专题04 芳香烃-【压轴题】2024-2025学年高二化学同步培优训练（沪科版2020选择性必修3）

专题04 芳香烃 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一.芳香烃的结构及物理性质 1．芳香烃的结构 （1）概念及结构特点： 芳香烃是分子里含有一个或多个苯环的烃。如苯乙烯（）、联苯（）、萘（）等 （2）芳香烃的来源： 芳香烃最初来源于煤焦油中，现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。 2．芳香烃的物理性质 芳香烃不溶于水，但溶于四氯化碳等有机溶剂。一般的芳香烃密度比水小，沸点随着相对分子质量增大而升高。芳香烃结构稳定，不易分解，且具有毒性，会对环境造成污染。 二.苯 1．分子结构 分子式：C6H6，最简式：CH，结构式：，结构简式：或，比例模型： 2．苯分子的结构特点 （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。 （2）碳碳键的键长相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的共价键。 （3）碳原子分别与氢原子及相邻碳原子形成σ键，键角均为120°；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。 【注意】 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，如使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。 3．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。 4．化学性质 （1）氧化反应 ①燃烧：燃烧时火焰明亮，有浓烟，反应方程式：2C6H6+15O2 12CO2+6H2O。 ②不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 （2）取代反应：在一定条件下，苯容易与卤素单质、硝酸、硫酸等发生取代反应。 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2+HBr↑。 【注意】 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。 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 。 5．苯的取代反应实验探究 （1）苯的溴化反应 ①实验原理：+Br2+HBr ②实验现象：三颈烧瓶内反应剧烈，锥形瓶内有白雾(HBr遇水蒸气形成)出现，溶液底部有 褐色油状液体出现，滴加NaOH溶液后三颈烧瓶中有红褐色沉淀形成。 ③注意事项：一是实验用纯溴，不能用溴水；二是要使用催化剂FeBr3（或Fe屑） ；三是锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水。 ④产品提纯（精制溴苯）：水洗（除可溶性杂质）→碱洗（除去Br2）→水洗（除去过量碱）→干燥（除水）→蒸馏（得到纯溴苯）。 （2）苯的硝化反应 ①实验原理：+HNO3+H2O ②实验现象：将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体。 ③注意事项：一是试剂添加顺序：浓硝酸+浓硫酸+苯；二是浓硫酸的作用是催化剂 、吸水剂；三是必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度说明：精制硝基苯的流程同上述精制溴苯的流程。 三.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，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基。 （2）通式：CnH2 n-6 (n>6)。如甲苯()、乙苯()、对二甲苯()等。 （3）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 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 系统命名法 1，2-二甲苯 1，3-二甲苯 1，4-二甲苯 （4）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。 （5）化学性质 ①氧化反应： a.甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4溶液氧化的结果。 （可用于区别苯和苯的同系物） 【注意】 无论侧链多长，侧链都只被氧化为羧基。例如乙苯被高锰酸钾氧化之后，也是生成苯甲酸。 b.燃烧：燃烧的通式为CnH2n-6+ nCO2+(n-3)H2O。 ②取代反应： a.苯的同系物在卤化铁作催化剂时，苯环上与侧链邻位或对位的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Br2反应： +Br2(或)+HBr b.苯的同系物在光照或加热条件下时，苯环侧链上的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Cl2反应： +Cl2 c.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： +3HO—NO23H2O+（2，4，6-三硝基甲苯是一种黄色烈性炸药，俗称TNT，常用于国防和民用爆破）。 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。 （6）同分异构体数目的判断方法 ①对称法：苯分子中所有的氢原子的化学环境相同，含有多条对称轴，但是如果苯环上连有取代基，其对称性就会受到影响，如邻二甲苯有1条对称轴，间二甲苯有1条对称轴，而对二甲苯有2条对称轴，故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种，而间二甲苯苯环上的一氯代物有3种，对二甲苯苯环上的一氯代物有1种。如图所示：(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置) ②换元法：对于芳香烃，若苯环上氢原子数为m，且有a+b=m，则该芳香烃苯环上的a元卤代物和b元卤代物的同分异构体种类相同。如对二甲苯苯环上的一氯取代物共有1种，则其苯环上的三氯取代物也为1种。 ③定一(或二)移一法：苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种同分异构体；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，从而确定出同分异构体的数目。 a.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。 b.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)。 【注意】 ①二甲苯只有一个苯环，且侧链为饱和烃基，故二甲苯是苯的同系物。 ②苯环对侧链的影响，苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而烷烃不能；侧链对苯环的影响，如甲苯与硝酸反应使苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。 ③苯和苯的同系物的比较 苯 苯的同系物 相同点 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子式通式CnH2n-6(n≥6) ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟。 ②都易发生苯环上的取代反应。 ③都能发生加成反应，但反应都比较困难 不同点 易发生取代反应主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应常得到多元取代产物 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色 差异原因 苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而易被取代 ④分子中含有多个苯环的芳香烃称为多环芳烃。其中苯环之间通过碳碳单键直接相连的称为联苯或联多苯；苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成的称为稠环芳烃。常见简单的多环芳烃如下： 二苯甲烷()、联苯()、萘()、蒽()等。 【例1】下列说法错误的是 A．用溴的四氯化碳溶液可除去甲烷中的乙烯 B．乙烯和苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．相同条件下，正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点依次降低 D．邻二甲苯仅有一种空间结构可证明苯分子中不存在单双键交替的结构 【例2】有机物和苯通过反应合成的过程如图所示（无机小分子产物略去）。 下列说法错误的是 A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则一定是苯的同系物 C．若为，则有4种同分异构体 D．若为，中所有碳原子可能都共平面 【例3】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 【例4】苯乙烯()是重要的化工原料。 1．下列有关苯乙烯的说法不正确的是 。 A．苯乙烯可与在一定条件下发生加成反应 B．苯乙烯分子中最多有11个原子共面 C．苯乙烯属于烃类 2．苯乙烯的一种同分异构体X的结构为(键线式：只用键线来表示碳架的一种表示方法)，关于X的说法不正确的是 。 A．X的化学式为    B．X在空气中燃烧时有大量黑烟    C．该有机物一氯代物有三种 【例5】某科学研究小组制备硝基苯的实验装置如图所示，相关数据见下表。已知该实验中存在的主要副反应是：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 不溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 间二硝基苯 89 301 1.57 微溶于水 浓硝酸 42 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 10.4 338 1.84 易溶于水 实验步骤如下： 取20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中。取17.7mL(约15.60g)苯加入A中。在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴加边搅拌，混合均匀加热，使其在50-60℃下发生反应，直至反应结束。将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液和水洗涤。在分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，过滤，对滤液进行蒸馏纯化，收集205~210℃的馏分，得到纯硝基苯18g。 回答下列问题： （1）仪器B的名称是 ，图中装置C的作用是 。 （2）制备硝基苯的化学方程式为 。 （3）配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中？ (填“能”或“不能”)。 （4）为了使反应在50~60℃下进行，常采用的加热方法是 。反应结束并冷却至室温后A中液体为粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 。 （5）本实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (结果保留2位有效数字，已知硝酸过量)。 1．苯环结构中不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，下列可作为证据的是 ①苯不能使溴的溶液褪色 ②苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 ③经测定邻二甲苯只有一种结构 ④经测定，苯环上碳碳键的键长相等 A．①②③④ B．①②④ C．①③④ D．③ 2．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 3．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，下列有关说法正确的是 A．乙苯和苯乙烯均能发生取代反应、加聚反应和氧化反应 B．乙苯和苯乙烯分子中共平面的碳原子数最多都为7 C．1mol苯乙烯最多可与4mol氢气加成，加成产物的一氯代物共有5种 D．用溴水可以区分苯乙烯和乙苯 4．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯并进行纯化的装置如图所示： 下列说法正确的是 A．装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发，提高产率 B．装置Ⅱ可用于分离两种液体形成的混合物 C．用装置Ⅲ分液时，将分层的液体依次从分液漏斗的下口放出 D．装置Ⅳ中a为进水口，b为出水口 5．下列关于苯及其同系物的说法中不正确的是 A．苯分子为平面正六边形结构，具有碳碳单键和双键相互交替的结构 B．苯不能使酸性溶液褪色，而甲苯能使酸性溶液褪色 C．苯与氢气在催化剂的作用下能反应生成环己烷，该反应为加成反应 D．与苯分子中氢原子相比，甲苯中甲基的邻位和对位氢原子更易被取代 6．下列说法错误的是 A．可用酸性高锰酸钾溶液来区别苯与异丙苯[] B．中最多有13个碳原子共面 C．在一定条件下可以发生取代、加成和氧化反应 D．与溴单质按物质的量之比1：1发生加成反应，产物有4种 7．某有机物的结构简式如图所示，下列关于该有机物的叙述错误的是 A．最多有10个碳原子共面 B．该有机物苯环上的一个H被Cl取代，有3种结构 C．能使酸性溶液、溴水分别褪色，且原理相同 D．1mol该有机物能与发生反应，最多消耗的物质的量为4mol 8．具有美白功效的某化妆品的主要成分的合成方法如图所示，下列分析正确的是 A．1molX与足量溴水反应消耗 B．该反应为加成反应 C．X与Y的核磁共振氢谱中峰数目相同 D．分子中共平面的碳原子数最多为14 9．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 10．已知有机物能发生下列反应，下列说法错误的是 A．M的苯环上的一氯代物有3种 B．W分子中所有碳原子可能共平面 C．该反应的原子利用率为 D．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 11．下列实验装置可以达到实验目的的是 A．分离苯和甲苯 B．酒精萃取碘水中的碘 C．制备溴苯 D．制备并检验乙炔 12．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 13．分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 14．由芳香烃可以合成两种有机化合物、，如下图所示： （1）A的结构简式为 ，鉴别A与苯的试剂为 。 （2）反应①、②的条件和除A外的反应物分别为 、 。 （3）A与足量氢气在加热、镍催化下催化加氢，得到的产物一氯代物有 种。 15．对溴苯乙烯(E)是一种重要的化工原料，E的实验室制取流程如下： 已知：D的分子式为，且分子中含甲基。 回答下列问题： （1）B的名称为 ；E中官能团的名称为 。 （2）催化剂a的化学式是 ；E的分子式为 。 （3）A转化为B的化学方程式是 。 （4）写出C→D反应的化学方程式： ；其反应类型为 。 （5）芳香族化合物M是D的同分异构体，且苯环上只有两个取代基，则M的结构有 种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱峰面积比为1∶1的结构简式为 。 （6）如图为以甲苯为原料经三步合成2，4，6-三氨基苯甲酸的路线： 已知：①(易被氧化)； ②； ③羧基为间位定位基。 反应①的试剂为 ；中间体Y的结构简式为 。 16．常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。 实验中可能用到的数据： 密度/(g/cm3) 沸点/℃ 溶解性 甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯 对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃 邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃 实验步骤：①按体积比配制浓硫酸与浓硝酸混合物50mL； ②在三颈瓶中加入27mL(23g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器； ③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)； ④控制温度约为55℃，反应大约15min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现； ⑤分离出一硝基甲苯的总质量20.55g。 请回答下列问题： （1）向三颈瓶中加入混酸，反应中需不断搅拌，目的是 。 （2）仪器A的名称是 ，使用该仪器前必须进行的操作是 。 （3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是 。 （4）分离反应后产物的方案如下： ①操作1的名称为 。 ②操作2的名称为 ，操作时需要使用下列仪器中的 (填字母)。 a．冷凝管  b．酒精灯   c．温度计  d．分液漏斗  e．蒸发皿 （5）该实验中一硝基甲苯的产率为 。 17．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如下所示。在分液漏斗中加入含有无水苯和液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 （1）在该实验中，圆底烧瓶a的容积最适合的是________（填入正确选项前的字母）。 A． B． C． D． （2）向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 ；圆底烧瓶a中有白色雾状物产生是因为生成了 气体；装置c中碳酸钠溶液的作用是 ；其发生反应的离子方程式是 。 （3）实验过程中，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色；产生这一现象的原因是 。 （4）某兴趣小组设计了如图流程提纯制得的粗溴苯。 已知：液溴、苯、溴苯的沸点依次为59℃、80℃、156℃。 a.操作I、II、III用到的主要玻璃仪器是 。 b.操作Ⅳ、V分别是 。 c.加入溶液的目的是除去有机层①中的 。 d.向分出的粗苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是 。 e.若水层③中加入溶液后仍然显红色，说明溴化铁未被完全除尽。以简短的文字说明未被除去的溴化铁是否会影响溴苯提纯的纯度？ 。 18．以甲烷为原料合成聚苯乙烯等产品的一种流程如下(部分产物及反应条件略去)： （1）CH4与Cl2在光照下反应能得到CH2Cl2，关于CH2Cl2的描述错误的是_______。 A．C原子采取sp2杂化 B．二氯甲烷有同分异构体 C．二氯甲烷不能发生消去反应 D．常温常压下为液体 （2）反应②的反应类型为 反应。 （3）写出下列反应的化学方程式：反应④ ；反应⑤ 。 （4）写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式 。 分子中不同化学环境的氢原子数比为6∶2∶1∶1 的芳香烃 （5）已知：①R-NO2R-NH2。 ②+HCl。 ③苯环上原有取代基对新取代基的位置有影响：甲基一般使新取代基在其邻对位，硝基使新取代基在其间位。 依据题中信息及所学知识，写出以苯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用)。(合成路线的表示方式为：) 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 芳香烃 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一.芳香烃的结构及物理性质 1．芳香烃的结构 （1）概念及结构特点： 芳香烃是分子里含有一个或多个苯环的烃。如苯乙烯（）、联苯（）、萘（）等 （2）芳香烃的来源： 芳香烃最初来源于煤焦油中，现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。 2．芳香烃的物理性质 芳香烃不溶于水，但溶于四氯化碳等有机溶剂。一般的芳香烃密度比水小，沸点随着相对分子质量增大而升高。芳香烃结构稳定，不易分解，且具有毒性，会对环境造成污染。 二.苯 1．分子结构 分子式：C6H6，最简式：CH，结构式：，结构简式：或，比例模型： 2．苯分子的结构特点 （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。 （2）碳碳键的键长相等，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的共价键。 （3）碳原子分别与氢原子及相邻碳原子形成σ键，键角均为120°；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。 【注意】 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，如使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。 3．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。 4．化学性质 （1）氧化反应 ①燃烧：燃烧时火焰明亮，有浓烟，反应方程式：2C6H6+15O2 12CO2+6H2O。 ②不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 （2）取代反应：在一定条件下，苯容易与卤素单质、硝酸、硫酸等发生取代反应。 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2+HBr↑。 【注意】 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。 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 。 5．苯的取代反应实验探究 （1）苯的溴化反应 ①实验原理：+Br2+HBr ②实验现象：三颈烧瓶内反应剧烈，锥形瓶内有白雾(HBr遇水蒸气形成)出现，溶液底部有 褐色油状液体出现，滴加NaOH溶液后三颈烧瓶中有红褐色沉淀形成。 ③注意事项：一是实验用纯溴，不能用溴水；二是要使用催化剂FeBr3（或Fe屑） ；三是锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水。 ④产品提纯（精制溴苯）：水洗（除可溶性杂质）→碱洗（除去Br2）→水洗（除去过量碱）→干燥（除水）→蒸馏（得到纯溴苯）。 （2）苯的硝化反应 ①实验原理：+HNO3+H2O ②实验现象：将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体。 ③注意事项：一是试剂添加顺序：浓硝酸+浓硫酸+苯；二是浓硫酸的作用是催化剂 、吸水剂；三是必须用水浴加热，温度计插入水浴中测量水的温度说明：精制硝基苯的流程同上述精制溴苯的流程。 三.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，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基。 （2）通式：CnH2 n-6 (n>6)。如甲苯()、乙苯()、对二甲苯()等。 （3）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 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 系统命名法 1，2-二甲苯 1，3-二甲苯 1，4-二甲苯 （4）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。 （5）化学性质 ①氧化反应： a.甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是由于甲苯上的甲基被酸性KMnO4溶液氧化的结果。 （可用于区别苯和苯的同系物） 【注意】 无论侧链多长，侧链都只被氧化为羧基。例如乙苯被高锰酸钾氧化之后，也是生成苯甲酸。 b.燃烧：燃烧的通式为CnH2n-6+ nCO2+(n-3)H2O。 ②取代反应： a.苯的同系物在卤化铁作催化剂时，苯环上与侧链邻位或对位的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Br2反应： +Br2(或)+HBr b.苯的同系物在光照或加热条件下时，苯环侧链上的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Cl2反应： +Cl2 c.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： +3HO—NO23H2O+（2，4，6-三硝基甲苯是一种黄色烈性炸药，俗称TNT，常用于国防和民用爆破）。 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。 （6）同分异构体数目的判断方法 ①对称法：苯分子中所有的氢原子的化学环境相同，含有多条对称轴，但是如果苯环上连有取代基，其对称性就会受到影响，如邻二甲苯有1条对称轴，间二甲苯有1条对称轴，而对二甲苯有2条对称轴，故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种，而间二甲苯苯环上的一氯代物有3种，对二甲苯苯环上的一氯代物有1种。如图所示：(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置) ②换元法：对于芳香烃，若苯环上氢原子数为m，且有a+b=m，则该芳香烃苯环上的a元卤代物和b元卤代物的同分异构体种类相同。如对二甲苯苯环上的一氯取代物共有1种，则其苯环上的三氯取代物也为1种。 ③定一(或二)移一法：苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种同分异构体；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，从而确定出同分异构体的数目。 a.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。 b.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)。 【注意】 ①二甲苯只有一个苯环，且侧链为饱和烃基，故二甲苯是苯的同系物。 ②苯环对侧链的影响，苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而烷烃不能；侧链对苯环的影响，如甲苯与硝酸反应使苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。 ③苯和苯的同系物的比较 苯 苯的同系物 相同点 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子式通式CnH2n-6(n≥6) ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟。 ②都易发生苯环上的取代反应。 ③都能发生加成反应，但反应都比较困难 不同点 易发生取代反应主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应常得到多元取代产物 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色 差异原因 苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而易被取代 ④分子中含有多个苯环的芳香烃称为多环芳烃。其中苯环之间通过碳碳单键直接相连的称为联苯或联多苯；苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成的称为稠环芳烃。常见简单的多环芳烃如下： 二苯甲烷()、联苯()、萘()、蒽()等。 【例1】下列说法错误的是 A．用溴的四氯化碳溶液可除去甲烷中的乙烯 B．乙烯和苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．相同条件下，正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点依次降低 D．邻二甲苯仅有一种空间结构可证明苯分子中不存在单双键交替的结构 【答案】B 【解析】A．乙烯与Br2发生加成反应产生1，2-二溴乙烷溶解在四氯化碳溶液中，而甲烷则不与溴反应，可以用溴的四氯化碳溶液除去甲烷中的乙烯，A正确； B．乙烯中含有碳碳双键可以被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液褪色，苯不和酸性高锰酸钾溶液反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B错误； C．正戊烷、异戊烷和新戊烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体；碳原子数目相同，支链越多，沸点越低，正戊烷、异戊烷和新戊烷具有相同的碳原子数目，支链依次增多，则沸点依次降低，C正确； D．若苯分子中存在单双键交替的结构，则邻二甲苯就存在2种不同的结构。现在邻二甲苯仅有一种空间结构，说明苯分子中不存在单双键交替的结构，D正确； 故选B。 【例2】有机物和苯通过反应合成的过程如图所示（无机小分子产物略去）。 下列说法错误的是 A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则一定是苯的同系物 C．若为，则有4种同分异构体 D．若为，中所有碳原子可能都共平面 【答案】B 【解析】A．有机物a中的烃基取代苯环的氢原子生成b，为取代反应，故A正确； B．R为烃基，若含有不饱和键，则b和苯的官能团不同，结构不相似，不一定是同系物，故B错误； C．-C4H9有4种，分别为：CH3-CH2-CH2-CH2-、CH3-CH2-CH(CH3)-、(CH3)2CH-CH2-、(CH3)3C-，则a有4种同分异构体，故C正确； D．R为—CH=CH-CH3，则R为平面结构，所有碳原子共面，苯环为平面结构，所有碳原子共面，两平面结构通过单键相连，所有的碳原子可能共平面，故D正确； 故选：B。 【例3】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 【解析】 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。 【例4】苯乙烯()是重要的化工原料。 1．下列有关苯乙烯的说法不正确的是 。 A．苯乙烯可与在一定条件下发生加成反应 B．苯乙烯分子中最多有11个原子共面 C．苯乙烯属于烃类 2．苯乙烯的一种同分异构体X的结构为(键线式：只用键线来表示碳架的一种表示方法)，关于X的说法不正确的是 。 A．X的化学式为    B．X在空气中燃烧时有大量黑烟    C．该有机物一氯代物有三种 【答案】1．B 2．C 【解析】1．A．苯乙烯含有碳碳双键，可以加成，苯环也可以与氢气加成，A正确； B．苯分子有12个原子共平面，由于碳碳单键是可以旋转的，乙烯6原子共成，所以共面的原子最多有16个，B错误； C．苯乙烯只有C和H元素，属于烃，C正确； 故选B； 2．A．根据键线式的书写特点，的分子式为C8H8，故A正确； B．有机物X中具有碳碳双键，含碳量高，在空气中燃烧时有大量黑烟，故B正确； C．有两种等效氢，该有机物一氯代物有2种，故C错误； 答案选C； 【例5】某科学研究小组制备硝基苯的实验装置如图所示，相关数据见下表。已知该实验中存在的主要副反应是：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g·cm-3 溶解性 苯 5.5 80 0.88 不溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 间二硝基苯 89 301 1.57 微溶于水 浓硝酸 42 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 10.4 338 1.84 易溶于水 实验步骤如下： 取20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中。取17.7mL(约15.60g)苯加入A中。在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴加边搅拌，混合均匀加热，使其在50-60℃下发生反应，直至反应结束。将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液和水洗涤。在分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，过滤，对滤液进行蒸馏纯化，收集205~210℃的馏分，得到纯硝基苯18g。 回答下列问题： （1）仪器B的名称是 ，图中装置C的作用是 。 （2）制备硝基苯的化学方程式为 。 （3）配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中？ (填“能”或“不能”)。 （4）为了使反应在50~60℃下进行，常采用的加热方法是 。反应结束并冷却至室温后A中液体为粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是 。 （5）本实验所得到的硝基苯(硝基苯的摩尔质量为123g/mol)的产率是 (结果保留2位有效数字，已知硝酸过量)。 【答案】（1）分液漏斗 （导气）冷凝回流 （2）+HNO3(浓) +H2O （3）不能 （4）水浴加热 粗硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2 （5）73%或0.73 【分析】苯与浓硝酸发生取代反应制取硝基苯时，先将浓硫酸加入浓硝酸中从而制得混合酸，然后往常温下的混合酸中加入苯，水浴加热后制得硝基苯。制得的硝基苯中常混有硝酸、硫酸、二氧化氮、间二硝基苯等，需进行水洗、碱洗、干燥，最后蒸馏； 【解析】（1）由仪器结构特征可知，装置B为分液漏斗，装置C为冷凝管，苯与浓硝酸都容易挥发，装置C起导气和冷凝回流的作用，以提高原料利用率； （2） 苯与混酸在50～60℃下发生反应制备硝基苯，浓硫酸做催化剂和吸水剂，化学方程式为：+HNO3(浓) +H2O； （3）浓硝酸与浓硫酸混合时会放出大量的热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓硫酸，容易导致液体迸溅，发生危险，因此配制混合酸时，不能将浓硝酸加入浓硫酸中； （4）反应在50～60℃下进行，苯及浓硝酸的沸点均低于水的沸点，可以采用水浴加热，受热均匀，且便于控制温度；浓硝酸受热后发生分解会产生二氧化氮气体溶在硝基苯中，导致粗硝基苯呈黄色，所以反应结束并冷却至室温后，粗硝基苯呈黄色； （5） 制备硝基苯的反应为+HNO3(浓) +H2O，据反应可知，苯完全反应生成硝基苯的理论产量为，故硝基苯的产率为。 1．苯环结构中不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，下列可作为证据的是 ①苯不能使溴的溶液褪色 ②苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应 ③经测定邻二甲苯只有一种结构 ④经测定，苯环上碳碳键的键长相等 A．①②③④ B．①②④ C．①③④ D．③ 【答案】C 【解析】①苯不因化学变化而使溴水褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，故①正确； ②苯能在一定条件下跟H2加成生成环己烷，发生加成反应是双键具有的性质，不能证明苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，故②错误； ③如果是单双键交替结构，邻二甲苯的结构有两种，一种是两个甲基夹C-C，另一种是两个甲基夹C=C，邻二甲苯只有一种结构，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，故③正确； ④苯环上碳碳键的键长相等，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，故④正确；故选：C。 2．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。 【解析】 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。 3．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，下列有关说法正确的是 A．乙苯和苯乙烯均能发生取代反应、加聚反应和氧化反应 B．乙苯和苯乙烯分子中共平面的碳原子数最多都为7 C．1mol苯乙烯最多可与4mol氢气加成，加成产物的一氯代物共有5种 D．用溴水可以区分苯乙烯和乙苯 【答案】D 【解析】A．乙苯能发生取代反应、加成反应和氧化反应，不能发生加聚反应；而苯乙烯由于含有碳碳双键，所以能发生加聚反应和氧化反应，也能发生苯环上的取代反应，故A项错误； B．饱和C原子连接的四个原子构成的是四面体结构，通过该C原子最多还有2个原子在一个平面上，由于苯分子是平面分子，所以乙苯分子中的8个C原子可能在一个平面上；苯分子是平面分子，乙烯分子是平面分子，两个平面可能共平面，即8个C原子在一个平面上，所以共平面的碳原子数最多都为8，故B项错误； C．苯乙烯的苯环和碳碳双键都可以与H2发生加成反应，1 mol苯乙烯最多可与4 mol氢气加成，加成产物是乙基环己烷，在乙基环己烷分子中有6种不同的H原子，所以其一氯代物共有6种，故C项错误； D．溴和苯乙烯发生加成反应而使溴水褪色，乙苯能萃取溴水中的溴而分层，现象不同，故可以用溴水区分二者，故D项正确； 故本题选D。 4．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯并进行纯化的装置如图所示： 下列说法正确的是 A．装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发，提高产率 B．装置Ⅱ可用于分离两种液体形成的混合物 C．用装置Ⅲ分液时，将分层的液体依次从分液漏斗的下口放出 D．装置Ⅳ中a为进水口，b为出水口 【答案】A 【分析】根据题意，在Fe作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应，得到含、、、和及少量铁屑的混合物。混合物用装置Ⅱ过滤除去铁屑；滤液用水洗碱洗后在装置Ⅲ中分液得溴苯和产品；溴苯粗产品干燥后，通过蒸馏可进一步提纯得到较纯净的溴苯。 【解析】A．苯和溴均易挥发，用装置Ⅰ回流可减少反应物的挥发，提高产率，A正确； B．过滤是把不溶于液体的固体与液体分离的一种方法，不能用于分离两种液体形成的混合物，B错误； C．用装置Ⅲ分液时，将下层液体从分液漏斗的下口放出，上层液体从分液漏斗的上口倒出，C错误； D．冷凝水应下进上出，装置Ⅳ中b为进水口，a为出水口，D错误； 故选A。 5．下列关于苯及其同系物的说法中不正确的是 A．苯分子为平面正六边形结构，具有碳碳单键和双键相互交替的结构 B．苯不能使酸性溶液褪色，而甲苯能使酸性溶液褪色 C．苯与氢气在催化剂的作用下能反应生成环己烷，该反应为加成反应 D．与苯分子中氢原子相比，甲苯中甲基的邻位和对位氢原子更易被取代 【答案】A 【解析】A．苯分子为平面正六边形结构，键长相等，所有原子都位于同一平面上，苯分子中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，不含单独的碳碳单键和碳碳双键，也不存在碳碳单键和双键相互交替的结构，A错误； B．苯分子中不含有碳碳双键，它不能使酸性溶液褪色，而甲苯中苯环对甲基产生影响，使甲基不稳定，易被酸性溶液氧化，B正确； C．苯分子中虽然不存在碳碳双键，但始终存在不饱和的结构，所以在催化剂的作用下，苯也可与氢气发生加成反应生成环己烷，C正确； D．甲苯中苯环对甲基产生影响，反过来甲基也对苯环的对称稳定结构产生影响，使得苯环上甲基邻位和对位氢原子活波性增强，更易被取代，D正确； 故答案为：A。 6．下列说法错误的是 A．可用酸性高锰酸钾溶液来区别苯与异丙苯[] B．中最多有13个碳原子共面 C．在一定条件下可以发生取代、加成和氧化反应 D．与溴单质按物质的量之比1：1发生加成反应，产物有4种 【答案】D 【解析】A．异丙苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能，A正确； B．的两个苯环12个碳原子与两个苯环中间的1个碳原子可能共平面，最多有13个碳原子共平面，B正确； C．中的氢原子可被取代，含有碳碳双键，可发生加成和氧化反应，C正确； D． 与溴单质按物质的量1：1发生加成反应，1，2加成型共有3种，1，4加成型共有2种，故产物有5种，D错误； 故选D。 7．某有机物的结构简式如图所示，下列关于该有机物的叙述错误的是 A．最多有10个碳原子共面 B．该有机物苯环上的一个H被Cl取代，有3种结构 C．能使酸性溶液、溴水分别褪色，且原理相同 D．1mol该有机物能与发生反应，最多消耗的物质的量为4mol 【答案】C 【解析】A．与苯环直连的原子与之共平面，与碳碳双键直连的原子与之共平面，饱和碳原子类似于甲烷的结构，最多有1个碳原子与2个H原子与之共平面，因此苯环上6个C共面、对位四原子共直线，碳碳双键及相连的饱和C共面，余下的3个C中有1个C可以通过旋转后在苯环和双键平面上，所以最多有10个碳原子共面，故A正确； B．该有机物苯环上的一个被Cl取代，有邻、间、对3种结构，故B正确； C．该有机物中含有碳碳双键，能使酸性溶液褪色是发生了氧化反应，能使溴水褪色是发生了加成反应，原理不相同，故C错误； D．1 mol该有机物含有1mol苯环可以与3molH2，1mol碳碳双键可以与1molH2，因此最多消耗4molH2，，故D正确； 故答案选C。 8．具有美白功效的某化妆品的主要成分的合成方法如图所示，下列分析正确的是 A．1molX与足量溴水反应消耗 B．该反应为加成反应 C．X与Y的核磁共振氢谱中峰数目相同 D．分子中共平面的碳原子数最多为14 【答案】B 【解析】A．1molX与足量溴水反应消耗，苯环不与溴水反应，A项错误； B．X与Y生成Z的反应为加成反应，B项正确； C．X分子中存在5种处于不同化学环境的氢原子，Y分子中存在4种处于不同化学环境的氢原子，X与Y的核磁共振氢谱中峰数目不相同，C项错误； D．Z分子中连接2个苯环和1个甲基的碳原子为杂化饱和碳原子，说明存在四面体空间结构，所有碳原子不可能共平面，共平面的碳原子数最多为13，D项错误； 答案选B。 9．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 【解析】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。 10．已知有机物能发生下列反应，下列说法错误的是 A．M的苯环上的一氯代物有3种 B．W分子中所有碳原子可能共平面 C．该反应的原子利用率为 D．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】B 【解析】 A．的苯环上有3种等效氢，一氯代物有3种，故A正确；     B．分子中，标注*的碳原子通过单键与另外3个碳原子相连，不可能所有碳原子共平面，故B错误； C．该反应为加成反应，原子利用率为，故C正确； D．中含有碳碳双键，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故D正确； 选B。 11．下列实验装置可以达到实验目的的是 A．分离苯和甲苯 B．酒精萃取碘水中的碘 C．制备溴苯 D．制备并检验乙炔 【答案】C 【解析】A．分离苯和甲苯的混合溶液应选择蒸馏，蒸馏时，温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口下沿处，A项错误； B．酒精易溶于水，不能从碘水中萃取出碘，B项错误； C．溴苯应用苯与液溴在FeBr3催化下反应制备，C项正确； D．制备乙炔应用饱和食盐水与电石反应，并且反应产物中有H2S等杂质生成，检验前应先用硫酸铜溶液除去杂质，D项错误； 故选：C。 12．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 【解析】 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。 13．分析以下反应，下列推论不正确的是 ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 C．甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代 D．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【答案】B 【解析】A．根据反应需要的温度可知，甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化，故A正确； B．甲基为推电子基、硝基为吸电子基，对苯环产生不同影响，故B错误； C．甲苯发生硝化反应时，产物的量最少，以 和为主，说明甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被硝基取代，故C正确； D．硝基苯发生硝化反应时，产物、的量很少，主要生成，说明硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代，故D正确； 故答案为：B。 14．由芳香烃可以合成两种有机化合物、，如下图所示： （1）A的结构简式为 ，鉴别A与苯的试剂为 。 （2）反应①、②的条件和除A外的反应物分别为 、 。 （3）A与足量氢气在加热、镍催化下催化加氢，得到的产物一氯代物有 种。 【答案】（1） 酸性高锰酸钾溶液 （2）氯气、光照 液溴、铁或溴化铁 （3）5种 【分析】芳香烃A可以合成两种有机化合物B、C，由B、C结构可知，A为甲苯； 【解析】（1） A为甲苯，结构简式为 ；鉴别苯和甲苯可以使用酸性高锰酸钾溶液，甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯不行； （2）反应①为甲基上氢原子被取代，反应物及条件为氯气、光照；反应②为苯环上氢原子被溴取代，则反应物及条件为液溴、铁或溴化铁； （3） 苯与足量的氢气加氢后生成甲基环己烷，甲基环己烷有5种不同的氢。如图，产物的一取代物有5种。 15．对溴苯乙烯(E)是一种重要的化工原料，E的实验室制取流程如下： 已知：D的分子式为，且分子中含甲基。 回答下列问题： （1）B的名称为 ；E中官能团的名称为 。 （2）催化剂a的化学式是 ；E的分子式为 。 （3）A转化为B的化学方程式是 。 （4）写出C→D反应的化学方程式： ；其反应类型为 。 （5）芳香族化合物M是D的同分异构体，且苯环上只有两个取代基，则M的结构有 种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱峰面积比为1∶1的结构简式为 。 （6）如图为以甲苯为原料经三步合成2，4，6-三氨基苯甲酸的路线： 已知：①(易被氧化)； ②； ③羧基为间位定位基。 反应①的试剂为 ；中间体Y的结构简式为 。 【答案】（1）乙苯 碳溴键、碳碳双键 （2） （3） （4） 取代反应 （5）11 （6）浓硝酸和浓硫酸 【分析】 苯与溴乙烷在氯化铝催化条件下发生取代反应生成乙苯，乙苯与溴单质发生反应结合E的结构可知，该反应为苯环上乙基对位碳上的氢的取代反应，则C为对溴乙苯()，C与溴单质在光照条件下发生侧链上的取代反应生成D，D可能是或，又已知D中含有甲基，则D为，D发生消去反应生成E，据此解答。 【解析】（1）根据以上分析B为乙苯，E为，所含官能团为碳溴键、碳碳双键； （2）B到C发生苯环上的取代反应，应在溴化铁(FeBr3)作催化剂条件下发生反应；根据E的结构简式，其分子式为； （3）根据A和B的结构简式，则反应A→B的化学方程式； （4）C为对溴乙苯()，D为，C在光照条件下与Br2反应生成D，反应方程式为：，反应类型是取代反应； （5）D为，M是D的同分异构体，且苯环上只有两个取代基，M的结构可以为：、、(共3种位置)、(共3种位置)、(共3种位置)，共11种，其中核磁共振氢谱峰面积比为1∶1的结构简式为； （6）甲苯和浓硝酸在浓硫酸催化作用下生成中间体X为 ，反应①的试剂为浓硝酸、浓硫酸；分析知，中间体Y的结构简式为。 16．常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。 实验中可能用到的数据： 密度/(g/cm3) 沸点/℃ 溶解性 甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯 对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃 邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃 实验步骤：①按体积比配制浓硫酸与浓硝酸混合物50mL； ②在三颈瓶中加入27mL(23g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器； ③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)； ④控制温度约为55℃，反应大约15min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现； ⑤分离出一硝基甲苯的总质量20.55g。 请回答下列问题： （1）向三颈瓶中加入混酸，反应中需不断搅拌，目的是 。 （2）仪器A的名称是 ，使用该仪器前必须进行的操作是 。 （3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是 。 （4）分离反应后产物的方案如下： ①操作1的名称为 。 ②操作2的名称为 ，操作时需要使用下列仪器中的 (填字母)。 a．冷凝管  b．酒精灯   c．温度计  d．分液漏斗  e．蒸发皿 （5）该实验中一硝基甲苯的产率为 。 【答案】（1）使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成 （2）分液漏斗 检查是否漏液 （3）温度过高，导致大量挥发 （4）分液 蒸馏 abc （5）60.00% 【分析】该实验利用甲苯和浓硝酸的硝化反应制备硝基甲苯，按体积比1:3配制浓硫酸与浓硝酸混合物50mL，利用冷凝管冷凝回流，控制温度约为55℃，反应大约15min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现，分离出一硝基甲苯产品。 【解析】（1）向三颈瓶中加入混酸，反应中需不断搅拌，目的是使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成. （2）仪器A的名称是分液漏斗，使用该仪器前必须进行检查是否漏液。 （3）硝酸具有挥发性，若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是温度过高，导致大量挥发。 （4）①操作1是分离有机物和无机物，两者互不相溶，可以分液分离，操作Ⅰ的名称为分液。 ②操作2为分离沸点不同的有机物，蒸馏分离，需要用到的仪器为冷凝管、酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶、牛角管、锥形瓶等，不需要使用分液漏斗、蒸发皿，故选abc； （5）设理论上一硝基甲苯的质量为m，则由已知反应方程式可知，n（甲苯）=n（一硝基甲苯），即，解得m＝34.25g，所以实验中一硝基甲苯的产率为。 17．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如下所示。在分液漏斗中加入含有无水苯和液态溴的混合物，在烧瓶中加入少量溴化铁。 （1）在该实验中，圆底烧瓶a的容积最适合的是________（填入正确选项前的字母）。 A． B． C． D． （2）向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 ；圆底烧瓶a中有白色雾状物产生是因为生成了 气体；装置c中碳酸钠溶液的作用是 ；其发生反应的离子方程式是 。 （3）实验过程中，装置b中液体的颜色会逐渐变为 色；产生这一现象的原因是 。 （4）某兴趣小组设计了如图流程提纯制得的粗溴苯。 已知：液溴、苯、溴苯的沸点依次为59℃、80℃、156℃。 a.操作I、II、III用到的主要玻璃仪器是 。 b.操作Ⅳ、V分别是 。 c.加入溶液的目的是除去有机层①中的 。 d.向分出的粗苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是 。 e.若水层③中加入溶液后仍然显红色，说明溴化铁未被完全除尽。以简短的文字说明未被除去的溴化铁是否会影响溴苯提纯的纯度？ 。 【答案】（1）B （2）弹簧夹K，并使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对 HBr 吸收HBr气体，防止污染空气 或 （3）橙红 装置b中的CCl4吸收挥发出来的Br2和苯，Br2溶于CCl4中呈橙红色 （4）分液漏斗 过滤、蒸馏 Br2 除去有机物中残留的水 溴化铁沸点高于溴苯，蒸馏时不会被蒸出，因此不影响溴苯提纯的纯度 【分析】苯和溴单质的混合液置于分液漏斗中，实验开始前先打开弹簧夹K，然后使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对，向圆底烧瓶中滴入混合液，混合液接触催化剂溴化铁发生反应，生成溴苯和HBr，装置b中盛有四氯化碳可溶解挥发的苯和溴，溶液呈橙红色，装置c中碳酸钠溶液用于吸收HBr，防止污染空气；粗溴苯中含有溴苯、苯、Br2、FeBr3等。粗溴苯水洗后，液体分层，FeBr3易溶于水进入水层，溴易溶于有机物，和苯、溴苯一起进入有机层，分液得水层①和有机层①，操作I为分液，再加入NaOH溶液除去Br2，再次分液，操作Ⅱ也为分液，水层②中主要含有NaBr、NaBrO等，有机层②中含有苯、溴苯等。第二次水洗除去有机层②中可能含有的少量NaOH，分液后得水层③和有机层③。加入无水氯化钙吸水，操作Ⅳ为过滤，得有机层④，其中含有苯和溴苯，最后根据二者沸点不同，利用操作Ⅴ为蒸馏实现分离。水层①中加入KSCN溶液后显红色，只能说明水层①中含有铁离子，但不能说明溴化铁已完全被除尽，以此解答该题。 【解析】（1）圆底烧瓶中的液体体积应介于容积的之间，由题中可知该圆底烧瓶中所加溶液体积为+=19，则圆底烧瓶的容积应介于之间，因此应选50mL圆底烧瓶，故B正确； （2）向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开弹簧夹K，并使分液漏斗上口的小孔和塞子上的凹槽正对，便于混合液顺利流入圆底烧瓶中；苯与液溴反应生成HBr，在烧瓶中会形成酸雾；装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收HBr气体，防止污染空气；其发生反应的离子方程式是或； （3）装置b中的CCl4吸收挥发出来的Br2和苯，Br2溶于CCl4中呈橙红色； （4）a．根据分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ用到的主要玻璃仪器是分液漏斗； b．根据分析可知，操作Ⅳ、操作Ⅴ分别是过滤、蒸馏； c．根据分析可知，加入NaOH溶液的目的是除去有机层①中的单质溴； d．加入无水氯化钙目的是除去有机物中残留的水； e．溴化铁沸点高于溴苯，蒸馏时不会被蒸出，因此不影响溴苯提纯的纯度。 18．以甲烷为原料合成聚苯乙烯等产品的一种流程如下(部分产物及反应条件略去)： （1）CH4与Cl2在光照下反应能得到CH2Cl2，关于CH2Cl2的描述错误的是_______。 A．C原子采取sp2杂化 B．二氯甲烷有同分异构体 C．二氯甲烷不能发生消去反应 D．常温常压下为液体 （2）反应②的反应类型为 反应。 （3）写出下列反应的化学方程式：反应④ ；反应⑤ 。 （4）写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式 。 分子中不同化学环境的氢原子数比为6∶2∶1∶1 的芳香烃 （5）已知：①R-NO2R-NH2。 ②+HCl。 ③苯环上原有取代基对新取代基的位置有影响：甲基一般使新取代基在其邻对位，硝基使新取代基在其间位。 依据题中信息及所学知识，写出以苯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用)。(合成路线的表示方式为：) 。 【答案】（1）AB （2）加成 （3）n +Br2+HBr （4） （5） 【分析】由框图可知，反应①为CH4发生分子间脱氢反应生成CH2=CH2和，反应②为CH2=CH2与发生加成反应生成，反应③为脱氢生成，反应④为发生加聚反应生成聚苯乙烯，反应⑤为与液溴发生取代反应生成。 【解析】（1）A．CH2Cl2中的C原子采取sp3杂化，A错误； B．因为甲烷为正四面体，四个氢都等效，故二氯甲烷没有同分异构体，B错误； C．CH2Cl2中与氯原子相连的碳没有相邻的碳原子，故不能发生消去反应，C正确； D．常温常压下，二氯甲烷为液体，D正确； 答案选AB； （2）反应②生成乙苯的反应类型为加成反应； （3）催化剂条件下，反应④的化学方程式为 n；反应⑤为苯和液溴在溴化铁作催化剂的情况下发生取代反应生成溴苯和溴化氢，化学方程式为+Br2+HBr； （4） 属于芳香烃且分子中不同化学环境的氢原子数比为6:2:1:1，说明有苯环，是对称结构，故符合要求得结构简式为； （5）根据已知可知，应先生成硝基苯，之后与一氯甲烷在氯化铝催化下反应生成间硝基甲苯，之后利用铁和稀盐酸发生还原反应生成间氨基甲苯，合成路线为： / 学科网（北京）股份有限公司 $$