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高中化學(xué)苯知識點

時間: 芷瓊1026 分享

  苯(Benzene, C6H6)一種碳氫化合物即最簡單的芳烴,在常溫下是甜味、可燃、有致癌毒性的無色透明液體,并帶有強烈的芳香氣味。下面學(xué)習(xí)啦小編給你分享高中化學(xué)苯知識點,歡迎閱讀。

  高中化學(xué)苯知識點化學(xué)性質(zhì)

  苯參加的化學(xué)反應(yīng)大致有3種:一種是其他基團和苯環(huán)上的氫原子之間發(fā)生的取代反應(yīng);一種是發(fā)生在苯環(huán)上的加成反應(yīng)(注:苯環(huán)無碳碳雙鍵,而是一種介于單鍵與雙鍵的獨特的鍵);一種是普遍的燃燒(氧化反應(yīng))(不能使酸性高錳酸鉀褪色)。

  取代反應(yīng)

  苯環(huán)上的氫原子在一定條件下可以被鹵素、硝基、磺酸基、烴基等取代,生成相應(yīng)的衍生物。由于取代基的不同以及氫原子位置的不同、數(shù)量不同,可以生成不同數(shù)量和結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體。

  苯環(huán)的電子云密度較大,所以發(fā)生在苯環(huán)上的取代反應(yīng)大都是親電取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)是芳環(huán)有代表性的反應(yīng)。苯的取代物在進行親電取代時,第二個取代基的位置與原先取代基的種類有關(guān)。

  鹵代反應(yīng)

  苯的鹵代反應(yīng)的通式可以寫成:

  PhH+X2—催化劑(FeBr3/Fe)→PhX+HX

  反應(yīng)過程中,鹵素分子在苯和催化劑的共同作用下異裂,X+進攻苯環(huán),X-與催化劑結(jié)合。

  以溴為例,將液溴與苯混合,溴溶于苯中,形成紅褐色液體,不發(fā)生反應(yīng),當加入鐵屑后,在生成的三溴化鐵的催化作用下,溴與苯發(fā)生反應(yīng),混合物呈微沸狀,反應(yīng)放熱有紅棕色的溴蒸汽產(chǎn)生,冷凝后的氣體遇空氣出現(xiàn)白霧(HBr)。催化歷程:

  FeBr3+Br-——→FeBr4

  PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr

  反應(yīng)后的混合物倒入冷水中,有紅褐色油狀液團(溶有溴)沉于水底,用稀堿液洗滌后得無色液體溴苯。

  在工業(yè)上,鹵代苯中以氯和溴的取代物最為重要。

  硝化反應(yīng)

  苯和硝酸在濃硫酸作催化劑的條件下可生成硝基苯

  PhH+HO-NO2-----H2SO4(濃)△---→PhNO2+H2O

  硝化反應(yīng)是一個強烈的放熱反應(yīng),很容易生成一取代物,但是進一步反應(yīng)速度較慢。其中,濃硫酸做催化劑,加熱至50~60攝氏度時反應(yīng),若加熱至70~80攝氏度時苯將與硫酸發(fā)生磺化反應(yīng),因此一般用水浴加熱法進行控溫。苯環(huán)上連有一個硝基后,該硝基對苯的進一步硝化有抑制作用,硝基為鈍化基團。

  磺化反應(yīng)

  用發(fā)煙硫酸或者濃硫酸在較高(70~80攝氏度)溫度下可以將苯磺化成苯磺酸。

  PhH+HO-SO3H——△—→PhSO3H+H2O

  苯環(huán)上引入一個磺酸基后反應(yīng)能力下降,不易進一步磺化,需要更高的溫度才能引入第二、第三個磺酸基。這說明硝基、磺酸基都是鈍化基團,即妨礙再次親電取代進行的基團。

  傅-克反應(yīng)

  在AlCl3催化下,苯也可以和醇、烯烴和鹵代烴反應(yīng),苯環(huán)上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。這種反應(yīng)稱為烷基化反應(yīng),又稱為傅-克烷基化反應(yīng)。例如與乙烯烷基化生成乙苯

  PhH+CH2=CH2----AlCl3---→Ph-CH2CH3

  在反應(yīng)過程中,R基可能會發(fā)生重排:如1-氯丙烷與苯反應(yīng)生成異丙苯,這是由于自由基總是趨向穩(wěn)定的構(gòu)型。

  在強硫酸催化下,苯與酰鹵化物或者羧酸酐反應(yīng),苯環(huán)上的氫原子被?;〈甚;?。反應(yīng)條件類似烷基化反應(yīng),稱為傅-克?;磻?yīng)。例如乙酰氯的反應(yīng):

  PhH + CH3COCl ——AlCl3—→PhCOCl3

  加成反應(yīng)

  苯環(huán)雖然很穩(wěn)定,但是在一定條件下也能夠發(fā)生雙鍵的加成反應(yīng)。通常經(jīng)過催化加氫,鎳作催化劑,苯可以生成環(huán)己烷。但反應(yīng)極難。

  此外由苯生成六氯環(huán)己烷(六六六)的反應(yīng)可以在紫外線照射的條件下,由苯和氯氣加成而得。該反應(yīng)屬于苯和自由基的加成反應(yīng)。

  氧化反應(yīng)

  苯和其他的烴一樣,都能燃燒。當氧氣充足時,產(chǎn)物為二氧化碳和水。但在空氣中燃燒時,火焰明亮并有濃黑煙。這是由于苯中碳的質(zhì)量分數(shù)較大。

  2C6H6+15O2——點燃—→12CO2+6H2O

  苯本身不能和酸性KMnO4溶液反應(yīng),但在苯環(huán)連有直接連著H的C后,可以使酸性KMnO4溶液褪色。

  臭氧化反應(yīng)

  苯在特定情況下也可被臭氧氧化,產(chǎn)物是乙二醛。這個反應(yīng)可以看作是苯的離域電子定域后生成的環(huán)狀多烯烴發(fā)生的臭氧化反應(yīng)。

  在一般條件下,苯不能被強氧化劑所氧化。但是在氧化鉬等催化劑存在下,與空氣中的氧反應(yīng),苯可以選擇性的氧化成順丁烯二酸酐。這是屈指可數(shù)的幾種能破壞苯的六元碳環(huán)系的反應(yīng)之一。(馬來酸酐是五元雜環(huán)。)

  這是一個強烈的放熱反應(yīng)。

  其他

  苯在高溫下,用鐵、銅、鎳做催化劑,可以發(fā)生縮合反應(yīng)生成聯(lián)苯。和甲醛及次氯酸在氯化鋅存在下可生成氯甲基苯。和乙基鈉等烷基金屬化物反應(yīng)可生成苯基金屬化物。在四氫呋喃、氯苯或溴苯中和鎂反應(yīng)可生成苯基格氏試劑。

  苯不會與高錳酸鉀反應(yīng)褪色,與溴水混合只會發(fā)生萃取,而苯及其衍生物中,只有在苯環(huán)側(cè)鏈上的取代基中與苯環(huán)相連的碳原子與氫相連的情況下才可以使高錳酸鉀褪色(本質(zhì)是氧化反應(yīng)),這一條同樣適用于芳香烴(取代基上如果有不飽和鍵則一定可以與高錳酸鉀反應(yīng)使之褪色)。這里要注意1,僅當取代基上與苯環(huán)相連的碳原子;2,這個碳原子要與氫原子相連(成鍵)。

  至于溴水,苯及苯的衍生物以及飽和芳香烴只能發(fā)生萃取(條件是取代基上沒有不飽和鍵,不然依然會發(fā)生加成反應(yīng))。

  苯廢氣處理也是及其重要的。

  光照異構(gòu)化

  苯在強烈光照的條件下可以轉(zhuǎn)化為杜瓦苯(Dewar苯):

  杜瓦苯的性質(zhì)十分活潑(苯本身是穩(wěn)定的芳香狀態(tài),能量很低,而變成杜瓦苯則需要大量光能,所以杜瓦苯能量很高,不穩(wěn)定)。

  在激光作用下,則可轉(zhuǎn)化成更活潑的棱晶烷:

  棱晶烷呈現(xiàn)立體狀態(tài),導(dǎo)致碳原子sp3雜化軌道形成的π鍵間有較大的互斥作用,所以更加不穩(wěn)定。

  高中化學(xué)苯知識點異構(gòu)體及衍生物

  異構(gòu)體

  杜瓦苯

  盆苯

  盆苯(benzvalene)分子組成(CH)6,與苯相同,是苯的同分異構(gòu)體。故稱盆苯。

  休克爾苯

  棱柱烷

  衍生物

  取代苯

  烴基取代:甲苯、二甲苯

  (對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯)、苯乙烯、苯乙炔、乙苯

  基團取代:苯酚、苯甲酸、苯乙酮、苯醌(對苯醌、鄰苯醌)

  鹵代:氯苯、溴苯

  多次混合基團取代:2.4.6-三硝基甲苯(TNT) C7H5N3O6;(NO2)3C6H2CH3

  多環(huán)芳烴

  聯(lián)苯、三聯(lián)苯 稠環(huán)芳烴:萘、蒽、菲、茚、芴、苊、薁

  溶解性:不溶于水,可與乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有機溶劑互溶。

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