2025年人教版高二化学选择性必修3同步练习：苯的同系物

基础课时9苯的同系物

学习目标1.认识苯的同系物的组成和结构特点，了解常见苯的同系物的物理性质。2.能基于化学键的特点与反

应规律分析和推断苯的同系物的化学性质，能通过对比、类比等方法，举例说明有机化合物中官能团之间的相互影

响。3.结合生产、生活实际了解芳香煌对环境和健康可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用。

一、苯的同系物

(一)知识梳理

1.结构特点

苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代得到的一系列的产物。其通式为C„H2n.6(n>7)o

2.物理性质

具有类似苯的气味的无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂,密度比水小。

3.常见的苯的同系物

名称结构简式

甲苯—

J-CHzCH：,

乙苯C

邻二甲苯丁CH,

CH3

甲间二甲苯

苯

对二甲苯CH3-^^^CH3

4.化学性质

苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使

氧化

其褪色。均能燃烧，燃烧的化学方程式通式

反应3n-3点燃

»CnH_2n-6+?。2/7CO2+(a-3)H2O

甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可

以发生取代反应,生成一硝基取代物、二硝基取代

物和三硝基取代物，硝基取代的位置以甲基的邻一

对位为主。其中生成三硝基甲苯的化学方程式为

取代CH3

CHON-^jpN(),

反应32

浓硫酸,

kJ+3H0—N02NO?

+3H20O产物2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是一种谈黄色

晶体，丕溶于水，是一种烈性炸药

在催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似

加成

苯的加成反应，其反应方程式为+3出

反应催化剂

(-)问题探究

问题i苯、甲苯和乙苯属于苯的同系物。蔡((人J)、苯乙烯(u一)属于同系物吗?

提示蔡中含有两个苯环，苯乙烯中含有碳碳双键，结构不相似，所以二者不属于同系物。苯的同系物只含有

一个苯环，支链必须是烷基。

问题2结合苯及其同系物的性质，根据实验内容,填写下列实验现象。

实验内容实验现象

⑴向两支分别盛有2mL苯和甲苯

的试管中各加入几滴漠水，静置

⑵将上述试管用力振荡，静置

⑶向两支分别盛有2mL苯和甲苯

的试管中各加入几滴酸性高镒酸

钾溶液，静置

⑷将上述试管用力振荡，静置

提示⑴溪水沉到试管底部;⑵均分层，上层为橙红色,下层为无色;⑶酸性KMnO4溶液沉到试管底部;⑷苯

未使酸性KMno,溶液褪色,甲苯能使酸性高镒酸钾溶液褪色。

问题3比较下列两个反应，结合反应的条件，总结取代反应的规律。

CH.Br

提示⑴光照条件下，苯的同系物取代反应发生在烷基侧链上;⑵在卤化铁做催化作用下，苯的同系物取代反

应发生在苯环上的邻位、对位上。

问题4在FeBr3催化下，甲苯与澳发生取代反应可以生成一澳代甲苯，请写出该反应的主要有机产物的

结构简式，并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物的变化。

CH3

CH,

Br

提示Br0由于甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化，导致邻、对位上的C-

H更易断裂,从而更容易发生溪代反应。

【探究归纳】

1.苯及其同系物的比较

苯苯的同系物

①分子中都含有一个苯环

结构②都符合分子通式CnH_(n>6)

相2n6

同

点①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟

化学

②都易发生苯环上的取代反应

性质

③都能发生加成反应，都比较困难

取代易发生取代反应，主要更容易发生取代反应，常

反应得到一元取代产物得到多元取代产物

不

同

点

氧化难被氧化，不能使酸性易被氧化剂氧化,能使酸

反应KMnCk溶液褪色性KMnO4溶液褪色

2.苯的同系物中苯环与侧链的相互影响

⑴苯环影响侧链,使侧链烷基性质活泼而易被氧化。苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，如果

侧链烷基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，则该侧链烷基通常被氧化剂(如酸性KMnO4溶液)氧化

为竣基。

⑵侧链对苯环的影响，使苯环上侧链邻、对位上的H原子变得活泼。如甲苯与硝酸反应时，生成一硝基

甲苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯,以邻、对位居多，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。

■对点训练

1.工业上可由乙苯生产苯乙烯:

CH2cH3

Fe,O3

△

下列说法正确的是)

A.该反应的类型为加成反应

B.苯乙烯和乙苯互为同系物

C.乙苯分子内所有原子可能在同一平面内

D.可用Br2的CCI4溶液鉴别乙苯和苯乙烯

答案D

解析该反应属于消去反应，不属于加成反应,A错误;苯乙烯和乙苯官能团不同，结构不相似，且没有相差若干

个CH2,不属于同系物,B错误;乙苯分子内含有甲基，不可能所有原子共面,C错误;乙苯不与Bq的CCI4溶液反

应而苯乙烯可以与BQ发生加成反应从而使其褪色,D正确。

2.（2024•辽宁丹东凤城市第一中学高二月考）下列实验事实中,能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成

影响的是（）

A.甲苯使酸性高镒酸钾溶液褪色

B.甲苯和浓硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯

C1

C.甲苯与氯气在光照条件下生成

D.甲苯和氢气加成生成甲基环己烷

答案B

解析烷煌不能使酸性高镒酸钾溶液褪色，而甲苯被高镒酸钾溶液氧化时，氧化的位置是甲基，故体现出苯环

使甲基活化,A错误;甲苯和浓硝酸、浓硫酸发生取代反应，侧链对苯环有影响，使得苯环变得活跃，甲苯硝化生

成2,4,6-三硝基甲苯，能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响,B正确;甲苯与氯气在光照条件下发生取

代反应，取代在甲基上，故不能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响,C错误;甲苯中苯环含有不饱和键，

能与氢气发生加成反应，故不能说明苯环上的取代基对苯环的性质造成影响,D错误。

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（）

①光照

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的两种物质刚混合时分层,上层呈紫红色

D.反应④的产物的一氯取代物有4种（不考虑立体异构）

答案B

解析由图可知，反应①为光照下进行取代，氯原子取代甲基上的氢原子,A错误;甲苯的密度小于高镒酸钾溶

液,刚混合时分层，下层呈紫红色,C错误;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,D错误。

二、苯的同系物同分异构体的书写及数目判断

（―）知识梳理

苯的同信物的一元取代物同分异构体数目的判断可利用等效氢法。

分子中完全对称的氢原子称为“等效氢”原子，判断一元取代物同分异构体的数目关键是要找出“等效氢”

原子的数目，如CgHio属于苯的同系物的一澳代物种数的判断。

结构烷基上一苯环上的T臭

简式漠代物一溪代物代物

2cH

乙苯235

邻二

nrCHs123

甲苯

CH

间二3

134

甲苯

-CH,

cCH,

对二

112

甲苯

CH3

（二）问题探究

问题1二甲苯的一澳代物有几种?

提示邻二甲苯的一溪代物有3种（苯环上2种,烷基上1种）;间二甲苯的一溪代物有4种（苯环上3种，烷基

上1种）;对二甲苯的一溪代物有2种（苯环上1种,烷基上1种）;因此二甲苯的一溪代物有9种。

问题2分子式为C9H12的苯的同系物，苯环上有两个侧链，苯环上的一氯代物共有几种？

CH2cH3

ArCH3

提示10种。分子式为c9H12的苯的同系物苯环上有两个侧链的同分异构体有3种：9、

CH2CH3

CHCHA

A23I

、CH,，这3种同分异构体苯环上的一氯代物分别有4、4、2种，共有10种。

【探究归纳】

“定一（或二）移一”法确定苯的同系物同分异构体的种数

⑴苯环上连有两个取代基时，可固定一个，移动另一个，从而得出邻、间、对三种同分异构体。

⑵苯环上连有三个取代基时，可先固定两个取代基，得到几种结构，再逐一插入第三个取代基，从而确定同

①

分异构体的种数。如二甲苯苯环上的一氯代物种数共6种,分别为（2种）、

CH3

Y

—cH3

②（3种）、CH（1种）（①、②、③表示氯原子的位置）。

若在苯环上接1个一X、1个一Y、1个一Z,共有10种：

X

1

21

32

以上1、2、3、4均代表一Z。

”对点训练

O^CH2cH2cH3

4.有机物含有三个侧链的可能的结构种数有(不考虑立体异构))

A.1种B.2种

C.3种D.4种

答案C

解析有机物O^CH2cH含有三个侧链的可能的结构有

CH3

CH，共三种结构。

5.苯及苯的同系物如甲苯、二甲苯等都是重要化工原料，若与苯环相连的碳原子上连有氢原子，侧链可以

KMnO,

R(Q^COOH

被酸性高镒酸钾氧化成芳香酸。例如:PX”即对二甲苯

(\=/),下列关于“PX”的叙述不正确的是)

A.PX的化学式为CgHio,其一氯代物有2种

B.PX能使酸性高镒酸钾溶液褪色，是苯的同系物

C.PX的二澳代物有3种同分异构体

D.PX不溶于水，密度比水小

答案C

解析,「一分子式为C8Hl0,分子中含有2种环境的H原子,其一氯代物有2种,A正确;对二甲苯的结

构与苯相似，分子组成上相差2个CH2,属于苯的同系物，中，苯环相连的碳原子上连有氢原子，则

能使酸性高镒酸钾溶液褪色,B正确;根据“定一移一”方法可判断，二溪代物有7种同

分异构体,C错误;苯的同系物与苯的性质相似，苯不溶于水，密度比水小，所以PX不溶于水,密度比水小,D正确。

6.下列关于芳香煌的同分异构体的说法正确的是()

A.立方烷(◎)存在与苯互为同系物的同分异构体

广厂BrBr_

B.苯的二澳代物中，L^Br与Br互为同分异构体

CH

C.已知CH3的苯环上的二澳代物有9种，则苯环上的四澳代物也有9种

D.分子式为C9H£的芳香煌共有2种

答案C

解析结构相似、通式相同,分子组成相差1个或几个Cd原子团的化合物互为同系物，立方烷的分子式为

PrBrHrBr

C8H&不符合苯的同系物的通式CnH2n.6/A错误;苯环中不存在碳碳双键，与是同一物质一

一邻二溪苯,B错误；CH,的苯环上的氢原子数一共是6个,所以苯环上的二溪代物与四溪代物的种数

相同,C正确;分子式为C9H12的芳香炫既可能含1个侧链（侧链为一C3H力可以是正丙基或异丙基,此时有2种

结构），也可能含2个侧链（1个甲基和1个乙基，此时有邻、间、对位3种结构），还可以含3个侧链（3个甲基,

此时有3种结构）,D错误。

课后巩固训练

A级合格过关练

选择题只有1个选项符合题意

（一）苯的同系物的判断

1.下列物质属于苯的同系物的是（）

答案A

解析结构相似、分子组成上相差一个或若干个C%原子团的化合物间互为同系物，苯的同系物必须符合如

下结构特点：1.结构中只有一个苯环2侧链为烷煌基。A项，苯的同系物为含有1个苯环而且侧链为饱和煌基

的芳香焙侧链为甲基，为饱和煌基，属于苯的同系物,A正确;B项该有机物含六个苯环，结构不相似，故不是苯

的同系物,B错误;C项,该有机物含有2个苯环，与苯结构不相似,不属于苯的同系物,C错误;D项,该有机物不含

苯环,也不是苯的同系物,D错误。

2.下列关于苯的同系物的命名说法中错误的是（）

A.苯的同系物命名时必须以苯作为母体，其他的基团作为取代基

B.二甲苯可以以邻、间、对这种习惯命名法进行命名

C.二甲苯也可以用系统命名法进行命名

D.分子式是C8H10的苯的同系物有4种同分异构体

答案A

解析苯的同系物的命名中，一般以苯为母体，但是当取代基比较复杂时，有时也将苯作为取代基进行命名,A

符合题意;二甲苯按照习惯命名法命名为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯,B不符合题意;二甲苯也可以用系

统方法进行命名，如邻二甲苯系统命名法为1,2-二甲基苯,C不符合题意;分子式为C8%。的芳香煌，同分异构体

有乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯四种,D不符合题意。

3.下列有机物中属于苯的同系物的是（填序号，下同）,能使酸性高镒酸钾褪色的烧

C

——

c

I

C

解析⑤的侧链是烷基,只有一个苯环，符合通式C"H2>6（色6）,属于苯的同系物;②④属于煌，且含有碳碳双键，

可以被酸性高镒酸钾氧化，使其褪色。

（二）苯的同系物的性质

4.鉴别苯和苯的同系物的试剂或方法是（）

A.液澳和铁粉B.浓澳水

C.酸性高镒酸钾溶液D.在空气中点燃

答案C

解析苯和苯的同系物的共同性质:①与液溪或硝酸在催化剂作用下发生取代反应;②在空气中燃烧且现象

相似;③与力能发生加成反应。不同点:苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，而苯不能。

5.下列有关甲苯的实验事实中，与苯环上的甲基有关的是（）

①甲苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物反应生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯

②甲苯能使酸性高锦酸钾溶液褪色，而苯不能

③甲苯燃烧产生带浓烟的火焰

@1mol甲苯与3mol也发生加成反应

A.①③B.②④

C.①②D.③④

答案C

解析由于甲基对苯环的影响，使苯环上与甲基相连的碳原子的邻、对位碳原子上的氢变得活泼，更容易被

取代，①正确;由于苯环对甲基的影响，使甲基易被酸性KMnO4溶液氧化，②正确。

6.有机化合物分子中的邻近基团间往往会有一定的相互影响，这种影响会使有机化合物表现出一些特性。下

列事实不能证明这一说法的是（）

A.甲苯能使酸性高镒酸钾溶液褪色，而乙烷不能使酸性高锦酸钾溶液褪色

B.乙酸能与NaOH溶液反应,而乙醇不能与NaOH溶液反应

C.苯与硝酸反应生成一硝基苯，而甲苯与硝酸反应生成三硝基甲苯

D,苯乙烯能与澳水反应，而苯不能与澳水反应

答案D

解析苯环影响甲基，乙烷也有甲基，甲苯易被高镒酸钾氧化，但乙烷不反应,A正确;乙酸含有竣基，乙醇含有羟

基，乙酸中的版基影响一0H,电离显酸性,B正确;甲基影响苯环，使苯环上的氢原子活泼，易发生三取代,C正确;

苯乙烯含有碳碳双键，与官能团性质有关，不能说明基团的相互影响,D错误。

OCHLCH-O^CH2cH。_

7.（2024•云南昆明北清实验学校高二月考）已知：M反应①"N反应②,

2cH

P

下列说法不正确的是（）

A.N分子中最多共面的原子数为15

B.在光照条件下不能发生反应②

C.反应①中乙烯仅无键发生断裂

D.N是苯的同系物

答案A

解析N分子中苯环为平面结构，与苯环相连的碳原子为饱和碳原子,单键可以旋转，两个碳原子可能与苯环

共面,甲基上最多有1个氢原子落在该平面上，所以最多共面的原子数为14,A错误;苯环侧链烷煌基上的氢原

子被氯原子取代的条件是光照，苯环上的氢原子被氯原子取代的条件是氯气、FeCI3作催化剂,所以在光照条

件下不能发生反应②,B正确;乙烯的碳碳双键中有一个◎键和一个兀键，发生加成反应时仅断裂兀键,所以反

应①中乙烯仅兀键发生断裂,C正确;N分子中苯环的侧链为烷煌基，所以N是苯的同系物,D正确。

8.某有机物的结构简式如下图所示：

CH3

⑴该物质的分子式是，该物质中的官能团名称为。

⑵该物质苯环上的一氯代物有种。

（3）1mol该物质与滨水混合，最多消耗Br2的物质的量为mol。滨水少量时，写出所有可能得到的产

物结构简式。

（4）1mol该物质和出加成最多需H2mol；电足量时，写出加成产物的结构简式。

⑸下列关于该物质的说法正确的是（填序号）。

①可发生加成、取代、氧化等反应

②难溶于水

③能使滨水褪色

④能使酸性KMnO4溶液褪色,且发生的是加成反应

答案⑴JH18碳碳双键

⑵4

•CH2—CH2

（4）5

⑸①②③

解析⑴从该有机物的结构简式可知，其分子式为Cl5H18该物质中的官能团为碳碳双键。⑵该物质苯环上

的四个氢原子处于不同的化学环境，其一氯代物有4种。⑶该物质碳碳双键可与溪水发生加成反应,1mol该

物质与浸水混合，最多消耗Br2的物质的量为2mol；浸水少量时，可能发生多种加成方式，得到的产物结构简式:

苯环均能与比发生加成,1mol该物质和电加成最多需H25mol；出足量时，不饱和碳均转变为饱和碳，加成产

CH3

P^CH2-CH2nA

物的结构简式：。⑸①该物质含有碳碳双键，是煌类,可发生加成、取代、氧化等

反应,正确;②该物质没有亲水基团,含有憎水基团，难溶于水,正确;③该物质含有碳碳双键，能与浸水发生加成

反应而使溪水褪色,正确;④碳碳双键和苯环侧链均能使酸性KMnO4溶液褪色，发生的是氧化反应，不是加成反

应,错误。

（三）苯的同系物的同分异构体的书写及判断

9.下列苯的同系物化学式都是C8H助其中苯环取代一澳代物同分异构体只有一种的是)

C2H5CH3

A.

D.

C2H-,

解析苯环上Br可取代的位置如图：，苯环取代一溪代物同分异构体有3种,A不符合题意;

CH,

MVCH3

苯环上Br可取代的位置如图：②NJ，苯环取代一溪代物同分异构体有2种,B不符合题

CH3

意;苯环上Br可取代的位置如图：CH,,苯环取代一溪代物同分异构体有3种,c不符

CH,

党①

合题意；CH苯环上Br可取代的位置如图：CH：，，苯环取代一溪代物同分异构体有1种,D符合题意。

10.分子式满足C10H14的苯的同系物中，含有两个侧链的同分异构体有（）

A.6种B.7种

C.8种D.9种

答案D

解析分子式满足C10H14的苯的同系物，含有两个侧链，可以是一个甲基、一个正丙基,也可以是一个甲基、

一个异丙基,还可以是两个乙基。每种情况下的两个取代基在苯环上的相对位置都可以是邻位、间位和对位

三种,故共有9种同分异构体，故选D。

B级素养培优练

选择题有1个或2个选项符合题意

|^>pCH（CH3）2

11.（2024•河北邯郸高二十校联考）异丙苯［M］是一种重要的化工原料。下列关于异丙苯的说

法错误的是（）

A.异丙苯是苯的同系物

B.可用酸性高镒酸钾溶液区别苯与异丙苯

C.在光照的条件下，异丙苯与CI2发生取代反应生成的一氯代物有三种

D.1,2,3-三甲苯是异丙苯同分异构体中一澳代物最少的芳香煌

答案CD

解析苯的同系物是指含有一个苯环，且侧链均为烷煌基的煌类，故异丙苯是苯的同系物,A正确;苯不能使酸

性高镒酸钾溶液褪色，而异丙苯能使酸性高镒酸钾溶液褪色，故可用酸性高镒酸钾溶液区别苯与异丙苯,B正

确;异丙基含有2种等效氢，在光照的条件下取代侧链上的H,则异丙苯与CI发生取代反应生成的一氯代物有

2种,C错误;1,3,5-三甲苯是异丙苯同分异构体中一浸代物最少的芳香煌,D错误。

12.某煌的分子式为Ci°Hi4,它不能因化学反应而使滨水褪色，可使酸性KMnCU溶液褪色,符合上述条件的煌有

（不考虑立体异构）（）

A.19种B.20种

C.21种D.22种

答案C

解析该煌不能使溪水褪色，可使酸性KMnO4溶液褪色,可判断该烧为苯的同系物:如果苯环上是1个取代基,

则为丁基,一CH?—CH?—CHz—CH3或一CH（CH3）—CHz—CH3或一CH?—CH（CH3）2或一C（CH3）3,能使酸性局镒酸

钾溶液褪色的苯的同系物是与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，故一C（CH3）3不符合，共3种;若苯环上是2

—CH—CH3

I

个取代基，可能一个是甲基，另一个为正丙基（一CH2—CH2—CH3）或异丙基（CH；）,而两个烷基在苯环

上有邻、间、对三种位置，共6种;若苯环上是2个取代基,两个都是乙基，两个取代基的关系是邻、间、对三

种位置，共3种;若苯环上是3个取代基,则两个是甲基，一个是乙基，共有6种;若苯环上是4个取代基，则是4

个甲基，共有3种，故总共是3+6+3+6+3=21种，选Co

13.兴趣小组设计以下实验，探究MnOx氧化甲苯蒸气（还原产物为MnO）生成无污染气体的效果。

下列说法错误的是（）

A.气体X可以是氮气

B.通过III、IV中现象可判断甲苯是否被MnO,完全氧化

C若n（甲苯）:n（MnOx）=l：36发生反应，则x-1.5

D.装置III、IV互换顺序仍可判断甲苯是否被完全氧化

答案D

解析实验中用气体X将甲苯蒸气带入II中,II中MnOx氧化甲苯蒸气，产物经过后续装置进行检验和处理。

气体X是为了除去装置内的空气,可以用N2,A正确;若甲苯没有被完全氧化，则III中KMnO,溶液紫色褪去,W

石灰水继续浑浊,B正确;甲苯C7H8中的C平均为-粉被MnOx氧化为CO/Ch中的C为+4价，若"（C7H8）=1

mol,则转移电子36x（2x-2）=36mol,x=1.5,C正确;甲苯是气体，密度比水小，会浮在石灰水表面，互换顺序后无法

判断甲苯是否被完全氧化,D错误。

14.有机物A常用作聚合物单体及用于制造涂料，在一定条件下可发生如下反应，请回答下列问题：

C

|催