2019届一轮复习人教版第十一章第34讲烃和卤代烃学案 18页

第34讲　烃和卤代烃 考纲要求　1.掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构和性质。2.掌握卤代烃的结构和性质。3.了解烃类物质的重要应用。‎ 考点一　烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质 ‎1．烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式 ‎2．脂肪烃的物理性质 性质 变化规律 状态 常温下含有1～4个碳原子的烃都是气态，随着碳原子数的增多，逐渐过渡到液态、固态 沸点 随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高；同分异构体之间，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 ‎3.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：～Cl2～HCl即取代1 mol氢原子，消耗1_mol卤素单质生成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、炔烃的加成反应(写出有关反应方程式)‎ ‎(3)加聚反应 ‎①丙烯加聚反应方程式为 nCH2==CH—CH3 。‎ ‎②乙炔加聚反应方程式为nCH≡CH?CH==CH?。‎ ‎(4)二烯烃的加成反应和加聚反应 ‎①加成反应 ‎②加聚反应：nCH2==CH—CH==CH2?CH2—CH==CH—CH2?。‎ ‎(5)脂肪烃的氧化反应 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 ‎(1)符合通式CnH2n＋2的烃一定是烷烃(√)‎ ‎(2)丙烷分子中的碳原子在同一条直线上(×)‎ ‎(3)乙烯和乙炔可用酸性KMnO4溶液鉴别(×)‎ ‎(4)聚丙烯可发生加成反应(×)‎ ‎(5)烷烃同分异构体之间，支链越多，沸点越高(×)‎ ‎(6)顺2丁烯和反2丁烯均能使溴水褪色(√)‎ ‎(7)CH2==CHCH==CH2与Br2发生加成反应可生成Br—CH2CH==CHCH2—Br和2种物质(×)‎ ‎1．按要求填写下列空白：‎ ‎(1)CH3CH==CH2＋________―→，反应类型：____________。‎ ‎(2)CH3CH==CH2＋Cl2____________＋HCl，反应类型：____________。‎ ‎(3)CH2==CH—CH==CH2＋________―→，反应类型：______。‎ ‎(4)____________＋Br2―→，反应类型：____________。‎ ‎(5)____________ ，反应类型：____________。‎ 答案　(1)Cl2　加成反应 ‎(2)　取代反应 ‎(3)Br2　加成反应 ‎(4)CH3—C≡CH　加成反应 ‎(5)nCH2==CHCl　加聚反应 ‎2．某烷烃的结构简式为。‎ ‎(1)用系统命名法命名该烃：_______________________________________________。‎ ‎(2)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)‎ ‎(3)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。‎ ‎(4)该烷烃在光照条件下与氯气反应，生成的一氯代烷最多有________种。‎ 答案　(1)2,3二甲基戊烷　(2)5　(3)1　(4)6‎ 解析　(1)该烷烃中最长的碳链上有五个碳原子，属于戊烷，有两个取代基，故其名称为2,3二甲基戊烷。(2)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。(3)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。(4)该烷烃分子中有6种等效氢原子，故与氯气反应生成的一氯代烷最多有6种。‎ ‎1．科学家在－100 ℃的低温下合成一种烃X，此分子的结构如图所示(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 答案　A 解析　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；该烃的化学式为C5H4，故等质量燃烧时，CH4的耗氧量较多，D错误。‎ ‎2．(2017·天津模拟)有机物的结构可用“键线式”表示，如：CH3CH==CHCH3可简写为，有机物X的键线式为，下列说法不正确的是(　　)‎ A．X与溴的加成产物可能有3种 B．X能使酸性KMnO4溶液褪色 C．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 D．Y是X的同分异构体，且属于芳香烃，则Y的结构简式为 答案　C 解析　X分别与1分子Br2，2分子Br2，3分子Br2加成得到3种加成产物，A项正确；X与足量H2加成后的产物中只有两种不等效氢原子，因而只有两种一氯取代物，C项错误；Y的化学式为C8H8，与X相同，D项正确。‎ ‎3．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　‎ 烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解 考点二　苯的同系物、芳香烃 芳香烃 ‎1．苯的同系物的同分异构体 以C8H10芳香烃为例 名称 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 结构 简式 ‎2．苯的同系物与苯的性质比较 ‎(1)相同点 因都含有苯环 ‎(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方程式：‎ ‎①硝化：＋3HNO3 。‎ ‎②卤代：＋Br2 ；‎ ‎＋Cl2 。‎ ‎③易氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色：‎ 。‎ ‎(1)某烃的分子式为C11H16，它不能与溴水反应，但能使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中只含有一个烷基，符合条件的烃有7种(　　)‎ ‎(2)甲苯与氯气光照条件下反应，主要产物是2,4二氯甲苯(　　)‎ ‎(3)苯的二氯代物有三种(　　)‎ ‎(4)己烯中混有少量甲苯，先加入足量溴水，然后加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，则证明己烯中混有甲苯(　　)‎ ‎(5)C2H2与的最简式相同(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√‎ 解析　(1)C11H16满足CnH2n－6，属于苯的同系物，只含一个烷基，因而其结构为，戊基有8种，其中不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因而符合条件的同分异构体有7种。‎ ‎(2)Cl2与甲苯光照条件下发生取代反应，主要取代甲基上的氢原子。‎ ‎(3)苯的二氯取代物有邻、间、对三种。‎ ‎(4)己烯与足量溴加成反应后，碳碳双键变为单键，只有甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。‎ ‎(5)的化学式为C8H8，最简式为“CH”。‎ 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[]‎ 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　 ‎ 题组一　芳香烃的性质及应用 ‎1．异丙苯[]是一种重要的化工原料，下列关于异丙苯的说法不正确的是 ‎(　　)‎ A．异丙苯是苯的同系物 B．可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯 C．在光照条件下，异丙苯与Cl2发生取代反应生成的氯代物有三种 D．在一定条件下能与氢气发生加成反应 答案　C 解析　在光照的条件下，主要发生侧链上的取代反应，可生成多种氯代物，包括一氯代物、二氯代物等。‎ ‎2．(2018·广西柳州中学月考)苯并(a)芘是一种致癌物、致畸源及诱变剂，也是多环芳烃中毒性最大的一种强致癌物。苯并(a)芘的结构简式如图所示，下列有关苯并(a)芘的说法中不正确的是(　　)‎ A．苯并(a)芘的分子式为C20H12，属于稠环芳香烃 B．苯并(a)芘与互为同分异构体 C．苯并(a)芘在一定条件下可以发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．苯并(a)芘不易溶于水，易溶于苯、氯仿等有机溶剂 答案　B 解析　根据结构简式可得苯并(a)芘的分子式为C20H12，苯并(a)芘是由5个苯环形成的稠环芳香烃，A正确；苯并(a)芘与分子式不同，不属于同分异构体，B错误；苯并(a)芘分子中苯环上的氢原子在一定条件下可以发生取代反应，但不能使酸性KMnO4溶液褪色，C正确；苯并(a)芘属于稠环芳香烃，是一种相对分子质量比较大的有机物，易溶于有机溶剂苯、氯仿等，不易溶于水，D正确。‎ 题组二　芳香烃的同分异构体 ‎3．(2017·广东省揭阳模拟)下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是 (　　)‎ A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种 B．与互为同分异构体的芳香族化合物有6种 C．含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯取代物可能有3种 D．菲的结构简式为，它与硝酸反应，可生成 5种一硝基取代物 答案　B 解析　含3个碳原子的烷基有两种，甲苯苯环上的氢原子有3种，故产物有6种，A项正确；B项中物质的分子式为C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族化合物中有1种醇(苯甲醇)、1种醚(苯甲醚)、3种酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)，总共有5种，B项错误；含有5个碳原子的烷烃有3种同分异构体：正戊烷、异戊烷和新戊烷，其一氯代物分别为3、4、1种，C项正确；由菲的结构可以看出其结构中含有5种氢原子，可生成5种一硝基取代物，D项正确。‎ ‎4．(1)已知立方烷的键线式如图，则立方烷的分子式为________，一氯代物有______种，二氯代物有_____________________________________种。‎ ‎(2)已知金刚烷的键线式如图，可以看作四个等同的六元环构成的空间构型。‎ 则金刚烷的分子式为________，一氯代物有________种，二氯代物有________种。‎ 答案　(1)C8H8　1　3　(2)C10H16　2　6‎ 题组三　芳香烃综合应用 ‎5．(2017·武汉二中期末)二氧化碳和氢气按一定的体积比混合，在一定条件下可以制得烯烃，该技术已经成为节能减碳的有效途径之一。苯是一种重要的化工原料，下图是合成橡胶和TNT的路线。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)工业上从煤焦油提取苯的操作名称为________。‎ ‎(2)烯烃B的名称为________；E的结构简式为______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出反应类型：反应②________；反应③_______________________________________。‎ ‎(4)写出反应①的化学方程式：___________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)D在一定条件下与足量H2反应后的产物，其一氯代物有________种。‎ 答案　(1)分馏 ‎(2)乙烯　CH2==CH—CH==CH2‎ ‎(3)取代反应　消去反应 ‎(4)3H2O ‎(5)6‎ 解析　(1)苯溶解在煤焦油中，煤焦油中不同成分的沸点不同，故可通过分馏的方法得到苯。(2)1个C8H9Cl中有8个C，结合其反应物有苯，1个苯中有6个C，可知B为乙烯。对比反应③的反应物(C8H9Cl)及目标生成物()，可推知D为苯乙烯，故E为CH2==CH—CH==CH2。(3)B为CH2==CH2，与Cl2反应生成CH2ClCH2Cl，CH2ClCH2Cl与苯发生取代反应生成；D为苯乙烯，故生成苯乙烯的反应为消去反应。(4)在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生硝化反应生成。(5)D为，在一定条件下与足量H2反应生成，其环上一氯代物有4种，乙基上一氯代物有2种，共有6种。‎ 考点三　卤代烃 ‎1．卤代烃的概念 ‎(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基)。‎ ‎(2)官能团是卤素原子。‎ ‎2．卤代烃的物理性质 ‎(1)沸点：比同碳原子数的烃沸点要高；‎ ‎(2)溶解性：水中难溶，有机溶剂中易溶；‎ ‎(3)密度：一般一氟代烃、一氯代烃比水小，其余比水大。‎ ‎3．卤代烃的化学性质 ‎(1)卤代烃水解反应和消去反应的比较 反应类型 取代反应(水解反应)‎ 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＋NaOHR—CH2OH＋NaX 相邻的两个碳原子间脱去小分子HX；‎ ‎＋NaOH ‎＋NaX＋H2O 产生特征 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键的化合物 ‎(2)消去反应的规律 消去反应：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(如双键或三键)的化合物的反应。‎ ‎①两类卤代烃不能发生消去反应 结构特点 实例 与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子 CH3Cl 与卤素原子相连的碳有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子 ‎、‎ ‎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：‎ ‎ 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＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O ‎4．卤代烃的获取方法 ‎(1)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应 如CH3—CH==CH2＋Br2――→CH3CHBrCH2Br；‎ CH3—CH==CH2＋HBr；‎ CH≡CH＋HClCH2==CHCl。‎ ‎(2)取代反应 如乙烷与Cl2：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl；‎ 苯与Br2：；‎ C2H5OH与HBr：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。‎ ‎(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高(√)‎ ‎(2)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯(√)‎ ‎(3)在溴乙烷中加入AgNO3溶液，立即产生淡黄色沉淀(×)‎ ‎(4)取溴乙烷水解液，向其中加入AgNO3溶液，可观察到淡黄色沉淀(×)‎ ‎(5)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应(×)‎ 以下物质中，按要求填空：‎ ‎①　②CH3CH2CH2Br　③CH3Br　④CH3CHBrCH2CH3‎ ‎(1)物质的熔沸点由高到低的顺序是________________(填序号)。‎ ‎(2)上述物质中既能发生水解反应又能发生消去反应的是________。‎ ‎(3)物质④发生消去反应的条件为______________________________________________，产物有________________________________________________________________________。‎ ‎(4)由物质②制取1,2丙二醇经历的反应类型有_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)检验物质③中含有溴元素的试剂有______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)①＞④＞②＞③‎ ‎(2)②④‎ ‎(3)氢氧化钠的醇溶液，加热　CH2==CHCH2CH3、CH3CH==CHCH3、NaBr、H2O ‎(4)消去反应、加成反应、水解反应 ‎(5)氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液 ‎1．(2017·陕西长安一中质检)在卤代烃RCH2CH2X中化学键如图所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．发生水解反应时，被破坏的键是①和③‎ B．发生消去反应时，被破坏的键是①和④‎ C．发生水解反应时，被破坏的键是①‎ D．发生消去反应时，被破坏的键是②和③‎ 答案　C 解析　卤代烃水解反应是卤原子被羟基取代生成醇，只断①键；消去反应是卤代烃中卤原子和卤原子相邻的碳上氢原子共同去掉，断①③键。‎ ‎2．(2017·石家庄一检)有机物M、N、Q之间的转化关系为，下列说法正确的是(　　)‎ A．M的同分异构体有3种(不考虑立体异构)‎ B．N分子中所有原子共平面 C．Q的名称为异丙烷 D．M、N、Q均能与溴水反应 答案　A 解析　依题意，M、N、Q的结构简式分别为、、。求M的同分异构体可以转化为求丁烷的一氯代物，丁烷有2种同分异构体：CH3CH2CH2CH3、，它们的一氯代物均有2种，故丁烷的一氯代物共有4种，除M外，还有3种，A项正确；N分子可以看成乙烯分子中的2个氢原子被甲基取代，乙烯分子中所有原子共平面，甲烷分子中所有原子不可能共平面，所以N分子中所有原子不可能共平面，B项错误；Q的名称是异丁烷，C项错误；M、Q不能与溴水反应，N分子中含有碳碳双键，能与Br2发生加成反应，D项错误。‎ ‎3．(2018·大连二十四中月考)有两种有机物Q()与P()，下列有关它们的说法中正确的是(　　)‎ A．二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2‎ B．二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应 C．一定条件下，二者在NaOH溶液中均可发生取代反应 D．Q的一氯代物只有1种，P的一溴代物有2种 答案　C 解析　Q中两个甲基上有6个等效氢原子，苯环上有2个等效氢原子，峰面积之比应为3∶1，A项错误；Q中苯环上的卤素原子无法发生消去反应，P中与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上缺少氢原子，无法发生消去反应，B项错误；在适当条件下，卤素原子均可被—OH取代，C项正确；Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代，其一氯代物有2种，D项错误。‎ ‎1．(2016·北京理综，9)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项，甲苯生成二甲苯是甲苯苯环上的氢原子被甲基取代，属于取代反应，正确；B项，甲苯的相对分子质量介于二甲苯和苯之间，故沸点也介于二甲苯和苯的沸点之间，即介于80 ℃和144 ℃之间，错误；C项，苯的沸点和二甲苯的沸点相差很大(大于30 ℃)，可用蒸馏的方法将苯从反应所得产物中首先分离出来，正确；D项，因对二甲苯的熔点较高，可用冷却结晶的方法从二甲苯混合物中将对二甲苯分离出来，正确。‎ ‎2．(2017·海南，15)已知苯可以进行如下转化：‎ 溴苯　　 苯　　 ① ②　　　C 回答下列问题：‎ ‎(1)反应①的反应类型为________，化合物A的化学名称为________。‎ ‎(2)化合物B的结构简式为________，反应②的反应类型为________。‎ ‎(3)如何仅用水鉴别苯和溴苯____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)加成反应　环己烷　(2) 　消去反应　(3)加入水，油层在上层的为苯，油层在下层的为溴苯 解析　(1)反应①为加成反应，生成A为，为环己烷。‎ ‎(2)环己烷在光照条件下与氯气发生氯代生成B()，B再发生消去反应生成。‎ ‎(3)苯的密度比水小，溴苯的密度比水大，加入水，油层在上层的为苯，油层在下层的为溴苯。‎ ‎3．[2016·全国卷Ⅲ，38(1)(2)(3)(4)(5)]端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应。‎ ‎2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R＋H2‎ 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)B的结构简式为________，D的化学名称为________。‎ ‎(2)①和③的反应类型分别为________、________。‎ ‎(3)E的结构简式为______________________。用1 mol E合成1,4二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________ mol。‎ ‎(4)化合物()也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，写出其中3种的结构简式_____________________________________________________。‎ 答案　(1) 　苯乙炔 ‎(2)取代反应　消去反应 ‎(3) 　4‎ ‎(4) ‎ ‎(5) 、、、、‎ ‎ (任写三种)‎ 解析　(1)对比B、C的结构结合反应条件及B的分子式可知B为乙苯，其结构简式为，逆推可知A为苯；根据D的结构简式可知D的化学名称为苯乙炔。(2)①是苯环上的氢原子被乙基取代，发生的是取代反应，对比C、D的结构可知反应③的反应类型是消去反应。(3)结合题给信息，由D的结构可推知E的结构简式为。1 mol碳碳三键能与2 mol氢气完全加成，用1 mol E合成1,4二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气4 mol。(4)根据题干信息可知化合物()发生Glaser偶联反应生成聚合物的化学方程式为。(5)芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3‎ ‎∶1，符合条件的结构简式有、、、、等。‎