烷烃 烯烃 炔烃 苯的结构和性质比较

子结构如右图 下列关于 TCNQ 说法错误的是
N
H
H
C
C＝C
N C
C＝C
C＝C
C N
C＝C
H
H
C N
A. TCNQ 分子所有原子都在同一平面上
B. TCNQ 属于苯的同系物
C. TCNQ 是一种非极性分子
D. 1mol TCNQ 在一定条件下最多跟 12 molH2 反应
解析：TCNQ 分子中不存在苯环，因此它不是苯的同系物，由于结构非常对称，故是非
HC CH
H－C≡C－H
直线型
y 通式：CxHy + (x + 4) O2
xCO2
+
y 2
H2O 点燃
C6H6 （共轭π键，也叫大π 键）
平面型
氧 燃烧 化 现象
反
应
酸性
高锰酸钾
火焰明亮 不反应
取代反应
CH4 + Cl2
火焰明亮，有黑烟
火焰明亮，有浓黑 烟
火焰明亮，有浓黑烟
褪色 不能
褪色 不能
苯不反应
H
H
C ①
②C
F 对于平面 M 内的 4 个 C 原
C ③④ M H
子从左向右依次编号为①、
N
H
H
C CC
LH
②、③、④，通过旋转第③个 C 原子和第④个 C 原子之间的 C－C 单键，可以使平面 M 和平
面 N 重合。
直线 L 上有 6 个 C 原子，其中有四个 C 原子在平面 N 内，由图很容易看出直线 L 在平面 N 上。
⑥ ⑦⑧ ⑤ C C—CH3
分子中②号碳和③号碳构成乙烯的平面结构， ⑥号碳和⑦号碳构成乙炔的线性结构。进一步分析知①～④号碳在同一个平面上、⑤～⑧号 碳在同一条直线上。由于苯环是正六边形，和苯环相连的两个单键可以旋转，因此除④号碳 和⑤号碳外苯环上的其余四个碳原子，可能和该分子中的其它碳原子在同一平面上，也有可 能不在同一平面上。根据以上分析该物质的所有碳原子有可能在同一平面上。
催化剂
CH≡CH+ HCl △ CH2＝CHCl
和氯气在紫外线的作 用下加成可以生成六氯环 己烷（俗称六六六）
CH2＝CH2 +
催化剂
H2O △
CH3CH2OH
催化剂
CH≡CH+H2O CH3CHO
和氢气在催化剂、加热 的条件下加成可以生成环 己烷
加聚反应
不反应
CH2＝CH2 + HCl
CH3CH2Cl
【例题 3】某烃的结构简式为：CH3－CH2－CH＝C(C2H5)－C≡CH，该分子中有四面体结 构的 C 原子数为 a，在同一直线的 C 原子数最多为 b，一定在同一平面内的 C 原子数为 c， 则 a、b、c 分别为
A. 4、3、8
B. 4、3、6
C. 2、5、4
D. 4、6、4
解析：根据乙烯、乙炔的结构，可将该分子画 成如图所示结构的结构：
由于双键中的不稳定键较三键中的不稳定键更易断裂，由此，如果一个分子中同时存在 双键和三键，与溴水发生反应时，一般情况下，溴原子先加在双键上。如：
CH2＝CH－C ≡ CH + Br2 → CH2Br－CHBr－C ≡ CH
2. 烷烃的取代于炔烃的加成有何异同？
烷烃在光照的条件下与卤素发生取代反应，是连续多步进行的，很难得到单一的纯洁物。 而炔烃的加成第一步容易，第二步受阻力等因素影响加成困难，所以只要控制反应物的量， 加成反应可以控制在第一步。如乙炔和氯化氢按物质的量之比 1 : 1 混合，在一定的条件下 就只发生：CH≡CH + HCl →CH2＝CHCl 这一步反应。得到较纯洁的氯乙烯，氯乙烯又可以 发生加聚反应，生成聚氯乙烯，它是重要的化工原料，可制成非常有用的硬质和软质塑料。
A. 苯不能使溴水褪色
B. 苯能与 H2 加成
C. 溴苯没有同分异构体
D. 邻二溴苯只有一种结构
（5）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是___________。
解析：由制取甲烷的实验原理迁移到苯的制取——脱羧反应。由于 C6H6 比饱和链烃（C6H14） 少 8 个氢原子，有一个三键，结构中必含两个双键，由于 1，3—环己二稀变成苯放热，说明 苯更稳定。假设苯的结构简式为 ，则苯应能与溴水加成而使之褪色，邻二溴苯应有两 种。根据苯的化学性质现代化学认为苯分子碳碳之间的键为介于单键和双键之间的特殊的键 （共轭π键，也叫大π键）。
对于分子中的－CH3，通过 C－C 单键的旋转，可以使其中的 1 个 H 原子落到平面 N 上。 同理分子中的－CHF2，也可以通过 C－C 单键的旋转，可以使其中的 1 个 H 或 1 个 F 原子落
到平面 M 上。故该有机物分子中最多有 20 个原子在同一个平面上。
①② ③ CHF2—CH＝CH ④
答案：A、D
【例题 6】（04 年上海高考）人们对苯的认识有一个不断深化的过程。 —COOH
（1）1834 年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸（
）和碱石灰
的混合物得到一种液体，命名为苯。写出苯甲酸钠与碱石灰共热生成苯的化学方程式_____。
（2）由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出 C6H6 的一种含一 个三键且无支链的结构简式_________。苯不能使溴水褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发 生取代反应的化学方程式_____________。
苯的同系物能使酸性 高锰酸钾溶液褪色
+ Br2(液溴Fe)
CH3Cl + HCl
Br + HBr
溴 水
不反应
加 HCl
成反
应
不反应
H2O
不反应
CH2＝CH2 + Br2 CH2BrCH2Br
CH≡CH + 2Br2
CHBr2CHBr2
不能加成（发生萃取现 象）
CH2＝CH2 + HCl
CH3CH2Cl
两个甲基上的 C 原子在陪你 P 上也有可能，故正确答案为 B。注意题目中的“一定”、“可能”
等条件的要求，不要错选 A。
答案：B 【例题 4】在有机物 CHF2－CH＝CH－
－C≡C－CH3 中，最多有_______
个原子共面。分子中所有的碳原子有没有可能在同一个平面上？
解析：由乙烯、苯、乙炔
的结构，将该有机物分子画成 如下的图形，分成平面 M、平 F 面 N 和直线 L 三个几何图形。
cxhyxy4o2xco2y2h2o燃烧现象火焰明亮火焰明亮有黑烟火焰明亮有浓黑烟火焰明亮有浓黑烟酸性高锰酸钾不反应褪色褪色苯不反应苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色取代反应ch4cl2不能不能br2液溴chhhhchhchhcchhchhhhhcchhhhcch点燃fech3clhcl加成反应溴水不反应ch2ch2br2ch2brch2brchch2br2chbr2chbr2不能加成发生萃取现象hcl不反应ch2ch2hclch3ch2clchchhcl催化剂ch2chcl和氯气在紫外线的作用下加成可以生成六氯环己烷俗称六六六h2o不反应ch2ch2h2o催化剂ch3ch2ohchchh2o催化剂ch3cho和氢气在催化剂加热的条件下加成可以生成环己烷加聚反应不反应ch2ch2hclch3ch2clnchch催化剂不反应实验室制法ch3coonanaohna2co3ch4ch3ch2oh浓硫酸170c2h4h2ocac22h2ocaoh2c2h2c6h5coonanaohna2co3c6h6chchnbrhbrcaocao二例题分析例题112011海南高考下列化合物的分子中所有原子都处于同一平面的有a
CH3
不难看出该取代基的空间结构和 定不可能在同一个平面上。
C中 连的碳类 子中所有
1 2 CH3
的 1 号碳类似于甲烷中的碳，而 2 号碳以及两个苯环中和 1 号碳相 似于甲烷中的氢。所以这四个碳不可能在同一个平面上。因此 C 分 的碳原子肯定不可能在同一个平面上。
D 分子可以看成是由三个苯环组成的，因此 D 分子中所有的碳原子可能在同一个平面上。 根据上面分析得出：
CH3COONa +
CaO
△ NaOH
实验室制法
Na2CO3+CH4↑
CH3CH2OH
浓硫酸 170℃
C2H4↑+ H2O
催化剂
nCH≡CH
－( CH＝CH－)n
不反应
CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2↑
CaO
C6H5－COONa
△
+ NaOH
Na2CO3+C6H6
二、例题分析
【例题 1】（2011 海南高考）下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的有
12
CH3 CH3
A 中的 1 号碳和左边的苯环在同一个平面上，2 号碳和右边的苯环 在同一个平面上，由于这两个平面之间是由碳碳单键相连，而碳碳单键 是可以旋转的，因此 A 分子中所有的碳原子可能在同一个平面上。
B 分子中的取代基－C(CH3)3 可改写成
甲烷相似，因此 B 分子中所有的碳原子肯
CH3 —C —CH3
3. 实验室制取乙炔的原理是什么？
CaC2 属于离子型碳化物，它与水可水解。就是说碳化钙中的钙元素和 H2O 中的－OH 生 成氢氧化物，伴随产生的 H 与碳化物中碳原子结合生成相应的烃。即：CaC2 + 2H－OH → Ca(OH)2 + C2H2↑，同理：ZnC2 + 2H－OH→Zn(OH)2 + C2H2↑；Li2C2 + 2H－OH →2LiOH + C2H2 ↑；Mg2C3 + 4H－OH→2Mg(OH)2 + C3H4↑（丙炔）。
（3）烷烃中脱去 2 mol 氢原子形成 1 mol 双键要吸热。但 1，3—环己二稀（
）
脱去 2 mol 氢原子变成苯却放热，可推断苯比 1，3—环己二稀______（填“稳定”或“不稳
定”）。
（4）1866 年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性 质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释的事实是
答案：（1）
—COONa + NaOH
CaO △
Na2CO3 +
（2） HC≡C－CH＝CH－CH＝CH2 （3） 稳定 （4） A、D
浓硫酸
+ HO－NO2
△
—NO2 +H2O
（5） 介于单键和双键之间的特殊的键（共轭π键）。
【例题 7】目前，世界上已合成了几百万种有机超导体，TCNQ 是其中之一。TCNQ 的分
③、④这四个碳原子具有乙烯的平面型结构，它们在同 H
C
H②
H
C ③C
F
一平面上，而不在同一直线上，键角为 120°；③④⑤
④C
⑤C
⑥这四个碳原子具有乙炔的直线型结构，它们在同一直
F⑥ F
线上，键角为 180°。由此可知，这 6 个碳原子不可能都在一条直线上，但有可能都在同一
平面上。
答案：B、C
点拨：在有机化学中经常遇到分子中原子共（直）线共（面）的问题，这涉及到分子结
烷烃 烯烃 炔烃 苯的结构和性质比较
一、烷烃、烯烃和炔烃的结构和性质比较：
烷烃
烯烃
炔烃
苯（苯的同系物）
分子通式
CnH2n+2
CnH2n
CnH2n－2
CnH2n－6
分子
代 表
式
物
电子
式
结构 式
空间 构型
燃烧
CH4
C2H4
C2H2
H HC H
H
H HCH
H
正四面体
HH HC C H
HH
H－C＝C－H
平面型
【例题 2】 描述 CH3－CH＝CH－C≡C－CF3 分子结构的下列叙述中，正确的是
A. 6 个碳原子有可能都在一条直线上 B. 6 个碳原子不可能都在一条直线上
C. 6 个碳原子有可能都在同一平面上 D. 6 个碳原子不可能都在同一平面上
解析：依据基团的结构，将原题中的结构简式改 H
写为如图所示的立体结构，并将碳原子编号。①、②、 ① C H
极性分子， 1mol TCNQ 分子中存在 4 1mol“C＝C”和 4 1mol“C≡N”因此最多跟 12 mol H2 发生加成反应，只有 B 错误。
答案：B
三、易混淆点突破
1. 乙烯和乙炔都能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色，哪一种更快？
有些同学认为：乙烯分子中存在“C＝C”，而乙炔分子中存在“C≡C”，乙炔比乙烯更不 饱和，应该更容易与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应，其实不然。反应的快慢取决于不饱和键 断键的快慢，而不取决于不饱和键的多少，“C＝C”（键长 1.33×10－10 m）比“C≡C”（键长 1.20×10－10 m）更容易断裂，故乙烯使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色更快。
乙炔 H－C≡C－H 的直线结构，四个原子在一条直线上、在同一条直线上的原子
当然也处于同一平面内。类似这样的直线结构还有 HC≡N。
苯
的平面结构，12 个原子共面。
由上述的这几种为基本结构原型和思维起点，依据单键可以旋转、双键和三键不能旋转， 借助一定的立体几Байду номын сангаас知识（如只要有碳原子形成四个单键，就不可能存在所有的原子在同一 平面上），运用空间想象能力来解决这类问题。
如图分析：两个乙基上的四个 C 原子与甲烷中 的 C 原子相似，具有四面体的结构；直线 L 上有四 个原子，其中 3 个是 C 原子；根据乙烯的平面结构
P
H
C
H2 C
H3 C
H CL C
C C H2
C H3
可知直线 L 在平面 P 上，所以一定在同一平面上的 C 原子数为 6。通过 C－C 单键的旋转，
答案：20 有可能
点拨：根据烃的结构简式判断烃的空间构型，需要抓住甲烷、乙烯、乙炔和苯的基本结 构，再结合数学知识中的两点一直线，三点定一平面，问题便迎刃而解。
【例 5】下列分子中的 14 个碳原子可能在同一平面上的是：
CH3 CH3
CH3 C( CH3 )3
A.
B.
C.
D.
解析：解题的依据是甲烷和苯的空间构型，由于苯是平面正六边形知：
A. 乙烷
B. 甲苯
C. 氟苯
D. 四氯乙烯
解析：A 选项没有常说的平面结构，B 选项中甲基有四面体空间结构，C 选项氟原子代 替苯中 1 个氢原子的位置仍共平面，D 选项氯原子代替乙烯中氢原子的位置仍共平面。
答案：C、D
点拨：共平面的题是近年来常考点，这类题切入点是平面型结构。有平面型结构的分子 在中学主要有乙烯、1，3－丁二烯、苯三种，其中乙烯平面有 6 个原子共平面， 1，3－丁 二烯型的是 10 个原子共平面，苯平面有 12 个原子共平面。这些分子结构中的氢原子位置即 使被其他原子替代，替代的原子仍共平面。
构、空间想象和数学思维问题。
如甲烷的正四面体结构，碳原子居于正四面体的中心（四个单键、键角 109°28＇）， 分子中的 5 个原子中没有任何 4 个原子处于同一平面内。其中任意 3 个原子在同一平面内， 任意 2 个原子在同一直线上。
H C
H
H C
H
乙烯的平面结构，六个原子共面，键角均为 120°，类似这样的平面结构还有甲醛（H2C ＝O）四个原子共面。