1、第二节 芳香烃案例探究 苯有毒，对中枢神经和血液有较强的损害作用。 急性苯中毒严重时可引起抽筋，甚至失去知觉。慢性苯中毒能损害造血功能。新购置的家具、新购买的汽车、新搬居的楼房都会释放出苯蒸气，使居住环境中有苯超标的可能。如何预防苯中毒？谈谈你的观点。自学导引一、苯的结构和化学性质1.苯的结构苯的分子式为_，实验式为_，与乙炔中C元素的质量分数_。苯的结构简式为_或_。苯分子中的碳碳键是介于_键和_键之间的独特的化学键。苯分子的空间构型为_，分子中化学键的键角为_度。答案：C6H6 CH 相同 单 双 平面 1202.苯的化学性质苯分子中的碳碳键介于单键和双键之间，苯既有_的性质，能发生_反应
2、，也有_的性质，能发生_反应。（1）取代反应（2）加成反应（3）氧化反应不能使KMnO4（H+，aq）褪色。燃烧：火焰_，有_烟。2C6H6+_12CO2+6H2O答案：烷烃 取代 烯烃 加成（1）Br+HBr NO2+H2OSO3H (2)(3)明亮 浓 15O2二、苯的同系物1.苯的同系物：苯的同系物是苯环上的氢原子被_取代的产物。答案：烷基2.甲苯的化学性质：甲苯具有_和_的化学性质，还具有其特有的性质。（1）取代反应（2）加成反应（3）氧化反应能使KMnO4（H+，aq）褪色。燃烧：火焰_，有_烟。C6H5CH3+_7CO2+4H2O答案：烷烃（甲基） 苯（1）+HCl+2HCl+3H
3、Cl（3）明亮 浓 9O2三、芳香烃的来源及其应用1.芳香烃的来源：（1）_的干馏；（2）_的催化重整。答案：煤 石油2.芳香烃的应用：一些简单的芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等是基本的有机原料，可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。疑难剖析一、苯和甲苯的比较苯甲苯分子式C6H6C7H8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含CH3分子间的关系结构相似，组成相差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）不反应不反应KMnO4（H2SO4）不反应被氧化，溶液褪色浓HNO3和浓H2SO4混合液反应，产物1种反应，产物2种（30 ）【例
4、1】 下列各组物质用酸性高锰酸钾溶液和溴水都能区别的是（ ）A.苯和甲苯 B.1-己烯和二甲苯C.苯和1-己烯 D.已烷和苯思路分析：如果要区别这两种物质，它们与酸性KMnO4溶液或溴水混合必有不同现象或者一个有现象一个没有现象。答案：C思维启示：区分苯和苯的同系物，通常可用KMnO4（H+，aq），而不能用溴水。二、苯的结构苯分子碳碳键十分特殊，键长比碳碳双键长，比碳碳单键短；键能比碳碳双键小，比碳碳单键大。【例2】能够说明苯分子中不存在单、双键交替的结构，而是所有碳碳键都完全相同的事实是（ ）A.邻二甲苯只有1种 B.对二甲苯只有1种C.苯分子为平面正六边形结构 D.苯能与液溴反应思路分析
5、：反证法。假设苯分子中碳碳键是单、双键交替出现的，则邻二甲苯有2种：而事实上，邻二甲苯只有1种，则假设错误，选A弃B。假设苯分子中碳碳键是单、双键交替出现的，则苯分子中键长不相等，r（CC单键）r（C=C双键），苯分子不呈正六边形结构，而事实上苯分子为平面正六边形，则假设错误，C可选。苯与液溴反应，表现了碳氢键的性质，不能证明碳碳键是单键还是双键，D不可选。答案：AC三、苯的空间构型苯分子是平面分子，呈正六边形，苯分子中所有原子都在同一平面上，苯分子中碳碳键角为120。【例3】下列有关结构中，C原子有可能处于同一平面上的最大组合是（ ）A. B. C. D.全部思路分析：甲苯中，甲基碳取代了苯
6、分子中的1个H原子，苯分子中所有原子共面，则甲苯分子中所有C原子共面。 苯乙烯，苯基与跟它相连的C原子形成苯平面，乙烯基与跟它相连的C原子形成乙烯平面，此二平面相交于一条直线碳碳单键，由于碳碳单键是可以转动的，通过转动可以使二平面共面： 同理,联苯分子中2个相交于碳碳单键的苯平面，也可以通过转动单键而共面。苯乙炔中，存在苯平面和炔直线，炔直线上有2个C原子在苯平面上，但炔直线属于苯平面：答案：D 思维启示：连接2个平面的碳碳单键可以转动，通过转动可以使2个平面共面，也可以使2个平面异面只相交于碳碳单键直线。四、苯的硝化反应 苯环上的H原子被硝基（NO2）所取代的反应叫做苯的硝化反应。有关苯的硝
7、化反应及其实验解读如下：1.反应物和催化剂混合，不可先将苯（或硝酸）加到浓H2SO4中，以防产生大量的热使液体飞溅。2.反应温度必须控制在5560 ，以防止副反应发生，控制温度的方法是用水浴加热。3.硝基苯的主要物理性质颜色气味状态（通常）密度毒性无色苦杏仁味油状液体比水大有毒4.硝基的写法：HNO3的分子结构为 羟基 硝基硝酸脱去羟基（）后，自由基在N原子上，所以硝基的正确写法是：NO2或O2N，写作O2N或NO2是错误的，即自由基一定要在N原子上表示出来。下列硝基苯的写法一对一错；【例4】 实验室制取硝基苯常用如图装置。（1）苯的硝化反应是在浓H2SO4和浓HNO3的混合液中进行的，其中浓
8、H2SO4的作用是_。（2）在往试管中加入苯时为何要逐滴加入且不断振荡试管?（3）温度计悬挂在烧杯中的水中，目的是_。（4）本实验用水浴加热而不直接用酒精灯加热试管，其优点是_。（5）被水浴加热的试管口都要带一长导管，其作用是_。（6）反应完毕后，如何从试管内混合物中分离出硝基苯?思路分析：反应中浓H2SO4是催化剂和脱水剂，反应对温度的要求十分严格，因此需要水浴加热，如果温度超过60 ，将有二硝基苯、苯磺酸等生成。常温下，苯、硝酸都易挥发，5560 挥发更甚，长导管具有冷凝器的作用，可冷凝苯、硝酸使其回流。硝基苯不溶于水，因此可用水洗法分离。答案：（1）催化剂、脱水剂（2）防止反应液温度过高
9、，减少副产物的产生。（3）控制水浴温度在5560 （4）使试管受热均匀，便于控制温度（5）使苯蒸气冷凝回流，减少挥发（6）将反应后的混合物倒入水中，再用分液漏斗分离出下层的硝基苯。五、苯的卤代反应苯环上的H原子被X原子所取代的反应叫做苯的卤代反应。苯、溴卤代反应解读如下：1.该反应是放热反应，不需加热反应自发进行。2.反应中起催化作用的是FeBr3，实验时加入的是Fe：2Fe+3Br2=2FeBr3。3.纯净的溴苯是无色的，密度比水大，不溶于水。4.生成的HBr可用AgNO3（aq）检验，也可用酸碱指示剂检验。5.其他卤素也能发生类似的反应，但必须使用纯卤素，卤素单质的水溶液不可以。即苯能跟纯
10、溴反应（Fe催化下），但不能使溴水褪色。【例5】用A、B、C三种装置都可制取溴苯。请仔细分析三套装置，然后回答下列问题。（1）写出三个装置中都发生的化学反应方程式_、_；写出B的试管中还发生的化学反应方程式_。（2）装置A、C中长导管的作用是_。（3）B、C装置已连接好，并进行了气密性检验，也装入了合适的药品，接下来要使反应开始，对B应进行的操作是_，对C应进行的操作是_。（4）A中存在加装药品和及时密封的矛盾，因而在实验中易造成的不良后果是_。（5）B中采用了双球吸收管，其作用是_；反应后双球管中可能出现的现象_；双球管内液体不能太多，原因是_。（6）B装置也存在两个明显的缺点使实验效果不好
11、或不能正常进行。这两个缺点是_、_。思路分析：在FeBr3的作用下，苯与液溴发生取代反应，生成溴苯和HBr；HBr可用AgNO3和HNO3的混合溶液来鉴定；由于反应放热,溴、苯沸点低，易挥发，所以应该有冷凝装置；由于Br2（g）、苯（g）逸入空气会造成环境污染，所以应该有废气吸收装置。答案：（1）2Fe+3Br2=2FeBr3HBr+AgNO3=AgBr+HNO3（2）导气（导出HBr）兼冷凝（冷凝和Br2蒸气）（3）旋转分液漏斗活塞，使Br2和苯的混合物滴到铁粉上 托起软橡胶袋使Fe粉沿导管落入溴和苯组成的混合液中（4）Br2和苯的蒸气逸出，污染环境（5）吸收反应中随HBr气体逸出的Br2和
12、苯蒸气 CCl4由无色变橙色 易被气体压入试管中（6）随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低 导管插入AgNO3溶液中易产生倒吸思维启示：如果装置B双球吸收管中的液体盛得太多，预计有什么现象发生？如果A、C装置中的导管插入液面以下，预计有什么现象发生？答案：双球吸收管中的CCl4及CCl4吸收的Br2蒸气，将会被气体压入AgNO3溶液中，Br2也能与AgNO3溶液作用生成AgBr沉淀，从而导致实验失败。锥形瓶中的液体倒吸入烧瓶中。拓展迁移拓展点一：苯的同系跟KMnO4（H+，aq）的反应 甲苯、二甲苯、乙苯等苯的同系物，只要侧链上存在XH原子，侧链不论长短，都能被氧化为羧基： 苯甲酸但侧链上没有XH原子的苯的同系物不能被KMnO4（H+，aq）氧化。如C（CH3）3与KMnO4（H+，aq）不反应。拓展点二：多环芳烃和稠环芳烃 分子里含有2个或2个以上苯环的芳香烃称为多环芳烃。如下列芳烃都是多环芳烃。 二苯甲烷 联苯 萘 蒽 像萘和蒽这样，通过2个或2个以上苯环合并而成的芳香烃，称为稠环芳烃。