高考化学一轮复习第九章有机化学基础第二讲脂肪烃芳香烃学案

第二讲脂肪烃芳香烃考点一烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质(命题指数★★★)1.烷烃(CnH2n+2)的结构和性质：(1)结构特点：烷烃分子中碳原子之间以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合达到饱和。烷烃分子中碳原子的杂化类型为sp3，含有化学键类型有：C—Hσ键，C—Cσ键。每个碳原子与其他碳原子形成sp3—sp3σ键，与氢原子形成sp3—sσ键，每个碳原子与周围的碳原子和氢原子存在四面体结构。(2)物理性质。①常温常压下的状态：碳原子数≤4的烷烃为气态，其他为液态或固态(注意：新戊烷常温下为气态)。②熔沸点：随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高；相同碳原子数时，支链越多，熔沸点越低。③密度：相对密度随碳原子数的增加而逐渐增大，但均小于1。④溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。(3)化学性质。常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊条件下(如光照或高温)才能发生某些反应。①氧化反应：烷烃可在空气或氧气中燃烧生成CO2和H2O，燃烧通式为CnH2n+2+eq\f(3n＋1,2)O2nCO2+(n+1)H2O。②取代反应：烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷：CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl。③分解反应：烷烃受热时会分解产生含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如C16H34C8H16+C8H182.单烯烃(CnH2n，n≥2)的结构和性质：(1)①结构特点：烯烃分子中含有碳碳双键，平面结构。烯烃分子中双键碳原子的杂化类型为sp2，含有化学键类型有C—Hσ键、C—Cσ键、C—Cπ键。乙烯分子中每个碳原子用2个sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道形成两个C—Hσ键，1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成1个C—Cσ键，1个未杂化的2p轨道与另一个碳原子的1个未杂化的2p轨道形成1个C—Cπ键。②烯烃的顺反异构：由于碳碳双键不能旋转，当每个双键碳原子连接了两个不同的原子或原子团，双键碳上的4个原子或原子团在空间上就有两种不同的排列方式，产生两种不同的结构。如和。形成条件：对于结构，需满足双键两端的碳原子必须连接两个不同的原子或原子团。(2)物理性质。①常温常压下的状态：碳原子数≤4的烯烃为气态，其他为液态或固态。②熔、沸点：随着分子中碳原子数的增加，烯烃的熔、沸点逐渐升高；相同碳原子数时，支链越多，熔沸点越低。③密度：相对密度逐渐增大，但相对密度均小于1。④溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂。(3)化学性质：①氧化反应：A.能使酸性KMnO4溶液褪色，常用于的检验。B.燃烧：火焰明亮，并伴有黑烟，其燃烧通式为CnH2n+eq\f(3n,2)O2nCO2+nH2O。②加成反应：烯烃可以与X2、HX(X表示卤素)、H2、H2O等在一定条件下发生加成反应。例如：CH2===CH—CH3+Br2→CH2Br—CHBr—CH3CH2===CH2+H2OCH3CH2OHCH2===CHCH3+HCl→(或CH3CH2CH2Cl)③加聚反应：单烯烃可在一定条件下发生加成聚合反应，如乙烯生成聚乙烯：nCH2===CH2CH2—CH2。(4)乙烯的实验室制备：CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O。3.二烯烃(CnH2n-2，n≥4)的结构和性质：(1)结构特点：含有两个碳碳双键，分为累积二烯烃(不稳定)(C—C===C===C—C)、共轭二烯烃(C===C—C===C—C)、孤立二烯烃(C===C—C—C===C)。(2)化学性质。①氧化反应。②共轭二烯烃的加成反应：A.CH2===CH—CH===CH2+2Br2→③共轭二烯烃的加聚反应：4.炔烃(CnH2n-2，n≥2)的结构和性质：(1)乙炔的实验室制法。(2)结构特点：分子里含有碳碳三键。乙炔的组成和结构：分子式：C2H2实验式：CH电子式：结构式：H—C≡C—H结构简式：CH≡CH空间结构：直线形(四个原子共直线)炔烃分子中三键碳原子的杂化类型为sp，含有化学键类型有：C—Hσ键，C—Cσ键、C—Cπ键。乙炔分子中每个碳原子用1个sp杂化轨道与氢原子的1s轨道形成1个C—Hσ键，1个sp杂化轨道与另一个碳原子的sp杂化轨道形成1个C—Cσ键，两个未杂化的2p轨道与另一个碳原子的两个未杂化的2p轨道形成2个C—Cπ键。(3)物理性质：炔烃的物理性质与烷烃和烯烃相似。(4)化学性质：①氧化反应：能使KMnO4溶液褪色；在空气中燃烧火焰明亮，并伴有浓烈黑烟。乙炔燃烧的化学方程式：2C2H2+5O24CO2+2H2O②加成反应：A.与Br2加成：，CH≡CH+2Br2→CHBr2—CHBr2B.与H2加成：CH≡CH+H2CH2===CH2，CH≡CH+2H2CH3—CH3C.与HCl加成：CH≡CH+HClCH2===CHClD.加聚反应：1.判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)符合通式CnH2n的烃一定是烯烃。()提示：×。符合通式CnH2n的烃可能是烯烃或环烷烃。(2)烷烃不能发生加成反应，烯烃不能发生取代反应。()提示：×。烯烃在一定条件下也能发生取代反应。(3)1，2-二氯丙烯存在顺反异构现象。()提示：√。1，2-二氯丙烯上的2个氯原子可以分别连接在两个双键碳原子的同一侧或两侧，有顺反异构现象。(4)相同物质的量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同。()提示：√。每分子甲烷和乙烯中氢原子个数相同，因此等物质的量的甲烷和乙烯完全燃烧后生成的水的质量相同。(5)KMnO4溶液既可以用来鉴别乙烷和乙烯，又可以用来除去乙烷中混有的少量乙烯。()提示：×。KMnO4溶液可用于鉴别，但与乙烯反应可生成CO2，不能用于除杂。(6)不能用启普发生器制备乙炔的原因是该反应需要加热。()提示：×。因为碳化钙吸水性强，与水反应剧烈，启普发生器难以控制反应速率，不能随用、随停；反应放出的热量较多，易使启普发生器炸裂；生成的Ca(OH)2呈糊状，易堵塞漏斗。2.玫瑰的香味物质中包含苧烯，苧烯的键线式为。(1)1mol苧烯最多可以跟molH2发生反应。

(2)写出苧烯跟等物质的量的Br2发生加成反应所得产物的可能的结构(用键线式表示)。

(3)有机物A是苧烯的同分异构体，分子中含有“”结构，A可能的结构为(用键线式表示)。

(4)写出和Cl2发生1，4-加成反应的化学方程式 。

【解析】(1)由苧烯的分子结构简式可知，1个苧烯分子中含有2个碳碳双键，由于1mol碳碳双键加成消耗1molH2，所以1mol苧烯最多可以跟2molH2发生反应。(2)在苧烯中含有2个碳碳双键，一个在环上，一个在侧链上，所以苧烯跟等物质的量的Br2发生加成反应所得产物的可能的结构有：、。(3)有机物A是苧烯的同分异构体，分子中含有“”结构，说明只有一个侧链，侧链上有4个C原子，则A可能的结构简式为、、、。(4)和Cl2发生1，4-加成反应的化学方程式为命题角度1.脂肪烃的结构与性质【典例1】(2019·全国卷Ⅰ)关于化合物2-苯基丙烯()，下列说法正确的是()A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色B.可以发生加成聚合反应C.分子中所有原子共平面D.易溶于水及甲苯【解析】选B。化合物2-苯基丙烯中含有苯环和碳碳双键，所以可以使稀高锰酸钾溶液褪色，A不正确；含有碳碳双键可以发生加成聚合反应，B正确；由于碳碳双键和苯环之间是单键且分子中含有甲基，所以所有原子不可能共平面，C不正确；该有机物属于烃，不易溶于水。【归纳提升】有机物分子中含有饱和碳原子，则所有原子不可能共平面；有机物分子中含有饱和碳原子，且同时连有3个碳原子或4个碳原子，则所有碳原子不可能共平面。【备选例题】(2018·海南卷改编)下列氯代烃中不能由烯烃与氯化氢加成直接得到的有()A.氯代环己烷B.2，3-二甲基-1-氯丁烷C.2-甲基-2-氯丙烷D.2，2，3，3-四甲基-1-氯丁烷【解析】选D。A项，氯代环己烷可以由环己烯与HCl加成得到，正确；B项，可由烯烃和HCl加成得到，正确；C项，可由与HCl加成得到，正确；D项，中与氯原子相连碳原子的相邻碳原子上无氢原子，因此不能由烯烃和HCl加成得到，错误。命题角度2.乙烯和乙炔的性质及制备实验【典例2】实验室里用乙醇和浓硫酸反应生成乙烯，乙烯再与溴反应制1，2-二溴乙烷。在制备过程中部分乙醇被浓硫酸氧化产生CO2、SO2，进而与Br2反应生成HBr等酸性气体。已知：CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O。(1)用下列仪器，以上述三种物质为原料制备1，2-二溴乙烷。如果气体流向为从左到右，正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去)：B经A①插入A中，D接A②；A③接接接接。

(2)装置C的作用是 。

(3)装置F中盛有10%NaOH溶液的作用是

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(4)在反应管E中进行的主要反应的化学方程式为

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(5)处理上述实验后三颈烧瓶中废液的正确方法是。

A.废液经冷却后倒入下水道中B.废液经冷却后倒入空废液缸中C.将水加入烧瓶中稀释后倒入空废液缸中【解析】(1)乙醇与浓硫酸在170℃制取乙烯，由于浓硫酸有氧化性，而乙醇有还原性，二者容易发生氧化还原反应产生SO2、CO2酸性气体，可以用碱性物质，如NaOH来吸收除去，产生的乙烯与溴水发生加成反应就产生了1，2-二溴乙烷。所以B经A①插入A中，D接A②；A③接C接F接E接G。(2)装置C的作用是作安全瓶，防止装置内压强太大而发生危险。(3)装置F中盛有10%NaOH溶液的作用是除CO2、SO2酸性气体。(4)在反应管E中进行的主要反应的化学方程式为CH2===CH2+Br2CH2Br—CH2Br。(5)A中方法会污染地下水，C中方法可能导致瓶中废液暴沸而喷出伤人，因为瓶中还残留较多浓硫酸。答案：(1)CFEG(2)作安全瓶(3)除CO2、SO2酸性气体(4)CH2===CH2+Br2CH2Br—CH2Br(5)B【归纳提升】乙炔性质验证的实验方法装置①发生的反应为CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑。装置②中CuSO4溶液的作用：除去杂质，如CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4。装置③中酸性KMnO4溶液褪色，证明乙炔能发生氧化反应。装置④中溴的四氯化碳溶液褪色，反应为CH≡CH+2Br2CHBr2CHBr2，证明乙炔能发生加成反应。装置⑤处现象：有明亮的火焰并有浓烟产生，证明乙炔可燃且含碳量高。命题角度3.烃的燃烧规律【典例3】(2021·合肥模拟)下列各组化合物中，不论以什么比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧生成H2O的量和消耗O2的量不变的是()A.CH4OC3H4O5 B.C3H6C4H6O3C.C2H2C6H6 D.C3H8C4H6【解析】选A。由于各反应生成物中仅H2O分子中存在H元素，因此反应生成H2O的量为定值时，反应前的H元素质量也是定值，又因为总物质的量一定，所以混合物分子中H原子数为定值，即混合物分子中含有H原子数目相等。同理，燃烧耗氧量为定值，则1mol物质的燃烧耗氧量在组内应当相等。CH4O分子中含有4个H原子，完全燃烧耗氧量1.5，C3H4O5分子中含有4个H原子，完全燃烧耗氧量1.5，符合要求，故A正确。C3H6分子中含有6个H原子，完全燃烧耗氧量4.5，C4H6O3分子中含有6个H原子，完全燃烧耗氧量4，因此任意比例混合后燃烧耗氧量不是定值，故B错误。C2H2分子中含有2个H原子，完全燃烧耗氧量2.5，C6H6分子中含有6个H原子，完全燃烧耗氧量7.5，因此任意比例混合后H原子数不是定值，燃烧耗氧量也不是定值，故C错误。C3H8分子中含有8个H原子，完全燃烧耗氧量5，C4H6分子中含有6个H原子，完全燃烧耗氧量5.5，因此任意比例混合后H原子数不是定值，燃烧耗氧量也不是定值，故D错误。【归纳提升】烃的燃烧规律1.等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，消耗氧气的量取决于“x+eq\f(y,4)”的值，此值越大，耗氧量越多。2.等质量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量取决于CxHy中eq\f(y,x)的值，此值越大，耗氧量越多。3.若烃分子的组成中碳、氢原子个数比为1∶2，则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。4.等质量的且最简式相同的各种烃完全燃烧时其耗氧量、生成的二氧化碳和水的量均相等。5.气态烃CxHy完全燃烧后生成CO2和H2O：CxHy+(x+eq\f(y,4))O2xCO2+H2O当H2O为气态时(>100℃)，1mol气态烃燃烧前后气体总体积的变化有以下三种情况：当y=4时，ΔV=0，反应前后气体总体积不变，常温常压下呈气态的烃中，只有甲烷、乙烯、丙炔；当y>4时，ΔV=eq\f(y,4)-1，反应后气体总体积增大；当y<4时，ΔV=eq\f(y,4)-1，反应后气体总体积减小。1.烷烃、烯烃、炔烃的比较烷烃烯烃炔烃分子结构特点全部为单键，饱和烃含有，不饱和烃含有—C≡C—，不饱和烃化学活泼性稳定活泼活泼取代反应光卤代加成反应能与H2、X2、H2O等发生加成反应能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应加聚反应不能发生能发生能发生氧化反应酸性KMnO4溶液不褪色酸性KMnO4溶液褪色酸性KMnO4溶液褪色燃烧火焰较明亮燃烧火焰明亮，带黑烟燃烧火焰很明亮，带浓烟鉴别溴水不褪色，酸性KMnO4溶液不褪色溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色2.烃与液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液的反应液溴溴水溴的四氯化碳溶液烷烃与溴蒸气在光照条件下发生取代反应不反应，液态烷烃可萃取溴水中的溴而使溴水褪色不反应，互溶，不褪色烯烃发生加成反应，使液溴褪色发生加成反应，使溴水褪色发生加成反应，使溴的四氯化碳溶液褪色苯一般不反应，催化条件下可发生取代反应不反应，苯可萃取溴水中的溴而使溴水褪色不反应，互溶，不褪色3.烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液的反应命题点1.脂肪烃的结构与性质(基础性考点)1.(2021·济南模拟)螺环烃是指分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。是其中的一种。下列关于该化合物的说法中正确的是()A.所有碳原子都处于同一平面B.一氯代物共有5种C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.与HBr以物质的量之比1∶1加成生成一种产物【解析】选C。该有机物中含有饱和碳原子，且同时连有4个碳原子，因此所有碳原子不可能处于同一平面，A项错误；该有机物中含有如图所示4种类型氢原子，一氯代物共有4种，B项错误；该有机物含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液褪色，C项正确；与HBr发生加成时，可生成两种物质，结构简式分别为、，D项错误。2.(2021·广州模拟)下列关于2-环己基丙烯()和2-苯基丙烯()的说法中正确的是()A.二者均为芳香烃B.2-苯基丙烯分子中所有碳原子一定共平面C.二者均可发生加聚反应和氧化反应D.2-苯基丙烯的一氯代物只有3种【解析】选C。中碳环不是苯环，不属于芳香烃，而属于脂环烃，A项错误；2-苯基丙烯可以看作甲基和苯环取代乙烯分子中同一个碳原子上两个氢原子，甲基碳原子、苯环上与双键碳原子直接相连碳原子、两个双键碳原子一定共平面，但由于碳碳单键可以旋转，苯环上其他碳原子不一定共平面，B项错误；二者均含碳碳双键，能发生加聚反应和氧化反应，C项正确；2-苯基丙烯中有如图5种类型氢原子，其一氯代物有5种，D项错误。命题点2.乙烯和乙炔的性质及制备实验(综合性考点)3.(2021·深圳模拟)化学小组设计在实验室中制取乙烯并验证乙烯的不饱和性。利用如图所示装置(部分夹持装置略去)不能达到相应实验目的的是()A.利用装置Ⅰ制取乙烯B.利用装置Ⅱ除去乙烯中的CO2和SO2C.利用装置Ⅲ收集乙烯D.利用装置Ⅳ验证乙烯的不饱和性【解析】选C。利用无水乙醇和浓硫酸加热发生消去反应生成乙烯，装置Ⅰ是制备乙烯的发生装置，可以实现，故A错误；二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物，除去乙烯中二氧化碳、二氧化硫，可以通过氢氧化钠溶液除去，可以利用装置Ⅱ除去乙烯中的CO2和SO2，故B错误；排水法收集难溶气体，导气管应短进长出，装置图中气体流向是长进短出，不能收集到气体，不能实现收集乙烯，故C正确；1，2-二溴乙烷的沸点为131.4℃，熔点为9.79℃，冰水中乙烯和溴的四氯化碳溶液发生加成反应，溶液颜色变浅或消失，观察到明显现象，可以利用装置Ⅳ验证乙烯的不饱和性，故D错误。4.(2021·北京海淀区模拟)如图为实验室制取乙炔并验证其性质的实验装置(夹持装置已略去)。下列说法正确的是()A.用饱和食盐水替代水的目的是加快反应速率B.CuSO4溶液的作用是除去杂质C.酸性KMnO4溶液褪色说明乙炔具有漂白性D.可用向上排空气法收集乙炔【解析】选B。A.用饱和食盐水替代水的目的是减慢反应速率，A项错误；B.CuSO4溶液的作用是除去杂质硫化氢，B项正确；C.酸性KMnO4溶液褪色说明乙炔具有还原性，C项错误；D.乙炔密度小于空气，可用向下排空气法收集乙炔，D项错误。命题点3.烃的燃烧规律(应用性考点)5.两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧得到1.8LCO2，2L水蒸气(相同状况下测定)，下列说法合理的是()A.一定含甲烷，不含乙烷B.一定含乙烷，不含甲烷C.一定是甲烷和乙烯的混合物D.以上说法都不正确【解析】选A。两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧得到1.8LCO2，2L水蒸气，相同体积下气体的体积之比等于物质的量之比，该混合烃的平均分子式为C1.8H4，则根据碳原子数混合气体分子组成肯定含有小于1.8和大于1.8的烃，小于1.8的烃只能为甲烷，由于甲烷含有4个H原子，混合烃平均含有4个H原子，则另一种也肯定含有4个H，可能为乙烯、丙炔等物质，一定不存在乙烷，故选A。6.10mL某气态混合烃在80mLO2中充分燃烧，得到体积为65mL的混合气体(气体体积均在相同条件20℃时测定)，则该混合物不可能是()A.丙烷和丙烯 B.乙烷和丙烯C.丙烯和丁炔 D.丁烯和丙炔【解析】选A。设烃的分子式为CxHy，则：CxHy+(x+eq\f(y,4))O2xCO2+eq\f(y,2)H2O(l)，体积减小1+eq\f(y,4)，则1∶(1+eq\f(y,4))=10mL∶(10+80-65)mL，解得：y=6。A.丙烷分子中含有8个H，丙烯分子中含有6个H，平均H原子数大于6，不可能为二者的混合物，故A正确；B.乙烷分子中含有6个H，丙烯分子中含有6个H，二者的平均H原子一定为6，可以为二者的混合物，故B错误；C.丙烯分子中含有6个H，丁炔分子中含有6个H，二者的平均H原子一定为6，可以为二者的混合物，故C错误；D.丁烯分子中含有8个H，丙炔分子中含有4个H，二者的平均H原子数可以为6，可以是二者的混合物，故D错误。【拔高题组】1.如图中横坐标表示完全燃烧时耗用可燃气体X(X=A、B、C)的物质的量n(X)，纵坐标表示消耗O2的物质的量n(O2)，A、B是两种可燃性气体，C是A和B的混合气体，则C中n(A)∶n(B)为()A.2∶1B.1∶2C.1∶1D.任意比【解析】选A。根据图象，4molA消耗2mol氧气，即1molA消耗0.5mol氧气，1molB消耗2molO2，1molC消耗1molO2，令C的物质的量为1mol，设A为xmol，B为(1-x)mol，因此有0.5x+2(1-x)=1，x=2/3，A和B物质的量之比为2∶1，故选项A正确。2.气态烷烃A和气态烯烃B，等物质的量时充分燃烧得到相同量的CO2，将二者以一定比例混合。将一定体积的混合气体在氧气中完全燃烧，生成的CO2和水蒸气的体积分别是混合气体体积的2倍和2.4倍(气体体积均在相同状况下测定)，则混合气体中烷烃和烯烃的体积比为()A.3∶2B.1∶3C.2∶3D.3∶1【解析】选C。根据阿伏加德罗定律，相同状况下，气体的体积之比等于物质的量之比。可知1mol混合烃充分燃烧后生成2molCO2和2.4molH2O，则混合烃的平均分子组成为C2H4.8。又知烷烃和烯烃等物质的量时燃烧所得CO2量相同，即分子里的碳原子数相同，可以判定它们分别是C2H6和C2H4。因此符合题意的烷烃和烯烃的体积比，将由它们分子里所含的H原子个数决定。可用十字交叉法求解：eq\f(0.8,1.2)=eq\f(2,3)。考点二芳香烃的结构与性质(命题指数★★★)1.苯的结构和性质：(1)苯的组成和结构。分子式：C6H6；最简式：CH；结构式：；结构简式：或；空间构型：平面正六边形；键角120°；碳碳键均相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键苯分子中碳原子的杂化类型为sp2，含有化学键类型有：C—Hσ键，C—Cσ键、C—Cπ键。每个碳原子用1个sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道形成1个C—Hσ键，2个sp2杂化轨道与另两个碳原子的sp2杂化轨道形成2个C—Cσ键，1个未杂化的2p轨道与其他碳原子的1个未杂化的2p轨道形成大π键。(2)物理性质：无色，有特殊气味的液体，不溶于水，密度小于水，熔沸点低，有毒。(3)化学性质。①氧化反应：燃烧时火焰明亮，有浓烟，化学方程式：2C6H6+15O212CO2+6H2O②取代反应。A.卤代反应：苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应：B.硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应：C.磺化反应：苯与浓硫酸的取代反应：③加成反应。苯与H2加成可生成环己烷：2.苯的重要实验：(1)苯的溴代反应。实验原理实验装置实验现象烧瓶充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液，有浅黄色的AgBr沉淀生成；把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色(溶有Br2)不溶于水的液体生成注意事项①应该用纯溴；②要使用催化剂Fe或FeBr3；③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水产品处理水洗——碱洗——水洗——分液——干燥——蒸馏(2)苯的硝化反应。实验原理实验装置实验现象将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体注意事项①试剂添加顺序：浓硝酸+浓硫酸+苯；②浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；③必须用水浴加热，温度计插入水中测量水的温度产品处理水洗——碱洗——水洗——分液——干燥——蒸馏3.苯的同系物的结构和性质：(1)结构特点：只含有一个苯环，且侧链均为烷基的芳香烃。(2)通式：CnH2n-6(n≥6)(3)化学性质：①氧化反应：A.可燃性：CnH2n-6+eq\f(3n－3,2)O2nCO2+(n-3)H2OB.苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色应用：区别苯和苯的同系物②取代反应：A.卤代反应：B.硝化反应：③加成反应：1.判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)属于苯的同系物。()提示：×。苯的同系物只含有一个苯环。(2)苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲苯可以，是苯环对侧链的影响。()提示：√。甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色是由于侧链(甲基)受苯环的影响，使其易被氧化所致。(3)分子式为C10H14的芳香烃，不能使溴水褪色，但可使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中含一个烷基，则此烷基的结构有4种。()提示：×。能使酸性KMnO4溶液褪色而不能使溴水褪色的烃属于苯的同系物，该物质的分子式为C10H14，若只有一个烷基即为丁基C4H9—，有4种结构，但只有3种结构能被酸性KMnO4溶液氧化，分别是CH3CH2CH2CH2—、、。(4)异丙苯[]与Cl2发生取代反应生成的一氯代物有三种。()提示：×。异丙苯中苯环上的一氯代物有三种。(5)分子中碳原子数和氢原子数之比为3∶4，其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的7.5倍，在铁屑存在时与溴发生反应，能生成2种一溴代物。()提示：√。该烃的分子式为C9H12，相对分子质量为120，苯环上的一溴代物有2种。(6)烷烃中脱去2mol氢原子形成1mol双键要吸热，但1，3-环己二烯()脱去2mol氢原子变成苯却放热，可推断1，3-环己二烯比苯稳定。()提示：×。化学反应中放热越多生成物的状态越稳定，反之，吸热越多反应物的状态越稳定。(7)检验己烯中混有少量甲苯，先加入足量溴水，然后加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，则证明己烯中混有甲苯。()提示：√。己烯与足量溴发生加成反应后，碳碳双键变为单键，只有甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(8)某烃的分子式为C11H16，它不能与溴水反应，但能使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中只含有一个烷基，符合条件的烃有7种。()提示：√。C11H16满足CnH2n-6，属于苯的同系物，只含一个烷基，因而其结构为，戊基有8种，其中不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因而符合条件的烃有7种。2.异丙苯()，又名枯烯，是一种无色有特殊芳香气味的液体。可用于有机合成，或者作为溶剂。但由于燃点较低，比较容易爆炸。(1)比异丙苯少2个碳原子的同系物的结构简式：。

(2)鉴别异丙苯与苯的试剂、现象和结论：

。

(3)由苯与2-丙醇反应制备异丙苯属于反应；由异丙苯制备对溴异丙苯的反应试剂和反应条件为。

(4)异丙苯有多种同分异构体，其中一溴代物最少的芳香烃的名称是。

【解析】(1)比异丙苯少2个碳原子的同系物的结构简式为；(2)异丙苯为苯的同系物，能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能，因此可取少量待测液于试管中，向试管中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，然后振荡，若溶液褪色，则该试管中物质为异丙苯，不褪色的试管中为苯；(3)苯与2-丙醇反应制备异丙苯的反应为，该反应为取代反应；由异丙苯制备对溴异丙苯的反应发生的是苯环上的取代反应，应该使用液溴在铁(或FeBr3)的催化作用下进行；(4)异丙苯的芳香烃同分异构体有：、、、、、、，其一溴代物种类分别有6、5、7、7、4、6和2种，其中一溴代物最少的芳香烃的名称是1，3，5-三甲基苯。答案：(1)(2)可取少量待测液于试管中，向试管中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，然后振荡，若溶液褪色，则该试管中物质为异丙苯，不褪色的试管中为苯(3)取代液溴、铁(或FeBr3)(4)1，3，5-三甲基苯命题角度1.芳香烃的结构【典例1】(2017·全国卷Ⅰ)已知(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是()A.b的同分异构体只有d和p两种B.b、d、p的二氯代物均只有三种C.b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面【解析】选D。b的同分异构体除了d和p外，还有、等，A项错误；二氯代物的种数分别是b有3种，d有6种，p有3种，B项错误；b和p不含双键，不能与酸性高锰酸钾溶液反应，C项错误；b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面，D项正确。命题角度2.芳香烃的性质【典例2】(2016·全国卷Ⅲ)已知异丙苯的结构简式如下，下列说法错误的是()A.异丙苯的分子式为C9H12B.异丙苯的沸点比苯高C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面D.异丙苯和苯为同系物【解析】选C。苯的同系物中只含有1个苯环，侧链是烷烃基，其通式为CnH2n-6。异丙苯和苯结构相似，在分子组成上相差3个CH2原子团，故异丙苯属于苯的同系物，分子中含有9个碳原子，则其分子式为C9H12，A和D选项正确；异丙苯分子中的碳原子数比苯的多，相对分子质量比苯的大，沸点比苯的高，B选项正确；异丙苯分子的侧链碳原子形成四个单键，呈四面体结构，所有的碳原子不可能都处于同一平面上，C选项错误。【归纳提升】苯的同系物与苯的性质比较(1)相同点(2)不同点烷基对苯环有影响，所以苯的同系物比苯易发生取代反应；苯环对烷基也有影响，如苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。芳香烃的结构和性质【归纳提升】含有苯环的有机物同分异构体判断技巧由于苯环的结构特殊并具有高度对称性，因此含有苯环结构的有机物同分异构体也有其特殊的地方。(1)对称法：苯分子中所有的氢原子的化学环境相同，含有多条对称轴，但是如果苯环上连有取代基，其对称性就会受到影响，如邻二甲苯只有1条对称轴，间二甲苯有1条对称轴，而对二甲苯有2条对称轴，故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种，而间二甲苯苯环上的一氯代物有3种，对二甲苯苯环上的一氯代物有1种。如图所示：(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置)(2)换元法：对于芳香烃，若苯环上氢原子数为m，且有a+b=m，则该芳香烃苯环上的a元卤代物和b元卤代物的同分异构体种类相同。如对二甲苯苯环上的一氯取代物共有1种，则三氯取代物也为1种。命题点1.芳香烃的结构(基础性考点)1.某烃的分子式为C8H10，它不能使溴水因反应褪色，但能使酸性KMnO4溶液褪色，该有机物苯环上的一氯代物有2种，则该烃是()A. B.C. D.【解析】选A。因苯环结构的特殊性，判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时，通常采用“对称轴”法，即在被取代的主体结构中，找出对称轴。2.科学家曾借助原子力显微镜，首次拍摄到单个并五苯分子的照片(如图1)，并五苯的分子模型(如图2)。下面说法错误的是()A.并五苯的分子式为C22H14，属于芳香烃B.并五苯是平面结构，所有原子都在同一平面上C.并五苯的一氯代物有四种D.并五苯可使酸性KMnO4溶液褪色【解析】选D。根据并五苯分子模型可知，分子构成中碳原子数为22、氢原子的个数为14，含有苯环，属于芳香烃，故A正确；并五苯结构类似于苯，是平面结构，故B正确；并五苯左右对称，上下对称，如图所示，分子中1、5、6、10为等效氢原子，2、4、7、9为等效氢原子，3、8为等效氢原子，11、12、13、14为等效氢原子，所以该分子中有4种H原子，所以一氯代物有四种，故C正确；并五苯结构性质与苯相似，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故D错误。命题点2.芳香烃的性质(综合性考点)3.已知苯可以进行如下转化：下列叙述正确的是()A.①、②反应发生的条件均为光照B.化合物M与L互为同系物C.用蒸馏水可鉴别苯和化合物KD.化合物L只能发生加成反应，不能发生取代反应【解析】选C。A.反应①为苯的取代，反应条件为溴、铁或溴化铁作催化剂，故A错误；B.化合物M的分子式为C6H12与L的分子式为C6H10，不满足同系物的定义，两者不是同系物，故B错误；C.化合物K为溴苯，溴苯的密度比水大，苯的密度比水小，用蒸馏水可鉴别苯和溴苯，故C正确；D.化合物L中有碳碳双键能发生加成反应，其他碳原子上的氢也可以被取代，发生取代反应，故D错误。4.化合物W、X、Y、Z的分子式均为C7H8，Z的空间结构类似于篮子。下列说法正确的是()A.化合物W的同分异构体只有X、Y、ZB.X、Y、Z可与酸性KMnO4溶液反应C.1molX、1molY与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗Br2均为2molD.Z的一氯代物只有3种【解析】选D。甲苯还有链状结构的同分异构体，如CH2===CH—CH===CH—CH2—C≡CH，A项错误；Z不能与酸性KMnO4溶液反应，B项错误；1molX与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗2molBr2，1molY与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗3molBr2，C项错误；根据Z的结构知，Z有3种类型的氢，其一氯代物有3种，D项正确。考点三煤、石油、天然气的综合利用(命题指数★★★★)1.煤的综合利用：(1)目的：获得洁净的燃料和多种化工原料。(2)方法：①煤的干馏(化学变化)：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，也称煤的焦化。②煤的气化(化学变化)：将煤转化为可燃性气体的过程。制取水煤气的反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)③煤的液化(化学变化)：直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。反应方程式：CO+2H2CH3OH2.石油的综合利用：(1)石油的组成：多种碳氢化合物组成的混合物。主要成分为烷烃、环烷烃。(2)主要方法：分馏、裂化、裂解、催化重整。3.天然气的综合利用：天然气的主要成分是CH4，是一种清洁的化石燃料。作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇等。合成氨：CH4C+2H2、3H2+N22NH3生产甲醇：CH4+H2O(g)CO+3H2、CO+2H2CH3OH1.判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)液化石油气和天然气成分相同。()提示：×。天然气主要成分是甲烷，液化石油气主要成分是少于4个碳原子的烃。(2)煤的干馏和石油的分馏都是化学变化。()提示：×。煤的干馏是化学变化，石油的分馏是物理变化。(3)汽油、煤油、柴油都是混合物。()提示：√。石油分馏产物都是混合物。(4)用溴水可以鉴别裂化汽油和直馏汽油。()提示：√。直馏汽油是饱和烃，裂化汽油含有不饱和烃，可用溴水鉴别。(5)煤干馏产生的气体能使酸性KMnO4溶液褪色，说明煤干馏产生乙烯。()提示：×。煤干馏生成不饱和烃。(6)裂化的目的是得到轻质油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料。()提示：√。裂化的目的是提高轻质油的产量和质量，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料。(7)甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到。()提示：×。苯是通过煤的干馏得到。2.煤和石油等化石燃料对促进经济社会发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题：(1)石油分馏是石油炼制的重要环节，这种操作是在(填设备名称)内完成的。工业上通常使用的分馏石油的方法有常压分馏和，分馏的目的是。

(2)石油不仅是重要的燃料，还是重要的化工原料的来源，如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取措施。

(3)目前石油资源逐渐匮乏，人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。目前煤综合利用的主要方法是、和煤的气化，煤气化涉及的化学方程式有C+O2CO2、2C+O22CO、(写出第三个化学方程式)。

【解析】(1)石油分馏是在分馏塔中完成的，分馏的种类有常压分馏和减压分馏，分馏是物理变化；分馏的目的是获得沸点范围不同的各种馏分；(2)为了获得化工原料乙烯、丙烯等短链烃，往往采用高温裂解的方式，这种反应属于化学反应；(3)煤的干馏是化学变化，这是煤的综合利用，而煤的气化、液化也是近年来综合利用的重要方法，煤的气化涉及的化学方程式有：C+O2CO2、2C+O22CO、C+H2O(g)CO+H2。答案：(1)分馏塔减压分馏获得沸点范围不同的各种馏分(2)高温裂解(3)煤的干馏煤的液化C+H2O(g)CO+H2命题角度1.煤的综合利用【典例1】(2021·大连模拟)下列说法不正确的是()A.1mol乙烷在光照条件下最多能与3molCl2发生取代反应B.石油裂解气能使溴的四氯化碳溶液、酸性KMnO4溶液褪色C.水煤气可用来合成液态烃、甲醇等有机物D.苯可通过取代反应制得硝基苯、氯苯【解析】选A。A.乙烷分子中含有6个H原子，可完全被取代，则1mol乙烷在光照条件下最多能与6molCl2发生取代反应，故A错误；B.石油裂解气含有烯烃，可与溴发生加成反应，与高锰酸钾发生氧化反应，故B正确；C.水煤气的主要成分为CO、氢气，可在一定条件下合成烃、甲醇等，故C正确；D.苯可在一定条件下发生取代反应，可生成硝基苯、氯苯等，故D正确。命题角度2.石油的综合利用【典例2】钓鱼岛的附近蕴藏着大量石油和天然气。下列关于石油及石油炼制的叙述中，错误的是()A.石油是多种碳氢化合物组成的混合物B.石油中含有含5～11个碳原子的烷烃，可以通过石油的常压分馏得到直馏汽油C.重油(C20以上)经减压分馏可以得到煤油和柴油D.石油经分馏得到的各馏分主要是多种烃的混合物【解析】选C。A.石油是多种碳氢化合物，主要是烷烃、环烷烃、芳香烃等组成的混合物，故A正确；B.石油中含有含5～11个碳原子的烷烃，可以通过石油的常压分馏得到直馏汽油、液化石油气、汽油、煤油、柴油等，故B正确；C.煤油和柴油是石油的常压分馏产物，含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到润滑油、石蜡等，故C错误；D.石油的馏分仍然是混合物，没有固定的熔沸点，故D正确。煤、石油、天然气的综合利用来源条件产品(或成分)石油常压蒸馏石油气、汽油、煤油、柴油等减压蒸馏润滑油、石蜡等催化裂化、裂解轻质油、气态烯烃催化重整芳香烃天然气甲烷煤干馏出炉煤气、煤焦油、焦炭直接或间接液化燃料油、化工原料命题点1.煤的综合利用(基础性考点)1.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是()A.煤和水煤气均是可再生能源B.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程D.煤的气化、液化和干馏是煤综合利用的主要方法【解析】选D。A.煤作为化石能源是在短期内自然界无法得到补充的，水煤气是由煤和水高温反应的产物，是不可再生能源，故A错误；B.煤是复杂的混合物，通过干馏而发生化学变化得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，故B错误；C.①是煤的干馏，煤在隔绝空气的情况下加强热使其分解的过程称为煤的干馏，故C错误；D.煤的气化是煤与水蒸气反应生成CO和氢气，煤的液化是煤与氢气反应生成液体燃料，煤干馏是将煤在隔绝空气的条件下加强热使之分解，则煤的综合利用有煤的气化、液化和干馏，故D正确。2.(2021·武汉模拟)从煤的干馏产物中可获得重要的化工原料，实验装置如图所示。下列关于实验操作或叙述错误的是()A.冰水起冷凝作用B.水层中滴入酚酞溶液后变为红色C.可用分馏方法从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯D.焦炉气可使