2.2 芳香烃（8大题型专项训练）化学沪科版选择性必修3

2.2 芳香烃 题型01 苯及其同系物的物理性质 题型02 苯的化学性质 题型03 苯的同系物及化学性质 题型04 苯的同系物与苯性质的差异 题型05 芳香烃同分异构体书写 题型06 苯的硝化实验和溴化实验 题型07 有机物分子中原子共面判断 题型08 不饱和度计算及其应用 题型01 苯及其同系物的物理性质 知识积累 1.苯的结构和物理性质 苯是无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。分子式____________，____________结构，____________个原子共平面。六个碳原子均采取____________ 杂化，结构简式为____________ 。 2. .苯的同系物的物理性质 甲苯（C7H8）、乙苯（C8H10）等简单的苯的同系物，在通常状况下都是无色液体，密度比水____________，不溶于水。随分子中碳原子数的增加，苯的同系物的熔、沸点逐渐____________。含碳原子数相同的苯的同系物的同分异构体，苯环上的支链越多，熔、沸点____________；当支链数相同时，极性越小，熔、沸点____________。 【典例1】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 【变式1-1】下列关于苯的叙述错误的是 A．属于不饱和烃 B．难溶于水且比水轻 C．分子中含有碳碳双键 D．燃烧时产生浓烟 【变式1-2】下列各组物质，可用分液漏斗将它们分离的是 A．苯和乙醇 B．苯和液溴 C．己烷和水 D．苯和甲苯 【变式1-3】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯的密度比水大 B．苯在空气中完全燃烧产生CO C．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的价键完全相同 _题型02 苯的化学性质 知识积累 苯的化学性质： 反应类型 反应物 化学方程式 氧化反应 氧气 ____________ 酸性高锰酸钾 不反应 取代反应 液溴（在FeBr3催化条件下） ____________ 浓硝酸（在浓硫酸催化条件下） ____________ 加成反应 H2 ____________ 【典例2】下列关于苯的叙述正确的是 A．反应①为取代反应，反应的试剂是浓溴水 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，有机产物是炸药TNT D．反应④中1mol苯最多与3mol发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键 【变式2-1】下列关于苯的叙述中错误的是 A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应 B．在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色 C．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应 D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色 【变式2-2】下列实验能获得成功的是 A．溴苯中含有溴单质，可用NaOH溶液洗涤，再经分液而除去 B．在液体苯中通氢气可制得环己烷 C．在酸性高锰酸钾溶液中滴加几滴苯，用力振荡，紫红色褪去 D．制硝基苯时，在浓硫酸中加入浓硝酸后，立即加苯混合，进行振荡 【变式2-3】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． 题型03 苯的同系物及化学性质 知识积累 1. 苯的同系物：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，通式为____________，侧链都是烷基。 2.常见苯的同系物 ____________ ____________ ____________ 甲苯（C7H8） 乙苯（C8H10） 异丙苯（C9H12） ____________ ____________ ____________ 邻二甲苯（C8H10） 间二甲苯（C8H10） 对二甲苯（C8H10） 3.苯的同系物的化学性质 反应类型 反应物 化学方程式 氧化反应 氧气 ____ ________ 酸性高锰酸钾溶液 __________________________ 取代反应 甲苯与Br2（溴化铁作催化剂） ____ _____ ___ 甲苯与Cl2（光照或加热条件下） _____ _______ 甲苯与硝酸反应 ___________________________ 加成反应 甲苯与氢气反应 ___________________________ 【典例3】甲苯的转化关系如图所示(部分产物未标出)。下列说法正确的是 A．反应①的主要产物是 B．反应②说明甲基使苯环上的氢原子易被取代 C．反应③可观察到溶液分层，但不褪色 D．反应④的产物的一氯取代物有4种 【变式3-1】美国马丁·卡普拉斯等三位科学家因在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献，获得了诺贝尔化学奖。他们模拟出了1，6-二苯基-1，3，5-己三烯的分子模型，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．该有机化合物属于芳香烃，与苯互为同系物 B．该有机化合物的分子式为 C．该有机化合物最多能与发生加成反应 D．该有机化合物可以发生氧化反应、取代反应、加成反应 【变式3-2】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 【变式3-3】已知苯环的电子云密度越大，取代反应越容易发生。结合所学知识，分析以下反应(下方数字为产物的物质的量分数)，下列推论正确的是 (1) (2) (3) A．甲苯、硝基苯都比苯更难硝化 B．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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更易被硝基取代 D．甲基为吸电子基，硝基为推电子基，对苯环产生的影响不同 题型04 苯的同系物与苯的性质差异 知识积累 1.苯与苯的同系物，均可以发生燃烧、取代反应（卤素单质、浓硝酸等）、加成反应（与H2等）。 2.差异： 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，更易被取代。 受苯环的影响：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____________原子，则该侧链烷基就能被酸性高锰酸钾氧化。若此碳原子上无氢原子，则不能被氧化。 【典例4】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．甲苯能使酸性溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性溶液褪色 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能与溴发生取代反应生成2，4，6-三溴甲苯，而苯只能生成单取代溴苯 D．乙烯能与溴发生加成反应，而乙烷不能与溴发生加成反应 【变式4-1】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 【变式4-2】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 【变式4-3】已知苯环的电子云密度越大，取代反应越容易发生。结合所学知识，分析以下反应(下方数字为产物的物质的量分数)，下列推论正确的是 (1) (2) (3) A．甲苯、硝基苯都比苯更难硝化 B．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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更易被硝基取代 D．甲基为吸电子基，硝基为推电子基，对苯环产生的影响不同 题型05 芳香烃同分异构体的书写 知识积累 芳香烃同分异构体的书写技巧：先整后散，定链移环，先碳骨架，再邻间对。 1.拆分碳原子 苯环占6个碳，剩余碳原子全在侧链上。把侧链按“由整到散”原则拆分。 2.先写碳链，再挂苯环 只含1个烷基时：先写出侧链的碳骨架，再把苯环当作取代基，在碳链上依次移动位置，找不同结构。 含2个烷基时：按邻、间、对三种位置依次书写。 含3个甲基时：按连、偏、均三种结构书写。 【典例5】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5-1】芳香烃C8H10有四种同分异构体，其分子中一氯取代物存在3种同分异构体，则该种物质的结构是 A． B． C． D． 【变式5-2】烃X是苯的二元取代物，其分子式为，则X的结构有 A．42种 B．45种 C．48种 D．49种 【变式5-3】下列说法正确的是 A．属于苯的同系物，其一氯代物有6种 B．分子式为属于卤代烃的同分异构体有4种 C．有3种沸点不同的一氯代物 D．分子存在顺反异构体 题型06 芳香烃的卤代反应和硝化反应 知识积累 苯的溴代反应 苯的硝化反应 实验原理 ____________ ____________ 装置图 反应条件 FeBr3作催化剂。实验中可以通过加入铁屑，反应生成FeBr3。 50~60℃，水浴加热，浓硫酸作催化剂和吸水剂。 试剂加入顺序 浓硝酸、浓硫酸、苯 苯、液溴混合均匀，再加入铁屑 实验现象 导管口附近出现白雾(溴化氢遇水蒸气形成)； 反应完毕后，向锥形瓶内的液体滴入AgNO3溶液，有淡黄色溴化银沉淀生成； 把烧瓶中的液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有褐色不溶于水的液体出现。 将反应后的液体倒入盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成。 【典例6】利用下列实验不能达到实验目的的是 A．制备溴苯 B．提纯苯甲酸 C．实验室制备硝基苯 D．除去溴苯中的苯 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】下列实验、原理或装置正确的是 A．分离苯与硝基苯 B．验证乙炔与溴的加成 C．制取乙烯 D．制取溴苯 A．A B．B C．C D．D 【变式6-2】硝基苯是一种重要的化工原料，密度比水大，难溶于水，易溶于乙醇、苯等有机溶剂。制备、提纯硝基苯的流程如图： 下列叙述错误的是 A．配制混酸时，应将浓硫酸缓缓滴加到浓硝酸中，边滴加边搅拌 B．加入NaOH溶液的目的是洗去残留的混酸 C．实验过程中浓硫酸的主要作用为催化剂、吸水剂 D．操作5为蒸馏，先馏出的物质为硝基苯 【变式6-3】利用如图所示装置探究苯和溴发生的反应属于取代反应还是加成反应，装置A中的具支试管下端开有小孔。下列说法不正确的是 A．A中Fe和反应生成的作催化剂 B．B用于除去挥发出来的 C．C和D均能防止发生倒吸现象 D．C中出现淡黄色沉淀说明苯和溴发生取代反应 题型07 有机物中原子共面判断 知识积累 四个基本结构模型： 甲烷型（碳采取sp³杂化）：正四面体，最多3个原子共面。出现-CH₃、-CH₂-、-CH-、-C-这种饱和碳，则所有原子不可能共面。 乙烯型（碳采取sp²杂化）：双键定平面，与形成双键碳直接相连的4个原子，这6个原子一定共平面。 乙炔型（碳采取sp杂化）：三键定直线，与形成三键碳直接相连的2个原子，这4个原子一定共直线。 苯环型（sp²杂化）：苯环的6个碳原子和6个氢原子一定共平面。 2.方法：饱和碳一出现，必不全部共平面；双键苯环在，必带一片共平面；三键定共线，线必落在平面间；单键能旋转，共面与否可改变。 【典例7】下列有机化合物的分子中，所有原子不可能位于同一平面的是 A． B． C．(苯) D． 【变式7-1】柠檬烯是一种食用香料，其结构简式如图所示。下列有关柠檬烯的分析不正确的是 A．1mol柠檬烯可以和2molH2发生加成反应 B．它的分子中所有碳原子一定在同一平面上 C．它和丁基苯()不互为同分异构体 D．一定条件下，它分别可以发生加成、取代、氧化、加聚等反应 【变式7-2】苦水玫瑰是中国国家地理标志产品，可从中提取高品质的玫瑰精油。玫瑰精油成分之一的结构简式如图，下列说法错误的是 A．该分子含2个手性碳原子 B．该分子所有原子不共平面 C．该分子中碳原子的轨道杂化类型为和 D．该分子能使溴的四氯化碳溶液褪色 【变式7-3】科学家们从蝗虫的分泌物中提取出一种有机物——蚂蚱酮，该有机物用于蝗虫自身防御，其结构简式如图所示。下列有关蚂蚱酮的说法正确的是 A．该分子中所有碳原子处于同一平面 B．该分子中不含手性碳原子 C．该分子中含有4种官能团 D．一定条件下，该分子可发生氧化反应、消去反应、水解反应 题型08 不饱和度计算及其应用 知识积累 1.不饱和度定义：不饱和度又称缺氢系数，是有机化合物分子不饱和度的量化指标，用Ω表示。与含有相同碳原子数的饱和链烃分子相比较，分子中每少_______个氢原子，则增加__________个不饱和度。 2.计算公式：碳原子数加一减氢原子数一半__________。出现碳、氢以外原子，按照氧不计，卤代氢，去掉氮再减一氢处理。 3.用结构判断 结构 1个环 一个双键 一个三键 一个苯环 不饱和度 ____________ ____________ ____________ ____________ 【典例8】不饱和度可以提供有机化合物是否含有不饱和键和环等结构信息。有机化合物分子的不饱和度的计算方法为，其中x为碳原子数，y为氢原子数。若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数；若含有氧原子，则不考虑；若含有卤素原子，可视为氢原子。下列物质的不饱和度为5的是 A． B．硝基苯 C． D． 【变式8-1】下列化合物分子的不饱和度为4的是 A． B． C． D． 【变式8-2】如图为有机物X(只含C、H、O)的球棍模型图。不同颜色的球代表不同的原子，小球之间的“棍”代表化学键(如单键、双键等)。下列有关M的说法错误的是 A．X难溶于水 B．X有3种官能团 C．X的不饱和度为8 D．X中所有碳原子一定共平面 【变式8-3】某有机物M的分子式为，下列关于M所含官能团的推断正确的是 A．M含2个酯基和1个酮羰基 B．M含2个醛基和3个酚羟基 C．M含2个酯基和1个碳碳双键 D．M含2个羧基和1个羟基 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.2 芳香烃 题型01 苯及其同系物的物理性质 题型02 苯的化学性质 题型03 苯的同系物及化学性质 题型04 苯的同系物与苯性质的差异 题型05 芳香烃同分异构体书写 题型06 苯的硝化实验和溴化实验 题型07 有机物分子中原子共面判断 题型08 不饱和度计算及其应用 题型01 苯及其同系物的物理性质 知识积累 1.苯的结构和物理性质 苯是无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水。分子式 C6H6 ， 平面正六边形结构，12个原子共平面。六个碳原子均采取 sp2 杂化，结构简式为 。 2. .苯的同系物的物理性质 甲苯（C7H8）、乙苯（C8H10）等简单的苯的同系物，在通常状况下都是无色液体，密度比水小，不溶于水。随分子中碳原子数的增加，苯的同系物的熔、沸点逐渐升高。含碳原子数相同的苯的同系物的同分异构体，苯环上的支链越多，熔、沸点越低；当支链数相同时，极性越小，熔、沸点越低。 【典例1】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。 【变式1-1】下列关于苯的叙述错误的是 A．属于不饱和烃 B．难溶于水且比水轻 C．分子中含有碳碳双键 D．燃烧时产生浓烟 【答案】C 【详解】A．苯的分子式为C6H6，与饱和烷烃相比，氢原子个数少，在一定条件下能够与氢气发生加成反应，属于不饱和烃，A正确； B．苯是一种不溶于水的有机溶剂，密度比水小，B正确； C．苯分子中不含碳碳单键和碳碳双键，是一种介于碳碳单键和双键之间的特殊的键，C错误； D．苯分子最简式为CH，分子中含碳量高，燃烧时产生明亮火焰并带有浓烟，D正确； 故选C。 【变式1-2】下列各组物质，可用分液漏斗将它们分离的是 A．苯和乙醇 B．苯和液溴 C．己烷和水 D．苯和甲苯 【答案】C 【分析】分液漏斗可将互不相容的两种液体分离，据此分析解答。 【详解】苯和乙醇，苯和液溴，苯和甲苯，每组两种物质均互溶，不能用分液漏斗分离，A、B、D不符合题意，己烷和水不互溶，可用分液漏斗分离，符合题意，故选C。 【变式1-3】下列关于苯的叙述正确的是 A．苯的密度比水大 B．苯在空气中完全燃烧产生CO C．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应 D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的价键完全相同 【答案】D 【详解】A．苯的密度比水小，会浮在水面上，A错误； B．苯完全燃烧生成CO2，而非CO，B错误； C．苯与液溴在催化剂作用下发生取代反应生成溴苯，而非加成反应，C错误； D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳碳键是等同的大π键，价键完全相同，D正确； 故答案为：D。 题型02 苯的化学性质 知识积累 苯的化学性质： 反应类型 反应物 化学方程式 氧化反应 氧气 2C6H6+15O212CO2+6H2O 酸性高锰酸钾 不反应 取代反应 液溴（在FeBr3催化条件下） +Br2+HBr 浓硝酸（在浓硫酸催化条件下） +HO—NO2+H2O 加成反应 H2 +3H2 【典例2】下列关于苯的叙述正确的是 A．反应①为取代反应，反应的试剂是浓溴水 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，有机产物是炸药TNT D．反应④中1mol苯最多与3mol发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键 【答案】B 【详解】A．反应①为苯和液溴发生的取代反应，反应需要铁作为催化剂，故A错误； B．反应②为苯在氧气中燃烧，属于氧化反应，因为含碳量比较高，不完全燃烧，反应现象是火焰明亮并带有浓烟，故B正确； C．反应③为苯和硝酸的取代反应，产物为硝基苯，不是炸药TNT，故C错误； D. 反应④为苯与氢气的加成反应，1mol苯最多与3molH2发生加成反应，苯分子中不存在碳碳双键，故D错误； 故选B。 【变式2-1】下列关于苯的叙述中错误的是 A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应 B．在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色 C．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应 D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色 【答案】D 【详解】A．苯在铁作催化剂作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，故A正确； B．苯难溶于水、密度比水小，苯和高锰酸钾溶液不反应，在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色，故B正确； C．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应生成环己烷，故C正确； D．苯难溶于水、密度比水小，苯能萃取溴水中的溴，在苯中加入溴水，振荡并静置后上层液体为橙色，故D错误； 选D。 【变式2-2】下列实验能获得成功的是 A．溴苯中含有溴单质，可用NaOH溶液洗涤，再经分液而除去 B．在液体苯中通氢气可制得环己烷 C．在酸性高锰酸钾溶液中滴加几滴苯，用力振荡，紫红色褪去 D．制硝基苯时，在浓硫酸中加入浓硝酸后，立即加苯混合，进行振荡 【答案】A 【详解】A．溴苯与NaOH溶液不互溶，溴单质与NaOH反应生成水溶性盐，分液可分离，A正确； B．苯与H2加成需催化剂且高温，常温下无法反应，B错误； C．苯结构稳定，不能使酸性高锰酸钾褪色，C错误； D．制硝基苯需在浓硫酸中加入浓硝酸，冷却之后再加苯，立即混合温度过高导致苯挥发，D错误； 故选A。 【变式2-3】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 【详解】 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。 题型03 苯的同系物及化学性质 知识积累 1. 苯的同系物：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，通式为CnH2n-6（n≥6），侧链都是烷基。 2.常见苯的同系物 甲苯（C7H8） 乙苯（C8H10） 异丙苯（C9H12） 邻二甲苯（C8H10） 间二甲苯（C8H10） 对二甲苯（C8H10） 3.苯的同系物的化学性质 反应类型 反应物 化学方程式 氧化反应 氧气 CnH2n-6+O2nCO2+(n-3)H2O 酸性高锰酸钾溶液 取代反应 甲苯与Br2（溴化铁作催化剂） +Br2(或)+HBr 甲苯与Cl2（光照或加热条件下） +Cl2 甲苯与硝酸反应 +3HNO3+3H2O 加成反应 甲苯与氢气反应 +3H2 【典例3】甲苯的转化关系如图所示(部分产物未标出)。下列说法正确的是 A．反应①的主要产物是 B．反应②说明甲基使苯环上的氢原子易被取代 C．反应③可观察到溶液分层，但不褪色 D．反应④的产物的一氯取代物有4种 【答案】B 【详解】A．由图可知，反应①的反应条件为光照下进行取代，氯原子应在甲基上发生取代反应，故A错误； B．反应②中甲苯的邻位和对位同时被取代，说明甲基使苯环上的氢原子易被取代，故B正确； C．甲苯能被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸，溶液颜色褪去，故C错误； D．由图可知，反应④的产物为甲基环己烷，含有5种等效氢，即一氯取代物有5种，故D错误； 故选B。 【变式3-1】美国马丁·卡普拉斯等三位科学家因在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献，获得了诺贝尔化学奖。他们模拟出了1，6-二苯基-1，3，5-己三烯的分子模型，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．该有机化合物属于芳香烃，与苯互为同系物 B．该有机化合物的分子式为 C．该有机化合物最多能与发生加成反应 D．该有机化合物可以发生氧化反应、取代反应、加成反应 【答案】D 【详解】A．苯的同系物分子中只有1个苯环，而该物质分子中含有2个苯环，不是苯的同系物，故A错误； B．由结构可知该有机化合物的分子式为，故B错误； C．该有机化合物最多能与，发生加成反应，故C错误； D．该有机物分子中含有苯环，可发生取代反应，含有碳碳双键，可发生氧化反应、加成反应，故D正确； 故选D。 【变式3-2】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 【详解】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。 【变式3-3】已知苯环的电子云密度越大，取代反应越容易发生。结合所学知识，分析以下反应(下方数字为产物的物质的量分数)，下列推论正确的是 (1) (2) (3) A．甲苯、硝基苯都比苯更难硝化 B．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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更易被硝基取代 D．甲基为吸电子基，硝基为推电子基，对苯环产生的影响不同 【答案】B 【详解】A．根据反应所需的温度可知，甲苯比苯更容易硝化，硝基苯比苯更难硝化，错误； B．甲苯发生硝化反应时，生成物中 占比最少， 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，正确； C．硝基苯发生硝化反应时，仅生成占比较少的 、，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，错误； D．甲基为推电子基，硝基为吸电子基，错误； 故答案选B。 题型04 苯的同系物与苯的性质差异 知识积累 1.苯与苯的同系物，均可以发生燃烧、取代反应（卤素单质、浓硝酸等）、加成反应（与H2等）。 2.差异： 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，更易被取代。 受苯环的影响：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氧化。若此碳原子上无氢原子，则不能被氧化。 【典例4】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．甲苯能使酸性溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性溶液褪色 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能与溴发生取代反应生成2，4，6-三溴甲苯，而苯只能生成单取代溴苯 D．乙烯能与溴发生加成反应，而乙烷不能与溴发生加成反应 【答案】D 【详解】A．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是因为苯环对甲基的影响，使甲基变得活泼，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化，而甲基环己烷不能，能说明上述观点，A不符合题意； B．甲基使苯环上邻位和对位上氢变得活泼，容易被取代，体现原子团间影响，B不符合题意； C．甲基影响苯环，使得甲苯中甲基邻、对位碳上的氢原子容易被溴原子取代，而苯的取代反应较难，说明相互影响，C不符合题意； D．乙烯含双键，直接决定加成反应能力，乙烷无双键，反应性差异源于结构本身，而非原子团间影响，D符合题意； 故选D。 【变式4-1】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 【详解】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。 【变式4-2】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 【详解】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。 【变式4-3】已知苯环的电子云密度越大，取代反应越容易发生。结合所学知识，分析以下反应(下方数字为产物的物质的量分数)，下列推论正确的是 (1) (2) (3) A．甲苯、硝基苯都比苯更难硝化 B．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．硝基使苯环上与硝基处于邻、对位的氢原子比间位的更易被硝基取代 D．甲基为吸电子基，硝基为推电子基，对苯环产生的影响不同 【答案】B 【详解】A．根据反应所需的温度可知，甲苯比苯更容易硝化，硝基苯比苯更难硝化，错误； B．甲苯发生硝化反应时，生成物中 占比最少， 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，正确； C．硝基苯发生硝化反应时，仅生成占比较少的 、，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，错误； D．甲基为推电子基，硝基为吸电子基，错误； 故答案选B。 题型05 芳香烃同分异构体的书写 知识积累 芳香烃同分异构体的书写技巧：先整后散，定链移环，先碳骨架，再邻间对。 1.拆分碳原子 苯环占6个碳，剩余碳原子全在侧链上。把侧链按“由整到散”原则拆分。 2.先写碳链，再挂苯环 只含1个烷基时：先写出侧链的碳骨架，再把苯环当作取代基，在碳链上依次移动位置，找不同结构。 含2个烷基时：按邻、间、对三种位置依次书写。 含3个甲基时：按连、偏、均三种结构书写。 【典例5】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 【详解】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5-1】芳香烃C8H10有四种同分异构体，其分子中一氯取代物存在3种同分异构体，则该种物质的结构是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 A．关于这两个对称轴对称，有2种氢原子，一氯代物有2种； B．关于这个对称轴对称，有3种氢原子，一氯代物有3种； C．关于这个对称轴对称，有4种氢原子，一氯代物有4种； D．关于这个对称轴对称，有5种氢原子，一氯代物有5种； 答案选B。 【变式5-2】烃X是苯的二元取代物，其分子式为，则X的结构有 A．42种 B．45种 C．48种 D．49种 【答案】B 【详解】烃X是苯的二元取代物，其分子式为，符合苯的同系物的通式；若两个取代基为-CH3、-C5H11，戊基有8种异构体，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共24种；若两个取代基为-CH2CH3、-C4H9，丁基有4种异构体，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共12种；若两个取代基为-C3H7、-C3H7，丙基有2种异构体，组合有3种，每种组合对应邻、间、对3种位置异构，共9种；所以X的结构有24+12+9=45，选B。 【变式5-3】下列说法正确的是 A．属于苯的同系物，其一氯代物有6种 B．分子式为属于卤代烃的同分异构体有4种 C．有3种沸点不同的一氯代物 D．分子存在顺反异构体 【答案】B 【详解】 A．苯的同系物是含有一个苯环，取代基为饱和烃基，取代基是不饱和烃基，不是苯的同系物，A错误； B． 有四种结构，属于卤代烃的物质同分异构体有4种，B正确； C．利用等效氢法可知有2种氢，有2种沸点不同的一氯代物，C错误； D．碳碳双键中每个不饱和碳原子连有两个不同原子或原子团才存在顺反异构体，分子不存在顺反异构体，D错误； 答案选B。 题型06 芳香烃的卤代反应和硝化反应 知识积累 苯的溴代反应 苯的硝化反应 实验原理 ______________________________________ _______________________________________________ 装置图 反应条件 FeBr3作催化剂。实验中可以通过加入铁屑，反应生成FeBr3。 50~60℃，水浴加热，浓硫酸作催化剂和吸水剂。 试剂加入顺序 浓硝酸、浓硫酸、苯 苯、液溴混合均匀，再加入铁屑 实验现象 导管口附近出现白雾(溴化氢遇水蒸气形成)； 反应完毕后，向锥形瓶内的液体滴入AgNO3溶液，有淡黄色溴化银沉淀生成； 把烧瓶中的液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部有褐色不溶于水的液体出现。 将反应后的液体倒入盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成。 【典例6】利用下列实验不能达到实验目的的是 A．制备溴苯 B．提纯苯甲酸 C．实验室制备硝基苯 D．除去溴苯中的苯 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．利用苯和液溴在铁粉做催化剂的条件下制备溴苯，符合反应原理，A能达到实验目的； B．提纯苯甲酸的操作为重结晶，不需要用到分液操作，故B不能达到实验目的； C．利用苯和浓硝酸在浓硫酸做催化剂、50~60℃的条件下制备硝基苯，水浴加热，温度计测定水浴稳定，符合反应原理，C能达到实验目的； D．利用溴苯和苯沸点不同，通过蒸馏进行分离，蒸馏装置温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处，冷凝水下口进上口出，D能达到实验目的； 故选B。 【变式6-1】下列实验、原理或装置正确的是 A．分离苯与硝基苯 B．验证乙炔与溴的加成 C．制取乙烯 D．制取溴苯 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．苯与硝基苯互溶，不能用分液漏斗分离，A错误； B．电石与饱和食盐水反应生成的乙炔中混有H2S、PH3等还原性杂质，这些杂质也能使溴水褪色，无法证明是乙炔与溴发生加成反应，B错误； C．实验室制取乙烯需将乙醇与浓硫酸混合加热至170℃，装置中水浴加热温度最高为100℃，无法达到反应所需温度，C错误； D．苯与液溴在铁屑催化下发生取代反应，NaOH溶液可吸收挥发的溴和生成的HBr，D正确； 故选D。 【变式6-2】硝基苯是一种重要的化工原料，密度比水大，难溶于水，易溶于乙醇、苯等有机溶剂。制备、提纯硝基苯的流程如图： 下列叙述错误的是 A．配制混酸时，应将浓硫酸缓缓滴加到浓硝酸中，边滴加边搅拌 B．加入NaOH溶液的目的是洗去残留的混酸 C．实验过程中浓硫酸的主要作用为催化剂、吸水剂 D．操作5为蒸馏，先馏出的物质为硝基苯 【答案】D 【分析】苯和混酸反应生成硝基苯，混合液经过冰水降温，经过操作1可以得到粗产品1，则操作1是分离有机物与无机物的操作，为分液操作，粗产品1加入氢氧化钠溶液洗去表面残留的混酸，经分液操作得到粗产品2，粗产品2经过蒸馏水洗涤，经分液得到粗产品3，加入无水硫酸钠吸收水分经分液得到粗产品4，粗产品4可能混有苯杂质，经蒸馏操作得到硝基苯。 【详解】A．浓硫酸的密度大于浓硝酸，二者混合放热，所以需要将浓硫酸缓缓滴加到浓硝酸中，边滴加边搅拌，故A正确； B．加入NaOH溶液的目的是洗去粗产品1中残留的混酸，故B正确； C．浓硫酸在苯的硝化反应中的主要作用为催化剂、吸水剂，故C正确； D．硝基苯的相对分子质量大于苯，则沸点大于苯，所以先馏出的物质为苯，故D错误； 故选D。 【变式6-3】利用如图所示装置探究苯和溴发生的反应属于取代反应还是加成反应，装置A中的具支试管下端开有小孔。下列说法不正确的是 A．A中Fe和反应生成的作催化剂 B．B用于除去挥发出来的 C．C和D均能防止发生倒吸现象 D．C中出现淡黄色沉淀说明苯和溴发生取代反应 【答案】A 【分析】本实验通过探究苯与溴的反应类型，验证反应是取代反应还是加成反应。装置A中，铁粉与溴反应生成作为催化剂，苯与溴在催化下发生反应。若为取代反应，会生成气体；若为加成反应，则无生成。装置B中用于除去挥发的溴蒸气，装置C中溶液检验，装置D用于防止倒吸，据此分析。 【详解】A．A中和反应生成的作为苯与溴反应的催化剂，不是，A符合题意； B．易溶于，B中用于除去挥发出来的，避免其进入C中干扰的检验，B不符合题意； C．C中气体与溶液不直接接触，D中有倒扣的漏斗，均可防止倒吸，C不符合题意； D．C中出现淡黄色沉淀，说明有溴化氢生成，因此C中出现淡黄色沉淀能直接说明苯和溴发生取代反应，D不符合题意； 故选A。 题型07 有机物中原子共面判断 知识积累 四个基本结构模型： 甲烷型（碳采取sp³杂化）：正四面体，最多3个原子共面。出现-CH₃、-CH₂-、-CH-、-C-这种饱和碳，则所有原子不可能共面。 乙烯型（碳采取sp²杂化）：双键定平面，与形成双键碳直接相连的4个原子，这6个原子一定共平面。 乙炔型（碳采取sp杂化）：三键定直线，与形成三键碳直接相连的2个原子，这4个原子一定共直线。 苯环型（sp²杂化）：苯环的6个碳原子和6个氢原子一定共平面。 2.方法：饱和碳一出现，必不全部共平面；双键苯环在，必带一片共平面；三键定共线，线必落在平面间；单键能旋转，共面与否可改变。 【典例7】下列有机化合物的分子中，所有原子不可能位于同一平面的是 A． B． C．(苯) D． 【答案】D 【详解】A．是乙炔，为直线形结构，所有原子处于同一平面，A不符合题意； B．是乙烯，为平面形结构，所有原子处于同一平面，B不符合题意； C．（苯）为平面正六边形结构，所有原子处于同一平面，C不符合题意； D．（甲醇）中含有甲基，甲基中碳原子为杂化，呈四面体构型，所有原子不可能处于同一平面，D符合题意； 故答案选D。 【变式7-1】柠檬烯是一种食用香料，其结构简式如图所示。下列有关柠檬烯的分析不正确的是 A．1mol柠檬烯可以和2molH2发生加成反应 B．它的分子中所有碳原子一定在同一平面上 C．它和丁基苯()不互为同分异构体 D．一定条件下，它分别可以发生加成、取代、氧化、加聚等反应 【答案】B 【详解】A．柠檬烯结构中存在两个碳碳双键，1mol柠檬烯可以和2molH2发生加成反应，A正确； B．如图，与红圈中饱和碳原子直接相连的3个碳原子和该碳原子不可能都在同一平面上，因此所有碳原子不可能在同一平面上，B错误； C．柠檬烯(C10H16)和丁基苯(C10H14)分子式不同，不互为同分异构体，C正确；   D．柠檬烯结构中存在碳碳双键，可以发生加成、氧化、加聚反应，含多个饱和碳原子、能发生取代反应，D正确； 故答案选B。 【变式7-2】苦水玫瑰是中国国家地理标志产品，可从中提取高品质的玫瑰精油。玫瑰精油成分之一的结构简式如图，下列说法错误的是 A．该分子含2个手性碳原子 B．该分子所有原子不共平面 C．该分子中碳原子的轨道杂化类型为和 D．该分子能使溴的四氯化碳溶液褪色 【答案】A 【详解】A．手性碳原子是指连有4种不同原子/基团的饱和碳原子，该分子中，仅环上连羟基的碳原子满足手性碳条件，因此该分子总共只有1个手性碳原子，A错误； B．该分子存在多个饱和碳原子（甲基碳、饱和环碳等），饱和碳原子为四面体结构，因此所有原子不可能共平面，B正确； C．分子中碳碳双键的碳原子为sp2杂化，所有只形成单键的饱和碳原子为sp3杂化，因此碳原子杂化类型只有sp2和sp3两种，C正确； D．分子含有碳碳双键，可与溴发生加成反应，因此能使溴的四氯化碳溶液褪色，D正确； 故答案为A。 【变式7-3】科学家们从蝗虫的分泌物中提取出一种有机物——蚂蚱酮，该有机物用于蝗虫自身防御，其结构简式如图所示。下列有关蚂蚱酮的说法正确的是 A．该分子中所有碳原子处于同一平面 B．该分子中不含手性碳原子 C．该分子中含有4种官能团 D．一定条件下，该分子可发生氧化反应、消去反应、水解反应 【答案】B 【详解】A．蚂蚱酮分子中含有连接2个甲基的饱和碳原子，故所有碳原子不可能处于同一平面，A项错误； B．手性碳原子指连接4个不同原子或基团的碳原子，根据蚂蚱酮分子的结构简式可知，其不含手性碳原子，B项正确； C．蚂蚱酮分子中含有羟基、酮羰基、碳碳双键3种官能团，C项错误； D．一定条件下，蚂蚱酮可发生氧化反应、消去反应、取代反应，但不含能水解的酯基、卤素原子等，不能发生水解反应，D项错误； 答案选B。 题型08 不饱和度计算及其应用 知识积累 1.不饱和度定义：不饱和度又称缺氢系数，是有机化合物分子不饱和度的量化指标，用Ω表示。与含有相同碳原子数的饱和链烃分子相比较，分子中每少2个氢原子，则增加1个不饱和度。 2.计算公式：碳原子数加一减氢原子数一半（Ω=C+1-H/2)。出现碳、氢以外原子，按照氧不计，卤代氢，去掉氮再减一氢处理。 3.用结构判断 结构 1个环 一个双键 一个三键 一个苯环 不饱和度 1 1 2 4 【典例8】不饱和度可以提供有机化合物是否含有不饱和键和环等结构信息。有机化合物分子的不饱和度的计算方法为，其中x为碳原子数，y为氢原子数。若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数；若含有氧原子，则不考虑；若含有卤素原子，可视为氢原子。下列物质的不饱和度为5的是 A． B．硝基苯 C． D． 【答案】B 【详解】A．的不饱和度，A不符合题意； B．硝基苯的分子式为，不饱和度，B符合题意； C．该有机物分子式为，不饱和度，C不符合题意； D．该有机物分子式为，不饱和度，D不符合题意； 故选B。 【变式8-1】下列化合物分子的不饱和度为4的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 A．中含有一个苯环和一个碳碳双键，其不饱和度为5，A不符合题意； B．CH2=CH—C≡CH中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键，其不饱和度为3，B不符合题意； C．CH2=CHCH2Cl中含有一个碳碳双键，其不饱和度为1，C不符合题意； D．中含有一个苯环，其不饱和度为4，D符合题意； 故选D。 【变式8-2】如图为有机物X(只含C、H、O)的球棍模型图。不同颜色的球代表不同的原子，小球之间的“棍”代表化学键(如单键、双键等)。下列有关M的说法错误的是 A．X难溶于水 B．X有3种官能团 C．X的不饱和度为8 D．X中所有碳原子一定共平面 【答案】D 【分析】 根据有机物的结构，可确定该有机物的键线式为  。 【详解】A．X分子中含有酚羟基和酯基等，且分子中含碳原子数较多，所以难溶于水，A正确； B．X分子中含有碳碳双键、羟基和酯基，共有3种官能团，B正确； C．X分子中含有3个环、其中有1个苯环，另外还含有2个双键，所以其不饱和度为8，C正确；     D．X分子中，苯环上6个碳原子及与苯环直接相连的3个碳原子共平面，其他碳原子不一定共平面，D错误； 故选D。 【变式8-3】某有机物M的分子式为，下列关于M所含官能团的推断正确的是 A．M含2个酯基和1个酮羰基 B．M含2个醛基和3个酚羟基 C．M含2个酯基和1个碳碳双键 D．M含2个羧基和1个羟基 【答案】D 【详解】由M分子式可知，M含2个不饱和度，M最多含2个碳氧双键，且不能再含苯环或碳碳双键，故M可能含2个羧基、1个羟基，D项正确。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $