2.3 芳香烃（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用） 【上好课】 化学人教版选择性必修3

2.3 芳香烃 题型01 苯的分子结构与物理性质 题型02 苯的化学性质 题型03 苯的同系物及其性质 题型04 苯的同系物的命名 题型05 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 题型06 有机物分子中原子共线、共面的判断 题型01 苯的分子结构与物理性质 1．苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 成键特点 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧 结构特点 ①苯分子为平面正六边形结构，分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，处于对位的4个原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 【微点拨】“苯环型”分子共线、共面问题 类型 结构式 结构特点 共线、共面情况 苯环型 平面正六边形结构 12个原子共平面，位于对角线位置的4个原子共直线 规律：有机物分子结构中每出现1个苯环，则整个分子中至少有12个原子共面 分析甲苯(C7H8)原子共面情况 苯环上6个碳原子、5个氢原子与②C一定处在同一个平面。根据三角形规则(①C，②C，③H构成三角形)，③H也可能在这个平面上 即：甲苯分子最多13个原子共平面，至少有12个原子共平面 2．物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水且密度比水小。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃ 3．应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 【典例1】（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）下列化合物分子中只含有σ键不含π键的是 A．CH3CH2OH B．CO₂ C． D．CH3COOH 1．（24-25高一下·吉林长春·期中）下列有关乙烯、乙炔和苯的共同点的描述错误的是 A．分子中各原子都处在同一平面内 B．都难溶于水，且密度比水小 C．都属于不饱和烃 D．都含有碳碳双键或碳碳三键 2．（21-22高二下·黑龙江双鸭山·期中）NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0. 1mol乙二醇分子中含有0.6NAC-H键 B．标准状况下，4.48L苯含有的分子数为0.2NA C．16g 氨基(-NH2)中含有的电子数目为10NA D．14g 乙烯和环丙烷混合气体，在氧气中充分燃烧，生成CO2的分子数为NA 3．（24-25高二下·吉林长春·期中）为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 A．7.8g苯所含碳碳双键数目为 B．0.1mol 与0.1mol 在光照条件下充分反应，生成分子数为 C．标准状况下，11.2L溴乙烷所含分子数为 D．4.6g 中，所含的键总数可能为 题型02 苯的性质 1．苯的氧化反应 (1)与氧气的燃烧反应：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O (火焰明亮，产生浓重的黑烟，放出大量的热) (2)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化 2．苯与溴的取代反应：苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 (1)反应的化学方程式： (2)溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②加入少量铁屑作催化剂 ③把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 【注意事项】 ①该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 ②加药品的顺序：铁苯溴 ③长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) ④导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 ⑤导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 ⑥纯净的溴苯是无色的液体，有特殊气味，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 ⑦简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 ⑧AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) ⑨苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) 3．苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 (1)反应的化学方程式： (2)硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 (3)硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 【注意事项】 ①试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 ②水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 ③为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 ④浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 ⑤玻璃管的作用：冷凝回流 ⑥简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 ⑦纯净的硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 ⑧硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 4．苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 (1)反应的化学方程式： (2)苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5．苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 (1)反应的化学方程式： (2)苯与环己烷的比较 (苯) (环己烷) 结构特点 平面正六边形 不是平面结构 一氯代物 二氯代物 、、(3种) 、、、(4种) 【典例2】（24-25高二下·吉林四平·期中）有关苯的转化关系如图。下列说法中正确的是 A．反应①、③均为取代反应 B．反应②的现象是火焰明亮并带有浓重的黑烟 C．反应③的产物可用于国防、采矿，是一种烈性炸药 D．反应④的反应试剂与条件为浓硝酸、 1．（23-24高二下·吉林通化·期末）己二酸是一种重要的化工原料。己二酸的一种合成路线如下(反应条件略)： 下列对各步反应类型的判断正确的是 选项 ① ② ③ ④ A 取代反应 加成反应 消去反应 氧化反应 B 加成反应 加成反应 消去反应 氧化反应 C 取代反应 加成反应 消去反应 还原反应 D 取代反应 氧化反应 消去反应 还原反应 A．A B．B C．C D．D 2．（2024·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 3．（20-21高二上·内蒙古乌兰察布·期中）下列关于苯的叙述不正确的是   A．反应①为取代反应,有机产物与水混合浮在上层 B．反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应③为取代反应,有机产物是一种烃的衍生物 D．反应④中1mol苯最多与3mol H2发生加成反应 题型03 苯的同系物与性质 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熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ③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：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 【实验探究】 实验内容 实验装置 实验现象 解释 (1) 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置 溴水在下层 溴水的密度大于苯和甲苯 (2) 将上述试管用力振荡，静置 液体分层，上层均为橙红色，下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均不反应，但能萃取溴 (3) 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，静置 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯 (4) 将上述试管用力振荡，静置 苯无明显现象，甲苯中紫红色褪去 苯不与酸性KMnO4溶液反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应 (1)氧化反应——以“甲苯”为例 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：， (与苯环直接相连的碳原子上买用氢原子，不能使酸性高锰酸钾褪色) 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： (侧链对苯环的影响) ②甲苯的卤代反应 a．甲苯与液溴在FeBr3催化剂作用下(苯环上取代)： b．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： (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： 5．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 【典例3】（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是 A． B． C． D． 1．（24-25高二下·辽宁抚顺·期末）在EY沸石的作用下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘（M和N）。下列说法正确的是 2+4+ A．萘与苯互为同系物 B．M、N均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．萘、丙烯、M、N中所有碳原子均不位于同一平面上 D．该反应中，每生成0.1mol M，同时消耗0.2mol丙烯 2．（23-24高二下·辽宁·期中）下列是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．完全燃烧时，反应②的耗氧量比等质量的苯多 C．反应③体现了苯环对侧链性质的影响，使其活性增强 D．反应④为加成反应，生成物的一氯代物的种类是4种 3．（20-21高二下·黑龙江大庆·阶段练习）已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，结构简式为如图所示的烃，下列说法中正确的是 A．分子中处于同一直线上的碳原子最多有6个 B．1mol该烃发生硝化反应，最多消耗6molHNO3 C．该烃的一氯代物共有8种 D．分子中至少有12个碳原子处于同一平面上 题型04 苯的同系物的命名 1．习惯命名法 (1)苯的一元取代物的命名：苯分子中的一个氢原子被烷基取代后，命名时以苯作母体，苯环上的烷基为侧链进行命名。先读侧链，后读苯环，称为“某苯” 甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯 (2)苯的二元取代物的命名：当有两个取代基时，取代基在苯环上有邻、间、对三种位置，所以取代基的位置可用“邻、间、对”来表示 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 (3)苯的三元取代物的命名：若三个氢原子被甲基取代叫三甲苯，三甲苯通常用“连、偏、均”来表示 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 2．系统命名法 (1)当苯环上有两个或两个以上的取代基时，可将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号，并沿使取代基位次和较小的方向进行 (按顺时针或逆时针编号) 编序号 以最简取代基苯环上碳为1号，且使取代基序号和最小 写名称 1，4－二甲基－2－乙基苯 ①二甲苯的系统命名 1，2－二甲苯 1，3－二甲苯 1，4－二甲苯 ②三甲苯的系统命名 1，2，3－三甲苯 1，2，4－三甲苯 1，3，5－三甲苯 (2)若苯环侧链较复杂时，或苯环上含有不饱和烃基时，命名时一般把苯环作取代基，将较长的碳链作主链进行命名 2，5－二甲基－4－乙基－3－苯基庚烷 2－苯基丙烷 2－甲基－2－苯基丙烷 苯乙烯 【典例4】（23-24高二下·辽宁沈阳·期中）下列有机物命名正确的是 A．   乙基丙烷 B．   1-丁醇 C．   对二甲苯 D．   甲基丙烯 1．（22-23高二下·辽宁鞍山·期中）下列有机物系统命名正确的是 A．  ：3，3，5-三甲基己烷 B．：丙酸甲酯 C．  ：间甲基苯酚 D．  ：1，2，3，5-四甲基苯 2．（22-23高二下·辽宁丹东·期中）下列对有机物的系统命名正确的是 A．  1，3，4-三甲苯 B．  2-甲基-1-丙醇 C．  2-二氯丙烷 D．  2-甲基-2-戊烯 3．（20-21高二下·黑龙江大庆·期中）香味醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由月桂烯来合成。 下列有关说法中不正确的是 A．反应①为加成反应，反应②为取代反应 B．1分子月桂烯与2分子溴加成产物有3种(不考虑立体异构) C．香味醇和橙花醇具有相同的分子式 D．乙酸橙花酯的同分异构体中不可能有芳香族化合物 题型05 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 通式 CnH2n-6 (n≥6) 方法 去掉苯环六个碳原子，先一个侧链、再两个侧链，依次类推 以“C8H10”为例，并找出一氯代物 、、、 (1)苯的同系物的同分异构体及一氯代物书写练习 C7H8 C9H12 、、、 、、、 (2)规律 ①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种 ②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种 ③若苯环上连有－X、－X、－Y 3个取代基，其结构有6种 ④若苯环上连有－X、－Y、－Z 3个不同的取代基，其结构有10种 【典例5】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期中）吡啶(Q是类似苯的芳香族化合物。2-乙烯基吡啶(是合成治疗矽肺病药物的原料。已知：①分子(离子)中的大π键可用符号Ⅱn表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n 代表参与形成大π键的电子数，如中的大π键表示为。②有机化合物分子的不饱和度的计算公式：，其中x为碳原子数，y为氢原子数。若有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。下列说法错误的是 A．2-乙烯基吡啶的不饱和度为5 B．CH2═CH-CH═CH-C≡N-与吡啶互为同分异构体 C．吡啶和2-乙烯基吡啶中所有原子一定不位于同一平面上 D．吡啶和2-乙烯基吡啶的大π键分别表示为和 1．（21-22高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）已知(异丙烯苯)(异丙苯)，下列说法错误的是 A．异丙苯的一氯代物有6种 B．异丙烯苯分子中所有原子不可能共平面 C．异丙烯苯的不饱和度为5 D．异丙烯苯和异丙苯都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 2．（25-26高三上·辽宁·期末）我国科学家利用邻苯二甲腈()和Fe2+等合成了被缚在笼中具有平面结构的铁酞菁(结构如图所示)，该化合物具备特定且高效的催化功能。下列说法错误的是 A．合成铁酞菁需要在还原性氛围中进行 B．邻苯二甲腈分子中有14个原子共平面 C．1号N原子是sp2杂化、2号N原子是sp3杂化 D．基态Fe2+价层电子的轨道表示式为 3．（24-25高二下·辽宁·期末）聚苯乙烯(PS)可制成泡沫塑料用于防震、保温和隔音，一种制备聚苯乙烯的方法如图所示，下列说法正确的是 A．工业上制备乙烯的方法为石油分馏 B．最多有14个原子共平面 C．存在顺反异构 D．反应③的化学方程式为n 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 1．六种典型物质的结构模型及共线、共面的规律 空间结构 共线、共面情况 甲烷 (正四面体形结构) ①甲烷分子中所有原子一定不共平面，最多有3个原子处在一个平面上，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所有原子一定不能共平面，如CH3Cl分子中所有原子不在一个平面上 ②凡是碳原子与其他4个原子形成共价单键时，与碳原子相连的4个原子组成四面体结构 ③有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则分子中的所有原子不可能共面 乙烯 (平面形结构) ①乙烯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中所有原子仍然共平面，如CH2==CHCl分子中所有原子共平面 ②C==C不能旋转，与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面，即：6点共面 ③有机物分子结构中每出现1个碳碳双键，则整个分子中至少有6个原子共面 苯 (平面形结构) ①苯分子中12个原子一定共平面，位于对角线位置的4个原子共直线，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中的所有原子仍然共平面，如溴苯()分子中所有原子共平面 ②有机物分子结构中每出现1个苯环，则整个分子中至少有12个原子共面 乙炔 (直线形结构) ①乙炔分子中所有原子一定在一条直线上，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中的所有原子仍然共线，如CH≡CCl分子中所有原子共线 ②C≡C不能旋转，4个原子位于同一个直线，即：4点共线(面) ③有机物分子结构中每出现1个碳碳三键，则整个分子中至少有4个原子共线 甲醛 (平面三角形结构) ①甲醛分子中所有原子在同一平面内 ②有机物分子结构中每出现1个碳氧()双键，则整个分子中至少有4个原子共面 HCN HCN分子中3个原子在同一条直线上 2．结构不同的基团连接后原子共线、共面的分析方法 (1)直线与平面连接：直线结构中如果有2个原子(或者一个共价键)与一个平面结构共用，则直线在这个平面上，分析：乙烯基乙炔(CH2==CH－C≡CH)原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。⑤C、⑥C两个碳原子既在乙烯平面上，又在乙炔直线上，所以直线在平面上，即： CH2==CH－C≡CH分子中，所有原子均共平面 (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，但可能重合 分析：苯乙烯原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 ，因①键可以旋转，故所在的平面可能和所在的平面重合，也可能不重合。因而分子中的所有原子可能共平面，也可能不完全共平面，即：苯乙烯分子中共平面原子至少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 分析：丙烯(CH3CH＝CH2)原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则(⑤C，⑥C，⑦H构成三角形)，⑦H也可能在这个平面上 即：丙烯分子最多7个原子共平面，至少有6个原子共平面 【微点拨】 ①C－C键可以旋转，而C==C键、C≡C键不能旋转 ②共线的原子一定共面，共面的原子不一定共线 ③分子中出现－CH3、－CH2－或－CH2CH3原子团时，所有原子不可能都在同一平面内 ④庚烷()中碳碳单键通过旋转，所有的碳原子有可能共面 【典例6】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期中）下列说法正确的是 A．1-丁烯和2-丁烯属于位置异构，和属于官能团异构 B．某烃的键线式为，该烃和 按物质的量之比为1：1加成时，所得产物有5种 C．相同质量的乙炔与苯分别在足量的氧气中完全燃烧，消耗氧气的量不同 D．有机物最多有9个原子在同一平面上 1．（24-25高二下·辽宁沈阳·阶段练习）下列关于有机物的说法正确的是 A．聚苯乙烯的结构简式为 B．环己烷()与甲基环戊烷()属于碳架异构 C．扁桃酸()分子中所有原子可能共面 D．1，3，6-辛三烯与发生加成时，产物有3种 2．（22-23高二下·吉林通化·阶段练习）回答下列问题： (1)命名为___________； ，命名为___________。 (2)的同分异构体，满足苯环上四个取代基(其中3个甲基，一个乙基)的有___________种。 (3)中官能团是___________、___________、___________(填名称)。 (4)实验室制乙炔的化学方程式为___________。 3．（23-24高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）蒽（）与苯炔（）反应生成化合物X（如图所示）。 回答下列问题： (1)与二者之间的关系为_______________________（填“互为同分异构体”“互为同系物”“互为同素异形体”或“同种物质”）。 (2)蒽（）的分子式为_____________，下列关于蒽的说法错误是____________（填标号）。 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 (3)苯是最简单的芳香烃。 ①现代化学认为苯分子中碳与碳之间的键是________________________ ②凯库勒解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决。凯库勒式不能解释________________（填标号）的事实。 a.氯苯没有同分异构体        b.邻二氯苯只有一种结构 c.苯能与发生加成反应    d.苯不能使溴的溶液褪色 (4)下列属于苯的同分异构体的是___________（填标号）。 a.    b.    c.    d. (5)下列有机化合物能发生加成反应，因物理变化使溴水褪色且与苯互为同系物的是___________（填标号）。 a.    b.    c.   d. / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 芳香烃 题型01 苯的分子结构与物理性质 题型02 苯的化学性质 题型03 苯的同系物及其性质 题型04 苯的同系物的命名 题型05 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 题型06 有机物分子中原子共线、共面的判断 题型01 苯的分子结构与物理性质 1．苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 成键特点 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧 结构特点 ①苯分子为平面正六边形结构，分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，处于对位的4个原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 【微点拨】“苯环型”分子共线、共面问题 类型 结构式 结构特点 共线、共面情况 苯环型 平面正六边形结构 12个原子共平面，位于对角线位置的4个原子共直线 规律：有机物分子结构中每出现1个苯环，则整个分子中至少有12个原子共面 分析甲苯(C7H8)原子共面情况 苯环上6个碳原子、5个氢原子与②C一定处在同一个平面。根据三角形规则(①C，②C，③H构成三角形)，③H也可能在这个平面上 即：甲苯分子最多13个原子共平面，至少有12个原子共平面 2．物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水且密度比水小。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃ 3．应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 【典例1】（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）下列化合物分子中只含有σ键不含π键的是 A．CH3CH2OH B．CO₂ C． D．CH3COOH 【答案】A 【详解】A．乙醇中所有共价键均为单键，因此只含σ键，故A正确； B．二氧化碳的结构中含有碳氧双键，因此含有π键，故B错误； C．苯环中含有大π键，故C错误； D．乙酸中含有碳氧双键，因此含有π键，故D错误； 故答案选A。 1．（24-25高一下·吉林长春·期中）下列有关乙烯、乙炔和苯的共同点的描述错误的是 A．分子中各原子都处在同一平面内 B．都难溶于水，且密度比水小 C．都属于不饱和烃 D．都含有碳碳双键或碳碳三键 【答案】D 【详解】A．乙烯空间构型为平面形，乙炔为直线形，苯为平面形，因此乙烯、乙炔和苯分子中所有原子均处于同一平面，A正确； B．乙烯、乙炔和苯属于烃，均难溶于水且密度都比水小，B正确； C．乙烯含双键、乙炔含三键、苯含共轭大π键，因此三者均为不饱和烃，C正确； D．苯中不存在典型的碳碳双键或三键，其结构为共轭大π键，D错误； 故选D。 2．（21-22高二下·黑龙江双鸭山·期中）NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0. 1mol乙二醇分子中含有0.6NAC-H键 B．标准状况下，4.48L苯含有的分子数为0.2NA C．16g 氨基(-NH2)中含有的电子数目为10NA D．14g 乙烯和环丙烷混合气体，在氧气中充分燃烧，生成CO2的分子数为NA 【答案】D 【详解】A．一个乙二醇分子中含有4个C-H键，则0. 1mol乙二醇分子中含有0.4NAC-H键，故A错误； B．标准状况下，苯为液体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，故B错误； C．氨基含有9个电子，16g 氨基(-NH2)的物质的量为1mol，含有的电子数目为9NA，故C错误； D．乙烯和环丙烷的最简式均为CH2，14g 乙烯和环丙烷混合气体中含有1molCH2，根据碳原子守恒可知，1molCH2在氧气中充分燃烧，生成CO2的分子数为NA，故D正确； 答案选D。 3．（24-25高二下·吉林长春·期中）为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 A．7.8g苯所含碳碳双键数目为 B．0.1mol 与0.1mol 在光照条件下充分反应，生成分子数为 C．标准状况下，11.2L溴乙烷所含分子数为 D．4.6g 中，所含的键总数可能为 【答案】D 【详解】A．苯分子中不含碳碳双键，A错误； B．0.1mol与0.1mol在光照条件下充分反应，生成有机产物有、、、，生成分子数小于，B错误； C．溴乙烷标况下不是气体，无法计算其物质的量，C错误； D．的结构简式可能为CH3OCH3，4.6g(0.1mol)中，所含的键总数可能为，D正确； 故选D。 题型02 苯的性质 1．苯的氧化反应 (1)与氧气的燃烧反应：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O (火焰明亮，产生浓重的黑烟，放出大量的热) (2)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化 2．苯与溴的取代反应：苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 (1)反应的化学方程式： (2)溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②加入少量铁屑作催化剂 ③把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 【注意事项】 ①该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 ②加药品的顺序：铁苯溴 ③长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) ④导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 ⑤导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 ⑥纯净的溴苯是无色的液体，有特殊气味，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 ⑦简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 ⑧AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) ⑨苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) 3．苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 (1)反应的化学方程式： (2)硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 (3)硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 【注意事项】 ①试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 ②水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 ③为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 ④浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 ⑤玻璃管的作用：冷凝回流 ⑥简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 ⑦纯净的硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 ⑧硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 4．苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 (1)反应的化学方程式： (2)苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5．苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 (1)反应的化学方程式： (2)苯与环己烷的比较 (苯) (环己烷) 结构特点 平面正六边形 不是平面结构 一氯代物 二氯代物 、、(3种) 、、、(4种) 【典例2】（24-25高二下·吉林四平·期中）有关苯的转化关系如图。下列说法中正确的是 A．反应①、③均为取代反应 B．反应②的现象是火焰明亮并带有浓重的黑烟 C．反应③的产物可用于国防、采矿，是一种烈性炸药 D．反应④的反应试剂与条件为浓硝酸、 【答案】B 【详解】A．反应①为苯与乙烯在催化剂条件下发生加成反应生成乙苯，A错误； B．苯分子中含碳质量分数大，所以点燃时火焰明亮并带有浓重的黑烟，故B正确； C．反应③为苯的硝化反应，产物为硝基苯，不是TNT，C错误； D．反应④为苯的磺化反应，反应条件为浓硫酸、，D错误； 答案选B。 1．（23-24高二下·吉林通化·期末）己二酸是一种重要的化工原料。己二酸的一种合成路线如下(反应条件略)： 下列对各步反应类型的判断正确的是 选项 ① ② ③ ④ A 取代反应 加成反应 消去反应 氧化反应 B 加成反应 加成反应 消去反应 氧化反应 C 取代反应 加成反应 消去反应 还原反应 D 取代反应 氧化反应 消去反应 还原反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】苯和氯气发生取代反应生成氯苯，氯苯和氢气发生加成反应生成1-氯环己烷，1-氯环己烷发生消去反应生成环己烯，环己烯发生氧化反应生成1，6-己二酸，故答案为A。 2．（2024·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 【答案】C 【详解】A．生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确； B．根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，故B正确； C．M的六元环中与相连的C为杂化，苯中大键发生改变，故C错误； D．苯的硝化反应中浓作催化剂，故D正确； 故选C。 3．（20-21高二上·内蒙古乌兰察布·期中）下列关于苯的叙述不正确的是   A．反应①为取代反应,有机产物与水混合浮在上层 B．反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应③为取代反应,有机产物是一种烃的衍生物 D．反应④中1mol苯最多与3mol H2发生加成反应 【答案】A 【详解】A. 苯与液溴发生取代反应，生成溴苯，溴苯的密度比水大，所以与水混合在下层，故A选； B. 苯能与在空气中能燃烧，发生氧化反应，苯中碳的百分含量高，燃烧时火焰明亮并带有浓烟，故B不选； C. 苯与浓硫酸及浓硝酸在50−60℃时发生取代反应，苯环上的一个氢原子被硝基取代，反应方程式为 ，生成物硝基苯是烃的衍生物，故C不选； D. 苯和氢气在一定条件下能发生加成反应，1mol苯和氢气发生加成反应最多需要3mol氢气，故D不选； 故选：A。 题型03 苯的同系物与性质 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熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ③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：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 【实验探究】 实验内容 实验装置 实验现象 解释 (1) 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置 溴水在下层 溴水的密度大于苯和甲苯 (2) 将上述试管用力振荡，静置 液体分层，上层均为橙红色，下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均不反应，但能萃取溴 (3) 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，静置 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯 (4) 将上述试管用力振荡，静置 苯无明显现象，甲苯中紫红色褪去 苯不与酸性KMnO4溶液反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应 (1)氧化反应——以“甲苯”为例 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：， (与苯环直接相连的碳原子上买用氢原子，不能使酸性高锰酸钾褪色) 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： (侧链对苯环的影响) ②甲苯的卤代反应 a．甲苯与液溴在FeBr3催化剂作用下(苯环上取代)： b．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： (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： 5．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 【典例3】（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中）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】A 【分析】含有苯环的化合物属于芳香族化合物，含有苯环的烃属于芳香烃，而苯的同系物的定义是含有一个苯环且侧链为饱和烃基的芳香烃。 【详解】 A．属于芳香烃，但不属于苯的同系物，故A正确； B．属于芳香族化合物，但不属于芳香烃，故B错误； C．属于芳香族化合物，但不属于芳香烃，故C错误； D．属于芳香烃，同时属于苯的同系物，故D错误； 故选：A。 1．（24-25高二下·辽宁抚顺·期末）在EY沸石的作用下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘（M和N）。下列说法正确的是 2+4+ A．萘与苯互为同系物 B．M、N均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．萘、丙烯、M、N中所有碳原子均不位于同一平面上 D．该反应中，每生成0.1mol M，同时消耗0.2mol丙烯 【答案】B 【详解】A．萘与苯通式不同，结构不相似，不是互为同系物，故A错误； B．M、N与萘环相连的侧链第一个碳上均有氢，均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B正确； C．萘、丙烯的碳原子位于同一平面内，与饱和碳原子直接相连的原子构成四面体形，M、N分子中所有碳原子不共平面，故C错误； D．由方程式的化学计量数可知，每生成1mol M，同时消耗4mol丙烯，每生成0.1mol M，同时消耗0.4mol丙烯，故D错误； 故选B。 2．（23-24高二下·辽宁·期中）下列是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出)，有关叙述正确的是 A．反应①为取代反应，其产物可能是 B．完全燃烧时，反应②的耗氧量比等质量的苯多 C．反应③体现了苯环对侧链性质的影响，使其活性增强 D．反应④为加成反应，生成物的一氯代物的种类是4种 【答案】B 【分析】 在光照条件下与Cl2发生-CH3上的取代反应；与H2发生加成反应生成等；与浓硝酸、浓硫酸的混合液发生取代反应生成等；燃烧生成二氧化碳和水。 【详解】 A．由分析可知，反应①为取代反应，其产物不可能是，A不正确； B．甲苯和苯的碳原子数为1的最简式分别为、CH，质量相同时，最简式中H原子数目越多，完全燃烧时，耗氧越多，则反应②的耗氧量比等质量的苯多，B正确； C．反应③体现了侧链对苯环性质的影响，使其活性增强，发生了三个氢原子的取代，C不正确； D．反应④为加成反应，生成物分子中有5种氢原子，则其一氯代物的种类是5种，D不正确； 故选B。 3．（20-21高二下·黑龙江大庆·阶段练习）已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，结构简式为如图所示的烃，下列说法中正确的是 A．分子中处于同一直线上的碳原子最多有6个 B．1mol该烃发生硝化反应，最多消耗6molHNO3 C．该烃的一氯代物共有8种 D．分子中至少有12个碳原子处于同一平面上 【答案】D 【详解】A．两个相连的苯环中，处于对角线位置的5个碳原子共线，再加上碳碳三键的2个碳原子，共7个碳原子一定共直线，故A项错误； B．苯环上能被硝基取代的位置是苯环上甲基的邻位和对位，故最多消耗4molHNO3，故B项错误； C．该烃没有对称性，其中苯环上的氢有6种，三个甲基上氢算3种，还有碳碳三键的端点还有一个氢，所以共有10种氢，所以其一氯代物为10种，故C项错误； D．据A 项分析，已有7个碳原子共线，这条线必在左侧苯环确定的平面内，且左侧苯环上的其余的4个碳和相连的那个甲基的碳原子，共12个碳原子一定共平面，故D项正确； 本题答案D。 题型04 苯的同系物的命名 1．习惯命名法 (1)苯的一元取代物的命名：苯分子中的一个氢原子被烷基取代后，命名时以苯作母体，苯环上的烷基为侧链进行命名。先读侧链，后读苯环，称为“某苯” 甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯 (2)苯的二元取代物的命名：当有两个取代基时，取代基在苯环上有邻、间、对三种位置，所以取代基的位置可用“邻、间、对”来表示 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 (3)苯的三元取代物的命名：若三个氢原子被甲基取代叫三甲苯，三甲苯通常用“连、偏、均”来表示 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 2．系统命名法 (1)当苯环上有两个或两个以上的取代基时，可将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号，并沿使取代基位次和较小的方向进行 (按顺时针或逆时针编号) 编序号 以最简取代基苯环上碳为1号，且使取代基序号和最小 写名称 1，4－二甲基－2－乙基苯 ①二甲苯的系统命名 1，2－二甲苯 1，3－二甲苯 1，4－二甲苯 ②三甲苯的系统命名 1，2，3－三甲苯 1，2，4－三甲苯 1，3，5－三甲苯 (2)若苯环侧链较复杂时，或苯环上含有不饱和烃基时，命名时一般把苯环作取代基，将较长的碳链作主链进行命名 2，5－二甲基－4－乙基－3－苯基庚烷 2－苯基丙烷 2－甲基－2－苯基丙烷 苯乙烯 【典例4】（23-24高二下·辽宁沈阳·期中）下列有机物命名正确的是 A．   乙基丙烷 B．   1-丁醇 C．   对二甲苯 D．   甲基丙烯 【答案】B 【详解】 A． 最长主链为四个碳原子，命名应为2-甲基丁烷，A项错误； B．最长主链为四个碳原子，官能团为羟基，命名为1-丁醇，B项正确； C．结构中两个甲基处于间位，命名应为间二甲苯，C项错误； D．官能团碳碳双键编号错误，应编在1号位，命名为甲基丙烯，D项错误； 故选B。 1．（22-23高二下·辽宁鞍山·期中）下列有机物系统命名正确的是 A．  ：3，3，5-三甲基己烷 B．：丙酸甲酯 C．  ：间甲基苯酚 D．  ：1，2，3，5-四甲基苯 【答案】D 【分析】有机物系统命名法步骤：1、选主链：找出最长的①最长-选最长碳链为主链；②最多-遇等长碳链时，支链最多为主链；③最近-离支链最近一端编号；④最小-支链编号之和最小(两端等距又同基，支链编号之和最小)；⑤最简-两不同取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号；如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面；⑥含有官能团的有机物命名时，要选含官能团的最长碳链作为主链，并表示出官能团的位置，官能团的位次最小。 【详解】A．名称为2，4，4-三甲基己烷，A错误； B．为乙酸和乙醇生成的酯，为乙酸乙酯，B错误； C．甲基位于酚羟基的间位，习惯命名法命名为间甲基苯酚，系统命名应该为3-甲基苯酚，C错误； D．使甲基的位数和最小，系统命名法命名为1，2，3，5-四甲基苯，D正确； 故选D。 2．（22-23高二下·辽宁丹东·期中）下列对有机物的系统命名正确的是 A．  1，3，4-三甲苯 B．  2-甲基-1-丙醇 C．  2-二氯丙烷 D．  2-甲基-2-戊烯 【答案】D 【详解】 A．  命名为1，2，4-三甲苯，故A错误； B．  命名为2-丁醇，故B错误； C．  命名为2,2-二氯丙烷，故C错误； D．  命名为2-甲基-2-戊烯，故D正确； 故选D。 3．（20-21高二下·黑龙江大庆·期中）香味醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由月桂烯来合成。 下列有关说法中不正确的是 A．反应①为加成反应，反应②为取代反应 B．1分子月桂烯与2分子溴加成产物有3种(不考虑立体异构) C．香味醇和橙花醇具有相同的分子式 D．乙酸橙花酯的同分异构体中不可能有芳香族化合物 【答案】B 【详解】A．由合成路线可知，反应①为加成反应，反应②为取代反应，A项正确； B．1分子月桂烯与2分子溴加成产物有： ，共4种，B项错误； C．香味醇的分子式为C10H18O，橙花醇的分子式为C10H18O，二者分子式相同，C项正确； D．乙酸橙花酯的不饱和度为3，苯环的不饱和度为4，故乙酸橙花酯的同分异构体中不可能有芳香族化合物，D项正确； 答案选B。 题型05 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 苯的同系物的找法及一氯代物的找法 通式 CnH2n-6 (n≥6) 方法 去掉苯环六个碳原子，先一个侧链、再两个侧链，依次类推 以“C8H10”为例，并找出一氯代物 、、、 (1)苯的同系物的同分异构体及一氯代物书写练习 C7H8 C9H12 、、、 、、、 (2)规律 ①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种 ②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种 ③若苯环上连有－X、－X、－Y 3个取代基，其结构有6种 ④若苯环上连有－X、－Y、－Z 3个不同的取代基，其结构有10种 【典例5】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期中）吡啶(Q是类似苯的芳香族化合物。2-乙烯基吡啶(是合成治疗矽肺病药物的原料。已知：①分子(离子)中的大π键可用符号Ⅱn表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n 代表参与形成大π键的电子数，如中的大π键表示为。②有机化合物分子的不饱和度的计算公式：，其中x为碳原子数，y为氢原子数。若有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。下列说法错误的是 A．2-乙烯基吡啶的不饱和度为5 B．CH2═CH-CH═CH-C≡N-与吡啶互为同分异构体 C．吡啶和2-乙烯基吡啶中所有原子一定不位于同一平面上 D．吡啶和2-乙烯基吡啶的大π键分别表示为和 【答案】C 【详解】A．2-乙烯基吡啶的分子式为C7H4N，根据不饱和度公式：x + 1 - (y - z)/2，其中x=7（碳原子数），y=7（氢原子数），z=1（氮原子数），代入得：7 + 1 - (7 - 1)/2 = 8 - 3 = 5，不饱和度为5，故A正确； B．吡啶分子式为C5H5N，选项中的化合物CH₂=CH-CH=CH-C≡N分子式也为C5H5N，两者分子式相同但结构不同，互为同分异构体，故B正确； C．吡啶为平面结构，2-乙烯基吡啶中乙烯基的双键与吡啶环共轭，所有原子可能共平面（类似苯乙烯的平面性），因此“所有原子一定不位于同一平面上”的说法错误，故C错误； D．吡啶形成6原子6电子的大π键为，2-乙烯基吡啶中，乙烯基的双键与吡啶环共轭，形成包含8原子8电子的大π键，即，故D正确； 故答案为C。 1．（21-22高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）已知(异丙烯苯)(异丙苯)，下列说法错误的是 A．异丙苯的一氯代物有6种 B．异丙烯苯分子中所有原子不可能共平面 C．异丙烯苯的不饱和度为5 D．异丙烯苯和异丙苯都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】A 【详解】 A．如图， 异丙苯结构中有5种等位氢，其一氯代物的结构有5种，A选项错误； B．异丙烯苯分子中含有四面体结构的-CH3，不可能所有原子共平面，B选项正确； C．异丙烯苯分子中含一个苯环(4个不饱和度)和一个碳碳双键(1个不饱和度)，总共有5个不饱和度，C选项正确； D．异丙烯苯含有碳碳双键，异丙苯中苯环所连C上含有H原子，均可被酸性高锰酸钾溶液氧化，则酸性高锰酸钾被还原而褪色，D选项正确； 答案选A。 2．（25-26高三上·辽宁·期末）我国科学家利用邻苯二甲腈()和Fe2+等合成了被缚在笼中具有平面结构的铁酞菁(结构如图所示)，该化合物具备特定且高效的催化功能。下列说法错误的是 A．合成铁酞菁需要在还原性氛围中进行 B．邻苯二甲腈分子中有14个原子共平面 C．1号N原子是sp2杂化、2号N原子是sp3杂化 D．基态Fe2+价层电子的轨道表示式为 【答案】C 【详解】A．合成过程中邻苯二甲腈和反应，易被氧化，需要在还原性氛围中进行，A项正确； B．邻苯二甲腈分子中所有原子共平面，所以有14个原子共平面，B项正确； C．由题中信息“具有平面结构的铁酞菁”可知C、N原子均为杂化，C项错误； D．基态Fe2+价层电子的轨道表示式为，D项正确； 故答案选C。 3．（24-25高二下·辽宁·期末）聚苯乙烯(PS)可制成泡沫塑料用于防震、保温和隔音，一种制备聚苯乙烯的方法如图所示，下列说法正确的是 A．工业上制备乙烯的方法为石油分馏 B．最多有14个原子共平面 C．存在顺反异构 D．反应③的化学方程式为n 【答案】B 【分析】苯与乙烯在催化剂作用下发生加成反应得到乙苯，乙苯在催化剂、加热条件下发生消去反应生成苯乙烯，苯乙烯在一定条件下发生加聚反应得到聚苯乙烯。 【详解】A．工业上常利用石油裂解的方法制备乙烯，A错误； B．单键可以旋转，最多有14个原子(用黑色球标记)在同一平面上：，B正确； C．中碳碳双键的一端碳原子连接两个氢原子，不存在顺反异构，C错误； D．反应③为苯乙烯发生加聚反应生成聚苯乙烯，化学方程式为：，D错误； 故选B。 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 1．六种典型物质的结构模型及共线、共面的规律 空间结构 共线、共面情况 甲烷 (正四面体形结构) ①甲烷分子中所有原子一定不共平面，最多有3个原子处在一个平面上，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所有原子一定不能共平面，如CH3Cl分子中所有原子不在一个平面上 ②凡是碳原子与其他4个原子形成共价单键时，与碳原子相连的4个原子组成四面体结构 ③有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则分子中的所有原子不可能共面 乙烯 (平面形结构) ①乙烯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中所有原子仍然共平面，如CH2==CHCl分子中所有原子共平面 ②C==C不能旋转，与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面，即：6点共面 ③有机物分子结构中每出现1个碳碳双键，则整个分子中至少有6个原子共面 苯 (平面形结构) ①苯分子中12个原子一定共平面，位于对角线位置的4个原子共直线，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中的所有原子仍然共平面，如溴苯()分子中所有原子共平面 ②有机物分子结构中每出现1个苯环，则整个分子中至少有12个原子共面 乙炔 (直线形结构) ①乙炔分子中所有原子一定在一条直线上，若用其他原子代替其中的任何氢原子，所得有机物中的所有原子仍然共线，如CH≡CCl分子中所有原子共线 ②C≡C不能旋转，4个原子位于同一个直线，即：4点共线(面) ③有机物分子结构中每出现1个碳碳三键，则整个分子中至少有4个原子共线 甲醛 (平面三角形结构) ①甲醛分子中所有原子在同一平面内 ②有机物分子结构中每出现1个碳氧()双键，则整个分子中至少有4个原子共面 HCN HCN分子中3个原子在同一条直线上 2．结构不同的基团连接后原子共线、共面的分析方法 (1)直线与平面连接：直线结构中如果有2个原子(或者一个共价键)与一个平面结构共用，则直线在这个平面上，分析：乙烯基乙炔(CH2==CH－C≡CH)原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。⑤C、⑥C两个碳原子既在乙烯平面上，又在乙炔直线上，所以直线在平面上，即： CH2==CH－C≡CH分子中，所有原子均共平面 (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，但可能重合 分析：苯乙烯原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 ，因①键可以旋转，故所在的平面可能和所在的平面重合，也可能不重合。因而分子中的所有原子可能共平面，也可能不完全共平面，即：苯乙烯分子中共平面原子至少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 分析：丙烯(CH3CH＝CH2)原子共面、共线情况 分子结构 情况分析 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则(⑤C，⑥C，⑦H构成三角形)，⑦H也可能在这个平面上 即：丙烯分子最多7个原子共平面，至少有6个原子共平面 【微点拨】 ①C－C键可以旋转，而C==C键、C≡C键不能旋转 ②共线的原子一定共面，共面的原子不一定共线 ③分子中出现－CH3、－CH2－或－CH2CH3原子团时，所有原子不可能都在同一平面内 ④庚烷()中碳碳单键通过旋转，所有的碳原子有可能共面 【典例6】（24-25高二下·辽宁葫芦岛·期中）下列说法正确的是 A．1-丁烯和2-丁烯属于位置异构，和属于官能团异构 B．某烃的键线式为，该烃和 按物质的量之比为1：1加成时，所得产物有5种 C．相同质量的乙炔与苯分别在足量的氧气中完全燃烧，消耗氧气的量不同 D．有机物最多有9个原子在同一平面上 【答案】A 【详解】A．1-丁烯和2-丁烯，碳碳双键的位置不同，属于位置异构；含酯基，含羧基，官能团种类不同，属于官能团异构，A正确； B．该烃有三个碳碳双键，与按物质的量之比为1:1加成时，有三种1，2-加成（分别在两个双键上）、一种1，4-加成，所得产物有４种，B错误； C 乙炔（)和苯 ()的最简式均为，相同质量的乙炔与苯，含有的、的质量相同，分别在足量的氧气中完全燃烧，消耗氧气的量相同，C错误； D．苯环是平面结构，苯环上的原子已多于9个，再加上碳碳双键，碳碳三键里的碳原子，同一平面上原子大于原子，D 错误； 综上，答案是A。 1．（24-25高二下·辽宁沈阳·阶段练习）下列关于有机物的说法正确的是 A．聚苯乙烯的结构简式为 B．环己烷()与甲基环戊烷()属于碳架异构 C．扁桃酸()分子中所有原子可能共面 D．1，3，6-辛三烯与发生加成时，产物有3种 【答案】B 【详解】 A．聚苯乙烯的结构简式为，A错误； B．环己烷()与甲基环戊烷()均属于环烷烃，环烷烃不存在官能团位置异构，二者属于碳骨架异构，B正确； C．扁桃酸( )分子中连有羟基和羧基的碳原子采取了sp3杂化方式，空间构型为四面体形，与其直接相连的四个原子不可能共面，故所有原子不可能共面，C错误； D．1，3，6-辛三烯的结构为CH2=CH-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2，结构不对称，与溴发生加成时，分别可发生1，2-加成、3，4-加成、1，4-加成、6，7-加成，产物有4种，D错误。 故选B。 2．（22-23高二下·吉林通化·阶段练习）回答下列问题： (1)命名为___________； ，命名为___________。 (2)的同分异构体，满足苯环上四个取代基(其中3个甲基，一个乙基)的有___________种。 (3)中官能团是___________、___________、___________(填名称)。 (4)实验室制乙炔的化学方程式为___________。 【答案】(1) 3，3，4—三甲基己烷 对二甲苯或1,4-二甲苯 (2)6 (3) 氨基 酰胺基 羧基 (4)CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2 【详解】（1） 由结构简式可知，烷烃分子中最长碳链含有6个碳原子，侧链为3个甲基，名称为3，3，4—三甲基己烷；所给芳烃含一个苯环、二个甲基位于对位，属于苯的同系物，名称为对二甲苯或1,4-二甲苯，故答案为：3，3，4—三甲基己烷；对二甲苯或1,4-二甲苯； （2） 所给有机物含1个苯环，侧链为1个-CH2CH2CH(CH3)2，其同分异构体的苯环上有3个甲基和1个乙基，同分异构体的结构可以视作连三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯分子中苯环上的氢原子被乙基取代所得结构，共有2+3+1=6种，故答案为：6； （3） 由结构简式可知，所给有机物分子含有的官能团为氨基、酰胺基和羧基，故答案为：氨基；酰胺基；羧基； （4）实验室制乙炔的反应为碳化钙与水反应生成氢氧化钙和乙炔，反应的化学方程式为CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2，故答案为：CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2。 3．（23-24高二下·辽宁葫芦岛·阶段练习）蒽（）与苯炔（）反应生成化合物X（如图所示）。 回答下列问题： (1)与二者之间的关系为_______________________（填“互为同分异构体”“互为同系物”“互为同素异形体”或“同种物质”）。 (2)蒽（）的分子式为_____________，下列关于蒽的说法错误是____________（填标号）。 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 (3)苯是最简单的芳香烃。 ①现代化学认为苯分子中碳与碳之间的键是________________________ ②凯库勒解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决。凯库勒式不能解释________________（填标号）的事实。 a.氯苯没有同分异构体        b.邻二氯苯只有一种结构 c.苯能与发生加成反应    d.苯不能使溴的溶液褪色 (4)下列属于苯的同分异构体的是___________（填标号）。 a.    b.    c.    d. (5)下列有机化合物能发生加成反应，因物理变化使溴水褪色且与苯互为同系物的是___________（填标号）。 a.    b.    c.   d. 【答案】(1)互为同分异构体 (2) bd (3) 介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键 bd (4)a (5)c 【详解】（1）苯炔和HC≡C−CH=CH−C≡CH分子式均为C6H4，分子式相同，结构不同，互为同分异构体。 （2）根据蒽的结构可知，蒽的分子式为C14H10。蒽的结构和苯相似，能和氢气发生加成反应，能和卤素单质、硝酸等发生取代反应，故a正确；蒽中碳原子数比较多，常温下不是气体，故b错误；蒽为烃，难溶于水，易溶于有机溶剂，故c正确；蒽能燃烧，被氧气氧化，故d错误；故选bd。 （3）①苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴水褪色，现代化学认为苯分子中碳与碳之间的键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键。 ②苯的凯库勒结构中有碳酸双键和碳碳单键。氯苯是苯中的一个氢原子被氯原子代替，若苯的结构是凯库勒式，氯苯也没有同分异构体，故a不选；若苯是单双键交替的结构，则邻二氯苯有两种，但邻二氯苯只有一种结构，所以凯库勒不能解释，故b选；若苯分子中有碳碳双键，则苯能和氢气发生加成反应，凯库勒能解释，故c不选；若苯分子中有碳碳双键，则苯能使溴的CCl4溶液褪色，凯库勒不能解释，故d选；故选bd。 （4）苯的同分异构体是和苯分子式相同、结构不同的化合物。a的分子式为C6H6，结构和苯不同，属于苯的同分异构体，故a选；b的分子式为C6H8，分子式不同，不属于苯的同分异构体，故b不选；c的分子式为C6H10，不属于苯的同分异构体，故c不选；d的分子式为C6H12，不属于苯的同分异构体，故d不选；故选a。 （5）a、b和d分子中有碳碳双键，能和溴水中的溴发生加成反应，发生化学变化使溴水褪色，故a、b和d不选；c的分子式为C9H12，和苯相差3个CH2，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c选。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $