苏教版化学选修5 专题3 第2单元 第1课时 苯的结构与性质.docx
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苏教版化学选修5专题3第2单元第1课时苯的结构与性质
第一课时 苯的结构与性质
1．苯的分子式是什么？
苯分子中所有原子是否处于同一平面上？
提示：
C6H6；苯分子为平面正六边形结构，分子中所有原子处于同一平面上。
2．苯分子结构中是否存在碳碳双键？
能否与Br2发生加成反应？
提示：
苯分子结构中不存在碳碳双键，不能与Br2发生加成反应。
3．苯能发生硝化反应，其反应产物是什么？
提示：
硝基苯（
）
[新知探究]
探究
苯的凯库勒式如何书写？
苯分子中碳碳键是否完全相同？
提示：
；
；苯分子中碳碳键完全相同。
探究
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，证明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替结构。
[必记结论]
1．苯的三式
2．空间结构
平面正六边形，所有的原子都在同一平面上。
3．化学键
苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
[成功体验]
1．能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替，而是所有碳碳键都完全相同的事实是（ ）
A．苯的一元取代物没有同分异构体
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：
选B A项，苯的六个顶点上的碳原子完全相同，故一元取代物肯定只有一种，无法证明，错误；若苯分子中为单、双键交替，则苯的间位和对位二元取代物均只有一种（即取代物分别位于单键和双键上），而邻位二元取代物有两种（位于单键两端和双键两端），因此B正确，C、D错误。
[新知探究]
探究
为什么苯燃烧时产生浓烟？
提示：
苯中碳的质量分数大，燃烧时不完全，所以燃烧时产生浓烟。
探究
苯和乙烯都能使溴水褪色，二者褪色的原理是否相同？
提示：
苯因萃取溴水中的Br2而使溴水褪色，而乙烯与Br2发生加成反应而使溴水褪色，二者褪色的原理不相同。
探究
纯净的溴苯是一种无色密度比水大的油状液体，但实验得到的溴苯呈褐色，其原因是什么？
如何除去褐色？
提示：
溴苯中溶解了Br2而使溴苯呈褐色；除去的方法是用NaOH溶液洗涤。
[必记结论]
1．苯的物理性质
2.苯的化学性质
[成功体验]
2．下列关于苯的说法中，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个碳原子之间的键完全相同
解析：
选D 从苯的分子式C6H6看，其氢原子数远未达到饱和，应属不饱和烃，而苯不能使酸性KMnO4溶液褪色是由于苯分子中的碳碳键是介于单键与双键之间的独特的键所致；苯的凯库勒式（
）并未反映出苯的真实结构，只是由于习惯而沿用，不能由其来认定苯分子中含有双键，因而苯也不属于烯烃；在催化剂的作用下，苯与液溴反应生成了溴苯，发生的是取代反应而不是加成反应；苯分子为平面正六边形结构，其分子中6个碳原子之间的价键完全相同。
3．写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型。
①______________________________，__________________________________；
②______________________________，_____________________________________；
③______________________________，_____________________________________。
[新知探究]
苏教版教材实验设计
人教版教材实验设计（根据苯与溴反应的条件，请你设计制备溴苯的实验方案）
实验原理
实验装置
实验步骤
①在三颈烧瓶中加入少量铁粉，向三颈烧瓶上的一个滴液漏斗中加入5mL苯和1mL液溴的混合物，另一个滴液漏斗中加入30mL10%的氢氧化钠溶液，锥形瓶中注入蒸馏水，干燥管中加入碱石灰；
②连接好仪器，检查装置气密性；
③先向三颈烧瓶中加入苯和液溴的混合物，观察三颈烧瓶和锥形瓶中出现的现象；
④反应完毕后，向三颈烧瓶中加入氢氧化钠溶液，观察三颈烧瓶中生成物的状态。
①把苯和少量液态溴放在烧杯中；
②加入少量铁屑作催化剂；
③用带导管的橡胶塞塞紧瓶口。
续表
苏教版教材实验设计
人教版教材实验设计（根据苯与溴反应的条件，请你设计制备溴苯的实验方案）
实验现象
①锥形瓶内导管口附近出现白雾；
②圆底烧瓶（或三颈烧瓶）底部有褐色油状液体。
创新发掘
1.直立冷凝管的作用是什么？
提示：
导气兼冷凝回流作用。
2.干燥管中加入碱石灰的作用是什么？
提示：
吸收多余的溴蒸气和HBr，以防污染环境。
3.反应完毕后，向三颈烧瓶中加入NaOH溶液的目的是什么？
提示：
除去溴苯中的溴。
1.锥形瓶中的玻璃导管为什么不伸入到液面以下？
提示：
为了防止倒吸。
2.锥形瓶中的液体为什么呈轻微的沸腾状？
提示：
苯与液溴的反应是放热反应。
3.反应中加入铁粉的作用是什么？
提示：
Fe与Br2反应生成的FeBr3作反应的催化剂。
个性评点
①苏教版实验使用了冷凝回流装置，提高了冷却效果，提高了原料的利用率；
②苏教版实验增加了尾气处理装置（干燥管），增强了环保意识；
③苏教版实验中在反应完毕后，又加入NaOH溶液，除去了溴苯中溶解的溴，便于观察溴苯的颜色。
思维引领
验证苯与液溴发生的是取代反应而不是加成反应的方法是：
将反应产生的气体先通入CCl4中除去溴蒸气，再用硝酸酸化的AgNO3溶液检验HBr的存在。
[成功体验]
4．（新课标全国卷）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：
苯
溴
溴苯
密度/g·cm－3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
按下列合成步骤回答问题：
（1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑。
在b中小心加入4.0mL液态溴。
向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了________气体。
继续滴加至液溴滴完。
装置d的作用是________________。
（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。
NaOH溶液洗涤的作用是________________________________；
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。
加入氯化钙的目的是________。
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为________，要进一步提纯，下列操作中必须的是________（填入正确选项前的字母）。
A．重结晶 B．过滤
C．蒸馏D．萃取
（4）在该实验中，a的容积最适合的是________（填入正确选项前的字母）。
A．25mLB．50mL
C．250mLD．500mL
解析：
（1）铁屑的作用是作催化剂，a中反应为
，HBr气体遇到水蒸气会产生白雾。
装置d的作用是进行尾气处理，吸收HBr和挥发出的溴蒸气。
（2）②未反应完的溴易溶于溴苯中，成为杂质。
由于溴在水中的溶解度较小，却能与NaOH反应，同时，反应生成的HBr极易溶于水，溴苯表面会附着氢溴酸，所以NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2。
③分出的粗溴苯中混有水分，无水氯化钙的作用就是除水。
（3）苯与溴苯互溶，但上述分离操作中没有除去苯的试剂，所以经过上述操作后，溴苯中的主要杂质是苯。
根据苯与溴苯的沸点有较大差异，用蒸馏的方法进行分离。
（4）假定4.0mL液溴全部加入到a容器中，则其中的液体体积约为19mL。
考虑到反应时液体会沸腾，因此液体体积不能超过容器容积的1/2，所以选择50mL为宜。
答案：
（1）HBr 吸收HBr和Br2
（2）②除去HBr和未反应的Br2 ③干燥 （3）苯 C （4）B
———————————————[关键语句小结]————————————————
1．苯的结构简式为
或
，苯分子为平面正六边形结构，分子中所有原子处于同一平面上，苯分子中的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
2．苯与液溴在FeBr3的催化作用下反应的化学方程式为：
3．苯在浓硫酸作用下，与浓硝酸发生硝化反应的化学方程式为：
[例1] 苯环实际上不具有碳碳单键和双键的简单交替结构，可以作为证据的事实有（ ）
①苯的间位二取代物只有一种 ②苯的邻位二取代物只有一种 ③苯分子中碳碳键的键长均相等 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑤苯在加热和催化剂存在条件下，与氢气发生加成反应 ⑥苯在FeBr3存在的条件下，与液溴发生取代反应，但不能因化学变化而使溴水褪色
A．①②③④ B．②③④⑥
C．③④⑤⑥D．全部
解析：
选B 苯不能因化学变化使溴水褪色，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，都说明苯分子中没有双键。
若苯环上具有单键和双键交替的结构，碳碳键的键长应该不等（双键键长比单键键长短），其邻位二氯代物应该有
和
两种，而间位二氯代物只有一种。
习惯上人们仍普遍采用凯库勒式表示苯以及苯环的结构，但要注意苯环中无
，而且苯具有难加成、易取代的性质。
[双选]下列事实中，能说明苯与一般烯烃在性质上有很大差别的是（ ）
A．苯不与溴水发生加成反应
B．苯不能被KMnO4酸性溶液氧化
C．1mol苯能与3molH2发生加成反应
D．苯燃烧能够产生黑烟
解析：
选AB 苯既不能被KMnO4酸性溶液氧化，也不能与溴水发生加成反应，这是苯与不饱和烃的明显区别之处，而能与H2加成，燃烧有黑烟不是它们的区别。
反应
苯的溴代反应
苯的硝化反应
实验原理
实验装置
实验现象
①三颈瓶内充满红棕色气体，液体呈现微沸状态；
②锥形瓶内充满白雾；
③三颈瓶底有褐色不溶于水的液体生成
将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质（溶有NO2）生成，然后用NaOH（5%）溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体
注意事项
①应该用纯溴，苯与溴水不反应；
②要使用催化剂Fe，无催化剂不反应；
③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水
①浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；
②必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度
[例2] 实验室制取硝基苯常用如右图装置：
（1）苯的硝化反应是在浓H2SO4和浓HNO3的混合酸中进行的，混酸的添加顺序是先加________，后加_______________________________。
（2）请写出该反应的化学方程式___________________________________________。
（3）被水浴加热的试管口部都要带一长导管，其作用是________________________。
解析：
浓H2SO4和浓HNO3混合时，应先将浓HNO3注入容器中，再慢慢加入浓H2SO4，并不断搅拌和冷却。
若先注入浓H2SO4，再注入浓HNO3，会造成浓HNO3受热
迸溅、挥发。
因苯易挥发，加热时试管口带一长导管可使苯蒸气冷凝回流，减少挥发。
答案：
（1）浓HNO3 浓H2SO4
（2）
（3）使苯蒸气冷凝回流，减少挥发
纯净的硝基苯是无色密度比水大的油状液体，而实验得到的硝基苯呈黄色，其原因是什么？
如何除去？
提示：
原因是硝基苯中溶解了NO2，可以用稀NaOH溶液洗涤除去。
1．苯的结构简式可用
来表示，下列关于苯的叙述正确的是（ ）
A．苯主要是以石油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
C．苯分子中6个碳碳键完全相同
D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色
解析：
选C 苯分子中6个碳碳键完全相同，正确；苯分子中不含有碳碳双键，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。
2．与饱和链烃、不饱和链烃相比较，苯的独特性质具体来说是（ ）
A．难氧化，易加成，难取代
B．难氧化、难加成、较易取代
C．易氧化，易加成，难取代
D．因是单双键交替结构，故易加成为环己烷
解析：
选B 苯的性质很稳定，一般不能被氧化剂氧化，与H2等加成时，常需要加入催化剂，易与Br2、硝酸、硫酸等发生取代反应。
3．下列实验操作中正确的是（ ）
A．将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯
B．除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液
C．用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在混合液中
D．制取硝基苯时，应取浓H2SO42mL，加入1.5mL浓HNO3，再滴入苯约1mL，然后放在水浴中加热
解析：
选B 在铁粉存在下，苯和液溴的反应非常剧烈，不需加热。
苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在水浴中测水的温度，控制在55～60℃。
混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入到浓硝酸中，且边加边振荡（或搅拌）散热。
4．50℃～60℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯，反应装置如图。
下列对该实验的描述错误的是（ ）
A．最好用水浴加热，并用温度计控温
B．长玻璃管起冷凝回流作用
C．提纯硝基苯时只需直接用水去洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质
D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率
解析：
选C 该反应温度不超过100℃，所以用水浴加热，A项正确；因反应物受热易挥发，所以用长玻璃管起冷凝回流作用，B项正确；用水洗涤不能除去没反应完的苯，因为苯不溶于水，C项错误；加入过量硝酸可以使平衡向右移动，从而提高苯的转化率，D项正确。
5．
（1）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的一种含叁键且无支链链烃的结构简式：
________。
（2）苯不能使溴水因反应而褪色，性质类似烷烃，但能与液溴、浓硝酸等发生取代反应，写出苯的硝化反应的化学方程式：
__________________________________。
（3）烷烃中脱去2mol氢原子形成1mol双键要吸热，但1，3环己二烯（
）脱去2mol氢原子变成苯却放热，可推断苯比1，3环己二烯________（填“稳定”或“不稳定”）。
（4）1866年凯库勒（下图）提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实______________（填字母）。
a．苯不能使溴水褪色
b．苯能与H2发生加成反应
c．溴苯没有同分异构体
d．邻二溴苯只有一种
（5）现代化学认为苯分子中碳碳之间的键是___________________________________。
解析：
（1）苯的分子式为C6H6，与同碳原子数烷烃相比少了8个H，故分子式为链烃时其分子中应含2个
或一个
和两个
等。
（2）苯发生硝化反应时
取代苯环上的一个H而生成
和H2O。
（3）化学反应中放热越多生成物的状态越稳定，反之，吸热越多反应物的状态越稳定。
（4）苯不具有时烯烃的性质，是苯的凯库勒结构所不能解释的事实，若按照苯的凯库勒结构式，邻二溴苯的两个溴原子可以分别在双键或单键两端，而不是只有一种结构。
（3）稳定
（4）ad
（5）介于单键和双键之间的独特的键
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