1、第二章 烃第三节 芳香烃第1课时 苯 教学目标1从化学键角度了解苯的结构特点，进而理解苯的性质的特殊性。2通过实验探究活动，预测、验证并分析苯的化学性质。 教学重难点苯的结构和性质。 教学过程【新课导入】苯的发现：19世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，煤炭工业蒸蒸日上。不少国家使用煤气照明，人们发现煤气罐里常残留一些油状液体。英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣，他花了整整五年的时间从这种液体里提取出了苯。1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的“氢的重碳化合物”苯。芳香烃：分子里含有一个或多个苯环结构的烃。苯是最简单的芳香烃，同时苯也是一种重要的化工原料和有机溶
2、剂。【新知讲解】一、苯【演示】学生观察苯的色、态、味、水溶性及和水密度比较。1苯的物理性质无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水；密度比水的小，常温下密度为0.88 g/cm3；易挥发，沸点为80.1，熔点5.5。2苯的分子结构分子式：C6H6 【科学史教育】梦寐以求苯分子的凯库勒式结构凯库勒是德国化学家。19世纪中期，随着石油、炼焦工业的迅速发展，有一种叫做“苯”的有机物的结构成了许多化学家面临的一个新的难题，凯库勒就是其中的化学家之一。为了探求谜底，他每天只睡三四个小时，工作起来就忘记了休息，黑板、地板、笔记本，甚至是墙壁上，到处都是他写下的化学结构式，但一直没有什么结果。一天，困顿至极的
3、凯库勒，恍惚见到一条首尾相衔的蛇在眼前飞舞，心神领会中一下悟到了苯的结构式。他事后叙述了这段梦境：“事情进行得不顺利，我的心想着别的事了。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。那晚我为这个假说的结果工作了一整夜。”在德国化学会成立25周年庆祝大会上，凯库勒报告了自己发现的经过，开玩笑地对人们说：“先生们，让我们学会做梦吧！”长时间的准备，严密的逻辑思考，山穷水复疑无路时，梦寐以求的结果戏剧性地得到了突破。所谓积之于平时，得之于顷刻，正是灵感
4、对艰苦劳动的一种奖赏。应该指出的是，凯库勒能够从梦中得到启发，成功地提出重要的结构学说，并不是偶然的。这是由于他善于独立思考，平时总是冥思苦想有关的原子、分子、结构等问题，才会梦其所思；更重要的是，他懂得化合价的真正意义，善于捕捉直觉形象；加之以事实为依据，以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨，这一切都为他取得成功奠定了基础。【提问】苯分子结构中存在碳碳双键吗？如何用实验证实或证伪？【实验】 向两支各盛有2 mL苯的试管中分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水，用力振荡，观察现象。 现象：振荡、静置后，均分层；苯在上层，酸性高锰酸钾溶液不褪色；下层溴水颜色变浅，上层显橙黄色。实验表明，苯不能被酸性高
5、锰酸钾溶液氧化，也不与溴水反应。溴在苯中的溶解度比水中的大，因此苯能将溴从水中萃取出来。【总结】苯分子中不存在碳碳双键。【讲解】科学家用X射线衍射法证实了苯分子结构是平面正六边形（6个碳原子和6个氢原子共面），其中6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以键结合，键间夹角均为120，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都为1.3910-10 m，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间，比C-C单键的键长(1.5410-10m)短，比C=C键长(1.3310-10m)长；每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，互相平行重叠形成大键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。所以苯环中并
6、不存在单、双键交替的结构，平面正六边形的每一个碳碳键的键长都相等，它既不是单键，也不是双键，应是一种介于单键和双键之间的独特的键大键。因此苯分子结构简式也常表示为：苯分子中的键和大键示意图【小结】苯的分子结构特点 苯分子为平面正六边形结构， 12个原子共面，键角为120 苯分子中碳碳键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键大键。苯的这种结构叫苯环结构，苯环结构稳定。【课堂练习】1下列事实不能说明“苯分子结构中不存在碳碳单键和双键交替结构”的是 A苯不能使溴水和酸化高锰酸钾溶液褪色B苯在一定条件下既能发生取代反应又能发生加成反应 C邻二甲苯只有一种结构 D苯环上碳碳键的键长相等 答案：B【
7、总结】哪些实验或事实能说明苯分子结构中不存在碳碳双键？ 实验说明：用碳碳双键的典型性质证明，不能被酸性高锰酸钾氧化、不能与溴水加成。 事实说明：邻二氯苯不存在同分异构体。 分子结构数据说明：键能、键长苯中碳碳键长CC单键的键长C=C双键的键长都为1.3910-10 m1.5410-10 m1.3310-10 m【讲解】3苯的化学性质（1）稳定性：不能与酸性高锰酸钾和溴水反应。 （2）可燃性：2C6H6 + 15O2 点燃 12CO2 + 6H2O 【演示】在纸上浸少许苯，或在蒸发皿中加入少量苯，点燃。 现象：苯在空气里燃烧会产生浓重的黑烟（思考原因？）（3）取代反应I卤代反应：纯净的溴苯是无色
8、油状液体，有特殊的气味，不溶于水，密度比水的大。通过上述反应制得的溴苯中因溶有未反应的溴，而呈红褐色。思考：如何除去溴苯中溶解的少量溴？（用NaOH溶液洗涤）II硝化反应：HNO3可以表示为：HO-NO2（羟基和硝基相连，注意：硝基与二氧化氮不同，它不是能单独存在的分子，而是原子团，它是硝基化合物的官能团；硝基苯分子中，硝基中氮原子和苯环上碳原子相连。）纯净的硝基苯是无色、具有苦杏仁味的油状液体，不溶于水，比水重，易溶于有机溶剂中，有毒。 III磺化反应：苯可与浓硫酸、温度控制在7080，发生取代反应，此反应也叫磺化反应，生成苯磺酸，-SO3H为磺酸基；硫酸的结构可简单表示为：苯磺酸分子中，磺
9、酸基中的硫原子与苯环上的碳原子直接相连。磺化反应在有机合成中的应用：磺化反应的可逆性在有机合成中十分有用，在合成时可通过磺化反应先保护苯环上的某一位置，待后续发生其他反应后，再通过稀硫酸或盐酸将磺酸基除去，即可得到所需的化合物。例如，用甲苯制邻氯甲苯时，可利用磺化反应来保护对位：【知识拓展】苯环的其他取代反应拓展1：傅-克烷基化反应（苯环上的氢被烷基取代）拓展2：傅-克酰基化反应（苯环上的氢被酰基取代）（4）加成反应苯环结构虽然稳定，但在一定条件下也能发生加成反应，如：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷。 注意：苯比烯、炔难进行加成反应；不能与溴水反应，
10、但能萃取溴而使其褪色。【课堂练习】1.下列有机物分子中，所有原子不可能同时处于同一平面的是( )A.乙炔B.乙烯C.苯D.丙烯答案：D2.下列物质中，可以被用来鉴别苯和己烯的是( )A.水 B.酸性高锰酸钾溶液 C.氢氧化钠溶液 D.四氯化碳答案：B3.对下列变化过程中的反应类型的判断，不正确的是( )A.CH4CH3Cl 取代反应B.CH2=CH2CH2BrCH2Br 加成反应C.苯 溴苯 取代反应D.苯 硝基苯 加成反应答案：D【课堂总结】苯性质小结：易取代，难加成，难氧化 稳定，不易被氧化； 可燃； 易发生取代反应； 难发生加成反应苯属于芳香烃，由于苯环结构较特殊，苯兼具有饱和烃及不饱和烃的性质，但反应条件和难以程度又有所不同。苯在一定条件下能发生取代反应，在一定条件下也能发生加成反应，其中取代反应比加成反应更易发生。 7 / 7
