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1、,专题二 烃 卤代烃,1以烷、烯、炔和芳香烃、卤代烃的代表物为例,比较它们在组成、结构、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其应用。 3举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。,【思考题1】 烃的分子通式用CxHy表示,y是否一定为偶数?y是否一定比x大? 答案:由于一个碳原子形成四个价键,烃中除形成碳碳键外,其余价键都形成CH键,故烃分子中的氢原子一定为偶数。x与y的关系,可能xy,如C10H8等。,二、烷烃、烯烃、炔烃的代表物甲烷、乙烯、乙炔 1组成和结构,2.物理性质,(3)氧化反应 燃烧,4乙炔的实验室制法 (1)原理:CaC22H2OCa(OH)2C2
2、H2。 (2)反应物:电石和饱和食盐水。 (3)除杂方法:用CuSO4溶液除去C2H2气体中的H2S、PH3杂质。 【思考题2】 工业上制备氯乙烷为何不采用乙烷与Cl2反应,而是采用乙烯与HCl反应? 答案:因为乙烷与Cl2的取代反应需光照,且不易控制一元取代,会产生二氯代物、三氯代物等多种副产物,而乙烯与HCl的加成反应比较完全,产率较高。,三、烷烃、烯烃和炔烃 1概念及通式 (1)烷烃:分子中碳原子之间都以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合的饱和烃,其通式为:CnH2n2(n1)。 (2)烯烃:分子里含有碳碳双键的不饱和链烃,分子通式为:CnH2n(n2)。 (3)炔烃:
3、分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃,分子通式为:CnH2n2(n2)。,2物理性质 (1)状态:常温下含有14个碳原子的烃及新戊烷为气态,随碳原子数的增多,逐渐过渡到液态、固态。 (2)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。 (3)相对密度:随着碳原子数的增多,相对密度逐渐增大,密度均比水的小。 (4)在水中的溶解性:难溶于水。,四、苯及其同系物 1苯的分子结构及性质 (1)结构 分子式:C6H6;结构简式: 成键特点:六个碳原子之间的键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。 空间构型:平面正六边形,所有原子均在同一平面上。 (2)物理性质,2苯
4、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:CnH2n6(n6)。 (2)化学性质(以甲苯为例) 氧化反应:甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色,说明苯环对烷基的影响是使取代基易被氧化。 取代反应:由甲苯生成TNT的化学方程式为: (3)芳香烃的来源及应用 芳香烃:分子里含有一个或多个苯环的烃。 来源:主要来源于煤及石油化工中的催化重整等工艺。 应用:一些简单的芳香烃,如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等都是基本的有机原料,可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。,五、卤代烃 1溴乙烷 (1)分子结构 分子式:C2H5Br,结构简式:CH3CH2Br,官能团:Br。 (2)物理性质,2
5、卤代烃对环境的污染 氟氯烃在平流层中会破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。,六、煤、石油、天然气的综合应用,测控导航表,1.下列叙述正确的是( B ) A聚丙烯的结构简式为:CH2CH2CH2 B丙烷的分子结构模型示意图: C丙烯的结构简式:CH3CHCH2 D聚乙烯的结构简式: 解析:A选项,聚丙烯的结构简式中应该有甲基;C选项,丙烯结构简式中的碳碳双键要表示出来;D选项,聚乙烯的结构简式中不含不饱和键。,21 mol某烃在氧气中充分燃烧,需要消耗氧气246.4 L(标准状况下)。它在光照的条件下与氯气反应能生成四种不同的一氯取代物。该烃的结构简式是( A ),3下列说法中,正确的是( D
6、 ) A芳香烃的分子通式是CnH2n4(n6) B苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类物质 C苯和甲苯都不能使KMnO4酸性溶液褪色 D苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应 解析:苯的同系物是指苯分子中氢原子被烷基取代的生成物,其通式为CnH2n6(n6),所以A、B都错。甲苯可使KMnO4酸性溶液褪色,苯不能,则C项也错。,4(2010年全国理综)下图表示4溴环己烯所发生的4个不同反应。其中,产物只含有一种官能团的反应是( C ) A B C D 解析:4溴环己烯Br中含有的官能团有碳碳双键、溴原子。 与酸性KMnO4溶液反应时,碳碳双键被氧化为羧基。 H2O/H条件下,Br发生
7、水解反应生成羟基。 NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成碳碳双键。 碳碳双键与HBr发生加成反应引入Br原子。 产物中只含一种官能团的反应是,故应选择C。,卤代烃 1结构与性质 卤代烃的断键方式如图: 有两个位置可断键:处断键,如Cl被OH取代(NaOH的水溶液、加热),发生取代反应生成醇;两处共同断键,发生消去反应(NaOH的醇溶液、加热),生成烯烃。,2卤代烃在有机合成中的作用 卤代烃是连接烷、烯、炔和醇、醛、酸、酯的纽带,可以转化为各种其他类型的化合物,因此引入卤原子常常是改变分子性能的第一步反应,是有机合成中引进官能团的“中转站”(如图)。,【例1】 (2010年上海化学,有删减)粘合
8、剂M的合成路线如下图所示: 完成下列填空: (1)写出A和B的结构简式。 A_,B_。 (2)写出反应类型。反应_,反应_。 (3)写出反应条件。反应_,反应_。 (4)反应和的目的是_。 (5)C的具有相同官能团的同分异构体共有_种。,【针对训练】 要检验某溴乙烷中的溴元素,正确的实验方法是( C ) A加入氯水振荡,观察水层是否有红棕色 B滴加硝酸银溶液,再加入稀硝酸呈酸性,观察有无浅黄色沉淀生成 C滴加NaOH溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴加硝酸银溶液,观察有无浅黄色沉淀生成 D加NaOH溶液共热,冷却后加入硝酸银溶液,观察有无浅黄色沉淀生成 解析:由于溴乙烷不溶于水,在水中也不能
9、电离,所以不能产生溴离子,所以不能直接用AgNO3溶液进行检验,所以先将溴乙烷在碱性条件下水解后,再加入稀HNO3中和过量的碱,最后加入AgNO3溶液,得到浅黄色沉淀,说明原来是溴代烃。本题中一个关键操作就是在加入AgNO3溶液之前一定要先加入稀HNO3,这样才能观察到现象,否则会有Ag2O产生而影响观察AgBr的颜色。,(2)若相同质量的不同有机物完全燃烧时,生成的CO2或H2O的物质的量相同,则有机物中含碳或氢的质量分数相同;若混合物总质量一定,不论按何种比例混合,完全燃烧后生成的CO2或H2O的物质的量保持不变,则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同。,5燃烧产物为一定量时分子组成需满足
10、的条件 (1)等质量的不同有机物完全燃烧,(2)等物质的量的不同有机物完全燃烧 (3)有机物混合物总质量一定,不论以何种比例混合完全燃烧,【例2】有总物质的量一定的甲烷和某有机物A(分子式为:CaHbOc,a、b、c均为正整数)的混合物。 (1)若混合物中甲烷和A不论以何种比例混合,其完全燃烧所生成水的物质的量不变,则A的组成必须满足的条件是 _; 符合此条件的A中,相对分子质量最小的A的分子式为_。 (2)若混合物中甲烷和A不论以何种比例混合,其完全燃烧所消耗的氧气和生成水的物质的量均不变,则A的组成必须满足的条件是_; 符合此条件的A中,相对分子质量最小的A的分子式为_。,(3)若有机物C
11、xHy(x、y为正整数)和CaHbOc(ax)不论以何种比例混合,只要混合物的总物质的量一定,完全燃烧所消耗的氧气和生成水的物质的量均不变,那么,这两种有机物组成必须满足的条件是(用含x、y、a、b、c等的代数式表示)_。 审题导引:通过燃烧确定有机物的分子组成是一种常用的方法,解题时可用烃的燃烧通式、烃的含氧衍生物的燃烧通式进行分析,也可通过质量守恒法进行分析。对于混合烃(烃的衍生物)可用平均分子式法或平均相对分子质量法。,烷烃、烯烃、炔烃的空间结构 1各类有机物随键型不同、分子的空间结构各不相同,但也有一定的规律: (1)饱和碳原子为中心的四个价键上所连接的其他原子,与中心碳构成正四面体结
12、构,键角等于或接近10928。 (2)具有CC结构的分子,以CC为中心,与周围4个价键所连接的其他原子共处在同一平面上,键角等于120。 (3)具有CC结构的有机物分子,与三键上两个碳原子相连接的其他原子共处在一条直线上。 (4)具有苯环结构的6个碳原子与周围直接相连接的其他原子共12个原子共处在一个平面上。,2注意事项 (1)单键的旋转思想 有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等都可旋转。 (2)共线分析 任何满足炔烃结构的分子,其所有原子均在同一直线上。 (3)共面分析 在中学所学的有机物中,所有的原子一定共平面的有: CH2=CH2、CHCH、C6H6、CCH。,【例3】
13、 在H3CCH=CHCCCF3中处于同一平面内的原子最多可能是( ) A12个 B14个 C18个 D20个 解析:题给有机物分子可变换成如下形式: 除分子两端的2个H原子和2个F原子(画“”连接的)不在该平面上外,其余20个原子均可能共平面。 答案:D。,测控导航表,1.(2009年宁夏理综)下列化合物中既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能在光照下与溴发生取代反应的是( C ) A甲苯 B乙醇 C丙烯 D乙烯 解析:饱和烃的特征反应是与卤素单质发生取代反应,而不饱和烃具有能使溴的四氯化碳溶液褪色的性质,在CH3CH=CH2中,甲基部分具有饱和烃的性质,而双键具有不饱和烃的性质。,2两种气态烃的混
14、合物共1 L,在空气中完全燃烧得到1.5 L CO2和2 L水蒸气(体积均在同温同压下测定),关于此混合烃的判断正确的是( D ) A肯定是甲烷和乙烯的混合物 B一定不是甲烷和乙烯的混合物 C一定含乙烯,不含甲烷 D两种烃分子中氢原子数都是4,3下列反应的产物中,有的有同分异构体,有的没有同分异构体,其中一定不存在同分异构体的反应是( A ) A甲烷与氯气发生取代反应 B丙烯与水在催化剂的作用下发生加成反应 C异戊二烯CH2=C(CH3)CH=CH2与等物质的量的Br2发生加成反应 D2氯丁烷(CH3CH2CHClCH3)与NaOH乙醇溶液共热发生消去HCl分子的反应 解析:甲烷与氯气发生取代
15、反应的四种有机产物均只有一种结构;丙烯与水加成反应的产物可以是1丙醇或2丙醇两种同分异构体;异戊二烯与Br2可以发生1,2加成得两种产物,也可以发生1,4加成,共有三种同分异构体;2氯丁烷消去HCl分子的产物可以是1丁烯,也可以是2丁烯。,4(实验探究)用A、B、C三种装置都可制取溴苯。请仔细分析三套装置,然后回答下列问题: (1)写出三个装置中都发生反应的化学方程式:_、_;写出B试管中还发生的反应化学方程式:_。,(2)装置A、C中长导管的作用是_。 (3)B、C装置已连接好,并进行了气密性检验,也装入了合适的药品,接下来要使反应开始,对B应进行的操作是_,对C应进行的操作是_。 (4)A
16、中存在加装药品和及时密封的矛盾,因而在实验中易造成的不良后果是_。 (5)B中采用了双球吸收管,其作用是_; 反应后双球管中可能出现的现象是_;双球管内液体不能太多,原因是_。 (6)B装置也存在两个明显的缺点,使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是_、_。,解析:在FeBr3的作用下,苯与液溴发生取代反应,生成溴苯和HBr;HBr可用AgNO3和HNO3的混合溶液来鉴定;由于反应放热,溴、苯沸点低,易挥发,所以应该有冷凝回流装置;由于Br2(g)、苯(g)逸入空气会造成环境污染,所以应该有废气吸收装置。,测控导航表,一、选择题 1(2010年新课标全国理综)下列各组中的反应,属于同一反
17、应类型的是( D ) A由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇 B由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸 C由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2二溴丙烷 D由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇 解析:A中溴丙烷水解制丙醇属于取代(水解)反应,丙烯与水反应制丙醇属于加成反应,故A错;甲苯硝化制对硝基甲苯属于取代(硝化)反应,甲苯氧化制苯甲酸属于氧化反应,故B错;氯代环己烷制环己烯属于消去反应,丙烯制1,2二溴丙烷属于加成反应,故C错;乙酸和乙醇制取乙酸乙酯属于取代(酯化)反应,苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇属于取代反应,故D对。,2烯烃在一定条件下发生氧化反应,碳碳
18、双键断裂,如: R1CH=CHR2被氧化为CR1OH和CR2OH;CR1R2CR3H被氧化为CR1R2O和CR3HO。由此可判断分子式为C4H8的烯烃的氧化产物有( C ) A2种 B3种 C4种 D6种 解析:C4H8有如下三种同分异构体, CH2=CHCH2CH3,CH3CH=CHCH3, CH2=C(CH3)2,根据题意得,这三种烯烃被氧化得到的产物只有:HCHO,CH3CH2CHO,CH3CHO,CH3COCH3。,3物质的鉴别有多种方法。下列能达到鉴别目的的是( B ) 用水鉴别苯、乙醇、溴苯 用相互滴加的方法鉴别Ca(OH)2溶液和NaHCO3溶液 点燃鉴别甲烷和乙炔 A B C
19、D 解析:根据苯、乙醇、溴苯在水中的溶解性和分层现象不同,可用H2O鉴别。无论是Ca(OH)2溶液加入NaHCO3溶液中,还是NaHCO3溶液加入Ca(OH)2溶液中都是生成CaCO3白色沉淀,故不能用互滴的方法鉴别。CH4燃烧产生淡蓝色火焰,而C2H2燃烧产生明亮火焰并伴有浓烟。故正确。,4下表为部分一氯代烷的结构简式和一些性质数据。下列对表中物质与数据 的分析归纳错误的是( B ) A.物质可互相称为 同系物 B一氯代烷同分异构体的 沸点随着支链的增多而升高 C一氯代烷的沸点随着碳数的增多而趋于升高 D一氯代烷的相对密度随着碳数的增多而趋于减小 解析:本题采用表格分析法。由所给信息可知,随
20、着支链的增加,一氯代烷的沸点逐渐降低。,52009年10月16日,金羊网羊城晚报:广东省工商局公布的第三季度汽油、柴油商品质量监测情况显示:多达14%的汽油辛烷值不合格。“辛烷值”是用来衡量汽油质量的一种重要指标,汽油中异辛烷(M)的爆震程度最小,将其辛烷值标定为100,M球棍模型如图所示,下列关于M的推断正确的是( D ) AM的名称为2,4,4三甲基戊烷 BM的一氯代物共有5种 C侧链上含一个甲基和一个乙基的M的同分异构体共有6种 D1 mol M含共用电子对数为25 mol 解析:M的结构简式为:CCH3CH3CH3CH2CHCH3CH3,其命名为:2,2,4三甲基戊烷,其一氯代物有4种
21、。侧链上含一个甲基和一个乙基的M的同分异构体有: CHCH2CH3C2H5CHCH3CH3和CCH3CH2CH3C2H5CH2CH32种。 烷烃CnH2n2分子中共用电子对数为3n1,M的分子式为C8H18,1 mol M含共用电子对数为25 mol。,6乙炔分子HCCH加成得到CH2CHCCH(乙烯基乙炔),该物质是合成橡胶的重要原料,下列关于该物质的判断中错误的是( A ) A该物质既是H2C=CH2的同系物,又是HCCH的同系物 B该物质既能使KMnO4酸性溶液褪色,又能使溴水褪色 C该物质与足量的H2加成后,只能生成一种物质 D该物质经加成、加聚后可得产物氯丁橡胶 (CH2CClCHC
22、H2),二、非选择题 8(2010年深圳一模)化合物B是有机合成中间体,制取C4H4O4和E的转化关系如下图所示。已知C能使溴水褪色。 回答下列问题: (1)指出反应类型:_;_。 (2)E的结构简式为:_。 (3)写出、转化的化学方程式:_;_。,解析:本题采用正推法即可。CH2CH2A发生的是CH2=CH2与Br2的加成反应,A为CH2BrCH2Br。AB是卤代烃的取代(水解)反应,B为CH2CH2OHOH。由BD的反应条件及的反应条件知D为COOHCOOH,B与D发生的是酯化(取代)反应,C4H4O4的结构简式为COOCH2COOCH2。由C5H8O3的分子式及C的性质,可以推知C为CH
23、2=CHCOOH,则C5H8O3的结构简式为 CH2=CHCOOCH2CH2OH,E的结构简式为: CH2CHCOOCH2CH2OH。,9(2010年海南化学)有机物A可作为植物生长调节剂,为便于使用,通常将其制成化合物D(PClCH2CH2OOHOH),D在弱酸性条件下会缓慢释放出A。合成D的一种方法及各物质间转化关系如下图所示:,请回答下列问题: (1)A的名称是_,A与氯气反应可生成C,C的名称是_; (2)经测定E中含有氯元素,且E可以与乙酸发生酯化反应,则E的结构简式为_,由A直接生成E的反应类型是_; (3)在弱酸性条件下,D与水反应生成A的化学方程式为 _; (4)写出E的两个同
24、分异构体的结构简式_ _。,解析:要做好本题,除了仔细分析题意,还要从设问中获取相应信息,A可作为植物生长调节剂,应为乙烯(CH2=CH2)。与氯气反应生成C,则C为1,2二氯乙烷。由(2)可知E是CH2=CH2与HClO加成的产物ClCH2CH2OH,其同分异构体有ClCH2OCH3、CHClCH3OH,CH2=CH2催化氧化生成CH3CHO(B)。,10(2010年广东理综)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体,CO2与化合物反应生成化合物,与化合物反应生成化合物,如反应和所示(其他试剂、产物及反应条件均省略) 。 反应:CH=CH2CO2 CHCOOHCH2COOH
25、反应:CHOCH2CO2CHCH2OCOO CHNHCH2 ,(1)化合物的分子式为_,1 mol该物质完全燃烧需消耗_ mol O2。 (2)由CH2CH2Br通过消去反应制备的化学方程式为_(注明反应条件)。 (3)与过量C2H5OH在酸催化下发生酯化反应,生成的有机物的结构简式为_。 (4)在一定条件下,化合物能与CO2发生类似反应的反应,生成两种化合物(互为同分异构体)。请写出其中任意一种化合物的结构简式:_。,(5)与CO2类似,CO也能被固定和利用,在一定条件下,CO、CCH和H2三者发生反应(苯环不参与反应),生成化合物和,其分子式均为C9H8O,且都能发生银镜反应。下列关于和的说法正确的有_(双选,填字母)。 A都属于芳香烃衍生物 B都能使溴的四氯化碳溶液褪色 C都能与Na反应放出H2 D1 mol 或最多能与4 mol H2发生加成反应,