认识苯的结构(大π键、sp²)与性质(取代、加成、燃烧),掌握苯的同系物(侧链氧化、邻对位定位)的性质与应用,了解其来源。
本课程共设置 6 项学习目标,涵盖知识理解、技能应用与科学探究三个维度。
知道苯的分子式 C₆H₆、平面正六边形空间构型;理解 6 个 C 均 sp² 杂化、键角 120°、碳碳键长均一(139 pm,介于单双键之间),以及离域大 π 键的形成与分布;能用实验证据(邻二取代物唯一、6 个氢等价、键长均一)支持「介于单双键之间的特殊键」。
知识理解能说出苯是无色有特殊气味的液体、密度比水小、不溶于水易溶于有机溶剂、易挥发、可作有机溶剂;理解苯与酸性 KMnO₄、溴水混合只萃取分层、不发生化学反应,该现象证明苯分子中无典型碳碳双键。
知识理解掌握苯的燃烧(2C₆H₆+15O₂→12CO₂+6H₂O,浓烟,含碳 92.3%)、取代(溴代需 FeBr₃ 且与纯卤素、硝化 50~60℃ 水浴、磺化 70~80℃)与加成(H₂/Ni 180~250℃→环己烷、Cl₂→六氯环己烷);能用「易取代、能加成、难氧化」概括,并与环烯烃、立体烷烃对比共面性与氧化性。
技能应用知道苯的同系物是苯环上氢被烷基取代的产物,通式 CₙH₂ₙ₋₆(n≥6);掌握其命名(以苯为母体、先侧链后苯环,二元取代用邻/间/对,系统用 1,2/1,3/1,4-二甲苯;多取代基从简单基编号使位次和最小)。
知识理解理解苯的同系物中「基团相互影响」:苯环活化侧链使之易被氧化(与苯环直接相连的 α-C 上须有氢,侧链终成羧基 —COOH),侧链甲基使苯环邻对位氢活化、更易被取代;能用此解释甲苯使 KMnO₄ 褪色、邻对位卤代与硝化。
科学探究知道芳香烃主要来自石油的催化重整和煤的干馏,了解煤干馏产物(焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭)的主要成分与用途;了解芳香烃在炸药、合成纤维、塑料、染料、医药等方面的广泛应用。
技能应用由苯的发现史(法拉第从煤焦油分离出苯、凯库勒梦见咬住尾巴的蛇提出环形结构)导入,引出「C₆H₆ 高度不饱和却异常稳定」的矛盾,过渡到苯的结构与性质探究。
用三条实验证据(KMnO₄/溴水不反应、邻二取代物唯一、6 氢等价、键长均一 139 pm)配合 sp² 杂化与大 π 键结构分析揭示苯的特殊结构,再逐类讲解氧化、取代(溴代/硝化/磺化)、加成反应,并与环烯烃、立体烷烃对比。
第二课时以苯的同系物(甲苯)为对象,通过实验 2-2 对比苯与甲苯对溴水(均萃取)和酸性 KMnO₄(苯不反应、甲苯褪色)的表现,归纳「基团相互影响」,延伸到芳香烃的来源与应用,以对比表与巩固页收束。