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1、- 1 -第二节第二节 芳香烃芳香烃 基础知识剖析版一 知识概念地图7.芳香族化合物是指含 有_的有机化合物， 并不是指具有芳香气味的有 机物。_是芳香族化 合物最基本的结构单元。 8.芳香烃是_的 简称，_是最简单的 芳香烃。苯的同系物芳芳 香香 烃烃3.苯在一定条件下可以与H2发生 反应，写出反应方程式：_。1.苯的化学式为_，其分子中的6 个碳原子和 6 个氢原子都处于_，为_结构。在苯分子中不存在独立的_和_. 2 苯在一定条件下和液溴发生 反应,苯和浓硝酸、浓硫酸混合物 发生 反应苯4 苯的同系物的通式 为：5 苯的同系物在性质 上与苯有许多相似之 处能发生 反 应如硝化反应6 由于
2、苯环与侧链的相互影响，与苯环相连的烃基可被 氧化， 从而使酸性 KMnO4溶液的紫红色褪去可依此鉴别苯和苯的同系物 - 2 -答案：1.C6H6 同一平面上 平面正六边形 碳碳单键 碳碳双键 2 取代 取代 3 加成 4 C6H2n-6(n6) 5 取代 6 酸性 KMnO4 7.苯环 苯环 8.芳香族碳氢化合物 苯二.教材知识详解 一、苯 1.苯的分子结构特征 分子式结构式结构简式球棍模型比例模型 C6H6苯的分子式为 C6H6，从分子式来看，苯是远没有饱和的烃。德国科学家凯库勒提出了苯的单双键交替的分子结构模型， ，被称为凯库勒式。从凯库勒式我们看到苯分子中含三个碳碳双键，应该具有烯烃的性
3、质，如发生氧化反应而使 高锰酸钾酸性溶液褪色、发生加成反应而使溴水褪色。而通过实验证明苯不能使高锰酸钾酸 性溶液、溴水褪色，这说明凯库勒式具有一定的局限性。 到了近代，随着物理技术如衍射技术的运用、发现苯分子空间构型是平面正六边形。苯分子 里不存在一般的碳碳双键，其中的 6 个碳原子之间的键完全相同。这是一种介于单键和双键 之间的独特的键其中六个碳原子间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键，- 3 -而不是单双键交替的结构。为了反映这一结构特点，提出了更加科学的苯分子的模型，如图:。只是现在仍习惯使用凯库勒式，但它表示的意义已经不是原来单双键交替的结构了。2.苯的物理性质 苯是没有
4、颜色，带有特殊气味的液体，苯有毒，不溶于水，是一种重要的有机溶剂。密度比 水小，熔点为 5.5，沸点为 80.1。如果用冰冷却，苯凝结成无色的晶体。 3.苯的化学性质 （1）实验探究:苯与溴水及高锰酸钾能否反应 实验步骤：向盛有少量苯的两支试管中分别加入酸性 KMnO4 溶液和溴水，充分振荡，静置， 观察现象。 实验现象：加入溴水的试管，溴水中的溴被苯萃取，上层（苯层、有机层）呈红棕色，下层 （水层）呈无色，溴水中的溴没有和苯反应。加入高锰酸钾的试管中没有明显现象。实验结论：苯的化学性质比烯烃、炔烃稳定，苯与溴水及高锰酸钾不反应。 （2）取代反应 探究实验：苯与溴的取代反应反应原理：实验装置：
5、如下图所示相关链接相关链接 Br2易溶于苯而不易溶于水，这符合相似相溶原理。苯把 Br2从水中萃取出来，可用分液的方法将两层液体分开。知识拓展知识拓展 苯分子里的 6 个碳原子和 6 个氢原子都在同一平面上，键角为 120。在苯分子中， 每个碳原子都采取 sp2杂化，分别与 1 个氢原子，2 个碳原子形成 键。6 个碳原子除了通过 6 个 键连接成环外，每个碳原子还分别提供 1 个 p 轨道和 1 个电子，由 6 个碳原子共同形 成大 键。- 4 -实验现象：i 向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停 止ii 反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体（溴
6、苯）iii 锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入 AgNO3 溶液，出现浅黄色沉淀iv 向三颈烧瓶中加入 NaOH 溶液，产生红褐色沉淀（Fe(OH)3）注意事项： 此处反应物为液溴（纯溴）而不是溴水。 苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是 FeBr3：2Fe+3Br2=2FeBr3。 直型冷凝管的作用使苯和溴苯冷凝回流，导气（HBr 和少量溴蒸气能通过） 。 导管出口不能伸入水中，因 HBr 极易溶于水，要防止水倒吸。 导管口附近出现的白雾，是 HBr 遇水蒸气所形成的。 生成物纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶 入溴而显褐色，其
7、提纯的方法是将浴有溴的溴苯倒入盛有 NaOH 溶液的烧杯中，振荡，溴苯 比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O探究实验：苯的硝化反应 反应条件：苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物，浓 H2SO4 作催化剂，水浴加热到 6070。 实验原理：实验装置：知识拓展知识拓展 取代反应的证明：证明是否发生了取代反应只需证明有生成 HBr 即可。具体方法： 方法 1 取锥形瓶内少许溶液，滴加 AgNO3溶液，观察是否有 AgBr 淡黄色沉淀生成。 方法 2 取锥形瓶内少许溶液，滴加紫色石蕊试剂，观察溶液是否变红。- 5 -实验现象：加热一段时间后，反应完毕，将混合
8、物倒入盛有水的烧杯中，在烧杯底部出现淡 黄色油状液体（硝基苯） 硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大。 注意事项： (1)加入药品顺序：向反应容器中先加入浓 HNO3，再慢慢加入浓 H2SO4，并及时搅拌，冷却 至室温，最后加入苯，并混合均匀。 (2)将反应容器放入水浴中，便于控制温度在 5060 。 (3)反应后的粗产品用 5%的 NaOH 溶液洗涤，除去产品中残留的 HNO3 和 H2SO4 及 NO2。 (4)纯硝基苯呈无色、油状，比水重，有苦杏仁味。 (5)浓 H2SO4 作催化剂和脱水剂。苯的磺化反应 与浓硫酸在直接共热到 7080的条件下，苯分子中的一个氢原子被硫
9、酸（可写成 HO SO3H）分子中的磺酸基（SO3H）所取代，生成苯磺酸：（3）苯的加成反应 在镍催化剂存在和 180250 的条件下，苯可以和氢气发生加成反应。环己烷的分子式为 C6H12，但它属饱和烃，是一种饱和环烃。 一定条件下，苯可与氯气加成生成六氯环己烷，俗称“六六六”，是一种被禁用的药品。要点提示要点提示硝酸分子中的“NO2”原子团叫做硝基。苯分子里的氢原子被NO2取代的 反应，叫做硝化反应。硝化反应也是取代反应。 硝基苯的性质：带有苦杏仁气味、无色油状液体，不溶于水，密度比水大。硝基苯有 毒，易溶于酒精和乙醚。要注意硝基（NO2）与亚硝酸根离子（）的区别。 2NO- 6 -（4）
10、苯的燃烧 氧化反应一般包括与酸性 KMnO4 溶液的反应和燃烧。苯不能与酸性 KMnO4 溶液反应。 像大多数有机化合物一样，苯也可以在空气中燃烧，苯完全燃烧生成 CO2 和水。OH6CO12O15HC222266点燃苯燃烧时产生明亮的带有浓烟的火焰，这是由于苯分子里含碳的质量分数很大的缘故。 辨析比较：1、苯、乙烯、甲烷结构的异同点：苯乙烯甲烷分子式C6H6C2H4CH4结构简式CH2=CH2H-CH3发生的反应加成、取代、氧化加成、取代、氧化、 聚合取代、氧化结构特点有苯环、无甲基双键无苯环、有甲基二、苯的同系物 1.定义：分子里含有一个苯环，分子式与苯（C6H6）相差一个或若干个“CH2
11、”原子团的物质， 称为苯的同系物。 2.通式：CnH2n-6（n6） 。 甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等都是苯的同系物，它们也都属于芳香烃。3.苯的同系物简单命名 苯的同系物命名时，苯环上仅有两个取代基时，常用“邻、间、对”表示取代基的相对位置。- 7 -4.苯的同系物的同分异构体 如：C8H10 的同分异构体有 4 种5.苯的同系物的物理性质 跟其他同系物一样，碳原子个数较少的苯的同系物，在通常状况下都是无色有特殊气味的液 体，密度小于水，不溶于水，易溶于有机溶剂，本身也是有机溶剂。随着碳原子个数的递增， 其物理性质也呈规律性变化，碳原子个数增多，熔沸点升高，密度增大。 相同碳原子
12、数的同分异构体中，苯环上的侧链越短、侧链在苯环上分布越分散，物质的熔沸 点越低。三种二甲苯的结构简式及沸点如下：6.苯的同系物的化学性质 苯的同系物在结构上与苯相似，在性质上与苯有许多相似之处：如燃烧时产生 CO2、H2O 的 同时，产生带有浓烟的火焰；都能发生取代反应等。 由于苯环和侧链的相互影响，苯的同系物也有一些化学性质与苯不同。如甲苯()由于苯基()和甲基CH3 的相互影响，使苯基()比苯()活泼，甲基(CH3)比甲烷(CH4)活泼。（1）苯的同系物的氧化反应 苯的同系物的燃烧O3)H-(nnCOO23n3HC2226n2n点燃苯的同系物与酸性 KMnO4 溶液的反应 实验步骤：取 3
13、 支试管各加入 2 mL 苯、甲苯、二甲苯，各滴入 3 滴酸性 KMnO4 溶液，用力要点提示要点提示 苯的同系物都是芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物。如：不是苯的同系物。苯的同系物的通式都为 CnH2n-6，但通式符合 CnH2n-6的烃不一定是苯的同系物。如：的分子式为 C10H14，但它不属于苯的同系物。- 8 -振荡。 实验现象：盛苯的试管中酸性 KMnO4 溶液不褪色，而盛甲苯、二甲苯的试管中酸性 KMnO4 溶液的紫色褪去。 实验结论：苯不能被酸性 KMnO4 溶液氧化，而甲苯、二甲苯能被酸性 KMnO4 溶液氧化。（2）苯的同系物的取代反应 甲苯跟硝酸、浓硫酸的混合酸反应，可生
14、成三硝基甲苯：以上反应的产物名称为 2，4，6 三硝基甲苯，简称三硝基甲苯，又叫梯恩梯（TNT） ，是一 种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。甲苯比苯易发生取代反应（硝化反应） 。由于甲基的作用，甲苯苯环上的氢原子活泼性增 强，对苯环上的邻位、对位氢原子影响更大些。（3）苯的同系物的加成反应甲苯与液溴在一定条件下可以加成，与溴水不能发生反应，能将溴水中的溴萃取出来，甲苯 在上层，水在下层。苯与苯的同系物的比较代表物苯甲苯分子式C6H6C7H8结构简式-CH3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分子间的关系互为同系物，结构相似，组
15、成相差 CH2 原子团物理性质相似点无色液体，比水轻，不溶与水溴（CCl4） （加成）不反应不反应酸性高锰酸钾 溶液（氧化）不反应溶液褪色（侧链被氧化）化 学 性 质硝化反应反应，产物是硝基苯反应，产物是三硝基甲苯，联想发散联想发散 此反应说明苯环上的烷基比烷烃活泼，这是苯环对烷基影响的结果。 可用 KMnO4酸性溶液鉴别苯的同系物与苯、烷烃。- 9 -受甲基的影响，邻、对位的 氢原子更活泼。7 苯的同系物的制备 苯的另外一种同系物乙苯是一种重要的工业原料，其工业制法如下：由乙苯脱氢可以制得苯乙烯，苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯与丁二烯加聚可以得到 丁苯橡胶。 丙烯与苯在磷酸或三氯化铝的催化下烷基化生成异丙苯。 三 芳香烃的来源与应用 1 来源： 从煤焦油中提取 在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。将生成的煤焦油和煤 气一起通过洗涤和吸收设备，用高沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤气中的煤焦油，蒸 馏后得到粗苯和其他高沸点馏分。粗苯经过精制可得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度比 较低，而且环境污染严重，工艺比较落后。 从石油中提取 在原油中含有少量的苯，从石油产品中提取苯是最广泛使用的制备方法。 催化重整 重整这里指使脂肪烃成环、脱氢形成芳香烃的过程。这是从第二次世界大战期间发展形成的 工艺。 在 500-525C、8-
