苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

2024-08-1501:12:00综合资讯0

走近表情包巨星——苯宝宝

表情包界扛把子——苯宝宝来啦!他凭借着多变的表情称霸化学界。想知道苯宝宝的真面目吗?想知道他有哪些神奇的本领吗?快来一起揭秘吧!

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

本次课程我们将探索以下内容:

1 ?️‍♀️ 苯的分子结构大揭秘

2 ? 苯宝宝的独门绝技——性质

3 ? 烃类家族的燃烧奥秘

学完后,别忘了挑战课后习题巩固知识哦!遇到难题随时召唤小天老师,为你答疑解惑!

第一站:苯宝宝的身份证——分子结构
1. 姓名:苯 代号:C6H6

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

2. 造型:平面正六边形 时尚指数:★★★★★
苯宝宝拥有完美的平面正六边形身材,六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上,每个角都是120°,简直是化学界的颜值担当!
3. 内部结构:稳定而独特
重点来了!
苯宝宝的六个碳碳键长度和键能都一模一样,既不是单键也不是双键,而是一种介于两者之间的独特键型,非常稳定!
为了更形象地表示苯宝宝的结构,我们常用以下简式来表示:

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

这就是苯宝宝的“身份证”啦,简单明了,一目了然!
第二站:苯宝宝的十八般武艺——性质
1. 外貌:无色液体,自带香气(小心有毒!)
苯宝宝虽然长得好看,但自带毒性,接触时要小心哦! 他比水轻,不溶于水,却能溶解很多有机物,是实验室常用的有机溶剂。
2. 性格:亦正亦邪,动静皆宜
苯宝宝的结构非常特殊,既有饱和烃的稳重,也有不饱和烃的活泼。
(1) 燃烧:我是火娃,但我控制得住!?

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

苯宝宝在空气中燃烧会放出明亮的火焰,并产生浓烈的黑烟 (因为含碳量高)。
虽然易燃,但苯宝宝却很难被高锰酸钾等氧化剂氧化,所以不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(2)取代反应:变身魔法,我喜欢!?
苯宝宝环状结构上的氢原子很容易被其他原子或原子团替换,就像变魔术一样,产生各种新物质!
① 与溴的反应:
在FeBr3催化剂的帮助下,苯宝宝与溴反应生成溴苯。

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

敲黑板!
与苯宝宝反应要用液溴,溴水不行!
反应不用加热,常温下就能进行,还会放出大量热,产生红棕色的溴蒸气。
溴苯比水重,不溶于水。
② 与硝酸的反应:
在浓硫酸的帮助下,苯宝宝在50~60℃与浓硝酸反应生成硝基苯。

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

重点来了!
-NO2叫做硝基,这个反应叫做硝化反应,本质上还是取代反应。
浓硫酸在这里身兼两职:催化剂和脱水剂。
反应温度必须严格控制在50~60℃,所以要用能精确控温的水浴加热。
加试剂的顺序很重要:先浓硝酸,再浓硫酸,最后加苯,并不断搅拌。
各类烃与液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性KMnO4溶液反应大汇总:

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

怎么样?苯宝宝是不是很神奇?快来做几道题检测一下学习成果吧! 对原文内容进行大幅度修改并保留意思和html标签:

一、 硝基苯的性质及提纯

硝基苯是一种油状液体,具有如下特性:

  • 颜色: 无色(常因溶有少量NO2而呈现黄色)
  • 气味: 苦杏仁味
  • 密度: 比水大
  • 溶解性: 难溶于水
  • 毒性: 有毒

提纯硝基苯可以使用以下方法:

  • 多次水洗
  • NaOH溶液洗涤

二、 苯的加成反应

尽管苯环上的碳碳键不像烯烃那样具有典型的双键性质,但在特定条件下,苯仍然可以发生加成反应。例如,在镍催化剂存在的情况下,苯可以与氢气发生加成反应,生成环己烷。

苯与氢气的加成反应

三、 乙烷、乙烯、苯的性质比较

乙烷、乙烯、苯的性质比较

四、 烃的燃烧规律

4.1 要点诠释

  1. 等物质的量的烃 (CxHy) 完全燃烧时,消耗氧气的量取决于 "x+y/4" 的值,该值越大,耗氧量越多。
  2. 等质量的烃完全燃烧时,消耗氧气的量取决于 CxHy 中 y/x 的值,该值越大,耗氧量越多。
  3. 如果烃分子中碳原子和氢原子的个数比为 1:2,则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。
  4. 等质量且最简式相同的各种烃完全燃烧时,其耗氧量、生成的二氧化碳和水的量均相等。
  5. 气态烃 CxHy 完全燃烧后生成 CO2 和 H2O。

① 若燃烧后生成的水为液态:

气态烃燃烧化学方程式

4.2 典型例题

类型一:苯的结构

例 1(2015 江西省新余期末考)能说明苯环的结构中碳碳键不是单双键交替排列的事实是 ( )

A. 苯的一元取代物没有同分异构体

B. 苯的间位二元取代物只有一种

C. 苯的邻位二元取代物只有一种

D. 苯的对位二元取代物只有一种

思路点拨: 如果苯环是单双键交替的结构,那么邻位二元取代物应该有两种不同的结构。实际上只有一种邻位二元取代物,这证明苯环的碳碳键不是单双键交替排列的。

答案: C

解析:

  • A. 无论苯环的结构如何,苯的一元取代物都没有同分异构体,所以选项 A 错误。
  • B. 无论苯环的结构如何,苯的间位二元取代物都只有一种,所以选项 B 错误。
  • C. 如果苯环是单双键交替的结构,那么苯的邻位二元取代物应该有两种。实际上只有一种邻位二元取代物,所以选项 C 正确。
  • D. 无论苯环的结构如何,苯的对位二元取代物都只有一种,所以选项 D 错误。

总结升华: 验证有机物的结构特点时,首先要弄清楚可能有哪些结构,其次找出这些结构的区别,最后利用区别答题。

举一反三:

变式 1 (2014 黑龙江省双鸭山一中期末考)苯环结构中不存在 C—C 单键与 C=C 双键的交替结构,可以作为证据的是 ( )

① 苯不能使溴水反应褪色
② 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
③ 苯在一定条件下既能发生取代反应,又能发生加成反应
④ 经测定,邻二甲苯只有一种结构
⑤ 苯是正六边形

A. ①②④⑤ B. ①③④⑤ C. ①②③④ D. ②③⑤

答案: A

解析:

  1. 苯不能使溴水褪色,说明苯分子中不含典型的碳碳双键,故 ① 正确。
  2. 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯分子中不含典型的碳碳双键,故 ② 正确。
  3. 苯既可以发生取代反应,又可以发生加成反应,不能证明苯环中不存在单双键交替结构,故 ③ 错误。
  4. 如果苯环是单双键交替结构,那么邻二甲苯应该有两种不同的结构。实际上只有一种邻二甲苯,故 ④ 正确。
  5. 苯是平面正六边形分子,说明苯环中六个碳碳键完全相同,不存在单双键交替结构,故 ⑤ 正确。

类型二:苯的性质

例 2: 1866 年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列事实的有 ( )

A. 苯不能因发生化学反应使溴水褪色
B. 苯能与 H2 发生加成反应
C. 溴苯没有同分异构体
D. 邻二溴苯只有一种

思路点拨: 本题考查对苯环结构的理解。解题时可从苯环的结构是单、双键交替的正六边形平面结构,还是 6 个碳原子间的键完全相同两个不同的结论思考入手,找出不同结构会导致苯有哪些不同性质。

答案: AD

解析: 如果苯环是单、双键交替的正六边形平面结构,那么它应该能够与溴水发生加成反应而使其褪色,也能与 H2 发生加成反应。实际上苯不能使溴水褪色,说明它不含典型的碳碳双键。如果苯环是单、双键交替结构,那么邻二溴苯应该有两种不同的结构,如下图所示。实际上只有一种邻二溴苯,这也证明苯环的碳碳键不是单双键交替排列的。

邻二溴苯的两种结构

对苯结构和性质的探讨

苯的结构十分特殊。虽然它的分子式暗示着它可能拥有典型的碳碳双键,但实验结果却并非如此。苯不能与溴水发生加成反应使其褪色,这表明它并不具备典型的碳碳双键结构。苯在特定条件下可以与氢气发生加成反应。苯的一溴代物和邻位二溴代物都没有同分异构体,这也佐证了苯环上碳碳键的特殊性。

【总结升华】 本题的解题思路体现了化学学习中至关重要的两种思维方式:从分子结构推演化学性质,以及根据化学实验现象反推分子结构。这两种能力是探究物质结构和性质的基石。

举一反三

【变式1】 科学家通常依据实验事实对物质性质进行推断。以下哪些实验现象可以说明苯与一般的烯烃性质不同?( )

A.苯分子是高度对称的平面型分子

B.苯不与溴水反应

C.苯不与酸性KMnO4溶液反应

D.1 mol苯在一定条件下可与3 mol H2发生加成反应

【答案】BC

【解析】 一些碳碳双键结构也能形成高度对称的平面型分子,因此选项A不能作为判断依据。根据苯的分子式,如果它含有三个碳碳双键,也正好可以与3 mol H2发生加成反应,所以选项D也不能作为判断依据。如果苯拥有碳碳双键,它应该可以与溴水和酸性KMnO4溶液反应并使其褪色。但实验结果表明苯不具备这些性质,因此选项B和C可以证明苯与一般烯烃性质不同。

例3、实验室用溴和苯反应制备溴苯。为了得到纯净的溴苯,需要对粗产品进行以下操作:①蒸馏;②水洗;③用干燥剂干燥;④10%NaOH溶液洗;⑤水洗。正确的操作顺序是(  )

A.①②③④⑤

B.②④⑤③①

C.④②③①⑤

D.②④①⑤③

【思路点拨】 解答本题的关键在于分析粗溴苯中可能含有的杂质,并根据杂质性质确定相应的去除方法和先后顺序。

【答案】B

【解析】 粗溴苯中可能含有的杂质包括溴、苯以及溴化铁等。首先用水洗可以去除易溶于水的FeBr3;然后用NaOH溶液洗涤,可以将溴转化为易溶于水的NaBr和NaBrO并去除;再次水洗可以去除残留的水溶性杂质;干燥步骤可以去除少量的水分;最后通过蒸馏,利用沸点差异将溴苯和苯分离。正确的操作顺序为B。

【总结升华】 本题考查了溴与苯的反应以及物质的分离纯化方法。解答此类问题需要进行细致的分析和全面的思考。

举一反三

【变式1】 将浓溴水加入苯中,观察到溴水的颜色变浅,其原因是(  )

A.化学反应 B.取代反应 C.加成反应 D.萃取过程

【答案】D

【解析】 苯与液溴在催化剂存在的情况下可以发生取代反应,但苯与浓溴水并不发生反应。溴水颜色变浅是因为溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度,苯将溴从水中萃取出来,导致溴水颜色变浅。

苯与氢气的加成反应(苯能发生加成反应吗?)

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