文档内容
第 33 讲 烃和卤代烃
目录
第一部分:网络构建(总览全局)
第二部分:知识点精准记忆
第三部分:典型例题剖析
高频考点1、考查脂肪烃的结构与性质
高频考点2、考查烯烃、炔烃的加成反应规律
高频考点3、考查烯烃、炔烃的氧化反应规律
高频考点4、考查芳香烃的性质
高频考点5、考查芳香烃的同分异构体
高频考点6、考查卤代烃的两种重要反应
高频考点7、考查卤代烃中卤素原子的检验
高频考点8、考查卤代烃在有机合成中的作用
正文
第一部分:网络构建(总览全局)
第二部分:知识点精准记忆
知识点一、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(CH) 乙烯(C H) 乙炔(C H)
4 2 4 2 2
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
两个相同的原子或原子团排列在双 两个相同的原子或原子团排列在双键的
特点
键的同一侧 两侧
实例
4.脂肪烃的物理性质
性质 变化规律
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
状态
多,逐渐过渡到液态、固态
随着碳原子数的增多,沸点逐渐升高;同分异构体之间,支链
沸点
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: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。
如甲烷与氯气反应的第一步方程式为:CH+Cl――→CHCl+HCl。
4 2 3
【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Cl 为例): 即取代1 mol氢原子,消耗1 mol Cl 生成1 mol HCl。
2 2
②分解反应:CH――→C+2H。
4 2
③裂解反应
如C H 的裂解反应方程式为:C H ――→C H +C H C H ――→C H+C H
16 34 16 34 8 18 8 16 8 18 4 8 4 10
(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。
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:nCH===CH—CH――→ 。
2 3
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:nCH===CH—CH===CH ――→ 。
2 2
(5)脂肪烃的氧化反应
烷烃 烯烃 炔烃
燃烧火焰较明 燃烧火焰明亮,带黑 燃烧火焰很明亮,带浓
燃烧现象
亮 烟 黑烟
通入酸性
不褪色 褪色 褪色
KMnO 溶液
4
【特别提醒】
烯烃、炔烃被酸性KMnO 溶液氧化产物图解
4
【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
常压分馏 石油气、汽油、煤油、柴油等
减压分馏 润滑油、石蜡等
石油
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
煤焦油的分馏 芳香烃
煤
直接或间接液化 燃料油、多种化工原料
知识点二、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H 发生加成反应生成环烷烃(反应比烯、炔烃困难);
2
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KMnO 溶液褪色:
4
。
【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。
知识点三、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CHCl、CHCHCl等少数为气体外,其余为液体或固体。
3 3 2
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。
②C HBr在碱性条件下水解的化学方程式为
2 5
C HBr+NaOH――→C HOH+NaBr。
2 5 2 5
③用R—CH—X表示卤代烃,碱性条件下水解的化学方程式为 R—CH—X+NaOH――→R—CHOH+
2 2 2
NaX。
(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HO、HBr等),而生成含不
2
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
CHCHBr+NaOH――→CH===CH ↑+NaBr+HO。
3 2 2 2 2
④用 R—CH—CH—X 表示卤代烃,消去反应的化学方程式为 R—CH—CH—X+NaOH――→R—
2 2 2 2
CH==CH +NaX+HO。
2 2
(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
与-X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有
结构特点 一般是一个碳原子上只有一个-X
氢原子
从碳链上脱去HX分子
一个-X被-OH取代
反应实质
R—CH—X+NaOH――→R—CHOH+NaX
2 2
+NaOH――→ +NaX+HO
2
反应条件 强碱的水溶液,常温或加热 强碱的醇溶液,加热
有机的碳架结构不变,-X变为-OH,无 有机物碳架结构不变,产物中有碳碳双键或
反应特点
其它副反应 碳碳叁键生成,可能有其它副反应发生
消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱
产物特征 引入—OH,生成含—OH的化合物
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
【特别提醒】卤代烃是发生水解反应还是消去反应,主要看反应条件——“无醇得醇,有醇得烯或炔”。
(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 CHCl
3
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:
+NaOH――→CH==CH—CH —CH(或CH—CH==CH—CH )+NaCl+HO
2 2 3 3 3 2
③ 型 卤 代 烃 , 发 生 消 去 反 应 可 以 生 成 R—C≡C—R , 如 BrCHCHBr +
2 2
2NaOH――→CH≡CH↑+2NaBr+2HO
2
4.获取方法
(1)取代反应,如:
①苯与Br 反应的化学方程式:
2
。
②C HOH与HBr反应的化学方程式:
2 5
C HOH+HBr――→C HBr+HO。
2 5 2 5 2
(2)不饱和烃的加成反应,如:
①丙烯与Br 反应的化学方程式:
2
CH===CHCH+Br ――→CHBrCHBrCH 、
2 3 2 2 3
②丙烯与 HBr反应的化学方程式:
CH—CH===CH +HBr――→CH—CHBr—CH (或CH—CH—CHBr)。
3 2 3 3 3 2 2
③乙炔与HCl制氯乙烯的化学方程式:
CH≡CH+HCl――→CH===CHCl。
2
5.卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法
(1)实验流程
(2)特别提醒①卤代烃不能电离出X-,必须转化成X-,酸化后方可用AgNO 溶液来检验。
3
②将卤代烃中的卤素转化为X-,可用卤代烃的水解反应,也可用消去反应(与卤素原子相连的碳原子的邻
位碳原子上有氢)。
【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AgNO 反应对实验产生影响;
3
二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。如果不加HNO 中和,则AgNO 溶液直接与NaOH溶液反应产生暗
3 3
褐色Ag O沉淀。
2
6.卤代烃在有机合成中的重要作用——“桥梁”作用
(1)引入新官能团;
(2)实现官能团的移位;
(3)增长碳链;
(4)成环等。
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。
第三部分:典型例题剖析
高频考点1、考查脂肪烃的结构与性质
例1.(2022·陕西渭南·高三期末)下列关于烃的叙述错误的是
A. 的一氯代物只有一种
B.分子中有1~4个碳原子的链状烷烃在室温下均为气体
C.烯烃可以发生加聚反应生成聚合物
D.烷烃的通式为 (n≥1)
【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】(2022·全国·高三专题练习)关于炔烃的描述中,不正确的是
A.分子中含有的官能团为碳碳三键
B.既能使溴水褪色,又能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但原理不同
C.分子中所有的碳原子都在同一条直线上
D.分子式为 的炔烃与和碳原子数相同的二烯烃互为同分异构体高频考点2、考查烯烃、炔烃的加成反应规律
例2.(2022·天津·高三学业考试)如图为某烃的键线式结构,下列说法错误的是
A.该烃与环己二烯相差5个“CH”基团
2
B.一定条件下,能发生加聚反应
C.苯环上只有一个取代基的同分异构体共有8种
D.该烃和Br 按物质的量之比1:1加成时,所得产物共有5种
2
【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】(2022·上海上海·模拟预测)“脱落酸”是抑制植物生长的激素,因能促使叶子脱落而得名,
其结构简式如图所示,下列关于脱落酸的说法正确的是
A.有4种含氧官能团 B.1 mol最多可与5 mol氢气发生加成反应
C.可被新制氢氧化铜氧化 D.与等物质的量的Br 加成的产物有4种
2
高频考点3、考查烯烃、炔烃的氧化反应规律
例3.(2021·全国·高三专题练习)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.
【名师归纳】烯烃、炔烃与酸性KMnO 溶液反应图解
4
【变式训练】(2022·浙江·镇海中学高三阶段练习)茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如下所示:
关于茉莉醛的下列叙述不正确的是
A.分子中所有的碳原子可能处于同一平面
B.能被高锰酸钾酸性溶液氧化,产物中有苯甲酸
C.加入FeBr 后,1mol茉莉醛与足量的浓溴水反应,最多可消耗5molBr
3 2
D.与H 完全加成后,所得产物分子中只含1个手性碳原子
2
高频考点4、考查芳香烃的性质
例4.(2022·上海金山·一模)乙苯制苯乙烯的原理: +H ,
2
下列说法正确的是
A.该反应是加成反应 B.乙苯的同分异构体有3种
C.可用KMnO (H+)鉴别乙苯和苯乙烯 D.苯乙烯分子中最多有8个碳原子共平面
4
【名师归纳】苯的同系物的两条重要性质
(1)与卤素(X )的取代反应:苯的同系物在FeX 催化作用下,与X 发生苯环上烷基的邻、对位取代反应;
2 3 2
在光照条件下,与X 则发生烷基上的取代反应,类似烷烃的取代反应。
2(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KMnO 溶液等强氧化剂氧化而使溶
4
液褪色。
【变式训练】(2022·江西新余·二模)布洛芬是一种用于小儿发热的经典解热镇痛药,异丁基苯是合成它
的一种原料,二者的结构简式如图。下列说法正确的是
A.两者均属于芳香烃
B.异丁基苯的一氯代物有6种
C.异丁基苯分子中最多有7个碳原子共平面
D.布洛芬可以发生取代、加成、氧化、聚合反应
高频考点5、芳香烃的同分异构体
例5.(2022·全国·高三专题练习)下列有关同分异构体数目的叙述中,错误的是
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.C H 中有4种属于芳香烃的同分异构体
8 10
C.乙苯的同分异构体共有三种
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
【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】(2022·河北·石家庄二中模拟预测)联苯类物质是一类重要的有机化工原料,几种联苯的结
构如图所示:
(联二苯)、 (联三苯)、 (联四
苯)……下列说法错误的是
A.联苯的组成通式为C H (n≥2的整数) B.联二苯的二氯代物有15种
6n 4n+2
C.联三苯的所有原子可能处于同一平面 D.含有n个苯环的联苯最多能与3nmolH 加成
2
高频考点6、考查卤代烃的两种重要反应
例6.(2021·全国·高三专题练习)下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是
①C HCl ②(CH)CHCH Cl ③(CH)CCHCl ④CHCl -CHBr ⑤ ⑥CHCl
6 5 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2
A.①③⑥ B.②③⑤ C.②④ D.全部
【名师归纳】卤代烃水解反应与消去反应的比较
【变式训练】(2022·全国·高三专题练习)下列卤代烃能发生消去反应,且生成物中存在同分异构体的是
A. B. C. D.
高频考点7、考查卤代烃中卤素原子的检验
例7.(2022·全国·高三专题练习)为测定某卤代烃(只含一种卤原子)分子中卤素原子的种类和数目,设计
实验如下:已知:相同条件下,该卤代烃蒸气对氢气的相对密度是94
下列说法不正确的是
A.加入过量稀硝酸的目的是中和未反应的NaOH,防止干扰卤原子的测定
B.该卤代烃分子中含有溴原子
C.该卤代烃的分子式是
D.该卤代烃的名称是1,2-二溴乙烷
【方法技巧】卤代烃(RX)中卤素原子的检验方法
RX――→――→――→
【变式训练】(2021·全国·高三专题练习)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AgNO 溶液至沉淀完全;④加入适
3
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
高频考点8、考查卤代烃在有机合成中的作用
例8.(2022·全国·模拟预测)已知有机化合物X、Y、Z、W有如下转化关系,下列说法错误的是
A.反应①②③分别为取代反应、取代反应、加成反应
B.反应②的条件为NaOH的醇溶液并加热
C.W一定条件下可发生反应生成
D.由X经三步反应可制备甘油
【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:CHCHBr――→CH===CH ――→CHBrCHBr。
3 2 2 2 2 2
3.改变官能团的位置
如:CHBrCHCHCH――→CH===CHCHCH――→ 。
2 2 2 3 2 2 3
4.对官能团进行保护
如在氧化CH===CHCHOH的羟基时,碳碳双键易被氧化,常采用下列方法保护:
2 2
CH===CHCHOH――→ ――→ ――→CH===CH—COOH。
2 2 2
【变式训练】(2022·全国·高三专题练习)从溴乙烷制取1,2二溴乙烷,下列制备方案中最好的是
A.CHCHBr CHCHOH CH=CH CHBrCHBr
3 2 3 2 2 2 2 2
B.CHCHBr CHBrCHBr
3 2 2 2
C.CHCHBr CH=CH CHCHBr CHBrCHBr
3 2 2 2 3 2 2 2
D.CHCHBr CH=CH CHBrCHBr
3 2 2 2 2 2