高二化学选修5 芳香烃2 课件.ppt

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1、 芳香烃苯及苯的同系物苯及苯的同系物2021/8/11 星期三1历史含义：具有香味的物质历史含义：具有香味的物质现代含义：现代含义：含苯环的有机化合物含苯环的有机化合物现实意义：名称沿用现实意义：名称沿用芳香烃：芳香族芳香烃：芳香族碳氢化合物碳氢化合物,简称又称简称又称“芳烃芳烃”一、芳香族化合物一、芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香烃芳香烃苯及苯的苯及苯的同系物同系物2021/8/11 星期三2二、苯二、苯C6H6 从苯的分子组成看，高度不饱和，从苯的分子组成看，高度不饱和，苯是否具有不饱和烃的典型性质？苯是否具有不饱和烃的典型性质？分子式分子式思考：思考：1mLKMnO4酸性溶液酸性

2、溶液2mL苯苯振荡振荡（）1mL溴水溴水振荡振荡（）2mL苯苯紫红色不褪去紫红色不褪去橙黄色不褪去橙黄色不褪去 而转移到苯层而转移到苯层1、苯的结构、苯的结构2021/8/11 星期三3苯不具有烯烃的碳碳双键所特有的性质。苯不具有烯烃的碳碳双键所特有的性质。苯的结构学说的建立简史：苯的结构学说的建立简史：在苯分子的组成确定后，对苯分在苯分子的组成确定后，对苯分子结构的研究成了化学界的一个热点。子结构的研究成了化学界的一个热点。有机化合物结构理论的创始人之一有机化合物结构理论的创始人之一凯库勒，在凯库勒，在18651865年提出苯的环状结年提出苯的环状结构学说。构学说。结论2021/8/11 星

3、期三4 凯库勒在凯库勒在18661866年发表的年发表的“关于芳关于芳香烃化合物的研究香烃化合物的研究”一文中，提出两一文中，提出两个假说：个假说：1 1、苯的、苯的6 6个碳原子形成环状闭链，即个碳原子形成环状闭链，即平面六角闭链；平面六角闭链；2 2、各链原子之间存在单双键交替形式。、各链原子之间存在单双键交替形式。2021/8/11 星期三5（苯的凯库勒式）（苯的凯库勒式）HCH CCHC HC HH C结构式结构式结构简式结构简式2021/8/11 星期三6 假说假说1根据事实提出，很快被证实：苯的一根据事实提出，很快被证实：苯的一溴代物只有一种。溴代物只有一种。他的儿子小帕金以实验证

4、实环状结构的假设。他的儿子小帕金以实验证实环状结构的假设。假说假说2遇到麻烦。遇到麻烦。按假说按假说2推知，苯的邻位二推知，苯的邻位二元取代物应有元取代物应有 种：种：XXXX两两然而实验结果发现苯的邻位二元取代物只有然而实验结果发现苯的邻位二元取代物只有1 1种。种。凯库勒的凯库勒的假说假说2暴暴露出缺陷。露出缺陷。2021/8/11 星期三7 1 1、19351935年，詹斯用年，詹斯用X X射线法证实射线法证实苯环呈平面的正六边形。凯库勒的假苯环呈平面的正六边形。凯库勒的假说说1 1被确认为是反映客观事实的假设。被确认为是反映客观事实的假设。2 2、经修正的凯库勒假说，逐渐被、经修正的凯

5、库勒假说，逐渐被现代化学理论采用。现代化学理论采用。为了纪念凯库勒，他所提出的苯的为了纪念凯库勒，他所提出的苯的结构式被命名为凯库勒结构式，现仍被结构式被命名为凯库勒结构式，现仍被使用。使用。但苯分子中并没有交替存在的单、但苯分子中并没有交替存在的单、双键。双键。2021/8/11 星期三8苯分子的比例模型和球棍模型苯分子的比例模型和球棍模型2021/8/11 星期三9结构式结构式结构简式结构简式苯分子结构苯分子结构平面正六边形结构平面正六边形结构（独特的键）（独特的键）或或 CC CCCCHHHHHH2021/8/11 星期三10苯分子具有平面正六边形结构。苯分子具有平面正六边形结构。1、6

6、个碳原子、个碳原子、6个氢原子均在同一平个氢原子均在同一平 面上。面上。2、各个键角都是、各个键角都是120。O3、苯分子中的、苯分子中的6个碳原子之间的键完个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。因此常用的独特的键。因此常用 来表示苯来表示苯分子。苯的结构使苯的性质比烯烃稳分子。苯的结构使苯的性质比烯烃稳定。定。2021/8/11 星期三11 1 1、证明苯分子中不存在单双键交替、证明苯分子中不存在单双键交替的理由是的理由是 （）（A A）苯的邻位二元取代物只有一种）苯的邻位二元取代物只有一种（B B）苯的间位二元取代物只有一种）苯的间位

7、二元取代物只有一种（C C）苯的对位二元取代物只有一种）苯的对位二元取代物只有一种（D D）苯的邻位二元取代物有二种苯的邻位二元取代物有二种A练一练练一练2021/8/11 星期三12 2、下列物质中所有原子都有可能在、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是同一平面上的是（）(A)(B)(C)(D)B CCH=CH2CH3Cl2021/8/11 星期三132、苯的物理性质、苯的物理性质液体分成两层液体分成两层2mL水水1mL苯苯振荡振荡（）1mL碘水碘水振荡、静置振荡、静置（）液体分成两层，上层呈液体分成两层，上层呈紫红色紫红色，下层几乎无色，下层几乎无色 苯是无色，有特殊气味的有毒液体，

8、苯是无色，有特殊气味的有毒液体，熔点熔点5.5，沸点，沸点80.1 ，易挥发，易挥发，比比水轻水轻，不溶于水，是重要的有机溶剂。，不溶于水，是重要的有机溶剂。2021/8/11 星期三143 3、苯的化学性质、苯的化学性质1、氧化、氧化-在空气中燃在空气中燃烧烧 2C6H6 +15O2 12CO2 +6H2O点燃点燃苯燃烧时发生明亮带有浓烟的火焰。苯燃烧时发生明亮带有浓烟的火焰。2、取代反应、取代反应（1）卤代反应卤代反应-苯跟溴的反应苯跟溴的反应+Br2FeBr+HBr*溴苯是密度比水大的无色液体溴苯是密度比水大的无色液体2021/8/11 星期三15实验：苯跟溴的取代反应实验方案实验：苯跟

9、溴的取代反应实验方案2021/8/11 星期三16问题问题1：导管口为什么在液面上？：导管口为什么在液面上？问题问题2：什么现象说明发生了取代反应？：什么现象说明发生了取代反应？问题问题3：怎样除去无色溴苯中所溶解的溴？：怎样除去无色溴苯中所溶解的溴？溴化氢易溶于水，防止倒吸。溴化氢易溶于水，防止倒吸。导管口有白雾。锥形瓶里滴入硝酸银溶导管口有白雾。锥形瓶里滴入硝酸银溶液后生成浅黄色沉淀，说明苯跟溴反应液后生成浅黄色沉淀，说明苯跟溴反应时苯环上的一个氢原子被溴原子取代，时苯环上的一个氢原子被溴原子取代，生成溴化氢。生成溴化氢。用氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分液。用氢氧化钠溶液洗涤，用分液漏斗分

10、液。2021/8/11 星期三17注意：注意：1 1、铁粉起催化剂的作用（实际、铁粉起催化剂的作用（实际上是上是FeBrFeBr3 3)2 2、长导管的作用：一是导气，、长导管的作用：一是导气，二是冷凝回流二是冷凝回流2021/8/11 星期三18+Br2 Br +HBrFeBr3+2Br2 Br +2HBrFeBr3 Br +2Br2 Br+2HBrFeBr3 Br苯在三卤化铁催化下可与苯在三卤化铁催化下可与ClCl2 2、BrBr2 2发生取代反应，发生取代反应，生成一卤代苯、二卤代苯（主要是邻、对位取代产生成一卤代苯、二卤代苯（主要是邻、对位取代产物）等。物）等。2021/8/11 星期

11、三19（2）苯的硝化反应）苯的硝化反应 在一个大试管里，先加入在一个大试管里，先加入1.51.5毫毫升升浓硝酸浓硝酸和和2 2毫升毫升浓硫酸浓硫酸，摇匀，冷，摇匀，冷却到却到506050600 0C C以下，然后慢慢地滴以下，然后慢慢地滴入入1 1毫升毫升苯苯，不断摇动，使混和均匀，不断摇动，使混和均匀，然后放在，然后放在60600 0C C的的水浴水浴中加热中加热1010分分钟，把混和物倒入另一个盛水的试钟，把混和物倒入另一个盛水的试管里。管里。+HONO2NO2+H2O*硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度大于水硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度大于水 实验方案和装置图实

12、验方案和装置图 50600C浓硫酸浓硫酸2021/8/11 星期三20注意：注意：浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50-50-6060以下，再慢慢滴入苯，边加边振荡，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，且因为反应放热，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70-70-8080时会发生反应。时会发生反应。什么时候采用什么时候采用水浴加热水浴加热：需要加热，：需要加热，而且一定要控制在而且一定要控制在100100以下，均可采用以下，均可采用水浴加热。如果超过水浴加热。如果超过100 100，还可采

13、用，还可采用油浴（油浴（0 0300 300）、沙浴温度更高。）、沙浴温度更高。2021/8/11 星期三21为提纯硝基苯，一般将粗产品依为提纯硝基苯，一般将粗产品依次用次用蒸馏水蒸馏水和和NaOHNaOH溶液溶液洗涤。洗涤。不纯的硝基苯显不纯的硝基苯显黄黄色色温度计的位置，必须温度计的位置，必须悬挂悬挂在在水浴水浴中。中。（因为溶有（因为溶有NONO2 2）而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，）而纯净硝基苯是无色，有苦杏仁味，比水重，油状液体。比水重，油状液体。2021/8/11 星期三22（3）磺化（苯分子中的）磺化（苯分子中的H原子被磺酸原子被磺酸基取代的反应）基取代的反应）小结：易取代、难

14、加成、难氧化小结：易取代、难加成、难氧化+H2O （苯磺酸）（苯磺酸）+HOSO3H7080SO3H3、苯的加成反应、苯的加成反应+H2催化剂催化剂 3环己烷环己烷p202021/8/11 星期三23化学家预言第一次世界大战化学家预言第一次世界大战 1912-1913 1912-1913年，德国在国际市场上大量收年，德国在国际市场上大量收购石油。由于有利可图，许多国家的石油商都购石油。由于有利可图，许多国家的石油商都不惜压低价格争着与德国人做生意，但令人不不惜压低价格争着与德国人做生意，但令人不可理解的是，德国人只要婆罗洲的石油，其他可理解的是，德国人只要婆罗洲的石油，其他的一概不要，并急急忙

15、忙地把收购到婆罗洲的的一概不要，并急急忙忙地把收购到婆罗洲的石油运到德国本土去。在石油商人感一以百思石油运到德国本土去。在石油商人感一以百思不得其解时不得其解时,一位化学家提醒世人说：一位化学家提醒世人说：“德国人德国人在准备发动战争了！在准备发动战争了！”果然不出化学家所料，果然不出化学家所料，德国于德国于19141914年发动了第一次世界大战。年发动了第一次世界大战。2021/8/11 星期三24 这位化学家为何知道德国将发动战争这位化学家为何知道德国将发动战争呢？这一奇怪现象引起了一位化学家的注意他呢？这一奇怪现象引起了一位化学家的注意他经过化验，发现婆罗洲的石油成分与其他地区经过化验，

16、发现婆罗洲的石油成分与其他地区的不同，它含有很少的直链烃，它含有大量的的不同，它含有很少的直链烃，它含有大量的苯和甲苯等芳香烃，正是适宜制造苯和甲苯等芳香烃，正是适宜制造“TNT”“TNT”烈烈性性炸药的三硝基甲苯的基础成分。这位化学家们炸药的三硝基甲苯的基础成分。这位化学家们就是在对婆罗洲石油的化学成分进行分析之后就是在对婆罗洲石油的化学成分进行分析之后才向世人提出历史性预言的。才向世人提出历史性预言的。2021/8/11 星期三25三、苯的同系物三、苯的同系物1.含义：苯的含义：苯的苯环苯环上氢原子被上氢原子被烷基烷基代替而得到的芳烃。代替而得到的芳烃。CH3|CH2CH3|CH3|CH3

17、|CH3CH3|CH3CH3H3CH3C甲苯甲苯(C(C7 7H H8 8)乙苯乙苯(C(C8 8H H1010)对二甲苯对二甲苯(C(C8 8H H1010)六甲基苯六甲基苯(C(C1212H H1818)只含有只含有一个苯环一个苯环，且侧链为，且侧链为C-CC-C单键单键的芳香烃。的芳香烃。2.2.通式：通式：C Cn nH H2n-62n-62021/8/11 星期三26下列属于苯的同系物的是（下列属于苯的同系物的是（）2021/8/11 星期三27(1)(1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似氧化反应氧化反应取代反应取代反应加成反应加成反应3.化学性质

18、化学性质催化剂催化剂+3H2CH3CH32021/8/11 星期三282CnH2n-6+3(n-1)O2点燃点燃 2nCO2+2(n-3)H2O燃烧反应燃烧反应现象：火焰明亮并带有浓烟现象：火焰明亮并带有浓烟2021/8/11 星期三292mL苯苯3滴滴高锰酸钾酸性溶液高锰酸钾酸性溶液用力振荡用力振荡2mL甲苯甲苯3滴滴高锰酸钾酸性溶液高锰酸钾酸性溶液用力振荡用力振荡苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化实验实验结论：结论：苯苯不能不能被被KMnOKMnO4 4酸性溶液氧化，酸性溶液氧化，甲苯甲苯能能被被KMnOKMnO4 4酸性溶液氧化酸性溶液氧化未褪色未褪

19、色褪色褪色2021/8/11 星期三30 甲苯被氧化的是侧链，即甲基被氧化，甲苯被氧化的是侧链，即甲基被氧化，该反应可简单表示为：该反应可简单表示为：CH3KMnOKMnO4 4、H H+COOH（苯甲酸）（苯甲酸）这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被氧化，说明了氧化，说明了苯环上的烷烃基苯环上的烷烃基比烷烃性质比烷烃性质活泼活泼。这活泼性是苯环对烷烃基影响的结果。这活泼性是苯环对烷烃基影响的结果。2021/8/11 星期三31苯的同系物的氧化反应苯的同系物的氧化反应反应机理：反应机理：|CH|O|COH|酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液烷基上与苯环直接相连

20、的碳直接连氢原子烷基上与苯环直接相连的碳直接连氢原子 H|CH|H H|CC|H C|CC|C2021/8/11 星期三32 CH3|CCH3|CH3CH3|CH2R CH3|CH3CH CH3|CCH3|CH3HOOC|COOHHOOCKMnOKMnO4 4/H/H+思考：产物是什么？思考：产物是什么？可用可用KMnOKMnO4 4酸性溶液作试剂鉴别苯的同系酸性溶液作试剂鉴别苯的同系物和苯、苯的同系物和烷烃。物和苯、苯的同系物和烷烃。2021/8/11 星期三33例如：甲苯能发生硝化反应例如：甲苯能发生硝化反应邻硝基甲苯邻硝基甲苯对硝基甲苯对硝基甲苯222CH3 +HNO3浓硫酸浓硫酸303

21、00 0C CCH3NO2CH3NO2+H2O2 2，4 4，6-6-三硝基甲苯三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫简称三硝基甲苯，又叫TNTTNT是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药是一种淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药CH3|NO2CH3|NO2O2N+3HNO3+3H2O浓硫酸浓硫酸100侧链影侧链影响苯环响苯环2021/8/11 星期三34(2)(2)苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代被取代苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化(

22、1)(1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似氧化反应氧化反应取代反应取代反应加成反应加成反应小结：化学性质小结：化学性质2021/8/11 星期三35四、多环芳烃四、多环芳烃 P29多苯代脂烃多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃连在一起：苯环通过脂肪烃连在一起联苯或多联苯联苯或多联苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连：苯环之间通过碳碳单键直接相连稠环芳烃稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干环边而形成：苯环之间通过共用苯环的若干环边而形成CHCH2 2二苯甲烷二苯甲烷(C(C1313H H1212)联苯联苯(C(C1212H H1010)萘萘(C(C1010H H8 8)蒽蒽

23、(C(C1414H H1010)2021/8/11 星期三36芳香烃对健康的危害芳香烃对健康的危害苯苯稠环稠环芳烃芳烃是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂操作车间空气中苯的浓度操作车间空气中苯的浓度40mgm40mgm-3-3居室内空气中苯含量平均每小时居室内空气中苯含量平均每小时0.09mgm0.09mgm-3-3制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作引起急性中毒或慢性中毒，诱发白血病引起急性中毒或慢性中毒，诱发白血病致癌物质致癌物质萘萘过去卫生球的主要成分过去卫生球的主要成分秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟

24、雾中秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中香烟的烟雾中香烟的烟雾中2021/8/11 星期三37有机物有机物烷烃烷烃烯烃烯烃炔烃炔烃芳香烃芳香烃代表物代表物CHCH4 4C C2 2H H4 4C C2 2H H2 2C C6 6H H6 6结构特点结构特点全部单键全部单键 饱和烃饱和烃含碳碳双含碳碳双键不饱和键不饱和含碳碳叁含碳碳叁键不饱和键不饱和特殊的键不特殊的键不饱和饱和空间结构空间结构物理性质物理性质燃烧燃烧与溴水与溴水 KMnOKMnO4 4主要反应主要反应类型类型 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的比较烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的比较正四面体型正四面体型平面型平面型直线型直线型平面正六边形平面正六边形无色气体，难溶于水无色气体，难溶于水无色液体无色液体易燃，完全燃烧时生成易燃，完全燃烧时生成COCO2 2和和H H2 2O O不反应不反应不反应不反应取代取代加成反应加成反应氧化反应氧化反应加成、聚合加成、聚合加成反应加成反应氧化反应氧化反应加成、聚合加成、聚合不反应不反应不反应不反应取代、加成取代、加成2021/8/11 星期三38课本课本 P40 5.7.8 P40 5.7.8名师名师P22-24P22-242021/8/11 星期三39