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  • 2021-07-08 发布

2020届一轮复习人教版烃和卤代烃学案

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第二节 烃和卤代烃 考纲定位 要点网络 1.掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质。 2.掌握卤代烃的结构与性质以及它们之 间的相互转化。掌握取代、加成、消去 等有机反应类型。 3.了解烃类的重要应用。 4.了解有机化合物分子中官能团之间的 相互影响。 脂肪烃——烷烃、烯烃和炔烃 1.脂肪烃的结构特点和分子通式 烃类 结构特点 组成通式 烷烃 分子中碳原子之间以单键结合成链状,碳原子剩 余的价键全部以 4 条单键结合的饱和烃 CnH2n+2(n≥1) 烯烃 分子里含有碳碳双键的不饱和链烃 CnH2n(n≥2) 炔烃 分子里含有碳碳三键的不饱和链烃 CnH2n-2(n≥2) 2.烯烃的顺反异构 (1)顺反异构的含义:由于碳碳双键不能旋转而导致分子中的原子或原子团 在空间的排列方式不同所产生的异构现象。 (2)存在顺反异构的条件:每个双键碳原子上连接了两个不同的原子或原子 团。 (3)两种异构形式 顺式结构 反式结构 特点 两个相同的原子或原子团排列 在双键的同一侧 两个相同的原子或原子团排列 在双键的两侧 实例 顺­2­丁烯 反­2­丁烯 3.脂肪烃的物理性质 状态 常温下含有1~4个碳原子的烃为气态,随 碳原子数的增多,逐渐过渡到液态、固态 沸点 随着碳原子数增多,沸点逐渐升高; 同分异构体中,支链越多,沸点越低 相对密度 随着碳原子数的增多,相对密度逐渐增大, 密度均比水小 水溶性 均难溶于水 4.脂肪烃的化学性质 (1)烷烃的取代反应 ①取代反应:有机物分子中某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的 反应。 ②烷烃的卤代反应 a.反应条件:气态烷烃与气态卤素单质在光照下反应。 b.产物成分:多种卤代烃混合物(非纯净物)+HX。 c.定量关系(以 Cl2 为例): H~Cl2~HCl 即取代 1 mol 氢原子,消耗 1_mol Cl2 生成 1 mol HCl。 (2)烯烃、炔烃的加成反应 ①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。 ②烯烃、炔烃的加成示例 CH2===CH—CH3+Br2―→CH2BrCHBrCH3。 CH2===CH—CH3+H2O ― ― →催化剂 △ 。 CH2===CH—CH===CH2 + Br2―→CH2BrCHBr—CH=== CH2(1,2­ 加 成 ) , CH2===CH—CH===CH2+Br2―→ CH2Br—CH===CH—CH2Br(1,4­加成)。 CH≡CH+2Br2(足量)―→CHBr2—CHBr2。 CH≡CH+HCl ― ― →催化剂 △ CH2===CHCl(氯乙烯)。 ③烯烃、炔烃的加聚反应 nCH2===CH—CH3 ― ― →催化剂 。 nCH≡CH ― ― →催化剂 CH===CH。 注意:共轭二烯烃的加成(以 CH2===CH—CH===CH2 与 Br2 反应为例) ①1,2­加成:CH2===CH—CH===CH2+Br2 ②1,4­加成:CH2===CH—CH===CH2+Br2 ③全加成:CH2===CH—CH===CH2+2Br2 (3)脂肪烃氧化反应 烷烃 烯烃 炔烃 燃烧现象 燃烧火焰较 明亮 燃烧火焰明亮, 带黑烟 燃烧火焰很明亮,带浓 黑烟 通入酸性 KMnO4 溶液 不褪色 褪色 褪色 注意:烃(CxHy)燃烧的化学方程式为 CxHy+(x+y 4)O2 ― ― →点燃 xCO2+y 2H2O。 命题点 1 脂肪烃的组成、结构与性质 1.下列关于烷烃与烯烃的性质及反应类型的叙述正确的是 (  ) A.烷烃只含有饱和键,烯烃只含有不饱和键 B.烷烃不能发生加成反应,烯烃不能发生取代反应 C.烷烃的通式一定是 CnH2n+2,而烯烃的通式一定是 CnH2n D.烷烃与烯烃相比,发生加成反应的一定是烯烃 [答案] D 2.科学家在-100 ℃的低温下合成一种烃 X,此分子的球棍模型如图所示(图 中的连线表示化学键)。下列说法正确的是(  ) A.X 既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性 KMnO4 溶液褪色 B.X 是一种常温下能稳定存在的液态烃 C.X 和乙烷类似,都容易发生取代反应 D.充分燃烧等质量的 X 和甲烷,X 消耗氧气较多 A [观察该烃的球棍模型可知 X 的结构简式为 ,该烃分子中含有 碳碳双键,A 正确;由于是在低温下合成的,故该分子在常温下不能稳定存在, B 错误;X 分子中含有碳碳双键,易加成难取代,C 错误;该烃的分子式为 C5H4,故等质量燃烧时,CH4 的耗氧量较多,D 错误。] 3.β­月桂烯的键线式如图所示,一分子该物质与两分子溴发生加成反应的 产物(只考虑位置异构)理论上最多有(  ) A.2 种        B.3 种 C.4 种 D.6 种 C [ 与两分子 Br2 加成的产物有 、 、 、 ,共 4 种。] 4.某气态烃 1 mol 能与 2 mol HCl 加成,所得的加成产物每摩尔又能与 8 mol Cl2 反应,最后得到一种只含 C、Cl 两种元素的化合物,则气态烃为 (  ) A.丙烯 B.1­丁炔 C.丁烯 D.2­甲基­1,3­丁二烯 B [根据题意可知,气态烃含 C 少于 5 个,且含一个—C≡C—或两个 ,氢原子个数为 6,B 正确。] 不同的碳碳键对有机物性质的影响 (1)碳碳单键有稳定的化学性质,典型反应是取代反应; (2)碳碳双键中有一个化学键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加 聚反应; (3)碳碳三键中有两个化学键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加 聚反应; (4)苯的同系物支链易被酸性高锰酸钾溶液氧化,是因为苯环对取代基的影 响,而苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 命题点 2 脂肪烃结构的确定 5.某烷烃的结构简式为 。 (1)若该烷烃是由烯烃和 1 mol H2 加成得到的,则原烯烃的结构有________ 种。(不包括立体异构,下同) (2)若该烷烃是由炔烃和 2 mol H2 加成得到的,则原炔烃的结构有________ 种。 [解析] (1)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少一个 H,该位置就有可能 是原来存在碳碳双键的位置,除去重复的结构,该烃分子中这样的位置一共有 5 处。(2)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少两个 H,该位置就有可能是原来 存在碳碳三键的位置,该烃分子中这样的位置一共有 1 处。 [答案] (1)5 (2)1 6.已知 ― ― ― ― ― ― ― ― →酸性KMnO4溶液 +CH3COOH。 某烃的分子式为 C11H20,1 mol 该烃在催化剂作用下可以吸收 2 mol H2;用热 的酸性 KMnO4 溶液氧化,得到丁酮( )、琥珀酸 ( )和丙 酮( )三者的混合物。 该烃的结构简式:___________________________________。 [答案]  芳香烃的结构与性质 1.芳香化合物的分类 芳香化合物Error! 2.苯及苯的同系物的组成、结构特点 苯 苯的同系物 分子式 C6H6 通式:CnH2n-6(n>6) 结 ①苯环上的碳碳键是介于碳 ①分子中含有一个苯环;与苯 构 特 点 碳单键和碳碳双键之间的一 种独特的化学键 ②分子中所有原子一定(填 “一定”或“不一定”,右同) 在同一平面内 环相连的是烷基 ②与苯环直接相连的原子在 苯环平面内,其他原子不一定 在同一平面内 3.苯的同系物与苯的性质比较 (1)相同点——苯环性质 Error! (2)不同点 烷基对苯环有影响,所以苯的同系物比苯易发生取代反应;苯环对烷基也有 影响,所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 完成下列有关苯的同系物的化学方程式: ①硝化: +3HNO3 ― ― →浓硫酸 △ ②卤代: +Br2 ― ― →FeBr3 ; CH3+Cl2 ― ― →光 CH2Cl+HCl。 ③易氧化,能使酸性 KMnO4 溶液褪色: C2H5 ― ― ― ― ― ― ―→酸性KMnO4溶液 COOH。 注意:①苯的同系物或芳香烃侧链为烃基时,不管烃基碳原子数为多少,只 要直接与苯环相连的碳原子上有氢原子,就能被酸性 KMnO4 溶液氧化为羧基, 且羧基直接与苯环相连。 ②苯的同系物在 FeX3 催化作用下,与 X2 发生苯环上烷基的邻、对位取代反 应;在光照条件下,与 X2 则发生烷基上的取代反应,类似烷烃的取代反应。 4.苯的同系物的同分异构体的书写 分子式为 C9H12 的苯的同系物有 8 种,写出苯环上有三个取代基的结构简式: 命题点 1 芳香烃的组成、结构与性质 1.(2019·怀化模拟)下图为有关甲苯的转化关系图: 以下说法中正确的是(  ) A.反应①为取代反应,反应③为加成反应 B.反应②的现象是火焰明亮并带有浓烟 C.反应④的产物所有原子在同一平面上 D.反应④中 1 mol 甲苯最多与 3 mol H2 发生加成反应,是因为甲苯分子中 含有三个碳碳双键 B [A 项,①、③均为取代反应;B 项,分子中含碳量高,燃烧火焰明亮并 带有浓烟;C 项,—CH3 中四原子不会共面;D 项,苯环中不含碳碳双键或单 键。] 2.工业上可由乙苯生产苯乙烯: +H2,下列说法正确的是(  ) A.该反应的类型为加成反应 B.乙苯的同分异构体共有三种 C.可用 Br2/CCl4 鉴别乙苯和苯乙烯 D.乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数最多均为 7 C [A.由乙苯生产苯乙烯,单键变成双键,则该反应为消去反应,错误; B.乙苯含苯环的同分异构体可以是二甲苯,有邻、间、对三种,错误;C.苯乙烯 中含有碳碳双键,能使溴的 CCl4 溶液褪色,而乙苯不能,所以可用 Br2/CCl4 鉴 别乙苯和苯乙烯,正确;D.苯乙烯分子中,苯和乙烯均是平面形分子,通过碳碳 单键的旋转,可共平面的碳原子最多有 8 个,错误。] 3.有下列物质:①乙苯,②环己烯,③苯乙烯,④对二甲苯,⑤叔丁基苯 [ C(CH3)3] 回答下列问题: (1)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________。 (2)互为同系物的是________。 (3)能因化学反应而使溴的四氯化碳溶液褪色的是________。 (4) 写 出 ②④ 分 别 被 酸 性 高 锰 酸 钾 溶 液 氧 化 的 产 物 的 结 构 简 式 : ________________、________________。 [答案] (1)①②③④ (2)①⑤或④⑤ (3)②③ (4)HOOC(CH2)4COOH HOOC COOH 命题点 2 烃的共线、共面问题分析 4.某有机物结构简式为 ,关于该有机物的空间构型的 说法中正确的是(  ) A.该分子中所有的碳原子均可能处于同一平面上 B.该分子中一定共面的碳原子数至少为 8 个 C.该分子中至少有 9 个碳原子处于同一条直线上 D.该分子中可能处于同一平面的原子总数最多为 16 个 B [将此有机物中部分碳原子按如图所示编号, ,其中 1、2、3、8 号这 4 个碳原子 不可能在同一平面上,故 A 错误;该分子中,碳碳三键中的 3、4 号碳原子与双 键中的 5、6 号碳原子一定在同一平面上,与 3 号碳原子相连的 2 号碳原子一定 在这个平面内,与 6 号碳原子相连 的苯环上的碳原子以及其对位上的碳原子和 7 号碳原子一定在同一平面内,故在 同一平面内的碳原子数最少是 8 个,故 B 正确;乙炔中所有原子共直线,故最 多有 4 个碳原子在同一条直线上,故 C 错误;2、3、4、5、6、7 号碳原子以及 苯环上所有的原子都可能在同一平面内,故可能处于同一平面的原子数大于 16 个,故 D 错误。] 5.有机物 中,同一平面上的碳原子最多数 目和同一直线上的碳原子最多数目分别为________,________。 [解析] 根据甲烷正四面体,乙烯平面形,乙烯直线形,苯平面六边形,以 及三点确定一个平面,故此有机物可以化成 ,从 图中可以得出共线最多 4 个碳原子,共面最多 13 个碳原子。 [答案] 13 4 有机物分子的共面、共线分析模板 (1)直接连在饱和碳原子上的四个原子形成四面体形。 (2)直接连在双键碳原子上的四个原子与双键两端的碳原子处在同一平面上 (6 原子共面)。 (3)直接连在三键碳原子上的两个原子与三键两端的碳原子处在同一直线上 (4 原子共线)。 (4)直接连在苯环上的六个原子与苯环上的六个碳原子处在同一平面上(12 原子共面)。 注意:①有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键,均可 绕键轴自由旋转。 ②注意题目要求,如“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“至少”“最 多”“共线”“共面”等限制要求。 卤代烃的结构、性质及应用 1.卤代烃的物理性质及对环境的影响 烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物,官能团为—X(Cl、Br、 I),饱和一元卤代烃的通式为 CnH2n+1X(n≥1)。 (1)物理性质 (2)卤代烃对环境的影响 氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。 2.卤代烃的化学性质 (1)水解反应 ①反应条件:氢氧化钠的水溶液、加热。 ②C2H5Br 在碱性条件下水解的反应方程式为 C2H5Br+NaOH ― ― →H2O △ C2H5OH+NaBr。 (2)消去反应 ①概念 有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如 H2O、 HBr 等),而生成含不饱和键(如碳碳双键或碳碳三键)化合物的反应。 ②反应条件:氢氧化钠的醇溶液、加热。 ③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为 CH3CH2Br+NaOH ― ― →醇 △ CH2===CH2↑+NaBr+H2O。 ④ +2NaOH ― ― →醇 △ CH≡CH↑+2NaBr+2H2O。 提醒:卤代烃中所含卤素原子的检验 R—X ― ― ― ― ― ― →NaOH水溶液 △ R—OH ― ― ― ― ― ― ― ― →稀硝酸酸化 (中和过量的NaOH) NaX ― ― ― ― ―→AgNO3溶液 Error! (3)卤代烃水解反应和消去反应的比较 反应类型 水解反应(取代反应) 消去反应 反应条件 强碱的水溶液、加热 强碱的醇溶液、加热 断键方式 反应本质 和通式 卤代烃分子中—X 被水 中的—OH 所取代,生成 醇; R—CH2—X+NaOH ― ― →H2O △ R—CH2OH+NaX 相邻的两个碳原子间脱去小分 子 HX; +NaOH ― ― →醇 △ +NaX+ H2O 应用 引入—OH,生成含—OH 的化合物 消去 HX,生成含碳碳双键或碳 碳三键的不饱和化合物 注意:消去反应的卤代烃的结构应具备连接卤素原子的碳原子的邻位碳原子 上含有氢原子,即 。 3.卤代烃的获取方法 (1)取代反应 乙烷与 Cl2 反应的化学方程式: CH3CH3+Cl2 ― ― →光照 CH3CH2Cl+HCl。 苯与 Br2 反应的化学方程式: +Br2 ― ― →FeBr3 Br+HBr。 C2H5OH 与 HBr 反应的化学方程式: C2H5OH+HBr ― ― →△ C2H5Br+H2O。 (2)不饱和烃的加成反应 丙烯与 Br2、HBr 反应的化学方程式: CH2===CHCH3+Br2―→CH2BrCHBrCH3、 CH3—CH===CH2+HBr ― ― →催化剂 或 CH3—CH2—CH2Br。 乙炔与 HCl 制氯乙烯的化学方程式: CH≡CH+HCl ― ― →催化剂 △ CH2===CHCl。 命题点 1 卤代烃的性质及应用 1.(2019·玉溪模拟)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是 (  )  甲    乙       丙     丁 A.四种物质中分别加入氯水,均有红棕色液体生成 B.四种物质中加入 NaOH 溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入 AgNO3 溶液,均有沉淀生成 C.四种物质中加入 NaOH 的醇溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入 AgNO3 溶液,均有沉淀生成 D.乙发生消去反应得到两种烯烃 B [这四种有机物均不能与氯水反应,A 项不正确;B 项描述的是卤代烃中 卤素原子的检验方法,操作正确,B 项正确;甲、丙和丁均不能发生消去反应, C 项不正确;乙发生消去反应只有一种产物,D 项不正确。] 2.以下物质中,按要求填空: ① CH2Br ②CH3CH2CH2Br ③CH3Br  ④CH3CHBrCH2CH3 (1)上述物质中既能发生水解反应又能发生消去反应的是________。 (2)物质④发生消去反应的条件为_______________________________, 产物有__________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)由物质②制取 1,2­丙二醇的合成路线为________________________ ______________________________________________________(注明条件)。 [答案] (1)②④ (2)氢氧化钠的醇溶液,加热 CH 2===CHCH2CH3、CH3CH===CHCH3、 NaBr、H2O (3)CH3CH2CH2Br ― ― ― ― ― ― →NaOH醇溶液 △ CH3CH===CH2 ― ― →Br2 3.化合物 X 的分子式为 C5H11Cl,用 NaOH 的醇溶液处理 X,可得分子式 为 C5H10 的两种产物 Y、Z,Y、Z 经催化加氢后都可得到 2­甲基丁烷。若将化合 物 X 用 NaOH 的 水 溶 液 处 理 , 则 所 得 有 机 产 物 的 结 构 简 式 可 能 是 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 [解析] 由 2­甲基丁烷的结构可推知 X 的碳骨架结构为 ,从而 推知有机物 X 的结构简式为 ,则用 NaOH 的水溶液处理所得有机产物的结构简式可能是 。 [答案]  消去反应的规律 (1)两类卤代烃不能发生消去反应 ①与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子,如 CH3Cl。 ②与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子,如 。 (2)有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应 可生成不同的产物。例如: +NaOH ― ― →醇 △ CH2===CH—CH2—CH3(或 CH3—CH===CH—CH3)+NaCl+H2O。 (3) 型卤代烃,发生消去反应可以生成 R—C≡C—R,如 BrCH2CH2Br+2NaOH ― ― →醇 △ CH≡CH↑+2NaBr+2H2O。 命题点 2 卤代烃在有机合成中的重要作用 4.富马酸(反式丁烯二酸)与 Fe 2+形成的配合物——富马酸铁又称“富血 铁”,可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线: (1)下列转化的反应类型:A→B:__________,B→C:__________;C→D: __________。 (2)写出下列转化的化学方程式: ①A→B:__________________________________________________。 ②D→E:__________________________________________________。 [答案] (1)取代反应 消去反应 加成反应 (2)① +Cl2 ― ― →光照 +HCl ② +2NaOH ― ― →醇 △ +2NaBr+2H2O 5.化合物 A 可由环戊烷经三步反应合成: ― ― →反应1 X ― ― →反应2 Y ― ― →反应3 (A) 反 应 1 的 试 剂 与 条 件 为 ________ ; 反 应 2 的 化 学 方 程 式 为 _______________________________________________________________; 反应 3 可用的试剂为________,化学方程式为_____________________ _______________________________________________________________。 [答案] Cl2/光照  +NaOH ― ― →H2O △ +NaCl O2/Cu 2 +O2 ― ― →Cu △ 2 +2H2O 卤代烃在有机合成中的四大作用 (1)桥梁作用 (2)改变官能团的个数 如 CH3CH2Br ― ― →NaOH 醇, △ CH2===CH2 ― ― →Br2 CH2BrCH2Br。 (3)改变官能团的位置 如 CH2BrCH2CH2CH3 ― ― →NaOH 醇, △ CH2===CHCH2CH3 ― ― →HBr 。 (4)进行官能团的保护 如在氧化 CH2===CHCH2OH 的羟基时,碳碳双键易被氧化,常采用下列方 法保护:CH2===CHCH2OH ― ― →HBr ― ― →氧化 ― ― ― ― ― ― →①NaOH/醇, △ ②H+ CH2===CH—COOH。 1.(2019·全国卷Ⅱ)环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各 种材料的粘结性能,已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环 氧树脂 G 的合成路线: 已知以下信息: ② ③ 回答下列问题: (1)A 是一种烯烃,化学名称为________,C 中官能团的名称为________、 ________。 (2)由 B 生成 C 的反应类型为____________。 (3)由 C 生成 D 的反应方程式为__________________________________ ___________________________________________________________。 (4)E 的结构简式为___________________________________________。 (5)E 的二氯代物有多种同分异构体,请写出其中能同时满足以下条件的芳香 化合物的结构简式____________、__________________。 ①能发生银镜反应; ②核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为 3∶2∶1。 (6)假设化合物 D、F 和 NaOH 恰好完全反应生成 1 mol 单一聚合度的 G,若 生成的 NaCl 和 H2O 的总质量为 765 g,则 G 的 n 值理论上应等于________。 [解析] (1)A 有三个碳原子,且为烯烃,因此 A 的名称为丙烯;由 B 和 HOCl 生成的 C 为 ,因此 C 中的官能团为氯原子和羟基。 (3)C 的结构简式为 ,在 NaOH 作用下生成 ,该反应方程式为 +NaOH―→ +NaCl+H2O (或 +NaOH―→ +NaCl+H2O)。 (4)由生成物 F 以及信息①可知,E 的结构简式为 。 (5)E 的同分异构体是芳香族化合物,说明含有苯环;能发生银镜反应说明含 有醛基;有三组峰说明有三种等效氢原子,有一定的对称性,三组峰的面积比为 3∶2∶1,由此可写出满足条件的结构简式为 。 (6)由题给信息②③可知,要生成 1 mol G,同时生成(n+2) mol NaCl 和(n+ 2) mol 水,即得(n+2) mol×(58.5+18) g·mol-1=765 g,解得 n=8。 [答案] (1)丙烯 氯原子 羟基 (2)加成反应 (3) +NaOH―→  +NaCl+H2O(或 + NaOH―→ +NaCl+H2O) (4)  (5)   (6)8 2.(2018·全国卷Ⅲ,节选) A        (1)B 为单氯代烃,由 B 生成 C 的化学方程式为_______________________ _______________________________________________________________。 (2)由 A 生成 B 的反应类型是________。 [答案] (1)HC≡C—CH2Cl+NaCN ― ― →△ HC≡C—CH2CN+NaCl (2)取代反应 3.(2017·全国卷Ⅰ,节选)写出用环戊烷和 2­丁炔为原料制备化合物 的合成路线_______________________________________________ _____________________________________________________(其他试剂任选)。 (已知 ) [ 答 案 ]   ― ― →Cl2 hν ― ― ― ― ― ― →NaOH/C2H5OH △ ― ― → 催化剂 ― ― →Br2/CCl4