课时梯级训练(10) 苯的同系物（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学选择性必修3（人教版2019 不定项版）

课时梯级训练(10)　苯的同系物 1．(2023·北京石景山区期末)下列有机化合物，属于芳香烃的是(　　) B　解析：A、D不含苯环；C中含氮元素不属于烃类，B正确。 2．某芳香烃分子中有3种化学环境不同的氢原子。该芳香烃是(　　) 3．下列关于苯及其同系物的说法正确的是(　　) A．苯和苯的同系物都能与溴水发生取代反应 B．苯和苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色 C．苯和苯的同系物都能与H2发生加成反应 D．苯的同系物比苯更易发生取代反应是由于苯环对烷基影响的结果 C　解析：苯与苯的同系物均不能与溴水发生化学反应，发生溴代反应时必须使用液溴，A错误；苯的同系物大都能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，但苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，B错误；苯和苯的同系物都能发生苯环上的加成反应，C正确；苯的同系物比苯更易发生取代反应是由于烷基对苯环影响的结果，D错误。 4．(2024·河南南阳期中)已知A为苯的同系物，且A的相对分子质量为120，则A属于苯的同系物的可能结构有(　　) A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 D　解析：苯的同系物通式为CnH2n－6(n>6)，则12n＋2n－6＝120，解得n＝9，8种：丙苯，异丙苯，邻、间、对甲乙苯，连、偏、均三甲苯。 5．(2024·天津南开中学期中)对伞花烃()常用作染料、医药、香料的中间体，下列说法不正确的是(　　) A．对伞花烃密度比水小 B．对伞花烃苯环上的二氯代物有5种 C．对伞花烃分子中最多有9个碳原子共平面 D．对伞花烃可发生氧化、加成和取代反应 B　解析：对伞花烃属于烃类，密度小于水，A正确；对伞花烃苯环上含2种不同化学环境的H，故二氯代物有4种，B错误；对伞花烃中苯环为平面结构，与苯环直接相连的C一定与苯环共面，异丙基中一个甲基上的C可能与苯环共面，故最多有9个碳原子共平面，C正确；苯环上含有甲基，对伞花烃可发生氧化、加成和取代反应，D正确。 6．(2024·广东深圳七校联考)化合物 (x)、(y)、(z)的分子式均为C8H8，下列说法正确的是(　　) A．z分子中的所有原子处于同一平面 B．x、z均能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．x的同分异构体只有y和z两种 D．x、y、z的一氯代物分别有3种、1种、2种 B　解析：z分子中含饱和碳原子，所有原子不处于同一平面，A错误；x、z均含有碳碳双键，均能使溴的四氯化碳溶液褪色，B正确；除y和z外，x还有多种链状同分异构体，C错误；x、y、z的一氯代物分别有5种、1种、3种，D错误。 7．(2024·湖南长沙雅礼中学期中)2022年诺贝尔化学奖颁发给为点击化学发展做出贡献的3位科学家。点击反应的其中一种原料结构如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该分子中有四种化学环境不同的氢原子 B．该物质能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色且原理相同 C．该分子中碳原子有三种杂化方式 D．1 mol该物质与H2反应，最多可消耗7 mol H2 B　解析：该分子结构对称，有四种不同化学环境的氢原子(如图)，A正确；该物质含有碳碳三键，使酸性高锰酸钾溶液褪色为发生氧化反应，使溴水褪色为发生加成反应，原理不一样，B错误；该分子苯环上的碳原子采用sp2杂化、碳碳三键中的碳原子采用sp杂化、饱和碳原子采用sp3杂化，C正确；分子中含有两个碳碳三键和一个苯环能与H2反应，1 mol该物质与H2反应，最多可消耗7 mol H2，D正确。 D　解析：该反应消去小分子H2，形成不饱和键(碳碳双键)，属于消去反应，A错误；乙苯的不饱和度为4，含苯环的同分异构体有邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯共3种，还有不含苯环的同分异构体，故乙苯的同分异构体多于3种，B错误；乙苯和苯乙烯均能使KMnO4(H＋)溶液褪色，故不可用KMnO4(H＋)鉴别乙苯和苯乙烯，C错误；苯环和乙烯均是平面形结构，单键可旋转，则苯乙烯中所有碳原子均可能共面，即苯乙烯分子中最多有8个碳原子共平面，D正确。 10．有机物X、Y、Z、M的结构简式如图所示： 下列叙述正确的是(　　) A．X是苯的同系物，M是新戊烷的同系物 B．X、Y、Z分子中碳碳双键的数目之比为3∶2∶1 C．Z可以萃取溴水中的溴 D．M的一氯代物有5种 D　解析：X为甲苯，是苯的同系物，新戊烷是链状烷烃，两者分子组成上不是相差一个或若干个CH2原子团，不互为同系物，A错误；苯环中并没有碳碳双键，是一个大π键，B错误；Z中含有碳碳双键，能与溴发生加成反应，C错误；根据M的结构简式可知，其环上的一氯代物有4种，甲基上的一氯代物有1种，共有5种一氯代物，D正确。 11．某有机物的结构简式如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．该物质为苯的同系物 B．该物质的一氯代物有4种 C．该物质的分子式为C12H14 D．在FeBr3作催化剂时，该物质可以和溴水发生取代反应 B　解析：苯的同系物分子中只含有1个苯环，由结构简式可知，该物质的分子中含有2个苯环，不是苯的同系物，A错误；该物质的分子中含有4种不同化学环境的氢原子，则一氯代物有4种，B正确；该物质的分子式为C12H12，C错误；在溴化铁作催化剂时，该物质可以和液溴发生取代反应，不能与溴水反应，D错误。 12．有机物①、②、③的结构简式如图，下列说法不正确的是(　　) A．①为异丙苯，与苯互为同系物 B．②的一氯代物有3种 C．②分子中所有碳原子不可能处于同一平面 D．①、②、③都能使酸性KMnO4溶液褪色，且互为同分异构体 B　解析：①为异丙苯，与苯相差3个CH2原子团，故与苯互为同系物，A正确；②中含有2种氢原子，则一氯代物只有2种，B错误；②中心原子为饱和碳原子，具有甲烷的结构特点，所有的碳原子不可能处于同一平面，C正确；异丙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化，②③中含有碳碳双键，可被酸性高锰酸钾溶液氧化，三种物质分子式均为C9H12，结构不同，互为同分异构体，D正确。 13．“碳九”芳烃主要成分包含a、b、c等三种结构，如下图所示，下列有关三种物质说法正确的是(　　) A．a、b、c互为同分异构体 B．a、b、c中只有c能与酸性高锰酸钾溶液反应 C．a的名称是1，3，4­三甲基苯 D．1 mol b最多能与4 mol H2发生反应 D　解析：a、c分子式是C9H12，结构不同，互为同分异构体；而b分子式是C9H8，b与a、c的分子式不相同，因此不能与a、c互为同分异构体，A错误；a、b、c三种物质中与苯环连接的碳原子上都有氢原子，且b中含碳碳双键，因此均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，B错误；a的三个甲基位置序号分别是1、2、4，名称是1，2，4­三甲基苯，C错误；b分子内含有1个苯环和1个碳碳双键，所以1 mol b最多能与4 mol H2发生反应，D正确。 14．利用Heck反应合成一种药物中间体需要经历下列反应过程。有关说法错误的是(　　) A.a、b、c中只有a是苯的同系物 B．c既可发生氧化反应也可发生聚合反应 C．a、b、c中所有碳原子均有可能共面 D．b的同分异构体中属于芳香族化合物的有12种 D　解析：a是乙苯，b中含有氯原子，c中含有碳碳双键，b、c结构与苯均不相似，三种物质中只有a是苯的同系物，A正确；c中含有碳碳双键，故c既可发生氧化反应也可发生聚合反应，B正确；苯环和碳碳双键均是平面形结构，且单键可以旋转，故a、b、c中所有碳原子均有可能共面，C正确；b的同分异构体中属于芳香族化合物的，如果只有一个取代基，该取代基是—CH2CH2Cl，如果有两个取代基，可以是—CH3和—CH2Cl或—CH2CH3和—Cl，均有邻、间、对三种，如果含有3个取代基，分别是—CH3、—CH3和—Cl，有6种不同结构，共计13种，D错误。 15．桶烯(Barrelene)的结构简式如图所示，则下列说法一定正确的是(　　) A．0.1 mol桶烯完全燃烧需要消耗氧气22.4 L B．桶烯在一定条件下能发生加成反应，不能发生加聚反应 C．桶烯的二氯代物只有三种 D．桶烯与苯乙烯(C6H5CH===CH2)互为同分异构体 D　解析：由桶烯的结构简式可知其分子式为C8H8，0.1 mol桶烯完全燃烧需要消耗氧气0.1 mol×(8＋)＝1 mol，但气体所处状况未知，无法确定其体积，A错误；桶烯中含碳碳双键，能发生加成反应，也可以发生加聚反应，B错误；给桶烯的碳原子编号，两个氯原子的位置组合有①②、①③、①④、②③、②⑤、②⑥，共6种，C错误；桶烯与苯乙烯(C6H5CH===CH2)的分子式均为C8H8，但结构不同，互为同分异构体，D正确。 16．(2024·河北邢台期中)有机物R是―种用于有机合成和其他化学过程研究的化学品，其结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．R与浓硝酸和浓硫酸的混合物加热时能发生取代反应 B．R能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．R的核磁共振氢谱图中只有2组峰 D．相对分子质量比R小126且与R互为同系物的有机物有8种 B　解析：根据图知，该分子中苯环上的氢原子能和浓硝酸在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生取代反应，A正确；该物质的支链上，直接连接苯环的碳原子上没有氢原子，所以支链不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，则不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B错误；R含有2种氢原子，所以R的核磁共振氢谱图中只有2组峰，C正确；相对分子质量比R小126且与R互为同系物中，支链上碳原子的个数为＝9，符合条件的有机物的支链上含有3个碳原子，可能有1个、2个或3个支链，如果有1个支链，可能是丙基或异丙基，各有1种结构；如果是2个取代基，分别是—CH3、—CH2CH3，有邻、间、对3种位置异构；如果是3个甲基，有3种位置异构，所以符合条件的结构有8种，D正确。 17．(双选) (2024·浙江A9协作体期中，改编)分子式为C8H8的芳香烃A，一定条件下与氢气完全加成得到产物B。下列说法正确的是(　　) A．依据碳骨架分类，B属于芳香烃 B．B的一氯代物有6种同分异构体 C．A分子中所有原子一定共平面 D．A的同分异构体立方烷()经硝化可得到六硝基立方烷，其可能的结构有3种 (3)苯是最简单的芳香烃。 ①现代化学认为苯分子中碳与碳之间的键是________________________。 ②凯库勒解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决。凯库勒式不能解释________(填标号)的事实。 a．氯苯没有同分异构体 b．邻二氯苯只有一种结构 c．苯能与H2发生加成反应 d．苯不能使溴的CCl4溶液褪色 (4)下列属于苯的同分异构体的是__________(填标号)。 (5)下列有机化合物能发生加成反应，因物理变化使溴水褪色且与苯互为同系物的是__________(填标号)。 答案：(1)互为同分异构体 (2)C14H10　bd (3)①介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键　②bd (4)a (5)c 解析：(1)苯炔和HC≡C—CH===CH—C≡CH分子式均为C6H4，分子式相同，结构不同，互为同分异构体。 (2)根据蒽的结构可知，蒽的分子式为C14H10。蒽的结构和苯相似，能和氢气发生加成反应，能和卤素单质、硝酸等发生取代反应，a正确；蒽中碳原子数比较多，常温下不是气体，b错误；蒽为烃，难溶于水，易溶于有机溶剂，c正确；蒽能燃烧，被氧气氧化，d错误。 (3)①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴水褪色，现代化学认为苯分子中碳与碳之间的键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键。 ②苯的凯库勒结构中有碳酸双键和碳碳单键。氯苯是苯中的一个氢原子被氯原子代替，若苯的结构是凯库勒式，氯苯也没有同分异构体，a不符合题意；若苯是单双键交替的结构，则邻二氯苯有两种，但邻二氯苯只有一种结构，所以凯库勒不能解释，b符合题意；若苯分子中有碳碳双键，则苯能和氢气发生加成反应，凯库勒能解释，c不符合题意；若苯分子中有碳碳双键，则苯能使溴的CCl4溶液褪色，凯库勒不能解释，d符合题意。 (4)苯的同分异构体是和苯分子式相同、结构不同的化合物。a的分子式为C6H6，结构和苯不同，属于苯的同分异构体，a正确；b的分子式为C6H8，分子式不同，不属于苯的同分异构体，b错误；c的分子式为C6H10，不属于苯的同分异构体，c错误；d的分子式为C6H12，不属于苯的同分异构体，d错误。 (5)a、b和d分子中有碳碳双键，能和溴水中的溴发生加成反应，发生化学变化使溴水褪色，a、b和d不符合题意；c的分子式为C9H12，和苯相差3个CH2原子团，和苯结构相似，含有苯环，能和氢气发生加成反应，不和溴水反应，但能萃取溴水中的溴而使溴水褪色，c符合题意。 20．某同学设计如图所示装置制备对硝基甲苯。 实验步骤如下： ①配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比1∶3)的混合物(混酸)； ②在三颈烧瓶里装15 mL甲苯； ③装好其他药品，并组装好仪器； ④向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌； ⑤控制温度，大约反应10分钟至三颈烧瓶底有大量(淡黄色油状)液体出现； ⑥分离出一硝基甲苯(已知：甲苯的密度为0.866 g/cm3，沸点为110.6 ℃；硝基苯的密度为1.20 g/cm3，沸点为210.9 ℃)。 根据上述实验，回答下列问题： (1)实验方案中缺少一种必要的仪器，它是______。 本实验的关键是控制温度在30 ℃左右，如果温度过高，产生的后果是_______________。 (2)简述配制混酸的方法：_____________________________________________________ ________________________________________________________________________； 浓硫酸的作用是__________。 (3)L仪器名称是__________，其作用是________________________，进水口是____。 (4)甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 反应类型是__________。 (5)分离产品方案如下： 操作1的名称是__________。 (6)经测定，产品1的核磁共振氢谱中有3个峰，则其结构简式为__________；产品2的核磁共振氢谱中有5个峰，它的名称为__________。 解析：制备一硝基甲苯：分别量取浓硫酸和浓硝酸，将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，配制混合溶液(即混酸)，因反应液体沸点较低，加热时容易发生暴沸，所以在三颈烧瓶中加入沸石，再向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌，控制温度50 ℃，水浴(水的沸点100 ℃)能均匀加热，且便于控制反应速率，温度约为50 ℃，反应大约10 min，三颈烧瓶底有大量淡黄色油状液体出现，分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯，制得纯净的一硝基甲苯共15 g。 (1)实验的关键是控制温度在30 ℃左右，如果温度过高，会发生副反应生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产品，故本实验装置中缺少关键的仪器为温度计。 (2)浓硫酸的密度大于硝酸，浓硝酸中有水，浓硫酸溶于水会放热，所以配制混合酸的方法是量取浓硝酸倒入烧杯中，再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断用玻璃棒搅拌，浓硫酸在反应中起到催化剂和吸水剂的作用。 (3)根据装置图可知，L仪器名称是球形冷凝管，其作用是用于冷凝回流，充分利用原料，提高生成物的产量，水流方向为逆流，进水口为b。 学科网（北京）股份有限公司 $$