化学人教版(2019)选择性必修3 2.3芳香烃(共39张ppt)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修3 2.3芳香烃(共39张ppt)
格式 pptx
文件大小 77.0MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2022-07-12 10:50:43

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文档简介

(共39张PPT)
第三节 芳香烃
1.掌握苯的结构特点和化学性质。
2.掌握苯的同系物的结构和性质间的关系。
课程目标
情景引入
柑橘类水果表面凹凸不平,密密麻麻分布着许多小孔,这些小孔可产生芳香烃,可溶解橡胶。
芳香烃:分子中含有苯环的碳氢化合物。
释疑解惑

烷烃
烯烃
炔烃
芳香烃
烃类物质可以分为四类,我们已经学习过烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质。
那么,芳香烃物质具有怎样的结构,其性质又是怎样的?
旧知回顾
在有机化学发展的初期,便有芳香族化合物这一分类,其是指具有芳香气味的物质。
在之后科学家的研究中发现,有芳香气味的物质中的很多化合物有一个共同的特点:
含有一个相同的结构单元——苯环。
我国芳香油的利用具有悠久的历史,远在2300多年前,诗人屈原在《楚辞》中就写下了“蕙肴蒸兮兰藉”的诗文。
拓展视野

芳香烃
常见的芳香烃
稠环
芳香烃
苯的
同系物
学习探究
一、苯的结构
分子式
C6H6
空间构型
平面正六边形
成键特点
介于单键与双键之间的特殊键
任务一:苯
结构简式:

成键特点:
6个碳原子均采取sp2杂化,分别与氢原子及相邻碳原子以σ键结合,键间夹角均为120°,连接成六元环。每个碳碳键的键长相等,都是139pm,介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。六个碳原子之间的化学键完全相同,是一种介于单键和双键之间的独特的键。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面,相互平行重叠形成大π键,均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。
一、苯的结构
空间充填模型
σ键
π键
b.邻二取代物没有同分异构体,只有一种结构。
如苯环为单键和双键的交替结构,则两者结构不同。
碳碳单键键长:1.54×10-10m
碳碳双键键长:1.34×10-10m
苯分子中碳碳键长都相等,为1.39×10-10 m
a.正六边形分子,六个碳碳键长相同。
苯分子中不是单键和双键交替的结构依据
苯的6个氢原子所处的化学环境完全相同
颜色、状态 气味 密度 溶解性 挥发性
无色、 液态 有特殊气味 比水 小 不溶于水,易溶于有机溶剂 沸点较低,易挥发
二、苯的物理性质
应用:苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。

任务一:苯
1、氧化反应
苯可以燃烧,燃烧时有浓重的黑烟
2C6H6+15O2 12CO2+6H2O
点燃
三、苯的化学性质
在乙烯、乙炔、苯分子中,含碳的质量分数较甲烷等烷烃高,乙炔、苯分子中含碳的质量分数相同,均为92.3%,均比乙烯高。乙烯、乙炔、苯在空气中燃烧不完全,易产生黑烟,乙炔、苯的黑烟更浓。
实验探究
向两只各盛有2 mL 苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水,用力振荡,观察现象。
【现象】加入高锰酸钾酸性溶液后,溶液不褪色,出现分层,无色苯层在上层,紫红色在下层;
加入溴水后,溶液不褪色,出现分层,苯层在上层,呈橙红色,水层在下层,接近无色。
【结论】苯不能被高锰酸钾酸性溶液氧化,也不与溴水发生化学反应。溴在苯中的溶解度比在水中的大,因此苯能将溴从水中萃取出来。
该实验证明苯分子中无碳碳双键
说明苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构
苯能够发生取代反应
FeBr3可以催化苯和溴反应,生成溴苯。
纯净的溴苯是一种无色液体,有特殊气味,不溶于水,密度大于水。
(溴苯)
——断裂C-H键
2、 取代反应
三、苯的化学性质
溴代反应
注意事项:
1. 苯只与纯卤素反应。遇到溴水发生萃取分层,下层为水层,上层为橙红色的苯和溴的混合液
2. 必须有催化剂;反应中加入的催化剂是铁粉,实际起催化作用的是FeBr3
3. 苯与Br2只发生一元取代反应
4. 试剂的加入顺序为:先加苯,再加溴,最后加铁粉
5. 长导管的作用:
a、导气:因为苯和溴都易挥发
b、冷凝回流:该反应为放热反应
6. 产物的位置:
溴化氢由于其易挥发,挥发到锥形瓶中
7. 除杂:
纯净的溴苯是无色的液体,但因常含有溴而显褐色,为了除去其中的溴,可用NaOH溶液进行除杂。
将产物→蒸馏水→NaOH→蒸馏水→分液→无水CaCl2干燥→蒸馏→纯物质
纯净的硝基苯是一种无色液体,有苦杏仁气味,不溶于水,密度大于水。
浓硫酸可催化苯和浓硝酸在50~60 ℃反应,生成硝基苯。
(硝基苯)
硝化反应
(苯磺酸)
生成硝基苯的过程存在副反应
注:苯磺酸易溶于水,为强酸。该反应可用于制备合成洗涤剂性
苯与浓硫酸在70~80℃时可以发生磺化反应,生成苯磺酸。
磺化反应:
制备合成洗涤剂
工业制取环己烷的主要方法
+ 3H2
Ni
18MPa 180~250℃
3、加成反应
C6H6+3Cl2 C6H6Cl6
(六氯环己烷)
能加成
在以Pt、Ni等作催化剂并加热的条件下,苯能与氢气发生加成反应,生成环己烷。
总体来说,苯的化学性质是“易取代,能加成,难氧化”
三、苯的化学性质
─Br
─CH=CH2
─CH3

CH3
─NO2
─CH3
C2H5─
─CH3
思考交流:1、以上有机物哪些属于苯的同系物?
同系物:结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物。
任务二 苯的同系物
2、苯的同系物有什么特点?
只含一个苯环,且苯环的侧链基团均为烷基。
通式:
CnH2n-6(n≥7)
苯的同系物:苯环上的氢原子被烷基取代的产物。
一、苯的同系物结构特点

CH3

CH2CH3

CH3
CH3


CH3
CH3

H3C
H3C
CH3
CH3




思考交流:3、苯的同系物可能具有怎样的性质?
常见的苯的同系物及其部分物理性质
苯的同系物 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm-3)
甲苯 -95 111 0.867
乙苯 -95 136 0.867
邻二甲苯 (1,2-二甲苯) -25 144 0.880
间二甲苯 (1,3-二甲苯) -48 139 0.864
对二甲苯 (1,4-二甲苯) 13 138 0.861

CH3

CH2CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C
1、物理性质
三种二甲苯的熔、沸点与密度
①熔点:对二甲苯>邻二甲苯>间二甲苯。
②沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
③密度:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
①苯的同系物一般是具有类似苯的气味的无色液体,密度比水小,不溶于水,易溶于有机溶剂,本身作有机溶剂
②随碳原子数增多,熔沸点依次升高,密度依次增大;苯环上的支链越多,溶沸点越低
③同分异构体中,苯环上的侧链越短,侧链在苯环上分布越散,熔沸点越低
二、苯的同系物的性质
氧化反应
取代反应
能和卤素单质、浓硝酸发生取代反应
加成反应
能和H2反应
预测:苯的同系物和苯的化学性质应相似。
能燃烧
2、化学性质
催化剂
+3H2

R

R
苯不会与溴水和酸性高锰酸钾溶液反应,苯的同系物呢?
实验内容 实验现象
(1)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水,振荡后静置,观察现象。
(2)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液,振荡后静置,观察现象。
三、探究苯的同系物化学性质
实验内容 实验现象 解释
(1)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水,振荡后静置,观察现象。
(2)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液,振荡后静置,观察现象。
1.苯和甲苯均不与溴水反应,但可以萃取溴。
2.苯和甲苯密度均小于水
实验内容 实验现象 解释
(1)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水,振荡后静置,观察现象。
(2)向两只分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液,振荡后静置,观察现象。
1.苯和甲苯均不与溴水反应,但可以萃取溴。
2.苯和甲苯密度均小于水
苯不与酸性高锰酸钾溶液反应,但甲苯能反应

试从结构角度分析甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因。
H
|
H—C—H
|
H
酸性高锰酸钾溶液
不反应
酸性高锰酸钾溶液
不反应
酸性高锰酸钾溶液
【结论】苯环的存在对连在苯环上的甲基产生了影响,使甲基易被酸性高锰酸钾溶液氧化。

CH3

COOH
性质探究
苯的同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色吗?
资料显示:
能使酸性高锰酸钾溶液褪色
不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
根据以上信息,你能发现什么规律?
CH

CH3

CH2


CH3
CH2

CH2


CH3

C
CH3


CH2CH3

H3C

C
CH3


CH3

H3C
思考交流
苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化的条件:
与苯环直接相连的烷基碳原子上必须连有氢原子,并且烷基均被氧化为-COOH。
该反应可用于鉴别苯和部分苯的同系物
酸性高锰酸钾溶液

C


H


COOH
规律小结
(1) 可燃性
(2)使酸性高锰酸钾溶液褪色
1.氧化反应
思考交流:
苯环可以影响烷基,让其易被氧化,烷基是否可以影响苯环呢?
三、探究苯的同系物化学性质
(1) 硝化反应
温度 生成物

甲苯
50℃~ 60℃
30℃
硝基苯
邻、对位硝基甲苯
甲苯的硝化反应比苯更容易进行。
2.取代反应

CH3

NO2

CH3

NO2
甲基可以影响苯环,使苯环侧链甲基的邻、对位上H原子更易发生取代反应。
三、探究苯的同系物化学性质
2,4,6-三硝基甲苯,又叫梯恩梯(TNT),淡黄色针状晶体,不溶于水。 在引爆剂作用下发生猛烈爆炸,是一种烈性炸药。
+3HNO3
浓硫酸
+3H2O

CH3

CH3

NO2

O2N

NO2
三、探究苯的同系物化学性质
CH3
+Cl2
光照
Fe
CH2Cl
+HCl
CH3
Cl
+HCl
CH3
Cl
+HCl

产物以邻氯甲苯、对氯甲苯为主
(2) 卤代反应
三、探究苯的同系物化学性质
特点:
有机产物不唯一、产物以一氯甲苯为主
在一定条件下甲苯与H2发生加成反应,生成甲基环己烷,化学反应方程式为
3、加成反应
三、探究苯的同系物化学性质
苯 甲苯
分子式 C6H6 C7H8
结构简式
结构相同点 都含有苯环 结构不同点 苯环上没有取代基 苯环上有—CH3取代基
分子间的关系 结构相似,分子组成相差1个CH2,互为同系物 物理性质相似点 无色液体,比水轻,不溶于水 化学性质 溴(CCl4) 不反应(三者互溶) 不反应(三者互溶)
溴水 不反应(萃取) 不反应(萃取)
KMnO4(H2SO4) 不反应 被氧化,溶液褪色
—CH3
知识小结
【资料卡片】
稠环芳香烃:由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃。


【课后任务】请同学们充分利用信息技术搜索资料,了解稠环芳香烃在生产、生活中的应用,以及他们对人类健康和社会发展的影响。
四、认识稠环芳香烃
知识拓展
课堂小结
1、苯环结构中,不存在单双键交替结构,可作为证据的是 ( )
①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色
②苯分子中碳原子之间的距离均相等
③苯在一定条件下与H2加成生成环己烷
④经实验测得邻二甲苯仅有一种结构
⑤苯在FeBr3存在的条件下与液溴发生取代反应,但不因化学变化而使溴水褪色
A.②③④⑤  B.①③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③④
C
课堂检测
2、某烃的分子式为C8H10,它不能使溴水褪色,但能使酸性KMnO4溶液褪色,该有机物苯环上的一氯代物只有2种,则该烃是 ( )
A
课堂检测