备战2021 高考化学 考点49 常见烃的结构与性质（解析版） 24页

考点 49 常见烃的结构与性质 一、甲烷的结构和性质 1．甲烷的存在和用途 （1）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 2．甲烷的分子结构 （1）组成与结构 分子式 电子式 结构式 球棍模型 比例模型 CH4 （2）空间结构 空间结构示意图 结构特点及空间构型 4 个 C—H 键的长度和强度相同，夹角相等，是正四面体结 构；碳原子位于正四面体的中心，4 个氢原子位于 4 个顶点 （1）用短线“—”来表示一对共用电子的图式叫做结构式。省略了部分或全部短线“—”的结构式叫做结 构简式。甲烷的结构简式为 CH4(它也是甲烷的分子式)。 （2）甲烷分子中 4 个 C—H 键完全等同，5 个原子不在同一平面上，其中最多有 3 个原子在同一平面 上。 （3）CH4 的电子式和结构式表示了分子中原子间的连接顺序和成键方式；结构简式是结构式的简化形 式，它们不能表示分子真实的空间结构；球棍模型和比例模型以逼真的形式表示了分子中原子间的连接方 式以及原子的相对体积和空间分布。 3．甲烷的性质 （1）物理性质 颜色 气味 状态 水溶性 密度 无色 无味 气态 难溶 比空气的小 （2）化学性质 在通常情况下，甲烷性质比较稳定，与酸性 KMnO4 等强氧化剂以及强酸、强碱都不反应。但在特定条 件下也会发生某些反应。 ①甲烷的氧化反应——可燃性 CH4+2O2 CO2+2H2O 现象：燃烧时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰。 注意： （1）CH4 属于可燃性气体，在点燃之前一定要验纯，防止出现爆炸事故。 （2）根据 CH4 的物理性质，CH4 可采用排水法和向下排空气法收集。 （3）在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，内壁有水珠生成说明可燃物中含有 H 元素；将小烧杯迅速倒转 过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明可燃物中含有 C 元素。 ②甲烷的取代反应 a.甲烷与氯气的取代反应 实验操作 实验现象 (A)装置 a.色变浅：试管内气体的颜色逐渐变浅，最终变为无色； b.出油滴，生白雾：试管内壁有油状液滴出现，同时试管中有少量白雾； c.水上升：试管内液面逐渐上升。 (B)装置：无明显现象 现象分析 a.色变浅：说明氯气参与了反应，导致混合气体的黄绿色变浅； b.出油滴：说明反应后有难溶于水的有机物生成； c.生白雾：说明有 HCl 生成； d.水上升：说明反应后气体体积减小而使水位上升 实验结论 光照条件下，甲烷与 Cl2 发生反应： CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl CHCl3+Cl2 CCl4+HCl b.甲烷的四种氯代产物 名称 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷 状态 常温时呈气态 常温时均呈液态 俗称 —— —— 氯仿 四氯化碳 结构式 空间构型 均是四面体(不是正四面体) 正四面体 水溶性 均不溶于水 密度 —— 均比水的大 用途 —— —— 有机溶剂 有机溶剂、灭火剂 注意： （1）CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3 的结构为四面体，而非正四面体。 （2）CH2Cl2 只有一种结构的实质可说明 CH4 为正四面体结构，而非平面结构。 4．注意事项 （1）有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方程式常用“―→”。 （2）CH4 与 Cl2 的反应逐步进行，应分步书写。 （3）当 n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1 时，反应并不只发生 CH4+Cl2 光照 CH3Cl+HCl，其他反应仍发生。 5．取代反应与置换反应的比较 取代反应 置换反应 可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定都有单质 反应能否顺利进行受催化剂、温度、光照等外界 条件的影响较大。 在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非 金属活动性顺序 分步取代，很多反应是可逆的 反应一般是单向进行 二、烷烃的结构和性质 1．烷烃 （1）烷烃的概念 烃分子中的碳原子之间只以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，从而使每个碳原子的化 合价都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃。 （2）烷烃的通式 CnH2n+2(n 为正整数)，符合此通式的烃一定是烷烃。相邻烷烃分子在组成上相差一个 CH2 原子团。 （3）烷烃的结构特点 a.烷烃分子中 C 原子间只以单键相连接，每个 C 原子都是以 4 个共价单键与其他 C (或 H)原子相连， 如 乙烷 丙烷 正丁烷 b.烷烃结构的表示方法(以乙烷为例) 表示方法 含义 实例 分子式 用元素符号表示物质分子组成的化学式 C2H6 结构式 用短线来代替原子间的共用电子对 结构简式 把结构式中表示共价单键的“—”删去，把碳原 子连接的氢原子与碳原子合并为碳氢原子团 CH3CH3 球棍模型 用球和棍表示原子间的结合方式 比例模型 用大小不同的小球表示原子间的连接方式 注意： ①烷烃分子为链状分子，可以是直链，也可以含有支链。 ②烷烃都是立体结构，当碳原子数≥3 时，碳原子不在一条直线上，烷烃的空间构型呈折线形或锯齿形。 ③烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的原子团叫做烃基，烷烃失去一个氢原子剩余的原子团叫做烷 基，一般用—R 表示。如“—CH3”叫做甲基，“—CH2CH3”叫做乙基。 ④1 mol —CH3 含有 9 mol 电子，1 mol CH4 含有 10 mol 电子。 （4）烷烃的性质 ①烷烃的物理性质 递变性 烷烃的熔、沸点较低，且随碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高； 碳原子数≤4 的烷烃在常温常压下是气体，其他烷烃在常温常压下是液体或固体； 烷烃的相对密度都较小，且随碳原子数的增加，烷烃的相对密度逐渐增大 相似性 烷烃不溶于水而易溶于有机溶剂，液态烷烃的密度均小于 1 g·cm−3 ②烷烃的化学性质 稳定性 烷烃通常较稳定，不能被酸性 KMnO4 溶液氧化，也不能与强酸、强碱发生反应，性质与 甲烷相似 氧化反应 烷烃都具有可燃性，在空气或氧气中完全燃烧生成 CO2 和 H2O CnH2n+2+ 3 1 2 n  O2 nCO2+(n+1)H2O 取代反应 取代反应是烷烃的特征反应，在光照条件下，烷烃与 Cl2、Br2 等卤素单质可发生取代反应 2．烃类的熔、沸点规律 （1）有机物一般为分子晶体，在有机同系物中，随着碳原子数增加，相对分子质量增大，分子间作用 力增大，熔、沸点逐渐升高。 （2）常温下，n≤4 的烃呈气态，新戊烷也呈气态。 （3）分子式相同的烃，支链越多，熔、沸点越低。例如沸点：CH3(CH2)3CH3>(CH3)2CHCH2CH3>C(CH3)4。 （4）互为同分异构体的芳香烃及其衍生物的熔、沸点，一般来说，邻位>间位>对位。 三、乙烯的结构与性质 1．乙烯的结构 （1）乙烯的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 比例模型 空间构型 C2H4 CH2=CH2 6 个原子在同 1 个平 面上 注意： ①乙烯的结构特点 ②乙烯的结构简式不可以写成 CH2CH2，而应写成 CH2=CH2，即必须把其中的碳碳双键体现出来，碳碳 双键一定不能省略。 ③由于乙烯碳碳双键中的两个碳碳键不完全相同，其中一个键不稳定，发生化学反应时易断裂，因此 乙烯化学性质活泼。 2．乙烯的物理性质 颜色 气味 状态 溶解性 密度 无色 稍有气味 气态 难溶于水，易溶于有机溶剂 比空气的略小 3．乙烯的化学性质 （1）氧化反应 在空气中燃烧 火焰明亮，伴有黑烟，放出大量的热。化学方程式为 CH2=CH2+3O2 2CO2+2H2O 与酸性 KMnO4 溶液反应 酸性 KMnO4 溶液褪色，说明乙烯比较活泼，易被强氧化剂氧化 乙烯能被酸性 KMnO4 溶液氧化为 CO2，因此，除去甲烷中混有的乙烯，不能用酸性 KMnO4 溶液，应 该用溴水或溴的四氯化碳溶液。 （2）乙烯的加成反应 有机物分子中的不饱和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叫加成反应。 CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br (将乙烯通入溴水中，溴水褪色) CH2=CH2+H2O CH3CH2OH (工业上用于制取乙醇) CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl (用于制备氯乙烷) 注意： ①用酸性 KMnO4 溶液可鉴别甲烷(烷烃)和乙烯，但不能用于除去甲烷(烷烃)中含有的乙烯，酸性 KMnO4 溶液将乙烯最终氧化为 CO2 和 H2O，因此当甲烷中混有乙烯时，不能用酸性 KMnO4 溶液除去，也不能用乙 烯与 H2 反应转化为乙烷除去，因为该反应的条件不易控制，且无法保证乙烯与 H2 能恰好完全反应。 ②溴水不仅可以区别乙烯和甲烷(或烷烃)，也可以除去 CH4(或气态烷烃)中混有的 C2H4。 ③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色与使酸性 KMnO4 溶液褪色的原理不同．．．．，前者发生的是加成反应，后者 发生的是氧化还原反应。 （3）加聚反应 在适宜的温度、压强和有催化剂存在的条件下，乙烯可以通过加成聚合反应生成高分子化合物——聚 乙烯，化学方程式为 nCH2=CH2 。 注意：①因聚乙烯、聚丙烯等高分子化合物中不含碳碳双键，故这些物质不能使酸性 KMnO4 溶液或溴 水褪色。②加聚产物中因 n 不同，所得物质为混合物，无固定的熔、沸点。 4．乙烯的来源和用途 （1）乙烯的来源 从石油中获得乙烯，已成为目前工业上生产乙烯的主要途径。乙烯是石油的裂解产物，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）乙烯的用途 ①乙烯是重要的化工原料，可用来制造聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。 ②在农业生产中，可用作植物生长调节剂和催熟剂。 四、苯的结构与性质 1．苯的分子结构 （1）苯的分子结构 分子式 结构式 结构简式 比例模型 C6H6 或 （2）苯分子的结构特点 ①苯分子中不存在一般的碳碳双键，也不存在一般的碳碳单键，分子中的 6 个碳原子之间的键完全相 同，是一种介于单键与双键之间的独特的键，所以 、 表示的是同一种物质。 ②苯的空间构型是平面正六边形，苯分子中的 6 个碳原子和 6 个氢原子都在同一个平面上。 ③用结构简式 或 表示苯分子的结构形式叫做“键线式”。键线式以线段表示碳碳键，以线 段的拐点或终点表示 C 原子，H 原子及 C 原子全部省略，其他原子及相应的键不能省略，如丙烯可表示为 。 2．苯的物理性质 色态 气味 水溶性 毒性 密度 熔点 沸点 无色液体 特殊气味 不溶于水 有毒 比水的小 5.5 ℃ 80.1 ℃ 特别提醒： （1）苯是一种重要的化工原料，也是一种重要的有机溶剂和萃取剂，当温度低于 5.5 ℃时，苯会凝结 成无色晶体。 （2）苯有毒，使用时应注意防护，并保持良好的通风条件。 （3）苯是常用的有机溶剂，能与乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油等混溶。 3．苯的化学性质 反应类型 性质 化学方程式或现象 氧化反应 可燃性 苯的含碳量很高，故燃烧时产生明亮的火焰和浓 烟。化学方程式为 +15 2 O2 6CO2+3H2O 不能被酸性 KMnO4 溶液氧化 酸性 KMnO4 溶液不褪色 取代反应 能发生卤代反应 +Br2 +HBr 能发生硝化反应 + 加成反应 能与氢气发生加成反应 +3H2 特别提醒： （1）苯只能与液溴发生取代反应，不能与溴水反应，溴水中的溴只能被苯萃取。 （2）反应生成的溴苯是无色液体，密度大于 H2O。实验室制得的溴苯由于溶有 Br2 而呈褐色，欲得到 纯溴苯，其提纯方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，振荡，用分液漏斗分离出溴苯。 （3）证明苯和溴在 FeBr3 催化作用下发生取代反应而不是加成反应的方法：发生加成反应时不会产生 HBr，而发生取代反应时生成 HBr，所以可用 AgNO3 溶液检验反应中挥发出来的无色气体(需先用苯或 CCl4 等吸收挥发出的 Br2)，若有淡黄色沉淀生成，说明有 HBr 生成，发生了取代反应。 考向一 几类烃的性质比较 典例 1 下列关于有机化合物的认识中正确的是 A．甲烷、苯和油脂均能使酸性 KMnO4 溶液褪色 B．苯使溴水褪色是因为发生了氧化反应 C．苯和液溴在 FeBr3 催化作用下进行反应，反应类型为取代反应 D．甲烷和乙烯在一定条件下都可以与氯气反应，反应类型相同 【答案】C 【解析】甲烷和苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A 项错误；苯将溴从溴水中萃取出来是物理变化，B 项错误；甲烷与氯气发生的是取代反应，乙烯与氯气发生的是加成反应，D 项错误。 1．苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是( ) A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 【答案】 C 【解析】 与氯化氢的反应是发生在碳碳双键上的加成反应，产物是氯代苯乙烷，C 项错 误 ； “ 铁 粉 ”“ 液 溴 ” 是 苯 乙 烯 ( ) 在 苯 环 上 发 生 溴 代 反 应 的 条 件 ， A 项 正 确 ； 含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B 项正确； 含有碳碳双 键，能发生加聚反应生成聚苯乙烯，D 项正确。 过关秘籍 1．甲烷、乙烯、苯的性质比较 甲烷 乙烯 苯 结构 特点 碳 原 子 的 化 合 价 已 达 “ 饱 和”，正四面体形分子 (双键)碳原子 的化合价未达“饱和”，平面 形分子 苯环中的碳碳键是一种介于碳碳 单键和碳碳双键之间的独特的 键，平面正六边形分子 含碳 质量 分数 12 16 ×100%=75% 24 28 ×100%≈85.7% 72 78 ×100%≈92.3% 活泼 性 稳定 活泼 活泼性介于烷烃和烯烃之间 取代 反应 卤代 不能发生取代反应 能与 Br2、浓硝酸发生取代反应 加成 反应 不能发生加成反应 能与 H2、X2、HX、H2O 等 发生加成反应 能与 H2、X2、HX 等发生加成反 应，但较难 氧化 反应 不能使酸性 KMnO4 溶液褪 色 能使酸性 KMnO4 溶液褪色 不能使酸性 KMnO4 溶液褪色 燃烧时火焰明亮并呈淡蓝色 燃烧时火焰明亮，带有黑烟 燃烧时火焰很明亮，带浓烈的黑 烟 鉴别 溴水不褪色或酸性 KMnO4 溶液不褪色 溴水褪色或酸性 KMnO4 溶 液褪色 溴水加入苯中振荡分层，上层为 橙红色，下层为无色 2．甲烷、乙烯和苯分别与液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性 KMnO4 溶液反应的比较 物质 甲烷 乙烯 苯 与 Br2 反应 Br2 试剂 溴蒸气 溴水 液溴 反应条件 光照 无 FeBr3 反应类型 取代反应 加成反应 取代反应 燃烧 燃烧时火焰呈淡蓝色 燃烧时火焰明亮并 产生黑烟 燃烧时火焰明亮并产生浓烟 溴水 不能褪色 反应而褪色 不能反应，但能使溴水因萃取 而褪色 KMnO4(H+，aq) 不能褪色 反应而褪色 不能褪色 溴的四氯 化碳溶液 不反应、互溶、 不褪色 加成褪色 不反应、互溶、不褪色 考向二 有机反应类型 典例 2 下列变化中发生取代反应的是 A．苯与溴水混合，水层褪色 B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 C．甲苯制三硝基甲苯 D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷 【答案】C 【解析】A．苯和溴水不反应，但溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度，且苯和水不反应，所以苯能 萃取溴水中的溴而使溴水褪色，故 A 错误；B．乙烯中含有碳碳双键，较活泼，能和单质溴发生加成反应而 使溴的四氯化碳溶液褪色，故 B 错误；C．甲苯制三硝基甲苯，甲苯苯环上的氢原子被硝基取代生成三硝基 甲苯，属于取代反应，故 C 正确。D．苯和氯气在一定条件下生成六氯环己烷，属于加成反应，故 D 错误。 2．下列说法不正确的是( ) A．光照下甲烷与少量氯气反应不可能生成三氯甲烷 B．乙炔与氯化氢发生加成反应，最多可得三种产物 C．用燃烧法可鉴别苯和己烷 D．石油的裂化产物中含不饱和烃，可使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】A 【解析】A．光照下甲烷与氯气是同时发生四个反应生成四种有机物 、 、 、 和一种无 机物 HCl，选项 A 不正确；B．乙炔与氯化氢可以发生加成反应生成三种产物分别是： 、 、 ，选项 B 正确；C．燃烧苯时有浓烟而燃烧己烷时没有，可以区分二者，选项 C 正确；D．石油 裂化含有不饱和烃，其中的碳碳双键可以使酸性高锰酸钾褪色，选项 D 正确。答案选 A。 【点睛】本题考查有机物的基本概念以及鉴别方法，属于比较容易的基础知识考查题目。 取代反应、加成反应的特点 （1）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 加两个其他原子或原子团，一定分别加在两个不饱和碳原子上，此反应类似于无机反应中的化合反应，理 论上原子利用率为 100%。 （2）取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的置换反应或复分解反应，注意在书 写化学方程式时，防止漏写次要产物。 考向三 烃燃烧的计算 典例 3 现有 CH4、C2H4、C2H6 三种有机化合物： （1）等质量的以上物质完全燃烧时耗去 O2 的量最多的是________。 （2）同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去 O2 的量最多的是________。 （3）等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是________，生成水最多的是________。 （4）在 120 ℃、1.01×105 Pa 下时，有两种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后 气体体积没有发生变化，这两种气体是________。 【答案】（1）CH4 （2）C2H6 （3）C2H4 CH4 （4）CH4 和 C2H4 【解析】（1）等质量的烃(CxHy)完全燃烧时， y x 越大，耗氧量越大。CH4、C2H4、C2H6 中的 y x 依次为 4、2、3，故等质量的 CH4、C2H4、C2H6 完全燃烧时耗去 O2 的量最多的是 CH4。 （2）等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，(x＋ 4 y )的值越大，耗氧量越大。由于同状况、同体积的 CH4、 C2H4、C2H6 的物质的量相同，且三种物质中的(x＋ 4 y )依次为 2、3、3.5，故同状况、同体积的以上三种物 质完全燃烧时耗去 O2 的量最多的是 C2H6。 （3）质量相同时，烃(CxHy 中) x y 越大，生成二氧化碳的量越多； y x 越大，生成水的量越多。相同质量 的 CH4、C2H4、C2H6 中 x y 最大的是 C2H4，即生成二氧化碳最多的是 C2H4； y x 最大的是 CH4，生成水最多 的是 CH4。 （4）由题意可知，在 120℃、1.01×105Pa 下， CxHy＋(x＋ 4 y )O2 xCO2＋ 2 y H2O(g) 1 x＋ 4 y x 2 y 由于ΔV＝0，则 1＋x＋ 4 y ＝x＋ 2 y ，得 y＝4，即温度≥100℃条件下，当烃分子中含有 4 个氢原子时， 该烃完全燃烧前后气体体积不变。故符合要求的两种烃为 CH4 和 C2H4。 3．25℃和 101 kPa 时，乙烷、乙炔和丙烯组成的混合烃 32 mL，与过量氧气混合并完全燃烧，除去水蒸气， 恢复到原来的温度和压强，气体总体积缩小了 72 mL，原混合烃中乙炔的体积分数为 A．12.5% B．25% C．50% D．75% 【答案】B 【解析】由乙烷、乙炔和丙烯燃烧的方程式可知，除去水蒸气，恢复到原来的温度和压强， C2H6+ 7 2 O2 2CO2+3H2O △V 1 7 2 2 2.5 C2H2+ 5 2 O2 2CO2+H2O △V 1 5 2 2 1.5 C3H6+ 9 2 O2 3CO2+3H2O △V 1 9 2 3 2.5 则 C2H6 和 C3H6 反应后体积缩小的量是相同的，故可将两者看成是一种物质即可， 设 C2H6 和 C3H6 一共为 x mL，C2H2 为 y mL，则有 32 2.5 1.5 72 x y x y        ， 解得 y=8 mL， 混合烃中乙炔的体积分数为(8/32)×100%=25%。故选 B。 烃的燃烧规律 气态烃完全燃烧在水为气态时，反应前后气体体积的变化规律 CxHy＋(x＋ 4 y )O2――→ 点燃 xCO2＋ 2 y H2O(g) ΔV 1 (x＋ 4 y ) x 2 y 4 y －1 ①当 y＝4 时，ΔV＝0，反应后气体的体积不变。符合要求的烃有：CH4、C2H4 和 C3H4。 ②当 y>4 时，ΔV>0，反应后气体的体积增大，分子中氢原子数大于 4 的气态烃都符合要求。如 C2H6、 C3H8 等。 ③当 y<4 时，ΔV<0，反应后气体的体积减小。气态烃中只有 C2H2 符合要求。 总之，气态烃完全燃烧后，无论生成的水是液态还是气态，反应前后气体体积的变化都只与烃分子中 氢原子的数目有关，而与碳原子的数目无关。 烃完全燃烧耗氧量的规律 （1）等物质的量的烃完全燃烧耗氧量的比较。 烃(CxHy)完全燃烧的通式为：CxHy＋(x＋ 4 y )O2 xCO2＋ 2 y H2O，可以看出，1 mol CxHy 完全燃烧 消耗(x＋ 4 y )mol O2。由此，可得如下结论： 等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧耗氧量的多少取决于(x＋ 4 y )的值的大小，其值越大，耗氧量越多；其 值越小，耗氧量越少；其值相等，耗氧量相同。 （2）等质量的烃完全燃烧耗氧量的比较。 烃(CxHy)燃烧可看作烃中的 C 和 H 分别与氧结合。其关系式为： C——O2——CO2 12H——3O2——6H2O 12 g 32 g 12 g 96 g 由上面的关系式可知：相同质量的 C 和 H，H 的耗氧量大于 C 的耗氧量，故质量一定时，烃(CxHy)中氢 元素的质量分数越大，其耗氧量越多，而 CxHy 中 y x 的值越大，氢的质量分数越大。由此，可得如下结论： 等质量的烃(CxHy)耗氧量的多少取决于 y x 的值的大小，其值越大，耗氧量越多；其值越小，耗氧量越少。 1．对于苯乙烯 的下列叙述：①能使 KMnO4 酸性溶液褪色；②可发生加聚反应；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．①②④⑤ B．①②⑤⑥ C．①②④⑤⑥ D．全部正确 【答案】C 【解析】物质的性质可根据其结构特征来分析，苯乙烯分子中含有苯环和碳碳双键，其性质应与苯、乙 烯有相似之处。从分子结构来看，它是两个平面结构的组合，而这两个平面有可能重合，说法⑥正确； 苯环上可发生取代反应，说法⑤正确；碳碳双键可被 KMnO4 酸性溶液氧化，也可以发生加聚反应，说法 ①、②正确；苯乙烯属于烃类，而烃类大多都难溶于水而易溶于有机溶剂，说法③不正确，说法④正确。 2．下列关于有机物的说法正确的是 A．乙烯、聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．分子式为 C4H8 的有机物结构中可能有 2 个甲基 C．乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应 D．乙醇室温下在水中的溶解度小于溴乙烷 【答案】B 【解析】乙烯含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但聚乙烯中不含碳碳双键，不能使酸性高锰 酸钾溶液褪色，A 项错误；当分子式为 C4H8 的有机物为 CH3CH==CHCH3、 时，结构中 均含有 2 个甲基，B 项正确；乙烷室温下不能与浓盐酸发生取代反应，C 项错误；室温下乙醇能与水以 任意比互溶，而溴乙烷不溶于水，故室温下乙醇在水中的溶解度大于溴乙烷，D 项错误。 3．工业上用乙苯 经催化脱氢生产苯乙烯 ，下列说法错误的是 A．乙苯可通过石油催化重整获得 B．乙苯的同分异构体超过四种 C．苯乙烯与氯化氢反应可生成氯代苯乙烯 D．乙苯和苯乙烯分子所有碳原子均可处于同一平面 【答案】C 【解析】石油催化重整可获得芳香烃，所以通常可通过石油的催化重整来获取乙苯，A 项正确；苯可连接 乙基或 2 个甲基，2 个甲基在苯环上有邻、间、对三种位置，则乙苯的同分异构体中属于芳香烃的共有四种， 还有含有碳碳三键等链烃的同分异构体，故乙苯的同分异构体超过四种，B 项正确；苯乙烯与氯化氢发生加 成反应，可生成氯代苯乙烷，C 项错误；乙苯中侧链 2 个 C 均为四面体构型，但碳碳单键可以旋转，分子 内所有碳原子有可能共平面；苯乙烯中苯环、双键均为平面结构，分子内所有原子有可能共平面，D 项正 确。答案选 C。 4．既可以用来鉴别乙烷和乙烯，又可以用来除去乙烷中的乙烯得到纯净乙烷的方法是 A．通过足量的 NaOH 溶液 B．通过足量的溴水 C．在 Ni 催化、加热的条件下通入 H2 D．通过足量的酸性 KMnO4 溶液 【答案】B 【解析】乙烷和乙烯都不与 NaOH 溶液反应，故用 NaOH 溶液无法实现二者的鉴别和提纯，A 不正确； 溴水与乙烷不反应，但可与乙烯发生加成反应而褪色，故可用溴水鉴别乙烷和乙烯，也可除去乙烷中的 乙烯，B 正确；用 H2 无法鉴别乙烷和乙烯，也无法得到纯净的乙烷，C 不正确；酸性 KMnO4 溶液可用 于鉴别乙烷和乙烯，但不能用于除去乙烷中的乙烯，因为 KMnO4 会将乙烯氧化为 CO2，达不到除杂的目 的，D 不正确。 5．从柑橘中炼制萜二烯( )，下列有关它的推测不正确的是 A．它不能使酸性高锰酸钾溶液退色 B．常温下为液态，难溶于水 C．该分子中的所有碳原子不可能共面 D．与过量的溴的 CCl4 溶液反应后产物为 【答案】A 【解析】萜二烯分子中含有碳碳双键，所以能使酸性高锰酸钾溶液退色，A 项错误；该烃分子中含有的 碳原子数大于 4，常温下为液态，烃均难溶于水，B 项正确；该烃分子的所有碳原子不可能共面，C 项正 确；该分子中含有 2 个碳碳双键，能与 2 分子 Br2 发生加成反应，得 ，D 项正 确。 6．有机物的结构可用“键线式”简化表示。如 CH3−CH=CH−CH3 可简写为 。有机物 X 的键线式为 。下列说法不正确的是 A．X 的化学式为 C8H8 B．有机物 Y 是 X 的同分异构体，且属于烃，则 Y 的结构简式可能为 C．X 能使酸性的高锰酸钾溶液褪色 D．X 与足量的 H2 在一定条件下反应可生成环状的饱和烃 Z，Z 的一氯代物有 4 种 【答案】D 【解析】有机物 X 的键线式为 ，分子中含 8 个 C、8 个 H，含 3 个碳碳双键，结合烯烃的性质来解答。 分子中含 8 个 C、8 个 H，X 的化学式为 C8H8，A 项正确；Y 的结构简式为 ，X、 Y 的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，且 Y 中含苯环只有 C、H 元素，Y 属于芳香烃，B 项 正确；X 中含碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C 项正确；X 含双键，与足量的 H2 在一定条件下反 应可生成环状饱和烃 Z，Z 中 H 原子种类是 2，则其一氯代物是 2 种，D 项错误。答案选 D。 7．下列说法正确的是 A．利用乙烷和氯气在光照条件下反应可以制备纯净的 C2H5Cl B．可用碘化钾溶液除去溴苯中混有的 Br2 C．利用溴水可以鉴别苯与甲苯 D．可以通过燃烧的方法鉴别己烷和苯 【答案】D 【解析】本题主要考查有机物的制备、鉴别和除杂等基本实验操作。乙烷和氯气在光照条件下反应，生 成物较多，不能制备纯净的 C2H5Cl，A 错误；碘化钾溶液能除去溴苯中混有的 Br2，但又引入了新的杂 质 I2，故 B 错误；溴水中 Br2 不和苯反应，也不与甲苯反应，C 错误；分别点燃己烷和苯，后者有明亮 火焰并伴有黑烟，现象不同，可以鉴别，D 正确。 8．100 ℃时，两种烃蒸气组成的混合气体完全燃烧后所得 CO2 和 H2O 的物质的量随混合烃的总物质的量变 化如图所示，则下列对该混合烃组成的判断正确的是 A．一定含有甲烷 B．一定含有乙烯 C．一定含有苯 D．一定不含乙烯 【答案】A 【解析】由图像中的线性关系，选取混合烃的总物质的量为 1 mol 作研究，生成的 CO2 和 H2O 的物质的 量分别为 1.6 mol 和 2 mol，故其平均分子组成为 C1.6H4，由于碳原子数小于 1.6 的烃只有甲烷一种，因 此一定含有甲烷。CH4 分子中含 4 个氢原子，故另一种分子中一定含 4 个氢原子，且其碳原子数大于 1.6， 故可能是乙烯，一定不含有苯。 9．某有机物的结构简式如图，关于该有机物，下列叙述不正确的是 A．能使酸性 KMnO4 溶液、溴水褪色，原理相同 B．1mol 该有机物能与 H2 发生反应，最多可消耗 4molH2 C．一定条件下，能发生加聚反应 D．该有机物苯环上的一个 H 被取代，有 3 种同分异构体 【答案】A 【解析】该有机物含有碳碳双键，能使酸性 KMnO4 溶液褪色，发生的是氧化反应，能使溴水褪色，发生 的是加成反应，反应原理不同，A 项错误；该有机物分子中含有一个碳碳双键和一个苯环，1mol 该有机 物最多能与 4molH2 发生反应，B 项正确；该有机物分子中含有碳碳双键，能发生加聚反应，C 项正确； 苯环上有邻、间、对三种位置，所以该有机物苯环上的一个 H 被取代，有 3 种同分异构体，D 项正确。 10．芳香化合物 A 是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E 的转化关系如图所示： 回答下列问题： （1）A 的化学名称是________。 （2）A→B 的反应类型是________。在该反应的副产物中，与 B 互为同分异构体的副产物的结构简式 为________。 （3）C 中官能团名称________；A 与酸性 KMnO4 溶液反应可得到 D，写出 D 中官能团名称________。 （4）A→E 的化学方程式为__________________。 【答案】（1）邻二甲苯(或 1，2﹣二甲基苯) （2）取代反应 （3）溴原子 羧基 （4） 【解析】（1）A 为 ，其名称是邻二甲苯(或 1，2﹣二甲基苯)；（2）根据分子式变化知，A 生 成 B 的反应为取代反应，在该反应的副产物中，与 B 互为同分异构体的副产物的结构简式为 ； （3）C 可能为 ，官能团名称为溴原子，A 为 ，A 中甲基被酸性高锰酸钾溶液氧化生 成羧基，所以 D 的结构简式为 ，D 中官能团名称为羧基；（4）A→E 的化学方程式为 。 11．有 A、B、C、D、E 五种烃，具有下列性质：①各取 0.1 mol 分别充分燃烧，其中 C、E 燃烧所得的 CO2 均为 4.48 L(标准状况)，A 和 D 燃烧所得的 CO2 都是前两者的 3 倍。②A、B 都是含苯环的烃；其中 B 的相对分子质量为 104，碳的质量分数为 92.3%。③在适宜条件下，A、B、C 都能跟 H2 发生加成反应， 其中 1 mol A 可与 3 mol H2 反应转化为 D，C 可与等物质的量的 H2 反应转化为 E。④B 和 C 都能使溴 水或酸性 KMnO4 溶液褪色，而 A、D、E 无此性质。 （1）B 的分子式为________，D 的结构简式________。 （2）写出下列反应方程式 A 与溴单质(铁粉作催化剂)反应：_____________________________； C 转化成 E：________________________________。 （3）在一定条件下，由 B 聚合可得到高分子化合物，化学方程式为_________________，该聚合反应 的类型为________。 【答案】（1） 【解析】性质②中，由 104×92.3%＝96，则 B 分子中含有的碳原子数为 96÷12＝8，氢原子数为 8，所以 B 的分子式为 C8H8；由 B 能使溴水或酸性 KMnO4 溶液褪色，则 B 的结构简式为 。 根据其他性质可推出，A 为苯，C 为乙烯，D 为环己烷，E 为乙烷。 1．[2020 年天津卷] 关于 的说法正确的是 A．分子中有 3 种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为 14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与 Cl2 发生取代反应生成两种产物 【答案】A 【解析】—CH3 的碳原子有 4 个σ键，无孤对电子，是 sp3 杂化，苯环上的碳原子有 3 个σ键，无孤对电子， 是 sp2 杂化，—C≡CH 的碳原子有 2 个σ键，无孤对电子，是 sp 杂化，因此分子中有 3 种杂化轨道类型的碳 原子，A 项正确；根据苯中 12 个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，甲烷中三个原子共平面，因此分子 中共平面的原子数目最多为 15 个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面)，B 项错误；分子中的 苯环中碳碳键是介于碳碳单键和双键之间独特的键，C 项错误；与 Cl2 发生取代反应，取代甲基上的氢有一 种产物，取代苯环上的氢有四种产物，因此取代反应生成五种产物，D 项错误。答案选 A。 2．[2019 新课标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 【答案】B 【解析】 【分析】2-苯基丙烯的分子式为 C9H10，官能团为碳碳双键，能够发生加成反应、氧化反应和加聚反应。 【详解】A 项、2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键，能够与高锰酸钾溶液发生氧化反应，使酸性高锰酸钾 溶液褪色，故 A 错误； B 项、2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键，一定条件下能够发生加聚反应生成聚 2-苯基丙烯，故 B 正确； C 项、有机物分子中含有饱和碳原子，所有原子不可能在同一平面。2-苯基丙烯中含有甲基，所有原子 不可能在同一平面上，故 C 错误； D 项、2-苯基丙烯为烃类，分子中不含羟基、羧基等亲水基团，难溶于水，易溶于有机溶剂，则 2-苯基 丙烯难溶于水，易溶于有机溶剂甲苯，故 D 错误。故选 B。 3．[2019 浙江 4 月选考] 下列表述正确的是 A．苯和氯气生成 C6H6Cl6 的反应是取代反应 B．乙烯与溴水发生加成反应的产物是 CH2CH2Br2 C．等物质的量的甲烷与氯气反应的产物是 CH3Cl D．硫酸作催化剂，CH3CO18OCH2CH3 水解所得乙醇分子中有 18O 【答案】D 【解析】A．苯和氯气生成农药六六六，其反应方程式为 ，反应类型是加成反 应，A 项错误； B．乙烯与溴水发生加成反应的产物是 CH2BrCH2Br，B 项错误； C．甲烷和氯气反应为连续反应，甲烷和氯气生成 CH3Cl 和 HCl，接着 CH3Cl 和氯气生成 CH2Cl2 和 HCl， 之后生成 CHCl3 和 CCl4，，因而产物除了 4 种有机物，还有 HCl，C 项错误； D．酯类水解断裂 C-18O 单键，该 18O 原子结合水中 H，即生成乙醇 H18OCH2CH3，因而，D 项正确。 故答案选 D。 4．[2018 新课标Ⅲ卷]苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是 A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 【答案】C 【解析】A．苯乙烯中有苯环，液溴和铁粉作用下，溴取代苯环上的氢原子，所以选项 A 正确。B．苯 乙烯中有碳碳双键可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色，选项 B 正确。C．苯 乙烯与 HCl 应该发生加成反应，得到的是氯代苯乙烷，选项 C 错误。D．苯乙烯中有碳碳双键，可以通 过加聚反应得到聚苯乙烯，选项 D 正确。 5．[2017 海南]下列叙述正确的是 A．酒越陈越香与酯化反应有关 B．乙烷、丙烷和丁烷都没有同分异构体 C．乙烯和聚氯乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色 D．甲烷与足量氯气在光照下反应可生成难溶于水的油状液体 【答案】AD 【解析】A 、乙醇被氧化成乙酸，乙醇和乙酸发生酯化反应，即 CH3CH2OH＋CH3COOH CH3COOCH2CH3＋H2O，与酯化反应有关，故 A 正确；B、乙烷和丙烷没有同分异构体，丁烷存在同分 异构体，即正丁烷和异丁烷，故 B 错误；C、乙烯中含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，聚乙 烯中不含碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，可以鉴别，故 C 错误；D、甲烷和氯气发生取代反 应，生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，CH3Cl 为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4 为难溶于水的油状液体， 故 D 正确。 6．[2017 北京]我国在 CO2 催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2 转化过程示意图如下： 下列说法不正确．．．的是 A．反应①的产物中含有水 B．反应②中只有碳碳键形成 C．汽油主要是 C5~C11 的烃类混合物 D．图中 a 的名称是 2-甲基丁烷 【答案】B 【解析】A、通过图示可以得到反应①为 CO2+H2→CO，根据原子守恒，得到反应①为 CO2+H2=CO+H2O， A 正确；B、反应②生成(CH2)n 中含有碳氢键和碳碳键，B 错误；C、汽油主要是 C5~C11 的烃类混合物， C 正确；D、观察可以发现图中 a 是 (CH3)2CHCH2CH3，其系统命名法名称是 2-甲基丁烷，D 正确。答 案选 B。 7．［2016·北京］在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下： 对二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 苯 沸点/℃ 138 144 139 80 熔点/℃ 13 −25 −47 6 下列说法不正确的是 A．该反应属于取代反应 B．甲苯的沸点高于 144 ℃ C．用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来 D．从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来 【答案】B 【解析】A、甲苯变二甲苯是甲苯苯环上的氢原子被甲基代替，属于取代反应，A 正确；B、甲苯的相对 分子质量比二甲苯小，故沸点比二甲苯低，B 错误；C、苯的沸点与二甲苯的沸点相差较大，可以用蒸馏 的方法分离，C 正确；D、因为对二甲苯的熔点较高，冷却后容易形成固体，所以能用冷却结晶的方法 分离出来，D 正确。答案选 B。 8．［2016·新课标卷Ⅱ］下列各组中的物质均能发生加成反应的是 A．乙烯和乙醇 B．苯和氯乙烯 C．乙酸和溴乙烷 D．丙烯和丙烷 【答案】B 【解析】苯和氯乙烯中均含有不饱和键，能与氢气发生加成反应，乙醇、溴乙烷和丙烷分子中均是饱和 键，只能发生取代反应，不能发生加成反应，答案选 B。