2.3.2苯的同系物（講義）（帶答案解析）高二化學精講講義（人教版2019選擇性必修3）

苯的同系物【學習目標】1、掌握苯的同系物的性質，會正確比較苯的同系物與苯的總之差別2、掌握苯的同系物的命名，會正確書寫苯的同分異構體【主干知識梳理】一、苯的同系物1、芳香族化合物、芳香烴和苯的同系物(1)芳香族化合物：分子里含有苯環(huán)的化合物如：、、、、、、、、、、、、(2)芳香烴：分子里含有一個苯環(huán)或若干個苯環(huán)的烴稱為芳香烴如：、、、、、、、、(3)苯的同系物：苯環(huán)上的氫原子被烷基取代的產(chǎn)物，其分子中有一個苯環(huán)，側鏈都是烷基，通式為CnH2n－6(n≥7)如：、、、(4)芳香族化合物、芳香烴和苯的同系物之間的關系2、常見的苯的同系物及其部分物理性質苯的同系物名稱熔點/0C沸點/0C密度/(g·cm－3)甲苯—951110.867乙苯—951360.867二甲苯鄰二甲苯(1,2—二甲苯)—251440.880間二甲苯(1,3—二甲苯)—481390.864對二甲苯(1,4—二甲苯)—131380.8613、苯的同系物的物理性質(1)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)三種二甲苯的熔、沸點與密度①熔點：對二甲苯＞鄰二甲基＞間二甲苯②沸點：鄰二甲苯＞間二甲苯＞對二甲苯③密度：鄰二甲苯＞間二甲苯＞對二甲苯4、苯的同系物的化學性質(以甲苯為例)苯的同系物與苯都含有苯環(huán)，因此和苯具有相似的化學性質，能在一定條件下發(fā)生溴代、硝化和催化加氫反應，但由于苯環(huán)和烷基的相互影響，使苯的同系物的化學性質與苯和烷烴又有所不同(1)氧化反應①苯的同系物燃燒通式：CnH2n－6＋eq\f(3n－3,2)O2nCO2＋(n－3)H2O甲苯與氧氣燃燒：C7H8＋9O27CO2＋4H2O②苯的同系物大多數(shù)能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色(苯環(huán)對側鏈的影響)a．反應的化學方程式：(酸性高錳酸鉀紫色褪去)b．對烴基的結構要求：與苯環(huán)直接相連的碳上必須有氫原子，無論側鏈有多長，均將烴基氧化為羧基如：，c．應用：鑒別苯和苯的同系物(2)取代反應①甲苯的硝化反應：甲苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物在加熱條件下可以發(fā)生取代反應，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鄰、對位為主。生成三硝基的取代產(chǎn)物的化學方程式為：②甲苯的鹵代反應：甲苯與Cl2反應時，若在光照條件下，發(fā)生在側鏈；若有催化劑時，發(fā)生在苯環(huán)上a．甲苯與氯氣在光照條件下(側鏈取代)：b．甲苯與液氯在鐵粉催化劑作用下(苯環(huán)上取代)：(3)加成反應：在一定條件下甲苯與H2發(fā)生加成反應，生成甲基環(huán)己烷化學反應方程式為：【對點訓練1】1、只用一種試劑就能將甲苯、己烯、四氯化碳、碘化鉀溶液區(qū)分開，該試劑是()A．酸性高錳酸鉀溶液B．溴化鉀溶液C．溴水D.硝酸銀溶液2、對于苯乙烯()的下列敘述：①能使酸性KMnO4溶液褪色；②可發(fā)生加聚反應；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤能與濃硝酸發(fā)生取代反應；⑥所有的原子可能共平面，其中正確的是()A．僅①②④⑤B．僅①②⑤⑥C．①②④⑤⑥D．全部正確二、苯與苯的同系物在分子組成、結構和性質上的異同苯苯的同系物相同點結構組成①分子中都含有一個苯環(huán)②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6)化學性質①燃燒時現(xiàn)象相同，火焰明亮，伴有濃煙②都易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應③都能發(fā)生加成反應，都比較困難不同點取代反應易發(fā)生取代反應，主要得到一元取代產(chǎn)物更容易發(fā)生取代反應，常得到多元取代產(chǎn)物氧化反應難被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色易被氧化劑氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色差異原因苯的同系物分子中，苯環(huán)與側鏈相互影響。苯環(huán)影響側鏈，使側鏈烴基性質活潑而易被氧化；側鏈烴基影響苯環(huán)，使苯環(huán)上烴基鄰、對位的氫更活潑而被取代【對點訓練2】1、苯和甲苯相比較中，下列敘述中不正確的是()A．都屬于芳香烴B．都能在空氣中燃燒C．都能使KMnO4酸性溶液退色D．都能發(fā)生取代反應2、將甲苯與液溴混合，加入鐵粉，其反應產(chǎn)物可能有()①②③④⑤⑥A．①②③B．⑥C．③④⑤⑥ D．全部都有3、下列物質屬于芳香烴，但不是苯的同系物的是()A．③④B．②⑤C．①②⑤⑥ D．②③④⑤⑥4、在苯的同系物中加入少量酸性KMnO4溶液，振蕩后褪色，正確的解釋為()A．苯的同系物分子中的碳原子數(shù)比苯分子中的多B．苯環(huán)受側鏈影響易被氧化C．側鏈受苯環(huán)影響易被氧化D．由于苯環(huán)和側鏈的相互影響均易被氧化5、關于化合物2-苯基丙烯()，下列說法正確的是()A．不能使稀高錳酸鉀溶液褪色B．可以發(fā)生加成聚合反應C．分子中所有原子共平面D．易溶于水及甲苯6、下列敘述中，錯誤的是()A．苯與濃硝酸、濃硫酸共熱并保持55～60℃可反應生成硝基苯B．甲苯與氯氣在光照下發(fā)生一元取代反應，主要生成2-氯甲苯或4-氯甲苯C．乙苯可被酸性高錳酸鉀溶液氧化為(苯甲酸)D．苯乙烯在合適條件下催化加氫可生成乙基環(huán)己烷三、苯的同系物的命名1、習慣命名法(1)苯的一元取代物的命名：苯分子中的一個氫原子被烷基取代后，命名時以苯作母體，苯環(huán)上的烷基為側鏈進行命名。先讀側鏈，后讀苯環(huán)，稱為：稱為“某苯”(2)苯的二元取代物的命名：當有兩個取代基時，取代基在苯環(huán)上有鄰、間、對三種位置，所以取代基的位置可用“鄰、間、對”來表示(3)苯的三元取代物的命名：若三個氫原子被甲基取代叫三甲苯，三甲苯通常用“連、偏、均”來表示2、系統(tǒng)命名法(1)當苯環(huán)上有兩個或兩個以上的取代基時，可將苯環(huán)上的6個碳原子編號，以某個最簡單的取代基所在的碳原子的位置編為1號，并沿使取代基位次和較小的方向進行(按順時針或逆時針編號)以“二甲苯”為例若將苯環(huán)上的6個碳原子編號，以某個甲基所在的碳原子的位置為1號，選取最小位次號給另一個甲基編號名稱1，2—二甲苯1，3—二甲苯1，4—二甲苯編序號以最簡取代基苯環(huán)上碳為1號，且使取代基序號依次最小寫名稱1，4—二甲基—2—乙基苯(2)若苯環(huán)側鏈較復雜時，或苯環(huán)上含有不飽和烴基時，命名時一般把苯環(huán)作取代基，將較長的碳鏈作主鏈進行命名2，5—二甲基—4—乙基—3—苯基庚烷2—苯基丙烷苯乙烯苯乙炔【對點訓練3】1、苯有多種同系物，其中一種結構簡式為則它的名稱為()A．2,4二甲基3乙基苯 B．1,3二甲基2乙基苯C．1,5二甲基6乙基苯 D．2乙基1,3二甲基苯2、當苯環(huán)上含有不飽和烴基或雖為飽和基團但體積較大時，可將苯作為取代基。如的名稱為苯乙烯；的名稱為苯乙炔。的正確的名稱為()A．苯甲醛B．醛基苯C．苯甲酸D．甲苯3、某有機物的結構簡式為下列命名正確的是()①鄰二甲苯②1,6-二甲苯③1,2-二甲苯④乙苯A．①②B．②③C．①③ D．②④4、萘環(huán)的碳原子的編號如(Ⅰ)式，根據(jù)系統(tǒng)命名法，(Ⅱ)式可稱為2-硝基萘，則化合物(Ⅲ)的名稱應為()A．2,6-二甲基萘B．1,4-二甲基萘C．4,7-二甲基萘 D．1,6-二甲基萘5、下列有機物命名是否正確？若不正確，請寫出正確的名稱。(1)苯基甲烷____________________(2)二乙苯____________________(3)1,4二甲基6乙基苯____________________四、苯的同系物的找法及一氯代物的找法通式CnH2n6(n≥6)方法去掉苯環(huán)六個碳原子，先一個側鏈、再兩個側鏈，依次類推以“C8H10”為例，并找出一氯代物(3+2)、(2+1)、(3+1)、(1+1)規(guī)律(1)若苯環(huán)上連有2個取代基，其結構有鄰、間、對3種(2)若苯環(huán)上連有3個相同的取代基，其結構有3種(3)若苯環(huán)上連有—X、—X、—Y3個取代基，其結構有6種(4)若苯環(huán)上連有—X、—Y、—Z3個不同的取代基，其結構有10種(1)苯的同系物的同分異構體及一氯代物書寫練習苯的同系物的同分異構體及一氯代物的個數(shù)C7H8C9H12【對點訓練4】1、用相對分子質量為43的烷基取代甲苯苯環(huán)上的1個氫原子，所得芳香烴產(chǎn)物的數(shù)目為()A．3B．4C．5D．62、間二甲苯苯環(huán)上的一個氫原子被－NO2取代后，其一元取代產(chǎn)物的同分異構體有()A．1種B．2種C．3種D．4種3、某苯的同系物分子式為C8H10，若苯環(huán)上的氫原子被鹵原子取代，生成的一鹵代物有三種同分異構體，則該苯的同系物可能有()A．4種B．3種C．2種 D．1種4、分子式為C7H8的某有機物，它能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但不能與溴水反應。該有機物在一定條件下與H2完全加成，其生成物的一氯代物的種類有()A．3種B．4種C．5種D．6種5、甲苯的苯環(huán)上有5個氫原子，其中若有兩個氫原子分別被羥基(—OH)和氯原子(—Cl)取代，則可形成的有機物同分異構體有()A．9種 B．10種C．12種 D．15種6、分子式為C10H14的二取代芳香烴,其苯環(huán)上的一氯取代物有三種,它的結構可能有幾種()A．9B．6C．3D．17、苯環(huán)上有兩個側鏈烴基的有機物C12H18，其同分異構體的數(shù)目為(不考慮立體異構)()A．39 B．42C．45 D．48五、稠環(huán)芳香烴1、定義：由兩個或兩個以上的苯環(huán)共用相鄰的兩個碳原子的芳香烴是稠環(huán)芳香烴2、常見的稠環(huán)芳香烴分子式結構簡式結構特點物理性質一氯代物二氯代物萘C10H8=1\*GB3①、=4\*GB3④、=5\*GB3⑤、=8\*GB3⑧位相同，稱為α位；=2\*GB3②、=3\*GB3③、=7\*GB3⑦、=6\*GB3⑥位相同，稱為β位無色片狀晶體，有特殊氣味，易升華，不溶于水蒽C14H10=1\*GB3①、=4\*GB3④、=5\*GB3⑤、=8\*GB3⑧位相同，稱為α位無色晶體，易升華，不溶于水，易溶于苯【對點訓練5】1、、、都屬于萘的同系物。萘和萘的同系物分子組成通式是()A．CnH2n－6(n≥11)B．CnH2n－8(n＞10)C．CnH2n－10(n≥10) D．CnH2n－12(n≥10)2、如圖為酷似奧林匹克旗中的五環(huán)的有機物，科學家稱其為奧林匹克烴，下列有關奧林匹克烴的說法正確的是()A．該烴的一氯代物只有一種B．該烴分子中只含非極性鍵C．該烴完全燃燒生成H2O的物質的量小于CO2的物質的量D．該烴屬于烷烴3、在瀝青蒸汽中有多種稠環(huán)芳香烴，其中有些可以看成是同系列，如：，，(1)這一系列化合物的通式為____________，系差是____________(2)這一系列化合物中，碳元素的最大的質量分數(shù)是_____％【苯的同系物】答案【對點訓練1】1、C。解析：酸性KMnO4溶液有強氧化性，能氧化甲苯、己烯而褪色，不能用于區(qū)分它們。溴化鉀溶液加入上述4種液體中，由于甲苯、己烯的密度都比水小，與溴化鉀溶液混合后分層，有機層在上，都無化學反應發(fā)生，從而不能區(qū)分；與CCl4混和后分層，但有機層在下，因為CCl4比水密度大；與KI溶液不分層。AgNO3溶液與B項類似，但KI中會出現(xiàn)黃色沉淀。C項中甲苯與溴水分層，溴被萃取到甲苯中處于上層，呈橙黃色，下層為水層，近似無色；己烯能與溴反應而使溴水褪色，可見上下分層，但都無色；CCl4萃取Br2，上層為水層，近似無色，下層為Br2的CCl4溶液，呈橙紅色；溴水與KI溶液不分層，但發(fā)生反應，置換出I2可使溶液顏色加深，四種溶液的現(xiàn)象各不相同。2、C【對點訓練2】1、C。解析：A項，苯和甲苯都屬于芳香烴，正確；B項，苯和甲苯都能在空氣中燃燒，正確；C項，苯不能使KMnO4酸性溶液退色，錯誤；D項，苯和甲苯都能發(fā)生取代反應，正確。2、C。解析：苯的同系物在催化劑(Fe3＋)的作用下，只發(fā)生苯環(huán)上的取代反應，可取代與甲基相鄰、相間、相對位上的氫原子，也可以同時取代。甲基對苯環(huán)的作用，使鄰、對位上的氫原子變得活潑，容易被取代，實驗測定，鄰、對位上的取代物比間位上的取代物多一些，但并不是無間位取代物。3、B。解析：屬于芳香烴必須含有苯環(huán)，只含碳和氫元素，排除③和④；不是苯的同系物，則通式不符合CnH2n－6，排除①⑥。4、C。解析：在苯的同系物中，側鏈易被氧化而苯環(huán)無變化，說明側鏈受苯環(huán)影響而易被氧化，與碳原子的多少無關。5、B。解析：A錯誤，2-苯基丙烯中含有CC，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；B正確，2-苯基丙烯中含有CC，可以發(fā)生加成聚合反應；C錯誤，2-苯基丙烯分子中含有一個—CH3，所有原子不可能共平面；D錯誤，2-苯基丙烯屬于烴，難溶于水，易溶于甲苯。6、B。解析：苯與濃硝酸、濃硫酸共熱并保持55～60℃發(fā)生取代反應生成硝基苯和水，A項正確；甲苯與氯氣在光照下反應，甲基上的氫原子被取代而苯環(huán)上的氫原子不被取代，B項錯誤；乙苯可被酸性高錳酸鉀溶液氧化為苯甲酸，C項正確；苯環(huán)和碳碳雙鍵在合適的條件下均能與氫氣發(fā)生加成反應，苯乙烯在合適條件下催化加氫可生成乙基環(huán)己烷，D項正確?！緦c訓練3】1、B。解析：苯的同系物命名時，將苯環(huán)進行編號，編號時從簡單取代基開始，并且沿使取代基位次和較小的方向進行，；因此命名為1,3二甲基2乙基苯。2、A3、C。解析：—CH3是取代基，按順時針給苯環(huán)上的碳原子編號：命名為1,2-二甲苯；兩個—CH3位于鄰位，又稱為鄰二甲苯。4、D。解析：從(Ⅰ)、(Ⅱ)知，在(Ⅰ)中的1、4、5、8位等同，都可作為1號位，而另一苯環(huán)上與1號位對稱的位置為8號位。(Ⅲ)中，若把下部連接甲基的碳定為1號位，則位次和為“1＋6＝7”；若把右上部連接甲基的碳定為2號位，則位次和為“2＋5＝7”；兩個位次和相等。顯然，選項中只有D項符合。5、(1)甲苯(2)鄰二乙苯(或1,2二乙苯)(3)1,4二甲基2乙基苯【對點訓練4】1、D2、C3、C。解析：分子式為C8H10的苯的同系物有4種同分異構體：苯環(huán)上的氫原子被鹵原子取代得到一鹵代物，相當于苯環(huán)上的取代基多一個鹵原子，因此只要分析出原來的同分異構體中苯環(huán)上不同化學環(huán)境