2021届高考化学大一轮核心突破：芳香烃的结构与性质【核心透析、核心训练】

1 ——芳香烃的结构与性质 【核心透析】 1．苯和苯的同系物的结构比较 2.苯和苯的同系物的主要化学性质 苯的化学性质：易取代，能加成，难氧化； 苯的同系物的化学性质：易取代，能加成，能氧化。 (1)取代反应。 ①硝化反应。 a．苯的硝化反应：2 上述反应中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂，硝基苯是一种具有 苦杏仁气味、密度比水大、不溶于水的油状液体，2,4,6­三硝基甲苯 俗称为 TNT。 ②卤代反应。3 苯的同系物与卤素单质发生取代反应时，反应条件不同，取代的 位置不同，在光照条件下，苯环的侧链发生取代反应，在三卤化铁催 化下，发生苯环上的取代反应。 ③加成反应。4 ④氧化反应。 苯和苯的同系物均可燃烧，苯不能使酸性 KMnO4 溶液褪色，但苯 的同系物能使酸性 KMnO4 溶液褪色。 甲苯被酸性 KMnO4 溶液氧化的反应表示为 3．芳香烃 (1)芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的烃。 (2)芳香烃在生产、生活中的作用：苯、甲苯、二甲苯、乙苯等 芳香烃都是重要的有机化工原料，苯还是一种重要的有机溶剂。 (3)芳香烃对环境、健康产生影响：油漆、涂料、复合地板等装 饰材料会挥发出苯等有毒有机物，秸秆、树叶等物质不完全燃烧形成 的烟雾和香烟的烟雾中含有较多的芳香烃，对环境、健康产生不利影 响。 4．苯的同系物的同分异构体 (1)C8H10。56 1．与苯环相连的碳原子上有氢的苯的同系物能被酸性高锰酸钾 溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。 2．苯的同系物的侧链烃基中，不管烃基碳原子数为多少，只要 直接与苯环相连的碳原子上有氢原子，均能被酸性 KMnO4 溶液氧化为 羧基，且羧基直接与苯环相连。7 3．苯与溴单质要发生取代反应，必须用液溴，并且有合适的催 化剂(如 FeBr3)存在，苯与溴水不能发生取代反应生成 ， 只能将 Br2 从溴水中萃取出来。 【核心训练】 1．苯环中不存在单双键交替结构，可以作为证据的事实是(　B　) ①苯不能使 KMnO4(H＋)溶液褪色　②苯分子中碳原子之间的距 离均相等　③苯能在一定条件下跟 H2 加成生成环己烷　④经实验测 得邻二甲苯仅一种结构　⑤苯在 FeBr3 存在的条件下同液溴可以发 生取代反应，但不因化学变化而使溴水褪色 A．②③④⑤　B．①②④⑤　C．①③④⑤　D．①②③④ 解析：苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯分子中不含碳碳 双键，①正确；苯环上碳碳键的键长相等，说明苯环结构中的化学键 只有一种，不存在 C—C 单键与 C===C 双键的交替结构，②正确；与 氢气加成是苯和碳碳双键都有的性质，不能证明苯环中不存在单双键 交替结构，③错误；如果是单双键交替结构，邻二甲苯的结构有两种， 邻二甲苯只有一种结构，说明苯环结构中的化学键只有一种，不存在8 C—C 单键与 C===C 双键的交替结构，④正确；苯不因化学变化而使 溴水褪色，说明苯分子中不含碳碳双键，可以证明苯环结构中不存在 C—C 单键与 C===C 双键的交替结构，⑤正确。 2．下列说法正确的是(　D　) 3．对于苯乙烯 的下列叙述：①能使酸性 KMnO4 溶液褪色，②可发生加聚反应，③可溶于水，④可溶于苯中，⑤ 苯环能与溴水发生取代反应，⑥所有的原子可能共面。其中完全正确 的是(　B　)9 A．①②④ B．①②④⑥ C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥ 4．下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是(　B　) 解析：含 3 个碳原子的烷基有两种，甲苯苯环上的氢原子有 3 种， 故产物有 6 种，A 正确；B 项中物质的分子式为 C7H8O，与其互为同分 异构体的芳香族化合物中有 1 种醇(苯甲醇)、1 种醚(苯甲醚)、3 种 酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)，总共有 5 种，B 错误；10 含有 5 个碳原子的烷烃有 3 种同分异构体，正戊烷、异戊烷和新戊烷， 其一氯代物分别为 3、4、1 种，故 C 正确；由菲的结构可以看出其结 构中含有 5 种不同化学环境的氢原子，可生成 5 种一硝基取代物，D 正确。 5．下图为有关甲苯的转化关系图： 以下说法中正确的是(　B　) A．反应①为取代反应，反应③为加成反应 B．反应②的现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应④的产物所有原子在同一平面上 D．反应④中 1 mol 甲苯最多与 3 mol H2 发生加成反应，是因为 甲苯分子中含有三个碳碳双键 解析：反应①、③均为取代反应，故 A 错误；反应④的产物为甲 基环己烷，所有原子并不在同一平面上，故 C 错误；甲苯分子中不含 碳碳双键，甲苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间 的独特的键，故 D 错误。 6．要鉴别己烯中是否混有少量甲苯，正确的实验方法是(　B　) A．先加入足量的 KMnO4 酸性溶液，然后再加入溴水 B．先加入足量溴水，然后再加入 KMnO4 酸性溶液 C．点燃这种液体，然后观察火焰的明亮程度 D．加入浓 H2SO4 与浓 HNO3 后加热 解析：要鉴别出己烯中是否混有甲苯，只能利用溴水和 KMnO4 酸11 性溶液，若先加 KMnO4 酸性溶液，己烯也可以使 KMnO4 酸性溶液褪色， 故 A 不对；若先加入足量溴水，则可以把己烯转变成卤代烃，卤代烃 不能与 KMnO4 酸性溶液反应，若后加入的 KMnO4 酸性溶液褪色，则说 明有甲苯。故正确答案为 B。 7．有 8 种物质：①乙烷；②乙烯；③乙炔；④苯；⑤甲苯；⑥ 溴乙烷；⑦聚丙烯；⑧环己烯。其中既不能使酸性 KMnO4 溶液褪色， 也不能与溴水反应使溴水褪色的是(　C　) A．①②③⑤　B．④⑥⑦⑧　C．①④⑥⑦　D．②③⑤⑧ 解析：乙烯、乙炔、环己烯既能使酸性 KMnO4 溶液褪色又能与溴 水反应使溴水褪色。甲苯酸使酸性 KMnO4 溶液褪色。 8．异丙苯 是一种重要的化工原料， 下列关于异丙苯的说法不正确的是(　C　) A．异丙苯是苯的同系物 B．可用酸性 KMnO4 溶液区别苯与异丙苯 C．在光照条件下，异丙苯与 Cl2 发生取代反应生成的氯代物有 三种 D．在一定条件下能与氢气发生加成反应 解析：在光照条件下，异丙苯与 Cl2 发生侧链上的取代反应，可 生成多种氯代物，包括一氯代物、二氯代物等。 9．有机物中碳原子和氢原子个数比为 3∶4，不能与溴水反应却 能使酸性 KMnO4 溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的 7.5 倍。在铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物。该有机物可能是 (　B　)12 解析：因该有机物不能与溴水反应却能使酸性 KMnO4 溶液褪色， 所以排除 A、C；又因铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物，说 明苯环上的一溴代物有两种，只能是 B，而 D 中苯环上的一溴代物有 四种。 10．苯的同系物中，有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成 芳香酸，反应如下： (1)现有苯的同系物甲、乙，分子式都是 C10H14，甲不能被酸性高 锰 酸 钾 溶 液 氧 化 为 芳 香 酸 ， 它 的 结 构 简 式 是 __________________________________________________________ ____________________________； 乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为 C8H6O4 的芳香酸，则乙 可能的结构有________种。 (2)有机物丙也是苯的同系物，分子式也是 C10H14，它的苯环上的 一 溴 代 物 只 有 一 种 ， 试 写 出 丙 所 有 可 能 的 结 构 简 式 __________________________________________________________ ____________________________。13 答案：(1) 　9 (2)