2.3 芳香烃 第2课时（同步讲义）化学人教版选择性必修3

本讲义聚焦苯的同系物核心知识点，系统梳理其概念（含通式、与芳香族化合物关系）、命名规则（一元至多元取代物）、性质（物理性质递变及化学性质中苯环与侧链相互影响），延伸至芳香烃同分异构体书写方法及有机物原子共面共线判断，构建从基础到应用的学习支架。 该资料通过对比苯与苯的同系物性质差异（如甲苯硝化、侧链氧化）体现“结构决定性质”化学观念，同分异构体书写“定二移一”法及共面共线模型分析培养科学思维，即学即练与考点例题结合实例（如TNT生成），课中助教师突破重难点，课后供学生巩固查漏。

第二章 烃 第三节 芳香烃 第2课时 苯的同系物 教学目标 1.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型与分子结构特点的关系。 2.熟悉芳香化合物同分异构体的书写。 3.根据平面正六边形模型，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。 重点和难点 重点：苯的同系物的性质。 难点：芳香化合物的同分异构体书写。 ◆知识点一 苯的同系物概念及命名 1.苯的同系物的概念与通式 （1）概念：分子中只含有 个苯环且苯环上的氢原子被 取代的烃，如甲苯()、乙苯()等。 （2）通式为 (n≥7)。 ①芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系 ②需要强调的是，苯的同系物分子中有且仅有一个苯环，苯环连接的侧链全部都是 。 2.苯的同系物的命名 （1）苯的一元烷基取代物 ①以苯环作为命名的母体，苯环上的侧链烷基为取代基进行命名，称为某苯。如苯环上的一个氢原子被甲基取代的产物称为甲苯，苯环上的一个氢原子被乙基取代的产物称为乙苯。 ②苯环所连的烷基较复杂时，则将 作为取代基，称为苯基。如称为2-甲基-3-苯基戊烷。 （2）苯的二元烷基取代物 ①当苯环上有两个相同的取代基时，可分别用“邻”“间”“对”来表示取代基的三种相对位置，或用“1,2”“1,3”“1,4”表示。如 ②当苯环上有两个不同取代基时，以较 的取代基和 为主体来命名，可用“邻”“间”“对”表示另一取代基与较复杂取代基的相对位置。如 （3）苯的多元烷基取代物 ①当苯环上有3个相同的取代基时，可用“连”“偏”“均”分别表示“1，2，3”“1，2，4”“1，3，5”三个取代基的相对位置关系，以三甲苯为例： ②当苯环上有多个取代基时，采用系统命名法命名，苯环上的编号必须符合取代基位次之和 的原则。当用取代基位次之和最小原则无法确定哪一种编号正确时，应保证较简单的取代基位次尽可能 。 即学即练 1．下列有机物命名不正确的是 A．：1，2，3-三甲苯 B．：4-甲基-2-己烯 C．：3-甲基-3-乙基-1-丁炔 D．：对硝基甲苯 2．命名下列化合物 （1）的名称是_____。 （2）的名称是_____。 （3）的名称是_____。 （4）A()的名称为_____。 ◆知识点二 苯的同系物的性质 1.物理性质 苯的同系物通常状况下都是 色 体，有类似苯的气味，密度比水的 ， 溶于水， 溶于有机溶剂，同时它们本身也是有机溶剂。随着分子中碳原子数的增加，苯的同系物的熔、沸点逐渐 。 2.化学性质(以甲苯为例) 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）苯的同系物与苯在化学性质上的相似之处 ①燃烧反应 苯和苯的同系物都能燃烧，且燃烧时火焰 并伴有 。苯的同系物的燃烧通式： 。 ②取代反应 苯和苯的同系物都能与卤素单质（X2）、浓硝酸等发生取代反应。 与卤素单质（X2）发生取代反应时，取代位置与反应条件有关。在催化剂作用下，取代的是苯环上烷基 、 位上的氢原子，而在光照条件下，取代的是侧链 上的氢原子。如： ③加成反应 苯和苯的同系物都能与氢气发生加成反应生成环己烷和环己烷的同系物。如： 。 （2）苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处 ①受侧链烷基的影响，苯的同系物中苯环上烷基 、 位上的氢原子活性增强，易被 。例如，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，其中生成三硝基取代物的化学方程式为 。 2，4，6-三硝基甲苯（TNT） 芳香烃衍生物的命名简介 ①当取代基为—NO2、一X(X为F、Cl、Br、I)等时，苯环为主体，称为硝基苯、卤(代)苯； ②当取代基为其他官能团，如—OH、—COOH、一NH2,称为苯酚、苯甲酸、苯胺； （3）为对二甲苯，为对苯二甲酸。 ②受苯环的影响，部分苯的同系物的侧链 被强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液）氧化。在苯的同系物中，如果侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有 ，则该侧链烷基就能被酸性高锰酸钾溶液氧化，通常被氧化为 （—COOH）；若与苯环直接相连的碳原子上 氢原子，则不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。如： 苯环对侧链上的烷基产生的影响，使与苯环直接相连的碳原子上的氢原子非常活泼，失去氢原子后，可以形成具有反应活性的中间体，导致侧链容易被强氧化剂氧化。当与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，无法形成具有反应活性的中间体，导致侧链不能被氧化。 即学即练 3．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 4．下列实验事实中，能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响的是 A．甲苯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲苯和浓硝酸反应生成2，4，6—三硝基甲苯 C．甲苯与氯气在光照条件下生成 D．甲苯和氢气加成生成甲基环己烷 一.芳香烃的同分异构体的书写 1.苯环上只有一个侧链 将苯环作为取代基，先写出 异构，然后写出 位置异构，再写出 位置异构，最后补写氢原子。 例如，与含有相同官能团，属于芳香烃的同分异构体的书写： （1）侧链碳架异构： C-C-C-C、 （2）插入法确定C=C键位置： C=C-C-C、C-C=C-C、 （3）等效氢法确定苯环位置 、、、（与原有机物结构相同）、、、、 （4）补写氢原子：根据碳原子形成4个价键，补写各碳原子上的氢原子。 2.苯环上有多个侧链 （1）先写苯环：以苯环为主体。 （2）再排侧链：取代基按由整到散的顺序书写。①若有两个侧链，按“邻、间、对”顺序书写。如： ②若有三个相同的侧链，以侧链为甲基为例，可采用“定二移一”的方法书写。 ③若有三个侧链，其中两个侧链相同(用一X表示),一个不同；先排两个相同的侧链，并按“邻、间、对”顺序书写，然后排不同的侧链。 ④若有三个完全不同的侧链：先排任意两个侧链(用一X、一Y表示),按“邻、间、对”顺序书写，然后排第三个侧链。 （3）总结 苯环上的氢原子被2个或3个取代基取代后的同分异构体的数目： 取代基 2个—X 1个一X，1个一Y 3个—X 1个一X，2个一Y 1个一X，1个一Y，1个一Z 同分异构体数目 3 3 3 6 10 二.有机物分子中原子共面、共线问题 1.常见分子的空间结构 代表物 空间结构 碳原子杂化类型 结构 球棍模型 结构特点 CH4 任意3原子共面，C—C可以旋转 C2H4 6原子共面，C==C不能旋转 C2H2 4原子共线(面)，C≡C不能旋转 C6H6 12原子共面，对角线上4原子共线 2．分子空间结构的基本判断 （1）结构中每出现一个碳碳双键：至少有 个原子共面。 （2）结构中每出现一个碳碳三键：至少有 个原子共线或共面。 （3）结构中每出现一个苯环：至少有 个原子共面。 （4）结构中每出现一个饱和碳原子：分子中所有原子 全部共面。 3.有机物分子中原子共线、共面的分析 先观察大分子的结构，找出甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的“影子”，再依据甲烷“正四面体”、乙烯“平面形”、乙炔“直线形”和苯“平面形”等空间结构和键角展开结构简式，并注意键的旋转。解题时注意题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 （1）直线与平面连接 如乙烯基乙炔()，利用乙烯的平面结构模型和乙炔的直线结构模型分析，所有原子共平面，4个原子共直线。 （2）平面与平面连接 如果两个平面结构通过单键(σ键)相连，则由于单键的旋转性，两个平面不一定重合。如苯乙烯分子()中共平面的原子至少12个，最多16个。 （3）平面与立体连接 如果甲基与平面结构通过单键相连，则由于单键的旋转性，甲基的一个氢原子可能暂时处于这个平面上。如丙烯分子中，共平面原子至少6个，最多7个。 （4）直线、平面与立体连接 如图所示的分子中共平面原子至少12个，最多19个。其中1,2,3,4、6,8,9,10号原子一定共直线。 实践应用 5．下列有关有机化合物分子中原子的共线共面说法正确的是 A．甲苯分子最多有12个原子处于同一平面上 B．丙烯分子中最多有6个原子在同一平面上 C．苯乙烯分子有14个原子处于同一平面上 D．有6个碳原子在同一直线上 6．、、三种有机物的结构简式如图所示。回答下列问题：     X                 Y                 Z （1）的分子式为_______；属于苯的同系物的是_______(填代号，下同)。 （2）上述三种物质中，_______的一氯代物有2种；能使溴的四氯化碳溶液褪色的有_______。 （3）有机物分子中最多能有_______个碳原子共面。 （4）写出满足下列条件的的同分异构体的结构简式：_______。 ⅰ.含有苯环 ⅱ.核磁共振氢谱图中有两组峰，峰面积之比为 （5）写出发生三硝基取代反应的化学方程式：_______。 考点一 苯的同系物的性质 【例1】甲苯的下列性质中由基团间的相互影响而产生的是 A．甲苯能与发生加成反应 B．甲苯能萃取溴水中的溴 C．甲苯能在Fe粉催化下与液溴发生取代反应 D．甲苯能使酸性溶液褪色 【变式1-1】下列关于有机物的叙述中错误的是 A．甲苯与氯气在光照下发生一元取代反应，主要生成2-氯甲苯或4-氯甲苯 B．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持50~60℃可反应生成硝基苯 C．乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为 D．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷 【变式1-2】乙苯是一种重要的有机化工原料，可合成有机化合物B、C、D，如图所示： 回答下列问题： （1）反应①的反应物和条件为_______，反应②的反应物和条件为_______。 （2）B的官能团名称为_______。 （3）C的名称为_______。 （4）由D生成的聚合物结构简式为_______。 （5）B的芳香族同分异构体共有_______种，其中核磁共振氢谱图有三组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。 考点二 芳香烃及其衍生物的应用 【例2】化合物甲可在一定条件下发生分子内反应生成乙，如图所示。 下列说法正确的是 A．甲中碳原子均采取sp2、sp3杂化 B．乙分子含1种官能团，属于芳香族化合物 C．1 mol甲最多能与7 mol H2发生加成反应 D．能与反应生成 【变式2-1】已知有机物M、N、W能发生下列反应，下列说法正确的是 A．M、N、W均不易溶于水 B．N的名称为2-丙烯 C．W能够与溴水发生取代反应 D．M的一氯代物为3种 【变式2-2】最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 考点三 芳香烃的同分异构体的书写 【例3】(Q)的同分异构体有多种，其中含有苯环的Q的同分异构体的结构共有(不考虑立体异构且不考虑Q本身) A．6种 B．7种 C．8种 D．9种 【变式3-1】某有机物的结构简式如图所示，下列关于该有机物的叙述不正确的是 A．最多有10个碳原子共面 B．最多有6个原子共线 C．该有机物的等效氢原子有7种 D．该有机物含有1mol碳碳双键 【变式3-2】写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式_________________。 ①属于芳香烃       ②分子中不同化学环境的氢原子数比为6:2:1:1 考点四 有机物共线共面问题 【例4】有下列有机物： ①   ②   ③④ ⑤ 请分析回答： （1）上述有机物中所有原子可能共面的有________（填序号）。 （2）②中共线原子有________个 （3）⑤中最多共面原子有________个。 【变式4-1】某烃的结构简式为，分子中共线碳原子数为，至少有个碳原子共面，至多有个碳原子共面，、、分别是 A．7、6、11 B．7、8、12 C．5、9、13 D．5、8、11 【变式4-2】写出与互为同分异构，且一溴代物只有两种的芳香烃的结构简式：_______。写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件：_______。 基础达标 1．具有明显现象的官能团特征反应常被用来鉴别有机化合物。下列各组有机物的鉴别所选试剂不能达到目的是 A．苯、溴苯、乙醇：水 B．环己烷、环己烯：酸性高锰酸钾溶液 C．苯、甲苯：溴水 D．甲苯、四氯化碳、裂化汽油：溴水 2．已知下面信息： 产物物质的量分数         58%           4%           38% 产物物质的量分数            6%            93%             1% 下列说法错误的是 A．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 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．的一氯代物有3种 3．“芬必得”具有解热镇痛作用及抗性素作用，其主要成分结构简式如下图所示，下列有关“芬必得”说法错误的是 A．乙酸与其互为同系物 B．分子式为C13H18O2 C．属于芳香族化合物 D．分子中所有碳原子不可能处于同一平面内 4．如图是甲苯的转化关系(部分产物没有标出)，叙述正确的是 A．反应③说明了甲基对苯环的影响 B．因为甲烷与苯均不与酸性KMnO4反应，所以反应②不会发生 C．反应①为取代反应，其产物只有1种 D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 5．湖北薪春李时珍的《本草纲目》记载中的中药丹参，其水溶性有效成分之一的结构简式如图。下列说法正确的是 A．该物质属于芳香烃 B．依据红外光谱可获得官能团的信息 C．分子中有5个手性碳原子 D．1mol该物质最多能与发生加成反应 6．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，说法正确的是 A．可用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙苯和苯乙烯 B．乙苯的一氯代物共有3种 C．1mol乙苯发生硝化反应，最多消耗3mol浓HNO3 D．乙苯分子内共平面的原子数最多为13个 7．工业上将苯的蒸气通过赤热的铁合成一种可作传热载体的化合物，该化合物分子中苯环上的一氯代物有3种，1 mol该化合物催化加氢时最多消耗6 mol氢气，判断这种化合物可能是 A． B． C． D． 8．某有机化合物中碳原子和氢原子的原子个数比为，不能与溴水反应却能使酸性溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍。在铁存在时与反应能生成两种一溴代物。该有机化合物可能是 A． B．    C．   D．   9．“十大楚药”麻城福白菊主要成分之一的结构简式如图所示。下列说法错误的是 A．属于芳香烃的衍生物 B．该分子含有2种官能团 C．该分子含有3个杂化的原子 D．该物质可发生加成反应、氧化反应 综合应用 10．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 11．（多选）甲苯是重要的化工原料。下列有关甲苯的说法错误的是 A．分子中碳原子一定处于同一平面 B．可与溴水发生加成反应 C．与混合即可生成甲基环己烷 D．光照下与氯气发生取代反应 12．（多选）甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子，对该分子的描述不正确的是 A．分子式为 B．该化合物为芳香烃 C．分子中碳碳键之间的键角有3种 D．分子中所有原子一定处于同一平面 13．（多选）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 14．（多选）关于 的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 15．芳香族化合物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_______；属于_______(填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 （2）的反应方程式是_______。 （3）在A→B反应的副产物中，与互为同分异构体的副产物的结构简式为_______。 （4）A→C的反应类型为_______，可能的结构有_______种。 （5）A与酸性溶液反应可得到，写出的结构简式：_______。 16．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)___________。 17．光催化技术是利用太阳能驱动化学反应的前沿方向。某课题组采用以下工艺，通过光催化水产生羟基自由基而启动反应，再利用将对二甲苯选择性氧化为对甲基苯甲酸。 反应原理： 实验步骤： I.在的双颈圆底烧瓶中，加入少量二氧化钛纳米管粉末、对二甲苯和乙腈-水混合溶液(体积比4：1)。 II.连通氧气源，开启冷凝水和磁力搅拌，光照。每隔一定时间，用注射器抽取少量反应液，分析产物组成。一段时间后，终止反应。 III.将反应液离心分离出固体催化剂。将上清液转移至圆底烧瓶，蒸除乙腈溶剂。向剩余的水相中加入过量稀溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层，再用稀盐酸酸化至，析出白色固体。抽滤、洗涤、用无水干燥得产品。 回答下列问题： （1）对比作氧化剂，简要阐述本工艺的优点_______(答出两点即可)。 （2）步骤I采用“乙腈-水混合溶液”而不只用乙腈的主要原因是_______。 （3）产率随步骤II反应时间的变化关系如下表所示，可判断获得对甲基苯甲酸的最佳反应时间为_______，超过反应时间，产率下降的可能原因是_______。 反应时间/h 1 2 3 4 6 8 10 12 对甲基苯甲酸产率/% 18 38 58 75 85 78 70 65 （4）步骤III中加入后，发生反应的化学方程式是_______、_______。 （5）在最佳反应时间时，理论上可获得对甲基苯甲酸的最大产量为_______g(结果保留3位有效数字)。 （6）实验小组获得产品的质谱图，推测产物中是否混有杂质，并说明理由_______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 烃 第三节 芳香烃 第2课时 苯的同系物 教学目标 1.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型与分子结构特点的关系。 2.熟悉芳香化合物同分异构体的书写。 3.根据平面正六边形模型，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。 重点和难点 重点：苯的同系物的性质。 难点：芳香化合物的同分异构体书写。 ◆知识点一 苯的同系物概念及命名 1.苯的同系物的概念与通式 （1）概念：分子中只含有一个苯环且苯环上的氢原子被烷基取代的烃，如甲苯()、乙苯()等。 （2）通式为CnH2n－6(n≥7)。 ①芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物的关系 ②需要强调的是，苯的同系物分子中有且仅有一个苯环，苯环连接的侧链全部都是烷基。 2.苯的同系物的命名 （1）苯的一元烷基取代物 ①以苯环作为命名的母体，苯环上的侧链烷基为取代基进行命名，称为某苯。如苯环上的一个氢原子被甲基取代的产物称为甲苯，苯环上的一个氢原子被乙基取代的产物称为乙苯。 ②苯环所连的烷基较复杂时，则将苯环作为取代基，称为苯基。如称为2-甲基-3-苯基戊烷。 （2）苯的二元烷基取代物 ①当苯环上有两个相同的取代基时，可分别用“邻”“间”“对”来表示取代基的三种相对位置，或用“1,2”“1,3”“1,4”表示。如 ②当苯环上有两个不同取代基时，以较复杂的取代基和苯环为主体来命名，可用“邻”“间”“对”表示另一取代基与较复杂取代基的相对位置。如 （3）苯的多元烷基取代物 ①当苯环上有3个相同的取代基时，可用“连”“偏”“均”分别表示“1，2，3”“1，2，4”“1，3，5”三个取代基的相对位置关系，以三甲苯为例： ②当苯环上有多个取代基时，采用系统命名法命名，苯环上的编号必须符合取代基位次之和最小的原则。当用取代基位次之和最小原则无法确定哪一种编号正确时，应保证较简单的取代基位次尽可能小。 即学即练 1．下列有机物命名不正确的是 A．：1，2，3-三甲苯 B．：4-甲基-2-己烯 C．：3-甲基-3-乙基-1-丁炔 D．：对硝基甲苯 【答案】C 【解析】A．根据烷烃的命名原则，为1，2，3−三甲苯，A正确； B．该有机物主链有6个碳原子，2号碳上有1个碳碳双键，4号碳原子上有一个甲基，则该有机物的名称为4−甲基−2−己烯，B正确； C．的名称为3，3−二甲基−1−戊烯，C错误； D．根据习惯命名为对硝基甲苯，D正确； 故选C。 2．命名下列化合物 （1）的名称是_____。 （2）的名称是_____。 （3）的名称是_____。 （4）A()的名称为_____。 【答案】（1）邻硝基甲苯（2-硝基甲苯） （2）间二氯苯（1，3-二氯苯） （3）苯乙炔 （4）邻二甲苯 【解析】（1）母体是甲苯，故名称是邻硝基甲苯（2-硝基甲苯）； （2）母体是苯，故名称是间二氯苯（1，3-二氯苯）； （3）母体是苯，故名称是苯乙炔； （4）名称是邻二甲苯。 ◆知识点二 苯的同系物的性质 1.物理性质 苯的同系物通常状况下都是无色液体，有类似苯的气味，密度比水的小，不溶于水，易溶于有机溶剂，同时它们本身也是有机溶剂。随着分子中碳原子数的增加，苯的同系物的熔、沸点逐渐升高。 2.化学性质(以甲苯为例) 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）苯的同系物与苯在化学性质上的相似之处 ①燃烧反应 苯和苯的同系物都能燃烧，且燃烧时火焰明亮并伴有浓烟。苯的同系物的燃烧通式： CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。 ②取代反应 苯和苯的同系物都能与卤素单质（X2）、浓硝酸等发生取代反应。 与卤素单质（X2）发生取代反应时，取代位置与反应条件有关。在催化剂作用下，取代的是苯环上烷基邻、对位上的氢原子，而在光照条件下，取代的是侧链烷基上的氢原子。如： ③加成反应 苯和苯的同系物都能与氢气发生加成反应生成环己烷和环己烷的同系物。如： ＋3H2 。 （2）苯的同系物与苯在化学性质上的不同之处 ①受侧链烷基的影响，苯的同系物中苯环上烷基邻、对位上的氢原子活性增强，易被取代。例如，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，其中生成三硝基取代物的化学方程式为 ＋3HO—NO2 ＋ 3H2O。 2，4，6-三硝基甲苯（TNT） 芳香烃衍生物的命名简介 ①当取代基为—NO2、一X(X为F、Cl、Br、I)等时，苯环为主体，称为硝基苯、卤(代)苯； ②当取代基为其他官能团，如—OH、—COOH、一NH2,称为苯酚、苯甲酸、苯胺； （3）为对二甲苯，为对苯二甲酸。 ②受苯环的影响，部分苯的同系物的侧链能被强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液）氧化。在苯的同系物中，如果侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，则该侧链烷基就能被酸性高锰酸钾溶液氧化，通常被氧化为羧基（—COOH）；若与苯环直接相连的碳原子上无氢原子，则不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。如： 苯环对侧链上的烷基产生的影响，使与苯环直接相连的碳原子上的氢原子非常活泼，失去氢原子后，可以形成具有反应活性的中间体，导致侧链容易被强氧化剂氧化。当与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子时，无法形成具有反应活性的中间体，导致侧链不能被氧化。 即学即练 3．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 【解析】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。 4．下列实验事实中，能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响的是 A．甲苯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲苯和浓硝酸反应生成2，4，6—三硝基甲苯 C．甲苯与氯气在光照条件下生成 D．甲苯和氢气加成生成甲基环己烷 【答案】B 【解析】A．烷烃不能使高锰酸钾容易褪色，而甲苯被高锰酸钾溶液氧化时，氧化的位置是甲基，故体现出苯环使甲基活化，A错误； B．甲苯和浓硝酸反应、浓硫酸发生取代反应，侧链对苯环有影响，使得苯环变得活跃，甲苯硝化生成2，4，6—三硝基甲苯，能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响，B正确； C．甲苯与氯气在光照条件下发生取代反应，取代在甲基上，故不能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响，C错误； D．甲苯中苯环含有不饱和键，能与氢气发生加成反应，故不能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响，D错误； 故选B。 一.芳香烃的同分异构体的书写 1.苯环上只有一个侧链 将苯环作为取代基，先写出碳架异构，然后写出官能团位置异构，再写出苯环位置异构，最后补写氢原子。 例如，与含有相同官能团，属于芳香烃的同分异构体的书写： （1）侧链碳架异构： C-C-C-C、 （2）插入法确定C=C键位置： C=C-C-C、C-C=C-C、 （3）等效氢法确定苯环位置 、、、（与原有机物结构相同）、、、、 （4）补写氢原子：根据碳原子形成4个价键，补写各碳原子上的氢原子。 2.苯环上有多个侧链 （1）先写苯环：以苯环为主体。 （2）再排侧链：取代基按由整到散的顺序书写。①若有两个侧链，按“邻、间、对”顺序书写。如： ②若有三个相同的侧链，以侧链为甲基为例，可采用“定二移一”的方法书写。 ③若有三个侧链，其中两个侧链相同(用一X表示),一个不同；先排两个相同的侧链，并按“邻、间、对”顺序书写，然后排不同的侧链。 ④若有三个完全不同的侧链：先排任意两个侧链(用一X、一Y表示),按“邻、间、对”顺序书写，然后排第三个侧链。 （3）总结 苯环上的氢原子被2个或3个取代基取代后的同分异构体的数目： 取代基 2个—X 1个一X，1个一Y 3个—X 1个一X，2个一Y 1个一X，1个一Y，1个一Z 同分异构体数目 3 3 3 6 10 二.有机物分子中原子共面、共线问题 1.常见分子的空间结构 代表物 空间结构 碳原子杂化类型 结构 球棍模型 结构特点 CH4 正四面体 sp3 任意3原子共面，C—C可以旋转 C2H4 平面结构 sp2 6原子共面，C==C不能旋转 C2H2 直线形 sp 4原子共线(面)，C≡C不能旋转 C6H6 平面正六边形 sp2 12原子共面，对角线上4原子共线 2．分子空间结构的基本判断 （1）结构中每出现一个碳碳双键：至少有6个原子共面。 （2）结构中每出现一个碳碳三键：至少有4个原子共线或共面。 （3）结构中每出现一个苯环：至少有12个原子共面。 （4）结构中每出现一个饱和碳原子：分子中所有原子不可能全部共面。 3.有机物分子中原子共线、共面的分析 先观察大分子的结构，找出甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的“影子”，再依据甲烷“正四面体”、乙烯“平面形”、乙炔“直线形”和苯“平面形”等空间结构和键角展开结构简式，并注意键的旋转。解题时注意题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 （1）直线与平面连接 如乙烯基乙炔()，利用乙烯的平面结构模型和乙炔的直线结构模型分析，所有原子共平面，4个原子共直线。 （2）平面与平面连接 如果两个平面结构通过单键(σ键)相连，则由于单键的旋转性，两个平面不一定重合。如苯乙烯分子()中共平面的原子至少12个，最多16个。 （3）平面与立体连接 如果甲基与平面结构通过单键相连，则由于单键的旋转性，甲基的一个氢原子可能暂时处于这个平面上。如丙烯分子中，共平面原子至少6个，最多7个。 （4）直线、平面与立体连接 如图所示的分子中共平面原子至少12个，最多19个。其中1,2,3,4、6,8,9,10号原子一定共直线。 实践应用 5．下列有关有机化合物分子中原子的共线共面说法正确的是 A．甲苯分子最多有12个原子处于同一平面上 B．丙烯分子中最多有6个原子在同一平面上 C．苯乙烯分子有14个原子处于同一平面上 D．有6个碳原子在同一直线上 【答案】D 【解析】A．已知苯分子中12个原子一定共平面，一个甲基通过旋转可以增加一个H与原苯环所在平面共平面，即甲苯分子最多有13个原子处于同一平面上，故A错误； B．丙烯分子中形成碳碳双键和其所连接的原子在同一平面上，一个甲基通过旋转可以增加一个H与碳碳双键所在平面共平面，最多有7个原子在同一平面上，故B错误； C．苯乙烯分子中存在苯环和乙烯所在的2个平面结构，两平面之间通过碳碳单键连接，故两平面上的所有原子均可能共平面，故苯乙烯最多有16个原子处于同一平面上，故C错误； D．如图所示，有6个碳原子在同一直线上，故D正确； 故选D。 6．、、三种有机物的结构简式如图所示。回答下列问题： X                   Y                  Z （1）的分子式为_______；属于苯的同系物的是_______(填代号，下同)。 （2）上述三种物质中，_______的一氯代物有2种；能使溴的四氯化碳溶液褪色的有_______。 （3）有机物分子中最多能有_______个碳原子共面。 （4）写出满足下列条件的的同分异构体的结构简式：_______。 ⅰ.含有苯环 ⅱ.核磁共振氢谱图中有两组峰，峰面积之比为 （5）写出发生三硝基取代反应的化学方程式：_______。 【答案】（1） （2） 、 （3）8 （4） （5） 【解析】（1）根据图示结构简式知的分子式为C9H12；同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物，因此属于苯的同系物的是，故答案为：C9H12；。 （2）上述三种物质中，X中有5种不同化学环境的氢原子，则一氯代物有5种；Y中对称程度较高，共有2种不同化学环境的氢原子，则一氯代物有2种；Z中共有6种不同化学环境的氢，则一氯代物有种；Y和Z中含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色；故答案为：Y；Y、Z。 （3）有机物X中苯环上的6个碳原子及与苯环直接相连的碳原子肯定处在同一平面上，单键可以旋转，两个甲基中有一个碳原子可以与苯环共面，则最多能有8个碳原子共平面，故答案为：8。 （4）Y的分子式为C9H12，(i)含有苯环，则取代基中不含双键等不饱和键，(ii)核磁共振氢谱图中有两组峰，峰面积之比为3：1，对称度较高，则结构简式为，故答案为：。 （5）发生三硝基取代反应的化学方程式：，故答案为：。 考点一 苯的同系物的性质 【例1】甲苯的下列性质中由基团间的相互影响而产生的是 A．甲苯能与发生加成反应 B．甲苯能萃取溴水中的溴 C．甲苯能在Fe粉催化下与液溴发生取代反应 D．甲苯能使酸性溶液褪色 【答案】D 【解析】A．苯能与氢气发生加成反应，甲苯也能，不能说明基团间的相互影响而产生，A不符合题意； B．甲苯能萃取溴水中的溴，苯也能，不能说明基团间的相互影响而产生，B不符合题意； C．甲苯能在铁粉催化下与液溴发生取代反应,苯也能在铁粉催化下与液溴发生取代反应，不能说明基团间的相互影响而产生，C不符合题意。 D．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明基团间的相互影响而产生的，D符合题意； 故选D。 【变式1-1】下列关于有机物的叙述中错误的是 A．甲苯与氯气在光照下发生一元取代反应，主要生成2-氯甲苯或4-氯甲苯 B．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持50~60℃可反应生成硝基苯 C．乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为 D．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷 【答案】A 【解析】 A．光照条件下甲苯与氯气发生一元取代反应主要生成和氯化氢，故A错误； B．浓硫酸作用下苯与浓硝酸共热并保持50~60℃可发生硝化反应生成硝基苯和水，故B正确； C．乙苯分子中苯环使侧链的活性增强，可被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸，C正确； D．苯乙烯分子中含有的苯环、碳碳双键一定条件下能与氢气发生加成反应，所以苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷，故D正确； 故选A。 【变式1-2】乙苯是一种重要的有机化工原料，可合成有机化合物B、C、D，如图所示： 回答下列问题： （1）反应①的反应物和条件为_______，反应②的反应物和条件为_______。 （2）B的官能团名称为_______。 （3）C的名称为_______。 （4）由D生成的聚合物结构简式为_______。 （5）B的芳香族同分异构体共有_______种，其中核磁共振氢谱图有三组峰，峰面积之比为的结构简式为_______。 【答案】（1）、光照 浓硝酸、浓硫酸、加热 （2）溴原子(或碳溴键) （3）对硝基乙苯或4-硝基乙苯 （4） （5）13 、 【分析】乙苯与溴在光照条件下发生取代反应生成，在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成；乙苯与浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生硝化反应生成，据此分析； 【解析】（1）反应①的反应物和条件为、光照；反应②的反应物和条件为浓硝酸、浓硫酸、加热； （2）B的官能团名称为溴原子(或碳溴键)； （3）C中乙基和硝基处于对位，名称为对硝基乙苯或4-硝基乙苯； （4）由D苯乙烯发生加聚反应生成的聚合物结构简式为； （5）B的芳香族同分异构体含有苯环，若有1个侧链，为-CH2CH2Br；若有2个侧链，可以为-Br、-CH2CH3或-CH3、-CH2Br，各有邻、间、对3种位置；若有3个侧链，为-CH3、-CH3、-Br，有6种相对位置：、、，故芳香族同分异构体共有13种；其中核磁共振氢谱图有三组峰，峰面积之比为的结构简式为、。 考点二 芳香烃及其衍生物的应用 【例2】化合物甲可在一定条件下发生分子内反应生成乙，如图所示。 下列说法正确的是 A．甲中碳原子均采取sp2、sp3杂化 B．乙分子含1种官能团，属于芳香族化合物 C．1 mol甲最多能与7 mol H2发生加成反应 D．能与反应生成 【答案】C 【解析】A．甲中含有甲基、碳碳双键、碳碳三键，碳原子采取sp、sp2、sp3杂化，A错误； B．乙分子含醚键和碳碳双键2种官能团，属于芳香族化合物，B错误； C．甲中含有2个碳碳双键、1个苯环、1个碳碳三键，1 mol甲最多能与7 mol H2发生加成反应，C正确； D．是共轭双烯体系，能够和发生狄尔斯-阿尔德反应生成或，D错误； 故选C。 【变式2-1】已知有机物M、N、W能发生下列反应，下列说法正确的是 A．M、N、W均不易溶于水 B．N的名称为2-丙烯 C．W能够与溴水发生取代反应 D．M的一氯代物为3种 【答案】A 【解析】A．M、N、W均为烃，烃均不易溶于水，A正确； B．对烯烃进行系统命名时，从离双键近的一端开始为主链上的C编号，CH2=CH-CH3中的C从左到右依次编为1号、2号、3号，1号、2号碳原子均为双键碳原子，取较小的编号描述双键的位置，则N的名称为丙烯，B错误； C．W不能与溴水发生取代反应，W在光照或者FeBr3作催化剂的条件下能与纯的溴单质反应，C错误； D．M的结构中一共含4种H(苯环上3种，甲基中1种)，则其一氯代物有4种，D错误； 故选A。 【变式2-2】最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 【答案】D 【解析】A．环型中碳原子的价层电子对数为，无孤电子对，因此碳原子采取杂化，不是杂化，A错误； B．环型和都属于分子晶体，分子晶体的熔点随相对分子质量增大而升高，相对分子质量更大，因此环型熔点低于，B错误； C．的原料对应的烃是萘，萘不属于苯的同系物；且苯环上的氢原子被氯取代需要催化剂，光照条件下只能取代烷基侧链的氢，无法得到该原料，C错误； D．同素异形体是同种元素组成的不同单质，环型和石墨烯都是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，D正确； 故选D。 考点三 芳香烃的同分异构体的书写 【例3】(Q)的同分异构体有多种，其中含有苯环的Q的同分异构体的结构共有(不考虑立体异构且不考虑Q本身) A．6种 B．7种 C．8种 D．9种 【答案】B 【解析】 含有苯环的同分异构体，主要考虑将苯环上的取代基进行变换得到。 1，若苯环上有一个取代基，则含三个碳，可写成正丙基和异丙基，有2种同分异构体； 2，若苯环上有2个取代基，则为甲基和乙基，有邻，间，对三种结构，除去Q本身，还有2种同分异构体； 3，若苯环上有三个取代基，则为三个相同的甲基，有3种同分异构体； 综上所述，共有7种同分异构体，故选B。 【变式3-1】某有机物的结构简式如图所示，下列关于该有机物的叙述不正确的是 A．最多有10个碳原子共面 B．最多有6个原子共线 C．该有机物的等效氢原子有7种 D．该有机物含有1mol碳碳双键 【答案】B 【解析】A．苯环上6个C共面，碳碳双键及相连的饱和C原子共面，余下的3个C原子中有1个C原子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，A正确； B．该有机物的结构简式可以表示为，最多有4个原子共线，B错误； C．该有机物的等效氢原子有7种，，C正确； D．苯环中不含碳碳双键，由图可知，该有机物中含有1个碳碳双键，该有机物含有1mol碳碳双键，D正确； 故选B。 【变式3-2】写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式_________________。 ①属于芳香烃       ②分子中不同化学环境的氢原子数比为6:2:1:1 【答案】 【解析】乙苯的同分异构体满足条件：①属于芳香烃；②分子中不同化学环境的氢原子数比为6:2:1:1，说明其中含有2个甲基，且为对称的结构，满足条件的同分异构体为。 考点四 有机物共线共面问题 【例4】有下列有机物： ①   ②   ③④ ⑤ 请分析回答： （1）上述有机物中所有原子可能共面的有________（填序号）。 （2）②中共线原子有________个 （3）⑤中最多共面原子有________个。 【答案】（1）①③ （2）4 （3）17 【解析】（1）①是平面形结构，所有原子都在同一平面内；②中含有甲基，甲基是四面体结构，所以所有原子不可能共面；③中苯环是平面结构，碳碳双键也是平面结构，通过单键的旋转，所有原子可能共面；④中含有乙基，乙基中存在四面体结构，所有原子不可能共面；⑤中含有甲基，甲基是四面体结构，所有原子不可能共面。所以所有原子可能共面的有①③。 （2）中，与碳碳三键直接相连的原子在同一条直线上，所以这4个原子共线，即共线原子有4个。 （3）中苯环是平面结构，有12个原子共面，碳碳双键是平面结构，有6个原子共面，通过单键的旋转，甲基上最多有1个H原子可以与苯环和双键所在平面共面，苯环和双键碳原子所在的平面为最大平面，此平面包含苯环的6个碳原子、5个氢原子，以及取代基上的3个碳原子和与双键末端碳原子相连的2个氢原子，共16个原子。甲基绕碳碳单键旋转，可以有1个氢原子也处于该平面。因此最多共面的原子数为个。 【变式4-1】某烃的结构简式为，分子中共线碳原子数为，至少有个碳原子共面，至多有个碳原子共面，、、分别是 A．7、6、11 B．7、8、12 C．5、9、13 D．5、8、11 【答案】C 【解析】碳碳三键两端碳原子及与其直接相连的碳原子共线，苯环对角线上的原子共线，则该分子中共线的碳原子个数为5个；苯环上原子及与苯环直接相连的原子共平面，碳碳三键两端碳原子及与其直接相连的碳原子共线也共面，碳碳双键两端碳原子及与其直接相连的原子共平面，结合单键可旋转特性，至少有9个碳原子共面，至多有13个碳原子共面，答案选C。 【变式4-2】写出与互为同分异构，且一溴代物只有两种的芳香烃的结构简式：_______。写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件：_______。 【答案】 液溴，铁催化；溴蒸气，光照。 【解析】的分子式是C9H12，属于芳香烃的化合物中含有苯环，苯环的不饱和度为4，所以符合题意的同分异构体中不含其他官能团，则该芳香烃分子中只有烷基取代基，一溴代物只有2种， 则苯环和取代基各一种，所以该芳香烃为对称分子，所以只能是 1,3,5-三甲苯，其结构简式为。当取代侧链的H原子时，条件是光照、溴蒸气；当取代苯环上的H原子时，条件是Fe作催化剂和液溴。 基础达标 1．具有明显现象的官能团特征反应常被用来鉴别有机化合物。下列各组有机物的鉴别所选试剂不能达到目的是 A．苯、溴苯、乙醇：水 B．环己烷、环己烯：酸性高锰酸钾溶液 C．苯、甲苯：溴水 D．甲苯、四氯化碳、裂化汽油：溴水 【答案】C 【解析】A．苯不溶于水，比水轻，溴苯不溶于水，比水重，乙醇与水互溶不分层，可以用水鉴别三种物质，A不符合题意； B．酸性高锰酸钾溶液基于烯烃的氧化反应，环己烯褪色而环己烷不褪色，现象明显，能达到目的，B不符合题意； C．苯和甲苯均不与溴水反应，苯与甲苯都比水轻，可以萃取出溴水中的溴，二者现象相同，无法区分，C符合题意； D．裂化汽油能使溴水褪色，甲苯和四氯化碳均不与溴水反应且不互溶，甲苯的密度小于溴水，四氯化碳的密度大于溴水，故能达到鉴别目的，D不符合题意； 故选C。 2．已知下面信息： 产物物质的量分数         58%           4%           38% 产物物质的量分数            6%            93%             1% 下列说法错误的是 A．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 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．的一氯代物有3种 【答案】D 【解析】A．甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确； B．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，B正确； C．甲苯发生硝化反应时，产物的量最少，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，C正确； D．的氢原子有5种，一氯代物有5种，D错误； 故选D。 3．“芬必得”具有解热镇痛作用及抗性素作用，其主要成分结构简式如下图所示，下列有关“芬必得”说法错误的是 A．乙酸与其互为同系物 B．分子式为C13H18O2 C．属于芳香族化合物 D．分子中所有碳原子不可能处于同一平面内 【答案】A 【分析】分析该有机物的结构简式可知，分子式为C13H18O2，含有官能团羧基，分子中含有苯环，属于芳香族化合物，据此回答。 【解析】A．该有机物和乙酸分子组成不是相差若干个CH2原子团，不互为同系物，A错误； B．有机物含有13个碳原子，分子式为C13H18O2，B正确； C．分子中含有苯环，属于芳香族化合物，C正确; D．含有6个饱和碳原子，且1个碳上就连有4个饱和碳原子，所以分子中所有碳原子不可能处于同一平面内，D正确； 故选A。 4．如图是甲苯的转化关系(部分产物没有标出)，叙述正确的是 A．反应③说明了甲基对苯环的影响 B．因为甲烷与苯均不与酸性KMnO4反应，所以反应②不会发生 C．反应①为取代反应，其产物只有1种 D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 【答案】A 【解析】A．甲苯发生硝化反应可以在甲基的邻对位发生取代，是由于甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活性更高，A正确；    B．苯环对甲基的影响使甲基活性增强了，甲苯可以被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸，B正确； C．甲苯在光照条件下能与氯气发生取代反应，氯原子取代甲基上氢，甲基上存在3个氢，则产物会有3种，C错误； D．甲苯中苯环能与氢气加成，1 mol甲苯与3 mol H2发生加成反应，D错误； 故选A。 5．湖北薪春李时珍的《本草纲目》记载中的中药丹参，其水溶性有效成分之一的结构简式如图。下列说法正确的是 A．该物质属于芳香烃 B．依据红外光谱可获得官能团的信息 C．分子中有5个手性碳原子 D．1mol该物质最多能与发生加成反应 【答案】B 【解析】A．该物质中除C、H外还含有O元素，不属于芳香烃，故A项错误； B．依据红外光谱可获得官能团的信息，故B项正确； C．该分子中含有4个手性碳原子，如图“*”所示：，故C项错误； D．分子中碳碳双键、苯环可以与H2加成，1个碳碳双键消耗1mol H2，一个苯环可以与3molH2发生加成反应，则1 mol该物质最多消耗13 mol H2，故D项错误； 故本题选B。 6．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，说法正确的是 A．可用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙苯和苯乙烯 B．乙苯的一氯代物共有3种 C．1mol乙苯发生硝化反应，最多消耗3mol浓HNO3 D．乙苯分子内共平面的原子数最多为13个 【答案】C 【解析】A．由于乙苯和苯乙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故不可用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙苯和苯乙烯，A错误； B．乙苯的一氯代物有侧链上2种和苯环上3种，一共有5种，B错误； C．乙苯发生硝化反应，取代位在乙基的邻、对位上，故1mol乙苯发生硝化反应，最多消耗3mol浓HNO3，C正确； D．乙苯的苯环部分有12个碳原子共面（包括6个苯环碳和与之直接相连的6个碳原子）。乙基中的碳原子（共3个）通过旋转单键可调整位置，使其中2个碳原子与苯环共面。此外，乙基中的氢原子（共4个）也可通过旋转进入共面区域。因此，最多可实现苯环的6个碳、乙基的2个碳及2个氢原子共面，总计14个原子共面，D错误； 答案选C。 7．工业上将苯的蒸气通过赤热的铁合成一种可作传热载体的化合物，该化合物分子中苯环上的一氯代物有3种，1 mol该化合物催化加氢时最多消耗6 mol氢气，判断这种化合物可能是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 A．的苯环上的一氯代物有3种，如图：，但是催化加氢时最多消耗3 mol氢气，A不合题意； B．的苯环上的一氯代物有3种，如图：，分子中含有2个苯环，则1 mol该化合物催化加氢时最多消耗6 mol氢气，B符合题意； C．的苯环上的一氯代物有2种，如图：，1 mol该化合物催化加氢时最多消耗5 mol氢气，C不合题意； D．分子高度对称，苯环上的一氯代物只有1种，1 mol该化合物催化加氢时最多消耗6 mol氢气，D不合题意； 故答案为：B。 8．某有机化合物中碳原子和氢原子的原子个数比为，不能与溴水反应却能使酸性溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍。在铁存在时与反应能生成两种一溴代物。该有机化合物可能是 A． B．    C．   D．   【答案】B 【解析】 该有机化合物的最简式为，设分子式为，其相对分子质量为，，故，即分子式为，不饱和度为4，因其不能与溴水反应却能使酸性溶液褪色，所以该有机化合物含有苯环，苯环的不饱和度为4，故苯环上的取代基为烷基。由于在铁存在时与反应能生成两种一溴代物，故苯环上应有两个取代基，且两个取代基在苯环上处于对位，该有机化合物的结构简式为 ，故选B。 9．“十大楚药”麻城福白菊主要成分之一的结构简式如图所示。下列说法错误的是 A．属于芳香烃的衍生物 B．该分子含有2种官能团 C．该分子含有3个杂化的原子 D．该物质可发生加成反应、氧化反应 【答案】C 【解析】A．该分子含有苯环（芳香烃结构）且含有氧原子，属于芳香烃的氢原子被氧原子等取代后的产物，属于芳香烃的衍生物，A正确； B．分子中含有的官能团为碳碳双键（C=C）和醚键（-O-，包括甲氧基中的-O-），共2种官能团，B正确； C．杂化的原子需满足价层电子对数为4（单键连接或含两对孤对电子）。分子中饱和碳原子均为杂化；醚键中的氧原子为杂化；故杂化的原子有5个，C错误； D．分子含碳碳双键，可发生加成反应；含碳碳双键及苯环，可发生氧化反应（如燃烧、被酸性高锰酸钾氧化），D正确； 故选C。 综合应用 10．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 【解析】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； 故选D。 11．（多选）甲苯是重要的化工原料。下列有关甲苯的说法错误的是 A．分子中碳原子一定处于同一平面 B．可与溴水发生加成反应 C．与混合即可生成甲基环己烷 D．光照下与氯气发生取代反应 【答案】BC 【解析】A．甲苯分子中苯环为平面结构，甲基碳原子与苯环碳原子相连，通常认为所有碳原子共面（尽管实际甲基碳为sp3杂化不完全共面，但高中阶段常简化认为共面），A正确； B．甲苯不能与溴水发生加成反应，因苯环稳定不易加成；甲苯可萃取溴水中的溴，但萃取为物理过程，非加成反应，B错误； C．甲苯与H2反应生成甲基环己烷需催化剂（如Ni）和加热，非混合即可，C错误； D．光照下甲苯甲基上的氢原子可与氯气发生取代反应，生成氯化苄等，D正确； 故选BC。 12．（多选）甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子，对该分子的描述不正确的是 A．分子式为 B．该化合物为芳香烃 C．分子中碳碳键之间的键角有3种 D．分子中所有原子一定处于同一平面 【答案】CD 【解析】A．每个苯环有6个碳原子和5个氢原子，还有1个中心碳原子，则其分子式为，A正确； B．该有机物含苯环且只含有C、H两种元素，属于芳香烃，B正确； C．苯环上的碳原子采取sp2杂化，碳碳键键角为120°；中心碳原子采取sp3杂化，任意两个苯基与中心碳原子形成的夹角为，即分子中碳碳键之间的键角有2种，错误； D．该有机物是甲烷分子中的4个氢原子完全被苯基取代后的产物，由于甲烷是正四面体结构，所以分子中所有原子不可能在同一平面上，D错误； 故答案选CD。 13．（多选）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 【解析】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。 14．（多选）关于 的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 【答案】AB 【解析】A．由题干有机物分子结构简式可知，分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化，苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，故有3种杂化轨道类型的碳原子，A正确； B．由题干有机物分子结构简式可知，该有机物的分子式为C9H8，故燃烧反应方程式为：C9H8+11O29CO2+4H2O，则1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2，B正确； C．苯环上不存在单双键交替，分子中的苯环上的六个碳碳之间的键均为介于单键和双键之间一种独特的键，C错误； D．根据等效氢原理可知，即使与Cl2发生一氯取代反应，苯环上就有4种取代方式，支链甲基上也能发生取代反应，D错误； 故答案为：AB。 拓展培优 15．芳香族化合物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_______；属于_______(填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 （2）的反应方程式是_______。 （3）在A→B反应的副产物中，与互为同分异构体的副产物的结构简式为_______。 （4）A→C的反应类型为_______，可能的结构有_______种。 （5）A与酸性溶液反应可得到，写出的结构简式：_______。 【答案】（1）邻二甲苯或1，2-二甲苯 饱和烃 （2） （3） （4）取代反应 2 （5） 【分析】芳香族化合物A含有苯环，结合分子式和B的结构可知，A为，与溴单质发生取代反应生成B，苯环上的H原子与溴单质发生取代反应生成C为或者，苯环上的甲基被酸性高锰酸钾氧化为D是，与氢气发生加成反应生成E为； 【解析】（1）A为，名称是邻二甲苯或1，2-二甲苯，E为，其名称为邻二甲基环己烷，环烷烃也是饱和烃； （2）A与氢气发生加成反应生成E为，的反应方程式是； （3）在A→B反应的副产物中，由B的结构和反应条件可知，光照条件下，取代产物只能在侧链上，则与B互为同分异构体的副产物的结构简式为； （4）A苯环上的H原子与溴单质发生取代反应生成C，A→C的反应类型为取代反应，C可能的结构有、共2种； （5）A与酸性溶液反应可得到D，苯环上的甲基被酸性高锰酸钾氧化为羧基，D的结构简式：。 16．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）、 【解析】（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、。 17．光催化技术是利用太阳能驱动化学反应的前沿方向。某课题组采用以下工艺，通过光催化水产生羟基自由基而启动反应，再利用将对二甲苯选择性氧化为对甲基苯甲酸。 反应原理： 实验步骤： I.在的双颈圆底烧瓶中，加入少量二氧化钛纳米管粉末、对二甲苯和乙腈-水混合溶液(体积比4：1)。 II.连通氧气源，开启冷凝水和磁力搅拌，光照。每隔一定时间，用注射器抽取少量反应液，分析产物组成。一段时间后，终止反应。 III.将反应液离心分离出固体催化剂。将上清液转移至圆底烧瓶，蒸除乙腈溶剂。向剩余的水相中加入过量稀溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层，再用稀盐酸酸化至，析出白色固体。抽滤、洗涤、用无水干燥得产品。 回答下列问题： （1）对比作氧化剂，简要阐述本工艺的优点_______(答出两点即可)。 （2）步骤I采用“乙腈-水混合溶液”而不只用乙腈的主要原因是_______。 （3）产率随步骤II反应时间的变化关系如下表所示，可判断获得对甲基苯甲酸的最佳反应时间为_______，超过反应时间，产率下降的可能原因是_______。 反应时间/h 1 2 3 4 6 8 10 12 对甲基苯甲酸产率/% 18 38 58 75 85 78 70 65 （4）步骤III中加入后，发生反应的化学方程式是_______、_______。 （5）在最佳反应时间时，理论上可获得对甲基苯甲酸的最大产量为_______g(结果保留3位有效数字)。 （6）实验小组获得产品的质谱图，推测产物中是否混有杂质，并说明理由_______。 【答案】（1）利用太阳能，节能环保；氧化剂为O2，污染小；条件更温和，可能实现选择性氧化 （2）水是的来源，提供足够的水以产生 （3）6h 对甲基苯甲酸进一步氧化(或副反应增加) （4）+HCl→↓+NaCl NaOH+HCl=NaCl+H2O （5）1.16 （6）产物中混有杂质。对甲基苯甲酸的相对分子质量为136，其质荷比最大值应该为。图中质荷比最大值为228，说明存在分子量为228的杂质 【分析】本工艺通过光催化水产生羟基自由基而启动反应，再利用将对二甲苯选择性氧化为对甲基苯甲酸。实验步骤I和II充分发生反应，步骤III分离产品，上清液含对甲基苯甲酸，加入过量NaOH后，发生中和反应生成对甲基苯甲酸钠盐，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层，水层含有对甲基苯甲酸钠盐，再用稀盐酸酸化至，发生中和反应，生成对甲基苯甲酸，并沉淀析出，再经过抽滤、洗涤、用无水干燥得产品。 【解析】（1）是强氧化剂，常需在酸性条件下使用，反应后会产生Mn2+等金属废弃物，且氧化过程可能不够温和。而本工艺利用太阳能驱动(光催化)，节能环保；氧化剂为O2，廉价，无污染，且光催化条件更温和，可能实现选择性氧化，故对比作氧化剂，本工艺的优点是利用太阳能，节能环保；氧化剂为O2，污染小；条件更温和，可能实现选择性氧化。 （2）对二甲苯是有机物，乙腈是良好的有机溶剂，能溶解对二甲苯，但反应需光催化产生羟基自由基，水是的来源之一(光催化水分解产生)。若只用乙腈，水含量不足，生成量少，反应速率慢。故混合溶液的作用是提供足够的水以产生，同时乙腈溶解有机物，保证反应物充分接触。 （3）根据表格数据，产率在反应时间为6h时达到最高(85%)，之后随时间延长产率下降。超过6h后，可能是对甲基苯甲酸进一步氧化(深度氧化为其他产物，如对苯二甲酸)或副反应增加(生成其他杂质)，导致目标产物减少。 （4）步骤III中，上清液含对甲基苯甲酸，加入过量NaOH后，发生中和反应生成对甲基苯甲酸钠盐，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层，水层含有对甲基苯甲酸钠盐，再用稀盐酸酸化至，发生中和反应：+HCl→↓+NaCl；同时，过量的NaOH也会与HCl反应：NaOH+HCl=NaCl+H2O。 （5）10 mmol对二甲苯理论生成10 mmol对甲基苯甲酸，对甲基苯甲酸(C8H8O2)的摩尔质量为136g/mol，则理论上，对甲基苯甲酸质量=0.01mol136g/mol=1.36g，。 （6）产物中混有杂质。对甲基苯甲酸的相对分子质量为136，其质荷比最大值应该为。图中质荷比最大值为228，说明存在分子量为228的物质，说明含有杂质。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $