2 第二讲 烃与卤代烃
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第2讲烃和卤代烃最新考纲要求核心素养脉络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。
3.了解烃类的重要应用。
4.了解有机分子中官能团之间的相互影响。
1.宏观辨识与微观探析:认识烃的多样性,并对烃类物质进行分类;能从不同角度认识烃的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于证据对烃的组成、结构及其变化提出可能的假设。
能运用有关模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。
确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究;在探究中学会合作,面对“异常”现象敢于提出自己的见解。
一、烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式二、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烃的多种卤代物的混合物和卤化氢。
[思维诊断1]判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)符合通式C n H2n的烃一定是烯烃()(2)乙烯可作水果的催熟剂()(3)乙烯和甲烷可用溴的四氯化碳溶液鉴别()(4)甲烷和氯气反应与乙烯和溴的反应属于同一类型的反应()(5)将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯()(6)烷烃同分异构体之间,支链越多,沸点越高()(7)乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳双键()(8)乙烯、乙炔在常温常压下可以与H2、HCl发生加成反应()(9)溴水和酸性KMnO4溶液既可除去乙烷中的乙烯,也可以鉴别乙烷与乙烯()(10)顺2丁烯和反2丁烯均能使溴水褪色()提示:(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√[思维诊断2]按要求书写化学方程式:(1)乙烷和Cl2生成一氯乙烷________________________________________________________________________。
重难点一 饱和烃和不饱和烃【要点解读】1.饱和烃:碳原子之间全部以单键连接的烃叫饱和烃,其中直链的叫烷烃,成环的叫环烷烃.通式为 C n H 2n+2(n≥1)2.不饱和烃:碳原子之间存在双键或三键的烃叫不饱和烃,其中含一个双键的叫烯烃,含一个三键的叫炔烃.单烯烃的通式为C n H 2n (n≥2),单炔烃的通式为C n H 2n-2(n≥2)【命题方向】本考点主要考察饱和烃和不饱和烃的区别和联系,主要以鉴别题、平面原子个数分析题、分子式推断结构式等形式出现。
【重难点点睛】把通式和官能团联系起来,还需要掌握不饱和度的计算:不饱和度Ω=双键数+三键数×2+环数,已知碳氢数目,则根据Ω=(2C+2-H)/2进行计算确定不饱和烃的结构。
【重难点指数】★★★【重难点考向一】 烷烃的结构与性质【例1】下列关于戊烷的说法正确的是( )A.分子中的碳原子在一条直线上B.其一氯代物共有8种C.能与溴水发生取代反应D.同分异构体有2种【答案】B【重难点点睛】考查戊烷的有关知识,侧重考查戊烷的结构、同分异构体的判断,题目难度不大,根据等效氢原子,最后根据氢原子的种类确定一氯代物的种类,确定烃的同分异构体是解本题的关键;烷烃同分异构体书写方法:先写最长链,然后从最长链减少一个碳原子作为取代基,在剩余的碳链上连接,即主链由长到短,支链由整到散,位置由中心排向两边,戊烷的同分异构体有3种。
【重难点考向二】不饱和烃的结构与性质【例2】能说明某烃分子里含有碳碳不饱和键的叙述中正确的是( )A.分子组成中含碳氢原子数比为1:2B.完成燃烧生产等物质的量的CO2和H2OC.能与溴加成反应而使溴水褪色,还能使KMnO4酸性溶液褪色D.空气中燃烧能产生黑烟【答案】C【解析】A.环烷烃中含碳氢原子数比为1:2,但不含有不饱和键,故A错误;B.完成燃烧生产等物质的量的CO2和H2O,只能说明该烃中C、H原子比为1:2,该烃可能是环烷烃、烯烃,故B错误;C.不饱和键既能与溴发生加成反应,又能被酸性高锰酸钾溶液氧化,故C正确;D.燃烧产生黑烟只能说明没有充分燃烧或含碳量高,不能说明含有碳碳不饱和键,故D错误;故选C。
【要点解读】一、溴乙烷(1)溴乙烷:C2H5Br(2)物理性质:纯净的溴乙烷是无色的液体,沸点38.4℃,密度比水的大;(3)化学性质:1)水解反应:C2H5Br+NaOH △C2H5OH+NaBr强调:①卤代烃的水解反应的条件:NaOH的水溶液;②水解反应的类型是取代反应;2)消去反应:C2H5Br+NaOH CH2=CH2↑+NaBr+H2O特点:消去是卤素与邻位碳上的氢,因此若卤素邻位碳上没有氢则不能发生消去反应;消去反应的定义:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个小分子(如H2O、HBr 等),而形成不饱和(含双键或三键)化合物的反应,叫做消去反应.二、卤代烃(1)定义:烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物.一卤代烃的通式:R-X.饱和一卤代烃的通式为C n H2n+1X.(2)分类:①按分子中卤原子个数分:一卤代烃和多卤代烃.②按所含卤原子种类分:氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃.③按烃基种类分:饱和烃和不饱和烃.④按是否含苯环分:脂肪烃和芳香烃.(3)命名:1)习惯命名法:适用于简单的卤代烃.例如:CH3CH2CH2Cl CH3CH=CHBr CHCl3正丙基氯丙烯基溴氯仿2)系统命名法:①选择含有卤素原子的最长碳链,根据主碳链的碳原子数称为“某烷”;【重难点指数】★★★【重难点考向一】溴乙烷的水解【例1】(双选)下列液体中,滴入水中会出现分层现象,但在滴入热的氢氧化钠溶液中时分层现象会逐渐消失的是(不考虑有机物的挥发)()A.溴乙烷B.乙醇C.橄榄油D.苯乙烯【答案】AC【名师点睛】考查有机物的物理性质和化学性质,有机物滴入水中会出现分层现象,说明该有机物不溶于水;滴入热的氢氧化钠溶液中时分层现象会逐渐消失,说明该有机物能够与氢氧化钠溶液反应生成了易溶于水的物质,据此进行解答。
【重难点考向二】溴乙烷的消去反应【例2】1-溴丙烷和2-溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热的反应中,两反应() A.碳氢键断裂的位置相同B.碳溴键断裂的位置相同C.产物相同,反应类型相同D.产物不同,反应类型相同【答案】C【解析】1-溴丙烷发生消去反应的方程式为:CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CH=CH2↑+NaBr+H2O;2-溴丙烷发生消去反应的方程式为:CH3CHBrCH3+NaOH CH3CH=CH2↑+NaBr+H2O;A.1-溴丙烷在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应,反应断1号C的C-Br键和2号C的C-H键,2-溴丙烷在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应,反应断1号C的C-H键和2号C的C-Br键,碳氢键断裂的位置不同,故A错误;B.1-溴丙烷在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应,反应断1号C的C-Br键,2-溴丙烷在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应,反应断2号C的C-Br键,碳溴键断裂的位置不同,故B错误;C.1-溴丙烷和2-溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热,都发生消去反应,生成1-丙烯,故C正确;D.1-溴丙烷和2-溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热,都发生消去反应,生成1-丙烯,故D错误;故选C。
第2讲 烃和卤代烃[考纲要求] 1.以烷、烯、炔和芳香烃的代表物为例,比较它们在组成、结构和性质上的差异。
2.了解天然气、石油液化气和汽油的主要成分及应用。
3.了解卤代烃的典型代表物的组成和结构特点以及它们与其他有机物的相互联系。
4.了解加成反应、取代反应和消去反应。
5.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。
考点一 烷烃、烯烃、炔烃的结构和性质1.烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式2.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. (1)烷烃的化学性质 ①取代反应如乙烷和氯气生成一氯乙烷:CH 3CH 3+Cl 2――→光照CH 3CH 2Cl +HCl 。
②分解反应 ③与氧气的反应燃烧通式为C n H 2n +2+3n +12O 2――→点燃n CO 2+(n +1)H 2O 。
(2)烯烃的化学性质①与酸性KMnO 4溶液的反应能使酸性KMnO 4溶液褪色,发生氧化反应。
燃烧通式为C n H 2n +3n 2O 2――→点燃n CO 2+n H 2O 。
③加成反应如CH 2===CH —CH 3+Br 2―→;CH 2===CH —CH 3+H 2O ――→催化剂△。
④加聚反应如n CH 2===CH —CH 3――→催化剂。
(3)炔烃的化学性质①与酸性KMnO 4溶液的反应能使酸性KMnO 4溶液褪色,发生氧化反应。
如CH ≡CH ――→KMnO 4H 2SO 4CO 2(主要产物)。
②燃烧燃烧通式为C n H 2n -2+3n -12O 2――→点燃n CO 2+(n -1)H 2O 。
③加成反应如CH ≡CH +H 2――→催化剂△CH 2===CH 2; CH ≡CH +2H 2――→催化剂△CH 3—CH 3。
第2节烃和卤代烃考纲定位要点网络1.掌握烷烃、烯烃、炔烃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、烯烃和炔烃知识梳理1.脂肪烃的结构特点和分子通式烃类结构特点一般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单键结合的C n H2n+2(n≥1)饱和烃烯烃分子里含有碳碳双键的不饱和链烃C n H2n(n≥2)炔烃分子里含有碳碳叁键的不饱和链烃C n H2n-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[辨易错](1)所有烯烃通式均为C n H2n,烷烃通式均为C n H2n+2.(2)C2H6与C4H10互为同系物,则C2H4与C4H8也互为同系物。
(3)符合C4H8的烯烃共有4种。
[答案](1)×(2)×(3)√3.脂肪烃的物理性质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):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。
第二讲烃与卤代烃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,以及与其他烃的衍生物之间的相互转化。
3.了解烃类及卤代烃的重要应用以及卤代烃合成方法。
烷烃、烯烃、炔烃的结构和性质[知识梳理]一、烷烃、烯烃、炔烃的组成和结构特点1.烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式(1)直接连在饱和碳原子上的四个原子形成的立体构型为四面体形;(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共平面;(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共线。
2.典型代表物的分子组成与结构特点(1)顺反异构及其存在条件①概念: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存在条件:每个双键碳原子上连接了两个不同的原子或原子团。
(2)两种结构形式1.氧化反应(1)现象烷烃:C n H 2n +2+3n +12O 2――→点燃n CO 2+(n +1)H 2O 。
烯烃:C n H 2n +3n 2O 2――→点燃n CO 2+n H 2O 。
炔烃:C n H 2n -2+3n -12O 2――→点燃n CO 2+(n -1)H 2O 。
2.烷烃的卤代反应(取代反应)3.烯烃、炔烃的加成反应4.烯烃、炔烃的加聚反应乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,二者褪色原理不相同。
乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生了氧化还原反应,高锰酸钾将乙烯氧化成CO 2,其自身被还原;乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色是与单质溴发生了加成反应。
四、天然气、液化石油气和汽油的主要成分及其应用1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)聚氯乙烯分子中含碳碳双键。
( )(2)用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果。
( )(3)CH 3CH 3+Cl 2――→光CH 3CH 2Cl +HCl ,CH 2===CH 2+HCl ―→CH 3CH 2Cl 均为取代反应。
( )(4)是两种不同的物质,它们互为同分异构体。
( )(5)随着碳原子数的增多,烃的沸点逐渐升高。
( ) (6)烷烃同分异构体之间,支链越多,沸点越高。
( )(7)将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯。
( ) (8)乙烯、乙炔在常温常压下可以与H 2、HCl 发生加成反应。
( ) 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)× 2.下列关于烷烃与烯烃的性质及反应类型叙述中正确的是( ) 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C n H 2n +2,而烯烃的通式一定是C n H 2n D .将乙烯通入酸性KMnO 4溶液证明乙烯具有还原性解析:选D 。
烯烃中一定含有碳氢饱和键,可能含有碳碳饱和键,A 错;烯烃中的氢原子有可能发生取代反应,B 错;烯烃中只有单烯链烃的通式才是C n H 2n ,C 错;乙烯使酸性KMnO 4溶液褪色是发生了氧化反应,体现了乙烯的还原性,D 对。
3.(2015·高考北京卷)已知A 为C 3H 4(属于炔烃),请写出其结构简式:_________________。
答案:HC ≡C —CH 3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的分子式为C8H8B.有机物Y是X的同分异构体,且属于芳香烃,则Y的结构简式为CHCH2C.X能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.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[解析]由X的键线式可知其分子式为C8H8,与苯乙烯()互为同分异构体,X分子中含碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色,X与足量H2加成生成的环状饱和烃Z中只有2种不同位置的氢原子,故其一氯代物有2种。
[答案] D上述例题表明,结构决定性质。
有下列物质:①CH3CH2CH3②CH3—CH===CH2③乙炔④聚乙烯。
其中能使溴水褪色的有哪些?能使酸性KMnO4溶液褪色的有哪些?既能发生取代反应又能发生加成反应的又有哪些?答案:能使溴水褪色的有②③;能使酸性KMnO4溶液褪色的有②③;既能发生取代反应又能发生加成反应的只有②。
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。
题组一脂肪烃的结构和性质1.(2018·河北正定中学期末)在通常情况下,下列各组物质的性质排列不正确的是() A.沸点:乙烷>戊烷>2-甲基丁烷B.同分异构体种类:戊烷<戊烯C.密度:苯<水<1,1,2,2四溴乙烷D.点燃时火焰明亮程度:乙烯>乙烷解析:选A。
碳原子数越多,沸点越高,相同碳原子数时,支链越多沸点越低,A项错误。
2.某烃结构式用键线式表示为,该烃与Br2加成时(物质的量之比为1∶1),所得的产物有()A.3种B.4种C.5种D.6种题组二有机物分子的空间结构3.(2018·淮南模拟)有机物中,同一平面上碳原子最多数目和同一直线上的碳原子最多数目分别为()A.11、4 B.10、3C.12、4 D.13、4解析:选D。
根据甲烷正四面体,乙烯平面形,乙炔直线形,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。
4.下列有机化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是()解析:选D。
苯分子中12个原子处在同一平面上,CH3可以看作甲基取代苯环上的1个氢原子,所有碳原子在同一平面上;乙炔分子中的4个原子在同一直线上,HC≡C—CH3可以看作甲基取代乙炔中1个氢原子,所有碳原子在同一平面上;乙烯分子中6个原子在同一平面上,可看作乙烯分子中的两个氢原子被—CH3取代,所有碳原子在同一平面上;可看作甲烷分子中的三个氢原子被—CH3取代,所有碳原子不可能在同一平面上。
有机物分子中原子共面、共线的判断方法(1)单键旋转思想:有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等均可旋转。
但是碳碳双键和碳碳三键等不能旋转,对原子的空间位置具有“定格”作用。
例如:(CH3)2C===C(CH3)C(CH3)===C(CH3)2,其结构简式也可写成:,该分子中至少有6个碳原子共面(连接两个平面的碳碳单键旋转,两平面不重合时)、至多有10个碳原子共面(连接两个平面的碳碳单键旋转,两平面重合时)。
(2)定平面规律:共平面的不在同一直线上的3个原子处于另一平面时,两平面必定重叠,两平面内的所有原子必定共平面。
(3)定直线规律:直线形分子中有2个原子处于某一平面内时,该分子中的所有原子也必在此平面内。
在解决有机化合物分子中共面、共线问题的时候,要特别注意题目中的隐含条件和特殊规定,如题目中的“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“最少”“最多”“共线”和“共面”等在判断中的应用。
题组三 有机反应类型的判断5.(2018·贵州七校联考)下列说法正确的是( ) A .乙烯使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色均属于加成反应 B .用乙醇与浓硫酸加热至170℃制乙烯的反应属于取代反应C .用重铬酸钾溶液检验司机是否酒驾所发生的反应属于乙醇的氧化反应D .乙炔可以与氢气发生加成反应,苯不能与氢气加成解析:选C 。
乙烯使溴水褪色为加成反应,使酸性KMnO 4溶液褪色为氧化反应,A 错误;乙醇制取乙烯为消去反应,B 错误;乙炔和苯均能与氢气发生加成反应,D 错误。
6.按要求填写下列空白: (1)CH 3CH===CH 2+________―→,反应类型:________。
(2)CH 3CH===CH 2+Cl 2―---------→500~600℃________+HCl ,反应类型:________。
(3)CH 2===CHCH===CH 2+________―→,反应类型:________。
(4)____________+Br 2―→,反应类型:____________。
(5)____________――→一定条件,反应类型:________。
(6)CH 3CH===CH 2――→酸性KMnO 4溶液CH 3COOH +________________________,反应类型:________。
答案:(1)Cl 2 加成反应 (2)取代反应(3)Br 2 加成反应(4)CH3C≡CH加成反应(5)n CH2===CHCl加聚反应(6)CO2+H2O氧化反应(1)常见反应类型的判断常见反应类型包括取代反应、加成反应(加聚反应)、氧化反应等。
①取代反应。
特点:有上有下,包括卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型。
②加成反应。
特点:只上不下,反应物中一般含有不饱和键,如碳碳双键等。
③加聚反应全称为加成聚合反应,即通过加成反应聚合成高分子化合物,除具有加成反应特点外,生成物必是高分子化合物。
(2)烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解芳香烃的结构和性质[知识梳理]一、苯1.结构2.物理性质(1)取代反应与液溴:; 与浓硝酸:+H 2O 。
(2)加成反应(与H 2):。
(3)氧化反应⎩⎪⎨⎪⎧与O 22C 6H 6+15O 2――→点燃12CO 2+6H 2O 与酸性KMnO 4溶液:不反应二、苯的同系物1.概念:苯环上的氢原子被烷基取代的产物。
通式为C n H 2n -6(n >6)。
2.化学性质(以甲苯为例) (1)氧化反应 ①能够燃烧;②能使酸性高锰酸钾溶液褪色(与苯环直接相连的碳原子上含有氢原子)。
(2)取代反应(以甲苯生成TNT 的反应为例);(填化学方程式,下同)甲苯比苯更容易发生苯环上的取代反应,是由于甲基对苯环的影响所致。
(3)加成反应(以甲苯与氢气的反应为例)。
(1)苯的同系物被酸性KMnO 4溶液氧化的规律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,均能被酸性KMnO 4溶液氧化为羧基,且羧基直接与苯环相连。
②并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO 4溶液褪色,如C(CH 3)3就不能,原因是与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子。
(2)苯的同系物卤代时,条件不同,取代位置不同光①在光照条件下,卤代反应发生在烷基上,记作“烷代光”。
CH3+Cl2――→CH2Cl+HCl②在铁的催化作用下,卤代反应发生在苯环上,记作“苯代铁”。