SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ Bài 35: BENZEN VÀ ĐỒNG ĐẲNG. MỘT SỐ HIDROCACBON THƠM KHÁC (tiết 49 theo phân phối chương trình) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức:  Học sinh biết: - Cấu tạo của benzen - Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp của ankyl benzen - Tính chất vật lí, tính chất hóa học của benzen và ankylbenzen  Học sinh hiểu: - Quan hệ giữa cấu trúc phân tử và tính chất của benzen và ankylbenzen. - Quy luật thế ở nhân thơm (khả năng phản ứng và sự định hướng).  Học sinh vận dụng: - Dựa vào quy luật thế ở nhân benzen để viết phương trình phản ứng điều chế các dẫn xuất của benzen và ankylbenzen. - So sánh, liên hệ với các hiđrocacbon đã học. - Giải thích một số hiện tượng thí nghiệm. 2.Kĩ năng: - Viết các phương trình hóa học chứng minh tính chất của các hidrocacbon thơm. - Giải thích một số hiện tượng thí nghiệm. 3.Tư duy: Khả năng suy luận các tính chất của benzen và đồng đẳng thông qua cấu tạo của nó cũng như mối liên hệ với các hiđrocacbon khác. II. Trọng tâm: Tính chất hóa học benzen và đồng đẳng. III. Chuẩn bị:  Giáo viên: - Mô hình phân tử benzen . - Dụng cụ và hóa chất để làm thí nghiệm: o Hóa chất: Benzen, toluen, dung dịch KMnO 4 . o Dụng cụ: ống nghiệm, giá gỗ, đèn cồn, kẹp gỗ. - Vẽ bảng 7.1. Tên và hằng số vật lý của một số hiđrocacbon thơm đầu dãy đồng đẳng lên giấy A0.  Học sinh: Ôn tập tính chất của hidrocacbon no và không no. IV. Phương pháp: - Phương pháp trực quan. - Dùng phương tiện dạy học. - Phương pháp đàm thoại, nêu vấn đề. - Sử dụng sgk. V. Nội dung: Bước 1: Ổn định lớp. Bước 2: Kiểm tra bài cũ (có thể không kiểm tra vì tiết trước là tiết kiểm tra1 tiết). Câu hỏi: Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: Giáo viên mời một học sinh trả bài và yêu cầu cả lớp làm vào giấy. 1 SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ Đáp án: A: C 2 H 2 B: C 2 H 4 C: CH 2 =CHCl D: C 6 H 6 E: AgC≡CAg Giáo viên nhận xét, ghi điểm. Bước 3: Giảng bài mới: Vào bài: Ở bài học trước các em đã được làm quen với phản ứng : 3C 2 H 2 0 600 ,C C → C 6 H 6 (benzen ) Benzen là một hiđrocacbon thơm. Hiđrocacbon thơm là những hiđrocacbon trong phân tử có chứa một hay nhiều vòng benzen. Hiđrocacbon thơm được chia thành hai loại: loại có một vòng benzen và loại có nhiều vòng benzen và có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất. Bài này có hai tiết, tiết này chúng ta sẽ nghiên cứu về benzen và đồng đẳng của nó. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh (nội dung cơ bản) • HĐ1: - GV giới thiệu công thức chung của dãy đồng đẳng benzen. Yêu cầu HS liệt kê một số đồng đẳng của benzen. • HĐ2: - GV yêu cầu HS quan sát CTCT của các hiđrocacbon thơm trong bảng 7.1, sgk. Rút ra nhận xét: + Các loại đồng phân. + Cách gọi tên hệ thống các đồng đẳng của benzen. GV lưu ý HS: - Nếu vòng benzen liên kết với hai hay nhiều nhóm ankyl thì trong tên gọi cần chỉ rõ vị trí của nhóm ankyl trong vòng benzen. - Với các đồng phân vị trí tương đối thì có thế thêm các tiếp đầu ngữ A. Benzen và đồng đẳng I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp, cấu tạo 1. Dãy đồng đẳng của benzen - CTTQ: 2 6 ( 6) n n C H n − ≥ - Một số chất trong dãy: C 6 H 6 , C 7 H 8 , C 8 H 10 … 2. Đồng phân, danh pháp - Có 2 loại đồng phân: + Đồng phân về vị trí tương đối của nhóm ankyl xung quanh vòng benzen. + Đồng phân về cấu tạo mạch cacbon ở mạch nhánh. VD: Đồng phân của C 8 H 10 A: B: 2 A B C 2 H 6 C CH 3 CHCl 2 600 O C,C D E F dd KMnO 4 CaC 2 X 1500 O C lam lanh nhanh H 2 ,Pd/PbCO 3 ,t 0 H 2 O AgNO 3 /NH 3 HgCl 2 150-200 0 C (vàng ) –CH 2 –CH 3 etylbenzen ––CH 3 1,2-đimetylbenzen CH 3 SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ ortho (o), meta (m), para (p) trước tên của nhóm ankyl. • HĐ3: - Giáo viên yêu cầu học sinh xem mô hình phân tử benzen, rồi nhận xét hình dạng, cấu trúc của benzen. Khi sử dụng công thức kekule các em không được hiểu 3 liên kết đôi đó nằm độc lập với nhau, thực ra cả 6 liên kết C-C tương đồng nhau. • HĐ4: - GV yêu cầu HS nghiên cứu sgk để rút ra tính chất vật lý của benzen và đồng đẳng của nó. Giáo viên làm thí nghiệm thử tính tan của benzen trong nước. • HĐ5: giáo viên giải thích: - Nguyên nhân sự định hướng, khả năng phản ứng trong các phản ứng của benzen và đồng đẳng: Các ankylbenzen có hai trung tâm phản ứng là nhân benzen và mạch nhánh. Nhân benzen giàu mật độ electron π nên phản ứng đặc trưng của nó là phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen . - Giáo viên làm thí nghiệm: benzen phản ứng với brom khan, yêu cầu học sinh quan sát màu của dung dịch trước và sau khi cho thêm một ít bột Fe. Kết luận? Lưu ý bột sắt không phải là xúc tác nhưng có vai trò tạo ra xúc tác. - Do ảnh hưởng của nhóm thế (CH 3 ) nên toluen phản ứng với brom nhanh hơn benzen và cho hỗn hợp sản phẩm gồm chủ yếu hai đồng phân o, p. - Tương tự hidrocacbon thơm cũng phản ứng được với dung dịch HNO 3 đậm đặc, có xúc tác H 2 SO 4 .Yêu cầu học sinh tự viết ptpu. C: D: -Danh pháp: +Tên hệ thống = (số chỉ vị trí nếu cần) + tên nhóm ankyl + benzen. 3. Cấu tạo Benzen có cấu tạo hình lục giác đều, phẳng, ứng với công thức: hay II. Tính chất vật lý: -Ở điều kiện thường:các HC thơm ở thể lỏng hoặc rắn; t 0 s tăng theo chiều tăng phân tử khối. -Không tan trong nước, nhẹ hơn nước; hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ. - Các hiđrocacbon thơm ở thể lỏng có mùi đặc trưng. III. Tính chất hóa học: 1. Phản ứng thế: a) Thế nguyên tử H của vòng benzen : • Phản ứng với halogen: + Br 2 Fe Br + HBr CH 3 CH 3 Br 2-bromtoluen (o-bromtoluen) CH 3 Br 4-bromtoluen (p- bromtoluen) +Br 2 ,Fe - HBr toluen • Phản ứng với axit nitric: + HNO 3 H 2 SO 4 , NO 2 + H 2 O Nitrobenzen ( vang nhat ) 3 ––CH 3 1,3-đimetylbenzen CH 3 ––CH 3 1,4-đimetylbenzen CH 3 – SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ - Từ việc so sánh khả năng phản ứng và tính định hướng ở phản ứng của benzen và toluen với các tác nhân trên em có nhận xét gì? • HĐ6: - Vì các hidrocacbon thơm đều có nhóm ankyl (trừ benzen) nên ngoài phản ứng thế nguyên tử hidro trong vòng benzen còn có phản ứng thế hidro ở mạch nhánh tương tự ankan. • HĐ7: - Trong nhân thơm có các elecctron π nên các hidrocacbon thơm phần nào thể hiện tính chất của hidrocacbon chưa no (anken). Theo các em đó là tính chất nào? Phản ứng tạo xiclohexan không phụ thuộc vào tỉ lệ số mol benzen:H 2 . Tuy nhiên phản ứng cộng H 2 của các đồng đẳng benzen xảy ra khó khăn hơn các anken tương ứng. - Do vậy việc sử dụng thuốc trừ sâu bừa bãi ảnh hưởng xấu đến môi trường trước hết là đến nguồn nước. • HĐ8: -Ngoài các tính chất trên hidrocacbon còn có thể bị oxi hóa bởi các tác nhân: O 2 ; KMnO 4 ; K 2 Cr 2 O 7 … GV biểu diễn thí nghiệm: C 6 H 6 ; C 6 H 5 -CH 3 với thuốc tím ở 0 t phòng & khi đun nóng ⇒ Rút ra kết luận: Phản ứng chỉ xảy ra ở nhóm ankyl. Ở điều kiện thường: cả benzen và toluen đều không làm mất màu dung dịch thuốc tím. Khi đun nóng chỉ toluen làm mất màu dung dịch thuốc CH 3 CH 3 NO 2 2-Nitrotoluen (o-nitrotoluen) CH 3 NO 2 4-bromtoluen (p- nitrotoluen) +HNO 3 ,H 2 SO 4 - H 2 O toluen • Quy luật thế ở nhân benzen : - Các ankylbenzen dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen hơn benzen và sự thế ưu tiên ở vị trí o, p so với nhóm ankyl. b) Thế nguyên tử H của mạch nhánh: CH 2 CH 3 +Br 2 ,t o ,1:1 -HBr CHBrCH 3 (spc) CH 2 CH 2 Br (spp) etylbenzen 2. Phản ứng cộng: a) Cộng hiđro: +3H 2 Ni,t o (xiclohexan) b) Cộng clo: +3Cl 2 as (1,2,3,4,5,6-hexacloxiclohexan hay hexacloran) Cl Cl Cl Cl Cl Cl Đồng phân γ có độc tính từng được sử dụng đế sản xuất thuốc trừ sâu. 3. Phản ứng oxi hóa: a) Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn: CH 3 +KMnO 4 COOK+2MnO 2 +KOH +H 2 O t o → thường được vận dụng để điều chế các axit cacboxylic thơm. Các ankylbenzen cũng có khả năng tham gia phản ứng này và đều cắt ở nguyên tử cacbon đầu tiên của nhánh, đồng thời cho các sản phẩm phụ trong đó có CO 2 . b) Phản ứng oxi hóa hoàn toàn: 4 SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ tím, tạo kết tủa màu nâu sẫm - Các hidrocacbon thơm cũng tham gia phản ứng cháy như các hidrocacbon khác C n H 2n-6 + ( 3) 2 n − O 2 → n CO 2 + (n-3) H 2 O +Q.  Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền vững với chất oxi hóa. Đó cũng là tính chất đặc trưng của các hiđrocacbon thơm. • Bài tập củng cố: để hiểu hơn về các vấn đề đã đề cập ở trên, các em hãy làm bài tập sau đây. Cho sơ đồ chuyển hóa: Câu 1: Chấtt A trong sơ đồ trên là: A. B. C. D. Câu 2: Chất B trong sơ đồ trên là: A. B. C. D. Câu 3: Chất C trong sơ đồ trên là: 5 Isopropylbenzen +Cl 2 ,Fe,t o ,(1:1) +Cl 2 ,askt +Cl 2 ,as tu ngoai, 50 o C +dd KMnO 4 A B C D (Cumen) SV: Trần Thị Phước GVHD: Thầy Phạm Xuân Lệ A. B. C. D. Câu 4: Chất D trong sơ đồ trên là: A. B. C. D. Đáp án: 1. B 2. D 3. C 4. A Bài tập về nhà: bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 trang 160/sgk hóa học 11 cơ bản. Nhận xét, rút kinh nghiệm sau buổi học: ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Duyệt của GVHD Đồng Hới, 05/03/2008 Thầy Phạm Xuân Lệ SV: Trần Thị Phước 6 . nhóm ankyl trong vòng benzen. - Với các đồng phân vị trí tương đối thì có thế thêm các tiếp đầu ngữ A. Benzen và đồng đẳng I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp,. chất của benzen và đồng đẳng thông qua cấu tạo của nó cũng như mối liên hệ với các hiđrocacbon khác. II. Trọng tâm: Tính chất hóa học benzen và đồng đẳng.