2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第九章第2课时　烃与卤代烃

第2课时　烃与卤代烃

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知识点一　脂肪烃的结构与性质

一、脂肪烃组成、结构特点和通式

二、脂肪烃的物理性质

三、典型脂肪烃的结构

1.甲烷、乙烯、乙炔的结构

2.烯烃的顺反异构

四、脂肪烃的化学性质

1.脂肪烃的化学性质比较

2.烷烃的取代反应

(1)取代反应:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。

(2)卤代反应

3.烯烃、炔烃的加成反应

4.烯烃、炔烃的加聚反应

nCH2CH2?CH2—CH2?

?CHCH?

nCH2CH—CHCH2? CH2—CHCH—CH2

[名师点拨] 乙烯、乙炔的实验室制法

题组一　脂肪烃的结构与性质

1.(2018·浙江4月选考)下列说法正确的是(　B　)

A.光照下,1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应,产物中物质的量最多的是CCl4

B.苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下能发生取代反应

C.甲烷和乙烯混合物可通过溴的四氯化碳溶液分离

D.乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键,都能与H2发生加成反应

解析:在甲烷的取代反应中,产物中物质的量最多的为HCl,故A错误;苯可以和浓硫酸、浓硝酸在加热的条件下发生取代反应,故B正确;乙烯和溴可以发生加成反应,分离的过程中乙烯被反应掉,但甲烷也溶于CCl4,不能起到分离的作用,故C错误;苯中没有双键,故D错误。

2.科学家在-100 ℃的低温下合成一种烃X,此分子的球棍模型如图所示(图中的连线表示化学键)。下列说法正确的是(　A　)

A.X既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色

B.X是一种常温下能稳定存在的液态烃

C.X和乙烷类似,都容易发生取代反应

D.充分燃烧等质量的X和甲烷,X消耗氧气较多

解析:观察该烃的球棍模型可知,X的结构简式为,该烃分子中含有碳碳双键,A正确;由于是在低温下合成的,故该分子在常温下不能稳定存在,B错误;X分子中含有碳碳双键,易加成难取代,C错误;该烃的分子式为C5H4,故等质量燃烧时,CH4的耗氧量较多,D错误。

题组二　烯烃、炔烃的加成和氧化反应规律

3.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。该烃的结构简式为　　　　　　　　　　。 

答案:

4.玫瑰的香味物质中包含苧烯,苧烯的键线式为。

(1)1 mol苧烯最多可以跟　　　　　mol H2发生反应。 

(2)写出苧烯跟等物质的量的Br2发生加成反应所得产物的可能的结构:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用键线式表示)。 

(3)有机物A是苧烯的同分异构体,分子中含有“”结构,A可能的结构为　　　　　　　　　　　　　　(用键线式表示)。 

(4)写出和Cl2发生1,4-加成反应的化学方程式: 

　　　　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)苧烯分子中含有2个,1 mol苧烯最多能与2 mol H2发生加成反应。

(2)苧烯与等物质的量的溴加成,其中的某一个双键发生加成。

解析:(3)A分子中含有,则R为—C4H9(丁基),丁基有4种结构。

答案:(1)2　(2)、

 (3)、、、

答案:(4)+Cl2

知识点二　芳香烃的结构与性质

一、苯的结构与性质

1.苯的结构

2.苯的化学性质

二、苯的同系物的结构与性质

1.概念:苯环上的氢原子被烷基取代的产物。通式:CnH2n-6(n>6)。

2.化学性质(以甲苯为例)

例如:+3HNO3+3H2O

[名师点拨] (1)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,均能被酸性KMnO4溶液氧化为羧基,且羧基直接与苯环相连。

(2)不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如就不能使酸性KMnO4溶液褪色,原因是与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子。

(3)苯环上的烷基会使苯环上烷基的邻对位氢活性增强而易被取代,如甲苯硝化反应时生成2,4,6-三硝基甲苯。

(4)苯的同系物在Fe或FeX3催化作用下,与卤素单质发生苯环上烷基的邻、对位取代反应;在光照条件下,与卤素单质发生烷基上的取代反应。

3.苯的同系物的同分异构体

(1)C8H10

(2)三甲苯的种类

、、。

[名师点拨] 判断芳香烃同分异构体数目的方法

(1)等效氢法

“等效氢”就是在有机物分子中处于相同位置的氢原子,等效氢任一原子若被相同取代基取代所得产物都属于同一物质;分子中完全对称的氢原子也是“等效氢”,其中引入一个新的原子或原子团时只能形成一种物质。例如甲苯和乙苯在苯环上的一氯代物的同分异构体分别都有三种(邻、间、对):。

(2)苯环上多元取代物的写法——“定一(或定二)移一”法

①在苯环上连有两个原子或原子团时,可固定一个移动另一个,从而写出邻、间、对三种异构体。

②苯环上连有三个原子或原子团时,

a.先固定两个原子或原子团,得到三种结构;

b.再逐一插入第三个原子或原子团。

例如二甲苯苯环上的一氯代物的同分异构体的写法与数目的判断:共有(2+3+1=6)六种

注意:在移动原子或原子团时要按照一定的顺序,有序思考,防止重复,避免遗漏,这样就能写全含有芳香环的同分异构体。

③若苯环上连有3个不同的取代基,其同分异构体数目为10种,如苯环有3个取代基的结构有10种。

题组一　苯及苯的同系物的结构与性质

1.下列实验的操作和所用的试剂都正确的是(　A　)

A.要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,应先加足量溴水,然后再加入酸性高锰酸钾溶液

B.配制浓硫酸和浓硝酸的混酸时,将浓硝酸沿器壁缓缓倒入浓硫酸中

C.制硝基苯时,将盛有混合液的试管直接在酒精灯火焰上加热

D.除去溴苯中少量的溴,可以加水后分液

解析:要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,应先加足量溴水,通过加成反应,排除碳碳双键的干扰,然后再加入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色,可证明混有甲苯,故A正确;配制浓硫酸和浓硝酸的混酸时,将浓硫酸沿器壁缓缓倒入浓硝酸中,故B错误;制硝基苯时,应该水浴加热,故C错误;除去溴苯中少量的溴,应加稀的氢氧化钠溶液,然后分液,故D错误。

2.异丙苯[]是一种重要的化工原料,下列关于异丙苯的说法不正确的是(　C　)

A.异丙苯是苯的同系物

B.可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯

C.在光照条件下,异丙苯与Cl2发生取代反应生成的氯代物有三种

D.在一定条件下能与氢气发生加成反应

解析:光照条件下,主要发生苯环侧链上的取代反应,可生成多种氯代物,包括一氯代物、二氯代物等。

3.(2017·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)苯的分子式为C6H6,与氢气反应后生成A,A的分子式为C6H12,即此反应类型为加成反应,A的结构简式为,此有机物为环己烷。 (2)根据A和B分子式确定,A生成B发生取代反应,即B的结构简式为,对比B和C的结构简式和分子组成,相差一个H原子和一个氯原子,添加一个碳碳双键,B→C发生消去反应。解析:(3)苯为密度小于水且不溶于水的液体,溴苯是密度大于水,且不溶于水的液体,因此用水进行鉴别,操作是:在试管中加入少量水,向其中滴入几滴苯或溴苯未知液体,若沉入水底,则该液体为溴苯,若浮在水面上,则该液体为苯。

答案:(1)加成反应　环己烷

 (2)　消去反应

答案:(3)在试管中加入少量水,向其中滴入几滴苯或溴苯未知液体,若沉入水底,则该液体为溴苯,若浮在水面上,则该液体为苯

题组二　芳香烃的同分异构现象

4.(1)甲苯苯环上的一个氢原子被相对分子质量为57的烃基取代,所得产物有　　　　　种。 

(2)已知二氯苯有3种同分异构体,则四氯苯的同分异构体数目有　　　　　种。 

(3)某芳香烃的分子式为C8H10,它不能使溴水褪色,但能使酸性KMnO4溶液褪色,该有机物苯环上的一氯代物只有一种,则该烃的结构简式是　。 

(4)分子式满足C10H14的苯的同系物中,含有两个侧链的同分异构体有　　种。 

解析:(1) =4……9,即烃基为—C4H9(丁基),丁基有—CH2CH2CH2CH3、、、四种,每种形成邻、间、对三种位置,取代产物共有4×3=12(种)。

 (2)苯的二氯取代物与苯的四氯取代物种类数相同,均有3种。

(3)该烃不能使溴水褪色,但能使酸性KMnO4溶液褪色,只能为苯的同系物,且苯环上只有一种氢原子,该烃为对二甲苯。

解析:(4)分子式为C10H14的芳香烃,其苯环上有两个取代基时分为两大类:第一类两个取代基,一个为甲基,另一个为—CH2CH2CH3或—CH(CH3)2,它们连接在苯环上又有邻、间、对3种情况,共有6种;第二类两个取代基均为乙基,它们连接在苯环上又有邻、间、对3种情况;共有9种。

答案:(1)12　 (2)3　

(3)　 答案:(4)9

知识点三　卤代烃的结构与性质

一、卤代烃的概念

烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的产物。官能团为—X。

二、卤代烃的物理性质

三、卤代烃的水解反应与消去反应的比较

[名师点拨] (1)消去反应的规律

①两类卤代烃不能发生消去反应

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:

+NaOHCH2CH—CH2—CH3(或CH3—CHCH—CH3)+NaCl+H2O

③型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡C—R,如BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O。

(2)卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法

四、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

(1)CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br。

(2)CH≡CH+HClCH2CHCl。

2.取代反应

(1)乙烷与Cl2:CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl。

(2)苯与Br2:+Br2+HBr。

(3)C2H5OH与HBr:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。

题组一　卤代烃的化学性质

1.下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是(　A　)

①C6H5Cl　②(CH3)2CHCH2Cl　③(CH3)3CCH2Cl

④CHCl2—CHBr2　⑤　⑥CH2Cl2

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。

2.要证明氯乙烷中氯元素的存在可进行如下操作,其中顺序正确的是(　A　)

①加入AgNO3溶液　②加入NaOH溶液　③加热

④加入蒸馏水　⑤加入HNO3酸化

A.②③⑤① B.④③⑤①

C.④①⑤ D.②③①⑤

解析:证明氯乙烷中氯元素,应先水解,后加酸中和至酸性,然后加硝酸银生成白色沉淀,以此可确定含氯元素,则具体实验步骤为②加入NaOH溶液;③加热;⑤加入HNO3酸化;①加入AgNO3溶液,即②③⑤①。

3.有以下物质:①CH3Cl　②CH2Cl—CH2Cl

③　④

⑤　⑥

(1)能发生水解反应的有　　　　　　　;其中能生成二元醇的有　　　　　　。 

(2)能发生消去反应的有　　　　　　。 

(3)发生消去反应能生成炔烃的有　　　　　。 

答案:(1)①②③④⑤⑥　②　(2)②③　(3)②

题组二　卤代烃在有机合成中的应用

4.是一种有机烯醚,可由链烃A通过下列路线制得,下列说法正确的是(　A　)

A.B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键

B.A的结构简式是CH2CHCH2CH3

C.该有机烯醚不能发生加聚反应

D.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应

解析:由题述分析可知,A为CH2CHCHCH2,B为BrCH2CHCHCH2Br,C为HOCH2CHCHCH2OH。B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键,A正确;A为CH2CHCHCH2,B错误;该有机烯醚含有碳碳双键,能发生加聚反应,C错误;由题述分析,①②③的反应类型分别为加成反应、水解(取代)反应、取代反应,D错误。

5.(经典题)以2-氯丙烷为主要原料制1,2-丙二醇[CH3CH(OH)CH2OH]时,依次经过的反应类型为(　B　)

A.加成反应→消去反应→取代反应

B.消去反应→加成反应→取代反应

C.消去反应→取代反应→加成反应

D.取代反应→加成反应→消去反应

解析:有机物的合成,常采用逆推法,要生成1,2-丙二醇,则需要通过1,2-二氯丙烷的水解反应,要生成1,2-二氯丙烷,则需要利用丙烯和氯气的加成反应,而丙烯的生成,可利用2-氯丙烷的消去反应,所以依次经过的反应类型为消去反应→加成反应→取代反应。

6.烷烃A只可能有三种一氯取代物B、C和D,C的结构简式是,B和D分别与强碱的醇溶液共热,都只能得到有机化合物E。以上反应及B的进一步反应如图所示。

请回答下列问题:

(1)A的结构简式是　　　　　　　　　　。 

(2)H的结构简式是　　　　　　　　　　。 

(3)B转化为F的反应属于　　　　　(填反应类型名称,下同)反应。 

(4)B转化为E的反应属于　　　　　反应。 

(5)写出下列物质间转化的化学方程式。

①B→F:　。 

②F→G:　。 

③D→E:　。 

解析:由C的结构简式是可推知烷烃A为(CH3)3CCH2CH3,B、D分别为、(CH3)3CCH2CH2Cl中的一种,由于B水解产生的醇能氧化为酸,所以B为(CH3)3CCH2CH2Cl,D为。再结合流程图和反应条件推断相关物质,书写方程式和判断反应类型。

答案:(1)(CH3)3CCH2CH3

(2)(CH3)3CCH2COOH

(3)取代(水解)　(4)消去

(5)①(CH3)3CCH2CH2Cl+H2O(CH3)3CCH2CH2OH+HCl

②2(CH3)3CCH2CH2OH+O2

2(CH3)3CCH2CHO+2H2O

③+NaOH(CH3)3CCHCH2+NaCl+H2O

[题后反思] 卤代烃在有机合成中的应用

在有机合成中常涉及官能团的引入、转化、数目改变及保护等,而这个过程往往是借助卤代烃为中介而实现的,常见的应用如下:

(1)联系烃和烃的衍生物的桥梁

如醛和羧酸

(2)改变官能团的个数

如CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br

(3)改变官能团的位置

如CH2BrCH2CH2CH3CH2CHCH2CH3

(4)进行官能团的保护

如由CH2CHCH2OH制备CH2CHCOOH时,常采用下列流程保护碳碳双键:

CH2CHCH2OHCH2CHCOOH

(5)卤代烃在有机合成中的经典路线

①一元合成路线:

RCHCH2一卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯

②二元合成路线:

RCHCH2二卤代烃二元醇二元醛二元羧酸酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H原子)