选修5有机化学基础第二章 烃和卤代烃v【知识与技能】 v （1） 理解苯和苯的同系物的结构和性质 v （2） 了解苯的同系物的命名规则 v （3） 通过苯和甲苯的化学性质的研究，加深对取代、加成等有机反应类型的认识 。 v【过程与方法】 v （1） 通过设计苯的卤代及硝化的实验方案，加深对苯及同系物性质的认识，提 高设计、评价及优选实验方案的能力。 v （2）通过对比苯和苯的同系物的结构和性质，进一步了解结构决定性质这一研究 元素化合物的基本学科思想。 v （3）通过对比苯和苯的同系物的结构和性质，初步确立有机基团之间相互影响的 观念。 v【情感态度价值观】 v（1）阅读苯及苯的同系物的结构发现历史，体会想象力和创造力在科学研究中的重 要意义； （2）通过设计苯的硝化和溴代的实验方案，培养学生严谨治学、执着追求的科学态 度； （3）通过让学生调查研究苯及同系物的作用及危害，使其辩证认识科学技术在社会 生活中所起到的作用,通过对科学知识的学习来培养其深切的人文关怀。 【教学重点】苯及苯的同系物的化学性质。 【教学难点】苯及苯的同系物的结构与性质及其相互联系。【教学目标】问题: 将下列物质分类,并说明分类标准? 烷烃： 烯烃： 炔烃：芳香烃：十九世纪初，由于冶金工业的发展 ，需要大量焦碳，生产焦碳的主要方法 是煤的干馏即对煤隔绝空气加强热。煤的干馏除得到焦碳外还能获得有 用的煤气，但同时却生成一种黑糊糊 ，粘乎乎有特殊臭味的油状液体！人 们把它称作煤焦油。【芳香烃的来源】历史回顾当时，煤焦油被当作废物扔掉，污染环境，造成公 害。随着炼焦工业的发展，煤焦油的堆积也愈来愈严 重，煤焦油的利用就成为当时生产中迫切需要解决的 一个重要的环境和社会问题。后来，以法拉第为代表的科学家对煤焦油产生了兴 趣，并从煤焦油中分离出了以芳香烃为主的多种重要 芳香族化合物，又以这些芳香族化合物为原料合成了 多种染料、药品、香料、炸药等有机产品。到十九世 纪中叶，形成了以煤焦油为原料的有机合成工业。芳香烃及其化合物的来源自从1845年人们从煤焦油内发现苯及其它芳香烃， 很长时间里煤是一切芳香烃的主要来源。但是，从1吨 煤中仅可以提取1Kg苯和2.5Kg其它芳香烃。由于芳香 烃的需要在不断增长，仅从煤中提炼芳香烃远不能满 足化学工业的发展，通过石油化学工业中的催化重整 等工艺可以获得芳香烃。历史回顾大约到了1930年，由煤生产苯已经发展成为世 界性的大吨位工业。1940年以来，通过石油催化重 整生成苯、甲苯、二甲苯等；烃裂解制乙烯时，裂 解汽油副产物中含芳烃达4048%，因此石油也 成为芳香烃的重要来源。芳香烃及其化合 物的来源煤的 干馏，石油的催化 重整历史回顾【复习】什么叫芳香烃？最简单的芳香烃是哪 种物质？什么是苯及其同系物？分子中含有一个或多个苯环的一类烃属于芳香烃。最简单的芳香烃是：苯苯甲苯萘蒽 C7H8C10H8C14H10一、苯(benzene)的结构与化学性质v【复习】请同学们回忆苯的 结构、物理性质和主要的化 学性质. v1、苯的结构 苯分子比例模型苯分子的大 键模型苯分子中的 键模型v【苯的分子结构】 v(1) 分子式：C6H6 最简式(实验式)：CH v（2）苯分子为平面正六边形结构，键角为 120。苯为平面形分子。 v（3）苯分子中碳碳键键长完全相等，是介于 碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的化学键。 v(4) 结构式 v(5) 结构简式（凯库勒式）或【认识到】苯属于不饱和烃，苯的结构比较 稳定，化学性质与烯烃和炔烃明显不同。苯在一定条件下，可以发 生取代和加成反应。v2、苯的物理性质 v(1) 无色、有特殊气味的液体。 v(2) 密度比水小（0.88g/ml），不溶于 水，易溶于有机溶剂。（常用做有机溶剂） v(3) 熔点为5.5，沸点为80.1。熔沸点 低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无色 晶体 v(4) 苯有毒。 【复习】回忆苯的物理性质？3、苯的化学性质 在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发 生氧化、加成、取代等反应。 【实验表明】苯不能使高锰酸钾酸性溶液和溴 的四氯化碳溶液褪色。（结构特殊性及稳定性 ）1. 苯的化学性质与烷烃、烯烃、炔烃有何异同点? 为 什么? 苯燃烧时产生的黑烟为什么比乙烯多？原因？2. 分别写出苯与氧气反应，与氢气加成，与溴和浓硝 酸发生取代的化学方程式。（P37）苯与溴不反应，但溴水层却变 为无色？此液体位于上层吗？2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）1）苯的氧化反应：在空气中燃烧2C6H6+15O2 12CO2+ 6H2O点燃【注意】苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。火焰明 亮伴有 浓烟+ Br2Br + HBrFeBr3说出反应 条件？*溴苯是密度比水大的无色液体*硝基苯为无色、具有苦杏仁味的油状液体，其密度 大于水+ HNO3（浓）NO2+ H2O浓H2SO45060*浓硫酸作用：催化剂、吸水剂*加热方式：水浴加热v苯的磺化反应（取代） vSO3H叫磺酸基。 v苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所 取代的反应叫磺化反应。苯磺酸浓硫酸3）苯的加成反应 （与H2、Cl2)（环己烷）+3 H2Ni+ 3Cl2紫外线ClCl ClClClClHHHHHH【总结】苯分子中碳碳原子结合是介于碳 碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，所以 其化学性质就既能像烷烃那样易发生取代 、硝化反应等，也能像烯烃那样发生加成 反应。 能燃烧 易取代 难加成 难氧化 加热热加压压反应的化学方程式 反应条件苯与溴发生 取代反应C6H5Br +HBr液溴. 铁粉做催化剂苯与浓硝酸 发生取代反 应5060水浴加 热、浓硫酸做催化 剂吸水剂苯与氢气发 生加成反应C6H12镍做催化剂，加热【思考与交流】填空 P37C6H6+Br2C6H6+3H2 根据苯与溴、浓硝酸发生反应的 条件，请你设计制备溴苯和硝基苯 的实验方案（注意仪器的选择和试 剂的加入顺序）请同学们设计实验时，考虑以下问题： 1.选用装置 2.加入药品的顺序 3.如何控温 4.产物提纯 等【链接1】 1.溴是一种易挥发有剧毒的药品2.溴的密度比苯大3.溴与苯的反应非常缓慢，常用铁粉作为催化剂4.该反应是放热反应，不需要加热【苯与溴的实验设计】A C D从反应方程式得知产物中有溴化氢，我们要 检验该产物【链接2】1.反应最后苯和溴会有剩余它们易挥发2.长导管在很多实验中被用作冷凝蒸气使之回流 3.溴化氢的性质与氯化氢相似1.用什么试剂去检验?现象是什么？2. 检验过程中有没有其他物质干扰，有的话如 何解决问题？有几个同学设计如下的实验装置用来检验HBr气体， 我们来看看是否合理？CCl42Fe + 3Br2 = 2FeBr3+ Br2Br+ HBrFeBr3AgNO3 +HBr = AgBr +HNO3设计制备溴苯实验方案【主要仪器】圆底烧瓶、长 导管、锥形瓶、铁架台等【药品】苯、液溴、铁粉、 硝酸银溶液【反应原理】取代反应。实际起 催化作用的是FeBr3.实验：苯跟溴的取代反应实验方案把苯和少量液态溴放在烧瓶里， 同时加入少量铁屑作催化剂。用带 导管的瓶塞塞紧瓶口，跟瓶口垂直 的一段导管可以兼起冷凝器的作用 。在常温时，很快就会看到，在导 管口附近出现白雾。反应完毕后， 向锥形瓶里的液体滴入AgNO3溶液 ，注意观察现象。把烧瓶里的液体 倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部 有褐色不溶于水的液体。【苯与溴的反应实验思考】1、试剂的加入顺序怎样？各试剂在反应中所起到的 作用？ A、为防止溴的挥发，先加入苯后加入溴，然后加入铁粉。 B、溴应是纯溴，而不是溴水。加入铁粉起催化作用，实际上 起催化作用的是FeBr3。2、导管为什么要这么长？其末端为何不插入液面？C、伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气、冷凝。D、导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为HBr气体易溶 于水，以免倒吸。3、反应后的产物是什么？如何分离？导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的 水蒸气形成的氢溴酸小液滴。 4、实验现象：E、纯净的溴苯是无色的液体，而烧瓶中液体倒入盛有 水的烧杯中，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为 溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液 ，振荡，再用分液漏斗分离。液体轻微翻腾，有气体逸出.导管口有白雾，溶 液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的 液体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。1. 烧瓶中的试剂顺序能够颠倒吗？为什么？能用浓溴 水代替液溴吗？为什么？2. 该反应的催化剂是FeBr3,而反应时加的是Fe屑， Fe屑是怎 样转化为FeBr3的？反应的速度为什么一开始较缓慢，一段时 间后明显加快？3. 该反应是放热反应，而苯、液溴均易挥发，为了减少放热 对苯及液溴挥发的影响，装置上有哪些独特的设计和考虑？4. 生成的HBr中常混有溴蒸气，此时用AgNO3溶液对HBr的检 验结果是否可靠？为什么？如何除去混在HBr中的溴蒸气？【再思考】苯与溴的反应设计制备溴苯实验方案改进v【资料】硝基苯，无色，油状液体，苦杏仁味，有 毒，密度大于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。硝 基苯蒸气有毒性。设计苯的硝化反应实验方案1.苯与硝酸的反应在50 -60 时产物是硝基苯 ，温度过高会有副产物。 2. 硫酸是该反应的催化剂，和硝酸混合时剧烈放热 。3.反应过程中硝酸会部分分解。4 .苯和硝酸都易挥发。在一个大试管里，先加入1.5毫升浓 硝酸和2毫升浓硫酸，摇匀，冷却到 50600C以下，然后慢慢地滴入1毫 升苯，不断摇动，使混和均匀，然 后放在600C的水浴中加热10分钟， 把混和物倒入另一个盛水的试管里 。实验方案和装置图观察到烧杯中有黄色 油状物质生成。用蒸馏水 和氢氧化钠溶液洗涤，得 纯硝基苯。【苯的硝化反应实验思考】1、如何混合硫酸和硝酸的混合液？ 先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀 和冷却。 向冷却到50-60后的混酸中逐滴加入苯，充分振荡 ，混和均匀。切不可将浓硝酸注入浓硫酸中，因混和时要放出 大量的热量，以免浓硫酸溅出，发生事故。2、为何要水浴加热，并将温度 控制在60？ 水浴的温度一定要控制在60 以下，温度过高，苯易挥发，且硝 酸也会分解，同时苯和浓硫酸反应 生成苯磺酸等副反应。浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂。 反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测 量水浴温度。把反应的混合物倒入一个盛水的烧杯里，烧杯底部 聚集淡黄色的油状液体，这是因为在硝基苯中溶有 HNO3分解产生的NO2的缘故。除去杂质提纯硝基苯， 可将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分 液漏斗分液。3、浓硫酸的作用？4、温度计的位置？5、如何得到纯净的硝基苯？【观察下列5种物质，分析它们的结构回答】其中、的关系是_.其中、的关系是_.同分异构体同系物CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H3C邻-二甲苯 间-二甲苯 对-二甲苯 沸点：144.40C沸点：139.10C沸点：138.40C同分异构体1.比较苯和甲苯结构的异同点， 推测甲苯的化学性质。2.设计实验证明你的推测。反应类型与常见物质的作用氧化反应燃烧：酸性高锰酸钾溶液：加成反应氢气加成：溴水（溴的四氯化碳溶液）：取代反应液溴（铁粉）：硝化反应：甲苯的化学性质推测能不能 能不能能能能能不能不能不能不能二、苯的同系物v1、苯的同系物： v具有苯环（1个）结构，且在分子组成上相差 一个或若干个CH2原子团的有机物。 v通式：CnH2n-6(n6)CH3 CH2CH3 甲苯 乙苯 苯环上的氢原子被烷基取代的产物。用数学方法确定苯（C6H6）的同系物（ 相差（CH2）x）的通式的过程：苯