第二章 第三节 芳香烃 课件（共46张ppt）2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 第二章 第三节 芳香烃 课件（共46张ppt）2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-12 23:37:26 | ||
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文档简介
(共46张PPT)
第三节 芳香烃
思考：
某有机物仅由碳和氢两种元素组成，其中碳与氢的质量之比为12：1，该有机物蒸气密度为同温同压下乙炔气体密度的3倍，请确定该有机物的分子式。
（C6H6）
一、苯分子的结构
1.分子式：C6H6
1.根据分子式C6H6，它属于饱和烃还是不饱和烃？
讨论：
2.根据饱和链烃的通式，苯分子中可能含有的双键数目？叁键数目？
（4 ；2）
现象：溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液都不褪色。
实验：向盛有2ml苯的两支试管中分别滴加0.5mL溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液，振荡静置，观察现象。
实验结论1：苯与不饱和烃有很大区别，苯分子中没有双键或叁键。
实验：苯和液溴在铁屑作催化剂下的反应。
C6H6 + Br2
催化剂
C6H5Br + HBr
实验结论2：苯易发生取代反应，C6H5Br只有一种结构，苯分子中6个氢原子处于等同的地位。
1.根据分子式推测出苯分子可能具有不饱和烃的结构；
探索过程归纳：
2.根据实验结论1，否定苯分子具有不饱和链烃的结构；
3.根据实验结论2，推测苯分子可能是环状结构。
设问：根据C6H5Br只有一种结构，可得出苯分子中有几 种等效氢原子？
设问：C6H6中6个H处于同等地位，6个C能否形成直链？能否形成环状？
设问：溶液是否褪色？
设问：苯分子中有没有双键或叁键？
H
H
H
H
H
H
（不符合分子式C6H6）
（不符合碳的四价学说）
（不符合实验结论1）
（不符合实验结论1和2）
讨论：根据前面探索，判断以下苯的各可能环状结构简式是否合理？
凯库勒假设的苯分子的结构：1.苯分子中的6个碳原子形成平面六边形；2.苯环中的碳碳单键、双键交替排列。
现代科学方法测得的苯分子结构：
空间构型：平面正六边形
键长：1.40×10 -10 m 键角：120°
C—C 苯环 C = C C ≡ C
键长（×10-10m） 1.54 1.40 1.33 1.20
（凯库勒式）
x
x
x
x
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
苯的分子结构示意图
2.结构式和结构简式：
或
⑵键角为120 ；
⑶碳碳键介于单键和双键之间的独特的键
⑴平面正六边形；12个原子在同一平面上
结构特点：
1.分子式：C6H6
一、苯分子的结构
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
练习：
1.下列哪些能说明苯环不是单、双键交替的结构（ ）
A.苯的一溴代物无同分异构体
B.苯的邻二溴代物无同分异构体
C.苯不能使Br2或KMnO4溶液褪色
D.苯的分子式为C6H6
BC
2.有人提出苯分子还可能具有三维空间的立体结构（如右图），请问它的二溴代物有几种？
Br
Br
Br
Br
（3种）
Br
Br
利用“结构决定性质”的原理，推测苯可能具有哪些化学性质？
苯的性质
(1)物理性质
加入水
苯
分层，苯在上
证明苯不溶于水且比水轻
(2)化学性质(由凯库勒结构联想)
①取代反应（比烷烃容易）
a.卤代反应
药品：苯、液溴和铁屑
装置：如图
问题：1、导管为什么这么长？
2、导管口的白雾是什么？
3、导管口为什么在液面上？
1、兼起冷凝回流，防止苯和溴挥发
2、HBr酸雾
3、防止倒吸
现象： a.导管口出现白雾
b.锥型瓶中液体滴入AgNO3溶液后有浅黄色沉淀
c.烧瓶中的液体倒入冷水中，在水的底部有褐色不溶于水的油状液体。
4、褐色不溶于水的油状液体是溴苯中溶解了溴，可加入NaOH溶液除去。
原理：
-H
+Br-Br
催化剂
-Br
+HBr
溴苯
注意：
1、苯与卤素反应比甲烷容易
2、苯和液溴反应而不是溴水
3、也能与Cl2等其它卤素反应
-H
+Cl-Cl
催化剂
-Cl
+HCl
氯苯
b.硝化反应
+ H0-NO2 → -NO2+H2O
浓H2SO4
50～60℃
注意：
a.配制混合酸的顺序是先取 ，然后将 沿器壁缓缓注入 中，并不断搅拌。
b.混合酸的温度要冷却到 以下，再慢慢注入 。
浓硝酸
浓硫酸
浓硝酸
50-60℃
苯
c.水浴温度一定要控制在 以下。
d.浓硫酸的作用是： 。
e.硝基苯是一种带有 味的、
色 状液体，不
溶于 ，易溶于 ，
密度比水 、有 。
60℃
催化剂、吸水剂
苦杏仁
无
油
水
酒精和乙醚
大
毒
② 加成反应（比烯烃困难）
+3H2
Ni
1800C~2500C
环己烷
③氧化反应-----燃烧
现象：易燃，燃烧时发生明亮并带有浓烟的火焰（与乙炔燃烧相似，为什么？）
原理：2C6H6 +15O2 →12CO2 + 6 H2O
（3）工业制法：从煤焦油分馏或石油催化重整
苯的性质：易取代、能加成、难氧化。
苯的同系物
1、概念：只有一个苯环，并且苯环上的氢原子被烷基代替而得到的烃。
（苯的同系物与苯相差若干个CH2）
例：C6H6 C7H8 C8H10 C9H12 有通式吗？
2、通式：
—CH3
用数学方法确定苯（C6H6）的同系物（相差（CH2）x）的通式的过程：
苯的同系物的通式：C6H6+CxH2x=C6+xH6+2x
令n=6+x 则：C6+xH6+2x =
即苯的同系物的通式为：CnH2n-6
C6+xH6+2x =CnH2n-6
3、通性：
（1）物理性质：
甲苯和二甲苯与苯相似
（无色、特殊气味比水轻不溶水液体）
（2）化学性质
①似苯
取代(比苯的取代反应要容易）为什么？
CH3-
+3HNO3
浓H2SO4
500C~600C
-NO2
+3H2O
CH3-
NO2
NO2
加成
2,4,6-三硝基甲苯（T.N.T）
+3H2
Ni
△
甲基环己烷
CH3-
CH3-
燃烧
CnH2n-6+(3n-3)/2O2→nCO2+(n-3)H2O
②支链氧化
苯的同系物能使KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色。区别苯和烯烃
CH3-
酸性KMnO4溶液
-COOH
苯甲酸
R-
酸性KMnO4溶液
-COOH
R-
酸性KMnO4溶液
-COOH
HOOC-
对苯二甲酸
-R
苯的同系物中如果与苯环直接相连的碳原子上连有氢，该苯的同系物则可使酸性高锰酸钾溶液褪色，与苯环相连的烷基通常被氧化成羧基。
反应机理：
|
—C—H
|
O
||
C—OH
|
酸性高锰酸钾溶液
烷基上与苯环直接相连的碳连有氢原子
H
|
—C—H
|
H
H
| |
—C—C—
| |
H
C
|
—C—C
|
C
×
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
CH3
|
|
CH2—R
CH3
|
CH3—CH—
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
HOOC
|
|
COOH
HOOC—
KMnO4/H+
试着写一下产物
试一试
下列物质中可以使酸性高锰酸钾溶液褪色的是( )
A.
—CH3
CH
CH3
B.
—CH3
C
CH3
CH3
C.
CH3
CH2
CH
CH3
CH3
D.
—CH3
—CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
AD
从上组反应中我们看到甲基受苯环影响使得甲基易被氧化。
动动脑
侧链和苯环相互影响：
侧链受苯环影响易被氧化；
苯环受侧链影响易被取代。
结论：
脂肪烃与芳香烃的比较
烃 碳碳键结构特点 化学性质
烷烃
烯烃
炔烃
芳香烃
碳碳单键
碳碳双键
碳碳叁键
介于单双键间的碳碳键
氧化、取代、热分解
氧化、加成、加聚
氧化、取代、加成
氧化、加成、加聚
已知：
条件一：光照
条件二：FeCl3
4、同分异构体(以C8H10为例）
（1）支链位置异构
-CH3
CH3-
CH3
CH3-
CH3-
CH3
（2）支链碳链异构
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
-CH2CH3
乙苯
练习：写出C9H12的同分异构体
CH3-
C2H5
-C2H5
CH3-
-CH2CH2CH3
-CH(CH3)2
C2H5
CH3-
CH3-
CH3
CH3
-CH3
CH3-
CH3
CH3
CH3-
CH3
芳 香 烃 的
来 源 与 应 用
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。
历史回顾
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。
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。
历史回顾
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。
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40——48%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。
历史回顾
芳香烃的来源
起初源于：煤焦油。
现代来源：石油化学工业中的催化重整和裂化。
有机原料应用最多的芳香烃：苯、乙苯、对二甲苯等。
多环芳烃
多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连在一起
联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连
稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成
—CH2—
—
二苯甲烷(C13H12)
联苯(C12H10)
萘(C10H8)
蒽(C14H10)
点接
串接
并接
芳香烃对健康的危害
苯
稠环
芳烃
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≤40mg·m-3
居室内空气中苯含量平均每小时≤0.09mg·m-3
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
致癌物质
萘——过去卫生球的主要成分
秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中
香烟的烟雾中
1.下列物质属于芳香族烃的是：
A 庚烷 B.硝基苯
C.苯 D.溴苯
2. 燃烧1L丙烯和苯蒸汽的混合气体，生成同状况下3L的水蒸气，则两种气体在混合气中的质量比为
A 1：2 B 2：3
C 6：1 D 任意比
C
D
3.下列区别苯和己烯的实验方法和判断，都正确的是：
A．分别点燃，无黑烟生成的是苯。
B．分别加水振荡，能与水起加成反应生成醇而溶解的是己烯。
C．分别加溴水振荡，静置后水层红棕色消失的是己烯。
D．分别加入酸性KMnO4溶液，振荡，静置后水层紫色消失的是己烯。
CD
思考题
能说明苯分子苯环的平面正六边形结构中，碳碳键不是单双键交替排布的事实是：
A．苯的一元取代物没有同分异构体
B．苯的邻位二元取代物只有一种
C．苯的间位二元取代物只有一种
D．苯的对位二元取代物只有一种
B
TNT
炸
药
爆
炸
时
的
场
景
说明苯环的性质受到支链的影响
苯环受侧链影响易被取代。
第三节 芳香烃
思考：
某有机物仅由碳和氢两种元素组成，其中碳与氢的质量之比为12：1，该有机物蒸气密度为同温同压下乙炔气体密度的3倍，请确定该有机物的分子式。
（C6H6）
一、苯分子的结构
1.分子式：C6H6
1.根据分子式C6H6，它属于饱和烃还是不饱和烃？
讨论：
2.根据饱和链烃的通式，苯分子中可能含有的双键数目？叁键数目？
（4 ；2）
现象：溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液都不褪色。
实验：向盛有2ml苯的两支试管中分别滴加0.5mL溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液，振荡静置，观察现象。
实验结论1：苯与不饱和烃有很大区别，苯分子中没有双键或叁键。
实验：苯和液溴在铁屑作催化剂下的反应。
C6H6 + Br2
催化剂
C6H5Br + HBr
实验结论2：苯易发生取代反应，C6H5Br只有一种结构，苯分子中6个氢原子处于等同的地位。
1.根据分子式推测出苯分子可能具有不饱和烃的结构；
探索过程归纳：
2.根据实验结论1，否定苯分子具有不饱和链烃的结构；
3.根据实验结论2，推测苯分子可能是环状结构。
设问：根据C6H5Br只有一种结构，可得出苯分子中有几 种等效氢原子？
设问：C6H6中6个H处于同等地位，6个C能否形成直链？能否形成环状？
设问：溶液是否褪色？
设问：苯分子中有没有双键或叁键？
H
H
H
H
H
H
（不符合分子式C6H6）
（不符合碳的四价学说）
（不符合实验结论1）
（不符合实验结论1和2）
讨论：根据前面探索，判断以下苯的各可能环状结构简式是否合理？
凯库勒假设的苯分子的结构：1.苯分子中的6个碳原子形成平面六边形；2.苯环中的碳碳单键、双键交替排列。
现代科学方法测得的苯分子结构：
空间构型：平面正六边形
键长：1.40×10 -10 m 键角：120°
C—C 苯环 C = C C ≡ C
键长（×10-10m） 1.54 1.40 1.33 1.20
（凯库勒式）
x
x
x
x
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
苯的分子结构示意图
2.结构式和结构简式：
或
⑵键角为120 ；
⑶碳碳键介于单键和双键之间的独特的键
⑴平面正六边形；12个原子在同一平面上
结构特点：
1.分子式：C6H6
一、苯分子的结构
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
练习：
1.下列哪些能说明苯环不是单、双键交替的结构（ ）
A.苯的一溴代物无同分异构体
B.苯的邻二溴代物无同分异构体
C.苯不能使Br2或KMnO4溶液褪色
D.苯的分子式为C6H6
BC
2.有人提出苯分子还可能具有三维空间的立体结构（如右图），请问它的二溴代物有几种？
Br
Br
Br
Br
（3种）
Br
Br
利用“结构决定性质”的原理，推测苯可能具有哪些化学性质？
苯的性质
(1)物理性质
加入水
苯
分层，苯在上
证明苯不溶于水且比水轻
(2)化学性质(由凯库勒结构联想)
①取代反应（比烷烃容易）
a.卤代反应
药品：苯、液溴和铁屑
装置：如图
问题：1、导管为什么这么长？
2、导管口的白雾是什么？
3、导管口为什么在液面上？
1、兼起冷凝回流，防止苯和溴挥发
2、HBr酸雾
3、防止倒吸
现象： a.导管口出现白雾
b.锥型瓶中液体滴入AgNO3溶液后有浅黄色沉淀
c.烧瓶中的液体倒入冷水中，在水的底部有褐色不溶于水的油状液体。
4、褐色不溶于水的油状液体是溴苯中溶解了溴，可加入NaOH溶液除去。
原理：
-H
+Br-Br
催化剂
-Br
+HBr
溴苯
注意：
1、苯与卤素反应比甲烷容易
2、苯和液溴反应而不是溴水
3、也能与Cl2等其它卤素反应
-H
+Cl-Cl
催化剂
-Cl
+HCl
氯苯
b.硝化反应
+ H0-NO2 → -NO2+H2O
浓H2SO4
50～60℃
注意：
a.配制混合酸的顺序是先取 ，然后将 沿器壁缓缓注入 中，并不断搅拌。
b.混合酸的温度要冷却到 以下，再慢慢注入 。
浓硝酸
浓硫酸
浓硝酸
50-60℃
苯
c.水浴温度一定要控制在 以下。
d.浓硫酸的作用是： 。
e.硝基苯是一种带有 味的、
色 状液体，不
溶于 ，易溶于 ，
密度比水 、有 。
60℃
催化剂、吸水剂
苦杏仁
无
油
水
酒精和乙醚
大
毒
② 加成反应（比烯烃困难）
+3H2
Ni
1800C~2500C
环己烷
③氧化反应-----燃烧
现象：易燃，燃烧时发生明亮并带有浓烟的火焰（与乙炔燃烧相似，为什么？）
原理：2C6H6 +15O2 →12CO2 + 6 H2O
（3）工业制法：从煤焦油分馏或石油催化重整
苯的性质：易取代、能加成、难氧化。
苯的同系物
1、概念：只有一个苯环，并且苯环上的氢原子被烷基代替而得到的烃。
（苯的同系物与苯相差若干个CH2）
例：C6H6 C7H8 C8H10 C9H12 有通式吗？
2、通式：
—CH3
用数学方法确定苯（C6H6）的同系物（相差（CH2）x）的通式的过程：
苯的同系物的通式：C6H6+CxH2x=C6+xH6+2x
令n=6+x 则：C6+xH6+2x =
即苯的同系物的通式为：CnH2n-6
C6+xH6+2x =CnH2n-6
3、通性：
（1）物理性质：
甲苯和二甲苯与苯相似
（无色、特殊气味比水轻不溶水液体）
（2）化学性质
①似苯
取代(比苯的取代反应要容易）为什么？
CH3-
+3HNO3
浓H2SO4
500C~600C
-NO2
+3H2O
CH3-
NO2
NO2
加成
2,4,6-三硝基甲苯（T.N.T）
+3H2
Ni
△
甲基环己烷
CH3-
CH3-
燃烧
CnH2n-6+(3n-3)/2O2→nCO2+(n-3)H2O
②支链氧化
苯的同系物能使KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色。区别苯和烯烃
CH3-
酸性KMnO4溶液
-COOH
苯甲酸
R-
酸性KMnO4溶液
-COOH
R-
酸性KMnO4溶液
-COOH
HOOC-
对苯二甲酸
-R
苯的同系物中如果与苯环直接相连的碳原子上连有氢，该苯的同系物则可使酸性高锰酸钾溶液褪色，与苯环相连的烷基通常被氧化成羧基。
反应机理：
|
—C—H
|
O
||
C—OH
|
酸性高锰酸钾溶液
烷基上与苯环直接相连的碳连有氢原子
H
|
—C—H
|
H
H
| |
—C—C—
| |
H
C
|
—C—C
|
C
×
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
CH3
|
|
CH2—R
CH3
|
CH3—CH—
CH3
|
—C—CH3
|
CH3
HOOC
|
|
COOH
HOOC—
KMnO4/H+
试着写一下产物
试一试
下列物质中可以使酸性高锰酸钾溶液褪色的是( )
A.
—CH3
CH
CH3
B.
—CH3
C
CH3
CH3
C.
CH3
CH2
CH
CH3
CH3
D.
—CH3
—CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
AD
从上组反应中我们看到甲基受苯环影响使得甲基易被氧化。
动动脑
侧链和苯环相互影响：
侧链受苯环影响易被氧化；
苯环受侧链影响易被取代。
结论：
脂肪烃与芳香烃的比较
烃 碳碳键结构特点 化学性质
烷烃
烯烃
炔烃
芳香烃
碳碳单键
碳碳双键
碳碳叁键
介于单双键间的碳碳键
氧化、取代、热分解
氧化、加成、加聚
氧化、取代、加成
氧化、加成、加聚
已知：
条件一：光照
条件二：FeCl3
4、同分异构体(以C8H10为例）
（1）支链位置异构
-CH3
CH3-
CH3
CH3-
CH3-
CH3
（2）支链碳链异构
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
-CH2CH3
乙苯
练习：写出C9H12的同分异构体
CH3-
C2H5
-C2H5
CH3-
-CH2CH2CH3
-CH(CH3)2
C2H5
CH3-
CH3-
CH3
CH3
-CH3
CH3-
CH3
CH3
CH3-
CH3
芳 香 烃 的
来 源 与 应 用
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。
历史回顾
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。
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。
历史回顾
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。
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40——48%，因此石油也成为芳香烃的重要来源。
历史回顾
芳香烃的来源
起初源于：煤焦油。
现代来源：石油化学工业中的催化重整和裂化。
有机原料应用最多的芳香烃：苯、乙苯、对二甲苯等。
多环芳烃
多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃基连在一起
联苯或联多苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连
稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成
—CH2—
—
二苯甲烷(C13H12)
联苯(C12H10)
萘(C10H8)
蒽(C14H10)
点接
串接
并接
芳香烃对健康的危害
苯
稠环
芳烃
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≤40mg·m-3
居室内空气中苯含量平均每小时≤0.09mg·m-3
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
致癌物质
萘——过去卫生球的主要成分
秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中
香烟的烟雾中
1.下列物质属于芳香族烃的是：
A 庚烷 B.硝基苯
C.苯 D.溴苯
2. 燃烧1L丙烯和苯蒸汽的混合气体，生成同状况下3L的水蒸气，则两种气体在混合气中的质量比为
A 1：2 B 2：3
C 6：1 D 任意比
C
D
3.下列区别苯和己烯的实验方法和判断，都正确的是：
A．分别点燃，无黑烟生成的是苯。
B．分别加水振荡，能与水起加成反应生成醇而溶解的是己烯。
C．分别加溴水振荡，静置后水层红棕色消失的是己烯。
D．分别加入酸性KMnO4溶液，振荡，静置后水层紫色消失的是己烯。
CD
思考题
能说明苯分子苯环的平面正六边形结构中，碳碳键不是单双键交替排布的事实是：
A．苯的一元取代物没有同分异构体
B．苯的邻位二元取代物只有一种
C．苯的间位二元取代物只有一种
D．苯的对位二元取代物只有一种
B
TNT
炸
药
爆
炸
时
的
场
景
说明苯环的性质受到支链的影响
苯环受侧链影响易被取代。