第二章 烃\n第三节 芳香烃第1课时 苯\n学习目标核心素养1．通过实物模型理解苯的结构特点及化学性质。2．通过实验理解溴苯和硝基苯的制备原理、装置及注意事项。1．宏观辨识与微观探析：从化学键的特殊性理解苯的结构特点，进而理解苯性质的特殊性。理解有机反应类型与分子结构特点的关系。2．证据推理与模型认知：根据平面正六边形模型，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情境呈现名师博客呈现\n新课情境呈现\n19世纪，欧洲许多国家都使用煤气照明，煤气通常是压缩在桶里贮运的，人们发现这种桶里总有一种油状液体，但长时间无人问津。1825年英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣，他花了整整五年时间提取这种液体，从中得到了一种无色油状液体。日拉尔等化学家测定该烃的分子式为C6H6，这种烃就是苯。1865年凯库勒根据“梦境”创立了苯环学说……\n\n课前素能奠基\n新知预习一、苯的分子结构1．苯的分子式：____________，最简式：___________，结构式：__________________，结构简式：_______________。C6H6CH\n2．苯的空间构型是__________________，六个碳原子均采取_________杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成_______键，键角均为___________；碳碳键的键长__________，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互__________重叠形成_________键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。平面正六边形sp2σ120°相等平行大π\n二、苯的性质1．物理性质：________色，有__________气味的液体，________溶于水，密度__________水，熔沸点__________，有毒。2．化学性质(1)氧化反应：燃烧时火焰明亮，有浓烟，反应方程式：__________________________________________。无特殊不小于较低\n无特殊不大\n无苦杏仁不大\n预习自测1．某化工厂发生苯爆燃特大事故。下列说法错误的是()A．苯是一种环状有机物B．苯分子中含有碳碳双键C．苯的分子式为C6H6D．苯与钠不反应解析：苯的结构简式为，为环状有机物，A正确；苯中碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，B项错误；苯分子中6个C,6个H，分子式为C6H6，C正确；苯不与钠反应，D正确。B\n2．下列关于苯的说法正确的是()A．易溶于水B．分子中C、H元素的质量比为1∶1C．苯的密度比水的大D．在空气中燃烧时产生较多的浓烟解析：苯的密度比水的小，难溶于水，A、C项错误；苯的分子式为C6H6，分子中C、H原子个数比为1∶1，B项错误；苯分子中含碳量高，在空气中燃烧时产生较多浓烟，D项正确。D\n3．凯库勒提出了苯的单、双键交替的六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它能解释的事实是()A．苯不能与溴水反应B．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．苯的一溴代物只有一种D．邻二溴苯只有一种C\n解析：如含有双键，则不能解释不能与溴水反应，故A不选；如含有碳碳双键，可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，故B不选；假设苯中存在单双键交替结构，苯上的氢原子都是等效氢原子，所以溴取代它们中的哪一个氢原子都是一样的，所以没有同分异构体，故C选；如果是单双键交替的正六边形平面结构，则邻二溴苯应有两种不同的结构，但事实是邻二溴苯只有一种，不能解释，故D不选。\n要点归纳\n课堂素能探究\n苯的分子结构和性质知识点\n探究提示：化学反应中放热越多生成物的状态越稳定，即苯比1,3-环己二烯更稳定；反之，吸热越多反应物的状态越稳定，即乙烷比乙烯稳定。乙烷分子中只有σ键，乙烯分子中有σ键和π键，π键不如σ键键能高；苯分子中的大π键键能更大，苯更稳定。\n知识归纳总结：1．苯的分子结构(1)苯中碳原子采取sp2杂化，除σ键外还含有大π键。苯分子为平面形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子共平面。\n\n2．苯的化学性质\n\n\n科学家对物质性质的推断一般要基于一些实验事实。下列能说明苯与一般的烯烃性质不同的事实是()A．苯分子是高度对称的平面型分子B．苯难溶于水C．苯不与酸性KMnO4溶液反应D．1mol苯在一定条件下可与3mol氯气发生加成反应典例1C\n解析：凯库勒式结构也是一个高度对称的平面型结构，故A错误；苯是芳香烃不溶于水，故B错误；苯中不含碳碳双键，因此不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故C正确；苯和三烯烃均可以与氯气发生加成反应，而且比例一致，故D错误。\n〔变式训练1〕有关苯分子中的化学键描述不正确的是()A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个σ键D．苯分子中六个碳碳键完全相同，键角均为120°解析：杂化轨道不能形成π键，A项错误。A\n问题探究：1．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？2．如何将浓硫酸、浓硝酸混合制得混酸？3．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？苯的取代反应实验知识点\n探究提示：1．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。2．将浓硫酸沿烧杯内壁注入浓硝酸中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却溶液至室温。3．原因是硝基苯中溶解了NO2，可以用稀NaOH溶液洗涤除去。\n知识归纳总结：1．苯的溴代反应\n\n\n2.苯的硝化反应\n\n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：典例2苯溴溴苯密度/g·cm－30.883.101.50沸点/℃8059156水中溶解度微溶微溶微溶\n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中滴入几滴液溴，有白雾产生，是因为生成了_________气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是____________________________；HBr吸收HBr和Br2并防止倒吸\n(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向分离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．萃取除去HBr和未反应的Br2除水苯C\n\n(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。\nB\n解析：反应完全后，硝基苯与酸分层，应选分液漏斗分离，粗产品用蒸馏烧瓶和直形冷凝管蒸馏得到硝基苯，故选B。\n名师博客呈现\n有机物分子空间构型题的解题思路1．基本空间构型(如下图)\n2．基本方法(1)有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氯单键等可以转动。(2)苯分子中苯环可以绕任一碳氢键为轴旋转，每个苯分子有3个对称轴，轴上有4个原子共直线。\n3．解题策略烃分子的空间结构尽管复杂多样，但归结为基本空间构型组合，就可以化繁为简，把抽象问题具体化，所以一定要深刻理解这四种基本空间构型的结构特点，并能进行恰当的组合和空间想象，同时要注意碳碳双键和苯环结构中的120°键角，克服书写形式带来的干扰，另外在审题时，还应特别注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等关键词和限制条件。\n课堂达标验收\n1．能说明苯分子的碳碳键不是单双键交替的事实是()①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色；②苯环中碳碳键的键长都相等：③邻二氯苯只有一种；④间二甲苯只有一种；⑤在一定条件下苯与H2发生加成反应生成环己烷A．①②③④B．①②③C．②③④⑤D．①②③⑤B\n解析：苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，故①正确；苯环上碳碳键的键长相等，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，故②正确；如果是单双键交替结构，苯的邻位二氯取代物应有两种同分异构体，但实际上只有一种结构，能说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，故③正确；无论苯环结构中是否存在碳碳双键和碳碳单键，间二甲苯都只有一种，所以不能证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键的交替结构，故④错误；苯虽然并不具有碳碳双键，但在镍作催化剂的条件下也可与H2加成生成环己烷，所以不能说明苯分子中碳碳键不是单、双键相间交替的事实，故⑤错误。\nB\n解析：制备溴苯的过程中有热量产生，溶液温度升高，导致沸点较低的液溴挥发，成为红棕色的溴蒸气，A正确；a装置中的溴蒸气挥发进入锥形瓶被硝酸银溶液吸收，也会产生淡黄色的溴化银沉淀，故a装置锥形瓶中出现淡黄色沉淀，不能说明苯和液溴发生了取代反应，B错误；反应后的混合液中加入氢氧化钠后，NaOH与溴化铁反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，C正确；HBr气体极易溶于水，用倒置的漏斗可防止倒吸，用浓氨水吸收HBr，挥发的NH3和HBr反应生成固体NH4Br，有白烟生成，D正确。\n\n请填写下列空白：(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时，具体操作是________________________________________。(2)步骤③中，为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是______________。(3)装置中常在试管上连接长玻璃导管，作用是________________________________。(4)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是______________。(5)步骤④中粗产品用5%的NaOH溶液洗涤的目的是____________________________。把浓硫酸慢慢注入浓硝酸中并不断搅拌水浴加热冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸分液漏斗洗去粗产品中的酸性杂质\n解析：(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时：把浓硫酸慢慢注入浓硝酸中并不断搅拌。(2)在50～60℃下发生反应，温度小于100℃，采取水浴加热，受热均匀，便于控制温度。(3)苯与浓硝酸易挥发，用长玻璃导管冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸，减少损失。(4)分离互不相溶的液体采用分液方法分离，使用的仪器是分液漏斗。(5)氢氧化钠溶液具有碱性，能中和未反应的酸，所以氢氧化钠的作用是洗去粗产品中的酸性杂质。
