单选题
391.下列按苯环上硝化反应的活性顺序排列正确的是[ ]。
A
对二甲苯>间二甲苯>甲苯〉苯
B
间二甲苯>对二甲苯>甲苯>苯
C
甲苯>苯>对二甲苯〉间二甲苯
D
苯>甲苯>间二甲苯>对二甲苯
答案解析
正确答案:B
解析:
这是一道关于**芳香烃亲电取代反应(硝化反应)活性**的题目。我们需要根据苯环上取代基的电子效应来判断反应的难易程度。
### 核心考点解析
1. **反应类型**:苯环上的硝化反应属于**亲电取代反应**。
2. **决定因素**: 苯环上的电子云密度越高,越容易受到亲电试剂(如 $NO_2^+$)的攻击,反应活性越强。
3. **取代基效应**:
* **甲基 ($-CH_3$)** 是**致活基团**(Activating Group),也是邻对位定位基。它通过**诱导效应**($+I$)和**超共轭效应向苯环提供电子,使苯环上的电子云密度增加,从而活化苯环。
* 苯环上连接的甲基越多,致活作用越强,反应活性越高。因此,二甲苯 > 甲苯 > 苯。
### 详细比较:间二甲苯 vs 对二甲苯
虽然两者都有两个甲基,但甲基在苯环上的相对位置不同,导致它们对特定位置的活化程度不同,进而影响整体反应速率。
* **间二甲苯 (m-Xylene)**:
* 两个甲基处于间位。
* 对于苯环上剩余的4个氢原子位置:
* 有两个位置(两个甲基之间的位置,以及两个甲基对面的位置)同时受到两个甲基的**邻位或对位**活化作用。
* 具体来说,C2和C4位(假设甲基在1,3位)分别受到一个甲基的邻位活化和另一个甲基的对位活化。这种**协同活化作用**使得这些位置的电子云密度极高。
* 统计上,间二甲苯有2个高度活化的位置。
* **对二甲苯 (p-Xylene)**:
* 两个甲基处于对位。
* 苯环上剩余的4个氢原子位置是等效的。
* 每个位置只受到一个甲基的**邻位**活化作用,而另一个甲基处于其对位,虽然也有活化作用,但不如间二甲苯中某些位置受到的“邻+对”双重强活化效应显著。
* 此外,从空间位阻角度看,对二甲苯的两个甲基相对,位阻较小;但在电子效应主导的亲电取代中,间二甲苯因存在被两个甲基强烈活化的位点(特别是两个甲基中间的位点,尽管有位阻,但电子效应极强,且其他位置也很活泼),其整体反应速率通常高于对二甲苯。
**实验事实与理论共识**:
在芳香族亲电取代反应中,多烷基苯的活性顺序通常为:
**均三甲苯 > 间二甲苯 > 对二甲苯 $\approx$ 邻二甲苯 > 甲苯 > 苯**
*注:虽然邻二甲苯和对二甲苯的活性非常接近,有时取决于具体反应条件,但**间二甲苯的活性明显高于对二甲苯**是公认的结论。这是因为间二甲苯中存在被两个甲基共同活化的位置(即两个甲基之间的碳原子,以及另外两个碳原子也受到较强的活化),使得其平均电子云密度更高,更易发生反应。*
### 选项分析
* **A. 对二甲苯 > 间二甲苯...**:错误,间二甲苯活性高于对二甲苯。
* **B. 间二甲苯 > 对二甲苯 > 甲苯 > 苯**:正确。符合二甲苯 > 甲苯 > 苯的大趋势,且正确排列了间位和对位异构体的活性。
* **C. 甲苯 > 苯 > ...**:错误,二甲苯含有两个致活基团,活性应高于甲苯。
* **D. 苯 > 甲苯...**:错误,苯没有致活基团,活性最低。
### 结论
按苯环上硝化反应活性由大到小排列:
**间二甲苯 > 对二甲苯 > 甲苯 > 苯**
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
硝化活性,间二甲苯大于对二
题目纠错
化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
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