1、第3课时苯及其同系物的化学性质1.了解苯及其同系物与卤素单质的反应。2.了解苯及其同系物与浓硫酸的反应。3.了解苯及其同系物与酸性KMnO4的反应。1.首先从“芳香烃”入手,让学生了解“芳香”的含义。2.学习苯及其同系物的性质时,可以进行对比学习,关注它们的相似点,如毒性、溶解性等。一、苯与卤素单质、硝酸、浓硫酸的取代反应1.苯及其同系物都能燃烧,完全燃烧生成二氧化碳和水,同时放出大量热,苯环上碳原子间的键与碳碳双键相似(填“相同”或“相似”),苯环是一个较稳定的结构,苯及其同系物不易(填“容易”或“不易”)发生加成反应而容易(填“容易”或“不易”)发生取代反应,由于苯的同系物分子中有与苯环相
2、连的支链,使苯的同系物表现出与苯不同的性质。2.苯与硝酸发生取代反应的化学方程式为+HONO2+H2O,甲苯与硝酸发生取代反应的化学方程式为+3HONO2,在一定条件下,苯及其同系物还能与氯气、溴单质、浓硫酸等发生取代反应,苯与溴单质发生取代反应的化学方程式为+Br2+HBr,苯与浓硫酸发生取代反应的化学方程式为+HOSO3H+H2O。二、苯与氢气的加成反应、苯的同系物与酸性KMnO4溶液的反应1.苯及其同系物较难与氢气发生加成反应,只有在铂作催化剂和加热条件下,才能生成相应的环烷烃,苯与氢气发生加成反应的化学方程式为+3H2,甲苯与氢气发生加成反应的化学方程式为+3H2。2.苯及其同系物与氢
3、气较难发生加成反应,它们均不能(填“能”或“不能”)使溴水褪色,这进一步说明苯环上的化学键不是一般的碳碳单键和碳碳双键,而是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键。3.苯不能(填“能”或“不能”)使酸性KMnO4溶液褪色,苯的同系物可以(填“可以”或“不可以”)使酸性KMnO4溶液褪色,在苯的同系物中,如果侧链烃基与苯环直接相连的碳原子上有氢原子,它就能被酸性KMnO4溶液氧化,侧链烃基通常被氧化为羧基,甲苯被酸性KMnO4溶液氧化的反应式为,乙苯被酸性KMnO4溶液氧化的反应式为。1.苯的一氯取代物只有一种,能否说明苯的碳碳键完全相同?【答案】不能。苯分子中存在的碳碳键不论是碳碳双键,还是
4、介于单键和双键之间的特殊共价键,一氯代物都只有一种。2.苯的同系物的通式是什么?符合该通式的一定是苯的同系物吗?【答案】苯的同系物的通式是CnH2n-6(n6),符合该通式的不一定是苯的同系物。3.甲苯与苯相比较,为什么性质会有差异?【答案】由于基团间的相互影响,甲基对苯环的影响使苯环上甲基邻对位上的氢比较活泼,苯环对甲基的活泼性也造成一定的影响。4.怎样从实验的角度分析苯与液溴发生的是取代而不是加成?【答案】依据生成产物的不同进行判断,若是加成反应,生成物中则不存在HBr,若是取代反应,则产物中存在HBr,因此可以用硝酸银溶液或蓝色石蕊试液检测。5.模仿必修所学的氧化还原反应与化合反应、分解
5、反应、置换反应、复分解反应四种基本反应类型的关系图,用类似的关系图(包含、交叉和并列)来表示苯及其同系物、芳香族化合物、芳香烃这三个概念的范畴。【答案】 探究1:苯及其同系物的取代反应解热镇痛药菲那西汀的合成路线如下:根据该合成路线,请回答下列问题:(1)写出A、B的结构简式。A: ;B:。(2)写出反应的化学方程式:。【解析】(1)由反应条件(铁粉)和反应物(苯与卤素单质)可以推断反应是苯的卤代反应,所以产物A是卤苯(氯苯): ;反应的条件是硫酸和硝酸,并且反应物有氯苯(芳香烃的衍生物),所以反应发生的是硝化反应(苯环上硝基取代反应),但取代的位置无法判断,观察反应的产物,苯环上的两个支链是
6、在对位上,所以产物B应该是氯苯在对位上硝基取代产物:。【答案】(1);(2)+CH3COOH1.怎样从实验角度分析苯与液溴(铁催化)发生的是取代反应而不是加成反应?【答案】根据化学方程式,若发生的是加成反应,则化学方程式为+2Br2;若发生的是取代反应,则化学方程式为+Br2+HBr,比较两个反应,通过定性测定有无HBr生成,分析判断是取代反应还是加成反应,可用硝酸银或湿润的蓝色石蕊试纸检测。2.苯一般易与哪些物质发生取代反应?【答案】在铁粉存在的条件下苯易与卤素单质发生取代反应,在浓硫酸存在的条件下苯也可以与硝酸发生取代反应。苯及其同系物的取代反应1.苯环中特殊的碳碳键:介于碳碳单键与碳碳双
7、键之间的一种特殊的化学键不易发生加成反应而容易发生取代反应。2.苯与溴单质发生取代反应的催化剂是溴化铁(铁单质与溴单质可生成溴化铁),该反应不需要加热。3.苯与浓硫酸发生取代反应,浓硫酸作为反应物;该反应是可逆反应,写可逆号,常温不反应,必须加热。4.甲苯比苯更容易发生硝化反应,就说明受烷基的影响,苯的同系物分子里的苯环比苯分子化学性质活泼,并且是苯环上烷烃基的邻位、对位氢原子活泼。探究2:苯及其同系物的加成反应及氧化反应只用一种试剂就可区别苯、甲苯、四氯化碳、NaOH溶液,此试剂是()。A.酸性KMnO4溶液B.溴水C.浓H2SO4D.液溴【解析】加入酸性KMnO4溶液的现象:苯:分层,上层
8、无色,下层为紫色酸性KMnO4溶液;甲苯:不分层,酸性KMnO4溶液褪色;四氯化碳: 分层,上层为紫色酸性KMnO4溶液,下层无色;氢氧化钠溶液:不分层,无明显现象。故酸性KMnO4溶液符合要求。而溴水、浓H2SO4和液溴都无法区分苯和甲苯。【答案】A1.甲苯卤代时产生的一卤代物的种类如何判断?【答案】当有条件限制时:如甲苯与氯气光照时的一氯代物,只考虑甲基的取代,只有1种;甲苯与液溴(铁催化),只考虑苯环被取代,一氯代物有3种。若无条件限制,甲基和苯环都要考虑被取代,即共有4种。2.苯不能使溴水及酸性高锰酸钾溶液褪色,能否说明苯属于饱和烃?为什么?【答案】不能;苯属于不饱和烃,苯分子中存在的
9、碳碳键既不是碳碳单键,也不是碳碳双键,是介于单键和双键之间的特殊共价键。苯的同系物与酸性KMnO4溶液的反应1.酸性高锰酸钾具有较强的氧化性,若某有机化合物使其褪色,意味着该物质发生了氧化反应。2.苯的同系物中,苯环对侧链烃基有影响,表现在烃基的化学性质上,但不要误认为所有的苯及其同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。3.不管是哪种苯的同系物,只要与苯环直接相连的碳原子上有氢原子,该碳原子就能被氧化为羧基。1.下列关于苯的说法中,正确的是()。A.苯的分子式为C6H6,它不能使酸性KMnO4溶液褪色,属于饱和烃B.从苯的凯库勒式()看,苯分子中含有碳碳双键,应属于烯烃C.在催化剂作用下,苯与液溴反
10、应生成溴苯,发生了加成反应D.苯分子为平面正六边形结构,6个碳原子之间的价键完全相同【解析】从苯的分子式C6H6看,其氢原子数未达饱和,应属不饱和烃,而苯不能使酸性KMnO4溶液褪色是由于苯分子中的碳碳键是介于单键与双键之间的独特的键所致;苯的凯库勒式()并未反映出苯的真实结构,只是由于习惯而沿用,不能由其来认定苯分子中含有双键,因而苯也不属于烯烃;在催化剂的作用下,苯与液溴反应生成了溴苯,发生的是取代反应而不是加成反应;苯分子为平面正六边形结构,其分子中6个碳原子之间的价键完全相同。【答案】D2.下列关于芳香族化合物的叙述中正确的是()。A.其组成的通式是CnH2n-6B.分子里含有苯环的烃
11、C.分子里含有苯环的有机物D.苯及其同系物的总称【答案】C3. 下列物质中属于苯的同系物的是()。A.B. C. D. 【解析】苯的同系物的结构通式为,R为烷基(可以代表多个烷基);符合CnH2n-6(n6),故选D项。【答案】D4.根据苯及其同系物的结构和性质,请回答下列问题:A.B.C.D.E. (1)写出A与溴单质发生取代反应的化学方程式:。(2)写出B被酸性KMnO4溶液氧化的化学方程式:。(3)写出C与氢气发生加成反应的化学方程式:。(4)上述物质中(填字母)不能被酸性KMnO4溶液氧化,理由是。【答案】(1)+Br2+HBr(2)(3)+3H2(4)A、E;苯环无侧链或侧链烃基与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子