第五讲：苯和芳香烃  石油

高三化学     编号：351059     主编人：李   玏     审核：李   玏

班级           学簇           姓名　　　　　　。

【学习目标】：

1．掌握苯、甲苯、二甲苯的结构和性质、芳香烃的概念。

2．掌握苯环上的取代反应，苯侧链的氧化、苯环上取代基的位置异构、苯环分子空间结构等知识。

3．掌握并比较苯的卤代、硝化、两个实验的条件和装置；

4．了解石油所含化学成分；石油分馏、裂化和裂解等原理。

【知识框架】：

芳    芳   苯系    苯及苯的同系物：通式为    CnH2n-6  (n≥6)

香    香   芳香    稠环芳香烃：    萘、蒽等

族    烃    烃     其它芳香烃：    苯乙烯、联二苯等

化         非苯系芳香烃 （中学阶段未涉及）

合

物   芳香烃的衍生物。如：苯酚、苯甲酸、萘甲酸等。

【知识要点】：

一、人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程。

(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，因苯不能使酸性高锰酸钾反应，也不能和溴水发生加成反应，得苯不是链状分子。

(2)已知分子式为 C6H6 的结构有多种，其中的两种为：

① 这两种结构的区别表现在：定性方面（即化学性质方面）：Ⅱ能_______而Ⅰ不能

a．被酸性高锰酸钾溶液氧化    b．能与溴水发生加成反应，

c．能与溴发生取代反应        d．能与氢气发生加成反应

定量方面（即消耗反应物的量的方面）：1 mol C6H6 与H2加成时：Ⅰ需______mol，而Ⅱ 需 _______mol。

② 今发现 C6H6  还可能有另一种如右图立体结构：该结构的二氯代物有_______种。

(3)萘 也是一种芳香烃，它的分子式是 C10H8 ,请你判断它的结构简式可能是下列中的_____（填入编号）

(4)根据第(3)小题中你判断得到的萘结构简式，它不能解释萘的下列      事实（填入编号）

     a． 萘不能使溴水褪色            b． 萘能与H2发生加成反应

     c． 萘分子中所有原子在同一平面  d．一溴代萘（C10H7Br）只有两种

由以上讨论写出下列内容：

1．“苯身”—— 苯分子的结构

苯的分子式        ，结构简式：       ，凯库勒式：         ，空间构型：              ，键角             。具有              的键。

2．“苯色”—— 苯的物理性质

                                                                  。

注意：苯不和溴水发生加成，但能使溴水褪色（萃取）。

3．“苯性”—— 苯的化学性质

A 卤代                                 B 硝化                                

C 磺化                                 D 加成                                

注意：苯的溴代是溴化铁做催化剂，反应不需要加热，反应本身是放热反应。

二、苯的同系物

1、  概念：                                                           。

2、  化学性质：

（1）、苯环上的有关反应：

A、  取代比苯容易：                                                  

B、  加成与苯相似：                                                  

（2）、侧链上的有关反应：

A、  苯环的侧链可以被氧化为羧酸，（用此原理可以鉴别苯和苯的同系物）。

B、  侧链上的氢原子能被取代。

（3）、卤代反应：光照条件下，在        链上取代，有      存在时，在苯环上取代。

三、苯发生取代反应的两个重要实验

1、    苯的溴代实验：（请同学观察课本中的实验装置图）然后讲解

注意事项：（1）加入试剂的顺序：                          

（2）从何现象可推出反应为为放热反应？                                     

（3）从何现象可推出反应为为取代反应而不是加成反应？

（4）因有机反应较缓慢，而苯和液溴又都易挥发，为充分利用原料，故在反应器上用一直长的玻璃管，起                       作用。

（5）为防止生成的溴化氢发生液体的倒吸，故导气管的末端不能插入液面以下。（{zh0}加一个什么仪器？）。                                                    

（6）反应过程中在锥形瓶的底部会有褐色油状液体沉积，这是生成的溴苯溶解了溴和溴化铁，可用大量的水反复洗涤除去杂质，纯溴苯是                液体。

2、苯的硝化实验（请同学观察课本中的实验装置图）然后讲解

注意事项：

（1）、实验过程：A.先取       ，再加        ，等冷却到50度以下后慢慢滴加         ；

B.水浴的温度要控制在     度以下，因在              度时会生成苯磺酸；

C.把{zh1}产物倒入一个盛有水的烧杯中，因混合酸被稀释密度变小，硝基苯会聚集在下层，未反应的苯浮在水面上；

D.产品用            溶液洗涤。

（2）长直玻璃管的作用有二：一起          作用，防止                           ；二是使体系与外界大气相通，防止                          。

（3）生成的硝基苯为无色油状液体，有明显的         味，密度比水大，不溶解于水。

五、石油

1．石油的成分：石油主要是由各种                               所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。

2．实验室蒸馏石油的装置和操作：

（1）主要仪器：                                               

（2）温度计的位置：水银球上端应与蒸馏烧瓶支管处相平，以用于测量蒸气的温度；

（3）加入几片碎瓷片：以防                      。

（4）进出水方向：下进上出，与蒸气形成逆向热交换。

3．石油裂化：为提高汽油的产量，在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。裂化产物中会生成不饱和烃。

如：C16H34 　　　C8H18+C8H16       C8H18　　　　 C4H10 + C4H8

C4H10　　　　 CH4+C3H6            C4H10 　　　　C2H4+C2H6

【典例剖析】：

【例1】（1）今有A、B、C 3种二甲苯；将它们分别进行一硝化反应得到的产物分子式都是C8H9NO2,但A得到两种产物，B得到3种产物，C只得到一种产物。由此可以判断A、B、C各是下列哪一结构，请将字母填入结构式后面的括号中。

解析：对二甲苯只有一种等效氢，一硝化产物有一种；间二甲苯有三种等效氢，一硝化产物有三种；邻二甲苯有两种等效氢，一硝化产物有两种。

（2）请写出一个化合物的结构式。它的分子式是C8H9NO2,分子中有苯环，苯环上有三个取代基，其中之一为羧基，但并非上述二甲苯的硝化产物。请任写二个。

解析：硝基化合物和氨基酸互为同分异构体，所以此种物质的结构中的三个取代基为，羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、甲基（-CH3）

【例2】：丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（A ）

A、19%　　　　 B、25%　　　　 C、36%　　　　　 D、40%

分析：丁烷的两种断裂方式为： C4H10　　 △　 CH4+C3H6（丙烯）

　　　　　　　　　　　　　　 C4H10　　 △　 C2H6+C2H4（乙烯）

设丁烷为1mol，则裂解的物质的量为0.9mol，反应后混合气体的总物质的量为0.9×2+0.1=1.9mol。其中分子量最小的烃为CH4，求其物质的量是其关键。

【实战演练】：

（A级）1.有下列物质①甲烷 ②苯 ③聚丙烯 ④CH2=CH-CH=CH2 ⑤CH3-C≡C-CH3 ⑥己烷 ⑦邻-二甲苯 ⑧裂解气 ⑨直馏汽油 ⑩裂化汽油，既能使酸性高锰酸钾褪色，又能使溴水反应使之褪色的是                                             （填写编号）

（A级）2.有三种不同的基团，分别为－X、―Y、―Z，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，能生成的同分异构体数目是           (    )                                             

       A． 10          B． 8               C． 6                   D． 4

（B级）3.将溴水和苯混合振荡，静置后分液分离，让分离出的苯层置于一试管中，加入某物质后可以在试管中产生白雾，这种物质是（      ）                                                     

A．亚硫酸钠     B．溴化铁         C．锌粉    D．铁粉

（C级）4.甲苯苯环上的一个氢原子被含有4个碳原子的烷基所取代，可能得到的一元取代物有  （     ）

A． 3            B． 6               C．10            D． 12

（C级）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．甲苯能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．甲苯燃烧产生带浓烈的黑烟的火焰      D．1 mol甲苯能与3 mol H2发生加成反应

（C级）6.裂化汽油中除含有烷烃外，还含有烯烃和甲苯、二甲苯等的同系物。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为：

（1）向样品中先逐滴加入          ，振荡，如果看到                      ，

则证明裂化汽油中有               存在。

（2）继续逐滴加入           至            为止，静置，用分液漏斗分出        （填“上”或“下”）层的裂化汽油样品，再加入            ，振荡，如果看到            ，则证明裂化汽油中有                     存在。

（D级）7. 实验室制备溴苯可用下图所示装置。请回答下列问题：

（1）关闭F夹，打开C夹，往装有少量苯的三口烧瓶中由A口加入少量溴，再加入少量铁屑，塞住A口，则三口烧瓶中发生的化学方程式为：

                                和        

（2）D、E试管内出现的现象为：       

                                                                          。

（3）待三口烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时松开F夹，关闭C夹，可以看到的现象是：

（4）简述将三口烧瓶中的溴苯分离提纯的方法：                                

                                                                           。

【学后反思】：