選修五第二章第二節(jié)芳香烴第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二十九世紀初，由于冶金工業(yè)的發(fā)展，需要大量焦碳，生產焦碳的主要方法是煤的干餾即對煤隔絕空氣加強熱。煤的干餾除得到焦碳外還能獲得有用的煤氣，但同時卻生成一種黑糊糊，粘乎乎有特殊臭味的油狀液體！人們把它稱作煤焦油。【芳香烴的來源】歷史回顧當時，煤焦油被當作廢物扔掉，污染環(huán)境，造成公害。隨著煉焦工業(yè)的發(fā)展，煤焦油的堆積也愈來愈嚴重，煤焦油的利用就成為當時生產中迫切需要解決的一個重要的環(huán)境和社會問題。第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二后來，以法拉第為代表的科學家對煤焦油產生了興趣，并從煤焦油中分離出了以芳香烴為主的多種重要芳香族化合物，又以這些芳香族化合物為原料合成了多種染料、藥品、香料、炸藥等有機產品。到十九世紀中葉，形成了以煤焦油為原料的有機合成工業(yè)。芳香烴及其化合物的來源自從1845年人們從煤焦油內發(fā)現(xiàn)苯及其它芳香烴，很長時間里煤是一切芳香烴的主要來源。但是，從1噸煤中僅可以提取1Kg苯和2.5Kg其它芳香烴。由于芳香烴的需要在不斷增長，僅從煤中提煉芳香烴遠不能滿足化學工業(yè)的發(fā)展，通過石油化學工業(yè)中的催化重整等工藝可以獲得芳香烴。歷史回顧第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二大約到了1930年，由煤生產苯已經發(fā)展成為世界性的大噸位工業(yè)。1940年以來，通過石油催化重整生成苯、甲苯、二甲苯等；烴裂解制乙烯時，裂解汽油副產物中含芳烴達40——48%，因此石油也成為芳香烴的重要來源。芳香烴及其化合物的來源——煤的干餾，石油的催化重整歷史回顧第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二【復習】什么叫芳香烴？最簡單的芳香烴是哪種物質？什么是苯及其同系物？分子中含有一個或多個苯環(huán)的一類烴屬于芳香烴。最簡單的芳香烴是：苯

苯甲苯萘蒽C7H8C10H8C14H10第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二（1）苯分子是平面六邊形的穩(wěn)定結構；（2）苯分子中碳碳鍵是介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的一種獨特的鍵,碳原子采取sp2雜化；（3）苯分子中六個碳原子等效，六個氫原子等效。1.組成與結構：分子式：C6H6一、苯(benzene)的結構與性質2）結構簡式1）結構式3）結構特點：第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二苯分子比例模型苯分子的大π

鍵模型苯分子中的σ鍵模型苯的結構第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二說明什么?6個H原子完成相同，處于相同的環(huán)境。事實第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二顏色無色氣味特殊氣味狀態(tài)液體熔點5.5℃沸點80.1℃（用冰冷卻，形成無色晶體）密度比水小毒性有毒溶解性不溶于水,易溶于有機溶劑。本身是良好的有機溶劑2.苯的物理性質第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二3、苯的化學性質

在通常情況下比較穩(wěn)定，在一定條件下能發(fā)生氧化、加成、取代等反應。

【實驗表明】苯不能使高錳酸鉀酸性溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。（結構特殊性及穩(wěn)定性）思考與交流苯與溴不反應，但溴水層卻變?yōu)闊o色？此液體位于上層嗎？第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二2）苯的取代反應（鹵代、硝化、磺化）1）苯的氧化反應：在空氣中燃燒2C6H6+15O212CO2+6H2O點燃【注意】苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色?；鹧婷髁涟橛袧饬液跓?Br2Br+HBrFeBr3說出反應條件？*溴苯是密度比水大的無色液體第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二*硝基苯為無色、具有苦杏仁味的油狀液體，其密度大于水+HNO3（濃）NO2+H2O濃H2SO450~60℃*濃硫酸作用：催化劑、吸水劑*加熱方式：水浴加熱第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二苯的磺化反應（取代）

－SO3H叫磺酸基。苯分子里的氫原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反應叫磺化反應。苯磺酸濃硫酸第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二3）苯的加成反應

（與H2、Cl2)（環(huán)己烷）+3H2Ni+3Cl2紫外線ClClClClClClHHHHHH【總結】苯分子中碳碳原子結合是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊的鍵，所以其化學性質就既能像烷烴那樣易發(fā)生取代、硝化反應等，也能像烯烴那樣發(fā)生加成反應。

能燃燒易取代難加成難氧化

加熱加壓第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二反應的化學方程式反應條件苯與溴發(fā)生取代反應

C6H5Br+HBr液溴.

鐵粉做催化劑苯與濃硝酸發(fā)生取代反應50℃～60℃水浴加熱、濃硫酸做催化劑吸水劑苯與氫氣發(fā)生加成反應C6H12鎳做催化劑，加熱【思考與交流】填空P37C6H6+Br2C6H6+3H2第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二實驗設計根據(jù)苯與溴、濃硝酸發(fā)生反應的條件，請你設計制備溴苯和硝基苯的實驗方案（注意儀器的選擇和試劑的加入順序）請同學們設計實驗時，考慮以下問題：

1.選用裝置2.加入藥品的順序3.如何控溫4.產物提純等第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二【鏈接1】

1.溴是一種易揮發(fā)有劇毒的藥品

2.溴的密度比苯大

3.溴與苯的反應非常緩慢，常用鐵粉作為催化劑

4.該反應是放熱反應，不需要加熱思考與交流【苯與溴的實驗設計】ACD第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二從反應方程式得知產物中有溴化氫，我們要檢驗該產物【鏈接2】

1.反應最后苯和溴會有剩余它們易揮發(fā)

2.長導管在很多實驗中被用作冷凝蒸氣使之回流

3.溴化氫的性質與氯化氫相似1.用什么試劑去檢驗?現(xiàn)象是什么？2.檢驗過程中有沒有其他物質干擾，有的話如何解決問題？第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二

有幾個同學設計如下的實驗裝置用來檢驗HBr氣體，我們來看看是否合理？CCl4第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二2Fe+3Br2=2FeBr3+Br2Br+HBrFeBr3AgNO3+HBr=AgBr↓+HNO3

設計制備溴苯實驗方案【主要儀器】圓底燒瓶、長導管、錐形瓶、鐵架臺等【藥品】苯、液溴、鐵粉、硝酸銀溶液【反應原理】取代反應。實際起催化作用的是FeBr3.第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二實驗：苯跟溴的取代反應實驗方案把苯和少量液態(tài)溴放在燒瓶里，同時加入少量鐵屑作催化劑。用帶導管的瓶塞塞緊瓶口，跟瓶口垂直的一段導管可以兼起冷凝器的作用。在常溫時，很快就會看到，在導管口附近出現(xiàn)白霧。反應完畢后，向錐形瓶里的液體滴入AgNO3溶液，注意觀察現(xiàn)象。把燒瓶里的液體倒在盛有冷水的燒杯里，燒杯底部有褐色不溶于水的液體。第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二【苯與溴的反應實驗思考】1、試劑的加入順序怎樣？各試劑在反應中所起到的作用？A、為防止溴的揮發(fā)，先加入苯后加入溴，然后加入鐵粉。B、溴應是純溴，而不是溴水。加入鐵粉起催化作用，實際上起催化作用的是FeBr3。2、導管為什么要這么長？其末端為何不插入液面？C、伸出燒瓶外的導管要有足夠長度，其作用是導氣、冷凝。D、導管未端不可插入錐形瓶內水面以下，因為HBr氣體易溶于水，以免倒吸。第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二3、反應后的產物是什么？如何分離？導管口附近出現(xiàn)的白霧，是溴化氫遇空氣中的水蒸氣形成的氫溴酸小液滴。4、實驗現(xiàn)象：E、純凈的溴苯是無色的液體，而燒瓶中液體倒入盛有水的燒杯中，燒杯底部是油狀的褐色液體，這是因為溴苯溶有溴的緣故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振蕩，再用分液漏斗分離。液體輕微翻騰，有氣體逸出.導管口有白霧，溶液中生成淺黃色沉淀。燒瓶底部有褐色不溶于水的液體5.哪些現(xiàn)象說明發(fā)生了取代反應而不是加成反應？苯與溴反應生成溴苯的同時有溴化氫生成。第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二1.燒瓶中的試劑順序能夠顛倒嗎？為什么？能用濃溴水代替液溴嗎？為什么？2.該反應的催化劑是FeBr3,而反應時加的是Fe屑，F(xiàn)e屑是怎樣轉化為FeBr3的？反應的速度為什么一開始較緩慢，一段時間后明顯加快？3.該反應是放熱反應，而苯、液溴均易揮發(fā)，為了減少放熱對苯及液溴揮發(fā)的影響，裝置上有哪些獨特的設計和考慮？4.生成的HBr中?；煊袖逭魵?，此時用AgNO3溶液對HBr的檢驗結果是否可靠？為什么？如何除去混在HBr中的溴蒸氣？【再思考】第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二苯與溴的反應

設計制備溴苯實驗方案——改進第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二【資料】硝基苯，無色，油狀液體，苦杏仁味，有毒，密度大于水，難溶于水，易溶于有機溶劑。硝基苯蒸氣有毒性。設計苯的硝化反應實驗方案

1.苯與硝酸的反應在50℃--60℃

時產物是硝基苯，溫度過高會有副產物。

2.硫酸是該反應的催化劑，和硝酸混合時劇烈放熱。

3.反應過程中硝酸會部分分解。

4.苯和硝酸都易揮發(fā)。

第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二在一個大試管里，先加入1.5毫升濃硝酸和2毫升濃硫酸，搖勻，冷卻到50—600C以下，然后慢慢地滴入1毫升苯，不斷搖動，使混和均勻，然后放在600C的水浴中加熱10分鐘，把混和物倒入另一個盛水的試管里。[實驗方案和裝置圖]觀察到燒杯中有黃色油狀物質生成。用蒸餾水和氫氧化鈉溶液洗滌，得純硝基苯。第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二【苯的硝化反應——實驗思考】1、如何混合硫酸和硝酸的混合液？①先將濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入濃硫酸，并及時搖勻和冷卻。②向冷卻到50-60℃后的混酸中逐滴加入苯，充分振蕩，混和均勻。切不可將濃硝酸注入濃硫酸中，因混和時要放出大量的熱量，以免濃硫酸濺出，發(fā)生事故。2、為何要水浴加熱，并將溫度控制在60℃？②水浴的溫度一定要控制在60℃以下，溫度過高，苯易揮發(fā)，且硝酸也會分解，同時苯和濃硫酸反應生成苯磺酸等副反應。第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二③濃硫酸的作用：催化劑和吸水劑。④反應裝置中的溫度計，應插入水浴液面以下，以測量水浴溫度。⑤把反應的混合物倒入一個盛水的燒杯里，燒杯底部聚集淡黃色的油狀液體，這是因為在硝基苯中溶有HNO3分解產生的NO2的緣故。除去雜質提純硝基苯，可將粗產品依次用蒸餾水和NaOH溶液洗滌，再用分液漏斗分液。3、濃硫酸的作用？4、溫度計的位置？5、如何得到純凈的硝基苯？第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二苯的同系物的特性——可使KMnO4(H+)溶液褪色注意：不能使溴水褪色！因萃取使水層顏色變淺?！驹O計實驗】：如何鑒別苯、甲苯、己烯、CCl4?第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二事實上還有：等能使酸性高錳酸鉀溶液褪色綜上所述：你又能找到什么規(guī)律？等不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二與酸性高錳酸鉀的反應（使高錳酸鉀溶液褪色）反應機理：

|—C—H|

O||C—OH|酸性高錳酸鉀溶液烷基上與苯環(huán)直接相連的碳直接連氫原子

H|—C—H|H

H||—C—C—||H

C|—C—C|C×（可鑒別苯和甲苯等苯的同系物）第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二㈡取代反應1.苯的同系物的硝化反應一種淡黃色的晶體，不溶于水。不穩(wěn)定，易爆炸。它是一種烈性炸藥，廣泛用于國防、開礦、筑路、興修水利等。2,4,6-三硝基甲苯CH3CH3NO2-NO2O2N-+3HO-NO2

3H2O+濃H2SO430℃-40℃第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二TNT

炸藥爆炸時的場景第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期二2.苯的同系物的鹵化反應已知：請問：條件一和條件二分別指的是什么條件？條件一：光照條件二：F