苯和芳香烃

苯和芳香烃
教学目标：
1、初步了解苯的一些化学性质
2、初步认识苯的分子结构
3、进行科学方法教育
教学重点：是通过研究苯的分子结构，尝试渗透科学方法教育。
教学方法：尝试发现法
教学过程：
【提问】
1、以乙烯、乙炔为例说明不饱和烃的特性。
2、如何用化学方法鉴别不饱和烃和饱和链烃？
【引入】19世纪欧洲许多国家都使用煤气照明，煤气通常是压缩在桶里贮运的，人们发现这种桶里总
有一种油状液体，但长时间无人问津。1825年英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣，他花了整整
五年时间提取这种液体，从中得到了苯------一种无色油状液体。日拉尔等化学家测定该烃的分子式为C6H6，
这种烃就是苯。但苯分子结构是十九世纪化学一大之迷。

【设问】 常温下苯的状态 (根据?)
一、苯的物理性质
[学生演示]观察苯的色、态、水溶性、密度。
二、苯的化学性质(一)
【问题】从苯的分子式看，它是远未达饱和的烃，那么它的性质是否和乙烯、乙炔相似”
【探索】学生演示：在分别盛有溴水和酸性高锰酸钾溶液的试管中各加入少量苯，用力振荡，静止，观
察现象。

【思考】苯可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色吗?溴水颜色为什么变浅?这是什么操作？
结论：苯不能与溴水加成也不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，与不饱和链烃性质差别很大。
【教师演示】

按图装置，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3—4m1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掖，观察现象。反应完毕，取下漏斗，将反应后的混合液注入3mol/L
的NaOH溶液中，充分拌搅，观察现象。

1、 苯溴混合液
2、 铁丝
3、 CCl4
4、AgNO3
讨论下列问题：
1.铁屑的作用是什么？（用作催化剂。）
2.长导管的作用是什么？ （用于导气和冷凝气体。）
3.为什么导管末端不插入液面下？ （防止倒吸-溴化氢易溶于水。）
4.锥形瓶内的现象说明发生何种反应？（说明有溴化氢生成，发生的是取代反应。）

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。）
【学生板演】
苯和乙烯性质的差异——苯的特殊稳定性
苯 乙烯
和溴反应 取代加成
和酸性KMnO4溶液 不反应反应到底
三、苯的分子结构
1． 具有分于式C6H6的化合物可以写成下面的结构：CH2＝CH—C=C—CH＝CH2能用上述
结构或类似的结构式来表示苯的结构吗?

2．当苯分子的一个氢原子被取代后只能生成一种一元取代物，而两个氢原子被取代后，可以生成三种
二元取代物，由此可推论苯分子中六个氢原子是否均等？

【议一议】根据苯的性质，你认为苯分子中六个碳原子是如何结合的？
【投影】凯库勒纪念邮票。化学史小故事：1865华凯库勒做“梦”创立苯环学说。
凯库勒关于苯环结构的假说，在有机化学发展史上作出了卓越贡献。他早年受到建筑师的训练，具有一
定的形象思维能力，他善于运用模型方法，把化合物的性能与结构联系起来，他的苦心研究终于有了结果，
1864年冬天，他的科学灵感导致他获得了重大的突破。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。他曾记载道："我坐下来写我的教科书，但工作没有进展；我的思想
开小差了。我把椅子转向炉火，打起瞌睡来了。原子又在我眼前跳跃起来，这时较小的基团谦逊地退到后面。
我的思想因这类幻觉的不断出现变得更敏锐了，现在能分辨出多种形状的大结构，也能分辨出有时紧密地靠
近在一起的长行分子，它竹滋绕、旋转，象蛇一样地动着。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，这
个形状虚幻地在我的眼前旋转着。象是电光一闪，我醒了。我花了这一夜的剩余时间，作出了这个假想。"
于是，凯库勒首次满意地写出了苯的结构式。指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环。它不同于具有
开链结构的脂肪族化合物。
苯环结构的诞生。是有机化学发展史上的一块里程碑，凯库勒认为苯环中六个碳原子是由单键与双键交
替相连的，以保持碳原子为四价。1866年，他画出一个单、双键的空间模型，与现代结构式完全等价。 1896
年春天，在柏林发生了严重的流行性感冒，早已患慢性气管炎的凯库勒被感染后，病情日益恶化。同年6月
13日他与世长辞了。

作为一个杰出的科学家，凯库勒的成就得到了全世界的普遍公认。许多国家的科学院曾选他为名誉院士。
他的意见不仅受到科学家的重视，而且也常为工业家们所采纳，成为19世纪以来。有机化学界的真正权威。

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。1865华凯库勒做“梦”创立苯环学
说。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。同学们现在只有掌握扎实的科学文化
知识，今后才能有所发明创造。

【假设】苯分子中的六个碳原子形成的链，头尾相接地连成一个环：

【验证】苯发生取代反应，只生成一种一元取代物：
按照凯库勒提出的苯环结构、苯分子只有三种二元取代物，决不能第四种二元取代物：

所以苯分子要用一个六员环以及每个碳原子上连接一个氢原子的方式表示。
【设问】按照(1)式碳为几价?如何解决碳四价问题?
【学生板演】引入三个C=C
老师肯定学生所写与凯库勒式一样，让学生感受成功的喜悦。
凯库勒苯环结构的有关观点：6个碳原子构成平面六边形环；每个碳原子均连接一个氢原子；环内碳碳
单双键交替。

【设问】凯库勒式有无缺限?

【讨论】学生答：苯分子内既然含有双键，但是为什么不与溴水加成？
按照(Ⅱ)式，在苯的邻位二元取代的物中应存在着两种异构体：
(a)式中两个取代基X之间是一个单键；在(b)式中，两个取代基X之间是双键。而事实上只有一种邻
位取代物，如何解释？

【讨论、假设】苯分子中不存在碳碳单键或双键，六个碳碳键应相同。
【问读】课本有关苯分子中键长数据等部分、观察苯分子模型。
1. 六个碳原子、六个氢原子均在同一平面。2. 各个键角都是120度。
3. 苯的碳碳键长140pm 碳碳单键键长：154pm 碳碳双键键长：133pm
重点：苯环上碳碳间键是一种介于单键和双键之间的独特的键。苯的分子结构可用 表示。
有人还用蛇环和猴环形象化地表示苯分子的结构：
【练习】
1．能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是 （）
（A） 苯的邻位二元取代物只有一种（B） 苯的间位二元取代物只有一种
（C） 苯的对位二元取代物只有一种（D） 苯的邻位二元取代物有二种

2．下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 （ ）
3．在用氯化铝作催化剂时，苯能与氯气发生取代反应；写出反应的化学方程式。