3.2 芳香烃 第2课时 （同步讲义）化学苏教版选择性必修3

专题3 石油化工的基础物质-烃 第二单元 芳香烃 第2课时 芳香烃的来源与应用 教学目标 1、 能说明苯的同系物中苯环与侧链的相互影响（如甲基使苯环邻对位活泼，苯环使甲基易被氧化），能从分子结构解释芳香烃的化学性质 2、 通过实验探究苯的同系物的化学性质，能基于实验现象和数据进行推理；能运用结构模型预测芳香烃的反应 3、认识芳香烃对人类生活和社会发展的影响，了解其安全使用规范，树立环保意识和社会责任感 重点和难点 重点：芳香烃的主要来源（煤焦油、催化重整、裂化）及重要应用 难点：苯的同系物的结构特点和化学性质（取代、氧化反应）。 ◆知识点一 芳香烃的来源与应用 1、芳香烃的来源 芳香烃最初来源于煤焦油中，随着石油化学工业的兴起，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、芳香烃的应用 (1)苯是生产苯酚、硝基苯、苯胺、环己烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有机化合物的原料，通过这些有机化合物又可生产多种合成树脂、合成纤维、染料、医药、洗涤剂、合成橡胶、炸药等。 (2)在芳香烃中，作为基本有机原料应用得最多的是苯、乙苯、对二甲苯等。由芳香烃作为单体可以合成很多高分子化合物，如包装材料、泡沫塑料、透明水杯等，大多是由苯乙烯为单体聚合而成的聚苯乙烯制品。高级烷基苯是制造表面活性剂的重要原料，稠环芳烃中萘是制造染料和增塑剂的重要原料。 即学即练 1．下列说法不正确的是 A．用酸性KMnO4溶液可以鉴别和 B．油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯 C．用FeCl3溶液可以鉴别苯酚溶液与乙醇 D．某有机化合物的相对分子质量为58，其分子式一定为 C4H10 【答案】D 【详解】A．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲苯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别苯和甲苯，A不符合题意； B．油脂是高级脂肪酸和甘油形成的酯，B不符合题意； C．氯化铁溶液遇苯酚溶液显紫色，氯化铁溶液遇乙醇无特殊现象，C不符合题意； D．某有机物相对分子质量为58，其分子式可以是C4H10，也可以是C3H6O，D符合题意； 故选D。 2．烟草的焦油中存在一种强烈的致癌物，其结构简式如图所示。下列关于该物质说法正确的是 A．分子式为C20H14 B．与互为同分异构体 C．不能使溴的CCl4溶液褪色 D．核磁共振氢谱有5组峰 【答案】C 【详解】A．根据该物质的结构可知，分子式为C20H12，A项错误； B．的分子式为C22H14，与题中结构分子式不同，不是同分异构体，B错误； C．该物质是含有两个以上苯环结构的芳香烃，没有碳碳双键，因此不能使溴的CCl4溶液褪色，C项正确； D．该物质中12个氢原子的化学环境均不同，则核磁共振氢谱不止5组峰，D项错误； 故选C。 3．“二恶英”是二苯基-1，4-二氧六环及其衍生物的通称，其中一种毒性最大的结构是，下列关于这种物质的叙述不正确的是 A．该物质是一种芳香族化合物 B．该物质易溶于水 C．1 mol该物质最多可与6 mol H2在一定条件下发生反应 D．该物质分子中所有原子可能处在同一平面上 【答案】B 【详解】A．该有机物分子中含有苯环，属于芳香族化合物，A正确； B．该有机物分子中含有憎水基团醚键、碳氯键和苯环，难溶于水，B错误； C．该分子中含有2个苯环，1mol该物质最多可与6molH2在一定条件下发生反应，C正确； D．苯环是平面结构，苯环上6个碳原子与苯环相连的2个氯原子、2个氢原子、2个氧原子共面，连接苯环的醚基可与苯环处于同一平面，所以该分子中所有原子有可能处于同一平面，D正确；选B。 ◆知识点二 苯的同系物 1、芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物 (1)芳香族化合物：分子里含有苯环的化合物。如：、、、、、、、、、、、、 (2)芳香烃：分子里含有一个苯环或若干个苯环的烃称为芳香烃。如：、、、、、、、、 (3)苯的同系物：苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7)。如：、、、 (4)芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物之间的关系 2、常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲苯 —95 111 0.867 乙苯 —95 136 0.867 二 甲 苯 邻二甲苯(1,2—二甲苯) —25 144 0.880 间二甲苯(1,3—二甲苯) —48 139 0.864 对二甲苯(1,4—二甲苯) —13 138 0.861 3、苯的同系物的物理性质 (1)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)三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ②密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 4、苯的同系物的化学性质 (以甲苯为例) 苯的同系物与苯都含有苯环，因此和苯具有相似的化学性质，能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有所不同 (1)氧化反应 ①苯的同系物燃烧通式：CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O 甲苯与氧气燃烧：C7H8＋9O27CO2＋4H2O ②苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色 (苯环对侧链的影响) a．反应的化学方程式： (酸性高锰酸钾紫色褪去) b．对烃基的结构要求：与苯环直接相连的碳上必须有氢原子，无论侧链有多长，均将烃基氧化为羧基 如：， c．应用：鉴别苯和苯的同系物 (2)取代反应 ①甲苯的硝化反应：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。生成三硝基的取代产物的化学方程式为： ②甲苯的卤代反应：甲苯与Cl2反应时，若在光照条件下，发生在侧链；若有催化剂时，发生在苯环上 a．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： b．甲苯与液氯在铁粉催化剂作用下(苯环上取代)： (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： 特别提醒 苯环与侧链的关系 1、苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烷基性质活泼而被氧化。苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上。 2、侧链对苯环的影响，使苯环上与侧链相连的碳原子的邻、对位上的氢原子变得活泼，如甲苯与硝酸在100 ℃反应时，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸在100～110 ℃反应才能生成二硝基苯。 即学即练 1．石油分馏和煤的干馏可得到一系列化工产品，煤干馏可得到的一系列化工产品如图，回答下列问题： (1)石油分馏是 (填“物理”或“化学”)变化。 (2)粗苯中的苯、甲苯、二甲苯互为 (填“同系物”或“同分异构体”)；苯、甲苯、二甲苯三种物质中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 (填名称)，写出其与酸性高锰酸钾溶液反应产生的有机物的结构简式： (任写一种)。写出甲苯与氯气分别在光照和作用下反应生成一氯取代物的化学方程式： 、 。 (3)乙炔与氯化氢反应的反应类型为 。 (4)氯乙烯生成聚氯乙烯的化学方程式为 ，聚氯乙烯链节的结构简式为 。 【答案】(1)物理 (2) 同系物 甲苯、 二甲苯 (或或或) (3)加成反应 (4) 【详解】（1）石油分馏是将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方法，属于物理变化； （2）①粗苯中的苯、甲苯、二甲苯化学式不同，但结构相似，互为同系物； ②苯不能使高锰酸钾溶液褪色，苯的同系物符合与苯环直接相连的碳原子（α - 碳）上有氢原子能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以甲苯，二甲苯都能使高锰酸钾溶液褪色； ③无论侧链多长，只要与苯环直接相连的碳原子（α - 碳）上有氢原子，最终被高锰酸钾溶液氧化为羧基，故甲苯，二甲苯（可能是邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯）与高锰酸钾溶液反应对应的产物是、（或、)； ④条件不同，反应机理不同，甲苯与氯气在光照条件下生成，化学方程式为：； ⑤甲苯和氯气在作用下反应生成一氯取代物（），化学方程式为：； （3）乙炔与氯化氢生成氯乙烯的反应类型为加成反应； （4）①氯乙烯生成聚氯乙烯的反应是加聚反应，其化学方程式为； ②聚氯乙烯链节的结构简式为。 2．已知：R—NO2R—NH2。以苯为原料制备某些化合物的转化关系如图所示： (1)A是一种密度比水 (填“小”或“大”)的 色液体；A转化为B的化学方程式为 。 (2)实验室制取的C中往往混有少量的溴单质，除去C中少量溴单质的原理是 (化学方程式表示)；由C转化为D的化学方程式为 。 (3)B中苯环上的二氯代物有 种；B与溴蒸气在光照条件下反应可生成C7H6BrNO2，化学方程式为 。 【答案】(1)大 无 +CH3Cl +HCl (2)Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O +H2SO4 +H2O (3)6 +Br2 +HBr 【详解】（1）A是硝基苯，A是一种密度比水大的无色液体；苯和浓硫酸、浓硝酸在加热的条件下生成硝基苯；A转化为B的化学方程式为：+CH3Cl+HCl； （2）溴可以和氢氧化钠反应，可以用氢氧化钠除去溴，方程式为：Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O；C的结构简式为，C与浓硫酸在加热的条件下发生反应生成D为，则C转化为D的方程式为：+H2SO4+H2O； （3）B的结构简式为，采用“定一移一”法确定二氯代物的种类，B的二氯代物有：（数字代表第2个Cl的位置），共有3+2+1=6种；B与溴蒸气在光照条件下发生甲基的取代反应，化学方程式为+Br2 +HBr。 3．下列鉴别或除杂方法正确的是 A．用水鉴别苯和甲苯 B．用灼烧法鉴别蚕丝和人造丝 C．用浓溴水除去苯中的苯酚 D．用酸性KMnO4溶液除去C2H2中的H2S 【答案】B 【详解】A．苯和甲苯均不溶于水且密度均小于水，加水后均分层且苯在上层，但两者现象相似，无法用水鉴别，A错误； B．蚕丝主要成分为蛋白质，灼烧有烧焦羽毛味；人造丝为纤维素，燃烧无此气味，B正确； C．苯酚与浓溴水生成的三溴苯酚会溶于苯中，无法通过过滤分离，且溴水被苯萃取引入新杂质，C错误； D．酸性会氧化乙炔（生成），导致目标物质被破坏，无法选择性除去，D错误； 故答案选B。 一、苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同 苯 苯的同系物 相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6) 化学性质 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，都比较困难 不同点 取代反应 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 氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，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，使苯环上烃基邻、对位的氢更活泼而被取代 实践应用 1．现有下列几组物质，上述组内物质间，互为同系物的是 (填标号，下同)，互为同分异构体的是 ，属于同一种物质的是 。 ①CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3      ②臭氧和氧气 ③干冰和二氧化碳                          ④和 CH3CH2CH3 ⑤HCHO和 CH3COOH                        ⑥CH2=CHCH=CH2和CH≡CH ⑦和               ⑧12C和13C 【答案】④⑦ ① ③ 【详解】①由结构简式可知，CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3 的分子式相同，结构不同，互为同分异构体； ②臭氧和氧气是氧元素形成的不同种单质，互为同素异形体； ③干冰是二氧化碳的俗称，两者是同种物质； ④由结构简式可知，和 CH3CH2CH3结构相似，相差1个CH2原子团，互为同系物； ⑤由结构简式可知，HCHO的官能团为醛基，属于醛类， CH3COOH的官能团为羧基，属于羧酸，两者都属于烃的含氧衍生物； ⑥由结构简式可知，CH2=CHCH=CH2的官能团为碳碳双键，属于二烯烃，CH≡CH的官能团为碳碳三键，属于炔烃，两者都属于不饱和烃； ⑦和结构相似，相差3个CH2原子团，互为同系物； ⑧12C和13C的质子数相同，质量数和中子数不同，互为同位素； 则互为同系物的是④⑦、互为同分异构体的是①、属于同一种物质的是③。 2．烃X是苯的二元取代物，其分子式为，则X的结构有 A．42种 B．45种 C．48种 D．49种 【答案】B 【详解】烃X是苯的二元取代物，其分子式为，符合苯的同系物的通式；若两个取代基为-CH3、-C5H11，戊基有8种异构体，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共24种；若两个取代基为-CH2CH3、-C4H9，丁基有4种异构体，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共12种；若两个取代基为-C3H7、-C3H7，丙基有2种异构体，组合有3种，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共9种；所以X的结构有24+12+9=45，选B。 3．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于顺反异构 D．和属于位置异构 【答案】D 【详解】A．由结构简式可知，正丁烷和异丁烷的分子式相同，正丁烷分子中没有支链，而异丁烷分子中有支链，所以两者属于碳架异构，故A正确； B．由结构简式可知，2—丁炔和1，3—丁二烯的分子式相同，2—丁炔的官能团为碳碳三键，1，3—丁二烯的官能团为碳碳双键，所以两者属于官能团异构，故B正确； C．与的分子式相同，甲基和苯环分别位于异侧和同侧，属于顺反异构，故C正确； D．苯环不是碳碳双键与单键交替结构，和的分子式相同，名称都为1，2—二氯苯，属于同种物质，故D错误；故选D。 考点一 芳香烃的来源与应用 【例1】煤焦油经过分馏可以得到萘（），下列关于“萘”有关的说法错误的是 A．其不含有官能团 B．该有机物分子式为 C．萘可以使溴的四氯化碳溶液褪色 D．该有机物属于不饱和烃中的芳香烃 【答案】C 【详解】A．官能团为有机化合物分子中能够决定化合物主要化学性质的原子或原子团，萘不含有官能团，A正确；    B．由图可知，该有机物分子式为，B正确；   C．萘分子中不含碳碳双键，不可以使溴的四氯化碳溶液褪色，C错误； D．只由碳氢两种元素组成的有机化合物叫作烃，该有机物属于不饱和烃中的稠环芳香烃，D正确； 故选C。 【变式1-1】某烃的结构简式为 ，下列有关该物质的分析错误的是 A．能发生取代、氧化、加聚反应 B．与足量氢气反应，最多能消耗6mol氢气 C．最多有5个碳原子在一条直线上 D．只能使酸性KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色 【答案】D 【详解】A．苯环上的氢原子能发生取代反应，碳碳双键和碳碳三键都能发生氧化反应和加成反应，A正确； B．苯环和氢气以1：3发生加成反应，碳碳三键和氢气以1：2发生加成反应，碳碳双键和氢气以1：1发生加成反应，1mol该物质最多消耗6mol氢气，B正确； C．苯分子中对角线上的原子、乙炔分子中所有原子共平面，该分子相当于苯分子中对角线上的氢原子被乙炔基、—CH=CHCH3取代，单键可以旋转，该分子中最多有5个碳原子共直线，C正确； D．分子中碳碳双键和碳碳三键都能被酸性高锰酸钾溶液氧化而是酸性高锰酸钾溶液褪色、都能和溴水发生加成反应而使溴水褪色，D错误；故答案为：D。 【变式1-2】一种药物合成中间体的结构简式如图。下列关于该化合物的说法正确的是 A．属于芳香烃 B．分子中所有碳原子可能共平面 C．苯环上的一氯代物有4种 D．分子中含有两种官能团 【答案】BD 【详解】A．分子中有氧元素，属于烃的衍生物，A错误； B．单键可以旋转，两个苯环和侧链的平面均可以通过旋转单键处于同一平面，因此分子中所有碳原子可能共平面，B正确； C．该分子不存在对称结构，苯环上存在7种不同化学环境的氢原子，其苯环上的一氯代物有7种，C错误； D．分子中含有碳碳双键、羟基两种官能团，D正确；故选BD。 考点二 苯的同系物的性质 【例2】有机物分子中基团间的相互影响会导致其化学性质产生差异。下列事实不能说明上述观点的是 A．苯在50～60℃时发生硝化反应，而甲苯在30℃时发生硝化反应 B．苯和甲苯都能与H2发生加成反应 C．甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯和甲烷不能 D．水和乙醇都能与钠反应，乙醇的反应速率比水慢 【答案】B 【详解】A．甲苯的硝化反应温度低于苯，说明甲基活化苯环，使其更易反应，属于基团间相互影响，故不选A； B．苯和甲苯都能与H2加成，反映的是苯环的固有性质，甲基未改变加成反应的共性，不能说明基团间相互影响，故选B； C．甲苯中的甲基被酸性KMnO4氧化，而苯和甲烷不能，说明苯环活化甲基，属于基团间相互影响，故不选C； D．乙醇与钠反应比水慢，说明乙基削弱羟基的活性，属于基团间相互影响，故不选D；答案选B。 解题要点 苯和苯的同系物的比较 苯 苯的同系物 相同点 组成与结构 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子式通式CnH2n-6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟，燃烧通式CnH2n-6+(n-1)O2nCO2+(n-3)H2O 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 取代反应 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 氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，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 【变式2-1】已知：苯环引入取代基会改变苯环的电子云密度，从而改变苯环再次取代反应的难易以及取代的位置。苯环上的电子云密度越大，取代越容易。 ⅰ. ⅱ. ⅲ. 下列说法不正确的是 A．浓硫酸在反应中起催化剂和吸水剂的作用 B．由反应ⅰ和ⅲ的反应条件对比可得：硝基使苯环再次取代变得困难 C．发生硝化反应生成取代物的主要产物是 D．由以上实验可知甲基和硝基使苯环上的电子云密度减小 【答案】D 【详解】A．浓硫酸在反应中的作用为催化剂以及吸水剂，促进反应正向进行，故A正确； B．反应i的条件为浓硫酸、50～60℃，反应iii的条件为浓硫酸、95℃，则硝基使苯环再次取代变得困难，故B正确； C．由反应iii可知，硝基苯的主要取代位置为间位，则发生硝化反应主要取代硝基的间位，则生成的主要产物是，故C正确； D．对比试验i和ii可知，甲基使得苯环的取代反应更容易，则甲基使得苯环上的电子云密度增大， 故D错误； 【变式2-2】某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯。 实验步骤如下： ①配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比)的混合物(混酸) ②在三颈烧瓶里装(约)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控制温度约为40℃，反应大约至三颈烧瓶底部有大量(淡黄色油状)液体出现 ⑥分离出一硝基甲苯。 (1)仪器X的名称是 ，该装置的优点是 。 (2)球形冷凝管中冷却水的进入口是 (填符号) (3)配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比)的混合物的操作是 。 (4)实验装置中缺少一种必要的仪器，它是 ，作用是 。 (5)甲苯与混酸反应生成邻硝基甲苯的化学方程式是 。 (6)该实验中一硝基甲苯的产率约为 。(保留两位有效数字) 【答案】(1)恒压滴(分)液漏斗 平衡压强，使液体顺利滴下 (2)b (3)将1体积的浓硫酸缓慢加入到3体积的浓硝酸中，并用玻璃棒不断搅拌 (4)温度计 使反应温度控制在约为40℃，防止温度过高引起副反应 (5) (6) 【详解】（1）由图可知，仪器X的名称是恒压滴(分)液漏斗，该装置具有平衡压强，使液体顺利滴下的优点。 （2）根据所学知识可知球形冷凝管的进水方向为下口进、上口出，故该球形冷凝管中冷却水的进入口是b。 （3）因浓硫酸密度大于浓硝酸，且稀释时会放出大量热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，可能导致酸液飞溅，引发危险，因此配制混酸过程为：将1体积的浓硫酸缓慢加入到3体积的浓硝酸中，并用玻璃棒不断搅拌。 （4）由于该反应需要将温度控制在40℃，故还需要使用的一种必要仪器是温度计，作用是使反应温度控制在约为40℃，防止温度过高引起副反应。 （5）根据题意可知反应物为甲苯和浓硝酸，反应条件为浓硫酸、水浴加热，生成物为邻硝基甲苯，根据原子守恒可推出反应方程式为：。 （6）12g甲苯的物质的量= ，1mol甲苯可以得到1mol一硝基甲苯，则12g甲苯能得到的一硝基甲苯的质量就是0.13 mol × 137 g/mol = 17.81g，所以一硝基甲苯的产率为× 100% = 77%。 考点三 苯的同系物同分异构体数目的判断 【例3】H是合成某药物的中间体，一种合成H的流程如图所示。 回答下列问题： (1)A是 (填名称)。 (2)B是 (填结构简式)。 (3)C中官能团为 (填名称)。 (4)F→G的反应类型是 ，其中NaOH的作用是 。 (5)写出D+G→H的化学方程式： 。 (6)在G的芳香族同分异构体中，遇FeCl3溶液发生显色反应的结构有 种(不包括立体异构体)，其中，在核磁共振氢谱上有四组峰且峰面积比为1：1：2：6的结构简式为 (填一种)。 【答案】(1)甲苯 (2) (3)硝基、羧基 (4)取代反应 消耗副产物HI，促进反应向右进行，提高产率 (5)++HCl (6)9 或 【详解】（1）根据上述分析可知A是甲苯，结构简式是； （2）根据上述分析可知B是对硝基甲苯，结构简式是； （3）根据C结构简式，可知C物质中含有的官能团为羧基、硝基； （4）根据F、G结构的不同及反应条件，可知：F与CH3I发生取代反应产生G，同时反应产生HI；其中NaOH的作用是与反应产生的HI发生中和反应，反应消耗副产物HI，促进反应向右进行，从而可以提高产率； （5）D与G在AlCl3催化下发生取代反应产生H、HCl，反应方程式为：++HCl； （6）物质G是，在其的芳香族同分异构体中，若遇FeCl3溶液发生显色，说明分子结构中含有与苯环直接连接的-OH。若苯环有2个取代基—OH、—CH2CH3，二者在苯环上有邻、间、对三种不同的位置关系，有3种不同结构；若有3个取代基，—OH、—CH3，—CH3，根据三个取代基在苯环上位置的不同，有6种不同结构，因此其可能的结构有：3+6=9种(不包括立体异构体)；其中，在核磁共振氢谱上有四组峰且峰面积比为1：1：2：6的结构简式为或。 解题要点 由于苯环的结构特殊并具有高度对称性，因此含有苯环结构的有机物同分异构体也有其特殊的地方。 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。 【变式3-1】异丙苯()是一种重要的有机化工原料。根据题意完成下列填空： (1)由苯与2-丙醇反应制备异丙苯属于 反应；异丙苯 (填能或不能)使酸性高锰酸钾溶液褪色。 (2)写出异丙苯的同分异构体中一溴代物最少的芳香烃的结构简式 。 (3)耐热型ABS树脂由丙烯腈、1，3-丁二烯和甲基苯乙烯()共聚生成，以下说法正确的是_______。 A．生成耐热型ABS树脂的反应为缩聚反应 B．1，3-丁二烯在较低温度发生1，4-加成 C．甲基苯乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．丙烯腈能发生还原反应 【答案】(1) 取代 能 (2) (3)CD 【详解】（1）由苯与2-丙醇反应制备异丙苯，可看成异丙基取代苯环上的一个氢原子，属于取代反应；异丙苯与苯环相连的碳上有一个氢，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色，生成苯甲酸。 （2）在异丙苯的多种同分异构体中，一溴代物最少的芳香烃结构高度对称，是1，3，5-三甲苯，它的结构简式为。 （3）A．丙烯腈(CH2=CHCN)、1，3-丁二烯和α-甲基苯乙烯发生加聚反应可生成耐热型ABS树脂，A错误； B．1，3-丁二烯在较高温度发生1，4-加成，在较低温度发生1，2-加成，B错误； C．甲基苯乙烯具有碳碳双键能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C正确； D．丙烯腈(CH2=CHCN)能与H2发生还原反应，D正确； 故答案为CD。 【变式3-2】下列关于有机化合物的说法正确的是 A．将苯加入溴水中，振荡后水层接近无色，是因为发生了取代反应 B．乙烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应 C．苯与甲苯互为同系物，均能使酸性KMnO4溶液褪色 D．分子式为C3H6ClBr的有机物的同分异构体共有5种(不考虑立体异构) 【答案】D 【详解】A．苯与溴水混合后分层，水层无色是由于苯萃取了溴水中的溴，属于物理变化，而非取代反应（取代反应需Fe催化），A错误； B．乙烷与Cl2在光照下发生取代反应，乙烯与Br2发生加成反应，反应类型不同，B错误； C．苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，甲苯因苯环活化甲基可被氧化而褪色，C错误； D．C3H6ClBr的同分异构体数目分析：丙烷（C3H8）中两个H被Cl和Br取代，取代方式包括①同一碳取代（两端CH₃或中间CH2，共2种），②不同碳取代（Cl和Br分别位于两端CH3或一端CH3与中间CH2，共3种），总计5种，D正确； 故答案选D。 基础达标 1．下列物质中，可鉴别苯和甲苯的是 A．水 B．溴水 C．氢氧化钠溶液 D．酸性高锰酸钾溶液 【答案】D 【详解】A．苯、甲苯均不溶于水，密度都比水的小，现象都是分层，有机层在上层，不能鉴别，A错误； B．苯、甲苯均不与溴水反应，都能通过萃取使溴水褪色，溶液分层，上层为橙色，不能鉴别，B错误； C．苯、甲苯均不与NaOH溶液反应，溶液均分层，现象相同，不能鉴别，C错误； D．甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯不与酸性高锰酸钾溶液反应，现象不同，能鉴别，D正确； 故选D。 2．有机物在我们生活中应用广泛，下列物质属于芳香烃的是 A．聚苯乙烯的单体—— B．纸张的主要成分——纤维素 C．阿司匹林的有效成分—— D．TNT成分——三硝基甲苯 【答案】A 【详解】A．苯乙烯是含苯环的碳氢化合物，属于芳香烃，A正确； B．纤维素属于多糖，不含苯环也不是烃，B错误； C．阿司匹林的有效成分不属于烃，C错误； D．不属于烃，D错误； 答案选A。 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 【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。 4．已知以下四种有机物： A．    B．    C．    D． (1)下列有机物属于芳香族化合物的是 (填字母，下同) (2)与苯互为同系物的是 。 (3)能使溴的四氯化碳溶液褪色的是 。 【答案】(1)BD (2)D (3)C 【详解】（1）芳香族化合物存在苯环，应该选BD； （2）同系物指结构相似且在组成上相差n个，则与苯互为同系物的，含1个苯环、连有烷基，也从属于芳香烃，应该选D； （3）C中存在碳碳双键可以使溴的四氯化碳溶液褪色，应该选C。 5．工业合成乙苯的反应为： 下列说法错误的是 A．甲、乙均可通过石油分馏获取 B．丙的一氯代物有5种 C．甲、丙在一定条件下都可与发生加成反应 D．丙可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】A 【详解】A．石油分馏产品含饱和烃，苯、乙烯均为不饱和烃，需催化重整得到芳香烃、裂解生成乙烯，故A错误； B．丙含5种H原子：乙基上2种，苯环的邻、间、对位共3种，则丙的一氯代物有5种，故B正确； C．苯与氢气发生加成反应生成环己烷，乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷，则甲、丙在一定条件下都可与H2发生加成反应，故C正确； D．乙苯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，则可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故D正确； 答案选A。 6．下列化学方程式书写正确的是 A．新制Cu(OH)2溶于氨水： B．合成聚丙烯： C．甲苯与Cl2反应： D．乙炔与氯气加成： 【答案】A 【详解】A．新制Cu(OH)2溶于氨水，生成氢氧化四氨合铜，反应的化学方程式为：，故A正确； B．丙烯加聚生成聚丙烯，反应的化学方程式为：nCH2=CH-CH3→，故B错误； C．甲苯与Cl2发生取代反应的方程式为或+Cl2+HCl，故C错误； D．乙炔与2mol氯气加成反应方程式为：；故D错误； 故选：A。 7．下列事实不能用有机物分子中基团间的相互作用解释的是 A．乙炔能发生加成反应而乙烷不能 B．甲烷不能使酸性溶液褪色而甲苯能使其褪色 C．水与钠反应比乙醇与钠反应更剧烈 D．苯发生硝化反应生成硝基苯而甲苯生成三硝基甲苯 【答案】A 【详解】A．乙炔含有碳碳三键，加成反应由三键本身的不饱和性决定，与基团间相互作用无关，A符合题意； B．甲苯的甲基受苯环活化，使其易被氧化，属于基团间作用，B不符合题意； C．乙醇中烷基的供电子效应减弱羟基活性，属于基团间作用，C不符合题意； D．甲基活化苯环使硝化更易进行，属于基团间作用，D不符合题意； 故选A。 8．已知：苯环引入取代基会改变苯环的电子云密度，从而改变苯环再次取代反应的难易以及取代的位置。苯环上的电子云密度越大，取代越容易。 ⅰ． ⅱ．(各产物的物质的量分数) ⅲ．(各产物的物质的量分数) 下列说法正确的是 A．浓硫酸在反应中起催化剂和脱水剂的作用 B．间二甲苯发生硝化反应所需温度低于30℃ C．发生硝化反应生成取代物的主要产物仅有 D．由以上实验可知苯环上电子云密度：苯>甲苯>硝基苯 【答案】B 【详解】A．浓硫酸在反应中的作用为催化剂以及吸水剂，促进反应正向进行，故A错误； B．甲苯主要取代位置为邻、对位，间二甲苯中两个甲基中间的氢比甲苯的甲基邻位氢更容易取代，则间二甲苯发生硝化反应所需温度低于30℃，故B正确； C．硝基苯主要取代位置为间位，甲苯主要取代位置为邻、对位，则发生硝化反应主要取代硝基的间位和甲基的邻、对位，即生成的主要产物是，可能还有，故C错误； D．甲基使苯环取代更容易，硝基使苯环取代困难，则知苯环上电子云密度：苯>甲苯>硝基苯，故D错误； 故答案为B。 9．以气体A为原料的合成如图所示： 已知：C是生产塑料的合成树脂，D的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。 (1)写出气体A名称 ；①应类型为 反应。 (2)写出碳化钙与水反应制取气体A的化学方程式 。 (3)实验室用该反应制取气体A时，可用饱和食盐水代替水，目的是 。 (4)写出B的结构简式： 。 (5)写出③反应方程式： 。 (6)下列说法正确的是 。 A．气体A的高分子聚合物可用于制备导电高分子材料 B．③反应的三元取代说明了苯环活化了甲基 C．可用间二甲苯是否存在不同结构来证明苯环的特殊的大π键 D．可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和E E．萘(  )不属于苯的同系物，其六溴代物有10种 【答案】(1)乙炔或电石气 加成(或还原) (2) (3)减小碳化钙与水反应的速率 (4) (5)   (6)ADE 【详解】（1）由分析可知，A的结构简式为：CH≡CH，故名称为：乙炔；①应类型为加成(或还原)反应； （2）碳化钙与水反应制取A即实验室制备乙炔的化学方程式为：； （3）实验室用该反应制取A时，可用饱和食盐水代替水，目的是控制反应速率，减小碳化钙与水反应的速率，防止反应速度过快； （4）乙炔与HCl发生加成反应生成B， B为CH2=CHCl； （5）由分析可知，反应③是甲苯在浓硫酸、浓硝酸中加热反应制取三硝基甲苯即TNT，则反应③方程式为：   +3HNO3(浓)   +3H2O （6）A．气体A的高分子聚合物即聚乙炔，分子中存在单键与双键交替的现象，则可用于制备导电高分子材料，A正确； B．已知苯与浓硝酸、浓硫酸反应只能得到一硝基苯，而③反应的三元取代，说明了甲基活化了苯环，B错误； C．不管苯环中是否存在单键与双键交替现象，间二甲苯均不存在同分异构体，即不可用间二甲苯是否存在不同结构来证明苯环的特殊的大π键，可以用邻二甲苯是否存在不同结构来证明苯环的特殊的大π键，C错误； D．苯与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲苯可用酸性高锰酸钾溶液反应，可以区分，D正确； E．萘(  )不属于苯的同系物，其六溴代物与二溴代物的种数相同，二溴代物有10种，  ，E正确； 故答案为：ADE。 10．芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E的转化关系如图所示： 请回答下列问题： (1)A的名称是 ；E属于 (填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 (2)A→E的反应类型是 。B分子所含的官能团名称为 。 (3)在A→B反应的副产物中，与B互为同分异构体的副产物的结构简式为 。 (4)A→C的化学方程式为 。 (5)A→D的反应类型是 ，写出D的结构简式： 。 【答案】(1)邻二甲苯或1，2-二甲苯 饱和烃 (2)加成反应 碳溴键或溴原子 (3)    (4)+Br2(或) (5)氧化反应 【详解】（1）A→B的变化，可知A为，命名为邻二甲苯或1，2-二甲苯；E为，无不饱和键，为饱和烃。 （2）根据分析可知为加成反应；根据B结构可知官能团为碳溴键或溴原子。 （3）A→B为光卤代，只能取代甲基上的氢原子，2个甲基上有4个溴原子的同分异构只有。 （4）溴单质在三溴化铁作为催化剂是取代甲基的邻位或者对位并生成溴化氢，故方程式为：+Br2(或)； （5）A可被酸性溶液氧化，发生氧化反应，生成。 综合应用 1．有机物分子基团间相互影响会导致其化学性质改变，下列叙述不能说明该观点的是 A．苯不能被酸性高锰酸钾氧化，而甲苯可以 B．等物质的量的甘油和乙醇，前者消耗的钠多 C．苯酚易与氢氧化钠溶液反应，而乙醇不能 D．苯不能与溴水发生取代反应，而苯酚可以 【答案】B 【详解】A．苯不能被酸性高锰酸钾氧化，而甲苯可以，是因为苯环上侧链可以被氧化，是基团的影响导致化学性质改变，A不选； B．甘油即丙三醇，分子中有3个羟基，乙醇分子中只有一个羟基，故等物质的量的甘油和乙醇，前者消耗的钠多，是官能团数目不同导致，不是基团间相互影响导致，B选； C．苯酚易与氢氧化钠溶液反应，而乙醇不能，是因为苯酚中的羟基连在苯环上而乙醇中的羟基连在乙基上，是基团的影响导致化学性质改变，C不选； D．苯不能与溴水发生取代反应，而苯酚可以，是因为苯环上有羟基导致其易与溴水发生取代，是基团的影响导致化学性质改变，D不选； 故选B。 2．下列各组物质，可用分液漏斗将它们分离的是 A．苯和乙醇 B．苯和液溴 C．己烷和水 D．苯和甲苯 【答案】C 【详解】苯和乙醇，苯和液溴，苯和甲苯，每组两种物质均互溶，不能用分液漏斗分离，A、B、D不符合题意，己烷和水不互溶，可用分液漏斗分离，符合题意，故选C。 3．有按如下特点排列的一系列(n种)稠环芳香烃：①；②；③。该系列化合物中所含碳的质量分数最大值是 A．86% B．90% C．96% D．无法确定 【答案】C 【详解】的分子式为C6H6，的分子式为C10H8，的分子式为C14H10，该系列稠环化合物的通式为：C4n+2H2n+4，碳的质量分数为，当n无穷大时，； 故答案选C； 4．四苯基乙烯(如图)具有良好的光学性能，在光电材料领域展现出巨大潜力。下列关于四苯基乙烯说法正确的是 A．具有顺反异构 B．所有碳原子均为sp2杂化 C．是苯的同系物 D．不能使酸性KMnO4褪色 【答案】B 【详解】A．由题中四苯基乙烯结构可以看出碳碳双键两端的碳原子上连的都是苯基，所以四苯基乙烯无顺反异构，A错误； B．由结构可看出，双键碳和苯环碳都是sp2杂化，B正确； C．四苯基乙烯有四个苯环，不是苯的同系物，C错误； D．四苯基乙烯含有碳碳双键，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，D错误； 故选B。 5．下列实验操作、现象及所得出的结论或解释均正确的是 选项 实验操作 现象 结论或解释 A 向两支分别盛有2mL苯和2mL甲苯的试管中各滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，用力振荡，观察现象 滴入苯中的酸性高锰酸钾溶液不褪色，滴入甲苯中的酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去 有机物基团之间存在相互影响 B 向废FeCl3蚀刻液X中加入少量的铁粉，振荡 未出现红色固体 X中一定不含Cu2+ C 用3mL稀硫酸与纯锌粒反应，再加入几滴Cu(NO3)2浓溶液 迅速产生无色气体 形成Zn-Cu原电池加快了制取H2的速率 D 用坩埚钳夹住一块铝箔在酒精灯上加热 铝箔熔化，失去光泽并滴落下来 金属铝的熔点较低 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．苯不能使酸性高锰酸钾褪色，而甲苯可以，说明甲基的存在活化了苯环，体现了基团间的相互影响，结论正确，A正确； B．Fe³⁺的氧化性强于Cu²⁺，铁粉优先与Fe³⁺反应，未出现红色固体不能证明X中不含Cu²⁺，结论错误，B错误； C．加入Cu(NO₃)₂后，酸性条件下与Zn反应生成NO而非H₂，结论错误，C错误； D．铝箔加热时表面生成Al₂O₃（熔点高），阻止内部铝熔化滴落，现象描述错误，铝箔在酒精灯上加热因形成致密的氧化膜，铝箔熔化但不滴落，D错误； 故选A。 6．a、b、c、d、e均为不饱和烃，下列说法不正确的是 A．a、b、c、d、e完全加氢后的产物不完全互为同分异构体 B．a、b、c、d、e均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．a、b、c、d、e中碳原子的杂化方式不相同 D．c、d、e分别与足量的HCl发生加成反应后所得的二氯代烃互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．a为伞花烃（C10H14，含苯环），完全加氢后为环己烷衍生物（C10H20）；b为异丙烯基苯（含苯环和双键），加氢后含9个碳，产物为C9H18，与a、c、d、e（C10H20）分子式不同，故加氢产物不完全互为同分异构体，A正确； B．a为苯的同系物（含α-H），b、c、d、e含碳碳双键，均能被酸性高锰酸钾氧化，使溶液褪色，B正确； C．a中苯环碳为sp2杂化，甲基、异丙基碳为sp3杂化；b、c、d、e含双键（碳为sp2杂化）、饱和碳（碳为sp3杂化），五种物质均含sp2和sp3两种杂化方式，C错误； D．c、d、e为同分异构体（C10H16），与足量HCl加成后生成C10H18Cl2，因双键位置不同导致氯原子位置不同，产物互为同分异构体，D正确； 故答案选C。 7．结构决定物质性质。下列性质或反应特点差异与结构因素匹配错误的是 选项 性质或反应特点差异 结构因素 A 熔点：(306℃)远低于(772℃) 晶体类型 B 溶解度：邻羟基苯甲酸()低于对羟基苯甲酸() 分子极性 C 25℃时，酸性：()弱于() 吸电子基团数目 D 甲苯苯环上H原子活性：邻、对位大于间位 基团的电子效应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．FeCl3为分子晶体，CaCl2为离子晶体，离子晶体熔点更高，晶体类型差异正确解释熔点差异，A正确； B．邻羟基苯甲酸因分子内氢键降低溶解度，对羟基苯甲酸因更容易与水分子之间形成氢键提高溶解度，差异主因是氢键类型而非分子极性，B错误； C．CHCl2COOH比CH2ClCOOH多一个吸电子基团Cl，导致前者羧基中羟基极性更强，酸性更强（pKa更小），吸电子基数目正确解释酸性差异，C正确； D．甲基为邻对位定位基，通过电子效应活化邻对位H原子，使其更活泼，D正确； 故选B。 8．一硝基甲苯是一种重要的工业原料，某实验小组用如图所示装置制备一硝基甲苯。 实验步骤： ①准备好甲苯和混酸(浓硫酸与浓硝酸按体积比3：1配制混合)； ②在三颈烧瓶中加入甲苯，按图所示装置装好药品和其它仪器； ③通过分液漏斗向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)； ④控制温度约为，反应大约至三颈烧瓶底部有大量淡黄色油状液体出现； ⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共。相关物质的性质如表： 有机物 密度 沸点 溶解性 甲苯 0.866 110.6 不溶于水 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 (1)该实验所使用的三颈烧瓶规格合理的是___________。 A． B． C． D． (2)仪器A的名称为 ，下口为 口(填编号)，选用该套制备装置的依据是 。 A．进水    B．出水 (3)实验过程中常采用的控温方法是 。 A．直接加热    B．水浴加热 (4)反应结束后能否直接向三颈烧瓶中加入冷水进行冷却分离有机层？ 。(填“能”或“不能”)原因是 。 (5)写出甲苯与混酸反应生成邻硝基甲苯的化学方程式 。 (6)实验需要精准的控温，若温度过高，会使一硝基甲苯产率降低，可能的原因是 。 分离产物的方案如下： (7)操作I的名称为 ，操作VI的名称为 。 (8)操作Ⅲ中加入溶液的目的是 。 (9)利用下图装置进行分离提纯时，搭建正确的装置是 。 A．      B．     C． (10)已知：甲苯M=92，一硝基甲苯M=137，计算实验得到一硝基甲苯的产率 。(写出计算过程，结果保留三位有效数字) 【答案】(1)B (2)球形冷凝管 A 三颈烧瓶可以同时使用多种配套仪器，分液漏斗方便滴加液体，A可以冷凝回流、导气，温度计可以测量反应液温度，避免温度过高发生副反应 (3)B (4)不能 反应混合液中有浓硫酸，稀释时将混合液缓慢加入水中，防止液体飞溅 (5)+HNO3(浓) +H2O (6)实验时反应温度过高，导致浓硝酸大量挥发，反应不充分，也可能是反应温度过高，发生了较多副反应 (7)分液 蒸馏 (8)除去有机物中残留的混酸 (9)B (10)77.5% 【详解】（1）该实验加入的是甲苯和混酸，总体积为55mL，三颈烧瓶加热时液体量不超过容积的三分之二，因此选择的规格为100mL，故答案选B。 （2）根据仪器特点可知，仪器A的名称为球形冷凝管； 冷凝水应从下口进，能使液体充满整个容器，冷凝效果更好，故答案选A； 根据该装置可知，三颈烧瓶可以同时使用多种配套仪器，分液漏斗方便滴加液体，A可以冷凝回流、导气，温度计可以测量反应液温度，避免温度过高发生副反应。 （3）实验过程中，为控制温度约为50℃，且使反应受热均匀，常采用水浴加热，故答案选B。 （4）反应混合液中含有浓硫酸、浓硝酸，直接向其中加入冷水会剧烈放热而导致酸液飞溅，应将反应混合液缓慢倒入冷水中，且边加边搅拌，防止剧烈放热。故答案为：不能；反应混合液中有浓硫酸，稀释时将混合液缓慢加入水中，防止液体飞溅。 （5）甲苯与混酸水浴加热发生取代反应生成邻硝基甲苯和水，化学方程式为：+HNO3(浓) +H2O。 （6）实验后在三颈瓶中收集到的产物较少说明实验时反应温度过高，导致浓硝酸大量挥发、分解，反应不充分，也可能是反应温度过高，发生了较多副反应。 （7）操作I为混合液经分液得到有机混合液和无机混合液，故为分液； 操作Ⅵ为一硝基甲苯利于物质的沸点不同，经蒸馏得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯，故为蒸馏。 （8）反应中加入混酸，因此操作Ⅲ中加入5%NaOH溶液的目的是除去有机物中残留的混酸。 （9）蒸馏时，温度计测得蒸气的温度来进行分离，因此温度要放在支管口处，选择的装置是B。 （10）生成一硝基甲苯的产率。 9．某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯。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15mL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分钟至三颈烧瓶底部有大量(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0.866g·cm-3，沸点为110.6℃；硝基甲苯的密度为1.20g·cm-3，沸点为210.9℃) 请根据上述实验步骤，回答以下问题： (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)浓硫酸的作用是 。 (3)L仪器的名称是 ，进水口是 (选填a或b)。 (4)L的作用是 。 (5)甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式是 。 分离产品方案为： (6)操作1的名称是 ，操作2的名称是 。 (7)经测定，产品2的分子中含有5种不同化学环境的氢，它的系统命名为 。 【答案】(1)温度计 生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产物 (2)催化剂、吸水剂 (3)球形冷凝管 b (4)冷凝回流，提高原料利用率 (5) (6)分液 蒸馏 (7)2-硝基甲苯 【详解】（1）本实验的关键是控制温度在30℃左右，如果温度过高，会生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产品，导致一硝基取代物产率降低，故本实验装置中缺少关键的仪器为温度计，故答案为：温度计；生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产物； （2）浓硫酸在反应中起到催化剂和吸水剂的作用，故答案为：催化剂、吸水剂； （3）根据装置图可知，L仪器名称是球形冷凝管，水流方向为逆流，进水口为b，故答案为：球形冷凝管；b； （4）甲苯、硝酸都易挥发，所以L的作用是用于冷凝回流，提高原料利用率。故答案为：冷凝回流，提高原料利用率； （5）甲苯与混酸加热发生取代反应，生成对硝基甲苯和水的化学方程式为：，故答案为：； （6）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此操作1是分液；分离两种沸点的不同液体，采用蒸馏的方法，所以操作2为蒸馏， 故答案为：分液；蒸馏； （7）甲基为邻对位定位基，甲苯发生硝化反应时生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯，产品2的分子中含有5种不同化学环境的氢，它为邻硝基甲苯：，系统命名为：2-硝基甲苯。故答案为：2-硝基甲苯。 10．碳碳双键是一种重要官能团，含碳碳双键的有机物一般都是重要的化工原料。 I．苯的某些反应及某种生产聚苯乙烯的流程如图，回答下列问题： (1)写出相应反应的化学方程式：反应① ；反应④ 。 (2)A物质的名称为 ，核磁共振氢谱显示的各种峰面积由大到小的比值为 ；A的同分异构体中，核磁共振氢谱显示只有两类H的结构简式为 (写一种)。 (3)流程中的转化，反应类型与苯的磺化反应相同的是反应 (选填流程中序号)；下列关于流程中物质的描述错误的是 (选填字母)。 A．A和苯乙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．等质量的苯乙烯、聚苯乙烯完全燃烧，耗氧量相同 C．聚苯乙烯是混合物，没有固定熔沸点 D．A与溴蒸气在强光照射下发生取代反应，苯环上邻位或对位的H被取代 (4)比苯乙烯多1个碳原子的同系物的一种结构，存在顺反异构现象，写出顺式结构 。 Ⅱ．异戊二烯()能发生以下反应： 已知：+。回答下列问题： (5)写出反应①发生1，4-加成所得有机产物A的结构简式： 。 (6)反应③发生完全加成的产物C的名称为 。 (7)B为分子中含有六元环的有机化合物，其结构可能为(可用键线式表示) 。 【答案】(1)++ H2O n (2)乙苯 3:2:2:2:1 (3)① D (4) (5) (6)异戊烷 (7)、 【详解】（1）苯在浓硫酸作用下，50~60℃条件下与浓硝酸发生反应生成硝基苯和水，反应的化学方程式为++ H2O；苯乙烯在催化剂作用下发生加聚反应生成聚苯乙烯，反应的方程式为n； （2）A的名称为乙苯；乙苯结构上的等效氢有5种，个数比为3:2:2:2:1，故核磁共振氢谱显示的各种峰面积由大到小的比值为3:2:2:2:1；A的同分异构体中含有2种等效氢的结构为； （3）苯的磺化反应属于取代反应，上述转化过程中属于取代反应的是苯生成硝基苯的反应；乙苯结构中与苯环相连的C原子连有氢，故乙苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化成苯甲酸，苯乙烯结构中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化成苯甲酸，A正确；等质量的苯乙烯、聚苯乙烯含有相同质量的C、H元素，故完全燃烧时消耗的氧气量相同，B正确；苯乙烯生成聚苯乙烯过程中，每个分子的聚合度可能不一样，故聚苯乙烯是混合物，没有固定的熔沸点，C正确；乙苯与溴蒸气在强光照射下发生取代反应，乙基上的H被Br取代，D错误；故答案选D； （4）比苯乙烯多1个碳原子的同系物，且存在顺反异构现象的结构简式为，其顺式结构为； （5）异戊二烯与Br2发生1,4加成反应所得产物为； （6）异戊二烯与氢气发生完全加成生成异戊烷； （7）根据已知反应，异戊二烯分子（）与丙烯发生加成反应生成B，B的六元环结构可能为、。 拓展培优 1．蒽()与苯炔()反应生成化合物X(如图所示)。 （1）该反应类型属于 反应。 （2）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___________。 A． B． C． D． （3）蒽()的分子式为 ，下列关于蒽的说法错误是 。 A．能发生取代反应、加成反应             B．常温下，以气态的形式存在 C．难溶于水，可溶于乙醚、乙醇             D．不能发生氧化反应 【答案】（1）加成 （2）C （3） BD 【解析】（1）蒽()与苯炔()反应时，是苯炔分子通过断开键，再与蒽中的碳原子成键，形成了一个新的较大的分子，无小分子生成，属于加成反应； （2）A、B和D分子中有碳碳双键，均能和溴水中的溴发生加成反应，使溴水褪色，故A、B、D错误；C的分子式为，和苯相差3个，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，故选C； （3）蒽分子中含有苯环结构，苯环能发生取代反应（如硝化、磺化等），也能发生加成反应（与氢气加成），A正确；蒽的相对分子质量较大，分子间作用力较强，常温下为固态，不是气态，B错误；蒽属于芳香烃，芳香烃通常难溶于水，易溶于有机溶剂（如乙醚、乙醇等），C正确；蒽可以燃烧，燃烧属于氧化反应，所以能发生氧化反应，D错误；故选BD。 2．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，反应原理如下： 反应Ⅰ：+2KMnO4+KOH+2MnO2+H2O 反应Ⅱ：+HCl→+KCl 制备装置如图所示。 甲苯和苯甲酸的有关信息见下表： 名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/（） 溶解性 甲苯 92 -95 110.6 0.867 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4（100℃左右升华） 248 - 微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 请回答下列问题： (1)仪器甲的名称是 ，仪器乙的进水口是 （填“a”或“b”）。 (2)甲苯中含有下列杂质，会影响苯甲酸纯度的是 （填字母）。 A．乙苯      B．苯乙烯      C．邻二甲苯 (3)在甲中开启电动搅拌棒进行反应Ⅰ，加热回流至回流液不再出现油珠，“回流液不再出现油珠”说明 。 (4)若制得的苯甲酸粗品中含有少量KCl杂质和泥沙，可采用如图方法进行纯化： ①步骤Ⅱ若不“趁热过滤”，后果是 。 ②步骤Ⅲ为了获得纯净和规则几何外形的晶体，冷却方式应该为 （填“冰水浴中冷却”或“自然冷却”）。步骤Ⅴ采用的洗涤剂，最合适的是 （填字母）。 A．无水乙醇      B．冰水      C．热水 ③实验过程中加入15 mL甲苯（约0.14 mol）、120 mL水和48 g高锰酸钾（约0.3 mol），若反应Ⅰ和反应Ⅱ中转化率均为80%，纯化后得到产品的质量为9.8 g，则实验过程中苯甲酸的损失率约为 （结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)三颈烧瓶 a (2)C (3)甲苯已被充分氧化（合理即可） (4)苯甲酸会结晶析出而损失（合理即可） 自然冷却 B 10% 【详解】（1）仪器甲的名称是三颈烧瓶，球形冷凝管中冷凝水需要下进上出，则进水口是a。 （2）乙苯和苯乙烯都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸，邻二甲苯会被酸性高锰酸钾溶液氧化为邻苯二甲酸，会影响苯甲酸纯度，故选C。 （3）在反应装置中冷凝管在上部竖直放置，应选用球形冷凝管，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，甲苯已经被完全氧化。 （4）①步骤Ⅱ若不“趁热过滤”，后果是苯甲酸会结晶析出而损失； ②步骤Ⅲ为了获得纯净和规则几何外形的晶体，冷却方式应该为自然冷却，苯甲酸微溶于冷水，易溶于乙醇、热水，可以选择冰水，作洗涤剂； ③实验过程中加入15 mL甲苯（约0.14 mol），若反应Ⅰ和反应Ⅱ中转化率均为80%，由方程式可知理论上生成0.14mol×80%×80%=0.0896mol，纯化后得到苯甲酸产品的质量为9.8 g，则实验过程中苯甲酸的损失率约为=0.10=10%。 3．下列探究方案能达到探究目的的是 选项 探究方案 探究目的 A 检验氯代烃中的氯元素：取适量试剂，先加NaOH溶液，加热、冷却后，滴加溶液，观察有无沉淀生成 探究氯代烃中有无氯元素 B 向甲苯中滴入少量浓溴水，充分振荡，静置，下层接近无色 可证明甲苯与溴发生了取代反应 C 向分子式为的有机物中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色 不能确定该有机物中是否一定含有碳碳双键 D 在一支洁净试管中，加入1mL2%硝酸银溶液，滴加几滴2%氨水，再加入有机物，水浴加热，无银镜出现 可证明有机物中不含醛基 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．卤代烃水解后应该加入硝酸进行酸化，否则氢氧化钠存在影响卤素离子检验，A错误； B．向甲苯中滴入少量浓溴水，充分振荡，静置，下层接近无色，是因为甲苯萃取了水中的溴，导致水层成无色，不是发生取代反应，B错误； C．向分子式为的有机物中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色, 可能该有机物中含有碳碳双键，也可能是含有醛基，所以不能确定该有机物中是否一定含有碳碳双键，C正确； D．在一支洁净试管中，加入1mL2%硝酸银溶液，滴加几滴2%氨水，再加入有机物，水浴加热，无银镜出现，是因为氨水不足，D错误；故选C。 4．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/() 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3∶1配制浓硫酸与浓硝酸混合物； ②在三颈瓶中加入甲苯，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，反应大约，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。 请回答下列问题： (1)反应中需不断搅拌，目的是 。 (2)使用仪器A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 (保留4位有效数字)。 【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)检查是否漏液 (3)温度过高，导致HNO3大量挥发 (4)分液 蒸馏 abc (5)54.07% 【详解】（1）反应中不断搅拌可以增大反应物的接触面积，有利于反应充分进行，并可以散发热量，防止反应温度过高导致其他副产物生成，故答案为：使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成； （2）由实验装置图可知，仪器A是分液漏斗，为防止滤液导致实验失败，使用分液漏斗前必须进行的操作是检查是否漏液，故答案为：检查是否漏液； （3）浓硝酸具有挥发性，实验后在三颈瓶中收集到的产物较少说明实验中，反应温度过高，导致浓硝酸大量挥发，故答案为：温度过高，导致HNO3大量挥发； （4）①由分析可知，操作1为用分液的方法分离得到无机混合物和有机混合物，故答案为：分液； ②由分析可知，操作2为用蒸馏的方法分离得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯，蒸馏时需要用到的仪器为酒精灯、温度计、冷凝管，不需要用到分液漏斗、蒸发皿，故答案为：蒸馏；abc； （5）由题意可知，实验时，18g甲苯制得14.49g一硝基苯，则一硝基甲苯的产率为×100%=54.07%，故答案为：54.07%。 5．由苯和丙烯可以直接合成异丙苯，其反应方程式如图。下列说法正确的是 A．苯和异丙苯都是平面分子，分子中所有原子都在同一平面内 B．用酸性高锰酸钾溶液可以鉴别苯和异丙苯，异丙苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．异丙苯的同分异构体一共有7种(不考虑立体异构) D．异丙苯和硝酸发生取代反应能生成3种有机产物 【答案】B 【详解】A．异丙苯中连有两个甲基的碳原子是四面体结构，异丙苯分子中所有碳原子不可能在同一平面内，故A错误； B．酸性高锰酸钾溶液和苯不反应，异丙苯含有支链，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故可以鉴别，故B正确； C．异丙苯的同分异构体中，属于芳香烃的，侧链中含3个C，可能为正丙基或甲基和乙基，或3个甲基，2个取代基有邻、间、对三种，3个甲基时有3种，共1+3+3=7种，另外还有不含苯环的多种同分异构体，故远多于7种，故C错误； D．异丙基是邻对位致活基团，异丙基空间位阻又很大，与硝酸反应的产物以对硝基异丙苯一种为主，但一取代物3种都有可能，也还有可能生成多取代物，故D错误；故选：B。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 石油化工的基础物质-烃 第二单元 芳香烃 第2课时 芳香烃的来源与应用 教学目标 1、 能说明苯的同系物中苯环与侧链的相互影响（如甲基使苯环邻对位活泼，苯环使甲基易被氧化），能从分子结构解释芳香烃的化学性质 2、 通过实验探究苯的同系物的化学性质，能基于实验现象和数据进行推理；能运用结构模型预测芳香烃的反应 3、认识芳香烃对人类生活和社会发展的影响，了解其安全使用规范，树立环保意识和社会责任感 重点和难点 重点：芳香烃的主要来源（煤焦油、催化重整、裂化）及重要应用 难点：苯的同系物的结构特点和化学性质（取代、氧化反应）。 ◆知识点一 芳香烃的来源与应用 1、芳香烃的来源 芳香烃最初来源于 中，随着石油化学工业的兴起，现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化学工业中的 和 。 2、芳香烃的应用 (1)苯是生产苯酚、硝基苯、苯胺、环己烷、二氯苯、氯苯、苯乙烯等重要有机化合物的原料，通过这些有机化合物又可生产多种合成树脂、合成纤维、染料、医药、洗涤剂、合成橡胶、炸药等。 (2)在芳香烃中，作为基本有机原料应用得最多的是苯、乙苯、对二甲苯等。由芳香烃作为单体可以合成很多高分子化合物，如包装材料、泡沫塑料、透明水杯等，大多是由苯乙烯为单体聚合而成的聚苯乙烯制品。高级烷基苯是制造表面活性剂的重要原料，稠环芳烃中萘是制造染料和增塑剂的重要原料。 即学即练 1．下列说法不正确的是 A．用酸性KMnO4溶液可以鉴别和 B．油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯 C．用FeCl3溶液可以鉴别苯酚溶液与乙醇 D．某有机化合物的相对分子质量为58，其分子式一定为 C4H10 2．烟草的焦油中存在一种强烈的致癌物，其结构简式如图所示。下列关于该物质说法正确的是 A．分子式为C20H14 B．与互为同分异构体 C．不能使溴的CCl4溶液褪色 D．核磁共振氢谱有5组峰 3．“二恶英”是二苯基-1，4-二氧六环及其衍生物的通称，其中一种毒性最大的结构是，下列关于这种物质的叙述不正确的是 A．该物质是一种芳香族化合物 B．该物质易溶于水 C．1 mol该物质最多可与6 mol H2在一定条件下发生反应 D．该物质分子中所有原子可能处在同一平面上 ◆知识点二 苯的同系物 1、芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物 (1)芳香族化合物：分子里含有苯环的化合物。如：、、、、、、、、、、、、 (2)芳香烃：分子里含有一个苯环或若干个苯环的烃称为芳香烃。如：、、、、、、、、 (3)苯的同系物：苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7)。如：、、、 (4)芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物之间的关系 2、常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲苯 —95 111 0.867 乙苯 —95 136 0.867 二 甲 苯 邻二甲苯(1,2—二甲苯) —25 144 0.880 间二甲苯(1,3—二甲苯) —48 139 0.864 对二甲苯(1,4—二甲苯) —13 138 0.861 3、苯的同系物的物理性质 (1)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)三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ②密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 4、苯的同系物的化学性质 (以甲苯为例) 苯的同系物与苯都含有苯环，因此和苯具有相似的化学性质，能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有所不同 (1)氧化反应 ①苯的同系物燃烧通式： 甲苯与氧气燃烧： ②苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色 (苯环对侧链的影响) a．反应的化学方程式： (酸性高锰酸钾紫色褪去) b．对烃基的结构要求：与苯环直接相连的碳上必须有氢原子，无论侧链有多长，均将烃基氧化为羧基 如：， c．应用：鉴别苯和苯的同系物 (2)取代反应 ①甲苯的硝化反应：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。生成三硝基的取代产物的化学方程式为： ②甲苯的卤代反应：甲苯与Cl2反应时，若在光照条件下，发生在侧链；若有催化剂时，发生在苯环上 a．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： b．甲苯与液氯在铁粉催化剂作用下(苯环上取代)： (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： 特别提醒 苯环与侧链的关系 1、苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烷基性质活泼而被氧化。苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上。 2、侧链对苯环的影响，使苯环上与侧链相连的碳原子的邻、对位上的氢原子变得活泼，如甲苯与硝酸在100 ℃反应时，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸在100～110 ℃反应才能生成二硝基苯。 即学即练 1．石油分馏和煤的干馏可得到一系列化工产品，煤干馏可得到的一系列化工产品如图，回答下列问题： (1)石油分馏是 (填“物理”或“化学”)变化。 (2)粗苯中的苯、甲苯、二甲苯互为 (填“同系物”或“同分异构体”)；苯、甲苯、二甲苯三种物质中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 (填名称)，写出其与酸性高锰酸钾溶液反应产生的有机物的结构简式： (任写一种)。写出甲苯与氯气分别在光照和作用下反应生成一氯取代物的化学方程式： 、 。 (3)乙炔与氯化氢反应的反应类型为 。 (4)氯乙烯生成聚氯乙烯的化学方程式为 ，聚氯乙烯链节的结构简式为 。 2．已知：R—NO2R—NH2。以苯为原料制备某些化合物的转化关系如图所示： (1)A是一种密度比水 (填“小”或“大”)的 色液体；A转化为B的化学方程式为 。 (2)实验室制取的C中往往混有少量的溴单质，除去C中少量溴单质的原理是 (化学方程式表示)；由C转化为D的化学方程式为 。 (3)B中苯环上的二氯代物有 种；B与溴蒸气在光照条件下反应可生成C7H6BrNO2，化学方程式为 。 3．下列鉴别或除杂方法正确的是 A．用水鉴别苯和甲苯 B．用灼烧法鉴别蚕丝和人造丝 C．用浓溴水除去苯中的苯酚 D．用酸性KMnO4溶液除去C2H2中的H2S 一、苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同 苯 苯的同系物 相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6) 化学性质 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，都比较困难 不同点 取代反应 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 氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，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，使苯环上烃基邻、对位的氢更活泼而被取代 实践应用 1．现有下列几组物质，上述组内物质间，互为同系物的是 (填标号，下同)，互为同分异构体的是 ，属于同一种物质的是 。 ①CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3      ②臭氧和氧气 ③干冰和二氧化碳                          ④和 CH3CH2CH3 ⑤HCHO和 CH3COOH                        ⑥CH2=CHCH=CH2和CH≡CH ⑦和               ⑧12C和13C 2．烃X是苯的二元取代物，其分子式为，则X的结构有 A．42种 B．45种 C．48种 D．49种 3．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于顺反异构 D．和属于位置异构 考点一 芳香烃的来源与应用 【例1】煤焦油经过分馏可以得到萘（），下列关于“萘”有关的说法错误的是 A．其不含有官能团 B．该有机物分子式为 C．萘可以使溴的四氯化碳溶液褪色 D．该有机物属于不饱和烃中的芳香烃 【变式1-1】某烃的结构简式为 ，下列有关该物质的分析错误的是 A．能发生取代、氧化、加聚反应 B．与足量氢气反应，最多能消耗6mol氢气 C．最多有5个碳原子在一条直线上 D．只能使酸性KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色 【变式1-2】一种药物合成中间体的结构简式如图。下列关于该化合物的说法正确的是 A．属于芳香烃 B．分子中所有碳原子可能共平面 C．苯环上的一氯代物有4种 D．分子中含有两种官能团 考点二 苯的同系物的性质 【例2】有机物分子中基团间的相互影响会导致其化学性质产生差异。下列事实不能说明上述观点的是 A．苯在50～60℃时发生硝化反应，而甲苯在30℃时发生硝化反应 B．苯和甲苯都能与H2发生加成反应 C．甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯和甲烷不能 D．水和乙醇都能与钠反应，乙醇的反应速率比水慢 解题要点 苯和苯的同系物的比较 苯 苯的同系物 相同点 组成与结构 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子式通式CnH2n-6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟，燃烧通式CnH2n-6+(n-1)O2nCO2+(n-3)H2O 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 取代反应 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 氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，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 【变式2-1】已知：苯环引入取代基会改变苯环的电子云密度，从而改变苯环再次取代反应的难易以及取代的位置。苯环上的电子云密度越大，取代越容易。 ⅰ. ⅱ. ⅲ. 下列说法不正确的是 A．浓硫酸在反应中起催化剂和吸水剂的作用 B．由反应ⅰ和ⅲ的反应条件对比可得：硝基使苯环再次取代变得困难 C．发生硝化反应生成取代物的主要产物是 D．由以上实验可知甲基和硝基使苯环上的电子云密度减小 【变式2-2】某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯。 实验步骤如下： ①配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比)的混合物(混酸) ②在三颈烧瓶里装(约)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控制温度约为40℃，反应大约至三颈烧瓶底部有大量(淡黄色油状)液体出现 ⑥分离出一硝基甲苯。 (1)仪器X的名称是 ，该装置的优点是 。 (2)球形冷凝管中冷却水的进入口是 (填符号) (3)配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比)的混合物的操作是 。 (4)实验装置中缺少一种必要的仪器，它是 ，作用是 。 (5)甲苯与混酸反应生成邻硝基甲苯的化学方程式是 。 (6)该实验中一硝基甲苯的产率约为 。(保留两位有效数字) 考点三 苯的同系物同分异构体数目的判断 【例3】H是合成某药物的中间体，一种合成H的流程如图所示。 回答下列问题： (1)A是 (填名称)。 (2)B是 (填结构简式)。 (3)C中官能团为 (填名称)。 (4)F→G的反应类型是 ，其中NaOH的作用是 。 (5)写出D+G→H的化学方程式： 。 (6)在G的芳香族同分异构体中，遇FeCl3溶液发生显色反应的结构有 种(不包括立体异构体)，其中，在核磁共振氢谱上有四组峰且峰面积比为1：1：2：6的结构简式为 (填一种)。 解题要点 由于苯环的结构特殊并具有高度对称性，因此含有苯环结构的有机物同分异构体也有其特殊的地方。 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。 【变式3-1】异丙苯()是一种重要的有机化工原料。根据题意完成下列填空： (1)由苯与2-丙醇反应制备异丙苯属于 反应；异丙苯 (填能或不能)使酸性高锰酸钾溶液褪色。 (2)写出异丙苯的同分异构体中一溴代物最少的芳香烃的结构简式 。 (3)耐热型ABS树脂由丙烯腈、1，3-丁二烯和甲基苯乙烯()共聚生成，以下说法正确的是_______。 A．生成耐热型ABS树脂的反应为缩聚反应 B．1，3-丁二烯在较低温度发生1，4-加成 C．甲基苯乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．丙烯腈能发生还原反应 【变式3-2】下列关于有机化合物的说法正确的是 A．将苯加入溴水中，振荡后水层接近无色，是因为发生了取代反应 B．乙烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应 C．苯与甲苯互为同系物，均能使酸性KMnO4溶液褪色 D．分子式为C3H6ClBr的有机物的同分异构体共有5种(不考虑立体异构) 基础达标 1．下列物质中，可鉴别苯和甲苯的是 A．水 B．溴水 C．氢氧化钠溶液 D．酸性高锰酸钾溶液 2．有机物在我们生活中应用广泛，下列物质属于芳香烃的是 A．聚苯乙烯的单体—— B．纸张的主要成分——纤维素 C．阿司匹林的有效成分—— D．TNT成分——三硝基甲苯 3．下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是 A． B． C． D． 4．已知以下四种有机物： A．    B．    C．    D． (1)下列有机物属于芳香族化合物的是 (填字母，下同) (2)与苯互为同系物的是 。 (3)能使溴的四氯化碳溶液褪色的是 。 5．工业合成乙苯的反应为： 下列说法错误的是 A．甲、乙均可通过石油分馏获取 B．丙的一氯代物有5种 C．甲、丙在一定条件下都可与发生加成反应 D．丙可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 6．下列化学方程式书写正确的是 A．新制Cu(OH)2溶于氨水： B．合成聚丙烯： C．甲苯与Cl2反应： D．乙炔与氯气加成： 7．下列事实不能用有机物分子中基团间的相互作用解释的是 A．乙炔能发生加成反应而乙烷不能 B．甲烷不能使酸性溶液褪色而甲苯能使其褪色 C．水与钠反应比乙醇与钠反应更剧烈 D．苯发生硝化反应生成硝基苯而甲苯生成三硝基甲苯 8．已知：苯环引入取代基会改变苯环的电子云密度，从而改变苯环再次取代反应的难易以及取代的位置。苯环上的电子云密度越大，取代越容易。 ⅰ． ⅱ．(各产物的物质的量分数) ⅲ．(各产物的物质的量分数) 下列说法正确的是 A．浓硫酸在反应中起催化剂和脱水剂的作用 B．间二甲苯发生硝化反应所需温度低于30℃ C．发生硝化反应生成取代物的主要产物仅有 D．由以上实验可知苯环上电子云密度：苯>甲苯>硝基苯 9．以气体A为原料的合成如图所示： 已知：C是生产塑料的合成树脂，D的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。 (1)写出气体A名称 ；①应类型为 反应。 (2)写出碳化钙与水反应制取气体A的化学方程式 。 (3)实验室用该反应制取气体A时，可用饱和食盐水代替水，目的是 。 (4)写出B的结构简式： 。 (5)写出③反应方程式： 。 (6)下列说法正确的是 。 A．气体A的高分子聚合物可用于制备导电高分子材料 B．③反应的三元取代说明了苯环活化了甲基 C．可用间二甲苯是否存在不同结构来证明苯环的特殊的大π键 D．可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和E E．萘(  )不属于苯的同系物，其六溴代物有10种 10．芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E的转化关系如图所示： 请回答下列问题： (1)A的名称是 ；E属于 (填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 (2)A→E的反应类型是 。B分子所含的官能团名称为 。 (3)在A→B反应的副产物中，与B互为同分异构体的副产物的结构简式为 。 (4)A→C的化学方程式为 。 (5)A→D的反应类型是 ，写出D的结构简式： 。 综合应用 1．有机物分子基团间相互影响会导致其化学性质改变，下列叙述不能说明该观点的是 A．苯不能被酸性高锰酸钾氧化，而甲苯可以 B．等物质的量的甘油和乙醇，前者消耗的钠多 C．苯酚易与氢氧化钠溶液反应，而乙醇不能 D．苯不能与溴水发生取代反应，而苯酚可以 2．下列各组物质，可用分液漏斗将它们分离的是 A．苯和乙醇 B．苯和液溴 C．己烷和水 D．苯和甲苯 3．有按如下特点排列的一系列(n种)稠环芳香烃：①；②；③。该系列化合物中所含碳的质量分数最大值是 A．86% B．90% C．96% D．无法确定 4．四苯基乙烯(如图)具有良好的光学性能，在光电材料领域展现出巨大潜力。下列关于四苯基乙烯说法正确的是 A．具有顺反异构 B．所有碳原子均为sp2杂化 C．是苯的同系物 D．不能使酸性KMnO4褪色 5．下列实验操作、现象及所得出的结论或解释均正确的是 选项 实验操作 现象 结论或解释 A 向两支分别盛有2mL苯和2mL甲苯的试管中各滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，用力振荡，观察现象 滴入苯中的酸性高锰酸钾溶液不褪色，滴入甲苯中的酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去 有机物基团之间存在相互影响 B 向废FeCl3蚀刻液X中加入少量的铁粉，振荡 未出现红色固体 X中一定不含Cu2+ C 用3mL稀硫酸与纯锌粒反应，再加入几滴Cu(NO3)2浓溶液 迅速产生无色气体 形成Zn-Cu原电池加快了制取H2的速率 D 用坩埚钳夹住一块铝箔在酒精灯上加热 铝箔熔化，失去光泽并滴落下来 金属铝的熔点较低 A．A B．B C．C D．D 6．a、b、c、d、e均为不饱和烃，下列说法不正确的是 A．a、b、c、d、e完全加氢后的产物不完全互为同分异构体 B．a、b、c、d、e均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．a、b、c、d、e中碳原子的杂化方式不相同 D．c、d、e分别与足量的HCl发生加成反应后所得的二氯代烃互为同分异构体 7．结构决定物质性质。下列性质或反应特点差异与结构因素匹配错误的是 选项 性质或反应特点差异 结构因素 A 熔点：(306℃)远低于(772℃) 晶体类型 B 溶解度：邻羟基苯甲酸()低于对羟基苯甲酸() 分子极性 C 25℃时，酸性：()弱于() 吸电子基团数目 D 甲苯苯环上H原子活性：邻、对位大于间位 基团的电子效应 A．A B．B C．C D．D 8．一硝基甲苯是一种重要的工业原料，某实验小组用如图所示装置制备一硝基甲苯。 实验步骤： ①准备好甲苯和混酸(浓硫酸与浓硝酸按体积比3：1配制混合)； ②在三颈烧瓶中加入甲苯，按图所示装置装好药品和其它仪器； ③通过分液漏斗向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)； ④控制温度约为，反应大约至三颈烧瓶底部有大量淡黄色油状液体出现； ⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共。相关物质的性质如表： 有机物 密度 沸点 溶解性 甲苯 0.866 110.6 不溶于水 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 (1)该实验所使用的三颈烧瓶规格合理的是___________。 A． B． C． D． (2)仪器A的名称为 ，下口为 口(填编号)，选用该套制备装置的依据是 。 A．进水    B．出水 (3)实验过程中常采用的控温方法是 。 A．直接加热    B．水浴加热 (4)反应结束后能否直接向三颈烧瓶中加入冷水进行冷却分离有机层？ 。(填“能”或“不能”)原因是 。 (5)写出甲苯与混酸反应生成邻硝基甲苯的化学方程式 。 (6)实验需要精准的控温，若温度过高，会使一硝基甲苯产率降低，可能的原因是 。 分离产物的方案如下： (7)操作I的名称为 ，操作VI的名称为 。 (8)操作Ⅲ中加入溶液的目的是 。 (9)利用下图装置进行分离提纯时，搭建正确的装置是 。 A．      B．     C． (10)已知：甲苯M=92，一硝基甲苯M=137，计算实验得到一硝基甲苯的产率 。(写出计算过程，结果保留三位有效数字) 9．某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯。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15mL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分钟至三颈烧瓶底部有大量(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0.866g·cm-3，沸点为110.6℃；硝基甲苯的密度为1.20g·cm-3，沸点为210.9℃) 请根据上述实验步骤，回答以下问题： (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)浓硫酸的作用是 。 (3)L仪器的名称是 ，进水口是 (选填a或b)。 (4)L的作用是 。 (5)甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式是 。 分离产品方案为： (6)操作1的名称是 ，操作2的名称是 。 (7)经测定，产品2的分子中含有5种不同化学环境的氢，它的系统命名为 。 10．碳碳双键是一种重要官能团，含碳碳双键的有机物一般都是重要的化工原料。 I．苯的某些反应及某种生产聚苯乙烯的流程如图，回答下列问题： (1)写出相应反应的化学方程式：反应① ；反应④ 。 (2)A物质的名称为 ，核磁共振氢谱显示的各种峰面积由大到小的比值为 ；A的同分异构体中，核磁共振氢谱显示只有两类H的结构简式为 (写一种)。 (3)流程中的转化，反应类型与苯的磺化反应相同的是反应 (选填流程中序号)；下列关于流程中物质的描述错误的是 (选填字母)。 A．A和苯乙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．等质量的苯乙烯、聚苯乙烯完全燃烧，耗氧量相同 C．聚苯乙烯是混合物，没有固定熔沸点 D．A与溴蒸气在强光照射下发生取代反应，苯环上邻位或对位的H被取代 (4)比苯乙烯多1个碳原子的同系物的一种结构，存在顺反异构现象，写出顺式结构 。 Ⅱ．异戊二烯()能发生以下反应： 已知：+。回答下列问题： (5)写出反应①发生1，4-加成所得有机产物A的结构简式： 。 (6)反应③发生完全加成的产物C的名称为 。 (7)B为分子中含有六元环的有机化合物，其结构可能为(可用键线式表示) 。 拓展培优 1．蒽()与苯炔()反应生成化合物X(如图所示)。 （1）该反应类型属于 反应。 （2）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___________。 A． B． C． D． （3）蒽()的分子式为 ，下列关于蒽的说法错误是 。 A．能发生取代反应、加成反应             B．常温下，以气态的形式存在 C．难溶于水，可溶于乙醚、乙醇             D．不能发生氧化反应 2．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，反应原理如下： 反应Ⅰ：+2KMnO4+KOH+2MnO2+H2O 反应Ⅱ：+HCl→+KCl 制备装置如图所示。 甲苯和苯甲酸的有关信息见下表： 名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/（） 溶解性 甲苯 92 -95 110.6 0.867 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4（100℃左右升华） 248 - 微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 请回答下列问题： (1)仪器甲的名称是 ，仪器乙的进水口是 （填“a”或“b”）。 (2)甲苯中含有下列杂质，会影响苯甲酸纯度的是 （填字母）。 A．乙苯      B．苯乙烯      C．邻二甲苯 (3)在甲中开启电动搅拌棒进行反应Ⅰ，加热回流至回流液不再出现油珠，“回流液不再出现油珠”说明 。 (4)若制得的苯甲酸粗品中含有少量KCl杂质和泥沙，可采用如图方法进行纯化： ①步骤Ⅱ若不“趁热过滤”，后果是 。 ②步骤Ⅲ为了获得纯净和规则几何外形的晶体，冷却方式应该为 （填“冰水浴中冷却”或“自然冷却”）。步骤Ⅴ采用的洗涤剂，最合适的是 （填字母）。 A．无水乙醇      B．冰水      C．热水 ③实验过程中加入15 mL甲苯（约0.14 mol）、120 mL水和48 g高锰酸钾（约0.3 mol），若反应Ⅰ和反应Ⅱ中转化率均为80%，纯化后得到产品的质量为9.8 g，则实验过程中苯甲酸的损失率约为 （结果保留两位有效数字）。 3．下列探究方案能达到探究目的的是 选项 探究方案 探究目的 A 检验氯代烃中的氯元素：取适量试剂，先加NaOH溶液，加热、冷却后，滴加溶液，观察有无沉淀生成 探究氯代烃中有无氯元素 B 向甲苯中滴入少量浓溴水，充分振荡，静置，下层接近无色 可证明甲苯与溴发生了取代反应 C 向分子式为的有机物中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色 不能确定该有机物中是否一定含有碳碳双键 D 在一支洁净试管中，加入1mL2%硝酸银溶液，滴加几滴2%氨水，再加入有机物，水浴加热，无银镜出现 可证明有机物中不含醛基 A．A B．B C．C D．D 4．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/() 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3∶1配制浓硫酸与浓硝酸混合物； ②在三颈瓶中加入甲苯，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，反应大约，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。 请回答下列问题： (1)反应中需不断搅拌，目的是 。 (2)使用仪器A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 (保留4位有效数字)。 5．由苯和丙烯可以直接合成异丙苯，其反应方程式如图。下列说法正确的是 A．苯和异丙苯都是平面分子，分子中所有原子都在同一平面内 B．用酸性高锰酸钾溶液可以鉴别苯和异丙苯，异丙苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．异丙苯的同分异构体一共有7种(不考虑立体异构) D．异丙苯和硝酸发生取代反应能生成3种有机产物 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $