芳香烃与卤代烃 讲义1

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学生：魏意恒 科目：化学 第 1 阶段第 2 次课 教师： 王江稳

课 题 芳香烃与卤代烃 1 、掌握芳香族化合物及芳香烃的概念； 2 、掌握苯的分子结构特点及物理性质 ； 3 、掌握苯的化学性质； 4、卤代烃的物理及化学性质。 苯的化学性质：（1）苯的溴代实验（2）苯的硝化实验（3）苯的加氢加成反应 ；卤代烃的化学性质。 教学目标 重点、难点 教学内容 知识梳理： 芳香烃——芳香族碳氢化合物，简称芳香烃或芳烃。 一 苯的结构与性质 1 苯的结构 （1）分子式：C6H6 （2）结构式： 【交流与讨论】那么苯分子的结构是怎样的呢？ ① 苯的1H核磁共振谱图（教材P48） 苯分子中6个H所处的化学环境完全相同 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： 那么凯库勒式能完全真实的反应苯分子的结构吗？ 根据以下信息，谈谈你对苯分子结构的认识？ ② 苯的一取代物只有一种，邻位二取代物只有一种 Cl Cl Cl Cl 和 是同一种物质 ③ 苯不能使溴水腿色，不能使酸性高锰酸钾溶液腿色 ④ 碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。苯在镍等催化下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。 说明苯环中并不存在单双键交替的结构，因此凯库勒式不能全面的反应苯的结构，只是习惯上沿用至今。 【过渡】那么苯分子的结构到底是怎样的？ 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， 所以苯的结构可以表示为： 或 1

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（3）分子空间构型 平面正六边形，12个原子共平面。 2 苯的性质 （1）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 FeBr 原理： ＋ Br2 3 Br ＋ HBr 装置： 现象：1 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 2 反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体（溴苯） 3 锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀 4 向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀（Fe(OH)3） 注意： 1 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）。 2 锥形瓶的作用——吸收HBr，所以加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀（AgBr） 3 锥形瓶内导管为什么不伸入水面以下——防止倒吸 4 碱石灰的作用——吸收HBr、溴蒸气、水蒸汽。 5 纯净的溴苯应为无色，为什么反应制得的溴苯为褐色——溴苯中溶解的溴单质 6 NaOH溶液的作用——除去溴苯中的溴，然后过滤、再用分液漏斗分离，可制得较为纯净的溴苯 7 最后产生的红褐色沉淀是什么——Fe(OH)3沉淀，反应中真正起催化作用的是FeBr3 2苯的硝化反应： 浓硫酸 原理： ＋ HO－NO2 NO 2 ＋ H2O 水浴50～60℃ 2

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装置： 个性化辅导讲义

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，在烧杯底部出现淡黄色油状液体（硝基苯） 注意：1 硝基苯难溶于水，密度比水大，有苦杏仁味 2 长导管的作用——冷凝回流 3 为什么要水浴加热——（1）让反应体系受热均匀； （2）便于控制温度，防止生成副产物（因为加热到100～110℃时就会有间二硝基苯生成； 4 温度计如何放置——温度计水银球应伸入水浴中，以测定水浴的温度。 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 ＋ 3H2 4总结苯的化学性质：由于苯分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的特殊共价键，所以苯的化学性质，几乎也是介于饱和烃和不饱和烃之间。 总的来说化学性质比较稳定、是易取代、难加成。 二 芳香烃的来源与应用 1 来源：（1）煤 干馏 煤焦油 分馏 芳香烃 （2）石油化工 催化重整、裂化 Ni 高温、高压 在芳香烃中，作为基本有机原料应用的最多的是苯、乙苯和对二甲苯 2 苯的同系物 （1）概念 苯的同系物只有一个苯环，它们可以看成是由苯环上的H被烷烃基代替而得到的。 例如： CHCH CH 3 甲苯 2 3 乙苯 对二甲苯 （2）性质 3

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A 氧化反应 实验：甲苯中加入酸性KMnO4溶液→KMnO4溶液腿色 乙苯中加入酸性KMnO4溶液→KMnO4溶液腿色 结论：苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化 解释：苯的同系物中，如果与苯环直接连接的碳原子上连有H原子，该苯的同系物就能使酸性KMnO4溶液腿色，与苯环相连的烷烃基通常回被氧化为羧基 O C－H C－OH 氧化 B 取代反应 CH3 CH3 NO 2O2N 2SO ＋ 3HNO3 浓 H 4 ＋ 3H2O 100℃ NO 2 TNT（三硝基甲苯） TNT是一种不溶于水的淡黄色针状晶体，烈性炸药。 （3）乙苯的制备 ＋ CH2＝CH2 催化剂 △ CH2CH3 以前采用无水AlCl3＋浓盐酸做催化剂，污染较大而且成本较高。现在采用分子筛固体酸作催化剂，这种催化剂无毒无腐蚀且可完全再生。 3 多环芳烃 CH 2 萘 蒽 总结：各类型烃的结构特点与化学性质对比 烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃 【课堂练习】 1.能说明苯分子平面正六边形结构中碳碳键不是单双键相间交替的事实是（ ） A、苯的一元取代物没有同分异构体 B、苯的间位二元取代物只有一种 C、苯的邻位二元取代物只有一种 D、苯的对位二元取代物只有一种 2.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4 联苯 联苯 化学性质 碳碳键结构特点 杭州龙文教育科技有限公司

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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、②③④⑤ B、①③④⑤ C、①②④⑤ D、①②③④ 3.属于苯的同系物是（ ） A、 B、 C、 D、 4.下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 （ ） 5. 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质是（ ） A、乙烯 B、乙炔 C、苯 D、甲苯 6.将下列液体分别与溴水充分混合并振荡，静置后上层液体呈现橙色，下层液体是无色的是（ ） A、CCl4 B、苯 C、戊烯 D、KI溶液 7.将ag聚苯乙烯树脂溶于bL苯中，然后通入c mol乙炔气体，所得混合液中碳氢两元素的质量比是（ ）A、6：1 8.烷基取代苯 B、12：1 C、8：3 D、1：12 R可以被KMnO4的酸性溶液氧化生成COOH，但若烷基R中直接与苯环连COOH。现有分子式是C11H16的一烷基接的碳原子上没有C一H键，则不容易被氧化得到取代苯，已知它可以被氧化成为COOH的异构体共有7种，其中的3种是CH2CH2CH2CH2CH3，简式： 请写出其他4种的结构三、卤代烃的物理性质 1.卤代烃的熔沸点规律：①.随分子中碳原子和卤素原子数目的增加（氟代烃除外 ②随卤素原子序数的增大而升高 2.卤代烃的溶解性规律：绝大多数卤代烃不溶于水或在水中溶解度很小，但能溶于很多有机溶剂。 3.卤代烃的密度：密度随碳原子数增加而降低。（一氟代烃和一氯代烃一般比水轻，溴代烃、碘代烃及多卤代烃比水重。） 四、卤代烃的化学性质 1．溴乙烷与NaOH水溶液反应 主要产物是CH3CH2OH， 化学反应方程式是5 该反应属于 反应。 杭州龙文教育科技有限公司

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卤代烃的水解反应，其实质是带负电荷的原子团（如OH－等阴离子）取代了卤代烃中的卤原子，根据这一原理，写出下列反应的化学方程式。 （1）溴乙烷跟NaHS反应 （2）碘甲烷跟CH3COONa 2．溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热，主要产物是CH2＝CH2， 化学反应方程式是；该反应属于 反应。 α碳原子是指： β碳原子是指： 卤代烷烃消去卤化氢时，卤素原子来自 ，氢原子来自 题型1卤代烃水解与消去反应的条件 例1．下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是 （ ） 题型2卤代烃中卤素原子的检验 例2．实验室鉴定氯酸钾晶体和1－氯丙烷中的氯元素，现设计了下列实验操作程序：①滴加AgNO3溶液；②加NaOH溶液；③加热；④加催化剂MnO2；⑤加蒸馏水过滤后取滤液；⑥过滤后取滤渣；⑦用HNO3酸化。 （1）鉴定氯酸钾中氯元素的操作步骤是 （填序号）。 （填序号）。 （2）鉴定1－氯丙烷中氯元素的操作步骤是 题型3卤代烃同分异构体的书写 例3.某化合物的分子式为C5H11Cl，结构分析表明，该分子中有两个CH3，有两－CH2－，有一个，和一个－Cl，它的可能结构有四种，请写出这四种可能的结构简式： 。 题型4卤代烃在有机合成中的引用 例4．从环己烷可制备1，4－环己二醇，下列有关7步反应（其中无机产物都已略去），其中有2步属于取代反应，2步属于消去反应，3步属于加成反应。试回答： （1）反应 和 属于取代反应。 ，C 。 。 （2）化合物的结构简式：B （3）反应④所用试剂和条件是 题型5卤代烃的信息题 例5．卤代烃能够发生反应2CH3CH2Br + 2Na → CH3CH2CH2CH3 + 2NaBr，下列有机物中可合成环丙烷的是（ ） A．CH3CH2CH2Br B．CH3CHBrCH2Br C．BrCH2CH2CH2Br D．CH3CH2CHBr2 6

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卤代烃 [针对训练] 个性化辅导讲义

1．下列卤代烃在氢氧化钠的醇溶液中能发生消去反应的是 ( ) A．1-溴丙烷 B．一溴-2，2一二甲基丙烷 C．一溴环己烷 D．苯基一溴甲烷(C6H5-CH2Br) 2．1999年4月，比利时查出污染鸡的根源是生产鸡饲料的油脂被二恶英所污染，二恶英是两大芳香族化合物的总称。其中四氯代二苯并二恶英毒性最大，其结构简式为： 下列有关该化合物的说法中正确的是 A．分子式为C12H8O2Cl4 B．是一种可溶于水的气体 C．是最危险的致癌物之一 D．是一种多卤代烃。 3．要检验某溴乙烷中的溴元素，正确的实验方法是 A．加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色出现 （ ） （ ） B．滴入AgNO3溶液，再加入稀HNO3，观察有无浅黄色沉淀生成 C．加入NaOH溶液共热，然后加入稀HNO3使溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成 D．加入NaOH溶液共热，冷却后加入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成。 4．下列卤代烃中，能发生消去反应且能生成两种单烯烃的是 （ 5．下列反应中，属于消去反应的是 A．乙烷与溴水的反应 （ ） ） B．一氯甲烷与KOH的乙醇溶液混合加热 C．氯苯与NaOH水溶液混合加热 D．溴丙烷与KOH的乙醇溶液混合加热 6．拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂，其中对光稳定的溴氰 菊酯的结构筒式如下： 下列对该化合物的叙述中正确的是 A．属于芳香烃 （ ） B．属于卤代烃 C．在酸性条件下不水解 D．在一定条件下可以发生加成反应 7．六氯苯是被联合国有关公约禁止或使用的有毒物质之一。下列式子中可表示六氯苯的 是 （ ） 8．用2－氯丙烷制取少量的1，2－丙二醇，经过下列哪几步反应 A．加成→消去→取代 B．消去→加成→水解 C．取代→消去→加成 9．有 D．消去→加成→消去 （ ） 、CH3CH2OH、CH3CH2Br、NH4Cl四种无色液体。只用一种试剂就能把它们鉴别开，这7 杭州龙文教育科技有限公司

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种试剂是（ ）A．溴水 B．NaOH溶液 C．Na2SO4溶液 D．KMnO4溶液 10．如图所示为立方烷的结构。 （1）立方烷的分子式为 ；（2）其一氯代物有 种， （3）写出其二氯代物同分异构体的结构简式 、 、 。 11．制备苯乙炔（）可用苯乙烯（）为起始原料，通过加成、消去反应制得。 ； 。 写出此过程的化学方程式（所需无机试剂自选）： 12．根据下图的反应路线及所给信息填空： （1）A的结构简式是 （2）①的反应类型是 ，名称是 。 。 ；③的反应类型是 （3）反应④的化学方程式是 。 13．某液态卤代烷RX（R是烷基，X是某种卤原子）的密度是ag·cm－3。RX可以与稀碱发生水解反应生成ROH（能跟水互溶）和HX。为了测定RX的相对分子质量，拟定的实验步骤如下： ①准确量取该卤代烷bmL，放入锥形瓶中。 ②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液，塞上带有长玻璃管的塞子，加热，发生反应。 ③反应完成后，冷却溶液，加稀酸化，滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。 ④将沉淀过滤、洗涤、干燥后称重，得到固体c g 。 回答下列问题： （1）装置中长玻璃管的作用是 。 （2）步骤④中洗涤的目的是为了除去沉淀吸附的 离子。 （3）该卤代烷中所含卤素的名称是 ，判断依据是 。 （4）该卤代烷的相对分子质量是 （列出算式）。 （5）如果在步骤②中，加HNO3的量不足，没有将溶液酸化，则步骤④测得的c值 （填下列选项代码）。 A．偏大 B．偏小 C．不变 D．大小不定 苯 芳香烃习题 一、选择题（每小题3分，巩固练习共54分。每小题有1~2个正确答案） 1、①乙烷 ②乙烯 ③乙炔 ④苯 若按相邻两碳原子之间的距离由大到小的顺序排列，则正确的是（ ）A、①②④③ B、①④②③ C、①②③④ D、④①②③ 2、根据下列物质的名称，就能确认是纯净物的是（ ） A、二氯甲烷 B、三溴乙烷 C、已烯 D、二甲苯 3、下列反应属于取代反应的是（ ） A、乙醇和浓硫酸混合加热至170°C B、苯和液溴混合后加入少量铁屑 8

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C、甲苯与浓、浓硫酸混合 D、乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中 4、结构不同的二甲基氯苯的数目有（ ） A、4个 B、5个 C、6个 D、7个 5、煤的干馏和石油的分馏两种变化在本质上的差别是（ ） A、加热的温度不同 B、得到的产品不同 C、前者要隔绝空气，后者不必 D、干馏是化学变化，分馏是物理变化 6、下列各组混合物，可以用分液漏斗分离的是（ ） A、甲苯和水 B、酒精和溴水 C、甲苯和苯 D、硝基苯和NaOH溶液 7、区别苯和已烯的下列实验方法与判断都正确的是（ ） A、分别点燃，无黑烟生成的是苯 B、分别加入溴水振荡，静置后分层，下层红棕色消失的是已烯 C、分别加入溴水振荡，静置后分层，上、下两层红棕色消失的是已烯 D、分别加入酸性高锰酸钾溶液振荡，静置后水层紫色消失的是已烯 8、含有5个碳原子的烷烃，催化裂化可生成的烯烃最多有（ ） A、2种 B、4种 C、5种 D、6种 9、甲烷分子中的四个氢原子都被苯基取代，可得到的分子如下图所示，对该分子的下列叙述中不正确的是（ ） A、分子式为C25H20 B、此物质是苯的同系物 C、此物质属芳香烃 D、此分子中所有原子能处于同一平面上 已完全裂化，则所得混合气体的平均式量为（ ） A、38 B、57 C、19 D、无一定值 二、填空题 11、写出下列反应的化学方程式，并指出反应类型： （1）把Cl2通入含铁的苯中 （ ） （2）把浓H2SO4，浓HNO3和甲苯混合加热制备TNT （ ） （3）由丙烯制备聚丙烯 （ ） （4）甲苯在催化剂存在下加热与H2发生反应 （ ） 12、石油是由 、 、 组成的复杂混合物。石油分馏加工的目的是 ，裂化处理的目的是 ；石油裂解所得气体的主要成分是 。 13、请按下表比较三个实验中的有关问题： 实验 苯的硝化 由乙醇制乙烯 石油分馏 列表如下： 一溴代二甲苯 对应二甲苯 234°C 13°C 206°C -54°C 213.8°C 204°C -27°C -54°C 214.5°C -27°C 205°C -54°C 温度计位置 温度计作用 加热方法 是否加碎瓷片 C 10、C8H18在一定条件下可裂化生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五种小分子气态烃，若C8H1814、二甲苯苯环上的一溴代物有6种同分异构体，这些一溴代物与生成它的对应二甲苯的熔点分别9

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由表内数据可以推断，熔点为234°C的一溴代二甲苯的结构简式为 ，熔点为-54°C的二甲苯的名称为 。 15、有5种烃：甲烷、乙炔、苯、环已烷、甲苯，分别取一定质量的这些烃完全燃烧后生成m mol CO2和n mol H2O。 （1）当m=n时，该烃是 （；2）当m=2n时，该烃是 ； （3）当2m=n时，该烃是 ；（4）当4m=7n时，该烃是 。 三、计算题 16、A、B两种烃的最简式相同，7.8gA完全燃烧后生成物通入过量的石灰水中，得到沉淀60g。A不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不与溴水反应，B能使这两种溶液褪色。0.5mol B完全燃烧生成22.4LCO2(标准状况)，在相同状况下，A与B蒸气的密度比为3:1.写出这两种烃的结构简式。 17、某1mol链烃A，在一定条件下完全裂化成1mol烷烃B和1mol烯烃C，生成的混合气体对H2的相对密度为14.5。通过计算： （1）写出链烃A可能的结构简式和名称。（2）烷烃B和烯烃C可能各是什么？

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