/專題05芳香烴題型01苯的分子結構與空間結構題型02苯的性質題型03苯的同系物結構與命名題型04苯的同系物的性質題型05苯的同系物同分異構體數目判斷的方法題型06有機物分子中原子共線與共面的判斷題型01苯的分子結構與空間結構知識積累1．苯的分子結構苯的分子式：C6H6，最簡式：CH，結構式：，結構簡式：或。2．苯分子的空間結構(1)苯的空間結構是平面正六邊形，六個碳原子均采取sp2雜化，分別與氫原子及相鄰碳原子形成σ鍵，鍵角均為120°；碳碳鍵的鍵長相等，介于單鍵和雙鍵之間。每個碳原子余下的p軌道垂直于碳、氫原子構成的平面，相互平行重疊形成大π鍵，均勻地對稱分布在苯環平面的上下兩側。σ鍵和大π鍵如圖所示：(2)苯不存在單雙鍵交替結構，可以從以下幾個方面證明：(2)苯不存在單雙鍵交替結構，可以從以下幾個方面證明：①結構上：苯分子中六個碳碳鍵均等長，六元碳環呈平面正六邊形；②性質上：苯不能發生碳碳雙鍵可發生的反應，如苯不能使酸性KMnO4溶液褪色等；③二氯代苯的結構：若為單雙鍵交替應有兩種結構(和)，而鄰二氯苯只有一種結構。【典例1】苯分子結構中不存在碳碳單鍵、雙鍵交替結構，不能作為其證據的事實是A．苯分子中碳碳鍵的鍵長均相等B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色C．經實驗測得鄰二甲苯只有一種結構D．苯和足量氫氣發生加成反應生成環己烷【答案】D【詳解】A．苯分子中碳碳鍵的鍵長均相等，說明苯環中的化學鍵只有1種，不存在碳碳單雙鍵交替結構，A不符合題意；B．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，說明苯環中不含碳碳雙鍵，可以證明苯分子結構中不存在碳碳單雙鍵交替結構，B不符合題意；C．如果苯分子結構中是碳碳單雙鍵交替結構，則鄰二甲苯的結構有兩種，一種是兩個甲基連接CC單鍵，另一種是兩個甲基連接C=C雙鍵，而經實驗測得鄰二甲苯只有一種結構，說明苯分子結構中不存在碳碳單雙鍵交替結構，C不符合題意；D．苯和氫氣發生加成反應生成環己烷，發生加成反應是雙鍵或三鍵具有的性質，不能證明苯分子結構中不存在碳碳單雙鍵交替結構，D符合題意；故選D。【變式11】下列關于苯的敘述正確的是A．苯分子的碳原子在同一平面，氫原子不在同一平面B．苯的結構簡式可寫為，但沒有碳碳雙鍵C．苯若不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則苯是飽和烴D．苯分子中既含有碳碳單鍵又含有碳碳雙鍵【答案】B【詳解】A．苯分子是平面形分子，所有的碳原子和氫原子在同一平面，A錯誤；B．苯的結構簡式可寫為，但沒有碳碳雙鍵，6個碳碳鍵均為介于單鍵和雙鍵之間獨特的鍵，B正確；C．苯若不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但苯一定條件下能與H2加成反應，是不飽和烴，C錯誤；D．苯分子中不含有碳碳單鍵和碳碳雙鍵，6個碳碳鍵均為介于單鍵和雙鍵之間獨特的鍵，D錯誤；故選B。【變式12】關于苯的下列說法正確的是A．苯的分子是環狀結構，其性質跟烷烴相似B．表示苯的分子結構，其中含有碳碳雙鍵，因此苯的性質跟烯烴相同C．苯的分子式是C6H6，分子中的碳原子遠沒有飽和，因此能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D．苯環上的碳碳鍵是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的特殊的鍵【答案】D【詳解】A．苯環是特殊的環狀結構，其性質跟環烷烴并不相似，如苯能與H2發生加成反應，但烷烴不能與H2加成，A錯誤；B．表示苯的分子結構，但是在分子中并不含有碳碳雙鍵，六個碳碳鍵均為介于單鍵與雙鍵之間獨特的鍵，因此苯的性質跟烯烴不相同，B錯誤；C．苯的分子式是C6H6，分子中的C原子遠沒有飽和，但是由于苯環有其特殊的穩定性，所以不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，C錯誤；D．苯環上的碳碳鍵是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的一種特殊的化學鍵，所以其的鍵能、鍵長介于單雙建之間，D正確；故答案為：D。【變式13】下列關于苯的敘述正確的是A．苯的分子式是C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以苯屬于飽和烴B．從苯的凱庫勒式看，分子中含有碳碳雙鍵，所以苯屬于烯烴C．在加熱條件下，苯與液溴發生反應生成溴苯D．苯分子為平面正六邊形結構，6個碳原子之間的鍵完全相同，鍵長相等【答案】D【詳解】A．苯的分子式是C6H6，與同數碳原子的烷烴相比，氫原子數少，苯屬于不飽和烴，但由于六個碳原子間形成大π鍵，分子中不存在碳碳不飽和鍵，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色，A不正確；B．凱庫勒式只是表示苯分子結構的一種形式，并沒有體現苯分子的真實結構，苯分子中不含有碳碳雙鍵，所以苯不屬于烯烴，B不正確；C．在FeBr3的催化作用下，苯與液溴發生取代反應生成溴苯等，C不正確；D．苯分子為平面正六邊形結構，6個碳碳鍵的鍵能都介于單鍵和雙鍵之間，且都相等，碳碳鍵的鍵長相等，D正確；故選D。題型02苯的性質知識積累1．苯的物理性質無色，有特殊氣味的液體，不溶于水，密度比水小，熔沸點低，有毒。2．化學性質(1)氧化反應：燃燒時火焰明亮，有濃煙，反應方程式：2C6H6+15O2eq\o(,\s\up7(點燃))12CO2+6H2O。(2)取代反應①鹵代反應：苯與液溴在FeBr3催化條件下的反應：+Br2eq\o(,\s\up7(FeBr3))+HBr↑。產物(名稱為溴苯)：無色液體，有特殊氣味，不溶于水，密度比水的大。②硝化反應：苯與濃硝酸在濃硫酸催化條件下的反應：+HO—NO2+H2O。(名稱為硝基苯)：無色液體，有苦杏仁氣味，不溶于水，密度比水的大。③磺化反應：苯與濃硫酸在70～80℃發生反應生成苯磺酸：+HO—SO3H+H2O。(3)加成反應苯與H2在以Pt、Ni為催化劑并加熱的情況下發生加成反應生成環己烷：+3H2eq\o(,\s\up10(催化劑),\s\do4(△))。【典例2】已知苯可發生如下轉化，下列敘述正確的是A．反應①生成的溴苯是苯的同系物B．反應②不發生，但是仍有分層現象，紫色層在下層C．反應③為加成反應，產物是一種烴的衍生物D．反應④能發生，證明苯是單雙鍵交替結構【答案】B【詳解】A．在溴化鐵做催化劑的條件下，苯與液溴在常溫下能夠發生取代反應生成溴苯，與苯的官能團不同，不屬于同系物，故A錯誤；B．苯不溶于水，密度小于水，所以苯與酸性高錳酸鉀溶液混合后分層，苯在上層，高錳酸鉀溶液在下層，下層為紫色，故B正確；C．苯生成硝基苯的反應屬于取代反應，不屬于加成反應，故C錯誤；D．苯分子中的碳碳鍵為一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特鍵，不存在碳碳雙鍵；苯能夠與氫氣反應，只證明苯不屬于飽和烴，故D錯誤；故選B。【變式21】下列關于苯的說法不正確的是A．苯不能燃燒 B．苯密度小于水C．苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色 D．一定條件下，苯可與濃硝酸發生取代反應【答案】A【詳解】A．苯能燃燒，充分反應后生成二氧化碳和水，A項錯誤；B．苯密度小于水，B項正確；C．苯的結構中含有單雙鍵交替的大π鍵，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，C項正確；D．一定條件下，苯可與濃硝酸發生取代反應，D項正確；故答案選A。【變式22】下列關于苯的性質的敘述中，不正確的是A．苯是無色帶有特殊氣味的液體B．常溫下苯是不溶于水且密度小于水的液體C．苯在一定條件下能與溴發生取代反應D．苯不含真正的雙鍵，故不能發生加成反應【答案】D【詳解】A．苯是無色液體，帶有特殊氣味，A正確；B．在常溫下苯是不溶于水的液體，其密度比水小，B正確；C．苯和液溴在Fe催化下發生取代反應產生溴苯，C正確；D．苯分子中的碳碳鍵是介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的一種特殊的化學鍵，所有的碳碳鍵鍵長相同，鍵能也相同，在一定條件下也能發生加成反應和取代反應，D錯誤；故合理選項是D。【變式23】圖1是實驗室合成溴苯并檢驗其部分生成物的裝置(夾持裝置已略去)，下列說法正確的是A．可以用萃取除去溴苯中混有的溴B．裝置B中的液體逐漸變為橙紅色，是因為溴與苯發生氧化還原反應C．裝置E具有防倒吸的作用，不可以用圖2所示裝置代替D．裝置C中石蕊試液慢慢變紅，裝置D中產生淺黃色沉淀【答案】D【詳解】A．溴苯和溴都易溶于，所以不能用萃取溴苯中混有的溴，故A錯誤；B．苯與液溴反應是放熱反應，溴易揮發，因此A中產生的溴蒸氣進入到B中，使B中的液體逐漸變為橙紅色，故B錯誤；C．E倒扣漏斗具有防倒吸的作用，HBr不溶于，因此可用圖2代替裝置，故C錯誤；D．B吸收揮發的溴蒸氣，HBr進入到C、D、E中，因此可以觀察到C中石蕊試液與HBr作用而慢慢變紅，D中的產生淺黃色的沉淀，故D正確；答案選D。題型03苯的同系物結構與命名知識積累1．苯的同系物(1)定義：苯環上的氫原子被烷基取代所得到的一系列產物，其分子中只有一個苯環，側鏈都是烷基。(2)通式：CnH2n6(n>6)。2．苯的同系物的命名(1)習慣命名法以苯為母體，將苯環側鏈的烷基作為取代基，稱為“某苯”。如稱為甲苯，稱為乙苯。當苯分子中有兩個氫原子被取代后，取代基的位置可分別用鄰、間、對來表示。(2)系統命名法將苯環上的6個碳原子編號，把某個甲基所在的碳原子的位置編為1號，選取最小位次號給另一個甲基編號。如二甲苯有三種同分異構體：習慣命名法分別為：①鄰二甲苯②鄰二甲苯③對二甲苯；系統命名法分別為：①1,2二甲苯②1,3二甲苯③1,4二甲苯。【典例3】下列物質屬于芳香烴，且是苯的同系物的是A．①②③④ B．①③⑥ C．①②⑥ D．①②③⑥【答案】B【詳解】①甲苯，既屬于芳香烴，又屬于苯的同系物；②苯乙烯，屬于芳香烴，不屬于苯的同系物；③乙苯，既屬于芳香烴，又屬于苯的同系物；④苯酚。既不屬于芳香烴，也不屬于苯的同系物；⑤萘，屬于芳香烴，不屬于苯的同系物；⑥三甲基苯，既屬于芳香烴，又屬于苯的同系物；答案選B。【變式31】下列說法中，正確的是A．苯的同系物的分子通式是CnH2n6(n≥6)B．苯的同系物是分子中僅含有一個苯環的烴類化合物C．在苯的同系物分子中存在大π鍵，每個碳原子均采取sp2雜化D．苯和甲苯都能與鹵素單質、濃硝酸、酸性高錳酸鉀溶液等發生反應【答案】A【詳解】A．芳香烴是分子中含一個或多個苯環的烴類化合物，而苯的同系物指分子中僅含有一個苯環，苯環的側鏈全部為烷基的烴類化合物，其分子通式為CnH2n－6(n≥7，且n為正整數)，A正確；B．苯的同系物指分子中僅含有一個苯環，苯環的側鏈全部為烷基的烴類化合物，B錯誤；C．在苯的同系物分子中苯環上存在大π鍵，苯環上的碳原子均采取sp2雜化，烷基上的碳原子采取sp3雜化，C錯誤；D．苯和甲苯都能與鹵素單質、濃硝酸等發生取代反應，甲苯能和酸性高錳酸鉀溶液反應，但是苯不與酸性高錳酸鉀溶液反應，D錯誤；故選A。【變式32】下列苯的同系物的名稱不正確的是A．對二甲苯 B．乙苯C．1，2，3三甲苯 D．1，3，4三甲苯【答案】D【詳解】A．的甲基在苯環的對位，可命名為對二甲苯，故A正確；B．的乙基連在苯環上，命名為乙苯，故B正確；C．的甲基再1，2，3號碳原子上，命名為1，2，3三甲苯，故C正確；D．的甲基再1，2，4號碳原子上，命名為1，2，4三甲苯，故D錯誤；故選D。【變式33】下列物質屬于芳香烴，但不是苯的同系物的是A． B． C． D．【答案】C【分析】含苯環的烴為芳香烴；含一個苯環、側鏈為烷烴基的烴為苯的同系物；【詳解】A．屬于芳香烴，屬于苯的同系物，故A不選；B．屬于酚類，不屬于芳香烴，故B不選；C．屬于芳香烴，不是苯的同系物，故C選；D．屬于芳香烴，屬于苯的同系物，故D不選；答案選C。題型04苯的同系物的性質知識積累知識積累1．苯的同系物的物理性質苯的同系物為無色液體，不溶于水，易溶于有機溶劑，密度比水的小。2．苯的同系物的化學性質（以甲苯為例）(1)氧化反應①甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，這是由于甲苯上的CH3被酸性KMnO4溶液氧化成COOH的結果。【特別提醒】并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于與苯環直接相連的碳原子上沒有氫原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。②燃燒燃燒的通式為CnH2n6+eq\f(3n3,2)eq\o(,\s\up7(點燃))nCO2+(n3)H2O。(2)取代反應甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下發生反應生成2，4，6三硝基甲苯，發生反應的化學方程式為（注意取代甲基的鄰位和對位）：+3HO—NO2+3H2O。(3)加成反應在一定條件下甲苯與H2發生加成反應，生成甲基環己烷，化學反應方程式為：+3H2。【典例4】如圖是甲苯的有關轉化關系(部分產物沒有標出)，有關敘述正確的是A．反應①為取代反應，其產物可能是B．反應②的現象是火焰明亮并伴有濃煙C．反應③為取代反應，反應條件是50～60℃D．反應④是1mol甲苯與1molH2發生加成反應【答案】B【詳解】A．在光照條件下氯氣與甲苯發生取代反應，取代的是甲基上的H原子，在催化劑條件下，取代苯環上的H原子，A錯誤；B．由于甲苯分子中含碳量比較高，故甲苯燃燒時，燃燒不充分有濃煙，所以燃燒現象為火焰明亮并伴有濃煙，B正確；C．甲苯與濃硝酸在濃硫酸作催化劑、50～60℃條件下發生取代反應生成三硝基甲苯，C錯誤；D．反應④是1mol甲苯與3molH2發生加成反應，D錯誤；故選B。【變式41】下列5種物質：①甲烷；②苯；③聚乙烯；④甲苯；⑤乙炔；既能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又能與溴水反應褪色的是A．只有⑤ B．④⑤ C．③④⑤ D．全部【答案】A【詳解】①甲烷為飽和烴，既不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又不能與溴水反應使之褪色，故①不符合題意；②苯與高錳酸鉀和溴水均不反應，既不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又不能與溴水反應使之褪色，故②不符合題意；③聚乙烯為乙烯的加聚反應產物，聚乙烯中不含不飽和鍵，既不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又不能與溴水反應使之褪色，故③不符合題意；④甲苯能被高錳酸鉀氧化使其褪色，但與溴水不反應，不能使溴水褪色，故④不符合題意；⑤乙炔中含碳碳三鍵，既能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又能與溴水反應使之褪色，故⑤符合題意；根據以上分析可知，既能使酸性高錳酸鉀溶液褪色又能與溴水反應使之褪色的為：⑤，答案選A。【變式42】要鑒別1己烯中是否混有少量甲苯，正確的實驗方法是A．加入濃硫酸與濃硝酸后加熱B．點燃這種液體，然后再觀察火焰的顏色C．先加足量溴水，然后再加入酸性高錳酸鉀溶液D．先加足量的酸性高錳酸鉀溶液，然后再加入溴水【答案】C【詳解】A．加入濃硫酸與濃硝酸后加熱，無論是否反應，溶液都分層，不能鑒別，A不合題意；B．點燃，火焰都較明亮，且有黑煙，現象不明顯，不能鑒別，B不合題意；C．先加足量溴水，己烯與溴水發生加成反應，排除雙鍵的影響，然后再加入酸性高錳酸鉀溶液，褪色可說明己烯中混有少量甲苯，C符合題意；D．先加足量的酸性高錳酸鉀溶液，二者均能使高錳酸鉀褪色，反應完后都不能使溴水褪色，故不能鑒別己烯中是否混有少量甲苯，D不合題意；故答案為：C。【變式43】下列是甲苯的有關轉化關系(部分產物沒有標出)，有關敘述正確的是A．反應①為取代反應，其產物可能是B．完全燃燒時，反應②的耗氧量比等質量的苯多C．反應③體現了苯環對側鏈性質的影響，使其活性增強D．反應④為加成反應，生成物的一氯代物的種類是4種【答案】B【分析】在光照條件下與Cl2發生CH3上的取代反應；與H2發生加成反應生成等；與濃硝酸、濃硫酸的混合液發生取代反應生成等；燃燒生成二氧化碳和水。【詳解】A．由分析可知，反應①為取代反應，其產物不可能是，A不正確；B．甲苯和苯的碳原子數為1的最簡式分別為、CH，質量相同時，最簡式中H原子數目越多，完全燃燒時，耗氧越多，則反應②的耗氧量比等質量的苯多，B正確；C．反應③體現了側鏈對苯環性質的影響，使其活性增強，發生了三個氫原子的取代，C不正確；D．反應④為加成反應，生成物分子中有5種氫原子，則其一氯代物的種類是5種，D不正確；故選B。題型05苯的同系物同分異構體數目判斷的方法知識積累1．等效氫法：分子中完全對稱的氫原子稱為“等效氫”原子，判斷一元取代物同分異構體的數目關鍵是要找出“等效氫”原子的數目，如C8H10苯的同系物的一溴代物種數的判斷。結構簡式烴基上一溴代物苯環上的一溴代物一溴代物乙苯235鄰二甲苯123間二甲苯134對二甲苯1122．“定一移一”法(1)苯環上連有兩個取代基時，可固定一個，移動另一個，從而得出鄰、間、對三種同分異構體。(2)苯環上連有三個取代基時，可先固定兩個取代基，得到幾種結構，再逐一插入第三個取代基，從而確定同分異構體的種數。如二甲苯苯環上的一氯代物種數共6種，分別為(2種)、(3種)、(1種)(①、②、③表示氯原子的位置)。【典例5】某苯的同系物分子式為C11H16，經分析分子中除苯環結構外，不再含有其他環狀結構，還有兩個－CH3，兩個－CH2－和一個，它可能的結構數目是A．4 B．5 C．6 D．7【答案】A【詳解】C11H16不飽和度為＝4，C11H16分子中除苯環外不含其它環狀結構，苯環的不飽和度為4，所以，含有1個苯環，側鏈為烷基；C11H16分子中存在一個，由于C11H16中含兩個甲基，所以滿足條件的結構中只有一個側鏈。化學式為C11H16的烴結構，分子中含兩個甲基，兩個－CH2－和一個，1個苯環的同分異構體有：、、、，共4種；答案選A。【變式51】已知(為氫原子或烷基)。有機化合物M()可被酸性溶液氧化為，則符合條件的有機化合物M的結構共有A．2種 B．3種 C．4種 D．5種【答案】B【詳解】有機化合物中，與苯環直接相連的碳原子上至少有一個氫原子才能被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成苯甲酸，則符合條件的有機化合物M的結構有、、，共3種；故答案選B。【變式52】某烴的分子式為C11H16，它不能因化學反應而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，且被氧化成鄰苯二甲酸，符合上述條件的烴有(不考慮立體異構)A．3種 B．4種 C．5種 D．6種【答案】C【詳解】某烴的分子式為C11H16，不飽和度為4，符合CnH2n6的通式，則除了苯環外都是飽和烴基，它不能因化學反應而使溴水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色，則該烴為苯的同系物，且被氧化成鄰苯二甲酸，則苯環上只有2個鄰位取代基，且直接與苯相連的碳上有H原子，符合條件的有共5種，故選C。【變式53】不考慮立體異構時，分子式為C9H12，且屬于芳香烴的有機物共有A．7種 B．8種 C．9種 D．10種【答案】B【詳解】有機物的分子式為C9H12，且屬于芳香烴，分子組成符合CnH2n6，是苯的同系物，可以有一個側鏈為：正丙基或異丙基，可以有2個側鏈為：乙基、甲基，有鄰、間、對3種，可以有3個甲基，有連、偏、均3種，共有8種，故選：B。題型06有機物分子中原子共線與共面的判斷知識積累1．有機物結構的基本模型(1)四面體形：甲烷(CH4)分子為正四面體結構，分子中有且只有3個原子共面。除H原子外，碳原子還能與其他類型的4個原子以共價單鍵相連組成四面體結構。任何有機物分子結構中只要出現1個飽和碳原子，則整個分子中所有原子不能共面。(2)平面形：①乙烯(CH2=CH2)分子為平面形結構，分子中所有原子都在同一平面內，鍵角約為120°。若某有機物分子結構中出現1個碳碳雙鍵，則至少有6個原子共面。②苯()分子為平面形結構，分子中所有原子在同一平面內，鍵角為120°。若某有機物分子結構中出現1個苯環，則至少有12個原子共面。③甲醛()分子為平面三角形結構，分子中所有原子在同一平面內。②苯()分子為平面形結構，分子中所有原子在同一平面內，鍵角為120°。若某有機物分子結構中出現1個苯環，則至少有12個原子共面。③甲醛()分子為平面三角形結構，分子中所有原子在同一平面內。(3)直線形：①乙炔(H—C≡C—H)分子為直線型結構，分子中4個原子一定在同一條直線上。任何有機物分子結構中只要出現1個碳碳三鍵，至少有4個原子共線。②HCN分子為直線型結構，分子中3個原子在同一條直線上。③苯環上處于對角位置的4個原子共直線。2．分析方法(1)對照3個基本模型定共線、共面原子數目需要結合相關的幾何知識進行分析：如不共線的任意三點可確定一個平面；若一條直線與某平面有兩個交點時，則這條直線上的所有點都在該平面內；同時要注意問題中的限定性詞語(如最多、至少等)。(2)“還原”氫原子，根據規律直接判斷如果題中給出有機物的結構是鍵線式結構，首先“還原”氫原子，避免忽略飽和碳原子，然后根據規律進行判斷。A． B．

C．

D．

【答案】C【分析】在常見的有機化合物中甲烷是正四面體結構，乙烯和苯是平面型結構，乙炔是直線型結構，其它有機物可在此基礎上進行判斷．【詳解】A．乙炔為直線結構，丙炔中甲基碳原子處于乙炔中H原子位置，所有碳原子處于同一直線，所有碳原子都處在同一平面上，故A不符合；B．苯為平面結構，甲苯中甲基碳原子處于苯中H原子位置，所有碳原子都處在同一平面上，故B不符合；C．2甲基丙烷中，3個甲基處于2號碳原子四面體的頂點位置，2號碳原子處于該四面體內部，所以碳原子不可能處于同一平面，故C符合；D．