炔、苯及其同系物的性質(zhì)【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：炔、苯及其同系物的性質(zhì)二、教學(xué)目標(biāo)了解乙炔的組成與結(jié)構(gòu)，掌握乙炔的性質(zhì)及用途；了解炔烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；了解苯的組成和結(jié)構(gòu)特征，掌握苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)炔烴的性質(zhì)，苯及其同系物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)四、教學(xué)過(guò)程：（一）乙炔、炔烴：乙炔是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，密度比空氣小，不溶于水。乙炔分子中C原子以sp雜化方式與其他原子形成共價(jià)鍵，因此，乙炔的結(jié)構(gòu)式為：HCCH，分子中每個(gè)原子都處于同一條直線上，鍵角為180。但乙炔分子中CC小于三倍的CC單鍵的鍵能之和，也小于單鍵和雙鍵的鍵能之和，因此乙炔的性質(zhì)也比較活潑，能與X2、HX等物質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，也能被酸性KMnO4溶液等強(qiáng)氧化劑所氧化。乙炔的化學(xué)性質(zhì)：與X2、HX和H2O等物質(zhì)的加成反應(yīng)燃燒與酸性KMnO4溶液作用使其褪色在一定條件下，乙炔還能發(fā)生聚合反應(yīng)：如三聚可得到苯，或發(fā)生加聚反應(yīng)，生成高分子化合物聚乙炔等乙炔的實(shí)驗(yàn)室制法：說(shuō)明：1、炔烴的結(jié)構(gòu)與乙炔的結(jié)構(gòu)相似，分子中都存在CC，CC含一個(gè)鍵和2個(gè)鍵，與CC直接相連的原子處于同一條直線上，其不飽和度為2；2、CC與H2加成時(shí)，完全加成的物質(zhì)的量之比為1：1，而CC與H2加成時(shí)，完全加成時(shí)的物質(zhì)的量之比為1：2；3、二烯烴（含兩個(gè)CC）與炔烴的通式相同，兩者互為同分異構(gòu)體。二烯烴與X2、H2加成時(shí)，有多種可能，可以加成一個(gè)CC，也可以加成兩個(gè)CC；若是共軛二烯，則還可以發(fā)生1，4加成等；4、實(shí)驗(yàn)室制取乙炔時(shí)，為得到平緩的乙炔氣流，用塊狀電石代替粉末狀電石，用飽和食鹽水代替水，并用分液漏斗向錐形瓶（或燒瓶）內(nèi)逐滴加入；生成的乙炔中由于含有H2S、PH3等氣體而帶有特殊難聞的氣味，可通過(guò)CuSO4溶液除去。例1描述分子結(jié)構(gòu)的下列敘述中，正確的是：A、6個(gè)碳原子有可能都在一條直線上B、6個(gè)碳原子不可能都在一條直線上C、6個(gè)碳原子有可能都在同一平面上D、6個(gè)碳原子不可能都在同一平面上解析：CC屬于平面型結(jié)構(gòu)，與CC所直接相連的原子處于同一平面上，CC屬于直線型結(jié)構(gòu)，與之直接相連的原子處于同一條直線上。同時(shí)，由于單鍵可以旋轉(zhuǎn)，因此CH3、CF3上各有一個(gè)H或F原子與雙鍵處于同一平面，因此該結(jié)構(gòu)中肯定共面的原子有8個(gè)，其中有6個(gè)是碳原子，可能共面的原子有10個(gè)；而共線的原子只有4個(gè)。故本題的答案為：BC答案：BC例21mol某烴最多能與2mol氯化氫發(fā)生加成反應(yīng)，生成氯代烴。1mol該氯代烴能和6mol氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成只含碳元素和氯元素的氯代烴。求該烴的分子式及可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。解析：設(shè)該有機(jī)物的化學(xué)式為CxHy，則有：CxHy2HClCxHy2Cl2；CxHy2Cl26Cl2CxCl86HCl，由此可得：2x28，2y6，解得：x3，y4，則該烴的化學(xué)式為：C3H4，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3CCH答案：C3H4、CH3CCH（二）苯及其同系物：1、苯的結(jié)構(gòu)：分子式：C6H6，最簡(jiǎn)式CH，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：（凱庫(kù)勒式）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：苯分子為平面結(jié)構(gòu)，碳碳鍵的鍵長(zhǎng)、鍵角均相等，鍵角120，鍵長(zhǎng)介于單、雙鍵之間，苯分子中的鍵是一種獨(dú)特的鍵，由一個(gè)大鍵和6個(gè)鍵組成。2、苯的性質(zhì)物理性質(zhì)：苯是一種無(wú)色、有特殊香味、易揮發(fā)的液體，熔點(diǎn)5.5、沸點(diǎn)80.5，當(dāng)溫度較低時(shí)凝結(jié)成無(wú)色晶體。比水輕，難溶于水，是常用的有機(jī)溶劑，苯是重要的有機(jī)化工原料。苯的化學(xué)性質(zhì)：苯分子的特殊結(jié)構(gòu)決定了苯分子穩(wěn)定性，常溫下苯不與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，也不能被酸性KMnO4溶液所氧化，在一定條件下，苯能與Cl2、溴單質(zhì)、濃硝酸等發(fā)生反應(yīng)。取代反應(yīng)（與鹵素單質(zhì)、濃硝酸的取代）：燃燒反應(yīng)：加成反應(yīng)（與H2加成）3、苯的同系物：苯分子中的H原子被烷基取代后的生成物，其分子通式為：CnH2n6（n6），而芳香烴是指分子中有苯環(huán)的烴，它可以含有1個(gè)或多個(gè)苯環(huán)，苯的同系物屬于芳香烴。芳香族化合物是指分子里含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的化合物，它包括芳香烴和它們的衍生物。苯的同系物的物理性質(zhì)：苯的同系物一般為無(wú)色液體，具有特殊氣味，有毒，難溶于水，密度比相對(duì)分子質(zhì)量相近的烷烴及烯烴的大，但小于1，其中甲苯、二甲苯常用作有機(jī)溶劑.苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)苯的同系物中含苯環(huán)和烷基，二者共同影響，使苯的同系物的性質(zhì)不是苯和烷烴的性質(zhì)的簡(jiǎn)單相加。苯的同系物的化學(xué)性質(zhì)與苯相似。取代（比苯更容易，側(cè)鏈對(duì)苯環(huán)的影響）甲苯與液溴的取代：a、苯環(huán)上的取代b、側(cè)鏈上的取代氧化反應(yīng)：燃燒生成CO2和H2O，能被酸性褪色加成反應(yīng)：（與H2加成，生成環(huán)己烷等物質(zhì)）說(shuō)明：1、苯及其同系物能將溴水中的溴萃取，但不能發(fā)生加成反應(yīng)，萃取了溴的苯或苯的同系物在上層，呈橙色，水在下層。2、書寫苯的同系物的同分異構(gòu)體時(shí)，苯環(huán)不變，變?nèi)〈奈恢茫內(nèi)〈兼湹拈L(zhǎng)短。如C9H12對(duì)應(yīng)的苯的同系物有以下八種同分異構(gòu)體。3、發(fā)生加成反應(yīng)，苯及其同系物比烯烴、炔烴困難；4、苯及其同系物發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，條件不同，產(chǎn)物不一樣。當(dāng)在鐵或Fe3+作催化劑時(shí)，苯與鹵素單質(zhì)發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)，生成鹵代苯；而在光照的條件下，則是苯環(huán)側(cè)鏈上的H被X原子所取代；5、兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)：（1）苯和液溴的取代反應(yīng)：裝置見下圖：試劑加入順序：先加苯，再加溴，最后加鐵粉。長(zhǎng)導(dǎo)管b段的作用：導(dǎo)氣和冷凝。導(dǎo)氣管c段出口不插入液面下的原因是：防止溶液倒吸，因HBr極易溶于水?，F(xiàn)象：導(dǎo)管出口有白霧（HBr遇水形成）；錐形瓶d中加AgNO3溶液有淺黃色沉淀生成。燒瓶的橡膠塞用錫箔包住的原因：防溴蒸氣腐蝕膠塞。把反應(yīng)后圓底燒瓶中混合液分離開的方法：把混合液倒入盛水的燒杯，底部有褐色不溶于水的液體（這是溶有溴單質(zhì)的溴苯），再向其中加入NaOH溶液洗滌（除Br2）后用分液漏斗分液即可，純凈的溴苯是無(wú)色不溶于水的液體。苯的用量不可太多，因苯、溴苯、溴相互溶解，當(dāng)反應(yīng)混合物倒入水中時(shí)不會(huì)在燒杯底部看到褐色液體。（2）苯的硝化反應(yīng)：試劑加入順序是先加濃HNO3再加濃H2SO4，冷卻后再加入苯，因?yàn)槿粝劝褲釮NO3加到濃H2SO4中易發(fā)生液體飛濺；兩種酸混合時(shí)放出大量的熱，易使HNO3分解，使苯揮發(fā)并會(huì)出現(xiàn)其他副反應(yīng)。用水浴加熱，溫度計(jì)水銀球應(yīng)插入水浴中。水浴加熱的好處：a受熱均勻，b溫度易控制。測(cè)水浴溫度，應(yīng)把水銀球放入水浴中。要與實(shí)驗(yàn)室制乙烯時(shí)溫度計(jì)的位置區(qū)別開來(lái)。硝基苯是無(wú)色、有毒、有苦杏仁味的油狀液體，密度比水大。生成的硝基苯有黃色，原因是溶解了NO2。可通過(guò)加NaOH溶液的方法除去，然后分液。例1能說(shuō)明苯分子平面正六邊形結(jié)構(gòu)中碳碳鍵不是單雙鍵相交替的事實(shí)是：A、苯的一元取代物沒有同分異構(gòu)體B、苯的間位二元取代物只有一種C、苯的鄰位二元取代物只有一種D、苯的對(duì)位二元取代物只有一種解析：如果苯分子是單、雙鍵交替組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，則苯分子的結(jié)構(gòu)應(yīng)為，那么苯的鄰位二元取代物存在兩種結(jié)構(gòu)，即但是實(shí)際上苯的鄰位二元取代物不存在同分異構(gòu)體，說(shuō)明苯分子中的碳碳鍵都是完全等同的。答案：C例2在瀝青蒸汽里含有多種稠環(huán)芳香烴，其中一些可視為同系物，如A，B，C所示。它們都含有偶數(shù)個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)。（1）該系列化合物中，相鄰兩化合物間遞增的值中的n和m的數(shù)值分別是：n ，m ，其等差數(shù)列的公差為 。（2）該系列化合物的通式為 。（3）該系列化合物中第25個(gè)分子式是 。（4）該系列化合物分子中所含C、H原子數(shù)的最大比值最接近于 （5）該系列化合物中所含碳元素的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。解析：（1）根據(jù)上述三種化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可知其分子式分別為C10H8、C16H10、C22H12，從而可知這個(gè)等差數(shù)列的公差為C6H2，其中n=6，m=2。（2）求通式要在分析前后兩個(gè)分子式之差的基礎(chǔ)上進(jìn)行，令n=1時(shí)分子式為C10H8，因等差數(shù)列的公差為C6H2，則通式為C6n+4H2n+6（n=1，2，3）或者根據(jù)其分子式分別為C10H8、C10+6H8+2、C10+6+6H8+2+2可知，每增加兩個(gè)苯環(huán)，分子中就增加6個(gè)碳原子（故碳原子是6n倍增加），增加2個(gè)氫原子（故氫原子是2n倍增加），則通式為C6n+4H2n+6。（3）當(dāng)n=25時(shí)，則分子式為。（4）該系列化合物分子中所含C、H原子數(shù)的最大比值可通過(guò)該化合物的通式求極限求得：（5）該系列化合物中碳的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為當(dāng)時(shí)，的極大值為答案：（1）n6，m2；（2）C6n+4H2n+6（n=1，2，3）；（3）（4）（5）例3二甲苯苯環(huán)上的一溴代物有六種同分異構(gòu)體，可以用還原法制得三種二甲苯，它們的熔點(diǎn)分別如下：六種溴二甲苯的熔點(diǎn)/234206213204214205對(duì)應(yīng)還原二甲苯的熔點(diǎn)/135427542754由此可推斷熔點(diǎn)為234的分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，熔點(diǎn)為54的分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。解析：對(duì)于數(shù)據(jù)題首先應(yīng)該分析數(shù)據(jù)，找出規(guī)律。本題中第一行給出六種物質(zhì)的熔點(diǎn)，而還原后只有3個(gè)熔點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中熔點(diǎn)為206、204、205的三種溴二甲苯還原后得到同一種二甲苯，其熔點(diǎn)為54；熔點(diǎn)為213和214的兩種二甲苯還原后也得到同一種熔點(diǎn)為27的二甲苯，由此說(shuō)明，有一種二甲苯的苯環(huán)上的一溴代物有三種，有一種二甲苯的一溴代物有兩種，當(dāng)然剩下的一種二甲苯的一溴代物只有一種。這樣就把問題轉(zhuǎn)化成了判斷二甲苯的一溴化物的同分異構(gòu)體數(shù)目。二甲苯有三種：鄰二甲苯，間二甲苯，對(duì)二甲苯，它們對(duì)應(yīng)的一溴二甲苯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：所以，有三種一溴二甲苯的是間二甲苯，只有一種一溴二甲苯的是對(duì)二甲苯。答案：例4實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置進(jìn)行苯與溴反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題。（1）若裝置中缺洗氣瓶，則燒杯中產(chǎn)生的現(xiàn)象無(wú)法說(shuō)明苯與溴的反應(yīng)是取代反應(yīng)，理由是： （2）反應(yīng)后得到的粗溴苯中溶有少量的苯、溴、三溴苯、溴化鐵和溴化氫?？赏ㄟ^(guò)以下操作除去：水洗；堿洗；水洗；干燥；。其中，操作堿洗的目的是 完成操作干燥后，接下來(lái)的操作是 （填操作名稱）（3）如果省略（2）中的操作，一開始就進(jìn)行堿洗，會(huì)對(duì)后面的操作造成什么影響？（簡(jiǎn)要說(shuō)明理由） 解析：若裝置中缺洗氣瓶，則揮發(fā)出的溴蒸氣進(jìn)入AgNO3溶液中生成AgBr沉淀，無(wú)法確定溴與苯反應(yīng)有HBr生成。粗溴苯中含溴、FeBr3、HBr，苯等雜質(zhì)，所以水洗目的是除去FeBr3、HBr，用堿洗的目的是除去溴及未除凈的HBr，再水洗的目的是除去生成的NaBr、NaBrO，接下來(lái)干燥是除去其中的水分，再接下來(lái)是除去苯，所需操作為蒸餾。很顯然，一開始用堿洗的后果會(huì)生成Fe（OH）3沉淀，而使分離較難。答案：（1）溴與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgBr沉淀，無(wú)法確定溴與苯反應(yīng)有HBr生成（2）除去粗溴苯中的溴和溴化氫；蒸餾（或分餾）（3）先用堿洗，溴化鐵與堿反應(yīng)生成Fe（OH）3沉淀，很難分離。