专题05 芳香烃（六大题型）-【举一反三】2024-2025学年高二化学同步讲与练（人教版2019选择性必修3）

专题05 芳香烃 题型01 苯的分子结构与空间结构 题型02 苯的性质 题型03 苯的同系物结构与命名 题型04 苯的同系物的性质 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 题型01 苯的分子结构与空间结构知识积累 1．苯的分子结构 苯的分子式： ，最简式： ，结构式： ，结构简式： 。 2．苯分子的空间结构 (1)苯的空间结构是 ，六个碳原子均采取 杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成 键，键角均为120°；碳碳键的键长相等，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。σ键和大π键如图所示： (2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： ①结构上：苯分子中六个碳碳键均 ，六元碳环呈 ； ②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如苯不能使酸性KMnO4溶液 等； ③二氯代苯的结构：若为单双键交替应有 种结构(和)，而邻二氯苯只有 种结构。 【典例1】苯分子结构中不存在碳碳单键、双键交替结构，不能作为其证据的事实是 A．苯分子中碳碳键的键长均相等 B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯只有一种结构 D．苯和足量氢气发生加成反应生成环己烷 【变式1-1】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯分子的碳原子在同一平面，氢原子不在同一平面 B．苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键 C．苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则苯是饱和烃 D．苯分子中既含有碳碳单键又含有碳碳双键 【变式1-2】关于苯的下列说法正确的是 A．苯的分子是环状结构，其性质跟烷烃相似 B．表示苯的分子结构，其中含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃相同 C．苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子远没有饱和，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键 【变式1-3】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯属于饱和烃 B．从苯的凯库勒式看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C．在加热条件下，苯与液溴发生反应生成溴苯 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同，键长相等 题型02 苯的性质知识积累 1．苯的物理性质 色，有 气味的液体， 溶于水，密度比水 ，熔沸点 ，有毒。 2．化学性质 (1)氧化反应：燃烧时火焰 ，有 烟，反应方程式： 。 【典例2】已知苯可发生如下转化，下列叙述正确的是(2)取代反应 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2 。 产物(名称为 )： 色液体，有 气味， 溶于水，密度比水的 。 ②硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应： +HO—NO2 。 (名称为 )： 色液体，有苦杏仁气味， 溶于水，密度比水的 。 ③磺化反应：苯与浓硫酸在70～80 ℃发生反应生成苯磺酸： +HO—SO3H 。 (3)加成反应 苯与H2在以Pt、Ni为催化剂并加热的情况下发生加成反应生成环己烷： +3H2 。 A．反应①生成的溴苯是苯的同系物 B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层 C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物 D．反应④能发生，证明苯是单双键交替结构 【变式2-1】下列关于苯的说法不正确的是 A．苯不能燃烧 B．苯密度小于水 C．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．一定条件下，苯可与浓硝酸发生取代反应 【变式2-2】下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是 A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是不溶于水且密度小于水的液体 C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D．苯不含真正的双键，故不能发生加成反应 【变式2-3】图1是实验室合成溴苯并检验其部分生成物的装置(夹持装置已略去)，下列说法正确的是 A．可以用萃取除去溴苯中混有的溴 B．装置B中的液体逐渐变为橙红色，是因为溴与苯发生氧化还原反应 C．装置E具有防倒吸的作用，不可以用图2所示装置代替 D．装置C中石蕊试液慢慢变红，装置D中产生浅黄色沉淀 题型03 苯的同系物结构与命名知识积累 1．苯的同系物 (1)定义：苯环上的氢原子被 取代所得到的一系列产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是 。 (2)通式： 。 2．苯的同系物的命名 (1)习惯命名法 以苯为母体，将苯环侧链的烷基作为取代基，称为“某苯”。如称为 ，称为 。当苯分子中有两个氢原子被取代后，取代基的位置可分别用邻、间、对来表示。 (2)系统命名法 将苯环上的6个碳原子编号，把某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次号给另一个甲基编号。 如二甲苯有三种同分异构体： 习惯命名法分别为：① ② ③ ； 系统命名法分别为：① ② ③ 。 【典例3】下列物质属于芳香烃，且是苯的同系物的是 A．①②③④ B．①③⑥ C．①②⑥ D．①②③⑥ 【变式3-1】下列说法中，正确的是 A．苯的同系物的分子通式是CnH2n-6(n≥6) B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的烃类化合物 C．在苯的同系物分子中存在大π键，每个碳原子均采取sp2杂化 D．苯和甲苯都能与卤素单质、浓硝酸、酸性高锰酸钾溶液等发生反应 【变式3-2】下列苯的同系物的名称不正确的是 A． 对二甲苯 B． 乙苯 C． 1，2，3-三甲苯 D．1，3，4-三甲苯 【变式3-3】下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是 A． B． C． D． 题型04 苯的同系物的性质知识积累 1．苯的同系物的物理性质 苯的同系物为 色液体， 溶于水， 溶于有机溶剂，密度比水的 。 2．苯的同系物的化学性质（以甲苯为例） (1)氧化反应 ①甲苯能使酸性KMnO4溶液 ，这是由于 被酸性KMnO4溶液氧化成-COOH的结果。 【特别提醒】并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 ②燃烧 燃烧的通式为CnH2n-6+ nCO2+(n-3)H2O。 (2)取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2，4，6-三硝基甲苯，发生反应的化学方程式为（注意取代甲基的 和 ）： +3HO—NO2 。 (3)加成反应 在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷，化学反应方程式为： +3H2 。 【典例4】如图是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．反应②的现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，反应条件是50～60 ℃ D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 【变式4-1】下列5种物质：①甲烷；②苯；③聚乙烯；④甲苯；⑤乙炔；既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应褪色的是 A．只有⑤ B．④⑤ C．③④⑤ D．全部 【变式4-2】要鉴别1-己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是 A．加入浓硫酸与浓硝酸后加热 B．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色 C．先加足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液 D．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水 【变式4-3】下列是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．完全燃烧时，反应②的耗氧量比等质量的苯多 C．反应③体现了苯环对侧链性质的影响，使其活性增强 D．反应④为加成反应，生成物的一氯代物的种类是4种 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法知识积累 1．等效氢法：分子中完全对称的氢原子称为“等效氢”原子，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢”原子的数目，如C8H10苯的同系物的一溴代物种数的判断。 结构简式 烃基上一溴代物 苯环上的一溴代物 一溴代物 乙苯 2 3 5 邻二甲苯 1 2 3 间二甲苯 1 3 4 对二甲苯 1 1 2 2．“定一移一”法 (1)苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而得出邻、间、对三种同分异构体。 (2)苯环上连有三个取代基时，可先固定两个取代基，得到几种结构，再逐一插入第三个取代基，从而确定同分异构体的种数。如二甲苯苯环上的一氯代物种数共6种，分别为 (2种)、 (3种)、 (1种)(①、②、③表示氯原子的位置)。 【典例5】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是 A．4 B．5 C．6 D．7 【变式5-1】已知(为氢原子或烷基)。有机化合物M()可被酸性溶液氧化为，则符合条件的有机化合物M的结构共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【变式5-2】某烃的分子式为C11H16，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，且被氧化成邻苯二甲酸，符合上述条件的烃有(不考虑立体异构) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【变式5-3】不考虑立体异构时，分子式为C9H12，且属于芳香烃的有机物共有 A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断知识积累 1．有机物结构的基本模型 (1)四面体形：甲烷(CH4)分子为正四面体结构，分子中有且只有3个原子共面。除H原子外，碳原子还能与其他类型的4个原子以共价单键相连组成四面体结构。任何有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则整个分子中所有原子不能共面。 (2)平面形： ①乙烯(CH2===CH2)分子为平面形结构，分子中所有原子都在同一平面内，键角约为120°。若某有机物分子结构中出现1个碳碳双键，则至少有6个原子共面。 【典例6】下列有机化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是②苯()分子为平面形结构，分子中所有原子在同一平面内，键角为120°。若某有机物分子结构中出现1个苯环，则至少有12个原子共面。 ③甲醛()分子为平面三角形结构，分子中所有原子在同一平面内。 (3)直线形： ①乙炔(H—C≡C—H)分子为直线型结构，分子中4个原子一定在同一条直线上。任何有机物分子结构中只要出现1个碳碳三键，至少有4个原子共线。 ②HCN分子为直线型结构，分子中3个原子在同一条直线上。 ③苯环上处于对角位置的4个原子共直线。 2．分析方法 (1)对照3个基本模型定共线、共面原子数目 需要结合相关的几何知识进行分析：如不共线的任意三点可确定一个平面；若一条直线与某平面有两个交点时，则这条直线上的所有点都在该平面内；同时要注意问题中的限定性词语(如最多、至少等)。 (2)“还原”氢原子，根据规律直接判断 如果题中给出有机物的结构是键线式结构，首先“还原”氢原子，避免忽略饱和碳原子，然后根据规律进行判断。 A． B．   C．   D．   【变式6-1】关于  的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14个 C．与Cl2发生取代反应生成的一氯代物有两种 D．在一定条件下，1mol该物质与足量H2反应，最多消耗4molH2 【变式6-2】某烃的结构简式如图所示，下列说法中正确的是    A．该有机物的分子式是C14H18 B．该烃是苯的同系物，能使酸性高锰酸钾褪色 C．该烃的一氯代物最多有4种 D．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 【变式6-3】下列关于苯乙炔(  )的说法错误的是 A．能发生氧化反应 B．燃烧时有黑烟产生 C．分子中最多有9个原子共面 D．1mol苯乙炔与溴水反应，最多消耗2molBr2 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 芳香烃 题型01 苯的分子结构与空间结构 题型02 苯的性质 题型03 苯的同系物结构与命名 题型04 苯的同系物的性质 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 题型01 苯的分子结构与空间结构知识积累 1．苯的分子结构 苯的分子式：C6H6，最简式：CH，结构式：，结构简式：或。 2．苯分子的空间结构 (1)苯的空间结构是平面正六边形，六个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成σ键，键角均为120°；碳碳键的键长相等，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。σ键和大π键如图所示： (2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： ①结构上：苯分子中六个碳碳键均等长，六元碳环呈平面正六边形； ②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如苯不能使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：若为单双键交替应有两种结构(和)，而邻二氯苯只有一种结构。 【典例1】苯分子结构中不存在碳碳单键、双键交替结构，不能作为其证据的事实是 A．苯分子中碳碳键的键长均相等 B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯只有一种结构 D．苯和足量氢气发生加成反应生成环己烷 【答案】D 【详解】A．苯分子中碳碳键的键长均相等，说明苯环中的化学键只有1种，不存在碳碳单双键交替结构，A不符合题意； B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯环中不含碳碳双键，可以证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，B不符合题意； C．如果苯分子结构中是碳碳单双键交替结构，则邻二甲苯的结构有两种，一种是两个甲基连接C-C单键，另一种是两个甲基连接C=C双键，而经实验测得邻二甲苯只有一种结构，说明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，C不符合题意； D．苯和氢气发生加成反应生成环己烷，发生加成反应是双键或三键具有的性质，不能证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，D符合题意；故选D。 【变式1-1】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯分子的碳原子在同一平面，氢原子不在同一平面 B．苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键 C．苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则苯是饱和烃 D．苯分子中既含有碳碳单键又含有碳碳双键 【答案】B 【详解】A．苯分子是平面形分子，所有的碳原子和氢原子在同一平面，A错误； B．苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键，6个碳碳键均为介于单键和双键之间独特的键，B正确； C．苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯一定条件下能与H2加成反应，是不饱和烃，C错误； D．苯分子中不含有碳碳单键和碳碳双键，6个碳碳键均为介于单键和双键之间独特的键，D错误；故选B。 【变式1-2】关于苯的下列说法正确的是 A．苯的分子是环状结构，其性质跟烷烃相似 B．表示苯的分子结构，其中含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃相同 C．苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子远没有饱和，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键 【答案】D 【详解】 A．苯环是特殊的环状结构，其性质跟环烷烃并不相似，如苯能与H2发生加成反应，但烷烃不能与H2加成，A错误； B．表示苯的分子结构，但是在分子中并不含有碳碳双键，六个碳碳键均为介于单键与双键之间独特的键，因此苯的性质跟烯烃不相同，B错误； C．苯的分子式是C6H6，分子中的C原子远没有饱和，但是由于苯环有其特殊的稳定性，所以不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C错误； D．苯环上的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，所以其的键能、键长介于单双建之间，D正确；故答案为：D。 【变式1-3】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯属于饱和烃 B．从苯的凯库勒式看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C．在加热条件下，苯与液溴发生反应生成溴苯 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同，键长相等 【答案】D 【详解】A．苯的分子式是C6H6，与同数碳原子的烷烃相比，氢原子数少，苯属于不饱和烃，但由于六个碳原子间形成大π键，分子中不存在碳碳不饱和键，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色，A不正确； B．凯库勒式只是表示苯分子结构的一种形式，并没有体现苯分子的真实结构，苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃，B不正确； C．在FeBr3的催化作用下，苯与液溴发生取代反应生成溴苯等，C不正确； D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳碳键的键能都介于单键和双键之间，且都相等，碳碳键的键长相等，D正确；故选D。 题型02 苯的性质知识积累 1．苯的物理性质 无色，有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，熔沸点低，有毒。 2．化学性质 (1)氧化反应：燃烧时火焰明亮，有浓烟，反应方程式：2C6H6+15O212CO2+6H2O。 (2)取代反应 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2+HBr↑。 产物(名称为溴苯)：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。 ②硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应： +HO—NO2+H2O。 (名称为硝基苯)：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 ③磺化反应：苯与浓硫酸在70～80 ℃发生反应生成苯磺酸： +HO—SO3H+H2O。 (3)加成反应 苯与H2在以Pt、Ni为催化剂并加热的情况下发生加成反应生成环己烷： +3H2 。 【典例2】已知苯可发生如下转化，下列叙述正确的是 A．反应①生成的溴苯是苯的同系物 B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层 C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物 D．反应④能发生，证明苯是单双键交替结构 【答案】B 【详解】A．在溴化铁做催化剂的条件下，苯与液溴在常温下能够发生取代反应生成溴苯，与苯的官能团不同，不属于同系物，故A错误； B．苯不溶于水，密度小于水，所以苯与酸性高锰酸钾溶液混合后分层，苯在上层，高锰酸钾溶液在下层，下层为紫色，故B正确； C．苯生成硝基苯的反应属于取代反应，不属于加成反应，故C错误； D．苯分子中的碳碳键为一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，不存在碳碳双键；苯能够与氢气反应，只证明苯不属于饱和烃，故D错误； 故选B。 【变式2-1】下列关于苯的说法不正确的是 A．苯不能燃烧 B．苯密度小于水 C．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．一定条件下，苯可与浓硝酸发生取代反应 【答案】A 【详解】A．苯能燃烧，充分反应后生成二氧化碳和水，A项错误； B．苯密度小于水，B项正确； C．苯的结构中含有单双键交替的大π键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项正确； D．一定条件下，苯可与浓硝酸发生取代反应，D项正确； 故答案选A。 【变式2-2】下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是 A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是不溶于水且密度小于水的液体 C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D．苯不含真正的双键，故不能发生加成反应 【答案】D 【详解】A．苯是无色液体，带有特殊气味，A正确； B．在常温下苯是不溶于水的液体，其密度比水小，B正确； C．苯和液溴在Fe催化下发生取代反应产生溴苯，C正确； D．苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，所有的碳碳键键长相同，键能也相同，在一定条件下也能发生加成反应和取代反应，D错误； 故合理选项是D。 【变式2-3】图1是实验室合成溴苯并检验其部分生成物的装置(夹持装置已略去)，下列说法正确的是 A．可以用萃取除去溴苯中混有的溴 B．装置B中的液体逐渐变为橙红色，是因为溴与苯发生氧化还原反应 C．装置E具有防倒吸的作用，不可以用图2所示装置代替 D．装置C中石蕊试液慢慢变红，装置D中产生浅黄色沉淀 【答案】D 【详解】A．溴苯和溴都易溶于，所以不能用萃取溴苯中混有的溴，故A错误； B．苯与液溴反应是放热反应，溴易挥发，因此A中产生的溴蒸气进入到B中，使B中的液体逐渐变为橙红色，故B错误； C．E倒扣漏斗具有防倒吸的作用，HBr不溶于，因此可用图2 代替装置，故C错误； D．B吸收挥发的溴蒸气，HBr进入到C、D、E中，因此可以观察到C中石蕊试液与HBr作用而慢慢变红，D中的产生浅黄色的沉淀，故D正确； 答案选D。 题型03 苯的同系物结构与命名知识积累 1．苯的同系物 (1)定义：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是烷基。 (2)通式：CnH2 n-6 (n>6)。 2．苯的同系物的命名 (1)习惯命名法 以苯为母体，将苯环侧链的烷基作为取代基，称为“某苯”。如称为甲苯，称为乙苯。当苯分子中有两个氢原子被取代后，取代基的位置可分别用邻、间、对来表示。 (2)系统命名法 将苯环上的6个碳原子编号，把某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次号给另一个甲基编号。如二甲苯有三种同分异构体： 习惯命名法分别为：①邻二甲苯 ②邻二甲苯 ③对二甲苯； 系统命名法分别为：①1,2-二甲苯 ②1,3-二甲苯 ③1,4-二甲苯。 【典例3】下列物质属于芳香烃，且是苯的同系物的是 A．①②③④ B．①③⑥ C．①②⑥ D．①②③⑥ 【答案】B 【详解】①甲苯，既属于芳香烃，又属于苯的同系物；②苯乙烯，属于芳香烃，不属于苯的同系物；③乙苯，既属于芳香烃，又属于苯的同系物；④苯酚。既不属于芳香烃，也不属于苯的同系物；⑤萘，属于芳香烃，不属于苯的同系物；⑥三甲基苯，既属于芳香烃，又属于苯的同系物； 答案选B。 【变式3-1】下列说法中，正确的是 A．苯的同系物的分子通式是CnH2n-6(n≥6) B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的烃类化合物 C．在苯的同系物分子中存在大π键，每个碳原子均采取sp2杂化 D．苯和甲苯都能与卤素单质、浓硝酸、酸性高锰酸钾溶液等发生反应 【答案】A 【详解】A．芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物指分子中仅含有一个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，其分子通式为CnH2n－6(n≥7，且n为正整数)，A正确； B．苯的同系物指分子中仅含有一个苯环，苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，B错误； C．在苯的同系物分子中苯环上存在大π键，苯环上的碳原子均采取sp2杂化，烷基上的碳原子采取sp3杂化，C错误； D．苯和甲苯都能与卤素单质、浓硝酸等发生取代反应，甲苯能和酸性高锰酸钾溶液反应，但是苯不与酸性高锰酸钾溶液反应，D错误； 故选A。 【变式3-2】下列苯的同系物的名称不正确的是 A． 对二甲苯 B． 乙苯 C． 1，2，3-三甲苯 D．1，3，4-三甲苯 【答案】D 【详解】A． 的甲基在苯环的对位，可命名为对二甲苯，故A正确； B．的乙基连在苯环上，命名为乙苯，故B正确； C．的甲基再1，2，3号碳原子上，命名为1，2，3-三甲苯，故C正确； D．的甲基再1，2，4号碳原子上，命名为1，2，4-三甲苯，故D错误； 故选D。 【变式3-3】下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】含苯环的烃为芳香烃；含一个苯环、侧链为烷烃基的烃为苯的同系物； 【详解】 A．属于芳香烃，属于苯的同系物，故A不选； B．属于酚类，不属于芳香烃，故B不选； C．属于芳香烃，不是苯的同系物，故C选； D．属于芳香烃，属于苯的同系物，故D不选； 答案选C。 题型04 苯的同系物的性质知识积累 1．苯的同系物的物理性质 苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 2．苯的同系物的化学性质（以甲苯为例） (1)氧化反应 ①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的-CH3被酸性KMnO4溶液氧化成-COOH的结果。 【特别提醒】并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 ②燃烧 燃烧的通式为CnH2n-6+ nCO2+(n-3)H2O。 (2)取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下发生反应生成2，4，6-三硝基甲苯，发生反应的化学方程式为（注意取代甲基的邻位和对位）： +3HO—NO2+3H2O。 (3)加成反应 在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷，化学反应方程式为： +3H2。 【典例4】如图是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．反应②的现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，反应条件是50～60 ℃ D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 【答案】B 【详解】A．在光照条件下氯气与甲苯发生取代反应，取代的是甲基上的H原子，在催化剂条件下，取代苯环上的H原子，A错误； B．由于甲苯分子中含碳量比较高，故甲苯燃烧时，燃烧不充分有浓烟，所以燃烧现象为火焰明亮并伴有浓烟，B正确； C．甲苯与浓硝酸在浓硫酸作催化剂、50～60 ℃条件下发生取代反应生成三硝基甲苯，C错误； D．反应④是1 mol甲苯与 3 mol H2发生加成反应，D错误； 故选B。 【变式4-1】下列5种物质：①甲烷；②苯；③聚乙烯；④甲苯；⑤乙炔；既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应褪色的是 A．只有⑤ B．④⑤ C．③④⑤ D．全部 【答案】A 【详解】①甲烷为饱和烃，既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色又不能与溴水反应使之褪色，故①不符合题意； ②苯与高锰酸钾和溴水均不反应，既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色又不能与溴水反应使之褪色，故②不符合题意； ③聚乙烯为乙烯的加聚反应产物，聚乙烯中不含不饱和键，既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色又不能与溴水反应使之褪色，故③不符合题意； ④甲苯能被高锰酸钾氧化使其褪色，但与溴水不反应，不能使溴水褪色，故④不符合题意； ⑤乙炔中含碳碳三键，既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应使之褪色，故⑤符合题意； 根据以上分析可知，既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的为：⑤，答案选A。 【变式4-2】要鉴别1-己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是 A．加入浓硫酸与浓硝酸后加热 B．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色 C．先加足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液 D．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水 【答案】C 【详解】A．加入浓硫酸与浓硝酸后加热，无论是否反应，溶液都分层，不能鉴别，A不合题意； B．点燃，火焰都较明亮，且有黑烟，现象不明显，不能鉴别，B不合题意； C．先加足量溴水，己烯与溴水发生加成反应，排除双键的影响，然后再加入酸性高锰酸钾溶液，褪色可说明己烯中混有少量甲苯，C符合题意； D．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，二者均能使高锰酸钾褪色，反应完后都不能使溴水褪色，故不能鉴别己烯中是否混有少量甲苯，D不合题意； 故答案为：C。 【变式4-3】下列是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．完全燃烧时，反应②的耗氧量比等质量的苯多 C．反应③体现了苯环对侧链性质的影响，使其活性增强 D．反应④为加成反应，生成物的一氯代物的种类是4种 【答案】B 【分析】 在光照条件下与Cl2发生-CH3上的取代反应；与H2发生加成反应生成等；与浓硝酸、浓硫酸的混合液发生取代反应生成等；燃烧生成二氧化碳和水。 【详解】 A．由分析可知，反应①为取代反应，其产物不可能是，A不正确； B．甲苯和苯的碳原子数为1的最简式分别为、CH，质量相同时，最简式中H原子数目越多，完全燃烧时，耗氧越多，则反应②的耗氧量比等质量的苯多，B正确； C．反应③体现了侧链对苯环性质的影响，使其活性增强，发生了三个氢原子的取代，C不正确； D．反应④为加成反应，生成物分子中有5种氢原子，则其一氯代物的种类是5种，D不正确； 故选B。 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法知识积累 1．等效氢法：分子中完全对称的氢原子称为“等效氢”原子，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢”原子的数目，如C8H10苯的同系物的一溴代物种数的判断。 结构简式 烃基上一溴代物 苯环上的一溴代物 一溴代物 乙苯 2 3 5 邻二甲苯 1 2 3 间二甲苯 1 3 4 对二甲苯 1 1 2 2．“定一移一”法 (1)苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而得出邻、间、对三种同分异构体。 (2)苯环上连有三个取代基时，可先固定两个取代基，得到几种结构，再逐一插入第三个取代基，从而确定同分异构体的种数。如二甲苯苯环上的一氯代物种数共6种，分别为 (2种)、 (3种)、 (1种)(①、②、③表示氯原子的位置)。 【典例5】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是 A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】A 【详解】 C11H16不饱和度为＝4，C11H16分子中除苯环外不含其它环状结构，苯环的不饱和度为4，所以，含有1个苯环，侧链为烷基；C11H16分子中存在一个，由于C11H16中含两个甲基，所以满足条件的结构中只有一个侧链。化学式为C11H16的烃结构，分子中含两个甲基，两个－CH2－和一个，1个苯环的同分异构体有：、、、，共4种； 答案选A。 【变式5-1】已知(为氢原子或烷基)。有机化合物M()可被酸性溶液氧化为，则符合条件的有机化合物M的结构共有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】B 【详解】 有机化合物中，与苯环直接相连的碳原子上至少有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，则符合条件的有机化合物M的结构有、、，共3种； 故答案选B。 【变式5-2】某烃的分子式为C11H16，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，且被氧化成邻苯二甲酸，符合上述条件的烃有(不考虑立体异构) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】C 【详解】 某烃的分子式为C11H16，不饱和度为4，符合CnH2n-6的通式，则除了苯环外都是饱和烃基，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，则该烃为苯的同系物，且被氧化成邻苯二甲酸，则苯环上只有2个邻位取代基，且直接与苯相连的碳上有H原子，符合条件的有共5种，故选C。 【变式5-3】不考虑立体异构时，分子式为C9H12，且属于芳香烃的有机物共有 A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 【答案】B 【详解】有机物的分子式为C9H12，且属于芳香烃，分子组成符合CnH2n-6，是苯的同系物，可以有一个侧链为：正丙基或异丙基，可以有2个侧链为：乙基、甲基，有邻、间、对3种，可以有3个甲基，有连、偏、均3种，共有8种，故选：B。 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断知识积累 1．有机物结构的基本模型 (1)四面体形：甲烷(CH4)分子为正四面体结构，分子中有且只有3个原子共面。除H原子外，碳原子还能与其他类型的4个原子以共价单键相连组成四面体结构。任何有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则整个分子中所有原子不能共面。 (2)平面形： ①乙烯(CH2===CH2)分子为平面形结构，分子中所有原子都在同一平面内，键角约为120°。若某有机物分子结构中出现1个碳碳双键，则至少有6个原子共面。 【典例6】下列有机化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是②苯()分子为平面形结构，分子中所有原子在同一平面内，键角为120°。若某有机物分子结构中出现1个苯环，则至少有12个原子共面。 ③甲醛()分子为平面三角形结构，分子中所有原子在同一平面内。 (3)直线形： ①乙炔(H—C≡C—H)分子为直线型结构，分子中4个原子一定在同一条直线上。任何有机物分子结构中只要出现1个碳碳三键，至少有4个原子共线。 ②HCN分子为直线型结构，分子中3个原子在同一条直线上。 ③苯环上处于对角位置的4个原子共直线。 2．分析方法 (1)对照3个基本模型定共线、共面原子数目 需要结合相关的几何知识进行分析：如不共线的任意三点可确定一个平面；若一条直线与某平面有两个交点时，则这条直线上的所有点都在该平面内；同时要注意问题中的限定性词语(如最多、至少等)。 (2)“还原”氢原子，根据规律直接判断 如果题中给出有机物的结构是键线式结构，首先“还原”氢原子，避免忽略饱和碳原子，然后根据规律进行判断。 A． B．   C．   D．   【答案】C 【分析】在常见的有机化合物中甲烷是正四面体结构，乙烯和苯是平面型结构，乙炔是直线型结构，其它有机物可在此基础上进行判断． 【详解】A．乙炔为直线结构，丙炔中甲基碳原子处于乙炔中H原子位置，所有碳原子处于同一直线，所有碳原子都处在同一平面上，故A不符合； B．苯为平面结构，甲苯中甲基碳原子处于苯中H原子位置，所有碳原子都处在同一平面上，故B不符合； C．2-甲基丙烷中，3个甲基处于2号碳原子四面体的顶点位置，2号碳原子处于该四面体内部，所以碳原子不可能处于同一平面，故C符合； D．乙烯为平面结构，2-甲基丙烯中2个甲基的碳原子处于乙烯中H原子位置，所有碳原子都处在同一平面上，故D不符合； 故选C。 【变式6-1】关于  的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14个 C．与Cl2发生取代反应生成的一氯代物有两种 D．在一定条件下，1mol该物质与足量H2反应，最多消耗4molH2 【答案】A 【详解】A．甲基上碳原子杂化类型为sp3，苯环上碳原子杂化类型为sp2，碳碳三键上碳原子杂化类型为sp，故A正确； B．苯空间构型为平面正六边形，乙炔的空间构型为直线形，不共线三点确定一个平面，因此该有机物中共平面原子数目最多为15，故B错误； C．在光照条件下，氯气取代甲基上的氢原子，在Fe或FeCl3催化剂下，能与苯环上的氢原子发生取代反应，因此该有机物与氯气发生取代反应得到一氯代物至少5种，故C错误； D．1个苯环最多与3个氢气发生加成，1个碳碳三键最多能与2个氢气发生加成，因此1mol该有机物最多与5mol氢气发生反应，故D错误； 答案为A。 【变式6-2】某烃的结构简式如图所示，下列说法中正确的是    A．该有机物的分子式是C14H18 B．该烃是苯的同系物，能使酸性高锰酸钾褪色 C．该烃的一氯代物最多有4种 D．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 【答案】D 【详解】A．该有机物的分子式是C14H14，故A错误； B．该烃含有2个苯环，不属于苯的同系物，但能使酸性高锰酸钾褪色，故B错误； C．该烃为对称结构，一氯代物最多有5种，故C错误； D．苯环为平面结构，两个相连苯环的碳原子可以旋转，故分子中至少有9个碳原子处于同一平面上，故D正确； 答案为D。 【变式6-3】下列关于苯乙炔(  )的说法错误的是 A．能发生氧化反应 B．燃烧时有黑烟产生 C．分子中最多有9个原子共面 D．1mol苯乙炔与溴水反应，最多消耗2molBr2 【答案】C 【详解】A．  含碳碳三键，可与酸性高锰酸钾发生氧化反应而生成苯甲酸，故A正确； B．  含碳量较高，燃烧时有黑烟产生，故B正确； C．苯环上所有原子共平面且单键可以旋转，乙炔分子中所有原子共线也共面，则该分子中最多有14个原子共平面，故C错误； D．1mol苯乙炔与溴水反应，发生在乙炔基上，苯环上在此条件下不能发生反应，最多消耗2molBr2，故D正确； 故选：C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$