苯的用途

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認識碳氫化合物的多樣性

知識梳理——苯和芳香烴

考綱要求：

1．知道苯的物理性質

2．理解苯的分子結構，苯分子中碳碳鍵的特點，從結構上理解苯的化學性質與烷烴、烯烴的異同。

3．理解苯的化學性質，苯的溴代實驗(知道有機化學實驗中的冷凝回流)，苯的硝化(知道水浴加熱

及作用)

4．理解苯的同系物。苯與苯的同系物在化學性質方面的異同(甲苯的硝化反應)。在苯的同系物分

子中，苯環與側鏈之間的相互影響。

5．知道甲苯、二甲苯、乙苯等比較簡單的苯的同系物的結構和命名。

知識梳理：

一、芳香烴簡介

在有機化學發展初期，研究得較多的是開鏈的脂肪族化合物。當時發現從香樹脂、香料油等天

然產物中得到的一些化合物，在性質上和脂肪族化合物有顯著的差異。它們的碳氫含量比（C/H）

都高于脂肪族化合物，從組成上看來，它們是高度不飽和的化合物，但是它們卻不容易起加成反應，

而容易起飽和化合物所特有的取代反應。由于當時還不知道它們的結構，就根據其中許多化合物有

香氣這一特征，總稱為芳香族化合物，現在的認識是分子中含有苯環的有機物稱芳香族化合物。芳

香族化合物中的碳氫化合物就叫芳香烴。

苯

芳香烴包括苯的同系物

稠環芳烴

二、苯

1.苯的表示方法：

A.化學式：C

6

H

6

,結構式：;結構簡式：或；最簡式：CH。

(碳碳或碳氫)鍵角：120°，鍵長：1.4×10–10m[苯分子中的碳碳鍵是一種介于碳碳單鍵(1.54

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

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點燃

×10–10m)和碳碳雙鍵(1.33×10–10m)之間的特殊的共價鍵]。

2.苯的物理性質

①無色帶有特殊氣味的液體②比水輕(ρ=0.87g/cm3)③難溶于水④熔沸點不高沸點80.1℃,

熔點5.5℃(故具有揮發性)

3.苯的化學性質——難氧化,能加成,易取代

A.燃燒反應2C

6

H

6

(l)+15O

2

(g)→

12CO

2

(g)+6H

2

O(l)+6520kJ火焰明亮，伴有濃煙。不能使酸性高

錳酸鉀溶液紫紅色褪去,從這個意義上講,苯難氧化.

B.取代反應

(1)溴取代

苯跟溴的反應：①反應物：苯跟液溴(不能用溴水);②反應條件：Fe作催化劑；溫度(該

反應是放熱反應，常溫下即可進行);③主要生成物：溴苯(無色比水重的油狀液體,實驗室

制得的溴苯由于溶解了溴而顯褐色)

按上頁右圖裝置,在具支試管中加入鐵絲球,把苯和溴以4:1(體積比)混和,在分液漏斗

里加入3～4mL混合液，雙球吸收管中注入CCl

4

液體(用于吸收反應中

逸出的溴蒸氣),導管通入盛有AgNO

3

溶液的試管里,開啟分液漏斗活

塞，逐滴加入苯和溴的混合液，觀察現象.反應完畢,取下漏斗,將反應

后的混合液注入3mol/L的NaOH溶液中,充分攪拌,將混合液注入分液

漏斗,分液取下層液體——即溴苯.

本頁右圖（也是溴取代反應裝置）問題和答案

1.長導管的作用是什么？（用于導氣和冷凝回流氣體。）

2.為什么導管末端不插入液面下？(防止倒吸-溴化氫易溶于水。)

3.園底燒瓶中的現象為：混合溶液保持微沸狀態，且有紅棕色蒸氣逸出。這些現象說明了什

么？（苯的溴取代反應是放熱反應）

4.錐形瓶內的現象：水面上方有白霧形成，溶液中出現淡黃色沉淀。僅憑這些現象能說明發

+Br

2

→Br+HBrFe

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+HNO

3

→NO

2

+H

2

O

H

2

SO

4

(濃)

50～60℃

生了取代反應嗎？（白霧可以,淡黃色沉淀不行，溴蒸氣逸出若進入AgNO

3

溶液，也生淡黃

色沉淀）

5.如何除去無色溴苯中溶解的溴？（用氫氧化鈉溶液洗滌，用分液漏斗分液。）

(2)硝化反應

苯分子里的氫原子被硝酸分子里的硝基所取代的反應叫硝化反應

①藥品取用順序：HNO

3

―H

2

SO

4

―苯;要將濃硫酸逐滴滴入濃硝酸

中，且邊加邊攪拌。而不能將硝酸加入硫酸中。其原理跟用水稀釋濃硫

酸同。然后向冷卻后的混合酸中逐滴滴加苯，且邊加邊振蕩，促使苯與混

合酸形成乳濁液——由于沒有形成溶液，所以沒有明顯放熱現象，所以可

以先加濃硫酸后加苯；②為什么用水浴加熱？a、過熱促使苯的揮發、硝

酸的分解；b、70～80℃時易生成苯磺酸。水浴加熱以便于控制反應的溫度，溫度計一般應置

于水浴之中；為防止反應物在反應過程中蒸發損失，要在反應器上加一冷凝回流裝置。如右圖

所示。

所得硝基苯是一種有苦杏仁氣味的比水重的無色油狀液體，有劇毒。實驗中得到的產品往

往有一定的淡黃色，原因有二：一是濃硝酸分解所得的部分二氧化氮溶于其中所致，二是副反

應得到的多硝基苯等。硝基苯能被還原成苯胺,而苯胺是合成染料的原料。

C.加成反應

(1)苯與氫氣催化加成反應

(2)苯與氯氣發生加成生成有名的“六六六”

D.苯的用途:重要的有機化工原料和有機溶劑.

三、苯的同系物——烷基苯

1.常見苯的同系物的結構簡式:

甲苯,、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、

+3H

2

→

Ni

+3Cl

2

→紫外線

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

H

H

HH

H

H

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

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CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

對二甲苯、正丙苯,異丙苯,鄰

(間、對)甲乙苯、、。

連(偏、間)三甲苯、、.通式:C

n

H

2n–6

苯乙烯簡介：首先苯乙烯不是苯的同系物,苯的同系物是烷基苯,符合通式C

n

H

2n–6

,

而苯乙烯的分子式為C

8

H

8

,結構簡式為(,與立方烷為同分異構體).

2.化學性質:

A.與苯的相同之處:能加成:,甲苯的一氯取代產物有四

種(苯環上與甲基鄰、間、對位及甲基),而催化加氫產物甲基環己烷的一氯取代產物則要增

加一種(變成五種)——甲基所連的碳原子上現在也有氫原子可以被取代了.

B.取代反應更容易:

與溴的取代產物是——2,4,6—三溴甲苯:

注意:相同的反應物,而反應條件不同,則產物不同:Fe作催化劑,取代反應發生在苯環上,

而光照條件下,則烷基上發生取代反應(光照是烷烴取代反應的條件).

與硝酸的取代產物是:2,4,6—三硝基甲苯(T.N.T.):

C.與苯的不同之處:能被酸性高錳酸鉀溶液所氧化,使之褪色.而且,不論其側鏈有多少,都被氧化成

羧基(—COOH)——有多少側鏈,就產生多少羧基,不論其側鏈有多長,都被氧化成只含有一個碳

的羧基(—COOH):

苯的同系物除了具有苯的一切化學性質，如易發生苯環上的取代反應、能燃燒、能在一

定條件下發生加成反應之外，由于苯環對側鏈的影響，還可以在常溫下被氧化劑氧化。利用

這點可以鑒別苯和苯的同系物。

D.從一鹵代物只有一個異構體推出C

8

H

10

、C

9

H

12

的結構:

我們知道:C

8

H

10

的同分異構體有乙苯、鄰、間、對二甲苯四種,而如果其在苯環上的一取代物只

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

CHCH

3

CH

3

CH=CH

2

CH

3

+3H

2

→Ni

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

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有一種結構,則該一取代物只能是:

那么原來C

8

H

10

的結構也就肯定是對二甲苯了.

四、芳香烴——分子內含有苯環的烴.

苯的同系物——苯環上的氫原子被烷基代替后的烴.

五、烴(——碳氫化合物)的物質體系:

烴

鏈狀

烴

飽和鏈烴烷烴(C

n

H

2n+2

)(難氧化、難加成、能取

代)

不飽和鏈

烴

單烯烴(C

n

H

2n

)(易氧化、易加成、能

聚合)

單炔烴(C

n

H

2n–2

)(易氧化、易加成、能

聚合)

二烯烴(C

n

H

2n–2

)

環狀

烴

脂肪環烴環烷烴(C

n

H

2n

)

芳香環烴

苯(C

6

H

6

)(難氧化、能加成、易取代)

苯的同系物(C

n

H

2n–6

)

稠環芳烴(如萘、蒽、菲、苯并芘等)

稠環芳烴簡介

a.萘:C

10

H

8

,結構簡式:,萘的同系物通式:C

n

H

2n–12

理化性質:無色具特殊氣味晶體,不溶于水,易升華,可以在催化劑存在下與氫氣發生加成

反應,過去用作衣物防蛀的衛生球——樟腦丸,因易致癌而已被禁用.

b.蒽:C

14

H

10

,結構簡式:,蒽的同系物通式:C

n

H

2n–18

亦為無色晶體,易升華.

d.稠環芳烴分子式及同系列通式推斷與含碳量的極限推算。例：

該系列物質的通式為:C

6n+4

H

2n+6

,其無限延伸后的含碳極限值為:

C%=

6n246n

46n

HC

C

??

?×100%=

74

72

×100%=97.3%

CH

3

CH

3

X