苏教版高考化学一轮复习专题11有机化学基础第34讲烃和卤代烃学案

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第34讲　烃和卤代烃【课标要求】　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。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。 考点1　烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质 授课提示：对应学生用书第239页 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.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：CH～Cl2～HCl即取代1 mol氢原子，消耗1_mol卤素单质生成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、炔烃的加成反应(写出有关反应方程式) (3)加聚反应①丙烯加聚反应方程式为②乙炔加聚反应方程式为(4)二烯烃的加成反应和加聚反应①加成反应CH2===CH—CH===CH2②加聚反应：  (5)脂肪烃的氧化反应类别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4.脂肪烃的来源来源条件产品石油常压分馏石油气、汽油、煤油、柴油等减压分馏润滑油、石蜡等催化裂化、裂解轻质油、气态烯烃催化重整芳香烃天然气—甲烷煤煤焦油的分馏芳香烃直接或间接液化燃料油、多种化工原料　(1)甲烷和氯气生成一氯甲烷的反应与苯和硝酸生成硝基苯的反应的反应类型相同。(　　)(2)反应CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl与反应CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl均为取代反应。(　　)(3)乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳双键。(　　)(4)顺­2­丁烯和反­2­丁烯均能使溴水褪色。(　　)(5)乙烯、乙炔在常温常压下可以与H2、HCl发生加成反应。(　　)答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×题组一　脂肪烃的结构与性质1．乙炔在不同条件下可以转化成许多化合物，如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．正四面体烷的二氯代物只有1种B．乙炔生成乙烯基乙炔是加成反应C．由乙炔制得的四种有机物的含碳量不同D．苯乙烯与环辛四烯互为同分异构体解析：由乙炔制得的四种有机物的含碳量都与乙炔的含碳量一样。答案：C2．某烷烃的结构简式为(1)用系统命名法命名该烃：_____________________________________________________________。(2)若该烷烃是由烯烃和1 mol H2加成得到的，则原烯烃的结构有________种。(不包括立体异构，下同)(3)若该烷烃是由炔烃和2 mol H2加成得到的，则原炔烃的结构有________种。(4)该烷烃在光照条件下与氯气反应，生成的一氯代烷最多有________种。解析：(1)该烷烃中最长的碳链上有五个碳原子，属于戊烷，有两个取代基，故其名称为2，3­二甲基戊烷。(2)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少一个H，该位置就有可能是原来存在碳碳双键的位置，除去重复的结构，该烃分子中这样的位置一共有5处。(3)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少两个H，该位置就有可能是原来存在碳碳三键的位置，该烃分子中这样的位置一共有1处。(4)该烷烃分子中有6种等效氢原子，故与氯气反应生成的一氯代烷最多有6种。答案：(1)2，3­二甲基戊烷　(2)5　(3)1　(4)6题组二　烯烃、炔烃的加成和氧化反应规律3．β­月桂烯的结构如图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物(只考虑位置异构)理论上最多有(　　)A．2种　　　　　　　　　  B．3种C．4种           D．6种答案：C4．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：_____________________________________________________________ _____________________________________________________________。考点2　苯的同系物　芳香烃  1．苯(1)结构特点①苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的化学键。②具有平面正六边形结构，分子中所有原子在同一平面内。(2)化学性质①能取代③可燃烧，难氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色。2．芳香烃分子里含有一个或多个苯环的烃。3．苯的同系物与苯的性质比较(1)相同点因都含有苯环(2)不同点烷基对苯环有影响，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，所以苯环上的烷基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。4．苯的同系物的同分异构体(以C8H10为例) 名称乙苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯结构简式 一氯代物种数5342　(1)甲苯与氯气在光照条件下反应，主要产物是2，4­二氯甲苯。(　　)(2)苯的二氯代物有三种。(　　)(3)己烯中混有少量甲苯，先加入足量溴水，然后加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，则证明己烯中混有甲苯。(　　)(4)C2H2与的最简式相同。(　　)(5)某烃的分子式为C11H16，它不能与溴水反应，但能使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中只含有一个烷基，符合条件的烃有7种。(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√题组一　芳香烃的结构与性质1．(2020·河南开封模拟)关于化合物的下列说法正确的是(　　)A．b、d、p都属于芳香烃，且互为同分异构体B．b、d、p的一氯代物均只有三种C．b、d、p均可与溴的四氯化碳溶液反应D．b、d中的所有原子可能处于同一平面答案：D2．有下列物质：①乙苯，②环己烯，③苯乙烯，④对二甲苯，⑤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②④分别被酸性高锰酸钾溶液氧化产物的结构简式：_____________________________________________________________、_____________________________________________________________。答案：(1)①②③④　(2)①⑤或④⑤　(3)②③(4)HOOC(CH2)4COOH　题组二　含环化合物的同分异构体3．下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是(　　)A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种B．与互为同分异构体的芳香族化合物有6种C．含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯取代物可能有3种D．菲的结构简式为，它与硝酸反应，可生成5种一硝基取代物解析：含3个碳原子的烷基有两种，甲苯苯环上的氢原子有三种，故产物有6种，A正确；B项中物质的分子式为C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族化合物中有一种醇(苯甲醇)、一种醚(苯甲醚)、三种酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)，总共有5种，B错误；含有5个碳原子的烷烃有三种同分异构体，正戊烷、异戊烷和新戊烷，其一氯代物分别为3、4、1种，C正确；由菲的结构可以看出其结构中含有5种化学环境的氢原子，可生成5种一硝基取代物，D正确。答案：B4．(1)已知立方烷的键线式如图，则立方烷的分子式为________，一氯代物有______种，二氯代物有______种。(2)已知金刚烷的键线式如图，可以看作四个等同的六元环构成的立体构型。则金刚烷的分子式为__________________，一氯代物有________种，二氯代物有________种。答案：(1)C8H8　1　3　(2)C10H16　2　65．写出分子式符合C9H12且属于苯的同系物的同分异构体。_____________________________________________________________ _____________________________________________________________。答案： 考点3　卤代烃1．卤代烃的概念(1)概念：烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。(2)官能团：卤素原子。2．卤代烃的物理性质(1)沸点：比同碳原子数的烷烃沸点要高；同系物沸点：随碳原子数增加而升高。(2)溶解性：卤代烃难溶于水，易溶于有机溶剂。(3)密度：一氟代烃、一氯代烃比水小，其余的比水大。3．卤代烃的化学性质(1)卤代烃水解反应和消去反应比较反应类型取代反应(水解反应)消去反应反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热断键方式反应本质卤代烃分子中—X被水中的—OH所取代，生成醇相邻的两个碳原子间脱去小分子HX产物特征引入—OH，生成含—OH的化合物消去HX，生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和化合物(2)两类卤代烃不能发生消去反应结构特点实例与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子CH3Cl与卤素原子相连的碳有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子4.卤代烃的获取方法(1)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应 (2)取代反应如乙烷与Cl2：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl；苯与Br2：；C2H5OH与HBr：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。5．卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法6．卤代烃对环境的影响氟氯代烃在平流层中会破坏臭氧层，是造成臭氧空洞的主要原因。　(1)溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯。(　　)(2)取溴乙烷水解液，向其中加入AgNO3溶液，可观察到产生淡黄色沉淀。(　　)(3)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应。(　　)(4)C2H5Br属于电解质，在碱的水溶液中加热可生成C2H5OH。(　　)(5)卤代烃发生消去反应的产物有2种。(　　)答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√1．(2020·大连二十四中月考)有两种有机物，下列有关它们的说法正确的是(　　)A．二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2B．二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应C．一定条件下，二者在NaOH溶液中均可发生取代反应D．Q的一氯代物只有1种，P的一溴代物有2种解析：Q中两个甲基上有6个等效氢原子，苯环上有2个等效氢原子，峰面积之比应为3∶1，A项错误；Q中苯环上的卤素原子无法发生消去反应，P中与卤素原子相连碳原子的邻位碳原子上缺少氢原子，无法发生消去反应，B项错误；在适当条件下，卤素原子均可被—OH取代，C项正确；Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代，其一氯代物有2种，D项错误。答案：C2．以下物质中，按要求填空：①　②CH3CH2CH2Br　③CH3Br　④CH3CHBrCH2CH3(1)物质的熔、沸点由高到低的顺序是______________(填序号)。(2)上述物质中既能发生水解反应又能发生消去反应的是________。(3)物质④发生消去反应的条件为_____________________________________________________________，产物有_____________________________________________________________。(4)由物质②制取1，2­丙二醇经历的反应类型有__________________________________________________________________________________________________________________________。(5)检验物质③中含有溴元素的试剂有_____________________________________________________________。答案：(1)①>④>②>③(2)②④(3)氢氧化钠的醇溶液，加热　CH2===CHCH2CH3、CH3CH===CHCH3、NaBr、H2O(4)消去反应、加成反应、水解反应(5)氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液3．下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线：(1)反应①的产物名称是__________________________________________________________________________________________________________________________，反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反应②的反应试剂和反应条件是_____________________________________________________________，反应③的反应类型是_____________________________________________________________。(3)与NaOH水溶液反应的化学方程式：________________________________________。答案：(1)氯代环戊烷　(2)NaOH的醇溶液，加热　加成反应(3)　寻求“含苯环有机化合物同分异构体”的数目  书写同分异构体，一般分三步：1．依据限制条件，推测“碎片(原子、原子团、官能团)”结构。2．摘除“碎片”，构建碳架。3．“碎片”组装。　支撑这些步骤完成的“有序思维”如下：“碎片”推测：依分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、化合物性质、类别信息。碎片分类：先“简”后“繁”(或按“端基碎片”和“非端基碎片”分)。碳架构建：由“长”到“短”，先“整”后“散”，支链由“心”到“边”。“碎片”组装：先在苯环上进行基团定位―→再考虑取代基的碳链异构―→接着考虑取代基在苯环上的位置异构―→最后考虑官能团异构。方法选择：“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法；“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”“烃基分配法”。一、几元取代已定，求侧链异构[典例1]　具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E()的同分异构体，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2，W共有________(不含立体结构)种，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为_____________________________________________________________。[解析]　第1步：推测“碎片(原子、原子团、官能团)”结构 题中信息“碎片”依分子式(不饱和度)信息6碎片推断先“简”后“繁”。已定：“简”：2个—COOH，“繁”：特殊结构信息一种官能团、二取代化合物性质信息0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2类别信息芳香化合物待定：C2H4第2步：摘除“碎片”，构建碳架碳链先“整”后“散”： [答案]　12    [即时训练1]　F()的同分异构体中含有苯环的还有________(不考虑立体异构)种。其中核磁共振氢谱中有4组峰，且面积比为6∶2∶2∶1的是 ____________(写出其中一种的结构简式)。解析：已定结构 ，与—NH2(等效氢取代)、 (插入法)、N(烃基分配法)的组合有(14－1)种＋5种＋1种＝19种。答案：19　 二、侧链结构已定，求几元取代[典例2]　F()的同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有________种，其中核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积比 为2∶2∶2∶1∶1的为____________________________________________。[解析]　第1步：推测“碎片(原子、原子团、官能团)”结构 题中信息“碎片”依分子式(不饱和度)信息5碎片推断先“简”后“繁”。已定：醛基、酚羟基、甲基；待定：苯环的几元取代化合物性质信息既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应第2步：组装苯酚一元取代产物：；苯酚二元取代产物：在以上结构再接上1个醛基(等效氢法)，分别有5种、5种、3种。如图：[答案]　13　[即时训练2]　分子式为C10H14的芳香烃中，苯环上的一溴代物的结构有两种，满足此条件的结构共有________种。解析：一元取代基为—C4H9，取代基的碳骨架结构有：但苯环上的一溴代物的结构均有3种。二元取代基为2个—C2H5或1个—CH3、1个—C3H7(2种)，形成的有机物中苯环上的一溴代物结构有两种的有：三元取代基为2个—CH3、1个—C2H5，形成的有机物中苯环上的一溴代物结构有两种的有：四元取代基为4个—CH3，空位的位置关系有邻、间、对3种。不管哪种其苯环上的一溴代物的结构只有一种。答案：5三、几元取代、侧链结构都待定[典例3]　化合物W(C9H12O4)中不存在两个氧原子直接相连的结构，且有如下性质：能使FeCl3溶液显紫色，苯环上一氯代物只有1种，1 mol W最多消耗1 mol氢氧化钠。满足此条件的结构共有________种。[解析]　第1步：推测“碎片(原子、原子团、官能团)”结构 题中信息“碎片”依分子式(不饱和度)信息4碎片推断先“简”后“繁”。已定：含1个酚羟基、苯环；待定：苯环至少有二元取代。从不饱和度和氧原子数推测可能有醇羟基和醚键特殊结构信息不存在两个氧原子直接相连、苯环上一氯代物只有1种化合物性质信息1 mol W最多消耗1 mol氢氧化钠类别信息能使FeCl3溶液显紫色第2步：侧链与几元取代的匹配方案1　苯环上的二元取代： 3种，侧链1个：—C3H7。苯环上一氯代物都不止1种。方案2　苯环上的三元取代，侧链2个：—CH3与—C2H5。苯酚一元取代后，再在苯环接上1个—C2H5(用等效氢法)，分别有4种、4种、2种。如图：苯环上一氯代物都不止1种。方案3　苯环上的四元取代，侧链3个：—CH3。与3个—CH3组成三甲苯后，再在苯环接上1个—OH(用等效氢法)，分别有2种、3种、1种。如图：其中苯环上一氯代物为1种的结构有：。第3步：组装(先碳架异构，后官能团异构)以为碳架，侧链X为—CH2OH组装：，侧链X为—OCH3组装：；根据对称原则，2个—CH2OH，1个—OCH3，组装：，根据对称原则，2个—OCH3，1个—CH2OH，组装：。以为碳架也可以有4种。[答案]　8授课提示：对应学生用书第243页 1．(2019·高考上海卷)已知有一种烃的结构类似自行车，简称“自行车烃”，如下图所示，下列关于它的叙述正确的是(　　)A．易溶于水　　　　　　B．可以发生取代反应C．其密度大于水的密度    D．与环己烷为同系物解析：A项，烃难溶于水，错误；B项，烃可以与卤素单质发生取代反应，正确；C项，烃的密度小于水的密度，错误；D项，“自行车烃”与环己烷结构不相似，不互为同系物，错误。答案：B2．(2016·高考北京卷)在一定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下： 对二甲苯邻二甲苯间二甲苯苯沸点/℃13814413980熔点/℃13－25－476下列说法不正确的是(　　)A．该反应属于取代反应B．甲苯的沸点高于144 ℃C．用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来D．从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来解析：A项，甲苯生成二甲苯是甲苯苯环上的氢原子被甲基取代，属于取代反应，正确；B项，甲苯的相对分子质量介于二甲苯和苯之间，故沸点也介于二甲苯和苯的沸点之间，即介于80 ℃和144 ℃之间，错误；C项，苯的沸点和二甲苯的沸点相差很大(大于30 ℃)，可用蒸馏的方法将苯从反应所得产物中首先分离出来，正确；D项，因对二甲苯的熔点较高，可用冷却结晶的方法从二甲苯混合物中将对二甲苯分离出来，正确。答案：B3．(2017·高考海南卷)已知苯可以进行如下转化：回答下列问题：(1)反应①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②的反应类型为________。(3)如何仅用水鉴别苯和溴苯：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)反应①为加成反应，生成A为，为环己烷。(2)环己烷在光照条件下与氯气发生氯代反应生成，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。答案：(1)加成反应　环己烷　(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4．(2016·高考全国卷Ⅲ节选)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应。2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R＋H2↑该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：回答下列问题：(1)B的结构简式为__________________，D的化学名称为________。(2)①和③的反应类型分别为________、________。(3)E的结构简式为_____________________________________________________________。用1 mol E合成1，4­二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________ mol。(4)芳香族化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，写出其中3种的结构简式：_____________________________________________________________ _____________________________________________________________。