第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
第1课时 乙烯
一、乙烯的组成和结构
1．分子结构
2．立体构型
(1)乙烯的结构简式为CH2CH2(×)
(2)乙烯的电子式为 (×)
(3)乙烯分子中所有原子都在同一平面上(√)
(4)乙烯分子中所有原子都在一条直线上(×)
丙烯(CH3—CH===CH2)中最多有多少个原子在同一平面？
提示 7个
解析 因为乙烯中6个原子在同一平面，而甲烷为正四面体结构，最多只有3个原子在同一平面，而丙烯可以看作—CH3取代乙烯中的一个氢原子，—CH3中的C与双键碳原子及其上的3个氢原子在同一平面，而—CH3中最多只有一个H与双键碳原子及其上的3个氢原子在同一平面。
二、乙烯的性质和用途
1．实验探究
(1)实验现象
①B中溶液紫色褪去；
②C中溶液橙红色褪去；
③D处点燃后，火焰明亮且伴有黑烟。
(2)实验结论
石蜡油(烷烃)分解产物中有不同于烷烃(饱和烃)的物质产生，即不饱和烃(烯烃)。
2．不饱和烃与烯烃
3．物理性质
乙烯是一种无色、稍有气味的气体，密度比空气的密度略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。
4．化学性质
(1)氧化反应
①乙烯在空气中燃烧、火焰明亮且伴有黑烟，生成二氧化碳和水，同时放出大量热。
CH2===CH2＋3O22CO2＋2H2O。
②乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，乙烯被氧化为CO2。
(2)加成反应
概念：有机物分子中的双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
写出乙烯与下列物质发生加成反应的方程式：
①Br2：CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br；
②H2：CH2===CH2＋H2CH3CH3；
③HCl：CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl；
④H2O：CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH。
(3)加聚反应
乙烯能发生自身的加成反应生成高分子化合物聚乙烯，反应的化学方程式：
nCH2===CH2?CH2—CH2?。
5．乙烯的用途
(1)乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。
(2)乙烯是一种植物生长调节剂，可作为果实催熟剂。
(3)乙烯是一种基本化工原料。
(1) 的分子式是C3H6，符合通式CnH2n，故该烃是烯烃(×)
(2)从石油和煤中获得乙烯是目前工业上生产乙烯的主要途径(×)
(3)乙烯可燃，能被O2还原生成CO2和H2O(×)
(4)用溴水或酸性KMnO4溶液可以区分甲烷和乙烯(√)
(5)乙烯双键中的一个键可以断裂，容易发生加成反应和取代反应(×)
(6)乙烯使酸性高锰酸钾溶液及溴的四氯化碳溶液褪色的原理相同(×)
(7)水果运输中为延长果实成熟期，常在车厢里放置浸泡过酸性KMnO4溶液的硅藻土(√)
(8)工业上利用乙烯水化法制乙醇，是发生了取代反应(×)
(9)乙烯和聚乙烯分子中均含有碳碳双键(×)
1．(1)在下述反应中，属于取代反应的是________；属于加成反应的是________，属于氧化反应的是________。
①由乙烯制氯乙烷
②乙烷在空气中燃烧
③乙烯使溴水褪色
④乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
⑤乙烷在光照下与Cl2反应制氯乙烷
(2)请写出①、⑤的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
(3)用乙烷(CH3CH3)和Cl2反应制取氯乙烷(CH3CH2Cl)，用乙烯和HCl反应制氯乙烷，两种方法哪种更好？
答案 (1)⑤ ①③ ②④ (2)CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
(3)用C2H4和HCl反应制取更好。
解析 (1)①由乙烯制氯乙烷，碳碳双键转化为单键，且引入—Cl，为加成反应。
②乙烷燃烧反应为氧化反应。
③乙烯使溴水褪色，碳碳双键转化为单键，且引入—Br，为加成反应。
④乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，乙烯碳碳双键被高锰酸钾氧化，为氧化反应。
⑤乙烷在光照下与Cl2反应制CH3CH2Cl，H被Cl取代，则反应为取代反应。
(2)①CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl；
⑤CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
(3)乙烷与Cl2反应是取代反应，生成物除CH3CH2Cl外，还有C2H4Cl2、C2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5、C2Cl6、HCl，生成物不纯、产率低。而C2H4与HCl发生加成反应，无副反应，生成物只有CH3CH2Cl。
加成反应与取代反应的比较
(1)反应物、生成物：取代反应的生成物有两种(一般是一种有机物、一种无机物)；加成反应的反应物一般含有双键等不饱和键，生成一种有机化合物。
(2)键的变化特点：取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，是等价替换式。加成反应的特点是“断一加二，都进来”。“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂；“加二”是指每一个不饱和碳原子上各加上一个原子或原子团，加成反应是开键加合式。
(3)定量分析：与氯气反应时，取代反应消耗的氯气量由分子内氢原子个数决定，完全取代时，分子内的氢原子个数与消耗的氯气分子数之比为1∶1；加成反应消耗的氯气量由分子中的双键数决定，双键数与消耗的氯气分子数之比为1∶1。
2．甲烷中混有乙烯，欲除去乙烯得到纯净的甲烷，可依次将其通过下列哪组试剂的洗气瓶( )
A．澄清石灰水，浓硫酸
B．溴水，浓硫酸
C．酸性高锰酸钾溶液，浓硫酸
D．浓硫酸，酸性高锰酸钾溶液
答案 B
解析 方法一：混合气体通过溴水吸收C2H4，然后用浓H2SO4干燥CH4；方法二：混合气体通过酸性高锰酸钾溶液，然后用碱石灰(或NaOH溶液)吸收CO2，最后用浓H2SO4干燥CH4。
3．(2019·泰安高一统考)下列说法错误的是( )
A．无论是乙烯与Br2的加成反应，还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，都与分子内含有的碳碳双键有关
B．溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和甲烷
C．相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后生成水的质量相同
D．乙烯的化学性质比乙烷的化学性质活泼
答案 C
解析 乙烯发生加成反应和氧化反应的过程中碳碳双键都断裂，A项正确；乙烯能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪色，但是甲烷不能，B项正确；乙烯和甲烷中氢的质量分数不同，故相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后生成水的质量不同，C项错误；乙烯分子中含有碳碳双键，化学性质比乙烷活泼，D项正确。
(1)乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化为CO2和H2O，故不能用酸性KMnO4溶液除去甲烷中的乙烯。
(2)溴水既可区别甲烷和乙烯，也可以除去甲烷中混有的乙烯。
1．(2018·宁德高一检测)下列分子中的各原子均在同一平面的是( )
A．C2H4 B．CHCl3
C．CH3CH2CH===CH2 D．CH3CH3
答案 A
解析 乙烯分子是平面结构，2个碳原子和4个氢原子在同一平面上，A项正确。因为CH4是正四面体结构，CHCl3为四面体结构，只要含有—CH3结构的分子所有原子不可能在同一平面上。
2．(2019·衡阳四中期末)体育比赛中当运动员肌肉挫伤或扭伤时，队医随即对准运动员的受伤部位喷射药剂氯乙烷(CH3—CH2Cl)(沸点为12.27 ℃)，进行局部冷冻麻醉应急处理。制取氯乙烷的最好方法是( )
A．乙烷与氯气发生取代反应
B．乙烯与氯气发生加成反应
C．乙烷与氯化氢混合
D．乙烯与氯化氢发生加成反应
答案 D
解析 乙烷与Cl2发生取代反应生成多种氯代烃的混合物；乙烯与Cl2发生加成反应生成1,2-二氯乙烷；乙烷与氯化氢不反应；乙烯与氯化氢发生加成反应生成氯乙烷。D项正确。
3．(2019·淄博高一检测)下列关于乙烯和乙烷的各种说法中，错误的是( )
A．乙烯是不饱和烃，乙烷是饱和烃
B．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，乙烷则不能
C．乙烯分子中碳碳双键的键能是乙烷分子中碳碳单键的键能的两倍，因此乙烯比乙烷稳定
D．乙烯分子为平面结构，乙烷分子为立体结构
答案 C
解析 A项，乙烯含有碳碳双键，属于不饱和烃，乙烷属于饱和烃，正确；B项，乙烯易发生加成反应，遇某些氧化剂发生氧化反应，正确；C项，乙烯分子中碳碳双键键能小于乙烷分子中碳碳单键键能的两倍，错误；D项，甲烷是正四面体结构，所有原子不可能在同一平面上，乙烯为平面结构，正确。
4．(2018·自贡高一检测)能证明乙烯分子中含有一个碳碳双键的事实是( )
A．乙烯分子中碳、氢原子的个数比为1∶2
B．乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量相等
C．乙烯易与溴水发生加成反应，且1 mol乙烯完全加成需消耗1 mol溴单质
D．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色
答案 C
解析 分子中的碳、氢原子个数比只能说明烃的组成，不能说明其结构特点；燃烧产物的物质的量相等和被酸性KMnO4溶液氧化，不能说明乙烯分子中含有一个碳碳双键；1 mol乙烯只能与1 mol溴单质加成，说明乙烯分子中含有一个碳碳双键。
5．下列叙述错误的是( )
A．1 mol CH2===CH2先与HCl发生加成反应，再与Cl2发生取代反应，最多消耗Cl2 2.5 mol
B．实验室中可用如图所示方法除去CH3CH3气体中的CH2===CH2气体
C．实验室中可用酸性的KMnO4溶液鉴别CH3CH3气体和CH2===CH2气体
D．工业上可利用CH2===CH2与HCl的加成反应制得纯净的CH3CH2Cl
答案 A
解析 A项，CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl，CH3CH2Cl＋5Cl2―→CCl3CCl3＋5HCl，最多消耗Cl2 5 mol；B项，CH3CH3气体不溶于溴水且不反应，CH2===CH2气体在溴水中发生加成反应生成液态CH2Br—CH2Br；C项，CH3CH3气体不溶于酸性KMnO4溶液且不反应，CH2===CH2气体在酸性KMnO4溶液中被氧化，使酸性KMnO4溶液褪色；D项，CH2===CH2与HCl的加成反应生成唯一产物CH3CH2Cl。
6．(2019·杭州五校联盟高三月考)某烃A是有机化学工业的基本原料，还是一种植物生长调节剂，A可发生如图所示的一系列化学反应，其中①②③属于同种反应类型。根据图回答下列问题：
(1)写出A、B、C、D的结构简式：
A____________________，B____________________，
C____________________，D____________________。
(2)写出②④两步反应的化学方程式，并注明反应类型：
②___________________________________________，反应类型：____________________。
④___________________________________________，反应类型：____________________。
答案 (1)CH2===CH2 CH3CH3 CH3CH2Cl CH3CH2OH
(2)②CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl 加成反应
④CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl 取代反应
解析 由题意可知A为乙烯，由乙烯的性质可知B、C、D分别为CH3CH3、CH3CH2Cl、CH3CH2OH，①②③都是加成反应，④为CH3CH3与Cl2的取代反应。
题组一 乙烯的分子结构
1．(2019·佛山一中高一期中)下列说法正确的是( )
A．乙烯分子的电子式为
B．乙烯分子的球棍模型为
C．乙烯分子是平面结构
D．乙烯分子的结构简式为CH2CH2
答案 C
解析 乙烯分子中两个碳原子以双键相连，碳剩余价键被H原子饱和，由此得其电子式为，A项错误；乙烯分子中的碳原子半径大于氢原子半径，故乙烯分子的球棍模型应为，B项错误；乙烯分子是平面结构，六个原子在同一平面上，C项正确；乙烯分子中含有碳碳双键，正确的结构简式为CH2===CH2，D项错误。
2．(2018·岳阳一中高一期中)如图是某种有机物分子的球棍模型图，图中的“棍”代表单键或双键，不同大小的“球”代表不同的短周期元素的原子，对该有机物的叙述不正确的是( )
A．该有机物可能的化学式为C2HCl3
B．该有机物可以由乙烯和氯化氢通过加成反应得到
C．该有机物分子中的所有原子在一个平面上
D．该有机物分子中一定有碳碳双键
答案 B
解析 短周期元素中原子半径比碳原子小，且与碳原子形成单键的可以是氢原子，中间的球是碳原子，原子半径比碳原子大且与碳原子形成单键的可以是第三周期的氯原子，该有机物可能的化学式为C2HCl3，A项正确；乙烯和氯化氢加成得到氯乙烷，不能得到C2HCl3，B项错误；该有机物结构类似于乙烯，分子中存在碳碳双键，所有原子共平面，C项、D项均正确。
3．下列说法不正确的是( )
A．乙烯属于不饱和链烃，乙烷属于饱和链烃
B．乙烯分子中所有原子处于同一平面上，乙烷分子中所有原子不都在同一平面上
C．1 mol乙烯所含C—H单键的数目与0.5 mol乙烷所含C—H单键的数目相同
D．根据乙烯的结构可知，乙烯也可能发生取代反应
答案 C
解析 C2H4中含有碳碳双键，属于不饱和链烃，A项正确；乙烯为平面结构，所有原子共面，乙烷相当于2个—CH3结合而成，所有原子不可能共面，B项正确；1 mol C2H4含有4 mol C—H键，0.5 mol C2H6含有3 mol C—H键，C项错误；乙烯分子中的H原子在一定条件下也能被其他原子取代，D项正确。
题组二 乙烯的性质及应用
4．(2018·湖南师大附中高一期末)下列各组物质在一定条件下反应，可以制得较纯净的1,2-二氯乙烷的是( )
A．乙烷与氯气在光照条件下反应
B．乙烯与氯化氢气体混合
C．乙烯与氯气混合
D．乙烯通入浓盐酸
答案 C
解析 乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，产生一氯乙烷、二氯乙烷等多种取代产物，反应是同时进行的，因此不能制得较纯净的1,2-二氯乙烷，A项错误；乙烯与氯化氢气体混合，发生加成反应产生一氯乙烷，B项错误；乙烯与氯气混合发生加成反应产生1,2-二氯乙烷，C项正确；乙烯通入浓盐酸不能发生反应，D项错误。
5．(2019·泰安二中期中)①②是两种常见烃的球棍模型，则下列叙述正确的是( )
A．都能在空气中燃烧
B．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．都能发生加成反应
D．等质量的①②完全燃烧时，产生CO2的量相同
答案 A
解析 由图可知，①为乙烷，②为乙烯。乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而乙烯能，B项错误；乙烷不能发生加成反应，而乙烯能，C项错误；乙烷和乙烯的摩尔质量不同，等质量时二者的物质的量不同，产生CO2的量也不同，D项错误。
6．既能用来鉴别乙烯和乙烷，又能用来除去乙烷中混有的乙烯的方法是( )
A．通入足量溴水中
B．在空气中燃烧
C．通入酸性高锰酸钾溶液中
D．在一定条件下通入氢气
答案 A
解析 乙烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，而乙烷不能，用溴水除去乙烯的同时又不产生新的气体杂质，A项正确；二者都能燃烧，故不能通过燃烧的方法达到除去乙烯的目的，B项错误；乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，乙烷不能，但乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化成CO2，产生新的气体杂质，不能作为除去乙烷中乙烯的方法，C项错误；在一定条件下通入氢气，虽可将乙烯转变为乙烷，但通入氢气的量不易控制，很难得到纯净的乙烷，D项错误。
7．由乙烯的结构和性质推测丙烯(CH2===CH—CH3)的结构或性质正确的是( )
A．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B．不能在空气中燃烧
C．能使溴的四氯化碳溶液褪色
D．与HCl在一定条件下能加成并只得到一种产物
答案 C
解析 丙烯与乙烯都含有碳碳双键结构，性质有相似之处。丙烯同样能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错；丙烯与乙烯的元素组成是相同的，可以燃烧，B错；丙烯也能和溴的四氯化碳溶液发生加成反应，C正确；乙烯与HCl加成只生成一种产物一氯乙烷，但是CH2===CH—CH3与HCl加成，由于氯原子连接的位置有两种情况，加成产物也应该有两种，即：Cl—CH2—CH2—CH3和CH3—CHCl—CH3，它们互为同分异构体，不是同一物质，D错。
题组三 加成反应的概念与判断
8．(2018·河南师范大学附属中学高一下期中)下列反应中，属于加成反应的是( )
A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B．CH2===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl
C．2H2＋O22H2O
D．CH4＋2O2CO2＋2H2O
答案 B
解析 此反应是甲烷的取代反应，A项错误；乙烯和氯气发生加成反应生成1,2-二氯乙烷，B项正确；此反应是氢气的燃烧，属于氧化反应，C项错误；此反应是甲烷的燃烧，属于氧化反应，D项错误。
9．下列物质不可能是乙烯加成产物的是( )
A．CH3CH3 B．CH3CHCl2
C．CH3CH2OH D．CH3CH2Br
答案 B
解析 乙烯和氢气加成得到CH3CH3，A项不符合题意；CH3CHCl2不是乙烯的加成产物，B项符合题意；乙烯和水在一定条件下加成得到CH3CH2OH，C项不符合题意；乙烯和溴化氢发生加成反应得到CH3CH2Br，D项不符合题意。
10．(2018·马鞍山校级期中)某烯烃与H2加成后的产物为，则该烯烃可能的结构简式有( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
答案 C
解析 将两个含有氢原子的碳原子之间的单键变双键即可，如在①②③④处均可使碳碳单键变为碳碳双键，但①②处位置是等效的，所以该烯烃可能的结构简式有3种。
11．(2019·金华等三市部分学校高一联考)使1 mol乙烯与氯气发生完全加成反应，然后使该加成反应的产物与氯气在光照的条件下发生完全取代反应，则两个过程中消耗氯气的总物质的量是( )
A．3 mol B．4 mol C．5 mol D．6 mol
答案 C
解析 1 mol乙烯与1 mol氯气发生完全加成反应生成1 mol CH2ClCH2Cl,1 mol CH2ClCH2Cl中含有4 mol氢原子，与足量氯气在光照的条件下发生取代反应，要消耗4 mol氯气，即两个过程中消耗氯气的总物质的量是5 mol。
12．(2018·绍兴月考)一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共10 g，混合气体的密度是相同状况下氢气密度的12.5倍，该混合物气体通过溴水时，溴水的质量增加8.4 g，则该混合气体是( )
A．甲烷、乙烯 B．丙烷、乙烯
C．乙烷、丙烯 D．甲烷、丙烯
答案 A
解析 混合气体的平均相对分子质量r＝12.5×2＝25，由此可确定混合气体中的烷烃必定为CH4。设烯烃为CnH2n，由题意知该烯烃的质量为8.4 g，则m(CH4)＝10 g－8.4 g＝1.6 g，又有＝25 g·mol－1，则该烯烃的相对分子质量为28，其为C2H4。
13．下面是石蜡油在炽热碎瓷片的作用下产生C2H4并检验C2H4性质的实验。请回答下列问题：
(1)A中碎瓷片的作用是________________________________。
(2)B装置中反应的化学方程式为___________________________________。
(3)C装置中可观察到的现象是_____________________________________。
(4)查阅资料，乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳。根据本实验中装置________(填装置字母)中的实验现象可判断该资料是否真实。
(5)通过上述实验探究，检验甲烷和乙烯的方法是______(填字母，下同)；除去甲烷中乙烯的方法是________。
A．气体通入水中
B．气体通过盛溴水的洗气瓶
C．气体通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
D．气体通过氢氧化钠溶液
答案 (1)催化作用 (2)CH2===CH2＋Br2―→BrCH2—CH2Br (3)溶液紫(或紫红)色褪去 (4)D (5)BC B
解析 (1)碎瓷片可作石蜡油分解反应的催化剂。
(2)乙烯和溴水发生加成反应，反应的化学方程式为CH2===CH2＋Br2―→BrCH2—CH2Br。
(3)乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此现象是溶液紫红色褪去。
(4)CO2能使澄清石灰水变浑浊，如果D装置中澄清石灰水变浑浊，说明乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳。
(5)检验甲烷和乙烯，利用乙烯能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色而甲烷不能，B、C正确；除去甲烷中的乙烯，不能引入新杂质，故不能用酸性高锰酸钾溶液，因乙烯会转化为CO2气体，可以利用溴水除去乙烯，B项正确。
14．(2018·江西宜春四模)实验室制取的乙烯中常混有少量的SO2，有人设计如图所示实验装置以证明上述混合气体中含有乙烯和二氧化硫。试回答下列问题：
(1)图中a、b、c、d装置盛放的试剂依次是________(填字母)。
A．品红溶液 B．NaOH溶液
C．浓硫酸 D．酸性高锰酸钾溶液
(2)能说明SO2存在的实验现象是______________________________________________。
(3)使用装置b的目的是_______________________________________________________。
(4)使用装置c的目的是_______________________________________________________。
(5)能证明混合气体中含有乙烯的现象是_________________________________________。
答案 (1)A、B、A、D (2)装置a中品红溶液褪色
(3)除去SO2气体，以免干扰乙烯的检验实验
(4)检验SO2气体是否除尽
(5)装置c中品红溶液不褪色，装置d中酸性高锰酸钾溶液褪色
解析 使品红溶液褪色是SO2的特征反应，而乙烯和品红溶液不反应，选择品红溶液来验证，若品红溶液褪色证明有SO2存在；验证乙烯常用酸性高锰酸钾溶液(褪色)，但乙烯和SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故检验乙烯前应该先除去SO2。
15．(1)乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，其中，与高锰酸钾发生的反应是________反应(填反应类型，下同)；与溴发生的反应是________反应。
(2)一种能使溴水褪色的气态烃，标准状况下5.6 L的质量为10.5 g,10.5 g该烃完全燃烧时生成16.8 L二氧化碳和13.5 g水。则该烃的分子式为________________。
答案 (1)氧化 加成 (2)C3H6
解析 (1)乙烯分子中的碳碳双键易断裂，因此易被酸性高锰酸钾氧化，能与溴发生加成反应。
(2)设烃的分子式为CxHy
n(烃)＝＝0.25 mol
n(H2O)＝＝0.75 mol
n(CO2)＝＝0.75 mol
CxHy＋(x＋)O2xCO2 ＋ H2O
1 mol x mol mol
0.25 mol 0.75 mol 0.75 mol
则x＝3，y＝6，该烃的分子式为C3H6。
第2课时 苯的结构和性质
一、苯的分子结构
(1)苯不与溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液反应，说明苯分子中没有与乙烯类似的碳碳双键。
(2)研究表明：
①苯分子为平面正六边形结构。
②分子中6个碳原子和6个氢原子共平面。
③苯分子中6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
(1)苯分子中处于对位的两个碳原子及与它们相连的两个氢原子，不可能在同一条直线上(×)
(2)苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃(×)
(3)苯分子中的6个碳碳键可以分成两类不同的化学键(×)
(4)苯分子中既不含有碳碳双键，也不含有碳碳单键(√)
(5)苯分子为平面正六边形结构，12个原子都在同一平面内(√)
(6)苯分子中6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键(√)
1．最多有多少个原子共面？
提示 13个
解析 与苯环直接相连原子和苯环上原子共面，共有12个，—CH3上有一个H与苯环共面，最多13个共面。
2．最多有多少个原子共面？
提示 16个
解析 苯环和乙烯上所有原子都可以共面，所以最多16个共面。
3．最多有多少个原子共面？最多有多少原子在一条直线上？
提示 17个 4个
解析 与苯环直接相连的原子和苯环上的原子共面，共有12个，—CH3上有一个H与苯环共面，根据乙烯的结构知—CH===CH2中所有原子共面，都可与苯环共面，所以处于同一平面的原子最多有17个。
1．分子中原子能否共面的判断方法
(1)典型有机物分子的立体构型
①平面形分子中所有原子均在同一平面上。如：或。
②正四面体(或四面体)形分子中所有原子不可能都在同一平面上。如：。
(2)分子中原子能否共平面的判断方法
①展开立体构型法：其他有机物可看作以上两类典型分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的产物，但这三种分子的空间结构基本不变。如CH2===CHCl，可看作Cl原子代替了乙烯分子中H原子的位置，故六个原子都在同一平面上。
②单键旋转法：碳碳单键两端碳原子所连原子或原子团可以以“C—C”为轴旋转。例如的平面和确定的平面可能重合，也可能不重合，因而分子中的所有原子可能共面，也可能不共面。
2．单键可以旋转，双键不能旋转
对于一些复杂的有机物分子结构，要解剖成若干个基本单元，由整体到局部，然后再回到整体。每一个基本单元的空间构型都要搞清楚，有时凭借局部即可判断整体。在拼接或组合时要注意是否可以发生键的旋转。
二、苯的性质
1．苯的物理性质
颜色
气味
状态(通常)
毒性
溶解性
熔、沸点
密度
无色
特殊气味
液体
有毒
不溶于水
较低
比水小
2.化学性质
(1)氧化反应
①苯可以在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，燃烧时火焰明亮伴有浓烟。
②苯很难被强氧化剂氧化，在一般情况下不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(2)取代反应
①溴代反应：在溴化铁催化作用下，苯和液溴发生取代反应，生成溴苯，反应的化学方程式为＋Br2 ＋HBr。
②硝化反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60 ℃时与浓硝酸发生取代反应生成硝基苯。反应的化学方程式为＋HNO3 ＋H2O。
(3)加成反应
在一定条件下苯能和氢气发生加成反应，生成环己烷。反应的化学方程式为＋3H2 。
3．苯的用途
(1)苯主要是以石油为原料进行加工获得的一种重要化工原料(×)
(2)苯与溴水混合振荡后静置，溴水层褪色，证明苯分子中含有碳碳双键(×)
(3)苯中含碳碳双键，所以苯能与H2发生加成反应(×)
(4)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯不能发生氧化反应(×)
(5)苯、浓硫酸和浓硝酸共热制硝基苯(√)
1．一定条件下，苯、甲烷和乙烯均能与溴反应，反应条件相同吗？反应类型分别是什么？
提示 苯与液溴在三溴化铁作催化剂时才能反应，甲烷与溴蒸气在光照时反应，乙烯与溴水常温下就能反应；三者反应类型分别是取代反应、取代反应和加成反应。
2．从苯的结构与化学性质分析，列举苯分子中碳碳之间的化学键不是单、双键交替出现的事实依据。
提示 ①平面正六边形结构(碳碳键之间的键长相等)；
②不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色；
③与是同种物质。
3．如图是常见的三种有机物的比例模型示意图。
(1)请写出甲、乙、丙的结构简式________，________，________。
(2)甲、乙、丙能使溴水褪色的是________，因发生化学反应使溴水褪色的是________________，因发生萃取使溴水褪色的是______________。(填结构简式，下同)
(3)甲、乙、丙能使酸性KMnO4褪色的是________，不能使酸性KMnO4褪色的是____________。
(4)在一定条件下既能发生加成反应，也能发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色的是____________。
答案 (1)CH4 CH2===CH2
(2)CH2===CH2、 CH2===CH2
(3)CH2===CH2 CH4、
(4)
解析 由比例模型示意图可知，这三种常见的有机物分别为甲烷、乙烯、苯。甲烷的化学性质稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴水褪色；乙烯中含有碳碳双键，可与溴水发生加成反应而使溴水褪色，可与酸性KMnO4发生氧化反应而使KMnO4褪色；苯中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，不能与溴水发生加成反应但可以发生萃取使溴水褪色分层，苯在催化剂作用下能与H2发生加成反应，也能与液溴发生取代反应，但不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。
4．(2018·鹰潭高一检测)下列实验能获得成功的是( )
A．用溴水可鉴别苯、苯乙烯()
B．加浓溴水，然后过滤可除去苯中少量己烯
C．用酸性高锰酸钾溶液鉴别苯和正戊烷
D．可用分液漏斗分离硝基苯和苯
答案 A
解析 A项苯中加溴水后分层，上层为溴的苯溶液(橙红色)，下层为无色水层，苯乙烯()中加溴水，溴水褪色，所以A项能成功；C项中两者都不能反应且分层，现象相同；D项中苯与硝基苯互溶，不能分液分离。
5．(2018·南平高一检测)下列实验能获得成功的是( )
A．苯与浓溴水用铁作催化剂制溴苯
B．将苯与浓硝酸混合共热制硝基苯
C．加入水后分液可除去溴苯中的溴
D．可用分液漏斗分离硝基苯和水
答案 D
解析 苯与液溴在FeBr3作催化剂时才能反应生成溴苯，苯与浓溴水不反应，A项错误；苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在水浴加热时生成硝基苯，B项错误；溴在水中的溶解度比在苯中的溶解度小，除去溴苯中的溴，可以加入氢氧化钠溶液后再分液，C项错误；硝基苯难溶于水，应用分液法分离，D正确。
甲烷、乙烯、苯的分子结构及性质比较
甲烷
乙烯
苯
分子式
CH4
C2H4
C6H6
结构简式
CH4
CH2===CH2
或
状态(常温下)
气体
气体
液体
结构特点
碳氢单键
碳碳双键
介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键
立体结构
正四面体
平面结构，碳碳双键两端的6个原子共面
平面正六边形，苯环上的12个原子共面，最多4个原子共线
立体结构
正四面体
平面结构，碳碳双键两端的6个原子共面
平面正六边形，苯环上的12个原子共面，最多4个原子共线
取代反应
能
—
能
加成反应
不能
能
能
燃烧反应(100 ℃以上)
体积不变
体积不变
体积增大
使溴水褪色
不能
能
不能反应，但能萃取溴水中的Br2而使溴水褪色
使酸性KMnO4溶液褪色
不能
能
不能
化学性质特点
易取代、不能加成、难氧化
易加成、易氧化、难取代
易取代、能加成、难氧化
注意 此处的氧化不是指燃烧，而是指能否被酸性高锰酸钾溶液氧化。
1．下列关于苯的叙述正确的是( )
A．苯的密度比水大
B．苯在空气中完全燃烧产生CO
C．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应
D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的价键完全相同
答案 D
解析 在催化剂的作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生的是取代反应而不是加成反应；苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的价键完全相同。
2．(2018·湖南衡阳八中检测)在①丙烯(CH3CH===CH2) ②氯乙烯(CH2===CHCl) ③苯
④甲苯()四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面内的是( )
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
答案 B
解析 在①丙烯(CH2===CH—CH3)和④甲苯(C6H5—CH3)中，—CH3是空间立体结构(与甲烷类似)，这四个原子不在同一平面上；②氯乙烯和乙烯相同，是六原子共面结构；③苯是十二个原子共面结构。
3．(2019·兰州高一检测)下列关于苯的叙述正确的是( )
A．反应①常温下不能进行
B．反应②不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层
C．反应③为加成反应，产物是无色液体
D．反应④能发生，从而证明苯中是单双键交替结构
答案 B
解析 在溴化铁作催化剂的条件下，苯与液溴在常温下能够发生取代反应，故A项错误；苯不溶于水，密度小于水，所以苯与酸性高锰酸钾溶液混合后分层，苯在上层，高锰酸钾溶液在下层，下层为紫色，故B项正确；反应③为取代反应，即苯的硝化反应，故C错误；苯中没有碳碳双键存在，故D项错误。
4．(2019·合肥一中期末)下列有关苯的叙述中，错误的是( )
A．苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应
B．在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应
C．在苯中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡并静置后下层液体为紫色
D．在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色
答案 D
解析 苯环中的碳碳键是介于单键与双键之间的一种独特的键，故苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应，能在一定条件下与氢气发生加成反应，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。苯难溶于水，密度比水小，难溶于KMnO4溶液，Br2易溶于苯，故苯层与酸性高锰酸钾溶液层的位置关系是苯层在上，Br2的苯溶液层与水层的位置关系是水层在下。
5．甲、乙、丙分别是乙烷、乙烯、苯中的一种。
①甲能使溴水褪色，甲与等物质的量的H2反应生成丙。
②丙既不能使溴的CCl4溶液褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色。
③乙既不能通过化学反应使溴的CCl4溶液褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色，但在一定条件下可与溴发生取代反应；一定条件下，1 mol乙可以和3 mol H2完全加成。
请根据以上叙述完成下列填空：
(1)甲的结构简式：_________________________，
乙的结构简式：________________________________。
(2)乙与液溴在催化剂(FeBr3)作用下发生取代反应的化学方程式：______________________。
答案 (1)CH2===CH2
(2) ＋Br2 ＋HBr
解析 乙烯能使溴水褪色，CH2===CH2＋H2CH3CH3，故甲为CH2===CH2，再结合②③知丙为乙烷，乙为苯。
题组一 苯的分子结构
1．(2019·济南高一期末)下列关于苯的说法中正确的是( )
A．苯分子为平面正六边形结构，所有的原子在同一平面上
B．存在碳碳单键与碳碳双键交替出现的结构
C．从苯的凯库勒式看，苯分子中含有碳碳双键，应属于烯烃
D．苯的分子式为C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，属于饱和烃
答案 A
解析 苯分子中的12个原子在同一平面上，A项正确；苯性质稳定，6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，B项错误；苯分子中不含有碳碳双键，不属于烯烃，C项错误；苯的分子式为C6H6，属于不饱和烃，D项错误。
2．苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述中正确的是( )
A．如用冰冷却，苯可凝成白色晶体
B．苯分子结构中含有碳碳双键，但化学性质上不同于乙烯
C．苯分子中六个碳原子、六个氢原子完全等价，所有原子位于同一平面上
D．苯是一种易挥发、无毒的液态物质
答案 C
解析 A项，苯凝固后成为无色晶体，错误；B项，苯分子中无碳碳双键，错误；D项，苯有毒，错误。
3．下列能说明苯与一般的烯烃性质不同的事实是( )
A．苯分子是高度对称的平面形分子
B．苯能燃烧
C．苯不与酸性KMnO4溶液反应
D．1 mol苯在一定条件下可与3 mol氢气发生加成反应
答案 C
解析 含有碳碳双键的烯烃也可以形成高度对称的平面形分子，所以A项不能说明；大多数有机物都易燃烧，B项不能说明；根据苯的结构简式可知，1 mol苯恰好可与3 mol氢气发生加成反应，而烯烃也可与氢气发生加成反应，D项不能说明；烯烃可以使酸性KMnO4溶液褪色，但苯中不含碳碳双键，不具备这种性质，所以C项能说明。
题组二 苯的性质
4．(2018·宣城高一检测)下列物质在一定条件下，可与苯发生化学反应的是( )
①浓硝酸 ②溴水 ③溴的四氯化碳溶液 ④酸性KMnO4溶液 ⑤氧气
A．①⑤ B．②④
C．②③⑤ D．③④⑤
答案 A
解析 ①苯在浓硫酸存在时能够与浓硝酸发生硝化反应；②苯不含碳碳双键，不能与溴水反应；③苯不含碳碳双键，不能与溴的四氯化碳溶液反应；④苯不含碳碳双键，不能被酸性高锰酸钾氧化；⑤苯能够在氧气中燃烧，被氧气氧化，所以能够与苯发生反应的有①⑤。
5．下列物质用苯作原料不能通过一步反应制取的是( )
A．己烷 B．环己烷
C．溴苯 D．硝基苯
答案 A
解析 苯与H2在一定条件下发生加成反应生成环己烷而非己烷；苯与液溴在FeBr3作催化剂条件下反应生成溴苯；苯与浓HNO3、浓H2SO4共热可生成硝基苯。
6．下列实验中，不能获得成功的是( )
A．用水检验苯和溴苯
B．苯、浓硫酸、浓硝酸共热制硝基苯
C．用溴水除去混在苯中的己烯
D．苯、液溴、溴化铁混合制溴苯
答案 C
解析 苯和溴苯均不溶于水，苯的密度比水小在上层，溴苯的密度比水大在下层，可以检验；在浓H2SO4催化作用下，苯与浓硝酸反应生成硝基苯；溴与己烯加成后生成的产物仍能溶在苯中，不能用溴水除去苯中的己烯；苯和液溴在溴化铁催化下能反应生成溴苯。
7．下列叙述中，错误的是( )
A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持50～60 ℃反应生成硝基苯
B．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
C．乙烯与溴的四氯化碳溶液反应可生成1,2-二溴乙烷
D．甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯
答案 D
解析 甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应，生成C6H5CH2Cl，D项错误。
题组三 苯的性质相关实验
8．用分液漏斗可以分离的一组混合物是( )
A．溴和CCl4 B．苯和溴苯
C．硝基苯和水 D．汽油和苯
答案 C
解析 A、B、D项的物质可以互溶，不会分层，不能用分液漏斗分离。
9．在实验室中，下列除杂的方法中正确的是( )
A．溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取出溴苯
B．乙烷中混有乙烯，通入H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷
C．硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入NaOH溶液中，静置、分液
D．乙烯中混有CO2和SO2，将其通入酸性KMnO4溶液中洗气
答案 C
解析 A项，生成的I2溶于溴苯；B项，无法控制H2的量，且反应比较困难。
题组四 苯与相关物质性质的综合
10．(2019·青岛高一检测)下列物质中，既能因发生化学反应使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色的是( )
①SO2 ②CH3CH2CH===CH2 ③ ④CH3CH3
A．①②③④ B．③④ C．①②④ D．①②
答案 D
解析 SO2具有还原性，能将强氧化剂Br2及酸性KMnO4溶液还原而使其褪色；CH3—CH2—CH===CH2中有碳碳双键，遇Br2能发生加成反应，遇酸性KMnO4溶液能被氧化，从而使溴水及酸性KMnO4溶液褪色；苯结构稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，但可萃取溴水中的Br2，使溴水褪色，此过程属物理变化过程；CH3CH3既不能使溴水褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色。
11．(2019·甘肃高一检测)下列关于乙烯和苯的叙述中，错误的是( )
A．乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色
B．乙烯可以燃烧
C．苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．苯可以燃烧
答案 C
解析 乙烯含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A项正确；乙烯可以燃烧生成二氧化碳和水，B项正确；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项错误；苯可以燃烧生成二氧化碳和水，D项正确。
12．(2018·广西钦州钦南区期末)对于苯乙烯()有下列叙述：①能使酸性KMnO4溶液褪色；②能使溴的四氯化碳溶液褪色；③可溶于水；④可溶于苯；⑤能与浓硝酸发生取代反应；⑥所有的原子可能共平面。其中正确的是( )
A．①②④⑤⑥ B．①②③④⑤
C．①②⑤⑥ D．全部正确
答案 A
解析 ①苯乙烯中含有苯环和碳碳双键，故应具有苯和乙烯的性质，碳碳双键可使酸性KMnO4溶液褪色，故正确；②苯乙烯同样可使溴的四氯化碳溶液褪色，故正确；③苯乙烯属于烃类，而烃大都难溶于水，故错误；④烃易溶于有机溶剂(如苯、CCl4)中，故正确；⑤苯能与硝酸发生硝化反应(取代反应)，故正确；⑥从分子结构上看，苯乙烯是苯和乙烯两个平面结构的组合，因此这两个平面有可能重合，故正确。综上分析，A项正确。
13．(2018·海口高一检测)从石油和煤中提炼出化工原料A和B，A是一种果实催熟剂，它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平。B是一种比水轻的油状液体，B仅由碳、氢两种元素组成，碳元素与氢元素的质量比为12∶1，B的相对分子质量为78。回答下列问题：
(1)A的电子式为____________________，B的结构简式为____________________。
(2)与A相邻的同系物C使溴的四氯化碳溶液褪色的化学反应方程式为________________________________。
(3)在碘水中加入B振荡静置后的现象为__________________________________。
(4)等质量的A、B完全燃烧时消耗O2的物质的量________(填“A＞B”“A＜B”或“A＝B”)。
答案 (1)
(2)CH2===CH—CH3＋Br2―→CH2Br—CHBr—CH3
(3)下层无色，上层紫红色
(4)A＞B
解析 A是一种果实催熟剂，它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平，则A为CH2===CH2，B是一种比水轻的油状液体，仅由碳、氢两种元素组成，碳元素与氢元素的质量比为12∶1，则碳、氢原子个数之比为1∶1，B的相对分子质量为78，则12n＋n＝78，解得n＝6，所以B为苯。
(1)A为CH2===CH2，其电子式为；B的结构简式为。
(2)与A相邻的同系物C为CH2===CHCH3，使溴的四氯化碳溶液褪色，发生加成反应，化学反应方程式为CH2===CH—CH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3。
(3)碘水中加入苯发生萃取，苯的密度比水的小，则苯在上层，观察到的现象是下层无色，上层紫红色。
(4)1 mol CxHy完全燃烧消耗(x＋) mol氧气，则等质量的A、B完全燃烧时消耗O2的物质的量A＞B。
14．(2018·杭州一中期末)人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程。
(1)已知分子式为C6H6的结构有多种，其中的两种见图甲、乙：
①这两种结构的区别表现在定性方面(即化学性质方面)：
甲能______(填字母)而乙不能。
A．被酸性KMnO4溶液氧化
B．与Br2的CCl4溶液发生加成反应
C．与液溴在催化作用下发生取代反应
D．与H2发生加成反应
②定量方面：1 mol C6H6与H2加成时甲需要______mol H2，而乙需要________mol H2。
(2)今发现C6H6还有另一种如图立体结构：，该结构的二氯代物有______种。
答案 (1)①C ②3 2 (2)3
解析 (1)①乙含有碳碳双键，苯没有碳碳双键。乙能与溴水发生加成反应，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，能与氢气发生加成反应，乙与液溴不能发生取代反应，苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，与Br2的CCl4溶液不能发生加成反应，但苯能与氢气发生加成反应，能与液溴在催化剂作用下发生取代反应生成溴苯。②1 mol苯与3 mol氢气发生加成反应，而1 mol乙含有2 mol碳碳双键，能与2 mol 氢气发生加成反应。(2)两个氯可分别在上面、侧面(相邻、相对)，则该结构的二氯代物有3种。
15．苯和液溴的取代反应的实验装置如图所示，其中A为具支试管改制成的反应容器，在其下端开了一小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑。填写下列空白：
(1)写出A中主要反应的化学方程式：_________________________________。
(2)试管C中苯的作用是_____________________________________________。
反应开始后，观察试管D和试管E，看到的现象分别为
D________________________________________________________________________；
E________________________________________________________________________。
(3)仪器B中的NaOH溶液的作用是__________，可观察到的现象是____________________。
(4)在上述整套装置中，具有防倒吸作用的装置有______(填字母)。
答案 (1) ＋Br2＋HBr
(2)除去HBr气体中混有的溴蒸气 紫色石蕊溶液慢慢变红，并在导管口有白雾产生 出现浅黄色沉淀
(3)除去溶于溴苯中的溴，便于观察溴苯的颜色 在溶液底部有无色油状液体
(4)DEF
解析 (1)铁屑和溴发生反应：2Fe＋3Br2===2FeBr3，生成的FeBr3作催化剂，使苯和液溴发生反应，化学方程式为＋Br2＋HBr。
(2)苯和液溴的反应是放热反应，且溴易挥发，挥发出来的溴蒸气对实验产生干扰，必须除去，可以利用溴易溶于有机物来除溴，因此试管C中苯的作用是除去HBr中混有的溴蒸气；HBr溶液显酸性，紫色石蕊溶液遇酸变红；AgNO3＋HBr===AgBr↓＋HNO3，试管E中有淡黄色沉淀生成。
(3)纯净的溴苯为无色液体，因溶有溴而呈褐色，因此B中NaOH溶液的作用是除去溴苯中的溴，便于观察溴苯的颜色；溴苯的密度比水的密度大，故在溶液的底部可以观察到无色油状液体。
