芳香烃的化学性质

芳香烃的化学性质（一）

一、苯的稳定性和加成反应

比较苯与环己烯的分子式可知，苯比环己烯少四个氢原子，这相当于增加了两个碳碳双键，或者可以说：苯的不饱和度与环己三烯相当。但1，3-环己二烯失去两个氢变成苯时，不但不吸热，反而放出少量的热，这说明：苯比相应于环己三烯的化合物要稳定得多，从1，3-环己二烯变成苯时，分子结构已发生了根本的变化，并导致了一个稳定体系的产生。

因此，尽管苯的 C/H比值等于或大于不饱和烃的 C/H比值，但苯的不饱和性质却很不显著，譬如烯、炔在室温下能迅速与溴、硫酸等亲电试剂发生加成反应，而苯和溴、硫酸等不发生加成反应，在升温和催化剂作用下却很易发生卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化等取代反应。在特殊情况下，苯也能发生加成反应，但奇特的是在发生加成反应时，一般总是三个双键同时发生反应，生成一个环己烷的体系，只在个别情况下，一个双键或两个双键可以单独发生反应。如苯和氯在阳光下反应，就生成六氯代环己烷：

催化加氢也是类似的，一步生成环己烷：

苯的稳定性和加成反应

比较苯与环己烯的分子式可知，苯比环己烯少四个氢原子，这相当于增加了两个碳碳双键，或者可以说：苯的不饱和度与环己三烯相当。但1，3-环己二烯失去两个氢变成

苯时，不但不吸热，反而放出少量的热，这说明：苯比相应于环己三烯的化合物要稳定得多，从1，3-环己二烯变成苯时，分子结构已发生了根本的变化，并导致了一个稳定体系的产生。

因此，尽管苯的 C/H比值等于或大于不饱和烃的 C/H比值，但苯的不饱和性质却很不显著，譬如烯、炔在室温下能迅速与溴、硫酸等亲电试剂发生加成反应，而苯和溴、硫酸等不发生加成反应，在升温和催化剂作用下却很易发生卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化等取代反应。在特殊情况下，苯也能发生加成反应，但奇特的是在发生加成反应时，一般总是三个双键同时发生反应，生成一个环己烷的体系，只在个别情况下，一个双键或两个双键可以单独发生反应。如苯和氯在阳光下反应，就生成六氯代环己烷：

催化加氢也是类似的，一步生成环己烷：

二、苯及其同系物的氧化

烯、炔在室温下可迅速地被高锰酸钾氧化，但苯即使在高温下与高锰酸钾、铬酸等强氧化剂同煮，也不会被氧化。只有在五氧化二钒的催化作用下，苯才能在高温被氧化成顺丁烯二酸酐。

烷基取代的苯易被氧化，但一般情况下，氧化时苯环仍保持不变，只是和苯环相连的烷基氧化成羧基。

而且，不管侧链多长，只要和苯环相连的碳上有氢，氧化的最终结果都是侧链变成只有一个碳的羧基，如果苯环上有两个不等长的侧链，通常是长的侧链先被氧化。

只有在苯环和一个三级碳原子相连，或与一个极稳定的侧链相连时，在强烈的氧化条件下，侧链才保持不变，苯环氧化成羧基。

上述实验事实说明，与烯、炔等不饱和化合物相比，苯对氧化剂的稳定性增高了。

三、共振论和分子轨道理论对苯芳香性的解释

苯是最简单、最有代表性的一个芳香化合物，从理论上探索苯为何具有芳香性对发展有机化学有十分重要的意义。对苯的芳香性有各种各样的解释，其中最重要的是共振

论和分子轨道理论。

共振论认为苯共振于两个凯库勒结构（Ⅰ）和（Ⅱ）之间。

（Ⅰ）与（Ⅱ）是两个能量很低、稳定性等同的极限结构，它们之间的共振引起的稳定作用是很大的，因此杂化体苯的能量比极限结构低得多，共振论将极限结构的能量与杂化体的能量之差称为共振能，计算公式如下：

共振能=极限结构的能量-杂化体的能量

苯的共振能可借助氢化热来估算，苯的极限结构式与环己三烯相当，环己三烯实际上是不存在的，它的氢化热用环己烯氢化热的三倍代替，其值是3×119.3 kJ·mol-1=358. 0kJ·mol-1，杂化体苯的氢化热是208·5kJ·mol-1，所以苯的共振能为149.3kJ·mol-1。两个等同的极限结构对苯的贡献是相同的，因此导致了碳碳键长的平均化和电子云的均匀分布。杂化体苯的正六边形结构及π电子云的均匀分布是环电流产生的原因。加成反应会破坏极限结构的共振，使稳定的苯转变为不稳定的1，3-环己二烯，因此难以进行；π电子云利于亲电试剂的进攻，取代反应最终不会破坏极限结构的共振而易于进行。

分子轨道理论把苯描述为一种离域的结构，它认为：苯分子的6个碳原子均为sp2杂化的碳原子，相邻碳原子之间以sp2杂化轨道互相重叠，形成6个均等的碳碳σ键，每个碳原子又各

用一个sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠，形成碳氢σ键。所有轨道之间的键角都为120°，由于sp2杂化轨道都处在同一平面内，所以苯的6个氢原子和6个碳原子共平面，每个碳原子还剩下一个未参与杂化的垂直于分子平面的p轨道，6个p原子轨道彼此作用形成6个π分子轨道，它们的形状及相应的能级如图7-3所示。从图7-3中可以看

出，苯有6个π分子轨道，ψ

1，ψ

2

，ψ

3

是能量较低的成键轨道，ψ

4

，ψ

5

，ψ

6

是能量较

高的反键轨道。在三个成键轨道中，ψ

1没有节面，能量最低，ψ

2

，ψ

3

各有一个节面，

它们的能量相等，但都比ψ

1

高。分子轨道理论将两个能量相等的轨道称为简并轨道，ψ

2，ψ

3

是一对简并轨道。同样，反键的ψ

4

，ψ

5

也是一对简并轨道，它们各有两个节面，

能量比ψ

2，ψ

3

高。反键的ψ

6

能量最高，它有三个节面。基态时，6个π电子占据三个成

键轨道，所以苯的π电子云是由三个成键轨道叠加而成的，叠加的最后结果是π电子云在苯环上下对称均匀分布，又由于碳碳σ键也是均等的，所以碳碳键长完全相等，形成一个正六边形的碳架。闭合的电子云是苯分子在磁场中产生环电流的根由，环电流可以看作是没有尽头的，因此离域范围很广，图7－3表明：苯的E

π为6α＋8β，与6个π电子处在三个孤立的π轨道中的能量6α+6β相比，离域能是2β，所以苯很稳定。加成反应会导致苯封闭共轭体系的破坏，所以难以发生。取代反应最终不会破坏这种稳定结构，又由于环形离域π电子的流动性较大，能够向亲电试剂提供电子，因此苯易发生亲电取代反应。

四、苯及其同系物的伯奇还原

碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或二级丁醇）的混合液中，与芳香化合物反应，苯环可被还原成不共轭的1，4-环己二烯类化合物，这种反应叫做伯奇（B irch，A.J.）还原。例如苯可被还原成1，4-环己二烯。

伯奇还原的反应机制如下所示：

Na＋NH3→Na+＋（e-）NH3（溶剂化电子）

首先是钠和液氨作用生成溶剂化电子，此时体系为一蓝色溶液。然后，苯环得到一个电子生成（I），（Ⅰ）仍是环状共轭体系，但有一个单电子处在反键轨道上，因此不稳定而易被质子化，即从乙醇中夺取一个质子生成（Ⅱ）。（Ⅱ）再取得一个溶剂化电子转变成（Ⅲ），（Ⅲ）是一个强碱，可以再从乙醇中夺取一个质子生成1，4-环己二烯。

苯的同系物也能发生伯奇还原，一取代烃基苯经伯奇还原得1-烃基-1，4-环己二烯。例如：

若取代基上有与苯环共轭的双键，伯奇还原首先在共轭双键处发生。

不与苯环共轭的双键不能发生伯奇还原。

伯奇还原反应与苯环的催化氢化不同，它可使芳环部分还原生成环己二烯或环己烯类化合物，因此伯奇还原有它独到之处，在合成上十分有用。

苯环上的亲电取代反应

芳香族化合物芳核上的取代反应从机制上讲包括亲电、亲核以及自由基取代三种类型。本章介绍芳香亲电取代，所谓芳香亲电取代是指亲电试剂取代芳核上的氢。苯的亲电取代称为苯的一元亲电取代，一元取代苯再在苯环上发生亲电取代称为苯的二元亲电取代。典型的芳香亲电取代有苯环的硝化、卤化、磺化、烷基化和酰基化。这些反应的反应机制大体是相似的，如下所示：

中间体碳正离子是一个活泼中间体，形成它必须经过一个势能很高的过渡态，整个反应的反应速率主要取决于这一步。下面分别讨论这些反应及有关问题。

有机化合物分子中的氢被硝基（-NO

）取代的反应称为硝化反应。苯在浓硝酸和浓

2

硫酸的混合酸作用下，能发生硝化反应，反应的结果是苯上的氢被硝基取代。

曾对硝化反应提出过两种有代表性的反应机制：一种是一步的，即硝基与苯环上碳原子的结合和该碳原子上氢的离去是同步进行的，和卤代烷的SN2反应类似；另一种是两步的，硝基先和苯环的碳原子结合，形成中间体，然后再失去质子，这两步反应，中间体的形成是决定反应速率的一步，质子的离去对反应速率没有影响。两种机制的共同点是都发生碳氢键的断裂，不同的是在一步反应机制中碳氢键的断裂决定反应速率；而在两步反应机制中，碳氢键的断裂不影响反应速率为了证实取代反应到底是按哪种机制

进行的，分别用普通苯和重氢苯（C

6D

6

）在同样条件下进行反应。如果按一步反应机制

发生反应，C

6H

6

和C

6

D

6

的反应速率应该是不同的，因碳氢键（C——H）的断裂比碳重氢

键（C——D）的断裂容易，（C——H键断裂反应速率比C——D键断裂高5～8倍），应表现出同位素效应；如按两步反应机制进行，C——H键的断裂不是决定反应速率的一

步，则两种苯的反应速率应该是一样的。实验结果证明，除个别情况外，C

6H

6

和C

6

D

6

的

硝化反应速率是相同的，说明取代反应是按两步反应机制进行的。现在公认的硝化反应机制包括下列步骤：

（i）硝酸（作为碱）在强酸（浓硫酸）作用下，先被质子化，然后失水产生硝基正离子：

硝基正离子的存在已为硝酸的硫酸溶液的冰点降低实验及该溶液的拉曼光谱

（ii）硝基正离子进攻苯环生成中间体碳正离子。硝基正离子的结构是

碳原子核的吸引，与一般烯键的π电子相比，它们与碳结合较紧密，但与定域的σ键相比，它们与碳的结合仍然是松弛的，容易受亲电试剂的进攻。亲电试剂与苯接近，然后与苯环上的一个碳原子相连，该碳原子由原来的sp2

活性中间体，即中间体碳正离子（由于该中间体碳正离子形成了一个新的σ键，又称之为σ络合物）。中间体碳正离子的离域式及极限式如下所示：

离域式表明：中间体碳正离子的正电荷分散在五个碳原子上。显然，这比正电荷定域在一个碳原子上更为稳定，但与苯相比，因该碳正离子中出现了一个sp3杂化的碳原子，破坏了苯环原有的封闭的环形共轭体系，使其失去了芳香性，能量升高。因此，该碳正离子势能很大，由苯转变成它，必须跨越一个较高的能垒。中间体碳正离子的存在已被实验证实，有些比较稳定的中间体碳正离子可以制备，并能在低温条件下分离出来。例如：

（iii）碱（负离子）从碳正离子的sp3杂化态的碳原子上夺取一个质子，使其生成硝基苯。此时产物恢复了苯环的共轭体系结构。显然，该步反应只需要较少的能量。如果碱不去夺取质子，而去进攻环上的正电荷处，则反应与碳碳双键的加成相象，应得到加成产物。实验结果证明：只有取代苯生成。其原因是，发生取代反应的过渡态势能较低，且产物的能量比原料的低；如果生成加成物，过渡态势能较高，且产物的能量比苯的能量高，整个反应是吸热的，因此无论从动力学还是从热力学的观点考虑，进行加成反应都是不利的。上述关系的能量变化如图7-4所示。

图7-4表示了苯容易进行亲电取代反应，难进行亲电加成，也表示了亲电取代反应是分两步进行的，形成中间体碳正离子这一步是决定反应速率的一步。

芳香族化合物的硝化反应是一个十分有用的取代反应。例如：苯甲醛的硝化产物间硝基苯甲醛是生产强心急救药阿拉明的重要原料。

因为醛基易氧化，因此反应必须在低温（0℃）进行，操作时，先在浓硫酸中加入少量发烟硝酸，冷却至0℃，然后慢慢滴加苯甲醛和发烟硝酸，反应完成后，立即将产物倾倒在冰中。

许多硝基化合物是炸药，例如：广泛使用的强烈炸药TNT是2，4，6-三硝基甲苯，它是甲苯经分阶段硝化制备的，即三个硝基是在多次硝化反应中逐步引入的。

三次硝化的硝化试剂（即混合酸）浓度逐渐增高，在生产中，为节约成本，可把第三阶段硝化后的混合酸用于第二阶段硝化，第二阶段硝化后的混合酸用于第一阶段硝化。如果需要得到中间产物，反应可以在第一阶段或第二阶段中止，邻硝基甲苯和对硝基甲苯可以通过减压蒸馏或重结晶分离提纯而分别获得，2，4-二硝基甲苯也能通过重结晶提纯得到。

六、取代基的定位效应

一元取代苯进行二元硝化时，已有的基团对后进入基因进入苯环的位置产生制约作用，这种制约作用即为取代基的定位效应。取代基的定位效应是与取代基的诱导效应、共轭效应、超共轭效应等电子效应有关的。

1.取代基的诱导效应和共轭效应。

诱导效应与原子的电负性有关。比碳电负性强的原子或基团能使苯环上的电子通过σ键向取代基移动，即具有吸电子的诱导效应。电负性比碳弱的原子或基团使取代基上的电子通过σ键向苯环移动，即具有给电子的诱导效应。

共轭效应是取代基的p（或π）轨道上的电子云与苯环碳原子的p轨道上的电子云互相重叠，从而使p（或π）电子发生较大范围的离域引起的，离域的结果如是取代基的p 电子向苯环迁移则发生了给电子的共轭效应，如是苯环上的π电子向取代基迁移则发生了吸电子的共轭效应。产生给电子共轭效应的取代基有：

>-OR>-F,-O->-OR,-F>-Cl>-Br>-I

-NR

2

产生吸电子共轭效应的取代基有：

绝大多数取代基既可与苯发生诱导效应，也可发生共轭效应，最终表现是两者综合的结果。大部分取代基的诱导效应与共轭效应方向是一致的，有的原子或基团的诱导效应与共轭效应方向不一致，例如：卤素的电负性比较大，它具有吸电子诱导效应，卤苯的卤原子的p轨道与苯环碳上的p轨道平行重叠，卤原子的孤电子对离域到苯环上，发生给电子的共轭效应，但总的结果是吸电子的诱导效应大于给电子的共轭效应，因此卤素是吸电子基，它使苯环的电子云密度降低。取代基的综合电子效应可以从取代苯的偶极矩大小和方向上表现出来。见表7-3。

在烷基苯中，烷基与苯环不发生共轭作用，但烷基的C——Hσ电子与苯的π电子能发生σ-π超共轭作用，烷基的超共轭作用有微弱的给电子能力。

（i）溴乙烷（μ=2.01D）、溴苯（μ=1.72D）

（ii）乙醇（μ=1.69D）、苯酚（μ=1.4D）

2.硝基苯的硝化

硝基苯的硝化反应式及实验数据如下所示：

将上面的式子与苯的硝化对比，可以得出下述结论：

（i）硝基苯比苯难硝化得多，需要用比较强的条件，例如提高反应温度、增加酸的浓度等来实现。

（ii）硝基苯硝化时，主要得到间位产物，邻对位产物极少。硝基苯比苯难硝化的原因是：苯核的硝化是一个亲电取代反应，硝化反应的机制表明：整个反应的关键一步是硝基正离子进攻苯环形成中间体碳正离子。在硝基苯中，因氧、氮的电负性均大于碳，因此硝基有吸电子的诱导效应，又因为硝基的π轨道与苯环的离域π轨道形成π-π共轭体系，使苯环的π电子云也向硝基迁移，所以硝基是一个具有强吸电子诱导效应和吸电子共轭效应的取代基。它使苯环的电子云密度有较大程度的下降，这一方面增加了硝基正离子进攻苯环的难度，同时也降低了反应过程中产生的中间体碳正离子的稳定性，所以硝基苯比苯难硝化。

硝基苯硝化主要得间位产物，这可以从共振理论中得到满意的解释。下面首先分析硝基正离子从硝基的邻位、间位、对位进攻苯环时可能生成的中间体碳正离子的极限式：

亲电试剂从硝基的邻位或对位进攻苯环时，各有一个特别不稳定的极限结构（i），（iv）参与形成中间体碳正离子的杂化，导致（i），（iv）不稳定是因为：（i），（i v）中各有一个带正电荷的碳原子直接和吸电子的带正电荷的氮原子相连，正电荷集中在两个相邻原子上的极限结构能量必然很高，很不稳定，由它参与形成的碳正离子的相应的过渡态势能一定也很高。如果亲电试剂在间位进攻，参与形成中间体碳正离子的极限结构中，电荷分布没有特别不稳定的，因此杂化体碳正离子的能量相对较低，相应的过渡态势能较低，活化能低，反应速率快，所以优先生成间位产物。生成各中间体碳正离子的能量关系如图7-5所示。能量图表明：硝基苯硝化时，优先生成的是间二硝基苯，而邻、对位二硝基苯难以形成。

硝基苯的吸电子效应也指示了硝基苯硝化时主要生成间位硝基产物。

3.甲苯的硝化

甲苯的硝化反应式及实验数据如下所示：

实验情况说明：（i）甲苯比苯容易硝化，（ii）甲苯硝化时，主要得到邻位和对位产物。

甲苯比苯易硝化的原因是：甲基具有微弱的给电子超共轭效应，这种超共轭效应使苯环上的电子云密度有所增加，这一方面使硝基正离子更容易进攻苯环，同时也使反应过程中产生的中间体碳正离子的电荷得到分散而稳定。所以甲苯比苯更易硝化。但甲基的给电子能力是很弱的，因此它对苯环的活泼性影响较弱。

甲苯硝化主要得邻、对位产物，这同样可以从反应中间体碳正离子的极限式来分析：

硝基正离子从甲基的邻、对位进攻苯环时，参与形成中间体碳正离子的极限结构（x ii），（xv）中，正电荷位于与甲基相连的碳原子上，甲基的给电子能力可使正电荷分散，因此该极限结构能量相对较低，形成相应的碳正离子杂化体所需的过渡态势能也较低。而间位进攻时，没有这样的极限结构参与形成中间体碳正离子的杂化，所以甲苯硝化时优先生成邻、对位取代产物。

4.氯苯的硝化

氯苯的硝化反应式及实验数据如下所示：

实验情况说明：（i）氯苯比苯难以硝化，（ii）氯苯硝化时主要得到邻、对位取代产物。

氯苯比苯难以硝化的原因是：氯原子的吸电子诱导效应比给电子共轭效应大，总的结果使苯环上的电子云密度降低，这一方面使硝基正离子不易进攻苯环，另一方面使反应过程中产生的中间体碳正离子更不稳定，反应时过渡态势能增大，所以氯苯比苯难以硝化。

氯苯硝化主要得邻、对位取代产物解释如下：氯苯硝化时可能形成的中间体碳正离子的极限式及产物是：

硝基从氯的邻、对位进攻苯环时，参与形成中间体碳正离子的极限结构（xxi），（x xv）中，正电荷位于与氯原子相连的碳原子上，这是不稳定的，但氯原子可通过共轭效应供给电子，形成氯鎓离子（xxii），（xxvi），氯鎓离子中的每个原子最外层均有8个电子，比较稳定。另外，参与形成邻、对位中间体碳正离子的极限结构有四个，而间位只有三个，根据参与杂化的极限结构愈多愈稳定的规定可知：硝基正离子从邻、对位进攻时，形成的中间体碳正离子能量较低，相应的过渡态势能也较低，因此氯苯硝化时，容易形成邻、对位硝基氯苯。反应时，生成各中间体碳正离子的能量关系如图7-6所示。该图表明：氯苯硝化时，优先生成邻、对位产物。一般来讲，对位产物的产率高于邻位产物。

卤素的给电子共轭效应也指示了氯苯硝化时主要生成邻、对位取代产物。

习题7-13 写出的极限式，在这些极限式中，哪个最稳定？哪个最不稳定？阐明理由。

5.取代基的定位效应

硝基苯、甲苯、氯苯硝化的实验事实说明：苯环上已有的取代基会对后进入基团进入苯环的位置产生定位效应。定位效应可结合下面的式子来说明：

式中G为苯环上已有的基团，E为后进入基团。产物中若E在G的邻、对位，称G 为邻对位定位基，若E在G的间位，称G为间位定位基。 G对E进入苯环的难易也有影响，若使E进入苯环变得容易，称G为活化基团，若使E进入苯环变得困难，称G为钝化基团。带有活化基团的苯环发生亲电取代反应时，所需活化能比苯反应时低，而带有钝化基团的苯环发生亲电取代反应时，所需活化能比苯反应时高。这种关系可用图7-7表示。

综合上面两种影响，可以把所有的基团分成三类：

（i）致活的邻对位定位基：它们可以使苯环上的亲电取代反应易于进行，并使后进入取代基进入苯环时，主要进入到原取代基的邻、对位。

（ii）致钝的间位定位基：它们使苯环上的亲电取代反应难以进行，并使后进入基团进入苯环时，主要进入到原取代基的间位。

（iii）致钝的邻对位定位基：它们使苯环上的亲电取代反应难以进行，但使后进入取代基进入苯环时，主要进入到原取代基的邻、对位。

各种基团的归类情况见表7-4。

表7-4 邻对位和间位定位基

上表中CH

3为弱活化基团，若甲基上氢逐步被氯取代，成为——CH

2

Cl，——CHCl

2

，

——CCl

3

基团，就由原来的给电子效应转为逐步增强的吸电子效应，由原来的弱活化基团转为钝化基团。

最新选修5有机化学芳香烃教案

化学选修5第二章烃和卤代烃 第二节芳香烃教案 【教学目标】 1、知识与技能 了解苯及其同系物的结构，理解苯及其同系物的主要化学性质，了解芳香烃的来源及应用。 2、过程与方法 培养学生逻辑思维能力和实验能力。 3、情感态度价值观 使学生认识结构决定性质，性质又反映结构的辩证关系。培养学生以实验事实为依据，严谨求实勇于创新的科学精神。引导学生以假说的方法研究苯的结构，并从中了解研究事物所应遵循的科学方法 【教学重点】 苯的分子结构与其化学性质 【教学难点】 理解苯环上碳碳间的化学键是一种介于单键和双键之间的独特的化学键。 【探究建议】 ①实验探究：苯的化学性质。②观察实验：苯的溴代或硝化反应。甲苯与酸性高锰酸钾 溶液的作用。③阅读与交流：煤、石油的综合利用。 【教学过程】 [引入]在烃类化合物中，有很多分子里含有一个或多个苯环，这样的化合物属于芳香烃。我们已学习过最简单、最基本的芳香烃——苯。 [板书] 第二节芳香烃 一、苯的结构与化学性质 [复习]请同学们回顾苯的结构、物理性质、主要化学性质。 [提问]1、物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体。 2、现代科学对苯分子结构的研究： （1）苯分子为平面正六边形结构，键角为120°。 （2）苯分子中碳碳键键长为40×10－10m介于单键和双键之间。 3、（1）苯与液溴在铁粉催化下发生取代反应：C6H6+Br2 C6H5Br+HBr。 （2）苯在特殊条件下可与H2发生加成反应：C6H6+3H2 C6H12。 （3） [讲述] 苯的分子组成为C6H6，从其分子组成上看具有很大的不饱和性，应具有不饱和

烃的性质。但实验表明苯不能使高锰酸钾酸性溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。由此可知，苯在化学性质上与烯烃和炔烃明显不同。 大量的研究表明，苯为平面形分子，分子中的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，苯分子中的6个碳原子构成一个正六边形，碳碳键长完全相等，而且介于碳碳单键和碳碳双 键之间。或均可。 [板书]1、结构：苯为平面正六边行结构，键角120°，碳碳键介于碳碳单键和碳碳双键之间完全相等。 [思考与交流] 1．烃均可以燃烧，但不同的烃燃烧现象不同。乙烯和乙炔燃烧时的火焰比甲烷的要明亮，并伴黑烟；而苯燃烧时的黑烟更多。请你分析产生不同燃烧现象的原因。 2 ．写出下列反应的化学方程式及反应条件 反应的化学方程式反应条件 苯与溴发生取代反应 苯与浓硝酸发生取代反应 苯与氢气发生加成反应 3．根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件，请你设计制备溴苯和硝基苯的实验方案。 [归纳]1、含碳量不同，含碳量：乙烷＞乙烯＞乙炔=苯，含碳量越高，燃烧越明亮，黑烟越多。 反应的化学方程式反应条件苯与溴发生取代反应C6H6+Br2C6H5Br+HBr 液溴、铁粉做催化剂 苯与浓硝酸发生取代反应50℃～60℃水浴加 热、浓硫酸做催化剂 吸水剂 苯与氢气发生加成反应 C6H6+3H2 C6H12 镍做催化剂 3、 装置特点：⑴导管较长;导管口在液面上;不加热；⑵现象：烧瓶中液体轻微翻腾，有气体逸出；导管口有白雾生成；锥形瓶中生成浅黄色沉淀。⑶兼起冷凝器的作用；⑷防倒吸； ⑸白雾是HBr遇水蒸气产生的，可用AgNO3试剂检验。

高二化学选修5芳香烃习题及解析

第二节芳香烃 课后篇巩固提升 基础巩固 1.下列各组物质,不能用分液漏斗分离的是() A.苯和水 B.苯和二甲苯 C.溴苯和水 D.汽油和水 ,可用分液漏斗分离,A不符合;苯和二甲苯互溶,不能用分液漏斗分离,B符合;溴苯和水互不相溶,可用分液漏斗分离,C不符合;汽油和水互不相溶,可用分液漏斗分离,D不符合。 2.下列化合物中,既能发生取代反应,也可发生加成反应,还能使KMnO4酸性溶液褪色的是() A.乙烷 B.乙醇 C.丙烯 D.苯 3.为了证明液溴与苯发生的反应是取代反应,有如下图所示装置,则装置a中盛有的物质是() A.水 B.NaOH溶液 https://www.wendangku.net/doc/0216385053.html,l4 D.NaI溶液 装置的作用是除去HBr中的溴蒸气,Br2在水中的溶解度不大,HBr在水中的溶解度大,A项错误;HBr能与NaOH发生中和反应,B项错误;Br2易溶于CCl4,HBr不溶于CCl4,C项正确;HBr在NaI溶液中的溶解度大而被吸收,D项错误。 4.有机物(烃)“PX”的结构模型如图,下列说法错误的是() A.“PX”的分子式为C8H10 B.“PX”的二氯代物共有6种(不考虑立体异构) C.“PX”分子中,最多有14个原子共面 D.可用KMnO4酸性溶液鉴别“PX”与苯

C8H10,A项说法正确。若一个氯原子在甲基上,另一个氯原子有3种位置;若1个氯原子在苯环上,另一个氯原子在苯环上的位置有3种;两个氯原子还可以同在一个甲基上,B项说法错误。与苯环直接相连的原子共平面,由于单键可以旋转,两个甲基中各有一个H原子与苯环可能共平面,C项说法正确。苯环上连接的甲基可被高锰酸钾酸性溶液氧化,D项说法正确。 5.已知苯跟一卤代烷在催化剂作用下发生反应可生成苯的同系物。如: +CH3Cl+HCl 在催化剂作用下由苯和下列各组物质合成乙苯,最好应选用的是() A.CH3—CH3和Cl2 B.CH2CH2和Cl2 C.CH2CH2和HCl D.CH≡CH和Cl2 解析先由CH2CH2和HCl反应生成CH3—CH2Cl,再使CH3—CH2Cl与发生取代反应即可获得乙苯。A项中物质发生取代反应,得不到纯净的 CH3—CH2Cl;B、D两项中的物质与氯气发生加成反应得不到CH3—CH2Cl。 6.要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是() A.先加入足量的KMnO4酸性溶液,充分反应后再加入溴水 B.先加入足量溴水,充分反应后再加入KMnO4酸性溶液 C.点燃这种液体,然后观察火焰的明亮程度 D.加入浓硫酸与浓硝酸后加热 ,用C项中的方法显然无法验证;而D中反应物会把己烯氧化也不可以;只能利用溴水和KMnO4酸性溶液,若先加KMnO4酸性溶液,己烯也可以使KMnO4酸性溶液褪色,故A项不对;若先加入足量溴水,则可以把己烯转变成卤代烷烃,卤代烷烃不能与KMnO4酸性溶液反应,若再加入KMnO4酸性溶液,若溶液褪色,则说明有甲苯,B项正确。 7.下列关于苯的叙述正确的是() A.反应①为取代反应,有机产物与水混合浮在上层 B.反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C.反应③为取代反应,有机产物是一种烃 D.反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应,是因为苯分子含有三个碳碳双键

芳香烃的组成、结构、分类及性质教案

教学过程 一、复习预习 1、复习烃的分类、命名； 2、复习脂肪烃的性质； 3、复习常见的有机化学反应。

二、知识讲解 考点1：苯的结构与化学性质 1、苯的物理性质 (1)、无色、有特殊气味的液体 (2)、密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂 (3)、熔沸点低，易挥发，用冷水冷却，苯凝结成无晶体 (4)、苯有毒 2、苯的分子结构 (1) 分子式：C 6H 6最简式(实验式)：CH （2）苯分子为平面正六边形结构，键角为120°。 （3）苯分子中碳碳键键长为40×10－10m ，是介于单键和双键之间的特殊的化学键。 (4) 结构式 (5) 结构简式（凯库勒式） 3、苯的化学性质 (1) 氧化反应：不能使酸性KMnO 4溶液褪色 三.苯的化学性质 ⒈氧化反应 2C 6H 6+ 15O 2 12CO 2+ 6H 2O 点燃 现象：明亮的火焰、浓烟（含碳量大于乙烯） ⒉取代反应 ①卤代 + Br 2 Fe （溴苯）+HBr (不能使酸性高锰酸钾溶液褪色） 或 C C C C C H H H H H

（苯分子中的（溴苯）（氯苯） 溴代反应注意事项： 3、加入的必须是液溴，不能用溴水，苯不与溴水发生化学反应，只能是萃取作用。 4、长直导管的作用是：导出HBr气体和冷凝回流 5、纯净的溴苯为无色油状液体，不溶于水，密度比水大。新制得的粗溴苯往往为褐色，是因为溶解了未反应的溴。欲除去杂质，应用NaOH溶液洗液后再分液。 方程式：Br2＋2NaOH＝＝NaBr＋NaBrO＋H 2O ［思考与交流］1、锥形瓶中导管末端为什么不插入液面以下？ 锥形瓶中导管末端不插入液面以下，防止倒吸（HBr极易溶于水） 2、如何证明反应是取代反应，而不是加成反应？ + HO－ （硝基苯）

芳香烃的化学性质

芳香烃的化学性质（一） 一、苯的稳定性和加成反应 比较苯与环己烯的分子式可知，苯比环己烯少四个氢原子，这相当于增加了两个碳碳双键，或者可以说：苯的不饱和度与环己三烯相当。但1，3-环己二烯失去两个氢变成苯时，不但不吸热，反而放出少量的热，这说明：苯比相应于环己三烯的化合物要稳定得多，从1，3-环己二烯变成苯时，分子结构已发生了根本的变化，并导致了一个稳定体系的产生。 因此，尽管苯的 C/H比值等于或大于不饱和烃的 C/H比值，但苯的不饱和性质却很不显著，譬如烯、炔在室温下能迅速与溴、硫酸等亲电试剂发生加成反应，而苯和溴、硫酸等不发生加成反应，在升温和催化剂作用下却很易发生卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化等取代反应。在特殊情况下，苯也能发生加成反应，但奇特的是在发生加成反应时，一般总是三个双键同时发生反应，生成一个环己烷的体系，只在个别情况下，一个双键或两个双键可以单独发生反应。如苯和氯在阳光下反应，就生成六氯代环己烷： 催化加氢也是类似的，一步生成环己烷： 苯的稳定性和加成反应 比较苯与环己烯的分子式可知，苯比环己烯少四个氢原子，这相当于增加了两个碳碳双键，或者可以说：苯的不饱和度与环己三烯相当。但1，3-环己二烯失去两个氢变成

苯时，不但不吸热，反而放出少量的热，这说明：苯比相应于环己三烯的化合物要稳定得多，从1，3-环己二烯变成苯时，分子结构已发生了根本的变化，并导致了一个稳定体系的产生。 因此，尽管苯的 C/H比值等于或大于不饱和烃的 C/H比值，但苯的不饱和性质却很不显著，譬如烯、炔在室温下能迅速与溴、硫酸等亲电试剂发生加成反应，而苯和溴、硫酸等不发生加成反应，在升温和催化剂作用下却很易发生卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化等取代反应。在特殊情况下，苯也能发生加成反应，但奇特的是在发生加成反应时，一般总是三个双键同时发生反应，生成一个环己烷的体系，只在个别情况下，一个双键或两个双键可以单独发生反应。如苯和氯在阳光下反应，就生成六氯代环己烷： 催化加氢也是类似的，一步生成环己烷： 二、苯及其同系物的氧化 烯、炔在室温下可迅速地被高锰酸钾氧化，但苯即使在高温下与高锰酸钾、铬酸等强氧化剂同煮，也不会被氧化。只有在五氧化二钒的催化作用下，苯才能在高温被氧化成顺丁烯二酸酐。

(化学选修5)《芳香烃》习题

第二节芳香烃(1) 苯 班级学号姓名 1．可用来鉴别乙烯、四氯化碳、苯的方法是（）A．酸性高锰酸钾B．溴水C．液溴D．NaOH溶液 2．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个碳碳键键长完全相同C．苯环中碳碳键的键能介于C－C和C＝C之间D．苯只能发生取代反应 3．实验室制硝基苯时，正确的操作顺序应该是( ) A．先加入浓硫酸，再滴加苯，最后滴加浓硝酸 | B．先加入苯，再加浓硝酸，最后滴入浓硫酸 C．先加入浓硝酸，再加入苯，最后加入浓硫酸 D．先加入浓硝酸，再加入浓硫酸，最后滴入苯 ４．苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是( ) ①苯不能使溴水褪色②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 ④经测定，邻二甲苯只有一种结构⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是×10-10m A．①②④⑤B．①②③⑤C．①②③D．①② ５．下列反应中，不属于取代反应的是（）A．在催化剂存在条件下苯与溴反应制溴苯B．苯与浓硝酸、浓硫酸混合共热制取硝基苯C．苯与浓硫酸共热制取苯磺酸D．在一定条件下苯与氢气反应制环己烷 6．有4种有机物：①②③④CH3-CH=CH-CN，其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为（） A．①③④B．①②③C．①②④D．②③④ ]

７．下列各组物质中，可以用分液漏斗分离的是（）A．酒精和碘B．溴和水C．硝基苯和水 D．苯和硝基苯 8．已知二氯苯有三种同分异构体，则四溴苯共有同分异构体（）A．1种B．2种C．3种D．4种 9．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征为（）A．难氧化、难取代、难加成B．易氧化、易取代、易加成 C．难氧化、易取代、难加成D．易氧化、易取代、难加成 10．等物质的量的甲烷、乙烯、乙炔、苯等四种有机物分别完全燃烧，需要O2最多的是；等质量的上述四种物质分别完全燃烧，需要O2最多的是_________。 １１．三硼三胺（B3N3H6）曾被认为是“无机苯”，其分子与苯分子为等电子体，分子结构与苯相似。 （1）写出三硼三胺的结构简式：___________________ | （2）下列关于无机苯的叙述不正确的是（） A 无机苯中各原子不在同一平面上 B 无机苯为非极性分子 C 无机苯在一定条件下可发生取代反应和加成反应 D 无机苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 （3）试推测无机苯的一氯代物有_____种同分异构体；二氯代物共有____种同分异构体 苯分子中的碳-碳键不是以单双键交替结合的，作为这种判断的证据是（） A 苯的一元取代物无同分异构体 B 苯不易跟溴、氯发生加成反应 C 苯的邻位二元取代物无同分异构体 D 苯不易发生取代反应，且不使酸性KMnO4溶液褪色 １２.人们对苯的认识有一个不断深化的过程。 — （1）1834年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸（）和石灰的混合物得到液体，命名为苯，写出苯甲酸钠与碱石灰共热生成苯的化学方程式 （2）由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出C6H6的一种含叁键且

芳香烃的知识点总结

第五节苯芳香烃 ●教学目的： 1、使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的主要化学性质。 2、使学生了解芳香烃的概念。 3、使学生了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。 ●教学重点：苯的主要化学性质以及与分子结构的关系，苯的同系物的主要化学性质。 ●教学难点：苯的化学性质与分子结构的关系。 ●教学方法：探索推理，实验验证 教学过程： [引入] 前面我们已经学习了三大类有机物：烷烃、烯烃、炔烃。今天我们开始学习另一大类有 机物——芳香烃，它的代表物是苯。那么苯是怎样被发现的呢？ 以前人们在没有使用电灯前用的是煤油灯，而且是用塑料桶装的，每次煤油用完了之后， 桶底都留有一种油状物质，人们不知道这是什么。著名科学家法拉第及法国的日拉尔等化学 家对此进行研究，用了五年的时间终于发现和提出了这种油状物质，它就是苯。[展示实 物苯] 二、苯分子的结构 当法拉第提炼出苯后，化学家们就对苯的成分进行了研究，发现它可以燃烧，且生成物 为CO2和H2O，于是确定苯由C、H元素组成。后又通过实验数据得出了苯中C%=12/13， H%=1/13，即得出C、H个数比为1：1，即最简式为CH。最后人们还发现1mol苯的质量刚 好是3mol乙炔的质量，由此确定苯的摩尔质量为78g/mol，于是推出苯的分子式：C6H6 接下来的任务是研究苯的分子结构，为此，化学家们进行了很多实验，假设，探索。 首先，根据分子式C6H6，不符合饱和结构C n H2n+2（不饱和度为4），肯定苯是高度不饱 和结构。根据当时的“有机物分子呈链状结构”来假设： 等等 若是以上结构，则都将能发生氧化反应，会使酸性KMnO4溶液褪色。 [实验] 1、取1苯于试管中，加入2酸性KMnO4溶液，振荡。 2、取1苯于试管中，加入2溴水，振荡。 [现象] 苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。（苯在溴水中发生萃取现象）于是推翻以上假设。 一时，苯的结构式问题成了令科学家们一筹莫展的难题，也逼迫链状结构理论的提出者——36岁的德国化学家凯库勒不得不对自己的工作进行反思。 一个冬天的夜里，凯库勒坐在书桌前思考苯的结构，他画了很多图，然而百思不得其解， 他只好停笔，煨着火炉休息，他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡， 朦胧之中凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己面前跳起舞来，高贵优雅，突然间这些碳原子

化学芳香烃

序号：08 芳香烃 【学习目标】 1.了解苯的物理性质和分子组成以及芳香烃的概念。 2. 掌握苯的结构式并认识苯的结构特征，了解苯的化学性质。 【知识梳理】 1. 苯是色，带有气味的液体，苯有毒，溶于水，密度比水。用冰冷却，苯凝结成无色的晶体，通常可溴水中的溴，是一种有机溶剂。 2. 苯分子是结构，键角，所有原子都在一个平面上，苯环上的碳碳键是之间的独特键。 3. 芳香族化合物——。 4. 芳香烃——。 一、苯的结构与性质 1．苯的结构 （1）分子式：最简式（实验式）： （2）结构式：结构简式： 〖交流与讨论〗苯分子的结构是怎样的？ ①苯的1H核磁共振谱图（教材P48）：苯分子中6个H所处的化学环境 苯分子结构的确定经历了漫长的历史过程，1866年， 德国化学家凯库勒提出苯环结构，称为凯库勒式： ②苯的一取代物只有一种，邻位二取代物有种。 （3）分子空间构型 平面正六边形，12个原子共。 2．苯的化学性质 （1）苯的溴代反应 原理： 装置：（如右图） 现象： ①向三颈烧瓶中加苯和液溴后， ②反应结束后，三颈烧瓶底部出现 ③锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现 沉淀 ④向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生沉淀（） 注意： ①直型冷凝管的作用：（HBr和少量溴蒸气能通过）。 ②锥形瓶的作用：（AgBr） ③锥形瓶内导管为什么不伸入水面以下： ④碱石灰的作用：。 ⑤纯净的溴苯应为无色，为什么反应制得的溴苯为褐色：

⑥NaOH溶液的作用： ⑦最后产生的红褐色沉淀是什么：，反应中真正起催化作用的是 （2）苯的硝化反应： 原理： 装置：（如右图） 现象：加热一段时间后，反应完毕，将混合物倒入盛 有水的烧杯中，在烧杯底部出现 注意： ①硝基苯溶于水，密度比水，有味 ②长导管的作用： ③为什么要水浴加热： （1）； （2）； ④温度计如何放置： （3）苯的加成反应 在催化剂镍的作用下，苯与H2能在180～250℃、压强为18MPa的条件下发生加成反应 （4）氧化反应 可燃性：。现象：燃烧产生明亮火焰，冒浓黑烟。 使酸性高锰酸钾溶液褪色，使溴水褪色。 （5）苯与乙烯反应 方程式： 反应类型： 【典型例析】 〖例1〗苯环结构中，不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，可以作为证据的事实是： ①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯中碳碳键的键长均相等；③苯能在加热和催化 剂存在的条件下跟H2加成生成环已烷；④经实验测得邻二甲苯仅有一种结构；⑤苯在FeBr3存在的条件下同液溴可发生取代反应，但不因化学变化而使溴水褪色（）A．②③④⑤B．①③④⑤C．①②④⑤D．①②③④ 〖例2〗将112mL乙炔溶于2mol苯中，再加入30g苯乙烯，所得混合物的含碳的质量分数为（）A．75% B．66.75 C．92.3% D．不能确定 〖例3〗实验室制备硝基苯的主要步骤如下：①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混和酸，加入反器中。②向室温下的混和酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混和均匀。③在50-60℃下发生反应，直至反应结束。④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。 填写下列空白： (1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混和酸时，操作注意事项是：_________________。

2021新人教版高中化学选修5第二章第二节《芳香烃》word学案

第二节芳香烃 [学习目标定位] 1.认识苯的分子结构和化学性质，学会溴苯、硝基苯的实验室制取。2.知道苯的同系物的结构与性质的关系，知道芳香烃的来源及其应用。 1．苯是无色、有特殊气味的液体，把苯倒入盛碘水的试管中，振荡，静置，发现液体分层，上层呈紫红色，下层呈无色，说明苯的密度比水小，而且不溶于水。加几滴植物油于盛苯的试管中，振荡，发现植物油溶于苯，说明苯是很好的有机溶剂。将盛有苯的两个试管分别插入沸水和冰水中，将会发现前者沸腾，后者凝结成无色晶体。 2．苯的分子式是C6H6，结构简式是，其分子结构特点: (1)苯分子为平面正六边形结构； (2)分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内； (3)6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键。 3．苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃和烯烃。(1)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，在空气中能够燃烧，燃烧时产生明亮的火焰并有浓烟 产生，燃烧的化学方程式为 (2)①苯不与溴水反应，但在催化剂作用下能与液溴发生取代反应，反应方程式为 ②苯与浓硝酸反应的化学方程式为 (3)一定条件下，苯能与H2发生加成反应，反应方程式为 探究点一溴苯和硝基苯的实验室制取 1．溴苯的实验室制取

(1)实验装置如下图所示。装置中的导管具有导气、冷凝回流作用。 (2)将苯和少量液溴放入烧瓶中，同时加入少量铁屑作催化剂，用带导管的塞子塞紧。观察实验现象: ①常温下，整个烧瓶内充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)； ②反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有淡黄色的AgBr沉淀生成； ③把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体生成。 2．实验室制备硝基苯的实验装置如右图所示，主要步骤如下: ①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸，加入反应器中。 ②向室温下的混合酸中逐滴加入一定质量的苯，充分振荡，混合均匀。 ③在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束。 ④除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。 填写下列空白: (1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸混合酸时，操作注意事项是。 (2)步骤③中，为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是。 (3)步骤④中洗涤和分离粗硝基苯应使用的仪器是。 (4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是。 (5)纯硝基苯是无色、密度比水 (填“小”或“大”)、具有味的油状液体。答案(1)先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却(2)将反应器放在50～60 ℃的水浴中加热 (3)分液漏斗(4)除去粗产品中残留的酸(5)大苦杏仁 特别提醒①浓硫酸与浓硝酸混合时，应先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却。如果先注入浓硫酸，再注入浓硝酸，会造成浓硝酸受热迸溅、挥发。②反应温度是50～60 ℃，为方便控制，所以用水浴加热。 [归纳总结] (1)苯与溴的反应中应注意的问题

有机化学基础芳香烃(教案)

第二节芳香烃（教案） 教学目标 【知识与技能目标】 1.了解苯的物理性质和分子组成以及芳香烃的概念。 2.掌握苯的结构式并认识苯的结构特征。 3.掌握苯和苯的同系物的结构特点、化学性质 4.理解苯的同系物结构中苯环和侧链烃基的相互影响 【过程与方法目标】 1.培养学生自主学习的能力和科学探究的能力。 2.引导学生学习科学探究的方法，培养学生小组合作、交流表达的能力。 【情感、态度、价值观目标】 培养学生重视实验的科学态度和对科学实验的兴趣，学习科学家的优秀品质。教学重点：苯和苯的同系物的结构特点、化学性质 教学难点：苯的同系物结构中苯环和侧链烃基的相互影响 教学方法：教师引导、学生自主、探究、合作学习；多媒体辅助教学 教学流程： 一、复习有机物的分类，引入课题 二、回顾已学，完成表格 四、实验中发现苯和甲苯的性质差异，从结构上分析探究，并完成下表

［课堂练习］： 1．能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（）A．苯的邻位二元取代物只有一种B．苯的间位二元取代物只有一种 C．苯的对位二元取代物只有一种D．苯的邻位二元取代物有二种 2．苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是（） ①苯不能使溴水褪色②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 ④经测定，邻二甲苯只有一种结构 ⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10-10m A．①②④⑤B．①②③⑤C．①②③D．①② 3．下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是（） 4．P.39学与问 5．甲苯与氯气反应生成什么？ 6．写出下列化学方程式 （1）甲苯与氢气 （2）苯乙烯与溴水、过量的氢气、加聚 五、芳香烃的来源及其应用 ［实践活动］P39 苯的毒性 小结： 苯甲苯甲烷 分子式C6H6C7H8CH4 结构简式H—CH3 结构相同点都含有苯环无苯环 结构不同点苯环上没有取代基苯环上含— CH3 无苯环含—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，不溶于水无色无味的气体 化学 性质 溴的四氯 化碳 不反应不反应不反应 KMnO4 （H2SO4） 被氧化，溶液褪色不反应不反应

高中有机化学芳香烃 知识点梳理

高中化学选修5 有机化学芳香烃知识点梳理 一、芳香烃含有苯环的烃最简单的芳香烃是苯 苯及同系物、芳香烃、芳香族化合物的区别和联系。 二、苯 物理性质：标况下为密度小于水、有特殊气味的液体，不溶于水的有机溶剂。 可以使溴水褪色（萃取），有机层在上层。如果用四氯化碳萃取，有机层在下层。 苯的同系物的通式是CnH2n-6 (n≥6)具有4个不饱和度。 化学性质： 1、不能使酸性的高锰酸钾褪色；不能使溴的四氯化碳褪色。（苯没有双键） 2、氧化反应（燃烧） 甲烷:明亮火焰乙烯:火焰更亮,有黑烟乙炔:浓烟,火焰明亮(氧炔焰) 苯:浓黑烟,明亮 3、苯只有C-C C-H 键和一个介于单键和双键之间的大π键更易发生取代反应，但也 能发生加成反应。 取代反应 ①卤代反应 +Br2+ HBr 反应条件： 苯和液体卤素单质（该反应不能在卤素水溶液或卤素四氯化碳溶液中进行）在 铁粉的催化下（实际催化剂是卤化铁，不是三价铁），该反应是放热反应，不需 要加热。 卤苯的分离： 1、加入蒸馏水，除去可溶于水的杂质（HBr 和FeBr3）（苯和卤苯不溶于水）。 2、加入Na OH溶液，除去卤素单质。（卤素单质易溶于苯，用NaOH反应除去）。 3、加入蒸馏水，除去过量的NaOH。 4、加入无水氯化钙，除水、过滤（不加生石灰，生石灰吸水放热，产率下降）。 5、蒸馏分离

注意：卤苯是可以在氢氧化钠溶液中发生水解反应，但不能发生消去反应。 +Na OH→+NaBr ②硝化反应 + HNO3+H2O 分离提纯参考卤苯的分离。 加成反应 + 3H2 甲苯： 1、苯的同系物一定是烷基，非烷基的一定不是苯的同系物。甲苯是苯的同系物。 2、苯与取代基相关作用，使甲苯具有如下特点： 能使溴水褪色（萃取） 不能使溴的四氯化碳褪色（没有双键） 能使酸性高锰酸钾溶液褪色（可以区别甲苯和苯） 备注：1、只要苯是的取代基，都可以被酸性高锰酸钾氧化成苯甲酸 2、当取代基与苯相连的碳没有氢将不能被氧化。 如不能使酸性高锰酸钾褪色。 取代基使苯环邻位和对位氢比较活跃，发生取代反应。 + 3HNO3+ 3H2O 三硝基甲苯（TNT ） 其他：甲苯也能发生卤代反应，条件相同。也能发生氢气加成反应。 芳香烃来源：煤焦油、烯烃或炔烃的催化重整。

高中化学有关芳香烃

【助学】 本课精华： 1.烷烃、烯烃、苯化学性质比较 2.溴代反应、硝化反应实验对照 3.苯及其同系物的鉴别 4.有机物分离提纯的方法 【学前诊断】 1．芳香族化合物是指 A.具有芳香气味的有机物 B.分子中含有苯环的有机化合物 C.分子中只含有一个苯环的化合物 D.只能从天然香料中提取的化合物 难度：易 2．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是 A．③④B．②⑤C．①②⑤⑥D．②③④⑤⑥ 难度：易 3．将甲苯与液溴混合,加入铁粉,其反应产物可能有( ) A.①②③ B.⑦ C.全部 D.④⑥⑦ 难度：中 【典例精析】 1．有八种物质：①甲烷、②苯、③聚乙烯、④乙烯、⑤ 2－丁炔、⑥环乙烷、 ⑦邻二甲苯、⑧环己烯，既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的是

A.③④⑤⑧ B.④⑤⑦⑧ C.④⑤⑧ D.③④⑤⑦⑧ 难度：易 2．实验室用溴和苯反应制取溴苯,得到粗溴苯后,要用如下操作精制：①蒸馏;②水洗;③用干燥剂干燥;④用10%NaOH溶液洗;⑤水洗? 正确的操作顺序是 A.①②③④⑤ B.②④⑤③① C.④②③①③ D.②④①⑤② 难度：易 3．要鉴别己烯中是否混有少量甲苯，最恰当的实验方法是 A．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水 B．先加适量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液 C．点燃这种液体，然后再观察火焰是否有浓烟 D．加入浓硫酸与浓硝酸后加热 难度：中 4．某有机物结构简式为，下列说法错误的是A．能被酸性高锰酸钾溶液氧化 B．能与溴水发生加成反应褪色 C．能发生加聚反应 D．该分子中至少有16个原子在苯环所在平面 难度：中 5．已知化合物B3N3H6(硼氮苯)与C6H6(苯)的分子结构相似,如下: 则硼氮苯的二氯取代物(B3N3H4Cl2)的同分异构体的数目为 A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

芳烃的性质

实验15 芳烃的性质 一、实验目的 1. 1.掌握芳烃的化学性质，重点掌握取代反应的条件。 2. 2.了解游离基的存在及化学检验方法。 3. 3.掌握芳烃的鉴别方法。 二、实验仪器与药品 苯、甲苯、二甲苯、KMnO 4、10%H 2 SO 4 、20%Br/CCl 4 、10%NaOH、氨水、萘、浓HNO 3 、甲 醛、CCl 4、AlCl 3 三、实验步骤 1.高锰酸钾溶液氧化 ①①苯、甲苯各0.5ml ③0.5ml10% H 2SO 4 ②1滴0.5% KMnO 4 ④水浴60-700C △ 观察现象？ 2.芳烃的取代反应 （1）（1）溴代 ①光对溴代反应的影响 光照 a.2ml（苯、甲苯、二甲苯） b. Br/CCl 4 避光 观察现象？ ②催化剂对溴代反应的影响 在试管中加入3ml苯，0.5ml20%Br/CCl 4 ，再加入少量Fe粉，三个烧杯中分别加入10%NaOH，无离子水，氨水水浴加热整个试管，使之微沸，观察现象？反应毕，将反应液到入盛有10ml水的小烧杯中，观察现象？ （2）磺化 四支试管分别加入苯、甲苯、二甲苯各1.5ml及萘0.5g,分别加入浓硫酸溜2ml，水浴750C △，振荡，反应物分成两份，一份到入10ml水小烧杯，另一份到入10ml饱和NaCl中，观察现象？ （3）硝化 a.一硝基化物 3ml浓HNO 3在冷却下逐滴加入4ml浓H 2 SO 4 冷却振荡，然后见混酸分成两份，分别在冷

却下滴加1ml苯、甲苯充分振荡，水浴数分钟，再分别倾入10ml冷水中，观察现象？ b.二硝基化合物 加入2ml浓HNO 3，在冷却下逐滴加入4ml浓H 2 SO 4 ，冷却，逐滴加1.5ml苯，在沸水 中加热10min，冷却，到入40ml冷水烧杯中，观察现象？ 3.芳烃的显色反应 a.甲醛—硫酸试验 将30mg固体试样（液体试样则用1-2滴）溶于1ml非芳烃溶剂，取此溶液1-2滴加到滴板上，再加一滴试剂，观察现象？ b.无水AlCl 3-CHCl 3 试验 取1支干燥的试管，加入0.1-0.2g无水AlCl 3，试管口放少许棉花，加热使AlCl 3 升华，并 结晶在棉花上，取升华的AlCl 3 粉末少许置于点滴板孔内，滴加2-3滴样品（用氯仿溶解）即可观察到特征颜色的产生。

高中化学选修5之知识讲解_芳香烃_基础-

芳香烃 【学习目标】 1、认识芳香烃的组成、结构； 2、了解苯的卤代、硝化及加氢的反应，知道苯的同系物的性质、苯的同系物与苯性质的差异； 3、结合生产、生活实际了解某些烃、烃的衍生物的重要作用及对环境和健康可能产生的影响，芳香烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。 【要点梳理】 要点一、苯的结构和性质 分子中含有一个或多个苯环的碳氢化合物都属于芳香烃。我们已学习过最简单、最基本的芳香烃——苯。 1．分子结构。 苯的分子式为C 6H 6，结构式为，结构简式为或 。 大量实验表明，苯分子里6个碳原子之间的价键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。苯分子里的所有原子都在同—平面内，具有平面正六边形结构，键角为120°，是非极性分子。 2．物理性质。 苯是无色有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，熔点5.5℃，沸点80.1℃，苯用冰冷却可凝结成无色的晶体，苯有毒。 3．化学性质。 【芳香烃#苯的化学性质】 苯的化学性质比较稳定，但在一定条件下，如在催化剂作用下，苯可以发生取代反应和加成反应。 （1）取代反应。 （溴苯是无色液体，不溶于水，密度比水大） （硝基苯是无色，有苦杏仁味的油状液体，密度比水大，不溶于水，有毒） （2）加成反应。 （3）氧化反应。 ①苯在空气中燃烧发出明亮的带有浓烟的火焰： +15O 2??? →点燃 12CO 2+6H 2O ②苯不能使酸性KMnO 4溶液褪色；苯也不能使溴水褪色，但苯能将溴从溴水中萃取出来。 4．苯的用途。 苯是一种重要的化工原料，它广泛应用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等，苯也常用作有机溶剂。 特别提示 （1并不能反映苯的真实分子结构，只是由于习惯才沿用至今。实际上

高中化学芳香烃

学科化学课题芳香烃(第1课时)有机化学基础专题3 第二单元 【学习目标】 1.了解苯的物理性质和分子组成以及芳香烃的概念。 2. 掌握苯的结构式并认识苯的结构特征，了解苯的化学性质。 【重点难点】 苯的结构特征，苯的化学性质。 【预习检测】 1.苯是色，带有气味的液体，苯有毒，溶于水，密度比水。用冰冷却，苯凝结成无色的晶体，晶体类型是，通常可溴水中的溴，是一种有机溶剂。 2.苯分子是结构，键角，所有原子都在一个平面上，键长C—C 苯环上的碳碳键长C=C C≡C，苯环上的碳碳键是之间的独特键。【基础知识扫描】 芳香族化合物——。 芳香烃——。 一、苯的结构与性质 1．苯的结构 （1）分子式：最简式（实验式）： （2）结构式：结构简式： 〖交流与讨论〗苯分子的结构是怎样的？ ①苯的1H核磁共振谱图（教材P48）：苯分子中6个H所处的化学环境 苯分子结构的确定经历了漫长的历史过程，1866年， 德国化学家凯库勒提出苯环结构，称为凯库勒式： ②苯的一取代物只有一种，邻位二取代物只有一种 〖拓展视野〗苯环中的碳原子都是采用的sp2杂化，碳原子之间形成σ（sp2－sp2）键，六个C原子的p轨道重叠形成一个大π键。苯分子中碳碳键的键长都是一样长的（1.4×10-10m），这说明碳原子之间形成的一种介于单键和双键之间的特殊共价建， （3）分子空间构型 平面正六边形，12个原子共。 2．苯的物理性质 苯是一种没有颜色，有特殊气味的液体，有毒。密 度比水小，与水不互溶。 3．苯的化学性质 （1）苯的溴代反应 原理： 装置：（如右图） 现象：

①向三颈烧瓶中加苯和液溴后， ②反应结束后，三颈烧瓶底部出现（） ③锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现沉淀 ④向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生沉淀（） 注意： ①直型冷凝管的作用：（HBr和少量溴蒸气能通过）。 ②锥形瓶的作用：（AgBr） ③锥形瓶内导管为什么不伸入水面以下： ④碱石灰的作用：。 ⑤纯净的溴苯应为无色，为什么反应制得的溴苯为褐色： ⑥NaOH溶液的作用： ⑦最后产生的红褐色沉淀是什么：，反应中真正起催化作用的是 （2）苯的硝化反应： 原理： 装置：（如右图） 现象：加热一段时间后，反应完毕，将混合物倒入盛 有水的烧杯中，在烧杯底部出现 注意： ①硝基苯溶于水，密度比水，有味 ②长导管的作用： ③为什么要水浴加热： （1）； （2）； ④温度计如何放置： （3）苯的加成反应 在催化剂镍的作用下，苯与H2能在180～250℃、压强为18MPa的条件下发生加成反应 （4）氧化反应 可燃性：。现象：燃烧产生明亮火焰，冒浓黑烟。 使酸性高锰酸钾溶液褪色，使溴水褪色。 【典型例析】 〖例1〗苯环结构中，不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，可以作为证据的事实是：①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯中碳碳键的键长均相等；③苯能在加热和催化剂存在的条件下跟H2加成生成环已烷；④经实验测得邻二甲苯仅有一种结构；⑤苯在FeBr3存在的条件下同液溴可发生取代反应，但不因化学变化而使溴水褪色（）A．②③④⑤B．①③④⑤C．①②④⑤D．①②③④ 〖例2〗将112mL乙炔溶于2mol苯中，再加入30g苯乙烯，所得混合物的含碳的质量分数为（）A．75% B．66.75 C．92.3% D．不能确定 〖例3〗实验室制备硝基苯的主要步骤如下：①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混和酸，加入反器中。②向室温下的混和酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混和均匀。③在

人教版高中化学选修5芳香烃

课时跟踪检测（七）芳香烃 1．下列关于苯的叙述正确的是( ) 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：选D 苯的分子式为C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，但不属于饱和烃，A 错误；从苯的凯库勒式看，苯分子中含有碳碳双键，但也不属于烯烃，B错误；在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了取代反应，C错误；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，是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键，D正确。 2．下列变化中发生取代反应的是( ) A．苯与溴水混合，水层褪色 B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 C．甲苯制三硝基甲苯 D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷 解析：选C A中苯与溴水不反应，但可萃取溴水中的溴而使之褪色；B、D发生的是加成反应。 3．在下列有机物中，既能跟溴水发生加成反应，又能被KMnO4酸性溶液氧化的是( ) A．乙烯B．苯 C．乙烷D．甲苯 解析：选A 苯、乙烷既不能跟溴水发生加成反应，又不能被KMnO4酸性溶液氧化，甲苯只能被KMnO4酸性溶液氧化。 4．对于苯乙烯的下列叙述中，正确的是( ) ①能使酸性KMnO4溶液褪色；②可发生加成反应；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤能与浓硝酸在浓H2SO4作用下发生取代反应；⑥所有的原子可能共平面。 A．①②③④⑤ B．①②⑤⑥ C．①②④⑤⑥ D．全部 解析：选C ①因为苯乙烯分子中含有碳碳双键，所以能使酸性KMnO4溶液褪色，正确； ②因为苯乙烯分子中含有碳碳双键，所以可发生加成反应，正确；③苯乙烯属于烃，而所有的烃均不溶于水，错误；④根据相似相溶原理，苯乙烯可溶于苯中，正确；⑤苯乙烯分子中含有苯环，能与浓硝酸在浓H2SO4作用下发生取代反应，正确；⑥苯环与碳碳双键均是平面结构，所以所有的原子可能共平面，正确。

化学选修5练习 第2章 第2节 第2课时 苯的同系物 芳香烃的来源及其应用

第二章第二节第2课时 一、选择题 1．下列化合物为苯的同系物的是() A．①②B．③④ C．①④D．②④ 解析：根据苯的同系物的概念：含有一个苯环；侧链为烷基。可推知③④对。 答案：B 2．下列说法中正确的是() A．芳香烃的分子通式是C n H2n－6(n>6) B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类物质 C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应 解析：A项，苯的同系物的分子通式为C n H2n－6(n≥6)；B项，苯的同系物不包含苯，而苯也是含苯环的烃，且苯的同系物侧链为饱和烷烃基；C项，甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。 答案：D 3．下列变化属于取代反应的是() A．苯与溴水混合，水层褪色 B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 C．甲苯制三硝基甲苯 D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷 答案：C 4．下列说法不正确的是() A．芳香烃主要来源于分馏煤焦油和石油的催化重整 B．苯的同系物均可被酸性高锰酸钾溶液氧化 C．含苯环的烃都是芳香烃 D．用分子筛固体催化剂工艺生产乙苯，可大幅度降低对环境的污染，同时提高环境效益答案：B 5．下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是() A．甲苯与硝酸反应生成三硝基甲苯

B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．甲苯燃烧产生带浓烟的火焰 D．1mol甲苯与3molH2发生加成反应 答案：A 6．(2014·经典习题选萃)在苯的同系物中加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后褪色，正确的解释为() A．苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数多 B．苯环受侧链影响易被氧化 C．侧链受苯环影响易被氧化 D．由于苯环和侧链的相互影响均易被氧化 解析：在苯的同系物中，苯环和侧链相互影响，侧链受苯环影响，易被氧化；苯环受侧链的影响，易被取代。 答案：C 7．间二甲苯苯环上的一个氢原子被－NO2取代后，其一元取代产物的同分异构体有() A．1种B．2种 C．3种D．4种 解析：判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，通常采用“对称轴”法。即在被取代的主体结构中，找出对称轴，取代基只能在对称轴的一侧，或是在对称轴上而不能越过对称轴(针对一元取代物而言)。如二甲苯的对称轴如下(虚线表示)： 邻二甲苯(小圆圈表示能被取代的位置)，间二甲苯 ，对二甲苯。因此，邻、间、对二甲苯苯环上的一元取代物分别有2、3、1种。 答案：C 8．下列叙述中，错误 ．．的是() A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60℃反应生成硝基苯 B．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷

芳香烃的性质

芳香烃的性质 物理性质 芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂，如乙醚、四氯化碳、石油醚等非极性溶剂。一般芳香烃均比水轻；沸点随相对分子质量升高而升高；熔点除与相对分子质量有关外，还与其结构有关，通常对位异构体由于分子对称，熔点较低。一些常见芳香烃的物理性质列于下表中： 一些常见的芳香烃的名称及物理性质 化合物熔点/℃沸点/℃相对密度 苯 5.5 80 0.879 甲苯-95 111 0.866 邻二甲苯-25 144 0.881 间二甲苯-48 139 0.864 对二甲苯13 138 0.861 六甲基苯165 264 —— 乙苯-95 136 0.866 9 正丙苯-99 159 0.862 1 异丙苯-96 152 0.864 联苯70 255 1.041 二苯甲烷26 263 1.3421(d10) 三苯甲烷93 360 1.014(d90) 苯乙烯-31 145 0.907 4 苯乙炔-45 142 0.9295 萘80 218 1.162 四氢化萘-30 208 0.971 蒽 2.7 354 1.147 菲101 340 1.179(d25)

化学性质 加成反应 1.苯的加成反应 苯具有特殊的稳定性，一般不易发生加成反应。但在特殊情况下，芳烃也能发生加成反应，而且总是三个双键同时发生反应，形成一个环己烷体系。如苯和氯在阳光下反应，生成六氯代环己烷。 只在个别情况下，一个双键或两个双键可以单独发生反应。 2.萘、蒽和菲的加成反应 萘比苯容易发生加成反应，例如：在不受光的作用下，萘和一分子氯气加成得1,4二氯化萘，后者可继续加氯气得1,2,3,4-四氯化萘，反应在这一步即停止，因为四氯化后的分子剩下一个完整的苯环，须在催化剂作用下才能进一步和氯气反应。1,4-二氯化萘和1,2,3,4-四氯化萘加热可以失去氯化氢而分别得1-氯代萘和1,4-二氯代萘。 由于稠环化合物的环十分活泼，因此一般不发生侧链的卤化。 蒽和菲的9、10位化学活性较高，与卤素的加成反应优先在9、10位发生。 还原反应 1.Birch还原反应 碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或二级丁醇）的混合液中，与芳香化合物反应，苯环可被还原成1,4-环己二烯类化合物，这种反应叫做 Birch（伯奇）还原。例如，苯可被还原成1,4-环己二烯。 Birch还原反应与苯环的催化氢化不同，它可使芳环部分还原生成环己二烯类化合物，因此Birch还原有它的独到之处，在合成上十分有用。 萘同样可以进行Birch还原。萘发生Birch还原时，可以得到1,4二氢化萘和1,4,5,8-四氢化萘。 2.催化氢化反应