第33讲 烃和卤代烃（讲）-2022年高考化学一轮复习讲练测

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第十一章 有机化学基础第33讲  烃和卤代烃（精讲）【考情分析】本讲内容在高考中主要从三方面考查：①以各类烃的代表物的分子结构为基础，考查有机物分子中原子共线或共面的判断；②以新材料或新药品的结构为载体考查烃和卤代烃的重要性质；③通过卤代烃的取代、消去反应，考查反应条件对有机物反应类型的影响以及有机合成路线的设计。题型有选择题和有机综合题两种。【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想:烃和卤代烃的性质及其在有机合成中的应用。2.科学探究与创新意识:能通过实验探究烃和卤代烃的化学性质。3.证据推理与模型认知：运用烃和卤代烃的分子结构模型解释对应的化学性质。4.科学态度与社会责任:根据绿色化学理念，认识烃和卤代烃对社会发展的贡献以及相关的环境问题【网络构建】【知识梳理】智能点一、脂肪烃1．烷烃、烯烃、炔烃的结构特点和组成通式2．甲烷、乙烯、乙炔的分子结构名称甲烷(CH4)乙烯(C2H4)乙炔(C2H2)空间结构H—C≡C—H结构特点正四面体平面形直线形键角109°28′120°180°3.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      4.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5.脂肪烃的化学性质(1)烷烃的取代反应、分解反应①取代反应如甲烷与氯气反应的第一步方程式为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。【易错警示】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分解反应：CH4C＋2H2。③裂解反应如C16H34的裂解反应方程式为：C16H34C8H18＋C8H16         C8H18C4H8＋C4H10(2)烯烃、炔烃的加成反应(3)加聚反应①丙烯加聚反应的化学方程式为nCH2===CH—CH3。②乙炔加聚反应的化学方程式为nCH≡CH。(4)二烯烃的加成反应和加聚反应①加成反应②加聚反应：nCH2===CH—CH===CH2。(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【特别提醒】烯烃、炔烃被酸性KMnO4溶液氧化产物图解【易错警示】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碳碳叁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。6.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、多种化工原料智能点二、芳香烃1．芳香烃(1)概念:分子里含有一个或多个苯环的烃。(2)结构特点:含有苯环,无论多少,侧链可有可无,可多可少,可长可短,可直可环。(3)稠环芳香烃:通过两个或多个苯环合并而形成的芳香烃叫稠环芳香烃。稠环芳香烃最典型的代表物是萘()。(4)分类2．苯的同系物与苯的性质比较(1)相同点①都能发生卤代、硝化、磺化反应；②都能与H2发生加成反应生成环烷烃（反应比烯、炔烃困难）；③都能燃烧，且有浓烟。(2)不同点①烷基对苯环的影响使苯的同系物比苯易发生取代反应；②苯环对烷基的影响使苯环上的烷基(与苯环相连的C上含H)能被酸性高锰酸钾溶液氧化。(3)以甲苯为例完成下列有关苯的同系物的化学方程式：①硝化：。②卤代：;。③易氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色：。【易错警示】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,就能被酸性KMnO4溶液氧化为羧基,且羧基直接与苯环相连。3.芳香烃在生产、生活中的作用:苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烃都是重要的有机化工原料,苯还是一种重要的有机溶剂。4.芳香烃对环境、健康产生影响(1)油漆、涂料、复合地板等装饰材料会挥发出苯等有毒有机物;(2)秸秆、树叶等物质不完全燃烧形成的烟雾和香烟的烟雾中含有较多的芳香烃,对环境、健康产生不利影响。智能点三、卤代烃1．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R—X(其中R—表示烃基)。(2)官能团是卤素原子。2．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。(4)常温常压下，除CH3Cl、CH3CH2Cl等少数为气体外，其余为液体或固体。3．化学性质(1)水解反应①反应条件：氢氧化钠的水溶液、加热。②C2H5Br在碱性条件下水解的化学方程式为C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr。(2)消去反应①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)，而生成含不饱和键化合物的反应。②卤代烃消去反应条件：氢氧化钠的醇溶液、加热。③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。(3)卤代烃的水解反应和消去反应的比较反应类型水解反应消去反应结构特点一般是一个碳原子上只有一个－X与－X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子反应实质一个－X被－OH取代R—CH2—X＋NaOHR—CH2OH＋NaX从碳链上脱去HX分子＋NaOH＋NaX＋H2O反应条件强碱的水溶液，常温或加热强碱的醇溶液，加热反应特点有机的碳架结构不变，－X变为－OH，无其它副反应有机物碳架结构不变，产物中有碳碳双键或碳碳叁键生成，可能有其它副反应发生产物特征引入—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键的化合物结论溴乙烷在不同的条件下发生不同类型的反应(4)消去反应的规律①两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、②有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。例如：＋NaOHCH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)＋NaCl＋H2O③型卤代烃，发生消去反应可以生成R—C≡C—R，如BrCH2CH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O4．获取方法(1)取代反应，如：①苯与Br2反应的化学方程式：。②C2H5OH与HBr反应的化学方程式：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。(2)不饱和烃的加成反应，如：①丙烯与Br2 反应的化学方程式：CH2===CHCH3＋Br2CH2BrCHBrCH3、②丙烯与 HBr反应的化学方程式：CH3—CH===CH2＋HBrCH3—CHBr—CH3(或CH3—CH2—CH2Br)。③乙炔与HCl制氯乙烯的化学方程式：CH≡CH＋HClCH2===CHCl。5．卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法RX【易错警示】加入稀硝酸酸化的目的：一是中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。如果不加HNO3中和，则AgNO3溶液直接与NaOH溶液反应产生暗褐色Ag2O沉淀。6.卤代烃在有机合成中的重要作用卤代烃可以水解生成醇,又可通过消去反应生成烯烃、炔烃。7.卤代烃对环境、健康产生的影响氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。【典例剖析】高频考点1、考查脂肪烃的结构与性质例1．下列关于烷烃与烯烃的性质及反应类型的叙述正确的是(　　)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CnH2n＋2，而烯烃的通式一定是CnH2nD．烷烃与烯烃相比，发生加成反应的一定是烯烃【解析】烯烃除含不饱和键外，还含有C—H饱和键，A错；烯烃除发生加成反应外，还可发生取代反应，B错；烷烃通式一定为CnH2n＋2，单烯烃通式为CnH2n，而二烯烃通式为CnH2n－2，C错；D正确。【答案】D【名师归纳】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。(4)苯的同系物支链易被酸性高锰酸钾溶液氧化，是因为苯环对取代基的影响。而苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。【变式训练】（2020·河南省安阳市三中模拟）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】乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，A错误；用乙醇制乙烯发生的反应为消去反应，B错误；苯能与氢气发生加成反应，D错误。【答案】C高频考点2、考查烯烃、炔烃的加成反应规律例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【解析】当溴与发生1,2­加成时，生成物有【答案】C。【名师归纳】烯烃的加成反应有单烯烃、共轭二烯烃二类烯烃的加成，前者不对称烯烃与不对试剂加成有两种不同的加成方式，后者存在1，2-加成和1，4-加成两种类型。【变式训练】某烃的结构式用键线式可表示为，若该烃与Br2发生加成反应(反应物的物质的量之比为1∶1)，则所得产物（不考虑顺反异构）有（      ）A．2种 B．4种 C．6种 D．8种【解析】与Br2发生加成反应(反应物的物质的量之比为1∶1)，当发生1，2-加成时，生成物有：、，当发生1，4-加成时，生成物有：、，所得产物共4种，答案选B。【答案】B高频考点3、考查烯烃、炔烃的氧化反应规律例3.烯烃中碳碳双键是重要的官能团，烯烃与高锰酸钾酸性溶液反应的氧化产物有如图的反应关系：
 已知某烯烃的质谱图中最大质荷比为70，则该烯烃的化学式为_______，该烯烃的某种同分异构体可能存在顺反应异构，写出其顺式结构的结构简式____________。若该烯烃的一种同分异构体与酸性高锰酸钾溶液反应得到的产物为二氧化碳和丁酮()，则此烯烃的结构简式为__________________，名称为_____；丁酮中官能团的名称为____________。【解析】烯烃的质谱图中最大质荷比为70，即相对分子质量为70，70÷14=5，则该烯烃的化学式为C5H10，此烯烃有多种同分异构体，其中存在顺反应异构的顺式结构的结构简式为；氧化产物为二氧化碳和丁酮(，依据烯烃与高锰酸钾酸性溶液反应的氧化产物的规律可知该烯烃的结构简式为：CH2=C(CH3)C2H5，名称为2-甲基-1-丁烯；丁酮中官能团的名称为羰基。【答案】C5H10           2-甲基-1-丁烯    羰基【名师归纳】烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解【变式训练】1．烯烃或炔烃在酸性高锰酸钾溶液作用下，分子中的不饱和键完全断裂，此法可用于减短碳链。已知：烯烃被氧化的部位对应的氧化产物现有某烯烃与酸性溶液作用后得到的氧化产物有、乙二酸()和丙酮()，则该烯烃的结构简式可能是A．B．C．D．【解析】根据表中提供的信息，可知烯烃中含、、结构，则该烯烃为。故答案为：D【答案】D高频考点4、考查芳香烃的性质例4．下列各项中的反应原理相同的是(　　)A．乙醇与浓硫酸共热140 ℃、170 ℃均能脱去水分子B．甲苯、乙烯均能使酸性KMnO4溶液褪色C．溴水中加入己烯或苯充分振荡，溴水层均褪色D．1­溴丙烷分别与KOH水溶液、KOH乙醇溶液共热，均生成KBr【解析】140 ℃发生取代，生成乙醚，170 ℃发生消去反应，生成乙烯，故A错误；甲苯、乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是被高锰酸钾氧化，原理相同，故B正确；加入己烯发生加成反应，加入苯，利用萃取使溴水褪色，故C不正确；氢氧化钾溶液发生取代反应，氢氧化钾醇溶液发生消去反应，故D错误。【答案】B【名师归纳】苯的同系物的两条重要性质(1)与卤素(X2)的取代反应：苯的同系物在FeX3催化作用下，与X2发生苯环上烷基的邻、对位取代反应；在光照条件下，与X2则发生烷基上的取代反应，类似烷烃的取代反应。(2)被强氧化剂氧化：苯的同系物能(与苯环相连的碳原子上含氢)被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化而使溶液褪色。【变式训练】下列关于苯及其同系物的说法中正确的是(　　)A．苯及其同系物可以含有1个苯环，也可以含有多个苯环B．苯及其同系物都能与溴水发生取代反应C．苯及其同系物都能与氯气发生取代反应D．苯及其同系物都能被酸性KMnO4溶液氧化【解析】苯及其同系物都只含1个苯环，如果有多个苯环，就不符合“与苯相差1个或若干个CH2原子团”的条件了，A项错误；苯及其大部分的同系物在Fe存在的条件下可以与纯溴发生取代反应，而不是与溴水反应，B项错误；苯及其大部分的同系物在Fe存在的条件下可以与氯气发生取代反应，而所有的苯的同系物在光照条件下可以与氯气发生取代反应，C项正确；苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，D项错误。【答案】C高频考点5、芳香烃的同分异构体例5．已知C—C单键可以绕键轴旋转，某烃结构简式可表示为，下列说法中正确的是(　　)A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上B．该烃苯环上的一氯代物只有一种C．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上D．该烃是苯的同系物【解析】A项，苯环是平面正六边形，分子中所有原子在一个平面上，相对位置上的碳原子在一条直线上，由于两个甲基分别取代苯分子的H原子，所以在苯分子这一个平面上，碳碳单键可以旋转，因此分子中碳原子最少有10个在这个平面上，选项A错误，选项C正确。B项，该烃有两条对称轴，该分子苯环上有两种不同位置的H原子，因此该烃的一氯代物有两种，错误。D项，由于该芳香烃含有两个苯环，不符合苯的同系物的分子式通式CnH2n－6，因此该烃不是苯的同系物，错误。【答案】C【方法技巧】苯环上位置异构的书写技巧——定一(或定二)移一法：在苯环上连有两个新的原子或原子团时，可固定一个移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；苯环上连有三个新的原子或原子团时，可先固定两个原子或原子团，得到三种结构，再逐一插入第三个原子或原子团，这样就能写全含有芳香环的同分异构体。例如：二甲苯苯环上的一氯代物的同分异构体共有六种(2＋3＋1＝6)。【变式训练】（2020·湖南省益阳市一中模拟）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，其一氯代物可能有3种D．菲的结构简式为，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2种，甲苯苯环上的氢原子有3种，故所得产物有6种，A项正确；该物质的分子式为C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族化合物中有1种醇(苯甲醇)、1种醚(苯甲醚)、3种酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)，共有5种，B项错误；含有5个碳原子的饱和链烃有3种同分异构体：正戊烷、异戊烷和新戊烷，其一氯代物分别有3、4、1种，C项正确；由菲的结构简式可以看出其结构中含有5种氢原子，与硝酸反应可生成5种一硝基取代物，D项正确。【答案】B高频考点6、考查卤代烃的两种重要反应例6．下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是(　　)A．①③⑥ B．②③⑤  C．全部  D．②④【解析】在KOH醇溶液中加热，发生消去反应，要求卤素原子连接碳原子的相邻的碳原子上必须有氢原子，①③⑥不符合消去反应的条件，错误；②④⑤符合消去反应条件，选项A符合题意。【答案】A【名师归纳】卤代烃水解反应与消去反应的比较 【变式训练】下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是(　　)A．四种物质中分别加入氯水，均有红棕色液体生成B．四种物质中加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成C．四种物质中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成D．乙发生消去反应得到两种烯烃【解析】这四种有机物均不能与氯水反应，A项不正确；B项描述的是卤代烃中卤素原子的检验方法，操作正确，B项正确；甲、丙和丁均不能发生消去反应，C项不正确；乙发生消去反应只有一种产物，D项不正确。【答案】B高频考点7、考查卤代烃中卤素原子的检验例7．为了测定某饱和卤代烃的分子中卤素原子的种类和数目，可按下列步骤进行实验：回答下列问题：(1)加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，则此卤代烃中的卤素原子是________。(2)已知此卤代烃液体的密度是1.65 g·mL－1，其蒸气对甲烷的相对密度是11.75，则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为________；此卤代烃的结构简式为__________。【解析】(1)因加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，故卤代烃中卤素原子为溴原子。(2)溴代烃的质量为11.40 mL×1.65 g·mL－1＝18.81 g，摩尔质量为16×11.75＝188(g·mol－1)。因此溴代烃的物质的量为≈0.1 mol。n(AgBr)＝＝0.2 mol。故每个卤代烃分子中溴原子数目为2，根据相对分子质量判断其分子式为C2H4Br2，其结构简式可能为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。【答案】(1)溴原子(2)2　CH2BrCH2Br或CH3CHBr2【方法技巧】卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法RX【变式训练】为了测定某卤代烃分子中所含有的卤原子种类，可按下列步骤进行实验： ①量取该卤代烃液体；②冷却后加入稀硝酸酸化；③加入AgNO3溶液至沉淀完全；④加入适量NaOH溶液，煮沸至液体不分层；正确操作顺序为A．④③②① B．①④②③ C．③①④② D．①④③②【解析】测定某卤代烃分子中所含有的卤原子种类，实验步骤为：①量取该卤代烃液体；④加入适量NaOH溶液，煮沸至液体不分层；②冷却后加入稀硝酸酸化；③加入AgNO3溶液至沉淀完全，观察沉淀的颜色，利用沉淀判断卤素原子的种类，故选B。【答案】B高频考点8、考查卤代烃在有机合成中的作用例8.（2020·广东省深圳中学模拟）从溴乙烷制取1，2－二溴乙烷，下列制备方案中最好的是(　　)A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2BrB．CH3CH2BrCH2BrCH2BrC．CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2BrCH2BrCH2BrD．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br【解析】本题考查卤代烃制取方案的设计。在有机合成中，理想合成方案有以下特点：①尽量少的步骤；②选择生成副产物最少的反应原理；③试剂价廉；④实验安全；⑤符合环保要求。在有机合成中引入卤原子或引入卤原子作中间产物，用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到产品纯度低。A项，发生三步反应，步骤多，产率低；B项，溴与烷烃发生取代反应，是连续反应，不能控制产物种类，副产物多；C项，步骤多，且发生卤代反应难控制产物纯度；D项，步骤少，产物纯度高。【答案】D【归纳总结】卤代烃在有机合成与转化中的四大作用1．连接烃和烃的衍生物的桥梁烃通过与卤素发生取代反应或加成反应转化为卤代烃，卤代烃在碱性条件下可水解转化为醇或酚，进一步可转化为醛、酮、羧酸和酯等；醇在加热条件下与氢卤酸反应转化为卤代烃，卤代烃通过消去反应可转化为烯烃或炔烃。如：2．改变官能团的个数如：CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br。3．改变官能团的位置如：CH2BrCH2CH2CH3CH2===CHCH2CH3。4．对官能团进行保护如在氧化CH2===CHCH2OH的羟基时，碳碳双键易被氧化，常采用下列方法保护：CH2===CHCH2OHCH2===CH—COOH。【变式训练】化合物Z由如下反应得到：C4H9BrYZ，Z的结构简式不可能是(　　)A．CH3CH2CHBrCH2Br B．CH3CH(CH2Br)2C．CH3CHBrCHBrCH3 D．CH2BrCBr(CH3)2【解析】根据题意，一溴丁烷先发生消去反应得到Y，Y为烯烃，Y与Br2加成得到Z，Z为两个溴原子在相邻碳原子上的卤代烃，故B项错误。【答案】B