1、烃和卤代烃烃和卤代烃 第二章第二章 第二节第二节 芳香烃芳香烃 第二章第二章 第二章第二章 第第1课时课时 苯的结构与化学性质苯的结构与化学性质 新情境新情境 激趣入题激趣入题 19世纪，欧洲许多国家都使用煤气照明，煤 气通常是压缩在桶里贮运的，人们发现这种 桶里总有一种油状液体，但长时间无人问津。 1825年英国科学家法拉第对这种液体产生了 浓厚兴趣，他花了整整五年时间提取这种液 体，从中得到了一种无色油状液体。日拉尔 等化学家测定该烃的分子式为C6H6，这种烃 就是苯。1865年凯库勒根据“梦境”创立了 苯环学说 新知识新知识 导学探究导学探究 新知导学 1苯的分子结构 平面正六边形平面正
2、六边形 同一平面同一平面 完全相等完全相等 碳碳单键碳碳单键 碳碳双键碳碳双键 2苯的物理性质 颜 色 状 态 气味 密度 溶解性 挥发性 毒 性 _ _ _ _ _ _ 比水 _ _ 不溶于 水，有 机溶剂 中 _ 沸点比 较_ ，_ 挥发 _ _ 无色无色 液态液态 有特殊有特殊 气味气味 小小 易溶易溶 低低 易易 有毒有毒 3苯的化学性质 火焰明亮，带有浓烟火焰明亮，带有浓烟 2C6H615O2 点燃点燃 12CO26H2O 自主探究 1.烷烃和苯都能与卤素发生取代反应，请思 考它们的条件有何异同？ 提示：相同点是都必须和纯卤素单质反应， 而不能是卤素单质的水溶液；不同点就是反 应条件
3、：烷烃和卤素单质发生取代反应的条 件是光照，苯需要Fe(实质是卤化铁)作催化 剂。 2.如何证明苯的分子结构中碳碳间不是单双 键交替？ 提示：苯不能使溴的四氯化碳溶液和酸性 KMnO4溶液褪色，苯的邻位二元取代物只有 一种。 新思维新思维 名师讲堂名师讲堂 教材点拨 1.苯的分子式 苯的分子式为C6H6，是一种高度不饱和烃。 2.苯的分子结构 苯分子是一种平面正六边形结构的非极性分 子，六个碳原子和六个氢原子位于同一平面 上。 3.苯分子中的化学键 分子中不存在碳碳单键，也不存在碳碳双键， 而是一种介于单键和双键之间的独特的共价 键。 苯的独特结构 典例透析 苯环结构中不存在碳碳单、双键的 交
4、替结构，下列可以作为证据的事实是( ) 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 苯不 能使溴水因发生化学反应而褪色 苯在加 热和有催化剂存在的条件下能还原成环己烷 苯中碳碳键的键长完全相等 邻二氯苯只有一种 间二氯苯只有一种 A B C D 【解析】【解析】 本题考查苯分子结构的证明方法。应抓住单双本题考查苯分子结构的证明方法。应抓住单双 键性质的不同进行对比思考键性质的不同进行对比思考。如果苯中存在交替的单双键结。如果苯中存在交替的单双键结 构，则会出现下列几种情况：构，则会出现下列几种情况：因为含单个的因为含单个的 CC 双键，具双键，具 有烯烃的性质，则既能使溴水褪色，也能使酸性有烯烃的性质，则既
5、能使溴水褪色，也能使酸性 KMnO4溶液溶液 褪色；褪色；苯环中苯环中 CC 单键和单键和 CC 双键键长不可能相等；双键键长不可能相等； 邻二氯苯会有两种，即邻二氯苯会有两种，即和和。而题中。而题中和和的的 性质不管苯环中单、双键是否有交替，结果都一样。性质不管苯环中单、双键是否有交替，结果都一样。 【答案】 D 【点评】 利用对比法，找出异同点，再进 行判断。该方法在化学中应用很多，如结构 的对比、性质的对比、反应条件不同造成产 物不同的对比等，注意相同点和不同点。 变式训练 1.(2014经典习题选萃)下列说法中能说明苯 不是单、双键交替结构的是( ) A苯的一溴代物无同分异构体 B苯的
6、间二溴代物无同分异构体 C苯的对二溴代物无同分异构体 D苯不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色 解析：如果苯分子中是单、双键交替的话， 它能与溴水发生加成反应，能使酸性高锰酸 钾溶液褪色；不管苯环中单、双键是否有交 替，其一溴代物、对位二溴代物，间位二溴 代物都无同分异构体。 答案：D 教材点拨 1.苯的化学性质 (1)苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，由 此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。 (2)苯在催化剂作用下与液溴发生取代反应， 说明苯具有烷烃的性质。 苯的化学性质 (3)苯又能与H2和Cl2分别在催化剂作用下发生 加成反应，说明苯具有烯烃的性质。 总之，苯易发生取代反应，能发生加
7、成反应， 难被氧化(燃烧除外)，其化学性质不同于烷 烃、烯烃。 2.苯分子的结构与性质的关系苯分子的结构与性质的关系 (1)苯分子中的所有碳碳键的键长、键能、键角都相同，是苯分子中的所有碳碳键的键长、键能、键角都相同，是 一个平面结构。一个平面结构。 (2)现在教材仍然在用凯库勒式现在教材仍然在用凯库勒式()来表示苯， 但要注意来表示苯， 但要注意 的是不能将其结构简单理解成是单、双键交替的结构，我们可的是不能将其结构简单理解成是单、双键交替的结构，我们可 从以下几个方面来证实：从以下几个方面来证实： 苯分子是苯分子是一个平面正六边形的结构，既然是正六边形，一个平面正六边形的结构，既然是正六边
8、形， 所以所有的碳碳键的键长都是相等的；所以所有的碳碳键的键长都是相等的； 将苯加入到溴水中不会因反应而褪色；将苯加入到溴水中不会因反应而褪色； 将苯加入到酸性高锰酸钾溶液中时溶液不褪色；将苯加入到酸性高锰酸钾溶液中时溶液不褪色； 如果苯分子为单、双键交替排列的结构，邻二氯取代物如果苯分子为单、双键交替排列的结构，邻二氯取代物 应有应有 2 种：种：和和。而事实上苯的邻二氯取代物。而事实上苯的邻二氯取代物 只有只有 1 种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的，邻二甲苯只种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的，邻二甲苯只 有一种。有一种。 提示：提示： 由于苯分子里不存在一般的碳碳双键和单键，而由于
9、苯分子里不存在一般的碳碳双键和单键，而 是一种介于单键和双键之间的独特的键，因此苯既有与烷烃相是一种介于单键和双键之间的独特的键，因此苯既有与烷烃相 似的化学性质似的化学性质取代反应，又有与烯烃相似的化学性质取代反应，又有与烯烃相似的化学性质 加成反应；而又不同于烷烃的取代反应，如加成反应；而又不同于烷烃的取代反应，如反应条件等，也不反应条件等，也不 同于烯烃的加成反应，如苯不与溴水发生加成反应。同于烯烃的加成反应，如苯不与溴水发生加成反应。 典例透析 (2014重庆市高三抽测一)下列关 于苯的叙述正确的是( ) A反应为取代反应，有机产物与水混合 浮在上层 B反应为氧化反应，反应现象是火焰明
10、 亮并带有浓烟 C反应为取代反应，只生成一种产物 D反应中1 mol苯最多与3 mol H2发生加 成反应，是因为苯分子含有3个碳碳双键 【解析】 本题考查苯的性质，考查考生知 识运用能力。难度较小。 A项，反应 是苯的卤代反应，生成的溴苯不 溶于水，密度比水大，故在下层；B项，反 应 为苯的燃烧反应，因其含碳量高，故燃烧 时伴有浓烟；C项，反应 为苯的硝化反应， 属于取代反应，得到硝基苯和水；D项，反 应 是苯的加成反应，但苯中不含有碳碳双键， 苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之 间的独特的键。 【答案】 B 变式训练 2某化学课外小组用如图所示的装置制取溴 苯。先向分液漏斗中加入苯和液
11、溴，再将混 合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。 (1)写出A中反应的化学方程式： _。 (2)观察到A中的现象是 _。 (3)实验结束时，打开A下端的活塞，让反应 液流入B中，充分振荡，目的是 _， 写出有关反应的化学方程式： _。 (4)C中盛放CCl4的作用是 _。 (5)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不 是加成反应。可向试管D中加入AgNO3溶液， 若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证 的方法是向试管D中加入_，现象 是_。 解析：解析：(1)A 中发生的反应为：中发生的反应为： 。 (2)该反应放热使溶液沸腾，同时使溴挥发产生大量红棕色该反应放热使溶液沸腾，同时使溴挥发产
12、生大量红棕色 气体。气体。 (3)制出的溴苯中溶解有溴，充分振荡有利于反应除去溴：制出的溴苯中溶解有溴，充分振荡有利于反应除去溴： 2NaOHBr2=NaBrNaBrOH2O。 (4)由于由于 HBr 中含有溴蒸气，所以中含有溴蒸气，所以 CCl4有利于溶解溴而吸有利于溶解溴而吸 收。收。 (5)D 中由于水吸收中由于水吸收 HBr 而显酸性，所以加入石蕊试而显酸性，所以加入石蕊试液验液验 证即可。证即可。 答案：答案：(1)Br2 FeBr3 BrHBr (2)反应液微沸，有红棕色气体充满反应液微沸，有红棕色气体充满 A 容器容器 (3)除去溶于溴苯中的溴除去溶于溴苯中的溴 Br22NaOH
13、=NaBrNaBrOH2O (或或 3Br26NaOH=5NaBrNaBrO33H2O) (4)除去溴化氢气体中的溴蒸气除去溴化氢气体中的溴蒸气 (5)石蕊试液石蕊试液 溶液变红色溶液变红色 新考题新考题 随堂自测随堂自测 1(2014 经典习题选萃经典习题选萃)苯的结构式可用苯的结构式可用来表示，下来表示，下 列关于苯的叙述正确的是列关于苯的叙述正确的是( ) A苯主要是以石油苯主要是以石油为原料而获得的一种重要化工原料为原料而获得的一种重要化工原料 B苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C苯分子中苯分子中 6 个碳碳键完全相同个碳碳键完全相同 D苯可以与溴水、
14、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色 解析：苯分子中6个碳碳化学键完全相同，正 确；苯分子中不含有典型的碳碳双键，所以 苯不属于烯烃；苯不能与溴水、酸性高锰酸 钾溶液反应而使它们褪色；苯主要是以煤和 石油为原料而获得的一种重要化工原料。 答案：C 2下列有关苯的叙述中错误的是( ) A苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反 应 B在一定条件下苯能与氯气发生加成反应 C在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并 静置后下层液体为紫红色 D在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液 体为橙色 解析：苯能萃取溴水中的溴，由于苯的密度 比水小，所以振荡并静置后上层液体为橙色。 答
15、案：D 3关于苯的下列说法中不正确的是( ) A组成苯的12个原子在同一平面上 B苯环中6个碳碳键的键长完全相同 C苯环中碳碳键的键能介于CC单键和 C=C双键之间 D苯只能发生取代反应 答案：D 4(双选)将溴水和苯混合振荡，静置后分液 分离，让分离出的苯置于一试管中，加入某 些物质后可以在试管口产生白雾，这种物质 是( ) A亚硫酸钠 B溴化铁 C锌粉 D铁粉 解析：本题考查苯与溴的反应，试题设计比 较巧妙、灵活。分析如下：苯与溴水不反应， 但苯可以把溴从其水溶液中萃取出来。 答案：BD 5能说明苯分子的平面正六边形的结构中， 碳碳键不是单、双键交替的事实是( ) A苯的一元取代物无同分异
16、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 解析：解析：单、双键交替的结构简式单、双键交替的结构简式(凯库勒式凯库勒式)为为，而实，而实 验的结构简式为验的结构简式为，无论是凯库勒式，还是实验式，其一元，无论是凯库勒式，还是实验式，其一元 取代物、间位二元取代物、对位二元取代取代物、间位二元取代物、对位二元取代物都只有一种。而邻物都只有一种。而邻 位二元取代物，对于实验式而言，只有一种，对于凯库勒式而位二元取代物，对于实验式而言，只有一种，对于凯库勒式而 言， 则有两种即言， 则有两种即， 而事实上苯的邻位二元取代， 而事实上苯的邻位二元取代
17、 物只有一种，这一点说明苯不是单、双键的交替结构，而是物只有一种，这一点说明苯不是单、双键的交替结构，而是 6 个键完全等同的结构。个键完全等同的结构。 答案：B 6通过实验事实的验证与讨论，认识苯的结 构式。 提出问题：苯分子结构是碳碳单、双键交替 的环状结构吗？ (1)提出假设：从苯的分子式看，C6H6具有不 饱和性：从苯的凯库勒结构式看，分子中含 有碳碳双键，所以，苯一定能使_褪 色。 (2)实验验证：苯不能使_褪色。 经科学测定，苯分子里6个碳原子之间的键 _；6个碳原子和6个氢原子都在同一 _上。 (3)结论：苯的凯库勒结构式中的双键跟烯烃 双键_，苯的性质没有表现出不饱和 性，结构
18、稳定，说明苯分子_一般的 碳碳单、双键交替的环状结构。 (4)应用：为了表示苯分子的结构特点，结构 式用_表示，用凯库勒式表示苯分子 结构式是不确切的。 解析：分子中含有碳碳双键的物质能使酸性 KMnO4溶液或溴水褪色。而苯环上的碳碳键 是一种介于单键和双键之间的独特的键，6个 碳原子之间的键完全相同。所以不能使酸性 KMnO4溶液或溴水褪色。 答案：答案：(1)酸性酸性 KMnO4溶液或溴水溶液或溴水 (2)酸性酸性 KMnO4溶液或溴水溶液或溴水 完全相同完全相同 平面平面 (3)不同不同 不同于不同于 (4) 稠环芳香烃 稠环芳香烃：分子中含有两个或两个以上苯 环结构的化合物，是最早被认
19、识的化学致癌 物。早在1775年英国外科医生就提出打扫烟 囱的童工，成年后多发阴囊癌，其原因就是 燃煤烟尘中的稠环芳香烃所致。稠环芳香烃 也是最早在动物实验中获得成功的化学致癌 物。在五十年代以前多环芳香烃曾被认为是 最主要的致癌因素，五十年代后为各种不同 类型的致癌物中之一类。 但总的来说，它在致癌物中仍然占有很重要 的地位，因为至今它仍然是数量最多的一类 致癌物，而且分布极广。空气、土壤、水体 及植物中都有其存在，甚至在深达地层下五 十米的石灰石中也分离出了3,4-苯并芘。在 自然界，它主要存在于煤、石油、焦油和沥 青中，也可以由含碳、氢元素的化合物不完 全燃烧产生。汽车、飞机及各种机动车辆所 排出的废气中和香烟的烟雾中均含有多种致 癌性稠环芳香烃。露天焚烧(失火、烧荒)可 以产生多种稠环芳香烃致癌物。烟熏、烘烤 及焙焦的食品均可受到稠环芳香烃的污染。
