2015-2016学年高中化学 2.2 芳香烃课件 新人教版选修5

2．苯环上有两个烃基时： 定一移二法：对于二元取代物的同分异构体的判定，可固定 一个取代基位置，再移动另一取代基，以确定同分异构体的数 目。例如C9H12有两个取代基时：
3．当苯环上有三个烃基时则定二移三的方法。
特别提醒 当3个取代基不相同时则会出现更复杂的位置异构，要注意判 断是否重复。 芳香族化合物的同分异构体可以在苯的同系物书写的基础上迁 移，通常在官能团异构的基础上按以上位置异构顺序书写。
(3)苯又能与H2在催化作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃 的性质。 总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其 化学性质不同于烷烃、烯烃。
1．如何证明苯分子中的碳碳键是完全相同的？
答：如果苯分子为单双键交替排列的结构，则苯的邻位二氯
取代物应有2种：
。而事实上苯的邻位二氯
取代物只有1种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的。
3．苯的同系物的化学性质 (1)氧化反应 ①甲苯、二甲苯等苯的同系物能被酸性KMnO4溶液________ 而使其褪色。 ②均能燃烧，燃烧的化学方程式的通式为： ___________________________________________________。
(2)取代反应 甲苯与浓硝酸和浓H2SO4的混合酸在一定条件下反应生成三 硝基甲苯的化学方程式为： ________________________________________________。
三、芳香烃的来源及应用 1．定义 分子里含有一个或多个________的烃。 2．来源 (1)1845年至20世纪40年代________是芳香烃的主要来源。 (2)20世纪40年代以后，通过石油化学工业中的________获 得。
3．应用 简单的芳香烃，如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、药 品、农药、合成材料等。
4.等效氢法 分子中完全对称的氢原子互为“等效氢原子”， 其中引入一个 新的原子或原团时，只形成一种物质；在移动原子、原子团时， 要按照一定的顺序，避免遗漏或重复。 5．换元法 苯的同系物的苯环上有多少种可被取代的氢原子， 就有多少种 取代产物。在苯环上的取代产物中，若有 n 个可被取代的氢原子， 则 m 个取代基(m<n)的取代产物与(n－m)个取代基的取代产物种 数相同。如二氯苯与四氯苯的同分异构体数目相同。
答案
课堂互动探究02
课堂探究·提能力
苯的结构和性质的特殊性
1．苯分子中存在独特的碳碳键 苯分子里的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面 上。苯分子的结构简式常表示为 式)。 (凯库勒
的结构由德国化学家凯库勒研究提出，因而
得名。凯库勒式不符合苯分子结构的实际情况，在使用
2．苯分子的几何构型及成因 (1)苯分子的几何构型是平面正六边形，键角为120° 。 (2)成因：由于苯分子中碳原子是sp2杂化，所以键角是120° ， 并且每个碳原子都以sp2杂化轨道分别与2个碳原子形成碳碳σ键， 与1个氢原子形成碳氢σ键。
答案：D
苯及其同系物的化学性质比较
一、苯的同系物的化学性质 由于苯环与侧链的相互影响，使苯的同系物与苯相 比，既有相似之处又有不同之处。
二、反应条件不同，产物也可能不同 甲苯在光照条件下与Br2反应是侧链上的氢被取代，而在溴化 铁的催化作用下是苯环上的氢被取代。
1．相同物质的量的苯与甲苯，与H2加成时，需要的H2的量 相同吗？
A．①②④⑤ B．①②③④ C．①③④⑤
【思路分析】
解答本题时要注意以下三点：
(1)碳碳单键和碳碳双键的键长不相等。 (2)碳碳双键易被氧化，能发生加成反应。 (3)邻二甲苯只有一种结构，说明6个键等同。
【解析】 若苯环分子中存在C—C和C===C的交替结构，则 C===C能使酸性高锰酸钾溶液褪色，能与溴水发生加成反应； C—C和C===C的键长不相等，若单、双键交替存在，则邻二甲苯 应有两种，故①、②、④、⑤均可作为苯环中不存在单、双键交 替结构的依据，而③无法证明苯中不存在单、双键交替结构。综 合起来可以说明苯分子结构中的碳碳键是一种介于单键和双键之 间的特殊的化学键。
【答案】 A
下列关于苯的说法中，正确的是(
)
A．苯的分子式为C6H6，它不能使KMnO4酸性溶液褪色，属于饱 和烃
B．从苯的凯库勒式( 烯烃
)看，苯分子中含有碳碳双键，应属于
C．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的价键完全相同
解析：从苯的分子式C6H6看，其氢原子数远未达饱和，应属 不饱和烃，而苯不能使KMnO4酸性溶液褪色是由于苯分子中的碳 碳键是介于单键与双键之间的独特的键所致；苯的凯库勒式 ( 并未反映出苯的真实结构，只是由于习惯而沿用，不能由其来认 定苯分子中含有双键，因而苯也不属于烯烃；在催化剂的作用 下，苯与液溴反应生成了溴苯，发生的是取代反应而不是加成反 应；苯分子为平面正六边形结构，其分子中6个碳原子之间的价键 完全相同。只有D项正确。 )
反应装置为：
(2)加成反应
(3)氧化反应 ①不能使KMnO4酸性溶液褪色。 ②燃烧：火焰________，有________烟，反应方程式为： ________________。
二、苯的同系物 1．苯的同系物的组成和结构特点 苯的同系物是苯环上的氢原子被________取代后的产物，其 分子中只有一个________，侧链都是________，通式为 ________________。 2．常见的苯的同系物 甲苯：____________，邻二甲苯：________________，间二 甲苯：____________，对二甲苯：______________________，乙 苯：____________________。
【例2】 下列说法中正确的是(
)
A．芳香烃的通式是CnH2n－6(n≥6，n为正整数) B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物 C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．一定条件下，苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应 【思路分析】 在苯环上连有侧链后，由于苯环对侧链的影响，使
第二章 烃和卤代烃
第二节
芳香烃
课前自主学习
课堂互动探究
美国宇航局的“斯皮策”天文望远镜在距地球100光年的遥远 星系发现了生命必需的有机物——多环芳香烃。多环芳香烃中含 有多个苯环，在地球上广泛存在。天文学家猜测，在古老星系发 现的多环芳香烃，可能是“生命的种子”，遇到地球这样合适的 环境，就会生根发芽，绽放生命之花。“斯皮策”天文望远镜在 年龄有140亿年的星系中发现了多环芳香烃，证明了多环芳香烃在 星系演化过程中扮演着重要角色。
1．掌握苯及苯的同系物的结构特点和化学性质。(重、难点) 2．了解芳香烃的来源及其应用，通过实验活动了解苯及其 同系物对人体健康的危害，防止苯中毒。 3．以芳香烃的代表物为例，注意在组成、结构、性质上和 烷烃、烯烃、炔烃的比较。(难点)
课前自主学习01
自主学习·打基础
一、苯的结构与性质 1．苯的分子结构和物理性质 (1)苯的分子结构
2．苯只与纯液溴反应，而不与溴水或溴的四氯化碳溶液反 应，苯能使溴水褪色吗？为什么？
答：能。苯能与液溴发生反应，不能与溴水发生反应。但苯 能将溴水中的溴萃取出来而分层，上层(苯层)为橙色或橙红色， 下层(水层)为无色。
3．苯分子中的碳碳键不饱和，因此苯与乙烯的性质相同，能 够发生加成反应。这种说法正确吗？为什么？
答：不正确。苯环中的碳碳不饱和键不同于烯烃中的碳碳双 键，尽管能够发生某些加成反应，如与氢气可以发生加成反应， 但条件不同，而且苯不能与溴发生加成反应。
【例1】
苯分子的结构中，不存在C—C键和C===C键的简
单交替结构，下列事实中：①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色； ②苯分子中碳碳键的键长均相等；③苯在加热和催化剂存在条件 下氢化生成环己烷；④经实验测得邻二甲苯只有一种结构；⑤苯 在FeBr3存在的条件下同液溴可发生取代反应，但不因化学变化而 使溴水褪色。可以作为依据的有( ) D．②③④⑤
(2)物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 比水 ____ 不溶于水， 有机溶剂中 ____ 挥发性 沸点比较 ______， ____挥发 ____ 毒性
____ ____ ____
2.苯的化学性质 苯分子中的碳碳键介于单键和双键之间，苯既有________的 性质，能发生________反应，也有________的性质，能发生 ________反应。 (1)取代反应
答案：C
苯的同系物的同分异构体
苯的同系物的分子通式为CnH2n－6(n≥7)，将分子 式减去6个碳(苯环所含碳)后，分析剩余的含一定数目 碳原子数的烷基，烷基可按由整到散的思路书写。[例 如余—C3H7，则分为①—C3H7(丙基)，②—C2H5和 —CH3两个烷基，③3个—CH3三种情况书写]
1．当苯环上只有1个取代基时： 基元法：由1个烃基和苯环构成的物质，同分异构体数目等于 烃基的种类数。例如，C10H14只含1个支链和1个苯环的物质为 C6H5—C4H9，其同分异构体数等于烃基—C4H9的种类数，即4 种：
答：1 mol苯与1 mol甲苯均与3 mol H2发生加成反应，所以相 同物质的量的苯与甲苯，与H2加成时，需要的H2的量相同。
2．是否所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色？ 与酸性KMnO4反应的产物是什么？
答：并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如 ，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所 以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 酸性KMnO4是将侧链氧化成—COOH，与侧链上的C原子数 无关，故 。 与酸性KMnO4溶液反应的产物为
时，绝对不能认为苯环是以单、双键交替组成的环状结构，事实 上，苯分子里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。 4．苯分子的特殊结构在性质方面的体现 (1)苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，由此可知苯在化学 性质上与烯烃有很大差别。 (2)苯在催化剂(FeBr3)作用下与液溴发生取代反应，说明苯具 有类似烷烃的性质。