高中化学人教版（2019）选择性必修三 第二章 第三节 芳香烃 学案（含答案）

第三节　芳香烃
[素养发展目标]　
1．从化学键的特殊性理解芳香烃的组成和结构特点，比较它们的组成、分子结构和性质的差异。
2．认识加成、取代反应的特点和规律，了解有机反应类型与有机化合物的组成及结构特点的关系。
3．根据苯分子的平面正六边形结构模型，判断含苯环有机化合物分子中原子间的位置关系。
知识点一　苯
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1．芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的烃类化合物。苯是最简单的芳香烃。
2．苯的物理性质
颜色 状态 气味 毒性 密度 溶解性
无色 液态 有特殊气味 有毒 比水小 不溶于水
3.苯的分子结构
(1)结构特点
苯分子中6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。
(2)表示方法
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4．苯的化学性质
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INCLUDEPICTURE "实验探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "实验探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．溴苯的制取
实验装置 INCLUDEPICTURE "AXH140.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH140.TIF" \* MERGEFORMAT
实验操作 ①将苯和少量液溴放入烧瓶中，同时加入FeBr3作为催化剂，用带导管的塞子塞紧；②反应完毕后，向锥形瓶中滴加AgNO3溶液；③反应完毕后，把烧瓶里的液体倒入盛有冷水的烧杯里
实验现象和解释 ①烧瓶内充满红棕色气体，在导管口有白雾(HBr遇水蒸气形成)；②有淡黄色的AgBr沉淀生成(溶液中含有Br—)；③烧杯底部有褐色油状液体生成(溴苯不溶于水，且密度比水的大)
(1)在溴苯制取过程中，应注意哪些问题？
(2)如何纯化溴苯？请简述一下操作步骤。
提示：(1)①应该用纯溴，苯与溴水不反应。
②要使用FeBr3作为催化剂，无催化剂不反应。
③锥形瓶中导管不能伸入液面以下的原因是HBr极易溶于水，防止倒吸。
(2)水洗(除去可溶性杂质)→碱洗(除去Br2)→水洗(除去过量碱)→干燥(除水)→蒸馏(提纯产物)。
2．硝基苯的制取
实验装置 INCLUDEPICTURE "AXH141.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH141.TIF" \* MERGEFORMAT
实验操作 ①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混酸，加入试管中，冷却至室温；②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀；③塞上带有导管的塞子，在50～60 ℃的水浴中加热，直至反应结束；④反应完毕后，将试管里的液体倒入盛有冷水的烧杯里
实验现象和解释 烧杯底部有黄色油状液体生成(硝基苯不溶于水，且密度比水的大)
(1)在硝基苯制取过程中，应注意哪些问题？
(2)如何纯化硝基苯？请简述一下操作步骤。
提示：(1)①配制一定比例的混酸时，应先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却，否则会造成浓硝酸受热迸溅、大量挥发。
②必须用水浴加热，且在水浴中插入温度计测量温度。
(2)水洗(除去可溶性杂质)→碱洗(除去NO2)→水洗(除去过量碱)→干燥(除水)→蒸馏(提纯产物)。
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1．下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是(　　)
A．常温下，苯是无色、带有特殊气味的液体
B．常温下，苯是一种不溶于水、密度比水小的液体
C．苯在一定条件下能与液溴发生取代反应
D．苯分子中不含碳碳双键，故不能发生加成反应
解析：选D。常温下，苯为一种无色、带有特殊气味的液体，A正确；常温下，苯是一种不溶于水、密度比水小的液体，B正确；苯在一定条件下能与液溴发生取代反应生成溴苯，C正确；苯在一定条件下能与H2发生加成反应，D错误。
2．(2022·淮安车桥中学高二开学考试)苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构，下列不能作为证据的事实是(　　)
A．苯分子中碳碳键的键长均相等
B．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．经实验测得邻二甲苯只有一种结构
D．苯和氢气发生加成反应生成环己烷
解析：选D。A．苯分子中碳碳键的键长均相等，说明苯分子中的碳碳键只有1种，不存在碳碳单双键交替结构；B．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，可以证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构；C．如果苯分子中存在碳碳单双键交替结构，则邻二甲苯的结构有两种：或，而经实验测得邻二甲苯只有一种结构，说明苯分子中不存在碳碳单双键交替结构；D．苯和氢气发生加成反应生成环己烷，发生加成反应是碳碳双键或碳碳三键具有的性质，不能证明苯分子结构中不存在碳碳单双键交替结构。
3．实验室制备、纯化硝基苯需要用到下列装置，其中不正确的是(　　)
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解析：选A。配制混酸时，浓硝酸的密度小于浓硫酸的密度，应将浓硫酸注入浓硝酸中，并用玻璃棒不断搅拌，A项错误；在热水浴(50～60 ℃)加热条件下，苯与浓硝酸、浓硫酸反应生成硝基苯，B项正确；为了精制硝基苯，最后采用蒸馏法，C项正确；反应后烧瓶中有有机化合物和无机物，二者不互溶，采用分液法分离，D项正确。
知识点二　苯的同系物
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1．概念：苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物，其通式为CnH2n-6。
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，密度比水的小。
3．化学性质
苯的同系物与苯的化学性质相似，但由于苯环与烷基的相互作用，使苯的同系物的化学性质与苯又有所不同。
(1)氧化反应
①苯的同系物均能燃烧，化学方程式为CnH2n-6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。　
②苯的某些同系物中，如果侧链烃基与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，侧链烃基能被酸性KMnO4溶液氧化(苯环使烃基活化)：
应用：常用于区别苯和苯的同系物。
(2)取代反应(以甲苯为例)
甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代。
①卤代
＋Br2；
＋Cl2。
②硝化
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，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为
。
生成的三硝基甲苯的系统命名为2，4，6-三硝基甲苯，又叫梯恩梯(TNT)，是一种淡黄色晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，广泛用于国防、采矿、筑路、水利建设等。
(3)加成反应
4．命名
(1)习惯命名法
苯的同系物的命名是以苯作为母体的，其他基团作为取代基。如称为甲苯；二甲苯有三种同分异构体，即、、，名称分别为邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。
(2)系统命名法
将苯环上的6个碳原子编号，可以某个甲基所在的碳原子的位置为1号，选取最小位次号给另一个甲基编号。
芳香烃
系统命名 1，2-二甲苯 1，3-二甲苯 1，4-二甲苯
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实验1：向两支分别盛有少量酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液的试管中滴入苯，振荡试管，静置。
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实验2：向盛有少量酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液的试管中滴入甲苯，振荡试管，静置。
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(1)向盛有酸性KMnO4溶液的试管中分别滴加苯和甲苯，用力振荡，静置，观察到的现象是什么？为什么？
(2)向盛有溴的四氯化碳溶液的试管中分别滴加苯和甲苯，用力振荡，静置，观察到的现象是什么？为什么？若将溴的四氯化碳溶液改为溴水呢？
(3)常见的烃中，能使酸性KMnO4溶液褪色的有哪些？
提示：(1)滴加苯的试管，溶液分层，上层无色，下层为紫红色；滴加甲苯的试管，溶液不分层，为无色。原因：苯不能被酸性KMnO4溶液氧化；甲苯中苯环使甲基活化，能被酸性KMnO4溶液氧化，紫红色褪去。
(2)两试管中均得到均一、稳定的橙红色液体。原因：苯和甲苯均能溶于四氯化碳得到均一、稳定的液体混合物。若将溴的四氯化碳溶液改为溴水，两试管中液体分层，上层为橙红色，下层无色。原因：苯和甲苯能萃取溴水中的溴。
(3)烯烃、炔烃、苯的某些同系物。
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苯和苯的同系物的结构、性质比较
苯 苯的同系物
相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环；②都符合分子通式CnH2n－6
化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟；②都易发生苯环上的取代反应；③都能发生加成反应，反应都比较困难
不同点 取代反应 易发生取代反应，主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应，常得到多元取代产物
氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化，有的能使酸性KMnO4溶液褪色
差异原因 苯的同系物分子中，苯环与侧链烃基相互影响。苯环影响侧链烃基，使侧链烃基性质活泼而易被氧化；侧链烃基影响苯环，使苯环上烃基邻、对位的氢原子更活泼而被取代
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1．下列说法正确的是(　　)
A．芳香烃的分子通式是CnH2n－6
B．苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物
C．苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色
D．苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应
解析：选D。芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，苯的同系物的分子通式为CnH2n－6，A、B错误；甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色而苯不能，这是侧链烃基受苯环的影响所致，C错误；苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应，D正确。
2．下列物质中，既能因发生化学反应而使溴水褪色，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色，还能在一定条件下与溴单质发生取代反应的是(　　)
A．　　　　 B．CH3CH2CH==CH2
C．CH3CH3 D．
解析：选B。A．甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色，能在一定条件下与溴单质发生取代反应，但不能因发生化学反应而使溴水褪色，A不符合题意；B．CH3CH2CH==CH2含有碳碳双键，能与溴水发生加成反应而使其褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其中的—CH3具有烷烃的性质，在一定条件下与溴单质可发生取代反应，B符合题意；C．CH3CH3具有烷烃的性质，不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，C不符合题意；D．苯的性质稳定，不能因发生化学反应而使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯能萃取溴水中的溴而使水层褪色，此过程属于物理变化，D不符合题意。
3．下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是(　　)
A．甲苯通过硝化反应生成2，4，6-三硝基甲苯
B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．甲苯燃烧时产生很浓的黑烟
D．1 mol甲苯与3 mol氢气发生加成反应
解析：选A。侧链对苯环的影响，应是原来无侧链时没有的性质，现在因为有了侧链而有了相应的性质。A选项中甲苯发生硝化反应生成2，4，6-三硝基甲苯，和没有支链时苯的硝化反应不同；B选项中是苯环对甲基的影响，造成甲基易被氧化；C选项中产生很浓的黑烟说明含碳量高；D选项中无论是苯还是苯的同系物均能与H2发生加成反应，且比例为1∶3，体现的是苯环的性质。
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1．有关苯的结构和性质，下列说法正确的是(　　)
A．苯分子中碳碳键是单键和双键交替排列的
B．易被酸性KMnO4溶液氧化
C．与溴水发生加成反应而使其褪色
D．苯分子中存在大π键，碳原子采取sp2杂化
解析：选D。A．苯分子中不存在碳碳双键，而是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊键，故A错误；B．苯与酸性KMnO4溶液不反应，故B错误；C．苯与溴水不反应，但苯能萃取溴水中的溴而使溴水褪色，故C错误；D．苯分子是平面正六边形结构，存在大π键，碳原子采取sp2杂化，故D正确。
2．(2022·哈工大附属中学高二期末)下列物质属于苯的同系物的是(　　)
A． B．
C． D．
解析：选B。苯的同系物为含有1个苯环且侧链为烷基的芳香烃。有两个苯环，不属于苯的同系物，故A错误；的侧链为乙基，属于苯的同系物，故B正确；的侧链含有不饱和烃基，不属于苯的同系物，故C错误；的侧链含有溴原子，不属于苯的同系物，故D错误。
3．下列说法正确的是(　　)
A．硝基苯可由苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在一定条件下发生取代反应来制取
B．苯、硝基苯中碳原子均采取sp杂化
C．硝基苯有毒，密度比水的小，可从水面上“捞出”
D．苯与硝基苯都属于芳香烃
解析：选A。A．硝基苯可由苯与浓硝酸在浓硫酸催化作用下发生硝化反应(取代反应)制取，选项A正确；B．苯和硝基苯中的碳原子均采取sp2杂化，选项B错误；C．硝基苯的密度比水的大，选项C错误；D．硝基苯中含有氧原子和氮原子，不属于芳香烃，选项D错误。
4．实验室制备溴苯的反应装置如图所示，下列关于实验操作或叙述错误的是(　　)
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A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C．装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯
解析：选D。苯和溴均易挥发，苯与液溴在溴化铁作用下发生剧烈的放热反应，释放出溴化氢气体(含少量苯和溴蒸气)，先打开K，后加入苯和液溴，避免因装置内气体压强过大而发生危险，A项正确；四氯化碳用于吸收溴化氢气体中混有的溴单质，防止溴单质与碳酸钠溶液反应，四氯化碳呈无色，吸收红棕色溴蒸气后，液体呈浅红色，B项正确；溴化氢极易溶于水，倒置漏斗可防倒吸，碳酸钠溶液呈碱性，易吸收溴化氢，发生反应Na2CO3＋HBr===NaHCO3＋NaBr，NaHCO3＋HBr===NaBr＋CO2↑＋H2O，C项正确；反应后的混合液中混有苯、液溴、溴化铁和少量溴化氢等，提纯溴苯的正确操作是先用大量水洗涤，除去可溶性的溴化铁、溴化氢和少量溴；然后用氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的溴等物质；再用水洗涤，除去残留的氢氧化钠；加入干燥剂除去水，过滤；最后对有机化合物进行蒸馏，除去杂质苯，从而提纯溴苯，分离溴苯不用结晶法，D项错误。
5．以下是几种苯的同系物，回答下列问题：
①　②
③　④　
⑤　⑥
⑦
(1)①②③之间的关系是__________________。
(2)按系统命名法命名，③⑥的名称分别为________、________。
(3)以上7种苯的同系物中，苯环上的一氯代物只有一种的是__________(填序号)，④中苯环上的一氯代物有__________种。
(4)④的同分异构体有多种，除⑤⑥⑦外，写出苯环上一氯代物有2种，且与④互为同分异构体的有机化合物的结构简式：__________，按系统命名法命名为______________。
解析：(1)①②③都是苯分子中苯环上的2个氢原子被2个甲基替代的产物，分别为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯，分子式相同而结构不同，互为同分异构体。(2)按系统命名法命名苯的同系物时，通常是以苯作母体，将苯环上最简单的取代基所在的位置序号定为最小，故③的名称为1，4-二甲苯，⑥的名称为1，2，3-三甲苯。(3)③和⑤苯环上只有一种化学环境的氢原子，则苯环上的一氯代物只有一种；④中苯环上有3种不同化学环境的氢原子，则其苯环上的一氯代物有3种。(4)除⑤⑥⑦外的④的同分异构体，其苯环上一氯代物有2种，则苯环上有2种氢原子，取代基为甲基、乙基且处于对位的结构满足条件，则该有机化合物的结构简式为，按系统命名法命名为1-甲基-4-乙基苯。
答案：(1)互为同分异构体　(2)1，4-二甲苯　1，2，3-三甲苯　(3)③⑤　3
(4)　1-甲基-4-乙基苯
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[基础检测]
1．(2022·莆田一中高二期中)下列关于苯的叙述错误的是(　　)
A．苯在FeBr3的催化作用下能与液溴发生取代反应
B．苯是最简单的芳香烃
C．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应
D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色
解析：选D。A．苯在FeBr3的催化作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，故A正确；B．苯是最简单的芳香烃，故B正确；C．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应生成环己烷，故C正确；D．苯不溶于水、密度比水的小，能萃取溴水中的溴，在苯中加入溴水，振荡并静置后上层液体为橙色，故D错误。
2．(2022·双鸭山一中高二期中)苯可发生如图所示的变化，下列说法不正确的是(　　)
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A．现象①：液体分层，下层呈紫红色
B．现象②：火焰明亮，冒浓烟
C．硝基苯的密度比水的大
D．间二溴苯只有一种，说明苯分子中不存在碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构
解析：选D。A．苯中加入酸性高锰酸钾溶液不反应，液体分层，苯的密度小于水的密度，下层为酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，故A正确；B．苯中含碳量高，燃烧时火焰明亮，冒浓烟，故B正确；C．硝基苯的密度比水的大，故C正确；D．无论苯分子中是否存在碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构，间二溴苯都只有一种结构，故D错误。
3．苯与液溴在一定条件下反应除生成溴苯外，同时会生成邻二溴苯、对二溴苯等副产物，最终形成的混合物中某些物质的熔点、沸点如表所示。下列说法正确的是(　　)
苯 溴苯 邻二溴苯 对二溴苯
熔点/℃ 5.5 －30.7 5.0 87.3
沸点/℃ 80.5 156.2 225.0 220.1
A．一定条件下，苯能与H2、Br2等发生加成反应
B．溴苯与对二溴苯互为同系物
C．邻二溴苯分子中所有原子都在同一平面内
D．用蒸馏的方法可以从该混合物中首先分离出对二溴苯
解析：选C。A．苯与溴不能发生加成反应，A项错误；B．溴苯与对二溴苯在分子组成上不相差一个或若干个CH2原子团，故不互为同系物，B项错误；C．苯分子中所有原子均在同一平面内，则邻二溴苯分子中所有原子都在同一平面内，C项正确；D．根据题表中物质的沸点可知，用蒸馏的方法可以从该混合物中首先分离出苯，D项错误。
4．只用一种试剂就能将甲苯、己烯、四氯化碳、碘化钾溶液区分开，该试剂是(　　)
A．酸性高锰酸钾溶液 B．溴化钾溶液
C．溴水 D．硝酸银溶液
解析：选C。A选项，酸性KMnO4溶液有强氧化性，能氧化甲苯、己烯而使其褪色，不能区分。B选项，溴化钾溶液加入四种液体中，由于甲苯、己烯的密度都比水的小，混合后分层，有机层在上层，都无化学反应发生，不能区分；由于CCl4的密度比水的大，溴化钾溶液与四氯化碳混合后分层，有机层在下层；溴化钾与碘化钾溶液混合不分层。C选项，甲苯与溴水混合分层，溴被萃取到甲苯中位于上层，呈橙红色，下层为水层，接近无色；己烯使溴水褪色，混合液分层，但都为无色；CCl4萃取溴水中的溴，上层为水层，接近无色，下层为Br2的CCl4溶液，呈橙红色；溴水与碘化钾溶液混合不分层，但发生反应置换出I2使溶液颜色加深，四种溶液的现象各不同。D选项，AgNO3溶液与溴化钾溶液作用类似，但碘化钾溶液中会出现黄色沉淀。
5．若将苯分子中每两个相邻的碳原子分别换成氮原子和硼原子(即氮原子和硼原子相邻)即得无机苯(B3N3H6)，其结构类似苯(如图)，则该物质可能具有的特点为(　　)
INCLUDEPICTURE "AXH145.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH145.TIF" \* MERGEFORMAT
①无机苯分子内各原子在同一平面上
②无机苯在一定条件下能发生加成反应
③无机苯能使溴水因发生反应而褪色
④无机苯不能使酸性KMnO4溶液褪色
⑤无机苯的二溴代物有3种结构
⑥无机苯在一定条件下能发生取代反应
A．①②③④ B．①②④⑤
C．①②④⑥ D．②④⑤⑥
解析：选C。①苯属于平面结构，则B3N3H6分子各原子均在同一平面上，正确；②无机苯的结构类似苯，在一定条件下能发生加成反应，正确；③无机苯的结构类似苯，不能使溴水因发生反应而褪色，错误；④无机苯的结构类似苯，不能使酸性KMnO4溶液褪色，正确；⑤无机苯的三个硼原子是等效的，三个氮原子是等效的，所以该环上共有两种等效氢，故其二溴代物中，两溴原子分别在邻位或对位时各1种，而处在间位时有2种，故其二溴代物有4种结构，错误；⑥无机苯结构类似苯，在一定条件下能发生取代反应，正确。
6．实验室制备硝基苯的原理是在50～60 ℃下，苯与浓硝酸在浓硫酸作用下发生反应：＋HNO3＋H2O，实验装置如图所示(夹持装置已略去)。下列说法不正确的是(　　)
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A．水浴加热的优点是反应物受热均匀，容易控制温度
B．反应完全后，可用仪器a、b蒸馏得到产品
C．硝基苯有苦杏仁气味
D．将浓硫酸、浓硝酸和苯混合时，应向浓硝酸中加入浓硫酸，待冷却至室温后，再向所得混合物中加入苯
解析：选B。A．水浴加热的优点是反应物受热均匀，容易控制温度，A正确；B．反应完全后，溶液分层，应选分液漏斗分离，粗产品用蒸馏烧瓶(不用圆底烧瓶)和直形冷凝管(不用球形冷凝管)蒸馏得到硝基苯，B错误；C．硝基苯有苦杏仁气味，C正确；D．浓硫酸的密度大于浓硝酸的密度，为避免液体迸溅，应向浓硝酸中加入浓硫酸，待冷却后，再向所得混合物中加入苯，D正确。
7．(2022·六盘水高二期末)研究发现：含有二苯乙烯结构的孟鲁司特对病毒有抑制作用，二苯乙烯的键线式如图所示，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "AXH147.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH147.TIF" \* MERGEFORMAT
A．二苯乙烯的分子式为C13H12
B．二苯乙烯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．二苯乙烯既能发生加成反应又能发生取代反应
D．1 mol二苯乙烯在一定条件下与足量H2反应最多消耗1 mol H2
解析：选C。A．二苯乙烯的分子式为C14H12，A说法错误；B．二苯乙烯分子中含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B说法错误；C．二苯乙烯分子中含有碳碳双键和苯环，既能发生加成反应又能发生苯环上的取代反应，C说法正确；D．二苯乙烯分子中含有2个苯环和1个碳碳双键，在一定条件下与足量H2反应时，1 mol二苯乙烯最多消耗7 mol H2，D说法错误。
8．下列关于有机化合物①、②、③、④的说法不正确的是(　　)
A．③和④都属于芳香烃，互为同系物
B．沸点：①＜②＜③＜④
C．①②③④均能被酸性KMnO4溶液氧化，生成相同的有机产物
D．②和③均有5种一氯代物
解析：选A。A．③和④都是含有苯环的烃类，属于芳香烃，分子式均为C9H12，互为同分异构体，A错误；B．组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，同分异构体之间支链数多的物质，熔、沸点较低，故沸点：①＜②＜③＜④，B正确；C．①②③④苯环上均含有一个侧链，且该侧链与苯环直接相连的碳原子上均有氢原子，故均能被酸性KMnO4溶液氧化，且生成相同的有机产物，C正确；D．② INCLUDEPICTURE "AXH149.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH149.TIF" \* MERGEFORMAT 有5种不同化学环境的H，③ INCLUDEPICTURE "AXH149A.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH149A.TIF" \* MERGEFORMAT 有5种不同化学环境的H，故②和③均有5种一氯代物，D正确。
9．(2022·湛江高二期末)溴苯是重要的有机合成中间体，下图为溴苯的制备实验装置：
INCLUDEPICTURE "AXH150.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH150.TIF" \* MERGEFORMAT
实验步骤：
Ⅰ.__________________________________________________________。
Ⅱ.关闭止水夹K2，打开K1、K3和分液漏斗活塞，将苯和溴的混合物缓慢滴入三颈烧瓶中，液体微沸。
Ⅲ.关闭K1，打开K2，A中液体倒吸入B中。
Ⅳ.拆除装置，将B中液体倒入盛有冷水的大烧杯中，分液，分别用a溶液和水洗涤有机化合物，再加入MgSO4固体，过滤，最后将所得有机化合物进行分离。
(1)把实验步骤Ⅰ补充完整。
(2)K1连接处不能使用乳胶管，原因是__________________________________。
(3)装置B中苯和溴反应的化学方程式为__________________________。
(4)步骤Ⅱ中，C装置的实验现象是____________________________________。
(5)步骤Ⅳ中a是________________。
(6)步骤Ⅳ中MgSO4固体的作用是__________，对有机物进行分离的操作名称是______________。
解析：(1)实验步骤Ⅰ为检查装置气密性，以防装置漏气。
(2)K1连接处不能使用乳胶管，原因是液溴易挥发，挥发出来的Br2会腐蚀乳胶管。
(3)装置B中苯和溴发生取代反应，反应的化学方程式为。
(4)步骤Ⅱ中，C装置内小试管中无色液体逐渐变为橙红色，为溴的四氯化碳溶液，溴化氢极易溶于水，溴化氢会吸附空气中的水蒸气形成小液滴出现白雾，所以C装置内液面上方出现白雾，AgNO3溶液中出现淡黄色沉淀(溴化银)。
(5)步骤Ⅳ中a是氢氧化钠，目的是除去Br2。
(6)步骤Ⅳ中MgSO4固体的作用是除去有机化合物中的少量水(或干燥)，对有机化合物进行分离的操作名称是蒸馏。
答案：(1)检查装置气密性　(2)挥发出来的Br2会腐蚀乳胶管　
(3)
(4)小试管中无色液体逐渐变为橙红色，液面上方出现白雾，AgNO3溶液中出现淡黄色沉淀　(5)NaOH　(6)除去有机化合物中的少量水(或干燥)　蒸馏
10．已知：①R—NO2R—NH2；
②＋HO—SO3H＋H2O；
③苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。
以下是用苯作原料制备某些化合物的转化关系图：
INCLUDEPICTURE "AK127.TIF" INCLUDEPICTURE "AK127.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)A转化为B的化学方程式为_____________________________________；
D的结构简式为____________________________________________________。
(2)在“CD”的所有反应中属于取代反应的是________(填字母)，属于加成反应的是________(填字母)；用核磁共振氢谱可以证明化合物D中有________种处于不同化学环境的氢原子。
(3)B中苯环上的二氯代物有________种结构；CH3—NH2分子中的所有原子________(填“可能”或“不可能”)在同一平面上。
解析：结合框图中苯转化为A的条件可知，A为硝基苯，运用逆推法可确定B中苯环上甲基的位置，得出B为。由苯到的各个转化条件可知，C为，D为。CH3—NH2可看成CH4中的一个H原子被—NH2取代，CH4的空间结构为正四面体形，因此CH3—NH2分子中的所有原子不可能在同一平面上。
答案：(1)＋CH3Cl＋HCl　　(2)ab　c　3　(3)6　不可能
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11．(2022·济宁高二期中)下列关于芳香烃的同分异构体的说法正确的是(　　)
A．立方烷( INCLUDEPICTURE "AXH151.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH151.TIF" \* MERGEFORMAT )存在与苯互为同系物的同分异构体
B．苯的二溴代物中，与互为同分异构体
C．已知的苯环上的二溴代物有9种，则其苯环上的四溴代物也有9种
D．分子式为C9H12的芳香烃共有7种
解析：选C。A．立方烷的分子式为C8H8，不符合苯的同系物的通式CnH2n－6，A错误；B．苯环中不存在碳碳双键，与是同一物质——邻二溴苯，B错误；C．的苯环上的氢原子数一共有6个，所以其苯环上的二溴代物与四溴代物的种数相同，C正确；D．分子式为C9H12的芳香烃既可能含1个侧链(侧链为—C3H7, 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)，还可能含3个侧链(3个甲基，此时有3种结构)，共8种，D错误。
12．图甲是实验室合成溴苯并检验其部分生成物的装置(具支试管底部有破损)，下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "XF141.TIF" INCLUDEPICTURE "XF141.TIF" \* MERGEFORMAT
A．苯和液溴在A中发生反应的化学方程式为
B．C中的液体逐渐变为浅红色，是因为溴具有挥发性
C．D、E、F均具有防倒吸的作用，其中F可用图乙所示装置代替
D．D中石蕊溶液慢慢变红，E中产生白色沉淀
解析：选D。A．实验室制取溴苯的反应为，A正确；B．苯、溴苯、溴、HBr均易挥发，溴苯、溴均会溶于苯，溴苯溶于苯无色，少量溴溶于苯为浅红色，B正确；C．D、E、F均具有防倒吸的作用，F的作用是尾气处理，不影响性质探究，可用图乙所示装置代替，C正确；D．产物有HBr且不溶于C中的苯，则HBr通入D中溶于水显酸性，使石蕊溶液变红，HBr通入E中生成浅黄色沉淀AgBr，D错误。
13．已知有机化合物X的键线式为 INCLUDEPICTURE "XF142.TIF" INCLUDEPICTURE "XF142.TIF" \* MERGEFORMAT ，Y是X的同分异构体，且属于芳香烃。下列关于Y的说法正确的是(　　)
A．Y的结构简式为
B．Y能使溴水褪色，且反应后的混合液静置后不分层
C．Y不能发生取代反应
D．Y分子中的所有原子一定处于同一平面内
解析：选A。根据X的键线式可得其分子式为C8H8，Y是X的同分异构体，且属于芳香烃，即分子中含有苯环，则Y的结构简式为，A正确；苯乙烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，但反应后混合液分层，B不正确；苯乙烯的苯环上可以发生取代反应，C不正确；当单键转动时，苯环与乙烯基所在平面可能不重合，所以所有原子不一定处于同一平面内，D错误。
14．“碳九”又称碳九芳烃，是石油经过催化重整以及裂解后副产品中含有九个碳原子芳烃的馏分在酸性催化剂存在下聚合而得。“碳九”芳烃主要成分包含(a)、 INCLUDEPICTURE "AXH152.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH152.TIF" \* MERGEFORMAT (b)、(c)等，下列有关上述3种物质的说法错误的是(　　)
A．a、b、c互为同分异构体
B．a、b、c均能与酸性高锰酸钾溶液反应
C．a中所有碳原子处于同一平面内
D．1 mol b最多能与4 mol H2发生反应
解析：选A。A．根据3种物质的结构简式或键线式可知，a、c的分子式均是C9H12，二者的结构不同，故二者互为同分异构体；而b的分子式是C9H8，b与a、c的分子式不同，因此与a、c不互为同分异构体，A错误；B．a、b、c 3种物质的分子中与苯环直接相连的C原子上都有H原子，且b中含碳碳双键，因此均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，B正确；C．苯分子是平面正六边形分子，a中三个甲基的C原子取代苯分子中H原子的位置，所以a中所有碳原子处于同一平面内，C正确；D．b分子中含有1个苯环和1个碳碳双键，所以1 mol b最多能与4 mol H2发生反应，D正确。
15．(2022·阳江高二期末)某实验小组用如图所示的装置制备硝基苯实验步骤如下：
INCLUDEPICTURE "AXH153.TIF" INCLUDEPICTURE "AXH153.TIF" \* MERGEFORMAT
Ⅰ.配制浓硫酸与浓硝酸(体积比为4∶3)的混合物(即混酸)35 mL；
Ⅱ.在三颈烧瓶中加入13 g苯；
Ⅲ.按图示装好药品并组装好其他仪器；
Ⅳ.向三颈烧瓶里加入混酸，并不断搅拌(磁力搅拌器已略去)；
Ⅴ.控制温度在50～60 ℃，一段时间后三颈烧瓶内有淡黄色油状液体出现；
Ⅵ.分离出硝基苯经提纯最终得到13.2 g纯净的硝基苯。
可能用到的有关数据如下：
①苯的密度：0.88 g·cm－3，沸点：80.1 ℃；
②硝酸的密度：1.42 g·cm－3(质量分数为63%)，沸点：84 ℃。
回答下列问题：
(1)仪器d的名称为____________，其作用是______________。
(2)三颈烧瓶内发生的主要反应的化学方程式为_______________________。
(3)纯净的硝基苯是无色油状液体，而实验所得的硝基苯是淡黄色油状液体，原因是__________________________________________________________。
(4)将粗产品依次用蒸馏水和5%的NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。若用无水CaCl2干燥后将粗硝基苯进行蒸馏则可得到纯硝基苯。
①加入NaOH溶液的作用是_________________________________________。
②本实验中硝基苯的产率是______________。
解析：(1)仪器d的名称为球形冷凝管，其作用是冷凝回流。(2)三颈烧瓶内发生的主要反应的化学方程式为。(3)纯净的硝基苯是无色油状液体，而实验所得的硝基苯是淡黄色油状液体，原因是硝基苯中溶有NO2而呈黄色。(4)①反应后的粗产品中含有硫酸和硝酸，加入NaOH溶液的作用是除去粗产品中残留的酸。②产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量，根据化学方程式计算可知，硝酸有剩余，苯完全参加反应，1 mol苯可以得到1 mol硝基甲苯，即78 g苯理论上可以得到123 g硝基苯，则13 g苯理论上能得到的硝基苯的质量为 g＝20.5 g，本实验得到13.2 g硝基苯，所以硝基苯的产率为×100%≈64.39%。
答案：(1)球形冷凝管　冷凝回流
(2)
(3)硝基苯中溶有NO2而呈黄色
(4)①除去粗产品中残留的酸　②64.39%