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- 2021-08-23 发布
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第33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________个碳原子的烃都是气态,随着碳原子数的增多,逐渐过渡到________、________
沸点
随着碳原子数的增多,沸点逐渐________;同分异构体之间,支链越多,沸点________
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.脂肪烃的化学性质比较
烷烃
烯烃
炔烃
活动性
较稳定
较活泼
较活泼
取代反应
能够与卤素取代
加成反应
不能发生
能与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表卤素原子)
氧化反应
淡蓝色火焰
燃烧火焰明
亮,有黑烟
燃烧火焰明
亮,有浓烟
不与酸性高锰酸钾溶液反应
能使酸性高锰酸钾溶液褪色
加聚反应
不能发生
能发生
鉴别
不能使溴水、酸性
高锰酸钾溶液褪色
能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
注意 烷烃与卤素单质的取代反应是分子中的氢原子逐步被取代,并且是各步反应同时进行,产物是烃的多种卤代物的混合物和卤化氢。
深度思考
按要求书写方程式:
(1)乙烷和Cl2生成一氯乙烷
________________________________________________________________________。
(2)烷烃的燃烧通式
________________________________________________________________________。
(3)单烯链烃的燃烧通式
________________________________________________________________________。
(4)丙烯的主要化学性质
①使溴的CCl4溶液褪色
________________________________________________________________________;
②与H2O的加成反应
________________________________________________________________________;
③加聚反应
________________________________________________________________________。
(5)单炔链烃的燃烧通式
________________________________________________________________________。
(6)乙炔的主要性质
①乙炔和H2生成乙烷
________________________________________________________________________;
②乙炔和HCl生成氯乙烯
________________________________________________________________________;
③氯乙烯的加聚反应
________________________________________________________________________。
(7)CH2CHCHCH2与Br21∶1加成可能的反应:
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组一 脂肪烃的结构与性质
1.(2016·安徽无为中学月考)在1.013×105Pa下,测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列说法正确的是( )
物质名称
沸点/℃
正丁烷CH3(CH2)2CH3
-0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH3
36.0
异戊烷CH2CH2CHCH3CH3
27.8
新戊烷CCH3CH3CH3CH3
9.5
正己烷CH3(CH2)4CH3
69.0
A.在标准状况时,新戊烷是气体
B.在1.013×105Pa、20℃时,C5H12都是液体
C.烷烃随碳原子数的增加,沸点降低
D.C5H12随支链的增加,沸点降低
2.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
3.某有机物的结构简式为
HC≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡CH
下列描述正确的是( )
A.该有机物常温常压下呈气态,且易溶于水
B.该有机物能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.该有机物分子为直线形的极性分子
D.该有机物可由乙炔和含氮化合物加聚制得
题组二 烯烃、炔烃的加成和氧化反应规律
4.(2017·渭南实验中学月考)玫瑰的香味物质中包含苧烯,苧烯的键线式为。
(1)1mol苧烯最多可以跟________molH2发生反应。
(2)写出苧烯跟等物质的量的Br2发生加成反应所得产物的可能的结构:
________________________________________________________________________
(用键线式表示)。
(3)有机物A是苧烯的同分异构体,分子中含有“R”结构,A可能的结构为
________________________________________________________________________
(用键线式表示)。
(4)写出R和Cl2发生1,4加成反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
5.某烃的分子式为C11H20,1mol该烃在催化剂作用下可以吸收2molH2;用热的酸性KMnO4溶液氧化,得到丁酮(COCH2CH3CH3)、琥珀酸
(COHOCH2CH2COOH)和丙酮
(COCH3CH3)三者的混合物。
该烃的结构简式:___________________________________________________。
1.结构决定性质
不同的碳碳键对有机物的性质有着不同的影响:
(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)碳碳叁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。
2.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:
________________________________。
深度思考
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(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,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( )
2.从基团之间相互影响的角度分析甲苯易发生取代反应和氧化反应的原因。甲苯的苯环和甲基上氢原子均能与氯发生取代反应,反应发生的条件有什么差异?
题组一 芳香烃的同分异构体
1.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
2.“PX”即为对二甲苯,是一种可燃、低毒化合物,毒性略高于乙醇,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,爆炸极限1.1%~7.0%(体积分数)。是一种用途极广的有机化工原料。下列关于“PX”的叙述不正确的是( )
A.“PX”的化学式为C8H10,1H—NMR有2组吸收峰
B.“PX”能使酸性高锰酸钾溶液褪色,属于苯的同系物
C.“PX”二溴代物有3种同分异构体
D.“PX”不溶于水,密度比水小
题组二 芳香烃的性质及应用
3.柑橘中柠檬烯的结构可表示为,下列关于这种物质的说法中正确的是( )
A.与苯的结构相似,性质也相似
B.可使溴的四氯化碳溶液褪色
C.易发生取代反应,难发生加成反应
D.该物质极易溶于水
4.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,Y是X的同分异构体,且属于芳香烃。下列有关于Y的说法正确的是( )
A.Y能使酸性KMnO4溶液褪色,所以是苯的同系物
B.Y能使溴水褪色,且静置后不分层
C.Y不能发生取代反应
D.Y能发生加聚反应生成
5.苯的同系物中,有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸,反应如下:
(R、R′表示烷基或氢原子)
(1)现有苯的同系物甲、乙,分子式都是C10H14,甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸,它的结构简式是____________________________________________;
乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸,则乙可能的结构有________种。
(2)有机物丙也是苯的同系物,分子式也是C10H14,它的苯环上的一溴代物只有一种,试写出丙所有可能的结构简式_____________________________。
1.苯环上位置异构的书写技巧——定一(或定二)移一法
在苯环上连有两个新的原子或原子团时,可固定一个移动另一个,从而写出邻、间、对三种异构体;苯环上连有三个新的原子或原子团时,可先固定两个原子或原子团,得到三种结构,再逐一插入第三个原子或原子团,这样就能写全含有芳香环的同分异构体。
例如:二甲苯苯环上的一氯代物的同分异构体共有六种(2+3+1=6)。
2.苯的同系物的两条重要性质
(1)与卤素(X2)的取代反应
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。
(2)被强氧化剂氧化
苯的同系物能(与苯环相连的碳原子上含氢)被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化而使溶液褪色。
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____________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____________。
2.卤代烃的物理性质
(1)沸点:比同碳原子数的烃沸点要________;
(2)溶解性:水中________溶,有机溶剂中________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叁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__________(如双键或叁键)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:
+NaOHCH2===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――→;
CH3—CH===CH2+HBr;
CH≡CH+HClCH2===CHCl。
(2)取代反应
如乙烷与Cl2:______________________________________________;
苯与Br2:___________________________________________;
C2H5OH与HBr:_____________________________________________________。
深度思考
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高( )
(2)溴乙烷与NaOH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( )
2.证明溴乙烷中溴元素的存在,有下列几步,其正确的操作顺序是________(填序号)。
①加入硝酸银溶液 ②加入氢氧化钠溶液 ③加热
④加入蒸馏水 ⑤加入稀硝酸至溶液呈酸性 ⑥加入氢氧化钠醇溶液
1.①1溴丙烷与2溴丙烷分别和氢氧化钠的醇溶液混合加热;
②1溴丙烷与2溴丙烷分别和氢氧化钠的水溶液混合加热,则下列说法正确的是( )
A.①和②产物均不同
B.①和②产物均相同
C.①产物相同,②产物不同
D.①产物不同,②产物相同
2.(2015·大连二十四中月考)有两种有机物Q(BrBrCH3CH3)与P(ClCH3CH3Cl),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
3.(2016·安庆期中)下列化合物在一定的条件下,既能发生消去反应又能发生水解反应的是________。
①CH3Cl ②CHBrCH3CH3
③CCH3CH3CH3CH2Cl④CH2Br
1.连接烃和烃的衍生物的桥梁
烃通过与卤素发生取代反应或加成反应转化为卤代烃,卤代烃在碱性条件下可水解转化为醇或酚,进一步可转化为醛、酮、羧酸和酯等;醇在加热条件下与氢卤酸反应转化为卤代烃,卤代烃通过消去反应可转化为烯烃或炔烃。
如:―→醛和羧酸
2.改变官能团的个数
如CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br。
3.改变官能团的位置
如CH2BrCH2CH2CH3CH2===CHCH2CH3。
4.对官能团进行保护
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
CH===CH2—COOH。
专题训练
1.聚氯乙烯是生活中常用的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下:
反应①的化学方程式为___________________________,
反应类型为__________;反应②的反应类型为___________。
2.(2017·信阳校级月考)卤代烃在氢氧化钠存在的条件下水解,这是一个典型的取代反应,其实质是带负电的原子团(如OH-等阴离子)取代了卤代烃中的卤原子,如:CH3CH2CH2Br+OH-(NaOH)―→CH3CH2CH2OH+Br-(NaBr),又知RC≡CH与NaNH2可反应生成RC≡CNa。
写出下列反应的化学方程式:
(1)溴乙烷跟醋酸钠反应:
________________________________________________________________________。
(2)碘甲烷、丙炔和NaNH2合成2丁炔:
________________________________________________________________________。
(3)由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚(CH3—O—CH2CH3):
________________________________________________________________________。
3.根据下面的反应路线及所给信息填空。
A
B
(1)A的结构简式是________,名称是________。
(2)①的反应类型是________;③的反应类型是_____________________________________。
(3)反应④的化学方程式是________________________________________________________。
卤代烃是有机合成的重要中间体,因此单独考查卤代烃的试题较少,大多融合在有机合成推断中考查,主要涉及有机物的综合推断、卤代烃水解(或消去)反应化学方程式的书写等。
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
2.[2015·全国卷Ⅱ,38(2)]
已知:
①烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢
②化合物B为单氯代烃;化合物C的分子式为C5H8
由B生成C的化学方程式为______________________________________________________。
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1molE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_____________________________________________。
答案精析
考点一
知识梳理
1.(从左到右,从上到下)单键 CnH2n+2(n≥1) 碳碳双键
CnH2n(n≥2) 碳碳叁键 CnH2n-2(n≥2)
2.1~4 液态 固态 升高 越低
深度思考
(1)CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
(2)CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O
(3)CnH2n+nO2nCO2+nH2O
(4)①CH2===CH—CH3+Br2―→;
②CH2===CH—CH3+H2O;
③nCH2===CH—CH3。
(5)CnH2n-2+O2nCO2+(n-1)H2O
(6)①CHCH+2H2CH3CH3
②CHCH+HClCH2CHCl
③nCH2CHClCH2CHCl
(7)①CH2===CH—CH===CH2+Br2―→;
②CH2===CH—CH===CH2+Br2―→。
解题探究
1.D 2.A 3.B
4.(1)2
(2)
(3)
(4)+Cl2―→
5.
考点二
知识梳理
1.
2.(2)①+3H2O。 ②+HBr;+HCl
③
深度思考
1.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
2.因为甲基对苯环有影响,所以甲苯比苯易发生取代反应;因为苯环对甲基有影响,所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。苯环上氢原子氯代反应条件是FeCl3作催化剂、液氯反应;甲苯上的甲基氢发生氯代反应的条件是与氯气在光照下进行。
解题探究
1.B
2.C [A项,对二甲苯的结构简式为,据此分析;B项,苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色;C
项,根据对二甲苯的结构简式分析,对二甲苯的二溴代物共有7种同分异构体;D项,苯的同系物与苯的性质相似,根据苯的性质分析。]
3.B
4.D [根据X的键线式结构,可得其分子式为C8H8,Y是X的同分异构体,并且属于芳香烃,分子中含有苯环,则Y的结构简式为,Y的支链不是烷基,不属苯的同系物,A项错误;苯乙烯能和溴水发生双键上的加成反应,并且生成的有机物不易溶于水,反应后溶液会分为两层,B项错误;苯乙烯分子中的苯环上可以发生取代反应,C项错误。]
5.(1) 9
(2)
解析 能被氧化为芳香酸的苯的同系物都有一个共同点:侧链与苯环相连的碳原子上有氢原子,产物中羧基数目等于苯的同系物分子中能被氧化的侧链数目,若苯的同系物能被氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸(二元酸),说明苯环上有两个侧链,可能是两个乙基,也可能是一个甲基和一个丙基,而丙基又有两种结构
(—CH2CH2CH3和),两个侧链在苯环上的位置又有邻位、间位和对位3种可能,故分子式为C10H14,有两个侧链的苯的同系物有3×3=9种结构,分子式为C10H14的苯的同系物的苯环上的一溴代物只有一种,其苯环上可能只有2个相同侧链且位于对位,或4个相同的侧链。
考点三
知识梳理
1.(1)卤素原子 (2)卤素原子
2.(1)高 (2)难 易
3.(2)含不饱和键
4.(1)CH3CHBrCH2Br (2)CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
+Br2+HBr;
C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O
深度思考
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.②③⑤①或⑥③⑤①
解题探究
1.C 2.C
3.②
解析 ①CH3Cl只含有1个碳原子,不能发生消去反应,故①不符合;②能发生消去反应生成丙烯,发生水解反应生成2丙醇,故②符合;③与Cl原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,所以不能发生消去反应,故③不符合;④与Br原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,所以不能发生消去反应,故④不符合。
微专题31
专题训练
1.H2C===CH2+Cl2―→CH2ClCH2Cl 加成反应 消去反应
2.(1)CH3CH2Br+CH3COONa―→NaBr+CH3CH2OOCCH3
(2)CH3C≡CH+NaNH2―→CH3C≡CNa+NH3、CH3I+
CH3C≡CNa―→CH3C≡CCH3+NaI
(3)2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
CH3I+CH3CH2ONa―→CH3OCH2CH3+NaI
3.(1) 环己烷
(2)取代反应 加成反应
(3)+2NaOH+2NaBr+2H2O
考能提升
1.B
2.
解析 合成路线中环戊烷与Cl2发生取代反应生成单氯代烃B,则B的结构简式为
;根据合成路线中B→C的反应条件(NaOH的乙醇溶液,加热)可知,该反应是的消去反应,化合物C的结构简式为。
3.(1) 苯乙炔 (2)取代反应 消去反应
(3) 4
(4)+(n-1)H2
(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。1mol碳碳三键能与2mol氢气完全加成,用1molE合成1,4二苯基丁烷,理论上需要消耗氢气4mol。(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
+(n-1)H2。
(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
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