3-2-来自石油和煤的两种基本化工原料-2-苯.ppt
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1、2 来自石油和煤的两种基本化工原料来自石油和煤的两种基本化工原料现代工业的血液现代工业的血液现代工业的粮食现代工业的粮食来自于煤的来自于煤的物理性质:物理性质:(1)无色、带有特殊气味的液体,有毒;)无色、带有特殊气味的液体,有毒;(2)密度比水小;)密度比水小;(3)难溶于水;)难溶于水;(4)熔点)熔点5.5 ,沸点,沸点80.1。Michael Faraday( 17911867) 19 19世纪欧洲许多国家都世纪欧洲许多国家都使用煤气照明,煤气通常是使用煤气照明,煤气通常是压缩在桶里贮运的,人们发压缩在桶里贮运的,人们发现这种桶里总有一种油状液现这种桶里总有一种油状液体,但长时间无人问
2、津。英体,但长时间无人问津。英国科学家国科学家法拉第法拉第对这种液体对这种液体产生了浓厚兴趣,他花了整产生了浓厚兴趣,他花了整整五年时间提取这种液体,整五年时间提取这种液体,从中得到了苯从中得到了苯一种无色油一种无色油状液体。状液体。苯的发现史苯的发现史科学史话科学史话 1834年,德国科学家米希尔里希年,德国科学家米希尔里希(E.F.Mitscherlich,17941863)通过蒸)通过蒸馏苯甲酸与石灰的混合物,得到了与法拉馏苯甲酸与石灰的混合物,得到了与法拉第所制液体相同的一种液体,并命名为苯。第所制液体相同的一种液体,并命名为苯。 待有机化学中的正确分子概念和原子待有机化学中的正确分子
3、概念和原子价概念建立后,法国化学家热拉尔价概念建立后,法国化学家热拉尔(C.F.Gerhardt,18161856)等人又进)等人又进行了苯的相对分子质量和分子式的测定。行了苯的相对分子质量和分子式的测定。 发现苯后,经过法国化学家日拉尔等人的精发现苯后,经过法国化学家日拉尔等人的精确测定,发现苯仅由碳、氢两种元素组成,其确测定,发现苯仅由碳、氢两种元素组成,其中碳的质量分数为中碳的质量分数为92.3%,苯蒸气密度为同温、,苯蒸气密度为同温、同压下氧气密度的同压下氧气密度的2.44倍,请确定苯的分子式。倍,请确定苯的分子式。解:解:Mr=2.443278C: 7892.3%12=6 H: 78
4、 (1-92.3%)1=6所以苯的分子式为所以苯的分子式为C6H6。科学探究科学探究 根据现有的有机化学知识,请写出苯根据现有的有机化学知识,请写出苯(C6H6)可能的结构简式。)可能的结构简式。碳四价学说碳四价学说CH CCH2CH2C CHCH3C CC CCH3CH3CH CCHC CHCH CCH CHCH CH2CH2 C CHCH C CH2往分别盛有少量往分别盛有少量溴水溴水和和酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液的的试管中滴加苯试管中滴加苯, ,观察有什么现象观察有什么现象? ?结论:结论:现象:现象:苯不与溴水反应,也不能被酸性高锰钾苯不与溴水反应,也不能被酸性高锰钾溶液氧化,但
5、易溶解溴单质!说明苯结溶液氧化,但易溶解溴单质!说明苯结构中无碳碳双键和叁键。构中无碳碳双键和叁键。往盛有溴水的溶液中滴加苯,溶液分往盛有溴水的溶液中滴加苯,溶液分层,上层层,上层橙红色橙红色,下层,下层无色无色。往盛有。往盛有酸性高锰酸钾的溶液中滴加苯,溶液酸性高锰酸钾的溶液中滴加苯,溶液不褪色,分层,上层无色,下层紫色。不褪色,分层,上层无色,下层紫色。通过上面的实验我们否定了苯的链状结通过上面的实验我们否定了苯的链状结构,若苯为多环结构,可能有以下结构:构,若苯为多环结构,可能有以下结构:三棱柱烷三棱柱烷例如:例如:像打开的书像打开的书但上述结构又很快被推翻了,因为科学但上述结构又很快被
6、推翻了,因为科学测定苯的测定苯的邻邻二氯代物只有一种,而上述二氯代物只有一种,而上述结构不止一种。结构不止一种。梦梦寐寐以以求求 一天,困顿至极的凯库勒进入了梦境:一天,困顿至极的凯库勒进入了梦境:“我把坐椅转我把坐椅转向炉边,进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动:长长向炉边,进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动:长长的队伍,变化多姿,靠近了,连接起来了,一个个扭的队伍,变化多姿,靠近了,连接起来了,一个个扭动着回转着,像蛇一样。看,那是什么?一条蛇咬住动着回转着,像蛇一样。看,那是什么?一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前旋转。我如从电掣中惊醒。了自己的尾巴,在我眼前旋转。我如从电掣中惊醒。那晚我为这个
7、假说的结果工作了一整夜。那晚我为这个假说的结果工作了一整夜。” 在德国化在德国化学会成立学会成立2525周年庆祝大会上,凯库勒开玩笑地对人们周年庆祝大会上,凯库勒开玩笑地对人们说:说:“先生们,让我们学会做梦吧!先生们,让我们学会做梦吧!” 为了探求谜底,凯库勒每天只睡三四为了探求谜底,凯库勒每天只睡三四个小时,工作起来就忘记了休息,黑板、个小时,工作起来就忘记了休息,黑板、地板、笔记本,甚至是墙壁上,到处都地板、笔记本,甚至是墙壁上,到处都是他写下的化学结构式,但一直没有什是他写下的化学结构式,但一直没有什么结果。么结果。苯的结构苯的结构凯库勒式凯库勒式凯库勒凯库勒1866年提出两点假设:年
8、提出两点假设:(1)苯的六个碳原子形成闭)苯的六个碳原子形成闭合环状,即平面六边形。合环状,即平面六边形。(2)各碳原子间存在着单、)各碳原子间存在着单、双键交替形式。双键交替形式。简写简写凯库勒确定的苯的分子结构凯库勒确定的苯的分子结构分子式:分子式:C6H6结构简式:结构简式:结构式:结构式:现代科学对苯的结构研究显示:现代科学对苯的结构研究显示:1、苯分子为平面正六边形结构,键角为、苯分子为平面正六边形结构,键角为120o2、苯分子中碳碳键的参数:、苯分子中碳碳键的参数:资料卡片资料卡片 键键 能能(kJ/mol)键键 长长(10-10 m)CC348 1.54CC615 1.33苯中碳
9、碳键苯中碳碳键494 1.40 苯中碳碳键苯中碳碳键是一种是一种介于单键和双键之间介于单键和双键之间的独特的键的独特的键。比例模型比例模型球棍模型球棍模型所以,苯的结构简式为:所以,苯的结构简式为:(3)碳碳键是一种)碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键,介于单键和双键之间的独特的键, 6个碳原子之间的键个碳原子之间的键完全相同,不是单双键交替完全相同,不是单双键交替苯的结构特点小结:苯的结构特点小结:(2)6个碳原子呈个碳原子呈平面正六边形平面正六边形, 键角都是键角都是120 所有原子都在所有原子都在同一平面同一平面,4个原子共直线个原子共直线(4)结构简式应为)结构简式应为 ,凯库勒
10、式,凯库勒式 仍然可使用,但只具有纪念意义,不代表苯分子仍然可使用,但只具有纪念意义,不代表苯分子 的真实结构。的真实结构。(1)分子式:)分子式:C6H61、苯的二溴取代物有、苯的二溴取代物有 种同分异构体。种同分异构体。写出它们的结构简式。写出它们的结构简式。 BrBr 邻二溴苯邻二溴苯BrBr 间二溴苯间二溴苯BrBr对二溴苯对二溴苯苯的邻二溴取代物有苯的邻二溴取代物有 种同分异构体?种同分异构体?2、苯乙烯(、苯乙烯( )中,)中,在同一平面上的原子最多有在同一平面上的原子最多有_个,至少个,至少有有_个。个。 CHCH21612性质性质苯的特殊结构苯的特殊结构苯的特殊性质苯的特殊性质
11、饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃取代反应取代反应加成反应加成反应苯的化学性质苯的化学性质结构结构苯的主要化学性质苯的主要化学性质1、氧化反应、氧化反应(1)在空气中)在空气中燃烧燃烧:现象:发出明亮火焰,带有浓黑烟现象:发出明亮火焰,带有浓黑烟(2)与酸性)与酸性KMnO4溶液不反应溶液不反应2C6H615O2 12CO26H2O点燃点燃反应条件:反应条件:纯溴、以纯溴、以Fe或或FeBr3作催化剂作催化剂+ Br2 FeBr3HBr+ HBr 苯的主要化学性质苯的主要化学性质2、取代反应、取代反应(1)溴代反应溴代反应溴苯溴苯是无色液体,是无色液体,密度比水的大。密度比水的大。导管口附近有白雾出
12、现导管口附近有白雾出现取锥形瓶中的液体滴加取锥形瓶中的液体滴加AgNO3溶液溶液, 有有不溶于不溶于HNO3的淡的淡黄色沉淀生成黄色沉淀生成锥形瓶中液体加入镁粉,产生大量气泡锥形瓶中液体加入镁粉,产生大量气泡实验现象实验现象把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯烧杯 里里,烧杯底部有褐色不溶于水的液体。,烧杯底部有褐色不溶于水的液体。取上层清液少许,向其中加入取上层清液少许,向其中加入KSCN, 溶液溶液变成血红色变成血红色。溴代反应实验思考题:溴代反应实验思考题:1.苯、溴、苯、溴、Fe屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的?屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的?2.Fe屑的作用是?
13、屑的作用是?3.将将Fe屑加入烧瓶后,烧瓶内有什么现象?说明什么?屑加入烧瓶后,烧瓶内有什么现象?说明什么?4.长导管的作用是长导管的作用是什么?什么? 5.为什么导管末端不插入液面下?为什么导管末端不插入液面下?苯苯 液溴液溴 Fe屑屑催化剂催化剂(实际起催化作用的是实际起催化作用的是FeBr3)剧烈反应,烧瓶中充满红棕色蒸气。反应放热。剧烈反应,烧瓶中充满红棕色蒸气。反应放热。用于导气和冷凝回流(或冷凝器)用于导气和冷凝回流(或冷凝器) 溴化氢易溶于水,防止倒吸。溴化氢易溶于水,防止倒吸。7.怎样证明发生了取代反应而不是加成反应?怎样证明发生了取代反应而不是加成反应?8.纯净的溴苯应是无色
14、的,为什么所得溴苯为褐色?纯净的溴苯应是无色的,为什么所得溴苯为褐色?怎样使之恢复本来的面目?怎样使之恢复本来的面目?苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成,说明它苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成,说明它们发生了取代反应而非加成反应。们发生了取代反应而非加成反应。方法:方法:pH试纸,较活泼金属单质,试纸,较活泼金属单质,AgNO3溶液,碳溶液,碳酸盐等。酸盐等。因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水因为未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中。用水和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去。和碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去。6、导管口为何出现白雾?、导管口为何出现白雾?HBr在空气中形成小液滴在空气中形成小
15、液滴+ HNO3(浓浓) HNO2+ H2O 浓浓H2SO4水浴加热水浴加热苯的主要化学性质苯的主要化学性质2、取代反应、取代反应(2)硝化反应硝化反应硝基苯硝基苯纯净的硝基苯:无色油状液体,不溶于水,纯净的硝基苯:无色油状液体,不溶于水,密度比水大。密度比水大。NO2硝基硝基(1)将)将浓硫酸滴入浓硝酸中浓硫酸滴入浓硝酸中制成混合酸,冷却到制成混合酸,冷却到50- 60以下,以下, 再慢慢滴入苯,边加边振荡。再慢慢滴入苯,边加边振荡。(2)水浴加热水浴加热(受热均匀;便于控制反应的温度受热均匀;便于控制反应的温度),控制温度),控制温度 在在50-60,因为温度过高,苯易挥发,且硝酸也会分解
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