第三节 芳香烃（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版选择性必修3

第三节 芳香烃 题型01 苯的分子结构 题型02 苯的性质 题型03 苯的同系物的结构 题型04 苯的同系物的性质 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 题型01 苯的分子结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 或 化学键 形成 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，每个碳的杂化轨道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 ①6个碳碳键键长___________。 ②是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的___________。 ③苯的6个氢原子所处的化学环境___________。 ④分子中6个碳原子和6个氢原子都在___________。 ⑤苯分子中处于对位的两个碳原子及与它们相连的两个氢原子，在___________。 【归纳总结构】 苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： (1)结构上：六个碳碳键的键长和键能完全相同；邻二取代苯无同分异构体。 (2)性质上：溴水不褪色；酸性高锰酸钾溶液不褪色。 【典例1】下列关于苯的叙述正确的是( ) A．苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯属于饱和烃 B．从苯的凯库勒式看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C．在加热条件下，苯与液溴发生反应生成溴苯 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同，键长相等 【变式1-1】苯分子结构中不存在碳碳单键、双键交替结构，不能作为其证据的事实是( ) A．苯分子中碳碳键的键长均相等 B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯只有一种结构 D．苯和足量氢气发生加成反应生成环己烷 【变式1-2】下列关于苯的叙述正确的是( ) A．苯分子的碳原子在同一平面，氢原子不在同一平面 B．苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键 C．苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则苯是饱和烃 D．苯分子中既含有碳碳单键又含有碳碳双键 【变式1-3】关于苯的下列说法正确的是( ) A．苯的分子是环状结构，其性质跟烷烃相似 B．表示苯的分子结构，其中含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃相同 C．苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子远没有饱和，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键 题型02 苯的性质 1．苯的物理性质 ____色，有________气味的液体，____溶于水，密度比水____，不溶于水，易溶于有机溶剂。熔沸点____，有毒。 2．化学性质 (1)氧化反应：燃烧时火焰________，有____烟，反应方程式：2C6H6+15O2___________。 (2)取代反应 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2________。 产物(名称为________)：____色液体，有________气味，____溶于水，密度比水的____。 ②硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应： +HO—NO2________。 (名称为___________)：____色液体，有苦杏仁气味，____溶于水，密度比水的____。 ③磺化反应：苯与浓硫酸在70～80 ℃发生反应生成苯磺酸： +HO—SO3H________。 (3)加成反应 苯与H2在以Pt、Ni为催化剂并加热的情况下发生加成反应生成环己烷： +3H2 。 【易错警示】 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)。 【典例2】已知苯可发生如下转化，下列叙述正确的是( ) A．反应①生成的溴苯是苯的同系物 B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层 C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物 D．反应④能发生，证明苯是单双键交替结构 【变式2-1】下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是( ) A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是不溶于水且密度小于水的液体 C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D．苯不含真正的双键，故不能发生加成反应 【变式2-2】 有机物和苯通过反应合成的过程如图所示(无机小分子产物略去)。 下列说法错误的是( ) A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则b一定是苯的同系物 C．若为-C4H9，则a有4种同分异构体 D．若为—CH=CH-CH3，b中所有碳原子可能都共平面 【变式2-3】苯和液溴反应的机理能垒图可如题图所示，FeBr3催化该反应的过程中结合Br-。下列叙述正确的是( ) A．苯和液溴反应的 B．催化时FeBr3与Br-以σ键结合 C．苯和液溴反应的决速步为第二步 D．若将Br2换成ICl，将会生成 题型03 苯的同系物的结构 1．苯的同系物 (1)定义：苯环上的氢原子被________取代所得到的一系列产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是________。 (2)通式：___________。 2．常见的苯的同系物 甲苯(C7H8)：苯环上连一个____基 乙苯(C8H10)：苯环上连一个____基 二甲苯(C9H12)：有三种同分异构体——____二甲苯、____二甲苯、对二甲苯 异丙苯(C10H14)：苯环上连一个________基 【典例3】下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( ) A．③④ B．②⑤ C．①②⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 【变式3-1】)下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( ) A． B． C． D． 【变式3-2】下列苯的同系物的名称不正确的是( ) A． 对二甲苯 B． 乙苯 C． 1，2，3-三甲苯 D．1，3，4-三甲苯 【变式3-3】下列选项中的两种化合物均属于芳香族化合物，且互为同系物的是( ) A．与 B．与 C．与 D．与 题型04 苯的同系物的性质 1．氧化反应 (1)可燃性 ①反应：CnH2n－6+O2 _____________________ ②现象：产生明亮火焰，冒浓________ (2)酸性KMnO4溶液 ①氧化条件：与苯环直接相连的碳原子上有________，能够被酸性KMnO4溶液氧化 ________ ________ ②氧化原因：苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。 ③氧化产物：不管烃基碳原子数为多少，都被氧化成“苯甲酸” CH3 __________________ CH2CH3________________ CH3CH2－CH3 _______________________ 2．硝化反应 (1)反应：+3HO－NO2________________________ (2)原因：侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而易被取代 3．卤代反应 4．加成反应：________________ 【易错警示】 并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 【典例4】如图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．反应②的现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，反应条件是50～60 ℃ D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 【变式4-1】要鉴别1-己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是( ) A．加入浓硫酸与浓硝酸后加热 B．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色 C．先加足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液 D．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水 【变式4-2】工业上可由乙苯生产苯乙烯，过程如图，下列说法正确的是(　　) A．分子式为C8H10的芳香烃有三种结构 B．可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯 C．乙苯和苯乙烯分子中均含有碳碳双键 D．乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7 【变式4-3】分析以下反应，下列推论不正确的是( ) ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 1．等效氢法：分子中完全对称的氢原子称为“等效氢”原子，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢”原子的数目，如C8H10苯的同系物的一溴代物种数的判断。 结构简式 烃基上一溴代物 苯环上的一溴代物 一溴代物 乙苯 ________ ________ ________ 邻二甲苯 ________ ________ ________ 间二甲苯 ________ ________ ________ 对二甲苯 ________ ________ ________ 2．“定一移一”法 (1)苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而得出邻、间、对三种同分异构体。 (2)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，从而确定同分异构体的种数。如二甲苯苯环上的一氯代物种数共6种，分别为 (2种)、 (3种)、 (1种)(①、②、③表示氯原子的位置)。 【典例5】可用表示，且能被酸性KMnO4溶液氧化生成的有机物共有(不考虑立体异构) ( ) A．6种 B．8种 C．10种 D．12种 【变式5-1】不考虑立体异构时，分子式为C9H12，且属于芳香烃的有机物共有( ) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 【变式5-2】某烃的分子式为C11H16，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，且被氧化成邻苯二甲酸，符合上述条件的烃有(不考虑立体异构) ( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【变式5-3】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是( ) A．4 B．5 C．6 D．7 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 1．单键可旋转，双键/三键不可旋转： 单键(σ键)能自由旋转，会导致相连的刚性结构“可摆转”(如甲烷取代物中，取代基可绕C-C单键旋转，最多3个原子共面)； 双键(π键)、三键(2个π键)不能旋转，其连接的结构是“固定刚性”的(如乙烯与苯环通过单键连接，单键旋转可让两者共面或不共面，最多所有原子共面)。 2．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 3．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。 【解题技法】 (1)拆分子：将复杂分子拆分为甲烷、乙烯、乙炔、苯等核心刚性结构； (2)看连接：判断结构间通过单键/双键/三键连接(单键可旋转，双键/三键固定)； (3) 定共面/共线：以刚性结构为基础，结合单键旋转极限，确定最多/最少共面/共线原子数。 【典例6】下列说法正确的是( ) A． 最多6个原子共线 B． 中最多有5个碳原子共线 C．苯乙炔()分子中最多有5个原子共直线 D．某有机物的键线式为，最多4个碳原子共线 【变式6-1】某烃的结构简式如图所示，下列说法中正确的是( ) A．该有机物的分子式是C14H18 B．该烃是苯的同系物，能使酸性高锰酸钾褪色 C．该烃的一氯代物最多有4种 D．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 【变式6-2】下列说法正确的是( ) A．CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上 B．a()和c()分子中所有碳原子均处于同一平面上 C．中所有碳原子可能都处于同一平面 D．化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面 【变式6-3】描述下列分子结构的叙述中，正确的是( ) A．X( )分子中所有碳原子可能共面 B．Y()分子中所有碳原子一定共面 C．Z ()分子中所有碳原子可能共面 D．W ()中所有碳原子均可共面 1 / 1 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 $ 第三节 芳香烃 题型01 苯的分子结构 题型02 苯的性质 题型03 苯的同系物的结构 题型04 苯的同系物的性质 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 题型01 苯的分子结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 或 化学键 形成 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，每个碳的杂化轨道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 ①6个碳碳键键长完全相同。 ②是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键。 ③苯的6个氢原子所处的化学环境完全相同。 ④分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内。 ⑤苯分子中处于对位的两个碳原子及与它们相连的两个氢原子，在同一条直线上。 【归纳总结构】 苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： (1)结构上：六个碳碳键的键长和键能完全相同；邻二取代苯无同分异构体。 (2)性质上：溴水不褪色；酸性高锰酸钾溶液不褪色。 【典例1】下列关于苯的叙述正确的是( ) A．苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯属于饱和烃 B．从苯的凯库勒式看，分子中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃 C．在加热条件下，苯与液溴发生反应生成溴苯 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同，键长相等 【答案】D 【解析】A项，苯的分子式是C6H6，与同数碳原子的烷烃相比，氢原子数少，苯属于不饱和烃，但由于六个碳原子间形成大π键，分子中不存在碳碳不饱和键，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色，A不正确；B项，凯库勒式只是表示苯分子结构的一种形式，并没有体现苯分子的真实结构，苯分子中不含有碳碳双键，所以苯不属于烯烃，B不正确；C项，在FeBr3的催化作用下，苯与液溴发生取代反应生成溴苯等，C不正确；D项，苯分子为平面正六边形结构，6个碳碳键的键能都介于单键和双键之间，且都相等，碳碳键的键长相等，D正确；故选D。 【变式1-1】苯分子结构中不存在碳碳单键、双键交替结构，不能作为其证据的事实是( ) A．苯分子中碳碳键的键长均相等 B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．经实验测得邻二甲苯只有一种结构 D．苯和足量氢气发生加成反应生成环己烷 【答案】D 【解析】A项，苯分子中碳碳键的键长均相等，说明苯环中的化学键只有1种，不存在碳碳单双键交替结构，A不符合题意；B项，苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯环中不含碳碳双键，可以证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，B不符合题意；C项，如果苯分子结构中是碳碳单双键交替结构，则邻二甲苯的结构有两种，一种是两个甲基连接C-C单键，另一种是两个甲基连接C=C双键，而经实验测得邻二甲苯只有一种结构，说明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，C不符合题意；D项，苯和氢气发生加成反应生成环己烷，发生加成反应是双键或三键具有的性质，不能证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，D符合题意；故选D。 【变式1-2】下列关于苯的叙述正确的是( ) A．苯分子的碳原子在同一平面，氢原子不在同一平面 B．苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键 C．苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则苯是饱和烃 D．苯分子中既含有碳碳单键又含有碳碳双键 【答案】B 【解析】A项，苯分子是平面形分子，所有的碳原子和氢原子在同一平面，A错误；B项，苯的结构简式可写为，但没有碳碳双键，6个碳碳键均为介于单键和双键之间独特的键，B正确；C项，苯若不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯一定条件下能与H2加成反应，是不饱和烃，C错误；D项，苯分子中不含有碳碳单键和碳碳双键，6个碳碳键均为介于单键和双键之间独特的键，D错误；故选B。 【变式1-3】关于苯的下列说法正确的是( ) A．苯的分子是环状结构，其性质跟烷烃相似 B．表示苯的分子结构，其中含有碳碳双键，因此苯的性质跟烯烃相同 C．苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子远没有饱和，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键 【答案】D 【解析】A项，苯环是特殊的环状结构，其性质跟环烷烃并不相似，如苯能与H2发生加成反应，但烷烃不能与H2加成，A错误；B项，表示苯的分子结构，但是在分子中并不含有碳碳双键，六个碳碳键均为介于单键与双键之间独特的键，因此苯的性质跟烯烃不相同，B错误；C项，苯的分子式是C6H6，分子中的C原子远没有饱和，但是由于苯环有其特殊的稳定性，所以不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C错误；D项，苯环上的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，所以其的键能、键长介于单双建之间，D正确；故选D。 题型02 苯的性质 1．苯的物理性质 无色，有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂。熔沸点低，有毒。 2．化学性质 (1)氧化反应：燃烧时火焰明亮，有浓烟，反应方程式：2C6H6+15O212CO2+6H2O。 (2)取代反应 ①卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2+HBr↑。 产物(名称为溴苯)：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。 ②硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应： +HO—NO2+H2O。 (名称为硝基苯)：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 ③磺化反应：苯与浓硫酸在70～80 ℃发生反应生成苯磺酸： +HO—SO3H+H2O。 (3)加成反应 苯与H2在以Pt、Ni为催化剂并加热的情况下发生加成反应生成环己烷： +3H2 。 【易错警示】 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)。 【典例2】已知苯可发生如下转化，下列叙述正确的是( ) A．反应①生成的溴苯是苯的同系物 B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层 C．反应③为加成反应，产物是一种烃的衍生物 D．反应④能发生，证明苯是单双键交替结构 【答案】B 【解析】A项，在溴化铁做催化剂的条件下，苯与液溴在常温下能够发生取代反应生成溴苯，与苯的官能团不同，不属于同系物，故A错误；B项，苯不溶于水，密度小于水，所以苯与酸性高锰酸钾溶液混合后分层，苯在上层，高锰酸钾溶液在下层，下层为紫色，故B正确；C项，苯生成硝基苯的反应属于取代反应，不属于加成反应，故C错误；D项，苯分子中的碳碳键为一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，不存在碳碳双键；苯能够与氢气反应，只证明苯不属于饱和烃，故D错误；故选B。 【变式2-1】下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是( ) A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是不溶于水且密度小于水的液体 C．苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D．苯不含真正的双键，故不能发生加成反应 【答案】D 【解析】A项，苯是无色液体，带有特殊气味，A正确；B项，在常温下苯是不溶于水的液体，其密度比水小，B正确；C项，苯和液溴在Fe催化下发生取代反应产生溴苯，C正确；D项，苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，所有的碳碳键键长相同，键能也相同，在一定条件下也能发生加成反应和取代反应，D错误；故选D。 【变式2-2】 有机物和苯通过反应合成的过程如图所示(无机小分子产物略去)。 下列说法错误的是( ) A．该反应是取代反应 B．若为烃基，则b一定是苯的同系物 C．若为-C4H9，则a有4种同分异构体 D．若为—CH=CH-CH3，b中所有碳原子可能都共平面 【答案】B 【解析】A项，有机物a中的烃基取代苯环的氢原子生成b，为取代反应，故A正确；B项，R为烃基，若含有不饱和键，则b和苯的官能团不同，结构不相似，不一定是同系物，故B错误；C项，-C4H9有4种，分别为：CH3-CH2-CH2-CH2-、CH3-CH2-CH(CH3)-、(CH3)2CH-CH2-、(CH3)3C-，则a有4种同分异构体，故C正确；D项，R为—CH=CH-CH3，则R为平面结构，所有碳原子共面，苯环为平面结构，所有碳原子共面，两平面结构通过单键相连，所有的碳原子可能共平面，故D正确；故选B。 【变式2-3】苯和液溴反应的机理能垒图可如题图所示，FeBr3催化该反应的过程中结合Br-。下列叙述正确的是( ) A．苯和液溴反应的 B．催化时FeBr3与Br-以σ键结合 C．苯和液溴反应的决速步为第二步 D．若将Br2换成ICl，将会生成 【答案】B 【解析】A项，苯和液溴反应的，A错误；B．催化时FeBr3与Br-以σ键结合，B正确；C．第一步的正活化能比第二步的大，活化能越大反应速率越慢，决速步骤是第一步，C错误；D．若将Br2换成ICl，连接苯环的是略带正电的基团，则生成碘苯，D错误；故选B。 题型03 苯的同系物的结构 1．苯的同系物 (1)定义：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物，其分子中只有一个苯环，侧链都是烷基。 (2)通式：CnH2 n-6 (n>6)。 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(C9H12)：有三种同分异构体——邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯 异丙苯(C10H14)：苯环上连一个异丙基 【典例3】下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( ) A．③④ B．②⑤ C．①②⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 【答案】B 【解析】①甲苯分子中含有1个苯环、侧链是甲基，是苯的同系物，属于芳香烃，故①不符合题意；②苯乙烯分子中含有1个苯环、侧链是乙烯基，属于芳香烃，但不是苯的同系物，故②符合题意；③硝基苯中含有硝基，属于烃的衍生物，不属于芳香烃，故③不符合题意；④苯酚中含有羟基，属于烃的衍生物，不属于芳香烃，故④不符合题意；⑤萘分子中含有2个苯环，属于芳香烃，但不是苯的同系物，故⑤符合题意；⑥乙苯分子中含有1个苯环、侧链是乙基，是苯的同系物，属于芳香烃，故⑥不符合题意；②⑤符合题意，故选B。 【变式3-1】)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 【解析】含苯环的烃为芳香烃；含一个苯环、侧链为烷烃基的烃为苯的同系物。A项，属于芳香烃，属于苯的同系物，故A不选；B项，属于酚类，不属于芳香烃，故B不选；C项，属于芳香烃，不是苯的同系物，故C选；D项，属于芳香烃，属于苯的同系物，故D不选；故选C。 【变式3-2】下列苯的同系物的名称不正确的是( ) A． 对二甲苯 B． 乙苯 C． 1，2，3-三甲苯 D．1，3，4-三甲苯 【答案】D 【解析】A项， 的甲基在苯环的对位，可命名为对二甲苯，故A正确；B项，的乙基连在苯环上，命名为乙苯，故B正确；C项，的甲基再1，2，3号碳原子上，命名为1，2，3-三甲苯，故C正确；D项，的甲基再1，2，4号碳原子上，命名为1，2，4-三甲苯，故D错误；故选D。 【变式3-3】下列选项中的两种化合物均属于芳香族化合物，且互为同系物的是( ) A．与 B．与 C．与 D．与 【答案】C 【解析】芳香族化合物，即含有苯环，互为同系物要求结构相似，官能团的种类和数目均相同。A项，两种物质中，前者不含苯环，A错误；B项，两种物质中前者含有醛基，后者不含，二者不互为同系物，B错误；C项，二者均含苯环，且只含酮羰基，故二者互为同系物，C正确；D项，二者均不含苯环，D错误；故选C。 题型04 苯的同系物的性质 1．氧化反应 (1)可燃性 ①反应：CnH2n－6+O2nCO2+(n－3)H2O ②现象：产生明亮火焰，冒浓黑烟 (2)酸性KMnO4溶液 ①氧化条件：与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，能够被酸性KMnO4溶液氧化 褪色 不褪色 ②氧化原因：苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。 ③氧化产物：不管烃基碳原子数为多少，都被氧化成“苯甲酸” CH3COOH CH2CH3COOH CH3CH2－CH3HOOC－COOH 2．硝化反应 (1)反应：+3HO－NO2+3H2O (2)原因：侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而易被取代 3．卤代反应 4．加成反应： 【易错警示】 并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 【典例4】如图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．反应②的现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，反应条件是50～60 ℃ D．反应④是1 mol甲苯与1 mol H2发生加成反应 【答案】B 【解析】A项，在光照条件下氯气与甲苯发生取代反应，取代的是甲基上的H原子，在催化剂条件下，取代苯环上的H原子，A错误；B项，由于甲苯分子中含碳量比较高，故甲苯燃烧时，燃烧不充分有浓烟，所以燃烧现象为火焰明亮并伴有浓烟，B正确；C项，甲苯与浓硝酸在浓硫酸作催化剂、50～60 ℃条件下发生取代反应生成三硝基甲苯，C错误；D项，反应④是1 mol甲苯与 3 mol H2发生加成反应，D错误；故选B。 【变式4-1】要鉴别1-己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是( ) A．加入浓硫酸与浓硝酸后加热 B．点燃这种液体，然后再观察火焰的颜色 C．先加足量溴水，然后再加入酸性高锰酸钾溶液 D．先加足量的酸性高锰酸钾溶液，然后再加入溴水 【答案】C 【解析】A项，加入浓硫酸与浓硝酸后加热，无论是否反应，溶液都分层，不能鉴别，A不合题意；B项，点燃，火焰都较明亮，且有黑烟，现象不明显，不能鉴别，B不合题意；C项，先加足量溴水，己烯与溴水发生加成反应，排除双键的影响，然后再加入酸性高锰酸钾溶液，褪色可说明己烯中混有少量甲苯，C符合题意；D项，先加足量的酸性高锰酸钾溶液，二者均能使高锰酸钾褪色，反应完后都不能使溴水褪色，故不能鉴别己烯中是否混有少量甲苯，D不合题意；故选C。 【变式4-2】工业上可由乙苯生产苯乙烯，过程如图，下列说法正确的是(　　) A．分子式为C8H10的芳香烃有三种结构 B．可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯 C．乙苯和苯乙烯分子中均含有碳碳双键 D．乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7 【答案】B 【解析】A项， C8H8的同分异构体可为二甲苯和乙苯，二甲苯有邻、间、对三种，总共4种，故A错误；B项，苯乙烯中含碳碳双键，可与溴发生加成反应，溶液褪色，而乙苯中不含碳碳双键，不与溴反应，可鉴别，故B正确；C项，苯乙烯中含碳碳双键，乙苯中不含碳碳双键，故C错误；D项，苯环是平面结构，取代苯环上的氢的碳原子和苯环在同一平面上，另一个碳可能在同一平面上，苯环和碳碳双键都为平面结构，碳碳双键可以旋转，乙苯和苯乙烯分子中最多可有8个碳原子共平面，故D错误；故选B。 【变式4-3】分析以下反应，下列推论不正确的是( ) ① ② 产物物质的量分数依次为58%、4%、38%。 ③ 产物物质的量分数依次为6%、93%、1%。 A．甲苯比苯容易硝化，硝基苯比苯难硝化 B．甲基为吸电子基、硝基为推电子基，对苯环产生不同影响 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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代 【答案】B 【解析】A项，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，故A正确；B项，甲基为推电子基、硝基为吸电子基，对苯环产生不同影响，故B错误；C项，甲苯发生硝化反应时，产物的量最少，以 和为主，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，故C正确；D项，硝基苯发生硝化反应时，产物、的量很少，主要生成，说明硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更难被硝基取代，故D正确；故选B。 题型05 苯的同系物同分异构体数目判断的方法 1．等效氢法：分子中完全对称的氢原子称为“等效氢”原子，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢”原子的数目，如C8H10苯的同系物的一溴代物种数的判断。 结构简式 烃基上一溴代物 苯环上的一溴代物 一溴代物 乙苯 2 3 5 邻二甲苯 1 2 3 间二甲苯 1 3 4 对二甲苯 1 1 2 2．“定一移一”法 (1)苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而得出邻、间、对三种同分异构体。 (2)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，从而确定同分异构体的种数。如二甲苯苯环上的一氯代物种数共6种，分别为 (2种)、 (3种)、 (1种)(①、②、③表示氯原子的位置)。 【典例5】可用表示，且能被酸性KMnO4溶液氧化生成的有机物共有(不考虑立体异构) ( ) A．6种 B．8种 C．10种 D．12种 【答案】A 【解析】被酸性KMnO4溶液氧化生成，说明连苯环的碳上至少有一个氢原子，再根据-C3H7的结构有-CH2CH2CH3、-CH(CH3)2两种，-C4H9的结构有-CH2CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH(CH3)2、-C(CH3)3四种，其中-C(CH3)3不符合要求，因此符合要求的共有种，故A符合题意。故选A。 【变式5-1】不考虑立体异构时，分子式为C9H12，且属于芳香烃的有机物共有( ) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 【答案】B 【解析】有机物的分子式为C9H12，且属于芳香烃，分子组成符合CnH2n-6，是苯的同系物，可以有一个侧链为：正丙基或异丙基，可以有2个侧链为：乙基、甲基，有邻、间、对3种，可以有3个甲基，有连、偏、均3种，共有8种，故选B。 【变式5-2】某烃的分子式为C11H16，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，且被氧化成邻苯二甲酸，符合上述条件的烃有(不考虑立体异构) ( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】C 【解析】某烃的分子式为C11H16，不饱和度为4，符合CnH2n-6的通式，则除了苯环外都是饱和烃基，它不能因化学反应而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，则该烃为苯的同系物，且被氧化成邻苯二甲酸，则苯环上只有2个邻位取代基，且直接与苯相连的碳上有H原子，符合条件的有共5种，故选C。 【变式5-3】某苯的同系物分子式为C11H16，经分析分子中除苯环结构外，不再含有其他环状结构，还有两个－CH3，两个－CH2－和一个，它可能的结构数目是( ) A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】A 【解析】C11H16不饱和度为＝4，C11H16分子中除苯环外不含其它环状结构，苯环的不饱和度为4，所以，含有1个苯环，侧链为烷基；C11H16分子中存在一个，由于C11H16中含两个甲基，所以满足条件的结构中只有一个侧链。化学式为C11H16的烃结构，分子中含两个甲基，两个－CH2－和一个，1个苯环的同分异构体有：、、、，共4种；故选A。 题型06 有机物分子中原子共线与共面的判断 1．单键可旋转，双键/三键不可旋转： 单键(σ键)能自由旋转，会导致相连的刚性结构“可摆转”(如甲烷取代物中，取代基可绕C-C单键旋转，最多3个原子共面)； 双键(π键)、三键(2个π键)不能旋转，其连接的结构是“固定刚性”的(如乙烯与苯环通过单键连接，单键旋转可让两者共面或不共面，最多所有原子共面)。 2．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 3．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。 【解题技法】 (1)拆分子：将复杂分子拆分为甲烷、乙烯、乙炔、苯等核心刚性结构； (2)看连接：判断结构间通过单键/双键/三键连接(单键可旋转，双键/三键固定)； (3) 定共面/共线：以刚性结构为基础，结合单键旋转极限，确定最多/最少共面/共线原子数。 【典例6】下列说法正确的是( ) A． 最多6个原子共线 B． 中最多有5个碳原子共线 C．苯乙炔()分子中最多有5个原子共直线 D．某有机物的键线式为，最多4个碳原子共线 【答案】B 【解析】A项，该分子中在同一条直线上的原子有8个()，A不正确；B项，共线的碳原子数目有 共5个，B正确；C项，，苯乙炔分子中最多有6个原子共直线，C不正确；D项，该分子最多最多3个碳原子共线，D不正确。故选B。 【变式6-1】某烃的结构简式如图所示，下列说法中正确的是( ) A．该有机物的分子式是C14H18 B．该烃是苯的同系物，能使酸性高锰酸钾褪色 C．该烃的一氯代物最多有4种 D．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 【答案】D 【解析】A项，该有机物的分子式是C14H14，故A错误；B项，该烃含有2个苯环，不属于苯的同系物，但能使酸性高锰酸钾褪色，故B错误；C项，该烃为对称结构，一氯代物最多有5种，故C错误；D项，苯环为平面结构，两个相连苯环的碳原子可以旋转，故分子中至少有9个碳原子处于同一平面上，故D正确；答案为D。 【变式6-2】下列说法正确的是( ) A．CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上 B．a()和c()分子中所有碳原子均处于同一平面上 C．中所有碳原子可能都处于同一平面 D．化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面 【答案】D 【解析】A项，根据乙烯的空间结构可知，CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面，但不在同一直线上，错误；B项，a与c分子中均有连接3个碳原子的饱和碳原子，故所有碳原子不可能共平面，错误；D项，d、p分子中都存在饱和碳原子，故只有b的所有原子处于同一平面，正确，故选D。 【变式6-3】描述下列分子结构的叙述中，正确的是( ) A．X( )分子中所有碳原子可能共面 B．Y()分子中所有碳原子一定共面 C．Z ()分子中所有碳原子可能共面 D．W ()中所有碳原子均可共面 【答案】C 【解析】A项，该物质分子中含有多个饱和C原子，具有甲烷的四面体结构，故该物质分子中不可能所有碳原子共平面，A 不正确；B项，有机物Y中两个碳碳双键所确定的平面不一定共面，B不正确；C项，碳氧双键、碳碳双键、苯环以及它们所连碳原子分别共面，各平面以单键相连，单键可以旋转，所以化合物Ⅱ分子中所有碳原子可能共面，C正确；D项，W结构中连接两个苯环的碳原子为饱和碳原子，其连接的4个碳原子一定不全共平面，D不正确。故选C。 1 / 1 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