专题01 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较（重难点讲义）化学沪科版选择性必修3

专题01 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较 1．理解并掌握各类烃的典型结构特征，并能从化学键角度解释其性质差异的根本原因。 2．能够系统辨析与解释同类烃性质差异（如烯烃与炔烃加成差异）及实验中易混淆的现象。 3．能够基于“结构—性质”理论模型设计并实施烃类的鉴别、分离与转化探究方案。 一、烷烃的结构和性质 （一）烷烃的结构 1．烃 仅含 碳 、 氢 两种元素的有机化合物。 根据结构的不同，烃可分为 烷烃 、 烯烃 、 炔烃 和 芳香烃 等。 2．烷烃的结构 (1)烷烃的结构 名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 σ键 正丁烷 CH3(CH2)2CH3 C4H10 sp3 σ键 正戊烷 CH3(CH2)3CH3 C5H12 sp3 σ键 (2)烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与 甲烷 的相似，其分子中的碳原子都采取 sp3 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成 σ 键。 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干 四面体 空间结构，碳链呈 锯齿 状排列。 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是 单键 (C—C、C—H)。 (3)链状烷烃的通式： CnH2n＋2(n≥1) 。 3．同系物 (1)概念： 结构 相似、分子组成上相差一个或若干个 CH2 原子团的化合物互称为同系物。如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物。 (2)性质：同系物因 组成 和 结构 相似，化学性质 相似 ，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。 （二）烷烃的性质 1．物理性质 (1)甲烷 纯净的甲烷是 无色 、无臭的气体， 难 溶于水，密度比空气的 小 。 (2)烷烃 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随 碳原子数 的增加由 气 态→ 液 态→ 固 态，C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体]，C17以上为 固 态 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点 越高 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越多，熔、沸点 越低 密度 随碳原子数的增多而逐渐增大，但都 小于 水的密度 溶解性 烷烃都 难 溶于水， 易溶 于有机溶剂 2.化学性质 (1)甲烷 甲烷的化学性质比较 稳定 ，常温下 不能 被酸性高锰酸钾溶液氧化，也 不 与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生 取代 反应。 (2)烷烃 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、溴的四氯化碳溶液等都 不发生 反应。 ②可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成 CO2 和 H2O ，链状烷烃燃烧的通式为 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O 。 ③取代反应 烷烃可与卤素单质在 光照 条件下发生 取代 反应生成 卤代烃 和 卤化氢 。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为 CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl 。 注意　a．烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的 卤素单质 的反应。b.连续反应：反应过程不会停留在某一步，所以产物较为 复杂 ，不适合制备物质。c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代 1 mol H，同时生成 1 mol HX。 ④分解反应——高温裂化或裂解 甲烷高温下可分解成 碳 和 氢气 ；长链烷烃高温下可分解成 短链烷烃 和 烯烃 。如： CH4C＋2H2； C16H34C8H16＋C8H18； C8H18C4H10＋C4H8。 二、烯烃的结构和性质 （一）乙烯 乙烯（C₂H₄） 是最简单的烯烃。 1. 乙烯的结构 分子结构示意图 共价键 分子中的碳原子均采取 sp2 杂化，碳原子与氢原子间形成 σ 键，两个碳原子之间形成 双键 (1个σ键和1个π键) 空间结构 乙烯分子中的所有原子都位于 同一平面 ，相邻两个键之间的夹角约为 120° 2. 物理性质 乙烯是一种 无色 的气体，在标准状况下密度 略轻 于空气。它 难 溶于水，但 易 溶于有机溶剂如乙醇、乙醚和苯。 3. 化学性质 乙烯最显著的化学性质是其加成反应活性，这主要源于碳碳双键的 不饱和 性。 加成反应是乙烯最重要的反应类型。它可以与氢气在催化剂（如钯、铂或镍）存在下发生氢化反应，生成乙烷 。与卤素（如溴、氯）反应时，乙烯会迅速使溴水 褪色 ，这是检验不饱和烃的经典方法。与卤化氢（如HCl、HBr）加成遵循 马氏规则 ，生成相应的卤代乙烷。在水和酸催化下，乙烯可以水化生成 乙醇 。 聚合反应也是乙烯的重要性质。在高温高压或催化剂作用下，大量乙烯分子可以通过 加成聚合 反应形成 聚乙烯 ，这是世界上产量最大的塑料。 氧化反应方面，乙烯在空气中燃烧会产生明亮的火焰，生成 二氧化碳和水 。在特定条件下，乙烯可以被氧化成 乙醛或乙酸 。在银催化剂作用下，乙烯可以直接氧化成环氧乙烷，这是重要的工业反应。乙烯还能使酸性高锰酸钾溶液褪色，被氧化成 二氧化碳 。 （二）烯烃的结构 1. 核心结构：含 碳碳双键（C=C） 的不饱和烃，双键由1个 σ键 （稳定）和1个 π键 （易断裂，决定反应活性）组成。 2. 空间构型：双键两端的C原子及相连4个原子 共平面 ，键角约 120° ，如乙烯（C₂H₄）是平面结构。 3. 异构现象：除碳链异构、位置异构外，因双键 不能 自由旋转，还存在 顺反 异构（双键两端C各连不同基团时，顺式大基团同侧，反式大基团异侧）。 （三）、烯烃的性质 1. 物理性质 （1）状态：C₂-C₄为 气体 ，C₅-C₁₈为 液体 ，C₁₈以上为 固体 。 （2）沸点：随分子量增大而 升高 ，支链越多沸点 越低 ；难溶于水，易溶于有机溶剂。 （3）特性：π电子使折射率比对应烷烃高。 2. 化学性质 (1)氧化反应 ①烯烃能使酸性高锰酸钾溶液 褪色 。 ②可燃性：燃烧通式为 CnH2n＋O2nCO2＋nH2O 。因烯烃中碳元素的质量分数较大，燃烧时常伴有 黑烟 。 (2)加成反应 写出乙烯、丙烯与下列物质反应的化学方程式(提示：丙烯与氯化氢、丙烯与水的反应都可能有两种产物) 试剂 乙烯 丙烯 溴 CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br CH2==CHCH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3 氯化氢 CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2Cl CH2==CHCH3＋HCl―→CH2ClCH2CH3 CH2==CHCH3＋HCl―→CH3CHClCH3 水 CH2==CH2＋H2OC2H5OH CH2==CHCH3＋H2OCH3CHOHCH3 CH2==CHCH3＋H2OCH2OHCH2CH3 (3)加聚反应 含有碳碳双键的有机化合物在一定条件下能发生类似乙烯的加聚反应，试写出以下有机物发生加聚反应的化学方程式： ①―→； 氯乙烯　　　聚氯乙烯(PVC) ②nCH2==CHCH3； ③。 （4）烯烃的化学性质 （四）共轭二烯烃 1. 共轭二烯烃是指含有两个 碳碳双键 ，且双键之间只隔一个 单键 的二烯烃，如1,3-丁二烯（CH₂=CH-CH=CH₂）。其结构特点是四个碳原子的p轨道相互平行重叠，形成 共轭 体系。 2. 化学性质 （1）二烯烃的加成 二烯烃是分子中含有两个碳碳双键的烯烃。链状二烯烃的通式为CnH2n－2(n≥3)。常见的二烯烃有1,3-丁二烯，其结构简式为 CH2==CH—CH==CH2 。 ① 1∶1 加成的两种方式 ②二烯烃的全加成 CH2==CH—CH==CH2＋2Br2→。 ③乙烯与1,3-丁二烯发生的双烯烃加成反应 。 三、炔烃的结构和性质 （一）乙炔 1. 乙炔（C₂H₂） 是最简单的炔烃，含有 碳碳三键（C≡C） 。三键由1个 σ键 和2个 π键 组成，两个π键相互垂直。乙炔分子呈 直线形 结构，两个碳原子和两个氢原子都在 同一直线 上，键角为 180° 。 碳碳三键的键长比碳碳双键和碳碳单键都 短 。碳氢键的键长也比乙烯中的碳氢键 短 。这是因为三键碳采用 sp 杂化，电子云更靠近原子核。 2. 乙炔的结构 乙炔的结构特点：乙炔分子为 直线形 结构，相邻两个键之间的夹角为 180° 。碳原子均采取 sp 杂化，碳原子和氢原子之间均以单键 (σ键 ) 相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个 σ键 和2个 π键 )相连接。 3. 物理性质 乙炔在常温常压下是 无色 、带有特殊臭味的 气体 ，纯度较高时臭味较小。它的密度比空气略 小 ，在标准状态下密度为1.17g/L。乙炔 微 溶于水， 易 溶于有机溶剂如丙酮、乙醇、苯等。 4. 化学性质 ①氧化反应 a．燃烧：乙炔在氧气中燃烧的化学方程式为 2C2H2＋5O24CO2＋2H2O 。燃烧时火焰 明亮 并伴有浓烈的黑烟，且能放出大量的热。 b．乙炔能被酸性KMnO4溶液 氧化 ，从而使之褪色。 ②加成反应 乙炔能与溴的四氯化碳溶液、卤素单质、氢气、HCN、HX、水等在一定条件下发生 加成反应 。如： HC≡CH＋Br2→CHBr==CHBr(1,2-二溴乙烯)； CHBr==CHBr＋Br2―→CHBr2—CHBr2(1,1,2,2-四溴乙烷)。 CH≡CH＋H2CH2==CH2； CH≡CH＋2H2CH3CH3。 CH≡CH＋HClCH2==CHCl(氯乙烯)。 CH≡CH＋H2OCH3CHO。 【易错警示】“C==C—OH”结构不稳定，会转化为稳定的“C—CHO”。 ③加聚反应 ，聚乙炔可用于制备 导电高分子 材料。 （二）乙炔的实验室制法是电石法 （1）反应原理： 电石（碳化钙，CaC₂）与水反应生成乙炔： CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂↑ + Ca(OH)₂ + 127 kJ/mol 这是一个剧烈的 放热 反应，生成的氢氧化钙微溶于水，会形成浑浊液。 （2）实验装置： 反应装置：启普发生器或分液漏斗与 圆底烧瓶 的组合 加料方式：电石放在烧瓶中，水通过 分液漏斗 滴加 收集装置：排水集气法（乙炔微溶于水）或 向下 排空气法 （3）现象及结论 序号 实验现象 解释或结论 ① 反应迅速、有大量 气泡 生成 反应生成乙炔 ② 有 黑色沉淀 产生 CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4，乙炔中的杂质气体 H2S 被除去 ③ 溶液 紫红色 褪去 乙炔被酸性高锰酸钾溶液氧化 ④ 溶液 橙色 褪去 乙炔与溴发生加成反应 ⑤ 火焰明亮，并伴有浓烈的黑烟 乙炔可燃且含碳量高 注意事项： 电石与水反应剧烈，必须控制 加水 速度。 电石必须是块状的，粉末状电石反应过于 剧烈 ，可能导致爆炸 反应放热明显，必要时可用 冷水浴 冷却反应瓶 电石中常含有硫化钙、磷化钙等杂质，生成的乙炔会混有 硫化氢 、 磷化氢 等杂质气体，有臭味。如需纯净乙炔，可用硫酸铜溶液洗涤 实验结束后，剩余电石不能随意丢弃，应在通风橱中用 乙醇 缓慢分解 生成的乙炔可以通过以下方法检验： 1. 燃烧试验：点燃乙炔，观察明亮的 火焰 和 黑烟 2. 溴水褪色：乙炔使溴水褪色，生成 1,1,2,2-四溴乙烷 3. 高锰酸钾褪色：乙炔使酸性高锰酸钾溶液 褪色 4. 银氨溶液反应：乙炔与银氨溶液反应生成白色 乙炔银 沉淀 （三）炔烃的结构 炔烃是含有 碳碳三键（C≡C） 的不饱和烃。碳碳三键由1个 σ键 和2个 π键 组成，碳原子采用 sp 杂化方式。每个碳原子的2个sp杂化轨道分别与相邻原子形成σ键，2个未杂化的p轨道相互平行重叠形成2个π键。炔烃分子呈 直线形 结构，相邻两个碳碳键之间的夹角为 180° 。 （四）炔烃的性质 1. 炔烃的物理性质 ①状态：常温下，乙炔、丙炔、丁炔为 气体 ；戊炔至十五炔为 液体 ；十六炔以上为 固体 。 ②沸点：随碳原子数增加而 升高 ，且比相同碳原子数的烷烃、烯烃略高。 ③溶解性： 难 溶于水， 易 溶于有机溶剂。 ④密度：比水小，随分子量增大而 增大 ，但始终小于1。 2. 炔烃的化学性质 （1）加成反应 ①与氢气加成：在Pd、Pt、Ni等催化剂作用下，炔烃可与2分子H₂完全加成生成 烷烃 ②与卤素加成：炔烃与Br₂、Cl₂加成，先生成二卤代烯烃，继续反应生成四卤代烷 反应现象：溴水 褪色 ，可用于检验 不饱和键 ③与卤化氢加成：遵循马氏规则（氢原子加在含氢较多的碳原子上），可与2分子HX加成 （2）氧化反应 被高锰酸钾氧化：炔烃可使酸性KMnO₄溶液 褪色 ，碳碳三键断裂，生成羧酸，乙炔氧化生成 CO₂和H₂O （3）炔烃的特殊性质 与银氨溶液[Ag(NH₃)₂]⁺反应生成白色乙炔银 沉淀 四、芳香烃的结构和性质 （一）苯 1. 苯的分子式为 C₆H₆ ，是最简单的芳香烃。它是一种 无色 、 有特殊芳香 气味的液体，密度比水 小 ，不溶于水，易溶于有机溶剂。苯的沸点为80.1°C，熔点为5.5°C。 2. 分子结构 苯分子具有 平面正六边形 结构，6个碳原子和6个氢原子 共平面 。每个碳原子采取 sp² 杂化，形成3个σ键，剩余的p轨道电子相互重叠，形成一个闭合的共轭 大π 键。这种结构使得苯环中的碳碳键既不是典型的 单键 ，也不是典型的 双键 ，而是介于 单键和双键 之间的独特化学键。 3. 化学性质 （1）稳定性：苯环结构 稳定 ， 不易 发生加成反应，这与烯烃有明显区别。 （2）取代反应： ①卤代反应：在 FeBr₃ 催化下，苯与液溴反应生成 溴苯 ②硝化反应：在 浓硫酸 和 浓硝酸 的混酸作用下，苯环上的氢被硝基取代生成 硝基苯 ③磺化反应：与浓硫酸反应生成 苯磺酸 ④傅-克反应：在无水AlCl₃催化下，可以发生烷基化和酰基化反应 （3）加成反应： ①与氢气加成：在镍催化剂和加热加压条件下，苯可以与3分子氢气加成生成 环己烷 ②与氯气加成：在紫外线照射下，苯可以与3分子氯气发生 加成 反应生成 六氯环己烷 （六六六） （二）苯的同系物的结构和性质 1. 苯的同系物是指苯环上的氢原子被 烷基 取代后的产物，通式为 CₙH₂ₙ₋₆（n≥6） 。它们都含有一个苯环结构，侧链为 烷基 ，与苯相差若干个 CH₂ 原子团。 2. 常见的苯的同系物 甲苯（C₇H₈）：苯环上连一个 甲基 。 乙苯（C₈H₁₀）：苯环上连一个 乙基 。 二甲苯（C₈H₁₀）：有 三种 同分异构体——邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。 异丙苯（C₉H₁₂）：苯环上连一个 异丙基 。 3. 结构特点 苯的同系物保持了苯环的基本结构，但由于烷基的引入，产生了以下影响： ①烷基是 推电子 基团，使苯环电子云密度 增加 ，活化苯环 ②烷基的空间位阻影响取代反应的 位置 ③侧链与苯环之间存在 相互 影响 4. 苯的同系物的物理性质 一般具有类似苯的气味， 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 苯的同系物都含有 苯环 和 烷基 ，其化学性质与苯和烷烃类似，由于苯环与烷基之间存在相互作用，所以化学性质又有差异，如甲苯中甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子 活化 而易被取代，而苯环也使 甲基 活化，易被 氧化 。 （1）氧化反应 ①苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液 氧化 而使其 褪色 。 苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环连接的碳原子上没有 氢原子 时，该物质一般 不能 被KMnO4(H＋)氧化为 苯甲酸 。 ②燃烧的通式： CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O 。 （2）取代反应： 由于烷基的活化作用，苯的同系物比苯更容易发生 亲电取代 反应。甲苯在硝化时主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯，在适当条件下可以生成 2,4,6-三硝基甲苯（TNT） 。取代位置遵循定位规律：烷基是邻、对位定位基。 （3）加成反应： 苯环可以与 氢气 发生加成反应生成环己烷的衍生物。比烯烃加成 困难 ，仅在特殊条件下发生。如甲苯在Pt作催化剂并加热的条件下，能与氢气发生加成反应，苯环变为环己烷结构，生成甲基环己烷，但不能与溴的四氯化碳溶液发生 加成 反应。 五、探究与讨论 1：从化学键的类型、碳原子杂化方式和电子云分布角度，系统比较烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的分子结构。这些结构差异如何从根本上决定它们的化学性质差异？ 【答案】 烷烃： 化学键：仅含C-C σ键和C-H σ键；碳原子杂化：sp³杂化；电子云分布：σ键电子云沿键轴对称分布，电子云密度均匀，几何构型：四面体，键角约109.5°。 烯烃： 化学键：含C=C双键（1个σ键+1个π键）；碳原子杂化：sp²杂化；电子云分布：π键电子云分布在分子平面上方和下方，电子云密度大；几何构型：平面三角形，键角约120°。 炔烃： 化学键：含C≡C三键（1个σ键+2个相互垂直的π键）；碳原子杂化：sp杂化；电子云分布：π键电子云呈圆柱形对称分布；几何构型：直线形，键角180°。 芳香烃： 化学键：苯环含特殊的大π键（离域π键）；碳原子杂化：sp²杂化；电子云分布：π电子高度离域，均匀分布在苯环上下；几何构型：平面正六边形，键角120°。 性质决定机理： 烷烃的σ键键能高、电子云稳定 → 化学性质稳定，特征反应为自由基取代；烯烃的π键电子云暴露、键能低 → 易被亲电试剂进攻，特征反应为亲电加成；炔烃的三键电子云密度大但受sp杂化碳原子强电负性影响 → 既可亲电加成，也可亲核加成；芳香烃的大π键高度离域、体系稳定 → 易发生亲电取代，难加成。 2：为什么烯烃比炔烃更容易与溴水发生加成反应？但端基炔却有炔烃的特殊性质？请从电子结构和空间位阻角度解释。 【答案】 电子结构差异：烯烃C=C：π键电子云密度较高，更易被亲电试剂（如Br₂）进攻；炔烃C≡C：sp杂化碳原子电负性较大，三键电子云受核束缚较强，活性相对较低；实测反应速率：烯烃 > 炔烃。 空间位阻差异：烯烃加成：试剂从π键两侧进攻，空间位阻较小；炔烃加成：先加成一分子后生成烯烃，烯烃可能存在的顺反异构会带来空间位阻；特别是当炔烃有较大取代基时，第二次加成空间位阻显著。 端基炔的特殊性：端基炔（HC≡C-R）三键碳上连有氢原子，这个氢原子因sp杂化碳的电负性而具弱酸性，能与银氨溶液反应：HC≡CH + 2[Ag(NH₃)₂]⁺ → AgC≡CAg↓ + 2NH₄⁺ + 2NH₃；能与亚铜氨溶液反应：生成红色CuC≡CCu沉淀，这是鉴别端基炔与烯烃、内炔的特征反应 3：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃与溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液反应各有何现象？如何利用这些试剂鉴别它们？ 【答案】反应现象比较表： 试剂/烃类 烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃（苯） 芳香烃（甲苯等苯的同系物） Br₂/CCl₄​ 不反应（不褪色） 迅速加成褪色 缓慢加成褪色 不反应（不褪色，但光照下可取代） 不反应（不褪色，但光照下侧链可取代） 酸性KMnO₄​ 不反应（不褪色） 氧化褪色（生成酮、酸等） 氧化褪色（生成羧酸等） 不反应（不褪色） 褪色（侧链被氧化为羧基） 鉴别方案： 先加Br₂/CCl₄：褪色 → 可能是烯烃或炔烃；不褪色 → 可能是烷烃或芳香烃 再加酸性KMnO₄：从Br₂/CCl₄褪色组：褪色快 → 烯烃；褪色慢 → 炔烃 从Br₂/CCl₄不褪色组：不褪色 → 烷烃；褪色 → 苯的同系物（如甲苯）；特殊验证：用银氨溶液或亚铜氨溶液检验是否为端基炔。 4：苯与甲苯在化学反应性质上有何重要区别？为什么甲苯能使酸性高锰酸钾褪色而苯不能？甲苯的硝化反应主要产物是什么？这与苯的硝化有何不同？ 【答案】 与酸性KMnO₄反应： 苯：不能使酸性KMnO₄褪色 → 苯环稳定，难被氧化。 甲苯：能使酸性KMnO₄褪色 → 侧链甲基被氧化为羧基（-COOH），生成苯甲酸。 原因：甲苯侧链（烷基）上的α-H较活泼，易被氧化。 硝化反应比较：苯的硝化（浓HNO₃/浓H₂SO₄，50-60℃）：C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅-NO₂ + H₂O，主产物：硝基苯（一元取代）。 甲苯的硝化（浓HNO₃/浓H₂SO₄，30℃）：甲基是邻对位定位基，活化苯环，反应比苯容易，温度更低，主产物：邻硝基甲苯和对硝基甲苯（比例约2:3），在更剧烈条件下可得三硝基甲苯（TNT）。 卤代反应比较：苯的卤代：需要Fe或FeX₃催化，得到一卤代苯。 甲苯的卤代：有两种情况 光照或加热：侧链甲基上的H被取代（自由基取代）。 Fe催化：苯环上邻、对位取代（亲电取代）。 5：烯烃和炔烃都能与氢气发生加成反应，但在催化加氢的难易程度和产物选择性上有何规律？这对理解它们的不饱和度有何帮助？ 【答案】 催化加氢规律：反应活性顺序：炔烃 > 烯烃 > 苯，原因：π键数目越多，总π键能越大，加氢放热越多，热力学推动力越大，但动力学上，炔烃加氢常需特殊催化剂控制产物。 选择性控制：炔烃部分加氢：用Lindlar催化剂（Pd/CaCO₃，加喹啉毒化）可得顺式烯烃，炔烃完全加氢：用Pt或Pd催化剂，得烷烃，烯烃加氢：一般得烷烃，无中间体分离。 6：不同烯烃（端烯、内烯、环烯）被酸性高锰酸钾氧化的产物各是什么？如何通过这些氧化产物反推原烯烃的结构？ 【答案】 烯烃氧化规律（KMnO₄/H⁺）：端烯 R-CH=CH₂：氧化断裂部位：CH=CH₂；氧化产物：R-COOH（羧酸） + CO₂（碳酸分解为CO₂和H₂O）。 内烯 R-CH=CH-R'（R、R'为烷基）：氧化断裂部位：CH=CH；氧化产物：R-COOH + R'-COOH（两个羧酸）。 三取代烯烃 R₂C=CHR'：氧化断裂部位：C=CH；氧化产物：R₂C=O（酮） + R'-COOH（羧酸）。 四取代烯烃 R₂C=CR'₂：氧化断裂部位：C=C；氧化产物：R₂C=O + R'₂C=O（两个酮）。 环烯烃：氧化断裂部位：C=C；氧化产物：二元羧酸。 反推技巧：氧化得CO₂ → 原结构有CH₂=端基；氧化得羧酸 → 原结构有CH=部分；氧化得酮 → 原结构有C=部分（无H连接）。 7：端基炔与内炔被高锰酸钾氧化的产物有何不同？这有什么应用价值？ 【答案】 端基炔氧化：结构：HC≡C-R；氧化断裂：≡C-R和H-C≡；产物：R-COOH + CO₂。 内炔氧化：结构：R-C≡C-R'；氧化断裂：C≡C；产物：R-COOH + R'-COOH。 应用价值：结构鉴定：通过氧化产物可推断原炔烃中三键的位置；合成应用：通过控制氧化条件，可选择性地断裂三键，合成特定羧酸；鉴别用途：端基炔氧化有CO₂产生，可用于鉴别端基炔与内炔。 8：比较乙烯、乙炔、苯与氢气加成的反应条件，并解释为什么苯的加氢比烯烃、炔烃困难得多？ 【答案】 加成条件比较： 物质 与H₂加成条件 反应难易 乙烯 Ni/Pt/Pd催化剂，常温常压 容易 乙炔 Ni/Pt/Pd催化剂，常温常压（或Lindlar催化剂得烯烃） 较容易 苯 Ni催化剂，180-250℃，较高压力 困难 原因分析： 热力学因素：烯烃加氢：强放热，ΔH ≈ -120 kJ/mol；炔烃加氢：更放热，ΔH ≈ -170 kJ/mol（第一步）；苯加氢：放热较少，ΔH ≈ -208 kJ/mol（但需破坏芳香稳定化能150 kJ/mol）；苯的芳香稳定化能高，破坏它需要更多能量。 动力学因素：烯烃、炔烃的π键电子云较"松散"，易与催化剂表面结合；苯的大π键电子云高度离域，与催化剂表面作用弱；苯分子对称、稳定，不易被活化。 结构因素：苯环是平面结构，六个碳原子等价；加氢需同时断裂三个π键，形成环己烷；这是一个协同过程，能垒高。 题型01“三键”与“双键”化学性质的深度辨析 【典例】羧酸可与烯、炔反应制备酯。该反应示例及机理如下图所示。已知带正电荷的碳原子所连烷基越多，其碳正离子越稳定，越容易生成。下列说法错误的是    A．该反应类型为加成反应 B．充分反应后化合物乙为主要产物 C．乙酸与乙炔的反应产物可制备高分子化合物 D．  发生该类反应后主产物中含有六元环 【答案】D 【分析】羧酸可与烯、炔反应制备酯由反应示例及机理可以看出两个反应都是加成反应。 【详解】A．反应后碳碳双键变成了碳碳单键，故是加成反应，A正确； B．由题中“已知带正电的碳原子所连烷基越多，其碳正离子越稳定，越容易生成”故反应多化合物乙是主要产物，B正确； C．乙酸和乙炔的反应产物中应存在碳碳双键，故可制备高分子化合物，C正确； D．发生该类反应的主产物含有五元环，D错误； 故选D 【变式】已知共轭二烯烃与烯或炔可发生反应生成六元环状化合物(DA反应)，如+。则异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)与丙烯反应，生成的产物的结构简式可能是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】 根据1，3-丁二烯与乙烯反应+知，1，3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂中间形成一个碳碳双键，边上两个半键与乙烯中的两个半键相连构成环状，类比1，3-丁二烯与乙烯的加成反应分析异戊二烯（2-甲基-1，3-丁二烯)与丙烯反应的产物。 【详解】 异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)的结构简式为，丙烯的结构简式为，异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)与丙烯反应，异戊二烯的两个碳碳双键断裂，中间两个半键形成碳碳双键，边上两个半键与丙烯中的两个半键相连接形成环状，所以生成物是或； 故选A。 题型02 “芳香性”与“不饱和性”的化学性质冲突 【典例】氧氟沙星是一种治疗呼吸道感染的抗菌药物，其结构简式如图所示。下列关于氧氟沙星的说法正确的是 A．属于苯的同系物 B．可发生取代、加成、氧化、消去反应 C．能与溶液反应 D．分子中所有原子可能处于同一平面 【答案】C 【详解】A．该物质除含有苯环外还含有O、N、F原子，不是苯的同系物，A项错误； B．该物质中F原子连接的碳相邻的碳上没有H原子，没有醇羟基等，不可发生消去反应，B项错误； C．分子中含有羧基，羧基能与溶液反应，C项正确； D．该物质的分子中含有甲基，所有原子不可能处于同一平面，D项错误； 答案选C。 【变式】共轭二烯烃和Br2发生加成反应，方式通常有1，2－加成、1，4－加成、全加成等；苯及苯的同系物如甲苯、二甲苯等都是重要化工原料，都是无色不溶于水的液体，易挥发，有激性气味；能发生氧化、取代、加成等反应；若苯环相连的碳原子上连有氢原子，侧链可以被酸性高锰酸钾氧化成芳香酸。例如： “PX”即对二甲苯()，下列关于“PX”的叙述不正确的是 A．PX的化学式为C8H10，核磁共振氢谱图上有2组吸收峰 B．PX能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是苯的同系物 C．PX的二溴代物有3种同分异构体 D．PX不溶于水，密度比水小 【答案】C 【详解】 A．的分子中含有2种环境的H原子，故核磁共振氢谱图上有2组吸收峰，故A正确； B．对二甲苯满足苯的同系物的通式，属于苯的同系物，苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B正确； C．二溴代物有7种同分异构体，故C错误； D．苯的同系物与苯的性质相似，苯不溶于水，密度比水小，所以PX不溶于水，密度比水小，故D正确； 故选C。 题型03 “取代反应”与“加成反应”的机理与条件辨析 【典例】在催化作用下，卤素取代丙酸的反应机理如下。    下列说法错误的是 A．有机物V、Ⅵ中均含有手性碳原子 B．Ⅲ→Ⅳ过程中存在非极性键的断裂和极性键的形成 C．苯甲酸不能与卤素发生的取代反应 D．由反应机理可知酰溴的比羧基活性低 【答案】D 【详解】A．有机物V、VI中连接甲基的C上连接四个不同原子或原子团，为手性碳原子，选项A正确； B．Ⅲ→Ⅳ过程中存在Br-Br和C=C非极性键的断裂，C-Br极性键的形成，选项B正确； C．苯甲酸没有，与羧基相连的碳原子上没有氢，不能与卤素发生的取代反应，选项C正确； D．由反应机理可知，酰溴的比羧基活性更高，更易被溴原子取代，选项D错误； 答案选D。 【变式】多取代呋喃（M）是许多天然产物和具有生物活性的重要药物的基本结构单元。由炔基酮（A）与重氮酯环加成生成M的反应机理如图所示。下列说法中错误的是 A．反应物A中最多有8个原子共平面 B．反应过程中Cu原子成键数目没有变化 C．反应过程中有极性键和非极性键的断裂和形成 D．合成M的总反应为+N2=CHCOOCH3+N2 【答案】B 【详解】A．反应物A为，5个C原子、1个O原子和每个上1个H原子共8个原子共平面，A正确； B．中间产物B、D中Cu原子成键数目为2，C中Cu原子成键数目为3，则反应过程中Cu原子成键数目有变化，B错误； C．反应②中有碳碳单键的形成和碳碳三键中的键断裂，有非极性键的形成和断裂；反应③中有C=O键的断裂和C—O键的形成，有极性键的断裂和形成，C正确； D．由反应机理图可知，合成M的总反应的反应物为炔基酮(A)和重氮酯环()，生成物为M和，则合成M的总反应为：+N2=CHCOOCH3+N2，D正确； 故选B。 题型04 “氧化反应”的规律与产物推断 【典例】1，4-环己二醇(H)是生产某些液晶材料和药物的原料，可通过以下路线合成： 回答下列问题： (1)A的实验式为 ，D的分子式为 。 (2)已知某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化可生成羧酸和酮，如(丙酮)，则C被酸性高锰酸钾溶液氧化后的有机产物为 (填结构简式)。 (3)G在核磁共振氢谱图中显示有 组峰。 (4)H与足量的金属钠发生反应的化学方程式为 。 (5)M与G互为同分异构体，则M中仅含六元环的结构有 种(不包括G本身及不考虑立体异构)。 (6)已知反应，则C与E在一定条件下发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1) CH2 C6H10Cl2 (2) (3)2 (4) (5)3 (6) 【分析】 与Cl2在光照条件下发生取代反应，生成等；发生消去反应生成等；与Cl2发生加成反应生成等；发生消去反应生成等；与Br2发生1，4-加成反应，生成等；与H2发生加成反应生成；发生水解反应生成等。 【详解】（1） A为，分子式为C6H12，实验式为CH2；D为，分子式为C6H10Cl2。 （2） C为，依据题给信息可知，C被酸性高锰酸钾溶液氧化后的有机产物为。 （3） G为，分子中含有2种氢原子，在核磁共振氢谱图中显示有2组峰。 （4） H为，分子中的-OH能与Na发生反应，则与足量的金属钠发生反应的化学方程式为。 （5） M与G()互为同分异构体，则M中仅含六元环的结构有、、共3种(不包括G本身及不考虑立体异构)。 （6） 已知反应，则C()与E()在一定条件下发生反应的化学方程式为。 【变式】有机物与生活、生产联系非常密切。回答下列问题： (1)检验乙醇中含有的少量乙酸，所用最佳试剂为 ；若要除去乙醇中的少量乙酸，方法为 。 (2)某烃结构用键线式可表示为，该烃与按物质的量之比为1：1加成，所得产物有 种（不考虑立体异构），其一种同分异构体键线式为，该同分异构体的名称为 （用系统命名法命名）。 (3)已知某有机化合物可以发生如下转化： ①A中含有的官能团名称为 。 ②两分子C在浓硫酸作用下可得到含3个六元环的产物，反应的化学方程式为 ，反应化学方程式为 。 ③E被酸性高锰酸钾溶液氧化后的有机生成物为 （填名称）。 【答案】(1) 溶液 加CaO蒸馏 (2) 4 2-苯基-2-丁烯 (3) 醛基、（酮）羰基 苯甲酸 【分析】 由流程逆推，可知，A（）和银氨溶液生成B（），B还原生成C()，C缩聚生成D（）；C消去生成E（），据此分析； 【详解】（1）乙酸能与溶液而乙醇不能与溶液反应，故最佳试剂为溶液；乙酸能与氧化钙反应生成沸点高的醋酸钙，加入生石灰然后蒸馏可分离出乙醇； （2） 该烃与Br2按物质的量之比为1:1加成时，每个碳碳双键都可以加成，有三种，还可以发生1，4加成，如图，发生1，4加成时只有1种方式，，共有4种；其一种同分异构体键线式为，该同分异构体主链有4个C，2，3号碳存在碳碳双键，2号碳上连接苯基，名称为2-苯基-2-丁烯； （3） ①A（）中含有的官能团名称为醛基、（酮）羰基； ②根据分析可知，C为，C缩聚生成D化学方程式为；C消去生成E反应化学方程式为； ③被酸性高锰酸钾溶液氧化后双键断裂，生成苯甲酸。 题型05 “聚合反应”的类型与产物结构 【典例】尼龙66具有较强的耐磨性和较高的强度，可由己二酰氯和己二胺通过界面聚合反应（将两种单体分别溶于互不相溶的溶剂中，使其在两种溶剂的界面附近发生聚合反应）制得。 下列说法不正确的是 A．己二酰氯溶于四氯化碳，己二胺溶于水 B．加入可增大尼龙66的聚合度，原因是可吸收 C．尼龙66具有较高的强度，与高分子链之间存在氢键有关 D．尼龙66可在一定条件下水解，得到己二酰氯和己二胺 【答案】D 【详解】A．己二酰氯为有机物，易溶于有机溶剂四氯化碳；己二胺含氨基（亲水基团），易溶于水，A正确； B．反应生成HCl，HCl会与己二胺（碱性）反应消耗单体，加入NaOH可吸收HCl，减少单体损耗，使聚合度增大，B正确； C．尼龙66分子链含酰胺基（-CONH-），N-H键的H可与另一链的O形成氢键，增强分子间作用力，使强度提高，C正确； D．尼龙66为聚酰胺，水解时酰胺键断裂，酸性条件下水解生成己二酸和己二胺盐，碱性条件生成己二酸盐和己二胺，不会得到己二酰氯，D错误； 答案选D。 【变式】一种具有导电性的膜状聚合物的结构简式如图所示。有关此聚合物的相关说法错误的是 A．该聚合物的单体是乙炔 B．此聚合物是通过加成聚合反应制取的 C．该物质是纯净物 D．该导电性物质能使溴水褪色 【答案】C 【详解】A．根据聚合物的链节结构为：，可推出其单体结构为：，名称叫乙炔，A正确； B．此聚合物为聚乙炔，是乙炔通过加聚反应制得的，B正确； C．在聚合物中由于n值不固定，所以该物质是混合物，C错误； D．在聚合物中还存在大量的不饱和双键结构，可以使溴水褪色，D正确； 故答案为：C。 【巩固训练】 1．对于烷烃的结构和性质的下列说法不正确的是 A．丙烷和丁烷互称为同系物 B． 的一溴代物有4种 C．沸点：丙烷>正丁烷>异丁烷 D．和互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．丙烷和丁烷结构相似，在分子组成上相差1个原子团，互称为同系物，A正确； B．的一溴代物有4种，分别是：、、、，B正确； C．组成和结构相同的有机物，相对分子质量越大，沸点越高，烷烃同分异构体中支链越多，沸点越低，相对分子质量：正丁烷=异丁烷>丙烷，但异丁烷支链多，所以沸点低，即沸点为正丁烷>异丁烷>丙烷，C不正确； D．和分子式相同，但结构不同，互为同分异构体，D正确； 故选C。 2．下列说法正确的是 A．的一氯代物为5种 B．相同质量的不同烷烃，碳原子数越大，耗氧量越少 C．和互为同分异构体 D．和互为同系物 【答案】B 【详解】 A．由的结构式可知，分子中有4种不同环境的氢原子，因此其一氯代物为4种，故A错误； B．将烃的分子式简化为CHx，相同质量的不同烷烃，x值越大耗氧量越大，烷烃的碳原子数越大，x的值越小，则耗氧量越小，故B正确； C．和的结构式相同，因此是同一种物质，不是同分异构体，故C错误； D．和的分子式相同、结构式不同，互为同分异构体，故D错误； 故选B。 3．烯烃与卤化氢HX反应时，反应过程中物质和能量变化示意图如下。下列说法错误的是 A．中间体I比中间体Ⅱ更稳定 B．过渡态越稳定，所需活化能越低，反应越易进行 C．丙烯与HBr反应过程涉及非极性键的断裂和极性键的形成 D．该条件下，丙烯与HBr反应产物以1-溴丙烷为主 【答案】D 【详解】A．由图可知，中间体I的相对能量比中间体Ⅱ的相对能量更低，则中间体I更稳定，A正确； B．过渡态越稳定，所需活化能越低，反应速率越快，反应越易进行，B正确； C．丙烯与HBr反应，断裂了丙烯中的碳碳非极性键和HBr中的H-Br极性键，形成了极性的C-H键和C-Br键，因此过程涉及非极性键的断裂和极性键的形成，C正确； D．从能量图看，生成中间体I的活化能更低，反应更易进行，中间体I对应产物为2-溴丙烷，而非1-溴丙烷，因此该条件下反应产物以2-溴丙烷为主，D错误； 故答案选D。 4．乙醚()是一种重要的有机溶剂，其沸点为。实验室制备乙醚的原理为，实验装置如图所示(夹持和加热装置已省略)。下列说法错误的是 A．冷凝水从a口进入后再加热三颈烧瓶 B．三颈烧瓶中若忘加入沸石可冷却后补加 C．反应过程中若温度控制不当会产生烯烃，酯类等副产物 D．冰水浴收集的液体经过分液即可获得纯乙醚 【答案】D 【详解】A．冷凝管中冷凝水应下进上出，实验需先通冷凝水再加热，防止乙醚挥发，A项正确； B．忘记加沸石时，直接加热补加会导致暴沸，需冷却后补加，B项正确； C．温度过高乙醇会分子内脱水生成乙烯，浓硫酸可能与乙醇反应生成硫酸氢乙酯，C项正确； D．收集的液体中含未反应的乙醇和水，乙醚与乙醇互溶，仅分液无法除去乙醇等杂质，不能获得纯乙醚，D项错误； 答案选D。 5．下列关于烷烃、炔烃及烯烃的说法中正确的是 A．中所有原子可能共平面 B．分子存在顺反异构体 C．沸点：正戊烷<异戊烷<新戊烷 D．有机物中最多有4个碳原子位于同一条直线 【答案】A 【详解】A．1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）中，双键为平面结构，单键可旋转，所有原子可能共平面，A正确； B．顺反异构要求双键两端的每个碳原子连接不同基团，CH2=CHCH2CH2CH3（1-戊烯）中，双键左侧碳连有两个H，右侧碳连一个H和一个CH2CH2CH3，不满足顺反异构条件，B错误； C．烷烃沸点随支链增多而降低，正戊烷（无支链）沸点最高，异戊烷（一个支链）次之，新戊烷（支链最多）最低，故顺序应为：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷，C错误； D．HC≡C-CH=CH2中，乙炔是直线形结构，乙烯是平面形结构，单键可旋转，因此最多有3个碳原子共直线（HC≡C-CH=CH2中乙从左到右前3个碳共线），而非4个，D错误； 故选A。 6．烯烃或炔烃在酸性KMnO4溶液的作用下，分子中的不饱和键完全断裂，此法可用于减短碳链或利用产物反推不饱和烃的结构等。已知烯烃与酸性KMnO4溶液反应的氧化产物的对应关系如表： 烯烃被氧化的部位 CH2= RCH= 氧化产物 CO2 RCOOH 某烯烃与酸性KMnO4溶液作用后得到的氧化产物有CO2、乙二酸(HOOC—COOH)和丙酮()。则该烯烃的结构简式可能是 A．CH2=CH-CH2-CH=CH2 B．CH2=CH-CH=CHCH2CH3 C． D． 【答案】D 【详解】 某烯烃与酸性KMnO4溶液作用后得到的氧化产物有CO2、乙二酸(HOOC—COOH)和丙酮()，依据题给信息，烯烃被氧化的部位为CH2=、=CH-CH=、=C(CH3)2，由此可得出有机物的结构简式为CH2=CH-CH=C(CH3)2，故选D。 7．如图是制备复杂芳香烃衍生物的部分工艺合成过程。下列有关说法错误的是 A．A分子中最多有15个原子共平面 B．由C到D发生了加成反应 C．B分子中含有两种官能团，能发生氧化反应 D．D属于烃类 【答案】D 【详解】A．该物质分子中存在苯环及羰基，它们的C原子都是采用sp2杂化，都是平面结构，取代该平面上的原子都在该平面上，两个平面共直线，有可能在同一平面上；与羰基连接的-CH3中的C原子采用sp3杂化，具有甲烷的四面体结构，1个平面通过几何中心C原子，最多有2个顶点在该平面上，这样甲基-CH3中有1个H也可旋转至该平面上。故该物质分子中最多可共平面原子数为：6+4+1+3+1=15个，A正确； B．根据物质结构简式的不同，可知C到D的结构变化为碳碳双键变为碳碳单键，是碳碳双键与H2发生了加成反应，B正确； C．物质B的结构为HOOC-CHO，物质分子中含有羧基和醛基两种官能团；该分子中含有醛基(-CHO)可被氧化为羧基(-COOH)，能发生氧化反应，C正确； D．烃类仅含C、H两种元素的化合物；D物质分子含C、H、Cl、O四种元素，属于烃的衍生物，D错误； 故合理选项是D。 8．由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃，几种稠环芳香烃的结构简式如图所示。下列有关说法不正确的是 A．四种稠环芳香烃均易溶于水 B．苯并[a]芘的分子式为 C．四种稠环芳香烃均可发生取代反应，并能发生氧化反应 D．并四苯的一氯代物有3种 【答案】A 【详解】A．烃难溶于水，四种稠环芳香烃均难溶于水，故A错误； B．苯并[a]芘的分子式为，故B正确； C．四种稠环芳香烃分子中均含H原子，均可与卤素单质发生取代反应，并能发生氧化反应生成二氧化碳和水，故C正确； D．并四苯结构对称，有3种等效氢，一氯代物有3种，故D正确； 选A。 9．肉桂酸苄酯常作为定香剂，可用于食品香精的调香原料。其分子的结构简式如下图所示。下列说法正确的是 A．分子为 B．能使酸性溶液、溴水褪色，且原理相同 C．能发生取代、氧化、加成和加聚反应 D．该有机物于芳香烃 【答案】C 【详解】A．由分子的结构可知其分子式为，A错误； B．肉桂酸苄酯含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化使得高锰酸钾溶液褪色，能与溴水发生加成反应使得溴水褪色，原理不同，B错误； C．肉桂酸苄酯能发生水解反应（属于取代反应），分子中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾氧化，碳碳双键还能发生加成和加聚反应，C正确； D．烃只含碳和氢两种元素，该有机物不属于芳香烃，属于是芳香烃化合物，D错误； 故答案选C。 10．由芳香烃A(分子式为)制备香料甲和医药中间体乙，合成路线如下： (1)香料甲分子中含氧官能团名称是___________。 (2)写出下列化学方程式(注明反应条件) 反应③___________。 反应⑦___________。 (3)下列说法正确的是___________。 a．①、④的反应类型依次是取代反应、加成反应 b．反应⑥和⑧是为了增大反应⑦中位于甲基邻位的产物比例 c．已知极易被氧化，从E到医药中间体乙需经过一系列反应，应先将苯上的甲基经酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基 (4)H是化合物G的同系物，相对分子质量比化合物G大，的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)，其中等效氢的个数之比为1：2：2：3的结构简式为___________。 【答案】(1)酯基 (2) (3)abc (4) 4 【分析】 芳香烃A的分子式为，含有苯环，且含有一个甲基，故A为甲苯，结构简式为，反应①A与氯气在光照条件下发生取代反应，甲基上的H被Cl原子取代，则B为，反应②B在NaOH溶液加热下发生水解反应生成C为，反应③为苯甲醇催化氧化成苯甲醛，反应④为苯甲醛和HCCl3发生加成反应生成，反应⑤为与乙酸发生酯化反应得到香料甲，反应⑥甲苯和浓硫酸在加热下发生取代反应生成D为，反应⑦为硝基取代甲苯邻位的H原子，反应⑧在酸性条件下发生水解反应得到化合物E，最终得到医药中间体乙，据此分析； 【详解】（1）由图可知，香料甲分子中含氧官能团名称是酯基； （2） 由分析可知，反应③为苯甲醇催化氧化成苯甲醛，化学方程式为；反应⑦为硝基取代甲苯邻位的H原子，化学方程式为； （3）a．由分析可知，①、④的反应类型依次是取代反应、加成反应，a正确； b．硝基取代甲苯苯环上的H，可能取代的位置为邻位、对位和间位，反应⑥通过磺酸基保护对位，使反应⑦的硝化主要发生在甲基的邻位，增大了反应⑦中位于甲基邻位的产物比例，b正确； c．极易被氧化，先将苯上的甲基经酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基，避免后续过程中氨基被氧化，c正确； 故选abc。 （4） 化合物G为苯甲醛，相对分子质量为106，则H的相对分子质量为120，且H是苯甲醛的同系物，则含有醛基，则H的结构简式可能为、、、，共4种；其中等效氢的个数之比为1：2：2：3的结构简式为。 【强化训练】 11．烷烃是我们一开始便学习的有机物，十分有趣。烷烃的卤化反应机理如下： 步(1)： 步(2)： 步(3)： 提示：自由基为缺电子物种，给电子基团可以使其稳定 下列说法不正确的是 A．步(2)是慢的一步，是氯化反应的决速步 B．反应中，有生成 C．比稳定，而比稳定 D．提高的量，且用大量，主要得到氯甲烷 【答案】C 【详解】A．步(2)的活化能大，反应速率慢，是慢的一步，是氯化反应的决速步，A正确； B．第2步产生了，2个可以形成，，B正确； C．自由基为缺电子物种，给电子基团可以使其稳定，比相比，-CH3取代了的一个氢原子，-CH3是供电子基团，故比稳定，苯基是吸电子基团，故比稳定，C错误； D．提高的量，且用大量，可以使和的量增加，主要得到氯甲烷，D正确； 故选C。 12．为解决污染、变废为宝，我国科研人员研究在新型纳米催化剂和HMCM-22的表面将转化为烷烃，其过程如图，下列说法中正确的是 A．最终产物X、Y属于同系物 B．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有副产物产生 C．产物X名称为“3—甲基丁烷”或“异戊烷” D．产物X、Y的核磁共振氢谱中均有三组峰 【答案】A 【分析】由图可知，在新型纳米催化剂Na-Fe3O4的作用下二氧化碳和氢气发生反应Ⅰ转化为一氧化碳，一氧化碳和氢气发生反应Ⅱ转化为乙烯和丙烯，乙烯、丙烯和氢气在HMCM-22的表面发生反应Ⅲ转化为2—甲基丁烷和3—甲基戊烷。 【详解】A．由分析可知，最终产物X、Y为2—甲基丁烷和3—甲基戊烷，是分子组成上相差1个CH2，结构相似的烷烃，互为同系物，故A正确； B．由分析可知，反应Ⅲ中没有水生成，故B错误； C．由分析可知，产物X的名称为2—甲基丁烷，故C错误； D．由分析可知，最终产物X、Y为2—甲基丁烷和3—甲基戊烷，分子中都含有4类氢原子，核磁共振氢谱中均有4组峰，故D错误； 故选A。 13．烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示。某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图： 下列说法错误的是 A．异丁烷的二溴代物有三种 B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定 C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，2-溴丙烷含量更高 D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代反应的关键步骤 【答案】B 【详解】 A．异丁烷的二溴代物有、、三种结构，A项正确； B．根据烷烃卤代反应的机理，可知形成的自由基越稳定，得到的自由基越多，形成相应卤代烃的量就越多，异丁烷形成的自由基比稳定，B项错误； C．根据烷烃卤代反应的机理，丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，2-溴丙烷含量更高，C项正确； D．根据烷烃卤代反应的机理，卤素单质分子在光照条件下化学键断裂形成是引发卤代反应的关键步骤，D项正确； 故答案选B。 14．烯烃可与卤素发生加成反应，涉及环正离子中间体，历程如下： 已知： ①反应机理表明，此反应是分两步的加成反应，卤素离子从背面进攻。 ②反应中，能否形成环正离子与卤素电负性，半径相关。 下列说法不正确的是 A．若顺-2-丁烯与Br2单质发生加成反应，所生成的产物是一对对映异构 B．乙烯与溴水反应，产物存在BrCH2CH2OH C．烯烃与HOCl的加成也可能通过环正离子机理进行 D．此加成过程，顺式产物与反式产物含量相当 【答案】D 【详解】A．顺-2-丁烯与Br2单质发生加成反应，生成的产物中有手性碳原子，故是一对对映异构体，故A正确； B．溴水中有Br2单质，水分子，加成过程中通过第一步生成环正离子后，可能带负电的氢氧根从背面进攻生成BrCH2CH2OH，故B正确； C．HOCl也会变为带正电荷的卤素离子和带负电荷的氢氧根，故烯烃的烯烃与HOCl的加成也可能通过环正离子机理进行，故C正确； D．由于加成过程中第一步是慢反应，第二步是快反应，故反式产物比顺式产物多，故D错误。 答案选D。 15．已知臭氧氧化反应如下： ①R1CH=CHR2被氧化为R1CHO和R2CHO ② 由此推断某烯烃被臭氧氧化的产物有 A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】B 【详解】 C4H8有如下三种同分异构体(不考虑顺反异构)：CH2═CHCH2CH3、CH3-CH═CH-CH3、CH2═C（CH3）2，根据题中信息，C4H8双键被氧化断裂的情况如下，三种烯烃被氧化得到的产物有：HCHO、CH3CH2CHO、CH3CHO、，故氧化产物有4种。 答案选B。 16．由叠氮有机物和炔烃合成杂环化合物是“点击化学”的核心反应，在生物化学、超分子化学和材料化学研究领域得到了广泛的应用。使用一价铜作催化剂，基于同位素交叉等实验，Fokin等于2013年提出了双铜协同催化的机理如图所示。下列说法不正确的是 A．Cu位于元素周期表中的ds区，价层电子排布式为 B．过程④中N原子存在杂化方式的变化 C．一价催化剂能有效降低总反应的焓变，加快反应速率 D．该过程的总反应属于加成反应，可表示为 【答案】C 【详解】A．位于元素周期表中的ds区，价层电子排布式为，故A项正确； B．过程④中存在断裂成，N的杂化方式由sp转化为，故B项正确； C．催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，故C项错误； D．该反应中炔烃断裂发生加成反应，故D项正确； 故本题选C。 17．钯(Pd)类催化剂在有机合成中的应用非常广泛。LnPd催化剂可以催化卤代烃和炔烃的偶联反应，机理如图所示： 下列说法错误的是 A．若原料用苯乙炔和CH2=CHBr，则产物是 B．R1X变为时发生了还原反应 C．该反应用了两种催化剂：LnPd和CuX D．适量添加Na2CO3有利于提高产率 【答案】A 【分析】根据图示流程可知，该反应的催化剂为LnPd和CuX，则总反应式为R1—X+R2—C≡CHHX+R2—C≡C—R1。 【详解】 A．根据分析的总反应可知，若原料用苯乙炔和CH2=CHBr，则R1为-CH=CH2，X为Br，R2为苯基，则产物为HBr和，A错误； B．Ln为零价配体，Pd在产物中一般显正价，则R1X变为时发生的是还原过程，B正确； C．根据上述分析可知该反应用了两种催化剂：LnPd和CuX，C正确； D．适量添加Na2CO3可消耗产物中的HX，从而有利于提高原料利用率和产率，D正确； 故选A。 18．热塑性聚氨酯是具有高弹性、耐腐蚀能力的聚合物。一种基于二硫键的自修复热塑性聚氨酯材料Z可由X和Y聚合而成，下列有关说法正确的是 A．X属于芳香烃 B．Y的核磁共振氢谱峰有3组 C．Z在酸性溶液中完全水解得到X和Y D．X和Y生成Z的同时还有小分子生成 【答案】B 【详解】A．X的结构中含有N、O元素（异氰酸酯基-NCO含N和O），而芳香烃仅含C、H两种元素，X不属于芳香烃，A错误； B．Y的结构为HO-苯环-S-S-苯环-OH，分子对称，两个苯环通过-S-S-连接且各含一个-OH（对位）。苯环上-OH的邻位（2,6位）氢等效，间位（3,5位）氢等效，-OH上的氢等效，共3种化学环境的氢，核磁共振氢谱峰有3组，B正确； C．由结构简式可知，热塑性聚氨酯分子中含有的酰胺基能发生水解反应生成碳酸、和，反应所得产物共有3种，C错误； D．X（二异氰酸酯）与Y（二元醇）通过-N=C=O与-OH加成反应生成Z，反应为-N=C=O+HO-→-NH-CO-O-，无小分子生成，D错误； 故选B。 19．透骨草是治疗骨关节疾病的常用中药材，山奈酚是从中药杜仲中提取的一种具有抗菌、止咳祛痰作用的黄酮类化合物，透骨草的有效成分N和山奈酚的结构简式如图所示。下列说法正确的是 A．有机物N属于芳香烃化合物 B．1mol山奈酚与足量金属钠反应后生成44.8L氢气 C．1molN与足量溴水反应，最多消耗4molBr2 D．N与山奈酚所含的含氧官能团相同 【答案】C 【详解】A．有机物N中含有氧元素，不属于芳香烃化合物，A错误； B．未知是否在标准状况下，故体积不一定是44.8L，B错误； C．1个N分子中有2个酚羟基，一个碳碳双键，与溴水发生取代反应消耗3molBr2，发生加成反应消耗1molBr2，共消耗4molBr2，C正确； D．根据物质分子结构可知，N的含氧官能团为酚羟基和酯基，山奈酚的含氧官能团为分羟基、醇羟基、酮羰基和醚键，二者含有的含氧官能团不相同，D错误； 故答案选C。 20．有机物M、N、P的转化关系如图所示，下列有关说法中正确的是 A．P的分子式为C18H18NO4 B．1 mol M与H2加成时最多消耗7 mol H2 C．有机物N分子中所有原子一定共平面 D．有机物M、N、P均属于芳香烃 【答案】B 【详解】A．根据有机物P的结构式可知P的分子式为C18H19NO4，故A错误； B．N分子中含有2个苯环和一个双键，1 mol M与H2加成时最多消耗7 mol H2，故B正确； C．有机物N分子中含有甲基，所有原子不可能共平面，故C错误； D．有机物M、N、P均属于芳香族化合物，不属于芳香烃，故D错误； 故答案为B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较 1．理解并掌握各类烃的典型结构特征，并能从化学键角度解释其性质差异的根本原因。 2．能够系统辨析与解释同类烃性质差异（如烯烃与炔烃加成差异）及实验中易混淆的现象。 3．能够基于“结构—性质”理论模型设计并实施烃类的鉴别、分离与转化探究方案。 一、烷烃的结构和性质 （一）烷烃的结构 1．烃 仅含 、 两种元素的有机化合物。 根据结构的不同，烃可分为 、 、 和 等。 2．烷烃的结构 (1)烷烃的结构 名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 σ键 正丁烷 CH3(CH2)2CH3 C4H10 σ键 正戊烷 CH3(CH2)3CH3 C5H12 σ键 (2)烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与 甲烷 的相似，其分子中的碳原子都采取 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成 键。 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干 空间结构，碳链呈 状排列。 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是 (C—C、C—H)。 (3)链状烷烃的通式： 。 3．同系物 (1)概念： 相似、分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物。 (2)性质：同系物因 和 相似，化学性质 ，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。 （二）烷烃的性质 1．物理性质 (1)甲烷 纯净的甲烷是 、无臭的气体， 溶于水，密度比空气的 。 (2)烷烃 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随 的增加由 态→ 态→ 态，C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体]，C17以上为 态 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越多，熔、沸点 密度 随碳原子数的增多而逐渐增大，但都 水的密度 溶解性 烷烃都 溶于水， 于有机溶剂 2.化学性质 (1)甲烷 甲烷的化学性质比较 ，常温下 被酸性高锰酸钾溶液氧化，也 与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生 反应。 (2)烷烃 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、溴的四氯化碳溶液等都 反应。 ②可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成 和 ，链状烷烃燃烧的通式为 。 ③取代反应 烷烃可与卤素单质在 条件下发生 反应生成 和 。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为 。 注意　a．烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的 的反应。b.连续反应：反应过程不会停留在某一步，所以产物较为 ，不适合制备物质。c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代 mol H，同时生成 mol HX。 ④分解反应——高温裂化或裂解 甲烷高温下可分解成 和 ；长链烷烃高温下可分解成 和 。如： CH4C＋2H2； C16H34C8H16＋C8H18； C8H18C4H10＋C4H8。 二、烯烃的结构和性质 （一）乙烯 是最简单的烯烃。 1. 乙烯的结构 分子结构示意图 共价键 分子中的碳原子均采取 杂化，碳原子与氢原子间形成 键，两个碳原子之间形成 (1个σ键和1个π键) 空间结构 乙烯分子中的所有原子都位于 ，相邻两个键之间的夹角约为 2. 物理性质 乙烯是一种 的气体，在标准状况下密度 于空气。它 溶于水，但 溶于有机溶剂如乙醇、乙醚和苯。 3. 化学性质 乙烯最显著的化学性质是其加成反应活性，这主要源于碳碳双键的 性。 加成反应是乙烯最重要的反应类型。它可以与氢气在催化剂（如钯、铂或镍）存在下发生氢化反应，生成 。与卤素（如溴、氯）反应时，乙烯会迅速使溴水 ，这是检验不饱和烃的经典方法。与卤化氢（如HCl、HBr）加成遵循 ，生成相应的卤代乙烷。在水和酸催化下，乙烯可以水化生成 。 聚合反应也是乙烯的重要性质。在高温高压或催化剂作用下，大量乙烯分子可以通过 反应形成 ，这是世界上产量最大的塑料。 氧化反应方面，乙烯在空气中燃烧会产生明亮的火焰，生成 。在特定条件下，乙烯可以被氧化成 。在银催化剂作用下，乙烯可以直接氧化成环氧乙烷，这是重要的工业反应。乙烯还能使酸性高锰酸钾溶液褪色，被氧化成 。 （二）烯烃的结构 1. 核心结构：含 的不饱和烃，双键由1个 （稳定）和1个 （易断裂，决定反应活性）组成。 2. 空间构型：双键两端的C原子及相连4个原子 ，键角约 ，如乙烯（C₂H₄）是平面结构。 3. 异构现象：除碳链异构、位置异构外，因双键 自由旋转，还存在 异构（双键两端C各连不同基团时，顺式大基团同侧，反式大基团异侧）。 （三）、烯烃的性质 1. 物理性质 （1）状态：C₂-C₄为 ，C₅-C₁₈为 ，C₁₈以上为 。 （2）沸点：随分子量增大而 ，支链越多沸点 ；难溶于水，易溶于有机溶剂。 （3）特性：π电子使折射率比对应烷烃高。 2. 化学性质 (1)氧化反应 ①烯烃能使酸性高锰酸钾溶液 。 ②可燃性：燃烧通式为 。因烯烃中碳元素的质量分数较大，燃烧时常伴有 。 (2)加成反应 写出乙烯、丙烯与下列物质反应的化学方程式(提示：丙烯与氯化氢、丙烯与水的反应都可能有两种产物) 试剂 乙烯 丙烯 溴 氯化氢 水 (3)加聚反应 含有碳碳双键的有机化合物在一定条件下能发生类似乙烯的加聚反应，试写出以下有机物发生加聚反应的化学方程式： ①―→； 氯乙烯　　　聚氯乙烯(PVC) ②nCH2==CHCH3； ③。 （4）烯烃的化学性质 （四）共轭二烯烃 1. 共轭二烯烃是指含有两个 ，且双键之间只隔一个 的二烯烃，如1,3-丁二烯（CH₂=CH-CH=CH₂）。其结构特点是四个碳原子的p轨道相互平行重叠，形成 体系。 2. 化学性质 （1）二烯烃的加成 二烯烃是分子中含有两个碳碳双键的烯烃。链状二烯烃的通式为CnH2n－2(n≥3)。常见的二烯烃有1,3-丁二烯，其结构简式为 。 ① 加成的两种方式 ②二烯烃的全加成 CH2==CH—CH==CH2＋2Br2→。 ③乙烯与1,3-丁二烯发生的双烯烃加成反应 。 三、炔烃的结构和性质 （一）乙炔 1. 是最简单的炔烃，含有 。三键由1个 和2个 组成，两个π键相互垂直。乙炔分子呈 结构，两个碳原子和两个氢原子都在 上，键角为 。 碳碳三键的键长比碳碳双键和碳碳单键都 。碳氢键的键长也比乙烯中的碳氢键 。这是因为三键碳采用 杂化，电子云更靠近原子核。 2. 乙炔的结构 乙炔的结构特点：乙炔分子为 结构，相邻两个键之间的夹角为 。碳原子均采取 杂化，碳原子和氢原子之间均以单键 相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个 和2个 )相连接。 3. 物理性质 乙炔在常温常压下是 、带有特殊臭味的 ，纯度较高时臭味较小。它的密度比空气略 ，在标准状态下密度为1.17g/L。乙炔 溶于水， 溶于有机溶剂如丙酮、乙醇、苯等。 4. 化学性质 ①氧化反应 a．燃烧：乙炔在氧气中燃烧的化学方程式为 。燃烧时火焰 并伴有浓烈的黑烟，且能放出大量的热。 b．乙炔能被酸性KMnO4溶液 ，从而使之褪色。 ②加成反应 乙炔能与溴的四氯化碳溶液、卤素单质、氢气、HCN、HX、水等在一定条件下发生 。如： HC≡CH＋Br2→CHBr==CHBr(1,2-二溴乙烯)； CHBr==CHBr＋Br2―→CHBr2—CHBr2(1,1,2,2-四溴乙烷)。 CH≡CH＋H2CH2==CH2； CH≡CH＋2H2CH3CH3。 CH≡CH＋HClCH2==CHCl(氯乙烯)。 CH≡CH＋H2OCH3CHO。 【易错警示】“C==C—OH”结构不稳定，会转化为稳定的“C—CHO”。 ③加聚反应 ，聚乙炔可用于制备 材料。 （二）乙炔的实验室制法是电石法 （1）反应原理： 电石（碳化钙，CaC₂）与水反应生成乙炔： 这是一个剧烈的 反应，生成的氢氧化钙微溶于水，会形成浑浊液。 （2）实验装置： 反应装置：启普发生器或分液漏斗与 的组合 加料方式：电石放在烧瓶中，水通过 滴加 收集装置：排水集气法（乙炔微溶于水）或 排空气法 （3）现象及结论 序号 实验现象 解释或结论 ① 反应迅速、有大量 生成 反应生成乙炔 ② 有 产生 CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4，乙炔中的杂质气体 被除去 ③ 溶液 褪去 ④ 溶液 褪去 ⑤ 火焰明亮，并伴有浓烈的黑烟 注意事项： 电石与水反应剧烈，必须控制 速度。 电石必须是块状的，粉末状电石反应过于 ，可能导致爆炸 反应放热明显，必要时可用 冷却反应瓶 电石中常含有硫化钙、磷化钙等杂质，生成的乙炔会混有 、 等杂质气体，有臭味。如需纯净乙炔，可用硫酸铜溶液洗涤 实验结束后，剩余电石不能随意丢弃，应在通风橱中用 缓慢分解 生成的乙炔可以通过以下方法检验： 1. 燃烧试验：点燃乙炔，观察明亮的 和 2. 溴水褪色：乙炔使溴水褪色，生成 3. 高锰酸钾褪色：乙炔使酸性高锰酸钾溶液 4. 银氨溶液反应：乙炔与银氨溶液反应生成白色 沉淀 （三）炔烃的结构 炔烃是含有 的不饱和烃。碳碳三键由1个 和2个 组成，碳原子采用 杂化方式。每个碳原子的2个sp杂化轨道分别与相邻原子形成σ键，2个未杂化的p轨道相互平行重叠形成2个π键。炔烃分子呈 结构，相邻两个碳碳键之间的夹角为 。 （四）炔烃的性质 1. 炔烃的物理性质 ①状态：常温下，乙炔、丙炔、丁炔为 ；戊炔至十五炔为 ；十六炔以上为 。 ②沸点：随碳原子数增加而 ，且比相同碳原子数的烷烃、烯烃略高。 ③溶解性： 溶于水， 溶于有机溶剂。 ④密度：比水小，随分子量增大而 ，但始终小于1。 2. 炔烃的化学性质 （1）加成反应 ①与氢气加成：在Pd、Pt、Ni等催化剂作用下，炔烃可与2分子H₂完全加成生成 ②与卤素加成：炔烃与Br₂、Cl₂加成，先生成二卤代烯烃，继续反应生成四卤代烷 反应现象：溴水 ，可用于检验 ③与卤化氢加成：遵循马氏规则（氢原子加在含氢较多的碳原子上），可与2分子HX加成 （2）氧化反应 被高锰酸钾氧化：炔烃可使酸性KMnO₄溶液 ，碳碳三键断裂，生成羧酸，乙炔氧化生成 （3）炔烃的特殊性质 与银氨溶液[Ag(NH₃)₂]⁺反应生成白色乙炔银 四、芳香烃的结构和性质 （一）苯 1. 苯的分子式为 ，是最简单的芳香烃。它是一种 、 气味的液体，密度比水 ，不溶于水，易溶于有机溶剂。苯的沸点为80.1°C，熔点为5.5°C。 2. 分子结构 苯分子具有 结构，6个碳原子和6个氢原子 。每个碳原子采取 杂化，形成3个σ键，剩余的p轨道电子相互重叠，形成一个闭合的共轭 。这种结构使得苯环中的碳碳键既不是典型的 ，也不是典型的 ，而是介于 之间的独特化学键。 3. 化学性质 （1）稳定性：苯环结构 ， 发生加成反应，这与烯烃有明显区别。 （2）取代反应： ①卤代反应：在 催化下，苯与液溴反应生成 ②硝化反应：在 和 的混酸作用下，苯环上的氢被硝基取代生成 ③磺化反应：与浓硫酸反应生成 ④傅-克反应：在无水AlCl₃催化下，可以发生烷基化和酰基化反应 （3）加成反应： ①与氢气加成：在镍催化剂和加热加压条件下，苯可以与3分子氢气加成生成 ②与氯气加成：在紫外线照射下，苯可以与3分子氯气发生 反应生成 （六六六） （二）苯的同系物的结构和性质 1. 苯的同系物是指苯环上的氢原子被 取代后的产物，通式为 。它们都含有一个苯环结构，侧链为 ，与苯相差若干个 原子团。 2. 常见的苯的同系物 甲苯（C₇H₈）：苯环上连一个 。 乙苯（C₈H₁₀）：苯环上连一个 。 二甲苯（C₈H₁₀）：有 同分异构体——邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。 异丙苯（C₉H₁₂）：苯环上连一个 。 3. 结构特点 苯的同系物保持了苯环的基本结构，但由于烷基的引入，产生了以下影响： ①烷基是 基团，使苯环电子云密度 ，活化苯环 ②烷基的空间位阻影响取代反应的 ③侧链与苯环之间存在 影响 4. 苯的同系物的物理性质 一般具有类似苯的气味， 液体， 溶于水， 溶于有机溶剂，密度比水的 。 5. 化学性质 苯的同系物都含有 和 ，其化学性质与苯和烷烃类似，由于苯环与烷基之间存在相互作用，所以化学性质又有差异，如甲苯中甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子 而易被取代，而苯环也使 活化，易被 。 （1）氧化反应 ①苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液 而使其 。 苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环连接的碳原子上没有 时，该物质一般 被KMnO4(H＋)氧化为 。 ②燃烧的通式： 。 （2）取代反应： 由于烷基的活化作用，苯的同系物比苯更容易发生 反应。甲苯在硝化时主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯，在适当条件下可以生成 。取代位置遵循定位规律：烷基是邻、对位定位基。 （3）加成反应： 苯环可以与 氢气 发生加成反应生成环己烷的衍生物。比烯烃加成 ，仅在特殊条件下发生。如甲苯在Pt作催化剂并加热的条件下，能与氢气发生加成反应，苯环变为环己烷结构，生成甲基环己烷，但不能与溴的四氯化碳溶液发生 反应。 五、探究与讨论 1：从化学键的类型、碳原子杂化方式和电子云分布角度，系统比较烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的分子结构。这些结构差异如何从根本上决定它们的化学性质差异？ 2：为什么烯烃比炔烃更容易与溴水发生加成反应？但端基炔却有炔烃的特殊性质？请从电子结构和空间位阻角度解释。 3：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃与溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液反应各有何现象？如何利用这些试剂鉴别它们？ 4：苯与甲苯在化学反应性质上有何重要区别？为什么甲苯能使酸性高锰酸钾褪色而苯不能？甲苯的硝化反应主要产物是什么？这与苯的硝化有何不同？ 5：烯烃和炔烃都能与氢气发生加成反应，但在催化加氢的难易程度和产物选择性上有何规律？这对理解它们的不饱和度有何帮助？ 6：不同烯烃（端烯、内烯、环烯）被酸性高锰酸钾氧化的产物各是什么？如何通过这些氧化产物反推原烯烃的结构？ 7：端基炔与内炔被高锰酸钾氧化的产物有何不同？这有什么应用价值？ 8：比较乙烯、乙炔、苯与氢气加成的反应条件，并解释为什么苯的加氢比烯烃、炔烃困难得多？ 题型01“三键”与“双键”化学性质的深度辨析 【典例】羧酸可与烯、炔反应制备酯。该反应示例及机理如下图所示。已知带正电荷的碳原子所连烷基越多，其碳正离子越稳定，越容易生成。下列说法错误的是    A．该反应类型为加成反应 B．充分反应后化合物乙为主要产物 C．乙酸与乙炔的反应产物可制备高分子化合物 D．  发生该类反应后主产物中含有六元环 【变式】已知共轭二烯烃与烯或炔可发生反应生成六元环状化合物(DA反应)，如+。则异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)与丙烯反应，生成的产物的结构简式可能是 A． B． C． D． 题型02 “芳香性”与“不饱和性”的化学性质冲突 【典例】氧氟沙星是一种治疗呼吸道感染的抗菌药物，其结构简式如图所示。下列关于氧氟沙星的说法正确的是 A．属于苯的同系物 B．可发生取代、加成、氧化、消去反应 C．能与溶液反应 D．分子中所有原子可能处于同一平面 【变式】共轭二烯烃和Br2发生加成反应，方式通常有1，2－加成、1，4－加成、全加成等；苯及苯的同系物如甲苯、二甲苯等都是重要化工原料，都是无色不溶于水的液体，易挥发，有激性气味；能发生氧化、取代、加成等反应；若苯环相连的碳原子上连有氢原子，侧链可以被酸性高锰酸钾氧化成芳香酸。例如： “PX”即对二甲苯()，下列关于“PX”的叙述不正确的是 A．PX的化学式为C8H10，核磁共振氢谱图上有2组吸收峰 B．PX能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是苯的同系物 C．PX的二溴代物有3种同分异构体 D．PX不溶于水，密度比水小 题型03 “取代反应”与“加成反应”的机理与条件辨析 【典例】在催化作用下，卤素取代丙酸的反应机理如下。    下列说法错误的是 A．有机物V、Ⅵ中均含有手性碳原子 B．Ⅲ→Ⅳ过程中存在非极性键的断裂和极性键的形成 C．苯甲酸不能与卤素发生的取代反应 D．由反应机理可知酰溴的比羧基活性低 【变式】多取代呋喃（M）是许多天然产物和具有生物活性的重要药物的基本结构单元。由炔基酮（A）与重氮酯环加成生成M的反应机理如图所示。下列说法中错误的是 A．反应物A中最多有8个原子共平面 B．反应过程中Cu原子成键数目没有变化 C．反应过程中有极性键和非极性键的断裂和形成 D．合成M的总反应为+N2=CHCOOCH3+N2 题型04 “氧化反应”的规律与产物推断 【典例】1，4-环己二醇(H)是生产某些液晶材料和药物的原料，可通过以下路线合成： 回答下列问题： (1)A的实验式为 ，D的分子式为 。 (2)已知某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化可生成羧酸和酮，如(丙酮)，则C被酸性高锰酸钾溶液氧化后的有机产物为 (填结构简式)。 (3)G在核磁共振氢谱图中显示有 组峰。 (4)H与足量的金属钠发生反应的化学方程式为 。 (5)M与G互为同分异构体，则M中仅含六元环的结构有 种(不包括G本身及不考虑立体异构)。 (6)已知反应，则C与E在一定条件下发生反应的化学方程式为 。 【变式】有机物与生活、生产联系非常密切。回答下列问题： (1)检验乙醇中含有的少量乙酸，所用最佳试剂为 ；若要除去乙醇中的少量乙酸，方法为 。 (2)某烃结构用键线式可表示为，该烃与按物质的量之比为1：1加成，所得产物有 种（不考虑立体异构），其一种同分异构体键线式为，该同分异构体的名称为 （用系统命名法命名）。 (3)已知某有机化合物可以发生如下转化： ①A中含有的官能团名称为 。 ②两分子C在浓硫酸作用下可得到含3个六元环的产物，反应的化学方程式为 ，反应化学方程式为 。 ③E被酸性高锰酸钾溶液氧化后的有机生成物为 （填名称）。 题型05 “聚合反应”的类型与产物结构 【典例】尼龙66具有较强的耐磨性和较高的强度，可由己二酰氯和己二胺通过界面聚合反应（将两种单体分别溶于互不相溶的溶剂中，使其在两种溶剂的界面附近发生聚合反应）制得。 下列说法不正确的是 A．己二酰氯溶于四氯化碳，己二胺溶于水 B．加入可增大尼龙66的聚合度，原因是可吸收 C．尼龙66具有较高的强度，与高分子链之间存在氢键有关 D．尼龙66可在一定条件下水解，得到己二酰氯和己二胺 【变式】一种具有导电性的膜状聚合物的结构简式如图所示。有关此聚合物的相关说法错误的是 A．该聚合物的单体是乙炔 B．此聚合物是通过加成聚合反应制取的 C．该物质是纯净物 D．该导电性物质能使溴水褪色 【巩固训练】 1．对于烷烃的结构和性质的下列说法不正确的是 A．丙烷和丁烷互称为同系物 B． 的一溴代物有4种 C．沸点：丙烷>正丁烷>异丁烷 D．和互为同分异构体 2．下列说法正确的是 A．的一氯代物为5种 B．相同质量的不同烷烃，碳原子数越大，耗氧量越少 C．和互为同分异构体 D．和互为同系物 3．烯烃与卤化氢HX反应时，反应过程中物质和能量变化示意图如下。下列说法错误的是 A．中间体I比中间体Ⅱ更稳定 B．过渡态越稳定，所需活化能越低，反应越易进行 C．丙烯与HBr反应过程涉及非极性键的断裂和极性键的形成 D．该条件下，丙烯与HBr反应产物以1-溴丙烷为主 4．乙醚()是一种重要的有机溶剂，其沸点为。实验室制备乙醚的原理为，实验装置如图所示(夹持和加热装置已省略)。下列说法错误的是 A．冷凝水从a口进入后再加热三颈烧瓶 B．三颈烧瓶中若忘加入沸石可冷却后补加 C．反应过程中若温度控制不当会产生烯烃，酯类等副产物 D．冰水浴收集的液体经过分液即可获得纯乙醚 5．下列关于烷烃、炔烃及烯烃的说法中正确的是 A．中所有原子可能共平面 B．分子存在顺反异构体 C．沸点：正戊烷<异戊烷<新戊烷 D．有机物中最多有4个碳原子位于同一条直线 6．烯烃或炔烃在酸性KMnO4溶液的作用下，分子中的不饱和键完全断裂，此法可用于减短碳链或利用产物反推不饱和烃的结构等。已知烯烃与酸性KMnO4溶液反应的氧化产物的对应关系如表： 烯烃被氧化的部位 CH2= RCH= 氧化产物 CO2 RCOOH 某烯烃与酸性KMnO4溶液作用后得到的氧化产物有CO2、乙二酸(HOOC—COOH)和丙酮()。则该烯烃的结构简式可能是 A．CH2=CH-CH2-CH=CH2 B．CH2=CH-CH=CHCH2CH3 C． D． 7．如图是制备复杂芳香烃衍生物的部分工艺合成过程。下列有关说法错误的是 A．A分子中最多有15个原子共平面 B．由C到D发生了加成反应 C．B分子中含有两种官能团，能发生氧化反应 D．D属于烃类 8．由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃，几种稠环芳香烃的结构简式如图所示。下列有关说法不正确的是 A．四种稠环芳香烃均易溶于水 B．苯并[a]芘的分子式为 C．四种稠环芳香烃均可发生取代反应，并能发生氧化反应 D．并四苯的一氯代物有3种 9．肉桂酸苄酯常作为定香剂，可用于食品香精的调香原料。其分子的结构简式如下图所示。下列说法正确的是 A．分子为 B．能使酸性溶液、溴水褪色，且原理相同 C．能发生取代、氧化、加成和加聚反应 D．该有机物于芳香烃 10．由芳香烃A(分子式为)制备香料甲和医药中间体乙，合成路线如下： (1)香料甲分子中含氧官能团名称是___________。 (2)写出下列化学方程式(注明反应条件) 反应③___________。 反应⑦___________。 (3)下列说法正确的是___________。 a．①、④的反应类型依次是取代反应、加成反应 b．反应⑥和⑧是为了增大反应⑦中位于甲基邻位的产物比例 c．已知极易被氧化，从E到医药中间体乙需经过一系列反应，应先将苯上的甲基经酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基 (4)H是化合物G的同系物，相对分子质量比化合物G大，的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)，其中等效氢的个数之比为1：2：2：3的结构简式为___________。 【强化训练】 11．烷烃是我们一开始便学习的有机物，十分有趣。烷烃的卤化反应机理如下： 步(1)： 步(2)： 步(3)： 提示：自由基为缺电子物种，给电子基团可以使其稳定 下列说法不正确的是 A．步(2)是慢的一步，是氯化反应的决速步 B．反应中，有生成 C．比稳定，而比稳定 D．提高的量，且用大量，主要得到氯甲烷 12．为解决污染、变废为宝，我国科研人员研究在新型纳米催化剂和HMCM-22的表面将转化为烷烃，其过程如图，下列说法中正确的是 A．最终产物X、Y属于同系物 B．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有副产物产生 C．产物X名称为“3—甲基丁烷”或“异戊烷” D．产物X、Y的核磁共振氢谱中均有三组峰 13．烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示。某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图： 下列说法错误的是 A．异丁烷的二溴代物有三种 B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定 C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，2-溴丙烷含量更高 D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代反应的关键步骤 14．烯烃可与卤素发生加成反应，涉及环正离子中间体，历程如下： 已知： ①反应机理表明，此反应是分两步的加成反应，卤素离子从背面进攻。 ②反应中，能否形成环正离子与卤素电负性，半径相关。 下列说法不正确的是 A．若顺-2-丁烯与Br2单质发生加成反应，所生成的产物是一对对映异构 B．乙烯与溴水反应，产物存在BrCH2CH2OH C．烯烃与HOCl的加成也可能通过环正离子机理进行 D．此加成过程，顺式产物与反式产物含量相当 15．已知臭氧氧化反应如下： ①R1CH=CHR2被氧化为R1CHO和R2CHO ② 由此推断某烯烃被臭氧氧化的产物有 A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 16．由叠氮有机物和炔烃合成杂环化合物是“点击化学”的核心反应，在生物化学、超分子化学和材料化学研究领域得到了广泛的应用。使用一价铜作催化剂，基于同位素交叉等实验，Fokin等于2013年提出了双铜协同催化的机理如图所示。下列说法不正确的是 A．Cu位于元素周期表中的ds区，价层电子排布式为 B．过程④中N原子存在杂化方式的变化 C．一价催化剂能有效降低总反应的焓变，加快反应速率 D．该过程的总反应属于加成反应，可表示为 17．钯(Pd)类催化剂在有机合成中的应用非常广泛。LnPd催化剂可以催化卤代烃和炔烃的偶联反应，机理如图所示： 下列说法错误的是 A．若原料用苯乙炔和CH2=CHBr，则产物是 B．R1X变为时发生了还原反应 C．该反应用了两种催化剂：LnPd和CuX D．适量添加Na2CO3有利于提高产率 18．热塑性聚氨酯是具有高弹性、耐腐蚀能力的聚合物。一种基于二硫键的自修复热塑性聚氨酯材料Z可由X和Y聚合而成，下列有关说法正确的是 A．X属于芳香烃 B．Y的核磁共振氢谱峰有3组 C．Z在酸性溶液中完全水解得到X和Y D．X和Y生成Z的同时还有小分子生成 19．透骨草是治疗骨关节疾病的常用中药材，山奈酚是从中药杜仲中提取的一种具有抗菌、止咳祛痰作用的黄酮类化合物，透骨草的有效成分N和山奈酚的结构简式如图所示。下列说法正确的是 A．有机物N属于芳香烃化合物 B．1mol山奈酚与足量金属钠反应后生成44.8L氢气 C．1molN与足量溴水反应，最多消耗4molBr2 D．N与山奈酚所含的含氧官能团相同 20．有机物M、N、P的转化关系如图所示，下列有关说法中正确的是 A．P的分子式为C18H18NO4 B．1 mol M与H2加成时最多消耗7 mol H2 C．有机物N分子中所有原子一定共平面 D．有机物M、N、P均属于芳香烃 / 学科网（北京）股份有限公司 $