2022年高考化学一轮复习 第11章 第49讲 烃和卤代烃
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1、第第 49 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 烷烃烷烃、烯烃烯烃、炔烃的结构与性质炔烃的结构与性质 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 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 取代反应:有
2、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。
3、(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,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
4、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:碳原子呈锯齿状排列。 (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 烷、烯、炔烃的结构与性质 1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、Y、Z 均能
5、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。 2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)若该烃是二烯烃
6、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。 题组二 脂肪烃与其他有机物的转化 3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: _。
7、 (4)_Br2 ,反应类型:_。 (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 4 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
8、应类型为_。 (3)设计步骤的目的是_, C 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=CHCOOCH3 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;
9、B 为 ClCH2CH=CH2,B 项错误;CH2=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
10、环中含有介于碳碳单键和碳碳 双键之间的特殊的化学键 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 Ni 。 (3)可燃烧,难氧化,不能使酸性 KMnO4溶液褪色。 3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
11、 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
12、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) (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
13、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 2 种 答案 B 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,正确。 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基: 3Fe6HCl 3FeCl22H2O,产物苯胺还原性强,易被氧化;CH3 为邻、
14、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;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
15、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,
16、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 环己烷 (2) 消去反应 (3)加入水,油层在上层
17、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,则乙可能的结构有_种。 (2)有机物丙也是苯的同系物
18、,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、 有两个侧链的苯的同系物有 339 种可能
19、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 卤代烃卤代烃 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 RX(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)水解反应 反应条件:强碱的水溶液、加热。 C2H5Br 在碱性条件下水解的
20、化学方程式为 CH3CH2BrNaOH 水 CH3CH2OHNaBr。 用 RCH2X 表示卤代烃,碱性条件下水解的化学方程式为 RCH2XNaOH H2O RCH2OHNaX。 (2)消去反应 概念: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。 反应条件:强碱的醇溶液、加热。 溴乙烷发生消去反应的化学方程式为 CH3CH2BrNaOH 乙醇 CH2=CH2NaBrH2O。 用 RCH2CH2X 表示卤代烃,消去反应的化学方程式为 RCH2CH2XNaOH 乙醇 RCH=CH2NaXH2O。 4卤代烃的获
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