量有关
03 。
CHAPTER 04
苯的同系物的应用
合成高分子材料
合成橡胶
苯的同系物可以作为合成橡胶的原料 ,如丁苯橡胶和氯丁橡胶等,具有优 良的弹性和耐久性。
合成纤维
苯的同系物可用于合成纤维,如聚酯 纤维和尼龙等,具有优良的耐磨性和 抗皱性。
发现潜在的健康问题。
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有机合成中间体
苯酚
苯的同系物可以转化为苯酚,苯酚是 许多药物和染料的中间体。
苯胺
苯的同系物可以转化为苯胺,苯胺是 许多染料和农药的中间体。
药物合成
抗癌药物
苯的同系物可以作为抗癌药物的合成原料,如顺铂和卡铂等铂类药物,具有广谱的抗癌 活性。
抗生素
苯的同系物可以作为抗生素的合成原料,如青霉素和头孢菌素等,具有抗菌消炎的作用 。
CHAPTER 05
苯的同系物的安全性
对人体的影响
致癌性
苯的同系物被认为是一种潜在的致癌物质。长期接触高浓度的苯同 系物可能导致人体患上癌症,特别是白血病和淋巴瘤等血液系统癌 症。
神经系统毒性
苯同系物对神经系统有毒性作用,长期接触可能导致头痛、头晕、 失眠、记忆力减退等神经系统症状。
免疫系统毒性
苯同系物可能影响人体的免疫系统,降低人体对疾病的抵抗力,增加 感染的风险。
对环境的影响
水污染
苯的同系物在水中不易分解,会 对水体造成污染,影响水生生物
的生存。
土壤污染
苯的同系物在土壤中不易降解,可 能对土壤造成污染,影响植物的生 长。
苯的同系物性质及其污染防治

苯的同系物性质及其污染防治【摘要】苯是一种常见的化学物质,其同系物具有不同的性质,包括结构、毒性等方面。
苯的同系物对环境和人体健康都存在一定的风险,需要采取相应的污染防治措施。
本文通过对苯同系物性质进行分析,探讨了其毒性影响及相关防治技术。
同时介绍了苯的监测和控制方法,以及处理和处理技术。
在提出了苯同系物的综合管理措施,探讨了未来的污染防治方向,并提出了环境治理建议。
这些信息对于加强苯污染防治工作,保护环境和人类健康具有一定的指导意义。
【关键词】苯、同系物、污染、风险、性质、毒性、防治技术、监测、控制方法、处理技术、综合管理措施、环境治理建议、苯的环境治理、污染防治方向。
1. 引言1.1 苯的同系物概述苯的同系物是一类具有相似结构与性质的有机化合物,基本结构均为苯环,并在苯环上加入不同的官能团或取代基而形成。
苯的同系物包括甲苯、乙苯、二甲苯等,它们在工业生产、燃烧过程以及化学品的使用中普遍存在。
甲苯是最简单的苯的同系物之一,其结构与苯相似,但在苯环上加入一个甲基基团。
甲苯主要用于溶剂、涂料和染料的生产中,具有较高的挥发性,易挥发进入大气中造成空气污染。
乙苯是另一种常见的苯的同系物,其结构中加入一个乙基基团。
乙苯广泛应用于化工领域,用作溶剂或原料,但其毒性较大,长期接触可造成严重健康问题。
二甲苯则是在苯环上加入两个甲基基团而成的化合物,常用作溶剂和原料。
由于其毒性较高,二甲苯在使用过程中应注意防护和安全管理。
苯的同系物虽然在工业生产和日常生活中有广泛应用,但其挥发性、毒性与环境影响等问题也需引起重视和关注。
在污染防治中需要综合考虑各种同系物的特性,制定有效的监测和控制措施,以减少其对环境和人体健康的危害。
1.2 苯的污染风险苯是一种常见的有机化合物,其同系物具有较高的毒性和危害性。
苯的污染风险主要体现在以下几个方面:苯在大气中易于挥发,会通过空气传播到周围环境,对人体和其他生物造成危害。
长期暴露于苯污染环境中,可能导致呼吸系统疾病、神经系统问题甚至癌症等严重后果。
苯及其化合物的性质

一、苯的物理性质 无色、特殊气味的有毒液体, 密度比水小,易挥发,难溶于水, 易溶于有机溶剂。
二、苯分子(C6H6)的结构
凯库勒式:
凯库勒提出的结构是一个单双键交替的正六边形结构。
苯: 12 个原子均处于同一平面上 近代研究发现:苯分子中不存在一般 的碳碳双键,6个碳原子之间的键完全相 同。是一种介乎于单键和双键之间的特 殊的共价键。
(2)、苯的同系物与酸性KMnO4溶液的反应 ①甲苯被氧化的是侧链,即甲基被氧化,该反应可 简单表示为:
CH3
KMnO4、H+
COOH
(苯甲酸)
这样的氧化反应,都是苯环上的烷烃基被氧化,说 明了苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼。这活泼性是 苯环对烷烃基影响的结果。 ②可用KMnO4酸性溶液作试剂鉴别苯的同系物和苯、 苯的同系物和烷烃。
因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水 和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去,还溴苯以本 来的面目。
(2)苯的硝化反应
苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物共热到550C ~ 600C发生反应, 苯环上的氢原子被硝基(—NO2)取代,生成硝基苯。 反应方程式:
注意事项
a. b. c. d. 浓硫酸的用途: 催化剂、吸水剂 混合酸的配制顺序: 浓硫酸加入浓硝酸中 苯环与硝基的连接方式 硝基苯的性质
思考题:
1.苯、溴、Fe屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的? 苯 液溴 Fe屑 2.Fe屑的作用是什么?
用作催化剂
3.将Fe屑加入烧瓶后,烧瓶内有什么现象?这说明什么? 剧烈反应,轻微翻腾,有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体逸出。反应放热。 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。
思考题:
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.纯净的溴苯应是无色的,为什么所得溴苯为褐色? 怎样使之恢复本来的面目?
高中化学(5)最拿分考点系列考点5 苯的同系物的化学性质 含解析

【考点定位】本考点考查苯的同系物的化学性质,明确苯和苯的同系物的性质差异,特别注意苯不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,而苯的同系物不能使溴水褪色,而能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
【精确解读】1.化学性质苯的同系物的性质与苯相似,能发生取代反应、加成反应.但由于侧链的存在,使苯和苯的同系物的化学性质既有相似之处也有不同之处.(1)都能燃烧,发出明亮的带浓烟的火焰,其燃烧通式为C n H2n-6+ O2点燃nCO2+(n-3)H2O;3n−32(2)苯的同系物的苯环易发生取代反应(与卤素单质、硝酸、硫酸等),如:、;由此说明明苯的同系物的侧链对苯环有很大的影响,它能使苯环更易发生取代反应(3)苯的同系物的侧链易氧化:这个反应说明烷基侧链受苯环的影响,苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化,所以可以用来区别苯和苯的同系物。
1.含有苯环的烃不一定是苯的同系物,苯的同系物中不存在碳碳双键或碳碳叁键;2.苯的同系物因烃基对苯环的影响,比苯更易发生取代反应; 3.苯和苯的同系物最明显的性质差异是苯不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,而苯的同系物不能使溴水褪色,而能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
【典例剖析】异丙苯(),是一种重要的有机化工原料.根据题意完成下列填空:(1)由苯与2-丙醇反应制备异丙苯_______属于_______反应;由异丙苯制备对溴异丙苯需要的反应物(写名称)是_______,反应条件是______________;(2)异丙苯有多种同分异构体,其中一溴代物最少的芳香烃的名称是______________;(3)α-甲基苯乙烯()是生产耐热型ABS树脂的一种单体,工业上由异丙苯催化脱氢得到.写出由异丙苯制取该单体的另一种方法____________________________(用化学反应方程式表示);(4)耐热型ABS树脂由丙烯腈CH2=CHCN)、1,3—丁二烯和α-甲基苯乙烯共聚生成,写出该树脂的结构简式____________________________(要求:不考虑单体比例,链节按照丙烯腈、1,3-丁二烯、α-甲基苯乙烯从左到右的次序来写)。
苯的同系物

2. 取代
①卤代 ②硝化
硝基苯
三硝基甲苯
侧链对苯环的影响:
3.加成
与H2加成,不能使溴溶液褪色
化学性质 ①燃烧
1. 氧化 ②酸性高锰 酸钾溶液
苯 C6H6~15/2O2
不能使酸性高 锰酸钾溶液褪 色 苯在FeBr3催化 下与Br2发生取 代反应→溴苯
甲苯 ? ?
苯的同系物
能使酸性高锰酸 苯环对侧链的影响: 钾溶液褪色 条件:光照 反应条件不同, 条件:FeX3催化 取代位置不同。
二、苯的同系物的物理性质
化学性质 ①燃烧
1. 氧化 ②酸性高锰 酸钾溶液 ①卤代 ②硝化 3.加成
苯 C6H6~15/2O2 ?
甲苯 ?
苯的同系物
2. 取代
化学性质 ①燃烧
1. 氧化 ②酸性高锰 酸钾溶液
苯 C6H6~15/2O2
不能使酸性高 锰酸钾溶液褪 色
甲苯 ? ?
苯的同系物
2. 取代
化学性质 ①燃烧
1. 氧化 ②酸性高锰 酸钾溶液
苯 C6H6~15/2O2
不能使酸性高 锰酸钾溶液褪 色 苯在FeBr3催化 下与Br2发生取 代反应→溴苯
甲苯 ? ?
苯的同系物
能使酸性高锰酸 苯环对侧链的影响: 钾溶液褪色 条件:光照 反应条件不同, 条件:FeX3催化 取代位置不同。
2. 成
化学性质 ①燃烧
1. 氧化 ②酸性高锰 酸钾溶液
苯 C6H6~15/2O2
不能使酸性高 锰酸钾溶液褪 色 苯在FeBr3催化 下与Br2发生取 代反应→溴苯
甲苯 ? ?
苯的同系物
能使酸性高锰酸 苯环对侧链的影响: 钾溶液褪色 条件:光照 反应条件不同, 条件:FeX3催化 取代位置不同。
苯及同系物

| —C—H
|
反应机理:
酸性高锰酸钾溶液
O || C—OH |
烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子
H | —C—H | H
H || —C—C— || H
C | —C—C
× |
C
8/15/2019 3:35 AM
二、苯的同系物
思考:产物是什么?
CH3 | CH3—CH—
C| H3
CH3 |
—C—CH3 |
问题:甲基对苯环的影响,使
甲苯苯环上可发生取代,反过 来,苯环对甲基是否会产生影 响呢?请问甲苯和氯气混合光 照会发生反应吗?
③加成反应:
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。
芳烃的分类与命名
一、芳烃的分类
1、单环芳烃 如:
2、多环芳烃 如:
KMnO4/H+
HOOC |
| CH3 CH2—R
HOOC— |
CH3 | —C—CH3 | CH3
COOH
可用KMnO4酸性溶液作试剂鉴别苯的 同系物和苯、苯的同系物和烷烃。
8/15/2019 3:35 AM
⑵侧链影响苯环,使苯环邻对位上的氢易取代
CH3
CH3
CH3
2
+ 2 HNO3
浓硫酸
300C
2C6H6 +15O2 → 12CO2 + 6H2O
4.苯用途:
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
邻,间,对 的芳香化合物 熔点依次升高 沸点依次降低
三.苯的同系物
甲苯
乙苯
邻二甲苯
苯及苯的同系物的化学性质

一、苯的化学性质
1.氧化反应——燃烧反应
2C6H6+15O2
点燃
12CO2+6H2O
现象:火焰明亮,伴有浓烟。 注意:苯不能使酸性KMnO4溶液褪色, 也不与溴水反应,但苯能将溴从溴水中 萃取出来而使溴水褪色,是物理变化。
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,使苯在一定条
件下既能发生取代反应(与烷烃类似),
【练习1】关于苯的下列说法中不正确的是( D ) A.组成苯的12个原子在同一平面上 B.苯环中6个碳碳键键长完全相同 C.苯环中碳碳键的键能介于C-C和C=C之间 D.苯只能发生取代反应
【练习2】苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双 键的交替结构,下列可以作为证据的事实是( D ) ①苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色 ②苯不能使溴水因发生化学反应而褪色 ③苯在加热和有催化剂存在的条件下能还原成 环己烷 ④苯中碳碳键长完全相等 ⑤邻二氯苯只有一种 ⑥间二氯苯只有一种 A.①② B.①⑤ C.③④⑤⑥ D.①②④⑤
【练习6】下列关于甲苯的实验中,能说明侧 链对苯环有影响的是( A ) A.甲苯硝化生成三硝基甲苯 B.甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色 C.甲苯燃烧带有浓厚的黑烟 D.甲苯与氢气可以发生加成反应
2.取代反应 (1)溴代反应。
冷凝水出口
冷凝水进口
NaOH溶液
碱石灰
苯和液溴 蒸馏水
铁粉
实验操作: a.连接好仪器,检查装置的气密性。 b.在三颈烧瓶中加入少量铁粉,向三颈烧瓶上 冷凝水的一个分液漏斗中加入5mL苯和1mL液 溴的混合物。 c.向另一个分液漏斗中加入30mL 10%的氢氧化 钠溶液。 d.在锥形瓶中加入蒸馏水,在干燥管中加入碱 石灰,通入冷凝水。 e.先向三颈烧瓶中加入苯和液溴的混合物,观 察三颈烧瓶和锥形瓶中出现的现象。 f.反应完毕,向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液。
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苯及同系物的化学性质
芳香性——环系稳定,难加成氧化,易亲电取代。
主要化性示意图
R
亲电取代氧化
(定位规律)
α-H 卤代
一、亲电取代(卤代,硝化,磺化,付-克反应)
苯环上连给电子基,环上e↑,活性↑;反之活性↓; 苯环上原有基团对新取代基有定位作用(定位基,定位规律)。
(一)卤代 例如:
+
Cl 2
o Cl
+
HCl
CH 3
+Cl 铁粉或 FeCl 3
CH 3
CH 3
+
Cl
Cl
注:原有基团会影响亲电取代反应活性并定位。
(2)硝化 例如:
+H 2O
+HNO 3o
NO 2
浓H 2SO 4
+HNO 3o NO 2浓 H 2SO 4
NO 2NO 2
发烟 HNO 3+
+HNO 330o C
CH 3
浓H 2SO 4
CH 32
CH 3NO 2 注:原有基团会影响亲电取代反应活性并定位。
例如:
H 2SO
++3H H 2O
+
+H 2SO 4
CH 3
CH 3
SO 3H
CH 3
SO 3H
2479%CH
3
CH 3
SO 3H
o
(常用于合成)
注:
1、甲苯高温磺化主要进入对位;
2、磺酸基可水解脱去,故常用于合成时“占位”。
(4)傅-克反应 ①烷基化 例如:
+RCl
3
R
+CH 3CH 2
CH 2Cl
+
3)2
CH 2CH 2CH 3
(主)
注:
1、卤代烃基大于乙基常发生C +重排;
2、吸电子基取代时,傅-克烷基化不可进行;
3、Ph-Cl 、CH 2=CHCl 不能用作烷基化试剂(共轭使碳卤键强↑)。
4、其他方法的烷基化(先生成C +中间体,再亲电取代):
+ CH 3CH=CH 2
H 2SO 4
CH(CH 3)2
解:CH 3CH=CH 2H +
CH 3CH 2CH 3+
,……
+ CH 3CHCH 2
H 2SO 4
CH(CH 3)2
OH
解:
CH 3CHCH 3
OH H +
CH 3CH 2CH 3
+CH 3CHCH 3
OH
2
+
-H 2O
,……
HCl
CH 3C O Cl
C
O CH 3
+
+
AlCl 3
乙酰氯 苯乙酮
Et
Zn-Hg 浓HCl
(克莱门森 rec.)
CH 3+CH 3COOH +CH 3
C O
O AlCl 3CH 3C O CH 3O
CH 3C
乙酐 对甲基苯乙酮
注:1、吸电子基取代时付-克酰基化不能进行;
2、先进行酰基化再通过克莱门森反应还原羰基,也可在苯环上引入烃基;
3、酰基化试剂一般选用活性较高的酰卤和酸酐。
苯环亲电取代反应小结:
1、卤代: Fe 或FeX 3来催化,甲基活化邻对位
2、硝化: 用浓酸,甲基活邻对,硝基钝入间
3、磺化: 可逆水还原,甲苯高温入对位
4、付克: 无水AlCl 3来加盟,烷化勿忘要重排, 吸电子基不给力,试剂要选活性高
(二)苯环侧链反应 (1)氧化反应 例如:
CH 3
[O](KMnO 4)COOH
C(CH 3)3
C 2H 5
[O]KMnO 4
C(CH 3)3
HOOC
注:1、不含-的侧链不氧化;
2、含-的侧链不管多长 →COOH ;
3、长侧链先氧化。
(2)α-H 的卤代 例如:
C 6H 5CH 3
Cl 2
C 6H 5CH 2Cl
C 6H 5CCl 3+
C 6H 5CH 2CH 2
光照
C 6H 5CHBrCH 3HBr
注:1、自由基历程,需要光照或高温(与苯环上取代机理不同,条件不同);
2、侧链有多个H ,反应发生在α-位。
1、
CH3
Cl2
Fe /30o C
A Cl2
B
解:A:
+
CH3CH3
Cl
Cl
B:CH2Cl
2、CH3
的一溴代化合物有()种
解:4
3、CH3
CH2CH2CH2CH3
C(CH3)3解:
COOH
COOH
C(CH3)3
4、
HCl
(CH3)2C=CH2
KMnO4
H+
解:(CH3)3C Cl,C(CH3)3
H3C
,
COOH
C(CH3)3。