专题05 石油化工的基础物质——烃(考题猜想）(4大题型)-2024-2025学年高二化学下学期期中考点大串讲（苏教版2019选择性必修3）

专题05 石油化工的基础物质——烃 题型一 脂肪烃的结构和性质 题型二 芳香烃的结构和性质 题型三 烃的结构和性质比较 题型四 烃的多元取代同分异构体的书写 ◆题型一 脂肪烃的结构和性质 【例1-1】柠檬烯是一种食用香料，其结构简式为，下列说法正确的是（　　） A．一定条件下，柠檬烯可发生加成、取代、氧化反应 B．它和丁基苯互为同分异构体 C．它的一氯代物有6种 D．柠檬烯的分子中所有碳原子可能处在同一平面上 【例1-2】下列有关乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的是(　　) A．它们分子中所有的原子均在同一平面上 B．它们都容易发生取代反应，也容易发生加成反应 C．它们都能在空气中燃烧生成CO2和H2O D．它们都能使酸性KMnO4溶液褪色 【解题要点】三类脂肪烃的组成、性质比较 　　类别 比较　　 烷烃 烯烃(分子中只有一个碳碳双键) 炔烃(分子中只有一个碳碳三键) 组成通式 CnH2n＋2 CnH2n CnH2n－2 官能团结构式 代表物结构 甲烷：正四面体 乙烯：平面结构 乙炔：直线结构 化 学 性 质 取代反应 能 加成反应 不能 能 能 加聚反应 不能 能 能 能否因化学反应使溴水褪色 不能 能 能 能否使酸性KMnO4溶液褪色 不能 能 能 燃 烧 通式 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O 现象 火焰不明亮 火焰较明亮，带黑烟 火焰明亮，带浓烟 【变式1-1】某烃的结构简式为，下列说法不正确的是(　　) A．1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2 B．与氢气完全加成后的产物分子中含2个甲基 C．1 mol该烃与Br2完全加成，消耗Br2的物质的量为3 mol D．该烃的1H核磁共振谱有6组峰 【变式1-2】以原油为原料生产聚烯烃的几个步骤如图所示，下列说法正确的是(　　) A．C4～C10的烷烃类化合物中含有12个氢原子的烷烃有三种同分异构体 B．乙烯、丙烯互为同系物，它们与分子式为C5H10的物质也一定互为同系物 C．丙烯与溴的四氯化碳溶液反应可以得到有机物BrCH2CH2CH2Br D．乙烯分子中所有原子共平面，聚乙烯分子中的所有原子也共平面 【变式1-3】已知烯烃、炔烃在臭氧作用下可发生以下反应： CH3—CH==CH—CH2—CH== CH2CH3—CHO＋OHC—CH2—CHO＋HCHO； CH3—C≡C—CH2—CCH3COOH＋HOOC—CH2—COOH＋HCOOH (1)某烃分子式为C10H10，在同样条件下，发生反应： C10H10CH3COOH＋3HOOC—CHO＋CH3CHO。 则C10H10分子中含有________个双键，________个三键。其结构简式为___________________。 (2)从香精油中分离出一种化合物，分子式为C10H16，1 mol 该化合物催化加氢时可吸收2 mol H2；1 mol该化合物经上述反应可得到1 mol (CH3)2C==O和1 mol，试写出该化合物的结构简式：_________________(含有六元环)。 ◆题型二 芳香烃的结构和性质 【例2-1】异丙苯[]是一种重要的化工原料，下列关于异丙苯的说法不正确的是　( ) A．异丙苯是苯的同系物 B．可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯 C．在光照条件下，异丙苯与Cl2发生取代反应生成的氯代物有三种 D．在一定条件下能与氢气发生加成反应 【例2-2】下列实验操作中正确的是（　　） A．将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯 B．除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液 C．用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在反应混合液中 D．制取硝基苯时，应取浓H2SO4 2 mL，加入1.5 mL 浓HNO3，再滴入苯约1 mL，然后放在水浴中加热 【解题要点】 1．苯及其同系物、芳香烃与芳香族化合物的区别 (1)分子里含一个或多个苯环的化合物叫芳香族化合物。苯环是芳香族化合物的母体，芳香烃是其中的一类，是指含有苯环的烃。含有多个苯环的芳香烃称多环芳香烃，如萘（）。 (2)苯和其同系物是芳香烃的一种，是指符合通式CnH2n-6（n≥6）的芳香烃。 苯环碳原子采取sp2杂化，形成大π键，以苯环为中心的12个原子为平面正六边形结构。 稠环芳香烃不符合这一个通式。 (3)三者之间的关系可表示为 2．苯分子的特殊结构在性质方面的体现 (1)苯不能因发生化学反应使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。 (2)苯在催化剂（FeBr3）作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有类似烷烃的性质。 (3)苯能与H2在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。 总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃。 3．苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处 (1)由于侧链对苯环的影响，使苯的同系物的苯环上氢原子的活性增强，发生的取代反应有所不同。 (2)由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物的侧链易被氧化。在苯的同系物中，如果侧链烃基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，它就能被酸性KMnO4溶液氧化，侧链烃基通常被氧化为羧基（—COOH）。 (3)）苯环上原有取代基对苯环上新导入的取代基的位置有一定的影响。其规律是： ①苯环上新导入的取代基的位置主要取决于原有取代基的性质。 ②可以把原有取代基分为两类： a．原取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位，如—OH、—CH3（或烃基）、—Cl、—Br、等； b．原取代基使新导入的取代基进入苯环的间位，如—NO2、—SO3H、—CHO等。 【变式2-1】分子组成为C9H12苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是（　　） A．该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应 B．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色 C．该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上 D．该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体 【变式2-2】下列叙述中，错误的是（　　） A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60 ℃可反应生成硝基苯 B．甲苯与氯气在光照下发生取代反应，主要是甲基上的氢原子被取代 C．乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为（苯甲酸） D．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基苯 【变式2-3】已知： ①R—BrR—OH（R表示烃基）；②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料制备一系列化合物的转化关系如图所示。 (1)写出A转化为B的化学方程式： _______________________________。 (2)图中―→①―→②省略了反应条件，请分别写出①和②上方的方框里对应物质的结构简式 ____________________、_____________________。 (3)B分子中苯环上的任意两个氢原子被溴原子取代后，得到的二溴代物有　　　种同分异构体。 ◆题型三 烃的结构和性质比较 【例3-1】有三种有机物的分子式均为C8H8，其键线式分别表示为X：，Y：，Z：。下列说法正确的是(　　) A．X、Y、Z都能发生氧化反应，X和Z还能发生加聚反应 B．X、Z分子中所有原子一定在同一平面内 C．X、Y、Z互为同分异构体，它们二氯代物的同分异构体数目相同 D．X、Y、Z都能使溴的四氯化碳溶液褪色 【例3-2】已知4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯。请按要求回答下列问题： (1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在FeBr3作用下能与液溴反应的是________，生成的有机物名称是________，反应的化学方程式为____________________________________，此反应属于________反应。 (2)与溴水或酸性KMnO4溶液都不反应的是____________。 (3)与溴水和酸性KMnO4溶液都能反应的是_____________。 (4)不与溴水反应但与酸性KMnO4溶液反应的是______________。 【解题要点】各类烃的代表物质结构和性质的比较 甲烷 乙烯 乙炔 苯 结构简式 CH4 CH2== CH2 CH≡CH 结构特点 单键，饱和烃 含碳碳双键，不饱和烃 含碳碳三键，不饱和烃 含大π键，芳香烃 空间结构 正四面体 平面结构 直线形 平面正六边形 物理性质 无色气体，难溶于水 无色气体，微溶于水 无色液体，不溶于水 化学性质 燃烧 易燃，完全燃烧生成二氧化碳和水 溴CCl4 不反应 加成反应 加成反应 不反应 酸性KMnO4溶液 不反应 氧化反应 氧化反应 不反应 主要反应类型 取代反应 加成反应、加聚反应 加成反应、加聚反应 加成反应、取代反应 【变式1-1】下列各组物质能够发生化学反应，且甲组发生取代反应、乙组发生加成反应的是(　　) 选项 甲 乙 A 苯与溴水 乙烯与溴的四氯化碳溶液 B 甲苯与液溴(催化剂) 氯乙烯与氢气(催化剂、加热) C 乙酸乙酯和氢氧化钠溶液(加热) 乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中 D 光照射甲烷和氯气的混合物 乙醇在灼热铜丝存在下与氧气反应 【变式3-2】下列有关乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的是(　　) A．它们分子中所有的原子均在同一平面上 B．它们都容易发生取代反应，也容易发生加成反应 C．它们都能在空气中燃烧生成CO2和H2O D．它们都能使酸性KMnO4溶液褪色 【变式3-3】按要求回答下列问题： (1)相对分子质量为114，其一氯代物只有一种的烷烃的结构简式为__________，该物质的名称为__________。 (2)写出由甲苯制备TNT的化学方程式：_____________________________________________。 (3)一种有机物X的键线式如图所示。 ①X的分子式为__________。 ②有机物Y是X的同分异构体，且属于芳香族化合物，Y在一定条件下可发生反应生成高分子化合物，该反应的化学方程式为____________________。 (4)的同分异构体中，满足下列条件(①属于酚类；②含有2个甲基，且连在同一个碳原子上)的结构有__________种；其中，1H核磁共振谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1的结构简式为__________。 (5)已知烯烃能发生如下的反应： RCHO＋R′CHO，请写出下列反应产物的结构简式： ______________________。 ◆题型四 烃的多元取代同分异构体的书写 【例4-1】某烃的分子式为C9H12，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，符合上述条件的烃有(　　) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 【例4-2】下列说法错误的是(不考虑立体异构)(　　) A．卤代烃C3H6Cl2可能的结构有4种 B．卤代烃C4H8ClBr的同分异构体共有12种 C．的二氯代物有15种 D．的二氯代物有3种 【解题要点】烃类多元取代同分异构体的书写方法 (1)链状化合物 依次取代处于不同化学环境中的氢原子，注意重复的结构，如C3H8的二氯代物，其一氯代物有两种：、，此时处于不同化学环境中的氢原子共5种，则二氯代物： (a)、 (b)、(c)、 (d)、 (e)，其中b和d重复，所以丙烷的二氯代物(不考虑立体异构)共有4种。 (2)芳香族化合物 定一移一法判断芳香族化合物同分异构体的数目。 ①一取代苯：如在苯环上接1个—X，只有1种：。 ②二取代苯：可固定1个取代基移动另1个取代基，从而写出邻、间、对3种同分异构体。如在苯环上接2个—X或1个—X、1个—Y，均有3种：、、。 ③三取代苯：先按邻、间、对的顺序固定2个原子或原子团，再逐一插入剩余的1个原子或原子团，注意对称位置的重复。 如在苯环上接3个 —X，共有3种：(连)、(偏)、(均)；若在苯环上接2个—X、1个—Y，共有6种：；在苯环上接1个—X、1个—Y、1个—Z，共有10种： 【变式4-1】化合物W、X、Y、Z的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．W、X、Y、Z互为同分异构体 B．化合物W的同系物均可使酸性KMnO4溶液褪色 C．Y与足量H2反应后产物的一溴代物有4种(不考虑立体异构) D．Y与足量的溴水反应后的分子中含有5个手性碳原子 【变式4-2】下列说法错误的是(不考虑立体异构)(　　) A．C5H10(烯烃)的同分异构体共5种 B．C4H9Cl的同分异构体共4种 C．C8H10的苯的同系物的同分异构体共3种 D．苯分子中的三个氢原子分别被—Cl、—Br、—COOH取代后的产物的同分异构体有10种 【变式4-3】组成和结构可用表示的有机化合物共有(不考虑立体异构)(　　) A．12种 B．28种 C．32种 D．36种 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 石油化工的基础物质——烃 题型一 脂肪烃的结构和性质 题型二 芳香烃的结构和性质 题型三 烃的结构和性质比较 题型四 烃的多元取代同分异构体的书写 ◆题型一 脂肪烃的结构和性质 【例1-1】柠檬烯是一种食用香料，其结构简式为，下列说法正确的是（　　） A．一定条件下，柠檬烯可发生加成、取代、氧化反应 B．它和丁基苯互为同分异构体 C．它的一氯代物有6种 D．柠檬烯的分子中所有碳原子可能处在同一平面上 答案　A 解析　分子中含有碳碳双键，能发生加成反应、氧化反应，含H原子，能在一定条件下发生取代，因此一定条件下，它可以分别发生加成、取代、氧化反应， A正确；丁基苯的分子式为C10H14，柠檬烯的分子式为C10H16，二者分子式不同，不互为同分异构体， B错误；根据柠檬烯的结构简式可知，该物质结构不对称，共有8种位置不同的H原子，所以它的一氯代物有8种， C错误；环状结构中含饱和碳原子，为四面体结构，分子中所有碳原子不可能在同一个平面内，D错误。 【例1-2】下列有关乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的是(　　) A．它们分子中所有的原子均在同一平面上 B．它们都容易发生取代反应，也容易发生加成反应 C．它们都能在空气中燃烧生成CO2和H2O D．它们都能使酸性KMnO4溶液褪色 答案　C 解析　乙烷分子中最多只有4个原子处于同一平面内，而乙烯是平面形分子、乙炔为直线形分子，乙烯和乙炔分子中所有原子均处于同一平面内；乙烷易发生取代反应，但不能发生加成反应；乙烷、乙烯、乙炔都能在空气中燃烧生成CO2和H2O；乙烷不与酸性KMnO4溶液反应，而乙烯、乙炔均能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。 【解题要点】三类脂肪烃的组成、性质比较 　　类别 比较　　 烷烃 烯烃(分子中只有一个碳碳双键) 炔烃(分子中只有一个碳碳三键) 组成通式 CnH2n＋2 CnH2n CnH2n－2 官能团结构式 代表物结构 甲烷：正四面体 乙烯：平面结构 乙炔：直线结构 化 学 性 质 取代反应 能 加成反应 不能 能 能 加聚反应 不能 能 能 能否因化学反应使溴水褪色 不能 能 能 能否使酸性KMnO4溶液褪色 不能 能 能 燃 烧 通式 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O 现象 火焰不明亮 火焰较明亮，带黑烟 火焰明亮，带浓烟 【变式1-1】某烃的结构简式为，下列说法不正确的是(　　) A．1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2 B．与氢气完全加成后的产物分子中含2个甲基 C．1 mol该烃与Br2完全加成，消耗Br2的物质的量为3 mol D．该烃的1H核磁共振谱有6组峰 答案　B 解析　由该烃的结构简式可知分子式为C8H12，则1 mol该烃完全燃烧消耗O2的物质的量为(8＋) mol＝11 mol，故A正确；碳碳双键、碳碳三键均能与氢气发生加成反应，则该烃与H2完全加成后的产物分子中含3个甲基，故B错误；碳碳双键、碳碳三键均能与Br2发生加成反应，则1 mol该烃与Br2完全加成消耗Br2的物质的量为3 mol，故C正确；该烃分子中含有6种不同化学环境的氢原子，则该烃的1H核磁共振谱有6组峰，故D正确。 【变式1-2】以原油为原料生产聚烯烃的几个步骤如图所示，下列说法正确的是(　　) A．C4～C10的烷烃类化合物中含有12个氢原子的烷烃有三种同分异构体 B．乙烯、丙烯互为同系物，它们与分子式为C5H10的物质也一定互为同系物 C．丙烯与溴的四氯化碳溶液反应可以得到有机物BrCH2CH2CH2Br D．乙烯分子中所有原子共平面，聚乙烯分子中的所有原子也共平面 答案　A 解析　戊烷分子中含有12个氢原子，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体，A正确；分子式为C5H10的物质可能为环烷烃，与烯烃不互为同系物，B错误；丙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成CH3CHBrCH2Br，C错误；聚乙烯分子中没有碳碳双键，不是所有原子都共平面，D错误。 【变式1-3】已知烯烃、炔烃在臭氧作用下可发生以下反应： CH3—CH==CH—CH2—CH== CH2CH3—CHO＋OHC—CH2—CHO＋HCHO； CH3—C≡C—CH2—CCH3COOH＋HOOC—CH2—COOH＋HCOOH (1)某烃分子式为C10H10，在同样条件下，发生反应： C10H10CH3COOH＋3HOOC—CHO＋CH3CHO。 则C10H10分子中含有________个双键，________个三键。其结构简式为___________________。 (2)从香精油中分离出一种化合物，分子式为C10H16，1 mol 该化合物催化加氢时可吸收2 mol H2；1 mol该化合物经上述反应可得到1 mol (CH3)2C==O和1 mol，试写出该化合物的结构简式：_________________(含有六元环)。 答案　(1)2　2 CH3C≡C—CH==CH—C≡C—CH==CH—CH3 (2) 解析　(1)由C10H10CH3COOH＋3HOOC—CHO＋CH3CHO，结合题目所提供的信息知，在C10H10分子中应有1个CH3—C≡、3个≡C—CH==、1个CH3—CH==，其中CH3—C≡、CH3—CH==只能连接在两端，所以C10H10的结构简式为CH3C≡C—CH==CH—C≡C—CH==CH—CH3，分子中含有2个双键、2个三键。 (2)由分子式C10H16和C10H22相比，缺少6个H，1 mol该化合物催化加氢只能吸收2 mol H2，所以该分子结构中应含有2个双键和1个环，由于含六元环，其结构简式应为。 ◆题型二 芳香烃的结构和性质 【例2-1】异丙苯[]是一种重要的化工原料，下列关于异丙苯的说法不正确的是　( ) A．异丙苯是苯的同系物 B．可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯 C．在光照条件下，异丙苯与Cl2发生取代反应生成的氯代物有三种 D．在一定条件下能与氢气发生加成反应 答案　C　 解析　在光照条件下，异丙苯与Cl2发生侧链上的取代反应，可生成多种氯代物，包括一氯代物、二氯代物等，C错误。 【例2-2】下列实验操作中正确的是（　　） A．将液溴、铁粉和苯混合加热即可制得溴苯 B．除去溴苯中红棕色的溴，可用稀NaOH溶液反复洗涤，并用分液漏斗分液 C．用苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在反应混合液中 D．制取硝基苯时，应取浓H2SO4 2 mL，加入1.5 mL 浓HNO3，再滴入苯约1 mL，然后放在水浴中加热 答案　B 解析　在铁粉存在下，苯和液溴的反应非常剧烈，不需加热，A项错误；溴单质与NaOH反应，溴苯不溶于水，分液可分离，B项正确；苯和浓HNO3、浓H2SO4反应制取硝基苯时需水浴加热，温度计应放在水浴中测水的温度，控制在55～60 ℃，C项错误；混合浓硫酸和浓硝酸时，应将浓硫酸加入到浓硝酸中，且边加边振荡（或搅拌）散热，D项错误。 【解题要点】 1．苯及其同系物、芳香烃与芳香族化合物的区别 (1)分子里含一个或多个苯环的化合物叫芳香族化合物。苯环是芳香族化合物的母体，芳香烃是其中的一类，是指含有苯环的烃。含有多个苯环的芳香烃称多环芳香烃，如萘（）。 (2)苯和其同系物是芳香烃的一种，是指符合通式CnH2n-6（n≥6）的芳香烃。 苯环碳原子采取sp2杂化，形成大π键，以苯环为中心的12个原子为平面正六边形结构。 稠环芳香烃不符合这一个通式。 (3)三者之间的关系可表示为 2．苯分子的特殊结构在性质方面的体现 (1)苯不能因发生化学反应使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，由此可知苯在化学性质上与烯烃有很大差别。 (2)苯在催化剂（FeBr3）作用下与液溴发生取代反应，说明苯具有类似烷烃的性质。 (3)苯能与H2在催化剂作用下发生加成反应，说明苯具有烯烃的性质。 总之，苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化，其化学性质不同于烷烃、烯烃。 3．苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处 (1)由于侧链对苯环的影响，使苯的同系物的苯环上氢原子的活性增强，发生的取代反应有所不同。 (2)由于苯环对侧链的影响，使苯的同系物的侧链易被氧化。在苯的同系物中，如果侧链烃基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，它就能被酸性KMnO4溶液氧化，侧链烃基通常被氧化为羧基（—COOH）。 (3)）苯环上原有取代基对苯环上新导入的取代基的位置有一定的影响。其规律是： ①苯环上新导入的取代基的位置主要取决于原有取代基的性质。 ②可以把原有取代基分为两类： a．原取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位，如—OH、—CH3（或烃基）、—Cl、—Br、等； b．原取代基使新导入的取代基进入苯环的间位，如—NO2、—SO3H、—CHO等。 【变式2-1】分子组成为C9H12苯的同系物，已知苯环上只有一个取代基，下列说法中正确的是（　　） A．该有机物不能发生加成反应，但能发生取代反应 B．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能使溴水褪色 C．该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上 D．该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体 答案　D 解析　由分子式可知该物质苯环上的支链是丙基，分子中不存在碳碳双键。A项，苯环可发生加成反应；B项，苯环上有烷烃基，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能使溴水褪色；C项，侧链有甲基，所有原子不可能共平面；D项，当苯环上的取代基为正丙基时有六种一溴代物，当苯环上的取代基为异丙基时有五种一溴代物。 【变式2-2】下列叙述中，错误的是（　　） A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60 ℃可反应生成硝基苯 B．甲苯与氯气在光照下发生取代反应，主要是甲基上的氢原子被取代 C．乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为（苯甲酸） D．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基苯 答案　D 解析　苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60 ℃发生取代反应生成硝基苯和水，A项正确；甲苯与氯气在光照下反应，甲基上的氢原子被取代，B项正确；乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸，C项正确；苯环和碳碳双键在合适的条件下均能与氢气发生加成反应，苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷，D项错误。 【变式2-3】已知： ①R—BrR—OH（R表示烃基）；②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料制备一系列化合物的转化关系如图所示。 (1)写出A转化为B的化学方程式： _______________________________。 (2)图中―→①―→②省略了反应条件，请分别写出①和②上方的方框里对应物质的结构简式 ____________________、_____________________。 (3)B分子中苯环上的任意两个氢原子被溴原子取代后，得到的二溴代物有　　　种同分异构体。 答案　(1)＋CH3Cl＋HCl (2) (3)6 解析　(1)根据反应物及反应条件可以确定A是，而从A―→B―→流程分析，不难看出A―→B是苯环上—NO2的间位引入—CH3，而B―→则是将苯环的—NO2还原为—NH2，从而可写出反应的化学方程式。 (2)从―→①―→②可推出②是，而考虑①是还是，则应注意苯环上原有的取代基对新导入的取代基的影响，这可从其余两条反应路线来加以分析。可以看出若先在苯环上引入—NO2, 则再引入—Br应位于间位上，若先在苯环上引入—Br，则再引入—NO2应位于对位上，可见①应是。 (3)B的结构简式为其分子中苯环上再引入两个溴原子时，应有6种同分异构体。 ◆题型三 烃的结构和性质比较 【例3-1】有三种有机物的分子式均为C8H8，其键线式分别表示为X：，Y：，Z：。下列说法正确的是(　　) A．X、Y、Z都能发生氧化反应，X和Z还能发生加聚反应 B．X、Z分子中所有原子一定在同一平面内 C．X、Y、Z互为同分异构体，它们二氯代物的同分异构体数目相同 D．X、Y、Z都能使溴的四氯化碳溶液褪色 答案　A 解析　有机物一般都能发生氧化反应(如大多数都能燃烧)，X、Y、Z都能发生氧化反应；X和Z的分子中都有碳碳双键，故均能发生加聚反应，A项正确；X分子中乙烯基上有一个碳碳单键可以旋转，故X所有原子不一定在同一平面内，B项错误；X、Y、Z互为同分异构体，它们二氯代物的同分异构体数目明显不同，C项错误；Y分子中没有碳碳双键，故其不能使溴的四氯化碳溶液褪色，D项错误。 【例3-2】已知4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯。请按要求回答下列问题： (1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在FeBr3作用下能与液溴反应的是________，生成的有机物名称是________，反应的化学方程式为____________________________________，此反应属于________反应。 (2)与溴水或酸性KMnO4溶液都不反应的是____________。 (3)与溴水和酸性KMnO4溶液都能反应的是_____________。 (4)不与溴水反应但与酸性KMnO4溶液反应的是______________。 答案　(1)苯　溴苯　＋Br2＋HBr　取代　(2)苯、己烷　(3)己烯　(4)甲苯 解析　己烯、己烷、苯、甲苯4种物质中，既能和溴水反应，又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯，均不反应的为己烷和苯，不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯，苯在FeBr3的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。 【解题要点】各类烃的代表物质结构和性质的比较 甲烷 乙烯 乙炔 苯 结构简式 CH4 CH2== CH2 CH≡CH 结构特点 单键，饱和烃 含碳碳双键，不饱和烃 含碳碳三键，不饱和烃 含大π键，芳香烃 空间结构 正四面体 平面结构 直线形 平面正六边形 物理性质 无色气体，难溶于水 无色气体，微溶于水 无色液体，不溶于水 化学性质 燃烧 易燃，完全燃烧生成二氧化碳和水 溴CCl4 不反应 加成反应 加成反应 不反应 酸性KMnO4溶液 不反应 氧化反应 氧化反应 不反应 主要反应类型 取代反应 加成反应、加聚反应 加成反应、加聚反应 加成反应、取代反应 【变式1-1】下列各组物质能够发生化学反应，且甲组发生取代反应、乙组发生加成反应的是(　　) 选项 甲 乙 A 苯与溴水 乙烯与溴的四氯化碳溶液 B 甲苯与液溴(催化剂) 氯乙烯与氢气(催化剂、加热) C 乙酸乙酯和氢氧化钠溶液(加热) 乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中 D 光照射甲烷和氯气的混合物 乙醇在灼热铜丝存在下与氧气反应 答案　B 解析　A项，苯与溴水发生萃取，不发生取代反应；B项，甲苯与液溴(催化剂)发生取代反应，氯乙烯与氢气(催化剂、加热)发生加成反应；C项，乙酸乙酯和氢氧化钠溶液(加热)发生水解反应，也叫取代反应，乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中发生氧化反应；D项，光照射甲烷和氯气的混合物发生取代反应，乙醇在灼热铜丝存在下与氧气发生催化氧化反应。 【变式3-2】下列有关乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的是(　　) A．它们分子中所有的原子均在同一平面上 B．它们都容易发生取代反应，也容易发生加成反应 C．它们都能在空气中燃烧生成CO2和H2O D．它们都能使酸性KMnO4溶液褪色 答案　C 解析　乙烷分子中最多只有4个原子处于同一平面内，而乙烯是平面形分子、乙炔为直线形分子，乙烯和乙炔分子中所有原子均处于同一平面内；乙烷易发生取代反应，但不能发生加成反应；乙烷、乙烯、乙炔都能在空气中燃烧生成CO2和H2O；乙烷不与酸性KMnO4溶液反应，而乙烯、乙炔均能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。 【变式3-3】按要求回答下列问题： (1)相对分子质量为114，其一氯代物只有一种的烷烃的结构简式为__________，该物质的名称为__________。 (2)写出由甲苯制备TNT的化学方程式：_____________________________________________。 (3)一种有机物X的键线式如图所示。 ①X的分子式为__________。 ②有机物Y是X的同分异构体，且属于芳香族化合物，Y在一定条件下可发生反应生成高分子化合物，该反应的化学方程式为____________________。 (4)的同分异构体中，满足下列条件(①属于酚类；②含有2个甲基，且连在同一个碳原子上)的结构有__________种；其中，1H核磁共振谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1的结构简式为__________。 (5)已知烯烃能发生如下的反应： RCHO＋R′CHO，请写出下列反应产物的结构简式： ______________________。 答案　(1)(CH3)3CC(CH3)3　2,2,3,3-四甲基丁烷 (2)＋3HNO3＋3H2O (3)①C8H8　②　 (4)13　 (5) 解析　(1)链状烷烃的通式为CnH2n＋2，相对分子质量为114，则14n＋2＝114，解得n＝8，该烷烃分子式为C8H18，其一氯代物只有一种的烷烃，说明只有一种化学环境的氢原子，即有6个甲基，其结构简式为(CH3)3CC(CH3)3，该物质的名称为2,2,3,3-四甲基丁烷。(3)①根据X的键线式得到X的分子式为C8H8。②有机物Y是X的同分异构体，且属于芳香族化合物，则Y为苯乙烯，Y在一定条件下可发生反应生成高分子化合物，该反应的化学方程式为。(4)的同分异构体中，满足下列条件①属于酚类，含有酚羟基；②含有2个甲基，且连在同一个碳原子上，则含有、—OH、—Cl，当、—Cl在邻位，—OH分别取代四个位置的氢，有4种结构；当、—Cl在间位，—OH分别取代四个位置的氢，有4种结构；当、—Cl在对位，—OH分别取代两个位置的氢，有2种结构；含有、—OH，有邻、间、对三种结构，因此其同分异构体的结构共有13种；其中，1H核磁共振谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1的结构简式为。(5)根据题意是断裂碳碳双键，由已知信息可知，其产物的结构简式：。 ◆题型四 烃的多元取代同分异构体的书写 【例4-1】某烃的分子式为C9H12，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，符合上述条件的烃有(　　) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 答案　B 解析　某烃的分子式为C9H12，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，即该化合物为苯的同系物且与苯环相连的碳原子上至少有一个H，故符合条件的同分异构体：若连有一个取代基即—CH2CH2CH3和—CH(CH3)2，若连有两个取代基即—CH3和—CH2CH3，则有邻、间、对3种，若连有3个取代基即3个—CH3，则有邻、偏、均3种，故符合条件的有2＋3＋3＝8种。 【例4-2】下列说法错误的是(不考虑立体异构)(　　) A．卤代烃C3H6Cl2可能的结构有4种 B．卤代烃C4H8ClBr的同分异构体共有12种 C．的二氯代物有15种 D．的二氯代物有3种 答案　C 解析　给有氢原子的碳原子编号：，1、5、6、10位置的氢原子等效，2、4、7、9位置的氢原子等效，3和8位置的氢原子等效，故其二氯代物的结构中，氯原子可位于：1、2,1、3,1、4,1、5,1、6,1、7,1、8(注意：1、9和1、7重复，1、10和1、6重复)；2、3,2、4,2、7,2、8(注意：2、5和1、4重复；2、6,2、10和1、7,1、9重复；2、9和2、7重复)；3、8共12种结构，C项错误。 【解题要点】烃类多元取代同分异构体的书写方法 (1)链状化合物 依次取代处于不同化学环境中的氢原子，注意重复的结构，如C3H8的二氯代物，其一氯代物有两种：、，此时处于不同化学环境中的氢原子共5种，则二氯代物： (a)、 (b)、(c)、 (d)、 (e)，其中b和d重复，所以丙烷的二氯代物(不考虑立体异构)共有4种。 (2)芳香族化合物 定一移一法判断芳香族化合物同分异构体的数目。 ①一取代苯：如在苯环上接1个—X，只有1种：。 ②二取代苯：可固定1个取代基移动另1个取代基，从而写出邻、间、对3种同分异构体。如在苯环上接2个—X或1个—X、1个—Y，均有3种：、、。 ③三取代苯：先按邻、间、对的顺序固定2个原子或原子团，再逐一插入剩余的1个原子或原子团，注意对称位置的重复。 如在苯环上接3个 —X，共有3种：(连)、(偏)、(均)；若在苯环上接2个—X、1个—Y，共有6种：；在苯环上接1个—X、1个—Y、1个—Z，共有10种： 【变式4-1】化合物W、X、Y、Z的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．W、X、Y、Z互为同分异构体 B．化合物W的同系物均可使酸性KMnO4溶液褪色 C．Y与足量H2反应后产物的一溴代物有4种(不考虑立体异构) D．Y与足量的溴水反应后的分子中含有5个手性碳原子 答案　A 解析　W、X、Y、Z分子式都为C7H8，结构不同，互为同分异构体，故A正确；苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色的条件为与苯环直接相连的C原子上有H原子，所以不是所有W的同系物均可使酸性KMnO4溶液褪色，故B错误；Y与足量H2反应后产物为，一溴代物有5种，故C错误；Y与足量的溴水反应后的分子为，含有4个手性碳原子，故D错误。 【变式4-2】下列说法错误的是(不考虑立体异构)(　　) A．C5H10(烯烃)的同分异构体共5种 B．C4H9Cl的同分异构体共4种 C．C8H10的苯的同系物的同分异构体共3种 D．苯分子中的三个氢原子分别被—Cl、—Br、—COOH取代后的产物的同分异构体有10种 答案　C 【变式4-3】组成和结构可用表示的有机化合物共有(不考虑立体异构)(　　) A．12种 B．28种 C．32种 D．36种 答案　A 解析　C4H9—，丁基有4种；—C2H3Cl2，乙基的二氯代物共有3种：、、，故满足条件的有机化合物共有4×3＝12种。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$