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- 2021-05-13 发布
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高考有机化学常见题型归类分析
河南宏力学校 张朝利
分析比较近几年的高考有机化学试题,基本保持稳定,一是有机化学所占的分数比较稳定(约占全卷的15%~20%);二是题型比较稳定。
一、考查有机基础知识
1.判断有机物的类型
有机物的分类是研究有机物必需具备的基础知识,就中学化学范围已可从多种不同角度将有机物分类。高考中常有试题直接要求考生判断有机物的类别。
例1.化学工作者一直关注食品安全,发现有人将工业染料“苏丹红Ⅰ号”非法用作食用色素。苏丹红是一系列人工合成染料,其中“苏丹红4号”的结构式如下:
下列关于“苏丹红4号”说法正确的是( )。
A.不能发生加成反应 B.属于芳香烃衍生物
C.可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.属于甲苯同系物
解析:本题通过以苏丹红为背景材料考查官能团与有机物的性质关系,同时考查衍生物、同系物的概念。由“苏丹红4号”的结构式看出,其分子中有苯环可以发生加成反应,有酚羟基和C=C可以发生氧化反应使酸性高锰酸钾溶液褪色。由于分子中有N原子,属于芳香烃衍生物,但不是苯的同系物,故应选BC。
2.用有机化学知识分析生活中常见问题
《考试大纲》中明确要求:“了解有机物的主要来源。了解石油化工、农副产品化工、资源综合利用及污染和环保的概念。了解在生活和生产中常见有机物的性质和用途。”高考中常会出现以有机化学基础知识为切口测试科学素质的试题。
例2.莽草酸是一种合成治疗禽流感药物达菲的原料,鞣酸存在于苹果、生石榴等植物中。下列关于这两种有机化合物的说法正确的是( )。
A.两种酸都能与溴水反应B.两种酸遇三氯化铁溶液都显色 C.鞣酸分子与莽草酸分子相比多了两个碳碳双键D.等物质的量的两种酸与足量金属钠反应产生氢气的量相同
解析:本题以人们生活有关的两种有机酸为背景材料,侧重考查考生对官能团决定有机物性质的应用,同时也要求考生关注社会热点,注意用所学知识解释与生活、生产科技等相关的问题,做到理论联系实际。A项莽草酸与溴水发生加成反应,而鞣酸与溴水发生取代反应;B项莽草酸不与三氯化铁溶液发生显色反应;C项错误地把苯环结构描述为三个双键、三个单键构成;D项两种酸与所生成的氢气的物质的量之比均为1:2。故应选AD。
3.考查糖类、脂肪和蛋白质的性质
新教材中将这三大类营养物质归成一章进行讨论,主要是为了强调这三类物质的重要性。高考试题比较重视这些跟人类生活紧密相关的化学物质,所以近几年来考查糖类、脂肪和蛋白质等内容的试题明显增加。
例3.下列说法正确的是( )。
A.石油裂解可以得到氯乙烯
B.油脂水解可得到氨基酸和甘油
C.所有烷烃和蛋白质中都存在碳碳单键
D.淀粉和纤维素的组成都是(C6H10O5)n,水解最终产物都是葡萄糖
解析:本题主要考查考生掌握课本知识的准确性。选项A中石油裂解主要得到乙烯、丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氧化物等;选项B中油脂水解可得到高级脂肪酸和甘油;选项C中甲烷分子中就不含碳碳单键。D说法是正确的,故应选D。
二、考查跟有机化学有关的基本技能
1.判断同分异构体和书写同分异构体的结构简式
考查同分异构体的试题可触及到有机化学中的任何一块内容。以“根据分子式判断同分异构体”形式编制试题是考查同分异构体概念的常见题型。 例1.根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是( )。
1
2
3
4
5
6
7
8
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
C6H12
C7H16
C8H16
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:根据题目中给出的烃的分子式,可以发现碳原子数是依次递增,而氢原子每两组是以差值为4的等差数列递增的规律,从而推出空格处分子式应为C5H12,其同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种结构,故应选A。
2.高分子化合物与单体的相互判断
要求学生判断一种“新”的高分子化合物的单体,可以更好地测试考生的知识水平和判断能力。从单体判断高分子化合物或从高分子化合物判断单体,是一类常考题型。
例2.将用于2008年北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE,该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物,四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是( )。
A.ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B.合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C.聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为[ CF2—CF2—CF2—CF-]nCF3
D.四氟乙烯分子中即含有极性键又含有非极性键
解析:本题考查烯烃及卤代烃的加聚反应及产物。CF2=CF2、CH2=CH2的链节分别为:—CF2—CF2—、—CH2—CH2—,A项正确;CF3CF=CF2与CF2=CF2加聚反应生成聚全氟乙丙烯,B项正确;C项结构简式中,—CF3—中碳原子超过4个价键,其链节为—CF2—CF2—CF(CF3)—或—CF2—CF2—CF(CF3)—CF2—,C项错误;CF2=CF2中C—F键为极性共价键,C=C键为非极性共价键,D项正确。故应选C。
3.有机反应类型的判断
碳碳双键、醇羟基、醛基、羧基等都是中学化学中常见的官能团,了解这些官能团的结构和特性等是有机化学学习的起码要求。判断加成、取代和消去三类反应的判断是最重要的基本技能。
例3.(07年重庆理综卷,9题)氧氟沙星是常用抗菌药,其结构简式如下图所示,下列对氧氟沙星叙述错误的是( )。
A.酸发生加成、取代反应 B.能发生还原、酯化反应
C.分子内共有19个氢原子 D.分子内共平面的碳原子多于6个
解析:本题综合考查考生对于加成、取代、氧化、还原、酯化、原子共面等有机化学基础知识的掌握情况。从氧氟沙星的结构简式可以看出该有机物分子中含有苯环、、碳碳双键、羧基等官能团,故在一定的条件下能与H2发生加成(还原)反应,能与醇类发生酯化反应,也能发生取代反应等,A、B均正确。根据有机物的成键规则,该结构的分子式为C18H20N3O4F,C不正确。因苯分子的12个原子全部在同一平面内,故与苯环直接相连的C原子与苯环上的C原子也在同一平面内,故该有机物分子内共平面的C原子多于6个,D正确。故符合题意的选项为C。
三、以有机物综合推断题测试分析和综合能力、推理能力
1.从探究角度考查有机化学
《高中化学课程标准》中强调化学学习中既要重视学习的结果、也要重视学习的过程,新教材中有许多引导学生自主探究的步骤,要求学生自己研究后得出结论。近几年的高考试题越来越重视这方面的要求。用有机化学素材测试实验探究能力是一种常见的命题形式。
例1.(07年江苏化学卷,18题)酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、粘合剂及印刷、纺织等工业。
乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:
请根据要求回答下列问题:
⑴欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有: 、 等。
⑵若用上图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯,产率往往偏低,其原因可能为
、 等。
⑶此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成 、 等问题。
⑷目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂,且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)。
同一反应时间
同一反应温度
反应温度/℃
转化率(/%)
选择性(/%)*
反应时间/h
转化率(/%)
选择性(/%)*
40
77.8
100
2
80.2
100
60
92.3
100
3
87.8
100
80
92.6
100
4
92.3
100
120
94.5
98.7
6
93.0
100
*选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
①根据表中数据,下列 (填字母)为该反应的最佳条件。
A.120 ℃,4 h B.80 ℃,2 h C.60 ℃,4 h D.40 ℃,3 h
②当反应温度达到120 ℃时,反应选择性降低的原因可能为 。
解析:⑴酯化反应是一个可逆反应,为了提高乙酸的转化率,可以通过增大乙醇的浓度和及时移去生成物使化学平衡向正反应方向移动来达到。
⑵按图示进行实验往往因为原料来不及反应就被蒸出,或者温度过高,发生了副反应,或者冷凝效果不好,部分产物挥发了,而导致产率偏低。
⑶用浓硫酸作催化剂可能会造成的问题有:产生大量的酸性废液(或造成环境污染),部分原料炭化,催化剂重复使用困难,催化效果不理想等。
⑷①由表格中的同一反应时间来看,60 ℃时反应的转化率以较高,且选择性为100%,同一温度时反应时间选择4小时转化率较高,故选C。②当反应温度达到120 ℃时,反应选择性降低可能是因为乙醇脱水生成了乙醚。
答案:⑴增大乙醇的浓度 移去生成物
⑵原料来不及反应就被蒸出 温度过高,发生了副反应
冷凝效果不好,部分产物挥发了(任填两种)
⑶产生大量的酸性废液(或造成环境污染) 部分原料炭化 催化剂重复使用困难 化效果不理想(任填两种)
⑷①C ②乙醇脱水生成了乙醚
2.有机框图综合推断题
有机框图综合推断题已成了高考试题中一类保留题型,几乎每份高考化学试卷、理科综合试卷中都会有一道有机框图综合推断类型的大题。
例2.(07年全国理综卷I,29题)下图中 A、B、C、D、E、F、G 均为有机化合物。
根据上图回答问题:
⑴D 的化学名称是 __________________。
⑵反应③的化学方程式是________________(有机物须用结构简式表示)。
⑶B 的分子式是 _______。 A的结构简式是 ________。反应①的反应类型是__ 。
⑷符合下列 3 个条件的 B 的同分异构体的数目有 _________个。
i)含有邻二取代苯环结构、 ii)与 B 有相同的官能团、 iii)不与 FeCl3 溶液发生显色反应。
写出其中任意一个同分异构体的结构简式_____________。
⑸G 的重要的工业原料,用化学方程式表示 G 的一种重要的工业用途________。
解析:本题是以“醇、醛、酸、酯”为主干知识,分子式、结构简式、化学方程式、同系物、同分异构体、反应类型等为常考知识点,重点考查了考生的推理能力和逻辑思维能力。C+D(C2H6O)F(C4H8O2)+H2O,所以C分子式为C2H4O2,为乙酸;
BE+H2O,B为;A水解为B、C、D三种物质,A为酯,再结合B、C、D的结构简式,从而推出A物质。
答案:⑴乙醇
⑵ CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O
⑶ C9H10O3 水解反应
⑷ 3
⑸
透析高考实验题,复习钠的化合物
河北冀州中学 常焕玲
碳酸钠、氯化钠、过氧化钠是具有极强代表性的钠的化合物,根据其性质设计的相关实验连续两年在高考题中出现,成为高考的热点之一。所以钠的化合物复习更加侧重于其性质实验的复习。碱金属一章共有11个演示实验和1个学生实验,分别在实验的基本操作、实验现象的观察与分析等角度注重了学生实验能力的培养,所以该部分内容成为了实验习题的设计很好的载体。
下面就两例高考实验题剖析钠的化合物的知识考点。
【例1】(06高考全国卷I)
在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用上图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。
⑴A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式
⑵填写表中空格
仪器
加入试剂
加入试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
C
D
⑶写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式
⑷试管F中收集满气体后,下一步实验操作是
解析:过氧化钠作为重要的供氧剂之一,本题的命题背景涉及我国航天事业的发展。围绕过氧化钠与二氧化碳反应,考查了二氧化碳的制备、净化、过氧化钠与二氧化碳生成氧气、氧气的证明等基本实验知识。所以在根据实验要求,结合实验目的,理解题给实验装置作用的基础上,才能正确选择必要的试剂,即两个洗气瓶分别除去二氧化碳中氯化氢,除去氧气中二氧化碳,而U形管作为气体和固体反应的容器。本题对两个化学方程式的考查,均是学生应该掌握的基本反应。最后一问是本题的亮点,紧扣本题的实验目的,证明过氧化钠可作供氧剂,要点是叙述出氧气检验的完整操作细节,不同学生的实验体验不同,答题的准确性差异很大,有很好的区分度。
答案:⑴CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
⑵
仪器
加入试剂
加入试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
除去二氧化碳中的氯化氢
C
过氧化钠固体
与二氧化碳反应
D
NaOH溶液
吸收二氧化碳气体
⑶2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
⑷用带火星的木条伸到试管F的管口,如果木条复燃,说明过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气,可做供氧剂。
【例2】(05高考全国卷I)
已知某纯碱试样中含有NaCl杂质,为测定试样中纯碱的质量分数,可用下图中的装置进行实验。
主要实验步骤如下:
①按图组装仪器,并检查装置的气密性
②将ag试样放入锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到b g
④从分液漏斗滴入6 mol·L-1的硫酸,直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量,得到c g
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到U型管的质量基本不变,为d g
请填空和回答问题:
(1)在用托盘天平称量样品时,如果天平的指针向左偏转,说明
(2)装置中干燥管B的作用是
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,测试的结果 (填高、偏低或不变)
(4)步骤⑤的目的是
(5)步骤⑦的目的是
(6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为
(7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验法。
解析:这是一个定量实验题,主要考查定量操作中量的规定性以及学生严谨规范的实验态度。本题解题的关键在于对实验原理的理解,即通过测定反应产生二氧化碳的质量计算纯碱样品的质量分数,所以准确测定生成二氧化碳的质量成为本题的要点问题。为完成严格的定量要求,重要环节包括,①两次干燥创设CO2的吸收环境,②通过鼓入空气保证反应产生的气体全部被U形管吸收,③两次称量判断CO2的吸收情况。最后根据原理求出试样中纯碱的质量分数。至于其他定量测定方法,答案很具开放性,可以利用测定生成沉淀的质量(碳酸钙或者碳酸钡等)进行分析展开。
答案:
(1)样品重,砝码轻(2)防止空气中的CO2和水气进入U型管中
(3)偏高(4)把反应产生的CO2全部导入U型管中
(5)判断反应产生的CO2是否全部排出,并被U型管中的碱石灰吸收
(6)(7)略
小结:两道实验试题都出自钠的化合物,足见钠的化合物性质实验的重要性,课本上最为熟悉的基础知识,经过灵活整合都能变成很好的高考题。两道试题的亮点都在最后一问,06试题主要考查学生简答题的规范严谨性,而05试题最后一问开放形式的问答,有利于对学生创新意识的考查,较好地体现了新课程的教学理念。
【类比练习】某研究性学习小组在做过氧化钠与水反应的实验时,发现过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液呈现红色,但红色很快褪色,甲乙丙三位同学对此现象分别做了如下实验:
甲、因为反应后试管很热,所以可能是溶液温度过高使红色褪去;乙、因为所加水量太少,红色褪去可能是生成氢氧化钠浓度较大的影响;丙、过氧化钠具有强氧化性,生成物中氧气、过氧化氢(可能产物)等也具有强氧化性,可能是氧化作用漂白了红色物质。
(1)验证甲同学的推测是否正确的方法是______________,
验证乙同学的推测是否正确的方法是______________,
验证丙同学的推测是否正确的方法是______________
(2)有同学提出用定量的方法探究丙同学方案中是否含有双氧水,其实验方案是:称取2.6克过氧化钠固体,使之与足量的水反应,测得产生氧气的体积,与理论值比较,即可得出结论。
a、测量气体的体积时,必须待试管和量筒中的气体都冷却到室温时进行,应选用下图中的_________________________,理由是________________
b、若在标准状况时测量气体的体积,应选用量筒的大小规格为_______________.
I II
参考答案:(1)冷却后加酚酞试液或冷却后看溶液是否变红;
加水稀释后看溶液是否变红;加入氢氧化钠溶液看是否变红
(2)①II;防止气体冷却时发生倒吸现象;②500 ml
以上所述,我们对于钠的化合物的复习,一定要认真对待课本上基本实验,尽可能培养学生的动手能力,增强学生处理实验问题的能力,然后以此带动元素化合物的学习,使学生获得丰富的感性认识和实验技能。
酸碱盐之间反应的特例
河北省宣化县第一中学 栾春武
一、酸与碱之间一般发生中和反应生成盐和水,但也有例外,因为酸与碱之间还可以发生的氧化还原反应如:
Fe(OH)3 +6HI = 2FeI2 + I2 + 6H2O,
3Fe(OH)2 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO↑+ 8H2O ,
Cu(OH)2 + HCOOH Cu2O↓ + CO2↑+ 3H2O。
二、酸与盐之间一般发生复分解反应生成新酸和新盐,但也有例外,因为酸与盐之间也可以发生化合反应、还可以发生氧化还原反应如:
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2,2FeCl3 +2HI = 2FeCl2 + I2 + 2HCl
FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S↓+ 2HCl ,Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑+ S↓+ H2O
三、酸与酸之间一般不发生化学反应,但也有例外,因为氧化性的酸遇到还原性的酸可以发生氧化还原反应如:
2H2S +H2SO3 = 3S↓+ 3H2O,H2S + H2SO4(浓) = S↓+ 2H2O + SO2↑,
2HI + 2HNO3(浓) = I2 + 2NO2↑+ 2H2O,
3H2S + 2HNO3(稀) = 3S↓+ 2NO↑+ 4H2O
HClO + H2SO3 = H2SO4 + HCl
四、碱与盐之间一般发生复分解反应生成新碱和新盐,但也有例外如:
NaOH + CH3COONa Na2CO3 + CH4↑,
4NaOH + AlCl3 = NaAlO2 +3NaCl +2H2O,
2NaOH + Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+ Na2CO3 + 2H2O。
五、碱与碱之间一般不发生化学反应,但也有例外,如氨水遇到某些碱可形成配位化合物:
2NH3·H2O + AgOH = Ag(NH3)2OH +2H2O,
4NH3·H2O + Cu(OH)2 = [Cu(NH3)4] (OH)2 +4H2O
六、盐与盐之间一般发生复分解反应生成两种新盐,但也有例外,如发生氧化还原反应、双水解反应:
2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2KCl + I2,2FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4,
NaClO+Na2SO3 = NaCl+ Na2SO4,AlCl3 +3NaHCO3 = 3NaCl + Al(OH)3 + 3CO2↑,
AlCl3 + 3NaAlO2 +6H2O = 4Al(OH)3↓+ 3NaCl,
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 6NaCl + 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑
七、还有易水解的盐与不容性的盐、强酸的酸式盐与弱酸盐以及多元弱酸的正盐与酸式盐之间的反应:
2NH4Cl + BaCO3 = BaCl2 + 2NH3↑+ CO2↑+ H2O;
2NaHSO4 +Na2CO3 = 2Na2SO4 + CO2↑+ H2O; Na3PO4 + NaH2PO4 = 2Na2HPO4。
【例题1】下列说法可以实现的是
①酸性氧化物均能与碱发生反应
②弱酸与盐溶液反应可以生成强酸
③发生复分解反应,但产物既没有水生成,也没有沉淀和气体生成
④两种酸溶液充分反应后,所得溶液呈中性
⑤有单质参加的反应,但该反应不是氧化还原反应
⑥两种氧化物发生反应有气体生成
A.①②③④⑤⑥ B.①③⑤⑥ C.①②③⑤ D.③⑤
【解析】本题对化学反应的基本类型进行了考查,①是酸性氧化物的定义,因此①正确;对于②例如:H2S +CuSO4 =CuS↓+H2SO4, 因此②也正确;再如反应:
CH3COONa +HCl = NaCl +CH3COOH,因此③正确;又因为有
2H2S +H2SO3 = 3S↓+ 3H2O故④也正确;同素异形体之间的转化如:
3O2 2O3 有单质参加的反应,但该反应不是氧化还原反应,因此⑤正确;
2Na2O2 + 2H2O =4NaOH + O2↑,⑥正确。
答案:A
【例题2】下列说法错误的是
A.盐与盐之间产生两种新盐的反应不一定是复分解反
B.不活泼金属单质一定不能与活泼金属的盐溶液反应
C.有的低沸点酸可以制取某些高沸点酸
D.酸与酸之间有的也能发生化学反应
【解析】 NaClO与Na2SO3反应可以发生氧化还原反应,生成NaCl和Na2SO4因此A正确;因为有2FeCl3 +Cu = CuCl2 +2FeCl2这样的氧化还原反应的发生,因此B错误;再如H2S +CuSO4 =CuS↓+H2SO4,因此C也.正确;如还有
2H2S + H2SO4(浓) = S↓+ 2H2O + SO2↑,因此D也.正确。
答案:B
【例题3】有下列五种情形:①两种弱酸相互反应生成两种强酸;②一种弱酸和一种盐溶液作用后,得到一种强酸和一种盐;③发生复分解反应,但产物即没有水,也没有沉淀和气体生成;④两种酸溶液充分反应后,所得溶液的酸性减弱,甚至呈中性;⑤有单质参加或生成的反应,但该反应不是氧化还原反应。
以上五种情形可以存在的是:
A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑤ D.①②③⑤
解析:依次举例H2SO3 + HClO === H2SO4 + HCl、CuSO4 + H2S === CuS↓+ H2SO4,
2NaAc +H2SO4 === Na2SO4 + 2Hac,2H2S +H2SO3 = 3S↓+ 3H2O,
3O2 2O3。
答案:A
常见金属及其化合物的性质
河北省宣化县第一中学 栾春武
一、钠及其化合物
1. 钠与酸反应时,先于酸反应,酸不足再与水反应。
2. 钠与盐的溶液时,钠不能置换出溶液中的金属,是钠直接与水反应,反应后生成的碱再与溶液中的物质反应。
3. 等物质的量的金属钠与氧气作用生成Na2O和Na2O2时,转移的电子数相同。
4. Na2O2与CO2或H2O反应时,生成1 mol O2,转移的电子的物质的量均为2 mol。
5. Na2O2与CO2和水蒸气组成的混合气体反应时,应先考虑Na2O2与CO2反应。因为若先发生反应:Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2↑,必定还会发生:4NaOH + CO2 === Na2CO3 + H2O的反应。
6. Na2O2与SO2反应的化学方程式为:Na2O2 + SO2 === Na2SO4。
7. 向Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸,反应是分步进行的,反应的离子方程式依次为:CO32- + H+ === HCO3-、HCO3-+ H+ === H2O + CO2↑。
二、镁、铝及其化合物
1. 镁在空气中燃烧的化学方程式有:Mg + O22MgO、3Mg + N2 Mg3N2、2Mg + CO2 2MgO + C。
2. Mg3N2与水反应:Mg3N2 + 6H2O === 3Mg(OH)2 + 2NH3↑。
3. 加热Mg(HCO3)2溶液生成的是Mg(OH)2沉淀,而不是MgCO3沉淀,因为Mg(OH)2比MgCO3更难溶于水。反应方程式为:Mg(HCO3)2 Mg(OH)2↓+ 2CO2↑。
4. 铝与氢氧化钠溶液、非氧化性强酸反应生成H2。常温下,浓硝酸、浓硫酸使铝发生钝化。
5. Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中(如在碳酸和氨水中不溶)。
6. Al3+、AlO2-只能存在于酸性、碱性溶液中。Al3+ 与下列离子不能大量共存:OH-、S2-、SO32-、HCO3-、CO32-、ClO-、AlO2-,其中OH-是因为直接反应,其余均是因为发生剧烈的双水解反应。AlO2-与下列离子不能大量共存:H+、HCO3-、Al3+、Fe2+、Fe3+,其中H+与HCO3-是因为与AlO2-直接反应(AlO2- + HCO3-+ H2O === Al(OH)3↓+ CO32-),其余也是因为发生了剧烈的双水解反应。
7. 明矾的净水原理:明矾的化学式为:KAl(SO4)2·12H2O,它在水中能电离:KAl(SO4)2·12H2O === K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O。铝离子发生水解反应,生成氢氧化铝胶体具有很强的吸附能力,吸附水中的悬浮物,使之沉降以达到净水目的:
Al3+ + 3H2O === Al(OH)3(胶体)+ 3H+。
三、铁、铜及其化合物
1. Fe不能与冷、热水反应,但能与水蒸气在高温下反应生成H2和Fe3O4,而不是Fe2O3。
2. Fe与Cl2反应只能生成FeCl3,与S、I2反应分别生成的是FeS、FeI2,与反应物的用量无关。
3. 过量的Fe与硝酸作用,或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸均有Fe2+ 生成。因为还存在生成的Fe3+ 继续氧化单质Fe这一隐含反应:
2Fe3+ + Fe === 3Fe2+。
4. Fe2+与NO3-在酸性条件下不能共存。
5. Fe2O3、Fe(OH)3与氢碘酸反应时,涉及Fe3+与I-的氧化还原反应,产物为Fe2+、I2和H2O。
6. FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3+水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,灼烧后得到红棕色Fe2O3固体;而Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性的酸,将得不到Fe(OH)3固体,最后得到的固体仍为Fe2(SO4)3。
7. 注意亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3+ ,也可能含有Fe2+。
8. 铜在潮湿的空气中锈蚀,生成碱式碳酸铜。俗称铜绿:2Cu + CO2 + H2O + O2 === Cu2(OH)2CO3。铜离子与氨水的反应:
Cu2+ + 2NH3·H2O === Cu(OH)2↓+ 2NH4+ (氨水少量时),Cu(OH)2 + 4NH3 === 2OH- + [Cu(NH3)4]2+ (深蓝色溶液)(氨水足量时)。
9. Cu2+和H2S、HS-、S2-反应
虽然Cu2+具有一定的氧化性,但和H2S、HS-、S2-发生离子反应生成沉淀,而不是发生氧化还原反应,Cu2+ + H2S === CuS↓+ 2H+。
10. Cu2+还能和具有还原性的金属反应:Cu2+ + Fe === Cu + Fe2+
11. 氧化铜和还原剂的反应:CuO + CO Cu + CO2;3CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O;
CH3CH2OH + CuO CH3CHO + Cu + H2O
四、考题欣赏
【例题1】(2011广东高考)某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是
A. 将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究讨Mg的活泼性
B. 将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C. 将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D. 将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
解析:本题考察镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。稀释浓硫酸时,应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中,并及时搅拌,A是错误的;过滤时需要用玻璃棒引流,因此C不正确;蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿,由MgCl2水解,所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体,所以D不正确。因此只有选项B是正确的。
答案:B
【例题2】(2011山东高考)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是
A. 三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B. 三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C. 制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D. 电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al
解析:铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物,A不正确;铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀;铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀,例如铁与氯气直接反应而被腐蚀;铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿,方程式为2Cu + O2 + CO2 + H2O === Cu2(OH)2CO3,因此选项B不正确;AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐,在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl,溶液在加热时会促进水解,同时生成的HCl挥发,进一步促进水解,当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物或氧化物,所以选项C正确;铝属于活泼的金属元素,在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质;Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+,而不是单质铁;只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项D也不正确。
答案:C
【例题3】(2011年海南高考)铜(Cu)是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题:
(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为_______;
(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是_______;
(3)SO42-的立体构型是________,其中S原子的杂化轨道类型是_______;
(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,Au原子最外层电子排布式为______;一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_____;该晶体中,原子之间的作用力是_____;
(5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为______。
解析:本题各小题内容考查点相互的联系不大,仍属于“拼盘”式题。(3)硫酸根中心原子的价层电子对为:孤对电子数6-2×4+2=0,成键电子对数4,所以为正四面体结构,中心原子为sp3杂化;(4)Au电子排布或类比Cu,只是电子层多两层,由于是面心立方,晶胞内N(Cu)=6×1/2=3,N(Au)=8×1/8=1;(5)CaF2结构如下图所示,所以氢原子在晶胞内有4个,可得储氢后的化学式为H8AuCu3
答案:(1)Cu+2 H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O;
(2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5 H2O,显示水合铜离子特征蓝色;
(3)正四面体,sp3;(4)6s1;(5)3:1;(4)金属键;(5)H8AuCu3
有机物主要反应类型归纳
河北省宣化县第一中学 栾春武
有机物的性质主要由官能团决定,其发生化学反应时也主要发生在官能团上,为了比较现归纳如下:
类型
概念
举例(化学方程式)
反应物类属
取
代
反
应
卤代反应
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
烷烃、环烃、芳烃
分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替
硝化反应
芳烃、苯酚
磺化反应
芳烃
酯化反应
酸、醇
分子间脱水
2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O
醇
水解反应
CH3CH2X + H2O CH3CH2OH + HX
卤代烃、酯
加
成
反
应
有机物分子中的双键(或三键)两端的碳原子与其它原子或原子团直接结合生成新的化合物
加氢气
芳烃、烯烃、炔烃
加卤素
烯烃、炔烃
加水
CH2=CH2 + H2O CH3-CH2OH(工业制醇)
CH2≡CH2 + H2O CH3-CHO(工业制醛)
烯烃、炔烃
加卤代烃
烯烃、炔烃
CH≡CH + HCl CH2=CHCl
加氢气
CH3CHO + H2 CH3CH2OH
醛
聚
合
反
应
由相对分子质量小的化合物互相结合成相对分子质量大的高分子化合物
加聚反应
烯烃、炔烃、醛、酚等
缩聚反应:生成高分子的同时还有小分子生成
消
去
反
应
有机化合物在一定的条件下,从一个分子中脱去一个小分子而生成不饱和(含双键或三键)的化合物
分之内脱水
CH3CH2OH CH2=CH2↑+ H2O
醇、烃、卤代烃等
卤代烃脱卤化氢
CH3CH2CH2Br + NaOH CH3CH=CH2 + NaBr
+ H2O
裂化(深度裂化也叫裂解)
C4H10 CH4 + C3H6
C16H34 C6H18 + C8H16
氧
化
反
应
分子中加氧或去氢以及跟强氧化剂发生的反应
燃烧(得氧)
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
去氢
有机物的燃烧、烯、炔、甲苯、醛等能使酸性KMnO4溶液褪色
银镜反应
跟新制的Cu(OH)2悬浊液反应
CH3CHO + 2Cu(OH)2 CH3COOH + Cu2O↓+2H2O
还
原
反
应
有机物分子中加氢原子或失去氧原子的反应
加氢
去氧
醛、苯、油脂等
特别提醒:有机反应要特别注意反应条件,条件不同则产物不同,例如:
(1)温度不同,产物不同
CH3CH2OH CH2=CH2↑+ H2O
2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O
(2)溶剂不同,产物不同
CH3CH2X + NaOH CH3CH2OH + NaX
CH3CH2X + NaOH CH2=CH2↑+ NaX + H2O
(3)浓度不同,产物不同
(C6H10O5)n + nH2O nC6H10O5
(C6H10O5)n 6nC + 5nH2O
例题分析:
【例题1】(2011新课标全国)下列反应中,属于取代反应的是
①CH3CH=CH2 + Br2 CH3CHBrCH2Br
②CH3CH2OH CH2=CH2+H2O
③CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O
④C6H6 + HNO3 C6H5NO2 + H2O
A. ①② B.③④ C.①③ D.②④
解析:①属于烯烃的加成反应;②属于乙醇的消去反应;③属于酯化反应,而酯化反应属于取代反应;④属于苯的硝化反应即为取代反应,所以选项B正确。
答案:B
【例题2】在2HCHO + NaOH(浓)→HCOONa + CH3OH反应中,HCHO(甲醛)
A.仅被氧化 B.仅被还原 C.未被氧化,未被还原 D.既被氧化,又被还原
解析:在有机反应中,把有机物得氧或去氢的反应叫做氧化反应,该有机物被氧化;把有机物失氧或得氢的反应叫做还原反应,该有机物被还原。分析题中反应知:
另解:在有机物中,H通常为+1价,O为-2价,则甲醛中的C为0价。HCOONa中C为+2价,CH3OH中C为-2价。
答案:D
点拨:在有机化学中,除了用化合价升降法来分析氧化还原反应外,还可用得失氢原子(或氧原子)来分析。“得氢去氧”是还原反应。如:
对CH3CHO来说,变为CH3CH2OH实际上是加上了氢原子,所以CH3CHO发生了还原反应(H2发生了氧化反应)。相反“得氧去氢”是氧化反应。如:
上述反应中CH3CH2OH变为CH3CHO是去氢,CH3CHO变为CH3COOH 是加氧,因此它们发生的是氧化反应(O2发生了还原反应)。
当然,对于有机反应,通过分析元素的化合价的变化情况,同样也可以判断是发生了氧化反应还是还原反应。
【例题3】下列有机反应中,不属于取代反应的是
A.
B.
C.
D.
解析:取代反应是有机物的原子或原子团被其它的原子或原子团所代替的反应,所以选项B不是取代反应而是氧化反应。
答案:B
【例题4】下列关于有机物的说法正确的是
A.乙烯和聚乙烯可发生加成反应
B.淀粉、油脂、蛋白质都能水解,且水解产物相同
C.淀粉、蛋白质完全水解的产物互为同分异构体
D.乙醇、乙酸、乙酸乙酯都能发生取代反应
解析:聚乙烯中碳碳之间以单键相连,不能发生加成反应,乙烯能发生加成反应,A项错误;淀粉水解的产物是葡萄糖,油脂碱性水解的产物是高级脂肪酸钠和甘油,蛋白质的水解产物是氨基酸,B、C项错误;乙醇和乙酸的酯化反应属于取代反应,乙酸乙酯的水解也属于取代反应,D项正确。
答案:D
点拨:掌握官能团的结构和性质是判断有机反应类型的关键。
【练习1】俗话说:“饭后一苹果,疾病远离我。”吃水果能帮助消化,当我们把苹果切开后不久,果肉上便会产生一层咖啡色的物质,好像生了“锈”一样,其原因是果肉里的酚在空气中转变为二醌,这些二醌很快聚合成为咖啡色的聚合物。
(1)这一变化(酚变为二醌)的反应类型为__________(填序号)。
a. 氧化反应 b. 还原反应
c. 加成反应 d. 取代反应
(2)若要避免苹果“生锈”,请你选择一种保存切开苹果的方法____________,其原因是_______________。
答案:(1)a (2)用保鲜膜密封切开的苹果或把切开的苹果放入水中浸泡 隔绝空气
【练习2】有机化学中的反应类型较多,将下列反应归类(填写序号)。
①由乙烯制氯乙烷;②乙烷在氧气中燃烧;③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色;④乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色;⑤由乙烯制聚乙烯;⑥甲烷与氯气在光照的条件下反应。
其中属于取代反应的是______;属于氧化反应的是______;属于加成反应的是______;属于聚合反应的是______。
解析:①是乙烯与氯化氢的加成反应;②是烷烃与氧气的氧化反应(燃烧);③是乙烯与溴的加成反应;④是乙烯与高锰酸钾的氧化反应;⑤是乙烯的加成聚合反应;⑥是烷烃与卤素的光照取代反应。
答案:⑥ ②④ ①③⑤ ⑤
点拨:根据有机物的结构特点(即含有化学键类型)判断有机反应的类型:①烷烃只能发生取代反应和氧化反应(燃烧);②烯烃能发生加成反应、氧化反应(与酸性高锰酸钾溶液、燃烧)、加聚反应;③苯能发生取代反应、加成反应和氧化反应(燃烧)。
【练习3】下列反应属于还原反应的是
A.乙醇制乙醛 B.乙烯制乙醇 C.乙醛发生银镜反应 D.乙醛制乙醇
答案:D