苯的結構和性質【學習目標】1、會寫苯的分子式、結構式、結構簡式2、知道苯分子中的碳碳鍵是一種介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的獨特的鍵3、知道苯能夠發生氧化反應、加成反應、取代反應，并會寫相應的化學方程式【主干知識梳理】一、苯的結構與物理性質1、苯的分子組成及結構分子式結構式結構簡式空間填充模型C6H6或化學鍵形成苯分子中的6個碳原子均采取sp2雜化，每個碳的雜化軌道分別與氫原子及相鄰碳原子的sp2雜化軌道以σ鍵結合，鍵間夾角均為120°，連接成六元環。每個碳碳鍵的鍵長相等，都是139pm，介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵的鍵長之間。每個碳原子余下的p軌道垂直于碳、氫原子構成的平面，相互平行重疊形成大π鍵，均勻地對稱分布在苯環平面的上下兩側結構特點=1\*GB3①苯分子為平面正六邊形結構，分子中6個碳原子和6個氫原子都在同一平面內，處于對位的4個原子在同一條直線上=2\*GB3②6個碳碳鍵鍵長完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊化學鍵【微點撥】“苯環型”分子共線、共面問題類型結構式結構特點共線、共面情況苯環型平面正六邊形結構12個原子共平面，位于對角線位置的4個原子共直線規律：有機物分子結構中每出現1個苯環，則整個分子中至少有12個原子共面分析甲苯(C7H8)原子共面情況情況分析苯環上6個碳原子、5個氫原子與=2\*GB3②C一定處在同一個平面。根據三角形規則(=1\*GB3①C，=2\*GB3②C，③H構成三角形)，③H也可能在這個平面上即：甲苯分子最多13個原子共平面，至少有12個原子共平面2、物理性質：苯是一種無色、有特殊氣味的液體，有毒，不溶于水。苯易揮發，沸點為80.1℃，熔點為5.5℃，常溫下密度比水的小3、應用：苯是一種重要的化工原料和有機溶劑【對點訓練1】1、苯的結構簡式可用來表示，下列關于苯的敘述中正確的是()A．苯分子中處于對位的兩個碳原子及與它們相連的兩個氫原子，不可能在同一條直線上B．苯中含有碳碳雙鍵，所以苯屬于烯烴C．苯分子中的6個碳碳鍵可以分成兩類不同的化學鍵D．苯分子中既不含有碳碳雙鍵，也不含有碳碳單鍵2、某烴結構簡式為，有關其結構的說法，正確的是()A．所有原子可能在同一平面內B．所有原子可能在同一條直線上C．所有碳原子可能在同一平面內D．所有氫原子可能在同一平面內二、苯的化學性質1、苯的氧化反應(1)與氧氣的燃燒反應：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O實驗現象：空氣里燃燒產生濃重的黑煙，同時放出大量的熱(2)苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化2、苯與溴的取代反應：苯與溴在FeBr3催化下可以發生反應，苯環上的氫原子可被溴原子取代，生成溴苯(1)反應的化學方程式：(2)溴苯的制備反應原料苯、純溴、鐵實驗原理實驗步驟①安裝好裝置，檢查裝置氣密性②把苯和少量液態溴放入燒瓶中③加入少量鐵屑作催化劑④用帶導管的橡膠塞塞緊瓶口實驗裝置實驗現象①劇烈反應，圓底燒瓶內液體微沸，燒瓶內充滿大量紅棕色氣體②錐形瓶內的管口有白霧出現，溶液中出現淡黃色沉淀③左側導管口有棕色油狀液體滴下，把燒瓶里的液體倒入冷水里，有褐色不溶于水的液體尾氣處理用堿液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和揮發出來的Br2【注意事項】①該反應要用液溴，苯與溴水不反應；加入鐵粉起催化作用，實際上起催化作用的是FeBr3②加藥品的順序：鐵苯溴③長直導管的作用：導出氣體和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸氣(冷凝回流的目的是提高原料的利用率)④導管未端不可插入錐形瓶內水面以下的原因是防止倒吸，因為HBr氣體易溶于水⑤導管口附近出現的白霧，是溴化氫遇空氣中的水蒸氣形成的氫溴酸小液滴⑥純凈的溴苯是無色的液體，密度比水大，難溶于水。反應完畢以后，將燒瓶中的液體倒入盛有冷水的燒杯里可以觀察到燒杯底部有褐色不溶于水的液體，這可能是因為制得的溴苯中混有了溴的緣故=7\*GB3⑦簡述獲得純凈的溴苯應進行的實驗操作：先用水洗后分液(除去溶于水的雜質如溴化鐵等)，再用氫氧化鈉溶液洗滌后分液(除去溴)，最后水洗(除去氫氧化鈉溶液及與其反應生成的鹽)、干燥(除去水)，蒸餾(除去苯)可得純凈的溴苯=8\*GB3⑧AgNO3溶液中有淺黃色沉淀生成，說明有HBr氣體生成，該反應應為取代反應，但是前提必須是在圓底燒瓶和錐形瓶之間增加一個CCl4的洗氣瓶，吸收Br2(g)，防止對HBr檢驗的干擾(若無洗氣瓶，則AgNO3溶液中有淺黃色沉淀生成，不能說明該反應為取代反應，因為Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中產生淺黃色沉淀)=9\*GB3⑨苯能萃取溴水中的溴，萃取分層后水在下層，溴的苯溶液在上層，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般為橙紅色(溴水也褪色，但為萃取褪色)3、苯與濃硝酸的取代反應：在濃硫酸作用下，苯在50～60℃能與濃硝酸發生硝化反應，生成硝基苯(1)反應的化學方程式：(2)硝化反應：苯分子里的氫原子被硝基取代的反應叫做硝化反應，苯的硝化反應屬于取代反應(3)硝基苯的制備反應原料苯、濃硝酸、濃硫酸實驗原理實驗步驟①配制混合酸：先將1.5mL濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入2mL濃硫酸，并及時搖勻和冷卻②向冷卻后的混合酸中逐滴加入1mL苯，充分振蕩，混合均勻③將大試管放在50～60℃的水浴中加熱④粗產品依次用蒸餾水和5％NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌⑤將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進行蒸餾，得到純硝基苯實驗裝置實驗現象將反應后的液體倒入一個盛有水的燒杯中，可以觀察到燒杯底部有黃色油狀物質生成【注意事項】①試劑加入的順序：先將濃硝酸注入大試管中，再慢慢注入濃硫酸，并及時搖勻和冷卻，最后注入苯②水浴加熱的好處：受熱均勻，容易控制溫度③為了使反應在50～60℃下進行，常用的方法是水浴加熱；溫度計的位置：水浴中④濃硫酸的作用：催化劑和吸水劑⑤玻璃管的作用：冷凝回流=6\*GB3⑥簡述粗產品獲得純硝基苯的實驗操作：依次用蒸餾水和氫氧化鈉溶液洗滌(除去硝酸和硫酸)，再用蒸餾水洗滌(除去氫氧化鈉溶液及與其反應生成的鹽)，然后用無水氯化鈣干燥，最后進行蒸餾(除去苯)可得純凈的硝基苯=7\*GB3⑦純硝基苯是無色、難溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味氣味的油狀液體，實驗室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解產生的NO2而顯黃色=8\*GB3⑧硝基苯有毒，沾到皮膚上或它的蒸汽被人體吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液體沾到皮膚上，應迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗凈=9\*GB3⑨使濃HNO3和濃H2SO4的混合酸冷卻到50～60℃以下，可能原因是：

a．防止濃HNO3分解

b．防止混合放出的熱使苯和濃HNO3揮發

c．溫度過高有副反應發生(生成苯磺酸和間二硝基苯)

4、苯與濃硫酸的取代反應：苯與濃硫酸在70～80℃可以發生磺化反應，生成苯磺酸(1)反應的化學方程式：(2)苯磺酸易溶于水，是一種強酸，可以看作是硫酸分子里的一個羥基被苯環取代的產物。磺化反應可用于制備合成洗滌劑5、苯的加成反應：在以Pt、Ni等為催化劑并加熱的條件下，苯能與氫氣發生加成反應，生成環己烷(1)反應的化學方程式：(2)討論：生成物是否還是平面結構？其一氯和二氯代物各有幾種？【對點訓練2】1、下列關于苯的說法中，正確的是()A．苯的分子式是C6H6，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，屬于飽和烴B．從苯的凱庫勒式()看，分子中含有雙鍵，所以苯屬于烯烴C．在催化劑作用下，苯與液溴反應生成溴苯，發生了加成反應D．苯分子為平面正六邊形結構，6個碳原子之間的鍵完全相同2、下列實驗操作中正確的是()A．將溴水、鐵粉和苯混合加熱即可制得溴苯B．除去溴苯中紅棕色的溴，可用稀NaOH溶液反復洗滌，并用分液漏斗分液C．苯和濃HNO3在濃H2SO4催化下反應制取硝基苯時需水浴加熱，溫度計應放在混合液中D．制取硝基苯時，應先加2mL濃H2SO4，再加入1.5mL濃HNO3，然后再滴入約1mL苯，最后放在水浴中加熱3、下列關于苯的敘述正確的是()A．反應①常溫下不能進行，需要加熱B．反應②不發生，但是仍有分層現象，紫色層在下層C．反應③為加成反應，產物是一種烴的衍生物D．反應④能發生，從而證明苯中是單雙鍵交替結構4、下列實驗中，不能獲得成功的是()A．用水檢驗苯和溴苯B．苯、濃硫酸、濃硝酸共熱制硝基苯C．用溴水除去混在苯中的己烯D．苯、液溴、溴化鐵混合制溴苯5、溴苯是一種化工原料，實驗室合成溴苯的裝置示意圖及有關數據如下。按以下合稱步驟回答問題物理性質裝置示意圖苯溴溴苯密度/g·cm30.883.101.50沸點/℃8059156水中溶度微溶微溶微溶(1)在a中加入15mL無水苯和少量鐵屑。在b中小心加入4.0mL液態溴。向a中滴入幾滴溴，有白霧產生，是因為生成了______氣體。繼續滴加至液溴滴完。裝置d的作用是______________________(2)液溴滴完后，經過下列步驟分離提純：①向a中加入10mL水，然后過濾除去未反應的鐵屑②濾液依次用10mL水、8mL10％的NaOH溶液、10mL水洗滌。NaOH溶液洗滌的作用是____________③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣，靜置、過濾。加入氯化鈣的目的是______________________(3)經過上述分離操作后，粗溴苯中還含有的主要雜質為_____，要進一步提純，下列操作中必須的是______A．重結晶B．過濾C．蒸餾D．萃取(4)在該實驗中，a的容積最適合的是______A．25mLB．50mLC．250mLD．500mL【苯的結構和性質】答案【對點訓練1】1、D。解析：苯分子處于對位的兩個碳原子及與它們相連的兩個氫原子，這四個原子共直線；苯分子中不含有簡單的碳碳雙鍵，苯不屬于烯烴；苯分子中的6個碳碳鍵完全相同，是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊化學鍵。故選D。2、C。解析：該烴含有苯環、，所有碳原子可能都在同一平面內，但至多有19個原子共面，即甲基上有2個氫原子不可能在該平面內，有5個碳原子和1個氫原子共線。【對點訓練2】1、D。解析：苯分子為平面正六邊形結構，6個碳原子之間的鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊的、完全相同的化學鍵。2、B。解析：苯和液溴在Fe催化作用下反應可得溴苯，而溴水不行。苯和濃HNO3在濃H2SO4催化作用下反應制取硝基苯時需水浴加熱，溫度計應放在水浴中測水的溫度，控制在50～60℃，混合濃硫酸和濃硝酸時，應將濃硫酸加入濃硝酸中，且邊加邊振蕩(或攪拌)散熱，冷卻后再加入苯。3、B。解析：常溫下苯與液溴在催化劑作用下發生取代反應生成溴苯，故A錯誤；苯不含碳碳雙鍵，不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，苯密度小于水，不溶于水，有分層現象，故B正確；反應③為苯與硝酸在濃硫酸作催化劑條件下發生