(高中化学步步高全书完整的Word版文档-2022版)第九章 第47讲 烃和卤代烃.docx
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1、第第 47 讲讲烃和卤代烃烃和卤代烃 复习目标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。3.了解烃类物质 的重要应用。 考点一考点一烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质 1甲烷、乙烯、乙炔的结构与性质比较 (1)分子结构 甲烷乙烯乙炔 结构 式 H=CC H 结构 简式 CH4CH2=CH2CHCH 分子 构型 正四面 体形 平面形直线形 (2)物理性质 甲烷乙烯乙炔 颜 色 无色无色无色 气 味 无味 稍有气 味 无味 状 态 气体气体气体 密 度 比空 气小 比空气 略小 比空气 略小 (3)化学性质 甲烷乙烯乙炔 氧 化 燃 烧 现 象 淡蓝
2、色火焰 火焰明 亮, 火焰明 亮, 有黑烟有浓烟 高 锰 酸 钾 现 象 不褪色褪色褪色 应 用 检验是否含有 C=C 或 CC 取代 与纯净的卤素单质在光 照条件下生成卤代烷与卤化 氢 不反应不反应 加成不反应 可与卤素、卤化氢、氢气 等发生加成反应 nC2H4 nX 1 1 nC2H2 nX 1 2 (X:卤素单质、氢气或卤化氢等) 2烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式 3脂肪烃的物理性质 性质变化规律 状态 常温下含有 14 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
3、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 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。 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:X2HX,即取代 1 mol 氢原子,消耗 1_mol 卤素单质生成 1 mol HX。 (2)烯烃、炔烃的加成反应 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。 烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应的化学方程式) (3)加聚反应 丙烯加
4、聚反应的化学方程式为 nCH2=CHCH3 催化剂 。 乙炔加聚反应的化学方程式为 nCHCH 催化剂 CH=CH。 (4)二烯烃的加成反应和加聚反应 加成反应 加聚反应:nCH2=CHCH=CH2 催化剂 CH2CH=CHCH2。 (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 拓展延伸 烯烃、炔烃被酸性 KMnO4溶液氧化产物规律 应用举例 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,
5、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 (1)符合通式 CnH2n的烃一定是烯烃() 错因:烯烃、环烷烃的通式均为 CnH2n。 (2)丙烷分子中的碳原子在同一条直线上() 错因:碳原子呈锯齿排列。 (3)聚乙炔可发生加成反应() (4)烯烃能发生加成反应,不能发生取代反应() 错因:丙烯与氯气在加热时可发生甲基上的取代反应。 (5)1,3丁二烯与溴单质的加成产物有 2 种() 错因:可发生 1,2加成;1,4加成,两个双键均加成,加成产物有 3 种。 题组一甲烷、乙烯、乙炔的结构与性质 1下列说法正确的是() A甲烷分子的空间填充模型为,其二氯取代物有
6、2 种结构 B苯和乙烯都能使溴水褪色,其褪色原理相同 C相同质量的乙炔与苯分别在足量的氧气中完全燃烧,消耗氧气的物质的量相同 D在一定条件下,苯与氯气生成氯苯的反应类型是加成反应 答案C 解析A 项,由于甲烷是正四面体结构,所以它的二氯取代物只有一种;B 项,苯使溴水褪色是因为 萃取,而乙烯使溴水褪色是因为发生加成反应;C 项,由于乙炔和苯的最简式相同,所以当质量相同时, 其耗氧量也相同;D 项,苯与氯气反应生成氯苯,发生取代反应。 2(2018全国卷,9)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是() 答案D 解析
7、甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应, 故黄绿色的氯气减少, 因此试管内气体颜色逐渐变浅; 反应生成的 HCl 极易溶于水, 使试管内气体压强减小, 因此试管内液面上升; 生成的 CH2Cl2、 CHCl3、 CCl4 均为无色油状液体,附着在试管壁上,因此试管壁上出现无色油状液滴;生成的 HCl 气体遇到水蒸气溶解 生成盐酸小液滴,形成白雾,因此试管中有少量白雾。综合上述现象,答案选 D 项。 题组二烷、烯、炔烃的结构与性质 3金刚烷具有类似樟脑气味的无色晶体,其衍生物在医药方面有着重要的用途。以化合物 X 为起始 原料发生一系列反应制得金刚烷(Z)的过程如图所示,下列说法正确的是() AX、
8、Y、Z 均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 BX 生成 Y 的反应为还原反应 CY 生成 Z 的反应为消去反应 D金刚烷的一氯取代物有 3 种 答案B 解析只有 X 含有双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故 A 错误;X 生成 Y 是发生了和氢气的加成, 故此反应既属于加成反应,也属于还原反应,故 B 正确;Y 和 Z 的分子式相同而结构不同,未去掉小分子 生成不饱和键,故 C 错误;金刚烷中只含有两种不同化学环境的氢原子,故 D 错误。 4某烷烃的结构简式为: (1)若该烃是单烯烃与氢气加成的产物,则该单烯烃可能有_种结构。 (2)若该烃是炔烃与氢气加成的产物,则该炔烃可能有_种结构。 (3)若该烃是
9、二烯烃与氢气加成的产物,则该二烯烃可能有_种结构。 答案(1)5(2)1(3)5 解析该烷烃的碳骨架结构为。(1)对应的单烯烃中双键可位于、 五个位置。(2)对应的炔烃中三键只能位于位置。(3)对应的二烯烃,当一个双键位于时,另一个双键可 能位于、三个位置,当一个双键位于时,另一个双键可能位于一个位置,另外两个双键还可 能分别位于和两个位置。 题组三脂肪烃与其他有机物的转化 5完成下列有机物的转化,并判断反应类型。 (1)CH3CH=CH2_,反应类型:_。 (2)CH3CH=CH2Cl2 光照 _HCl,反应类型:_。 (3)CH2=CHCH=CH2_,反应类型:_。 (4)_Br2,反应类
10、型:_。 (5)_ 催化剂 ,反应类型:_。 答案(1)Cl2加成反应 (2)取代反应 (3)Br2加成反应 (4)CH3CCH加成反应 (5)nCH2=CHCl加聚反应 6烯烃在化工生产过程中有重要意义。如图所示是以烯烃 A 为原料合成粘合剂 M 的路线图。 回答下列问题: (1)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_(填字母)。 AA 能发生加成反应、氧化反应、缩聚反应 BB 的结构简式为 CH2ClCHClCH3 CC 的分子式为 C4H5O3 DM 的单体是 CH2=CHCOOCH3和 (2)A 分子中所含官能团的名称是_,反应的反应类型为_。 (3)设计步骤的目的是_,C
11、 的名称为_。 (4)C 和 D 生成 M 的化学方程式为_。 答案(1)D(2)碳碳双键取代反应 (3)保护碳碳双键,防止被氧化丙烯酸甲酯 (4)nCH2=CHCOOCH3nCH2= 一定条件 解析A 为烯烃,分子式为 C3H6,其结构简式为 CH3CH=CH2;结合反应的生成物为 CH2=CHCH2OH,及反应的条件可知 B 为 ClCH2CH=CH2;生成 D 的反应物为 CH2=CHCN,由粘 合剂 M 逆推可知 D 为,故 C 为 CH2=CHCOOCH3。(1)CH3CH=CH2可发生加成反应和氧 化反应,不能发生缩聚反应,A 项错误;B 为 ClCH2CH=CH2,B 项错误;C
12、H2=CHCOOCH3的分子式为 C4H6O2,C 项错误。 (2)A 为 CH3CH=CH2,其官能团为碳碳双键,反应是甲基在光照条件下的取代反应。 (3)反应是 CH2=CHCH2OH 通过加成反应,使碳碳双键得以保护,防止后续加入酸性 KMnO4溶液 时被氧化,待羟基被氧化后,再通过消去反应,得到原来的碳碳双键;C 为 CH2=CHCOOCH3,其名称为 丙烯酸甲酯。 (4)CH2=CHCOOCH3与通过加聚反应生成。 考点二考点二芳香烃芳香烃 1芳香烃 分子里含有一个或多个苯环的烃。 芳香烃 苯及其同系物 通式:CnH2n6n6 键的特点:苯环中含有介于碳碳单键 和碳碳双键之间的特殊的
13、 化学键 特征反应:能取代,难加成,侧链可被 酸性 KMnO4溶液氧化与 苯环相连的 C 上含 H 其他芳香烃苯乙烯、 萘、蒽等 2苯的结构与物理性质 (1)结构简式:或,分子构型:平面正六边形。 (2)物理性质:无色,有特殊气味的透明液体,易挥发,密度比水小,难溶于水。 3苯的化学性质 (1)取代反应 硝化反应:HNO3 浓 H2SO4 H2O。 卤代反应:Br2 FeBr3 HBr。 (2)加成反应:3H2 催化剂 。 (3)可燃烧,难氧化,不能使酸性 KMnO4溶液褪色。 4苯的同系物甲苯 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
14、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: 硝化:3HNO3 浓 H2SO4 3H2O。 卤代:Br2 FeBr3 HBr。 Cl2 光 HCl。 易氧化,能使酸性 KMnO4溶液褪色: 酸性 KMnO4溶液 。 (1)苯不具有典型的双键所具有的加成反应的性质,故不可能发生加成反应() 错因:苯在一定条件下能与氢气发生加成反应。 (2)可用酸性高锰酸钾溶液区别甲苯与环己烷() (3)苯乙烯所有的原子一定在同一平面上() 错因:苯平面与乙烯平面靠单键连接,平面可以绕轴旋转,因而所有原子不一定在同一平面上。 (4)受甲基的影响,甲苯与浓硝酸反应易生成三硝基甲苯() (5)甲苯能使溴水
15、层褪色的原因是溴与苯环发生了取代反应() 错因:甲苯与溴水不能发生取代反应。 1芳香化合物、芳香烃和苯及其同系物有何关系? 答案可表示为下图: 2苯分子中的三个氢原子被三个取代基代替可能的情况有多少种? 答案(1)若三个取代基相同有 3 种 (2)若两个取代基相同有 6 种 (3)若三个取代基不同有 10 种 3有下列物质:乙苯,环己烯,苯乙烯,对二甲苯,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_(填序号,下同)。 (2)互为同系物的是_。 (3)能使溴的四氯化碳溶液褪色的是_。 (4)写出分别被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物的结构简式: _、 _。 答案(1)(2)或(3)
16、(4)HOOC(CH2)4COOH 题组一芳香烃的结构特点与性质 1下列关于芳香烃的说法错误的是() A稠环芳香烃菲()在一定条件下能发生加成反应、硝化反应 B化合物是苯的同系物 C等质量的与苯完全燃烧消耗氧气的量相等 D.光照条件下,异丙苯与 Cl2发生取代反应生成的一氯代物有 5 种 答案BD 解析A 项,菲属于芳香烃,与苯的性质相似,正确;B 项,所述物质与苯在组成上不相差若干个 CH2 原子团,错误;C 项,苯与的最简式相同,因而等质量的两物质完全燃烧,消耗氧气的量 相同,正确;D 项,烷基只有两种不等效 H 原子,错误。 2对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知苯环上的硝基可被还原为氨
17、基:3Fe 6HCl3FeCl22H2O,产物苯胺还原性强,易被氧化;CH3为邻、对位取代定位 基,而COOH 为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是() A甲苯 硝化 X 氧化甲基 Y 还原硝基 对氨基苯甲酸 B甲苯 氧化甲基X硝化 Y 还原硝基 对氨基苯甲酸 C甲苯 还原 X 氧化甲基 Y 硝化 对氨基苯甲酸 D甲苯 硝化 X 还原硝基 Y 氧化甲基 对氨基苯甲酸 答案A 解析由甲苯制取产物时,需发生硝化反应引入硝基,再还原得到氨基,将甲基氧化才得到羧基;但 氨基易被氧化,故甲基氧化为羧基应在硝基还原前,否则生成的氨基也被氧化,故先将甲基氧化为羧基, 再将硝基还原为氨基;
18、CH3为邻、对位取代定位基;而COOH 为间位取代定位基,产物中的氨基在羧 基的对位,如果先氧化甲基成羧基,发生硝化反应时,硝基在羧基的间位,所以先用CH3的对位取代效 果,在甲基的对位引入硝基,再将甲基氧化成羧基,最后将硝基还原成氨基,所以步骤为甲苯 硝化 X 氧化甲基 Y 还原硝基 对氨基苯甲酸,即合理选项为 A。 题组二芳香烃与其他有机物的转化 3下列是甲苯的有关转化关系(部分产物没有标出),有关叙述正确的是() A反应为取代反应,其产物可能是 B反应的现象是火焰明亮并伴有浓烟 C反应为取代反应,反应条件是 5060 D反应是 1 mol 甲苯与 1 mol H2发生加成反应 答案B 解
19、析氯气与甲苯在光照条件下,取代甲基上的 H,在催化剂条件下,取代苯环上的 H,故 A 错误; 由于甲苯分子中碳含量非常高,故甲苯燃烧时,燃烧不充分有浓烟,所以燃烧现象为火焰明亮并伴有浓烟, 故 B 正确;甲苯与浓硝酸反应的反应条件是:浓硫酸、5060 ,故 C 错误。 4已知苯可以进行如下转化: Br2 Fe H2 Pd/C A C6H12 Cl2 h B C6H11Cl NaOH/醇 溴苯苯C 回答下列问题: (1)反应的反应类型为_,化合物 A 的化学名称为_。 (2)化合物 B 的结构简式为_,反应的反应类型为_。 (3)如何仅用水鉴别苯和溴苯:_ _。 答案(1)加成(或还原)反应环己
20、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)反应为加成反应,生成的 A 为,为环己烷。 (2)环己烷在光照条件下与氯气发生取代反应生成 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。 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: KMnO4/H (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
21、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:_ _。 答案(1)9 (2)、 解析(1)本题以分子式为 C10H14的苯的同系物可能具有的结构展开讨论。 侧链与苯环直接相连的碳原 子上都有氢原子,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、间和对位 3 种可能,故分子式为 C10H14、有两个侧链的
22、苯的同系物有 339 种可能的结构。(2)分子式为 C10H14的 苯的同系物苯环上的一溴代物只有一种,其苯环上可能只有 2 个相同的侧链且位于对位,或 4 个相同的侧 链,且两两处于对称位置。 考点三考点三煤、石油、天然气的综合利用煤、石油、天然气的综合利用 1煤的综合利用 (1)煤的干馏:把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。 (2)煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程,目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为 C H2O(g)= 高温 COH2。 (3)煤的液化 直接液化:煤氢气 催化剂 高温、高压 液体燃料。 间接液化:煤水 高温 水煤气
23、催化剂 高温 甲醇等。 2石油的综合利用 (1)石油的成分:由多种碳氢化合物组成的混合物,主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃。所含元素以 C、 H 为主,还含有少量 N、S、P、O 等。 (2)石油的加工 方 法 过程目的 分 馏 把原油中沸点不同的各组分进行 分离的过程 获得各种燃料用油 裂 化 把相对分子质量大的烃断裂成相 对分子质量小的烃 得到更多的汽油等轻质油 裂 解 深度裂化,产物呈气态 得到乙烯、丙烯、甲烷等 化工原料 3.天然气的综合利用 (1)天然气的主要成分是甲烷,它是一种清洁的化石燃料,更是一种重要的化工原料。 (2)天然气与水蒸气反应制取 H2 原理:CH4H2O(g) 高温
24、 催化剂 CO3H2。 (1)石油是混合物,其分馏产品汽油为纯净物() 错因:汽油也是多种烃的混合物。 (2)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物() 错因:煤干馏分解的产物中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物,煤中不含这三种物质。 (3)煤的气化和液化都是化学变化() (4)聚乙烯、聚氯乙烯的单体属于烯烃 () 错因:聚氯乙烯的单体氯乙烯含有氯元素,不属于烃。 (5)裂化的目的是得到轻质油,裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料() 1下列关于石油和石油化工的说法错误的是() A石油是由各种碳氢化合物组成的混合物 B石油分馏得到的各馏分是由各种碳氢化合物组成的纯净物 C石油裂解和裂化的主要目的都
25、是为了得到重要产品乙烯 D实验室里,在氧化铝粉末的作用下,用石蜡可以制出汽油 答案BC 解析石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,故 A 正确;石油分馏得到的各个馏分为烃类物质的混 合物,故 B 错误;裂化和裂解都是由一种大分子的烃在高温无氧条件下变成小分子烃的复杂分解反应的过 程,石油裂化的目的是为了提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量,特别是提高汽油的产量,裂 解的目的是为了获得乙烯、丙烯等加工原料,故 C 错误。 2下列说法不正确的是() 石油 分馏产品 乙烯 1,2二溴乙烷 A石油是由烃组成的混合物 B主要发生物理变化 C是石油的裂化、裂解 D属于取代反应 答案D 解析为石油的分
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