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    2022高考化学一轮专题复习 第36讲 烃和卤代烃
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    2022高考化学一轮专题复习 第36讲 烃和卤代烃

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    这是一份2022高考化学一轮专题复习 第36讲 烃和卤代烃,共31页。

    
    第36讲 烃和卤代烃

    目标要求
    核心素养
    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。
    1.宏观辨识与微观探析:宏观认识烃的多样性,并对烃类物质进行分析;能从不同角度认识烃的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。
    2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于证据对烃的组成、结构及其变化提出可能的假设。能运用有关模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。

    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256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: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nCH≡CHCH===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CH2—CH===CH—CH2。
    (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

    煤焦油的分馏
    芳香烃
    直接或间接液化
    燃料油、多种化工原料

    按要求填写下列空白:
    (1) 反应类型:____________。
    (2)CH3CH===CH2+Cl2____________+HCl,反应类型:____________。
    (3)CH2===CH—CH===CH2+______________―→反应类型:____________。
    (4) 反应类型:____________。
    (5) 反应类型:____________。
    答案:(1)Cl2 加成反应 (2)
    取代反应 (3)Br2 加成反应 (4)CH3—C≡CH
    加成反应 (5)nCH2===CHCl 加聚反应

    (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。(×)

    [模型构建] 烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解


    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:C
    2.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:C
    4.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:__________________________________________________。
    答案:

    考点2 苯的同系物 芳香烃

    授课提示:对应学生用书第258页


    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
    a.+H2O。
    b.卤代反应:
    ②能加成:
    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
    5
    3
    4
    2

    完成下列有关苯的同系物的方程式:
    (1)硝化: _________________________________
    ________________________________________________________________________。
    (2)卤代:__________________________________________
    ________________________________________________________________________;
    ______________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    (3)易氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色:
    _____________________________________
    ________________________________________________________________________。
    提示:(1)
    (2)
    (3)

    (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。(√)

    模型构建:确定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.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、对三种同分异构体;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的写法与数目的判断:

    共有(2+3+1=6)六种。

    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:D
    2.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:B
    4.(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 6
    5.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

    授课提示:对应学生用书第259页


    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
    如CH3—CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br;
    CH≡CH+HClCH2===CHCl。
    (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。

     完成下列反应的化学方程式:
    (1)R—X+NaOH______________(R—代表烃基);
    R—CHX—CH2X+2NaOH___________________________________________。



    (2)R—CH2—CH2—X+NaOH_________________________________________;
    或R—CH2—CH2—X_____________________________________________;
    ____________________________________________。
    提示:(1)R—OH+NaX 
    (2)R—CH===CH2+NaX+H2O R—CH===CH2+HX CH≡CH↑+2NaX+2H2O

    (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。(√)

    整合提升:卤代烃在有机合成中的四大应用
    (1)联系烃和烃的含氧衍生物的桥梁
    如:CH2OH→醛和羧酸。
    (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)进行官能团的保护
    如:在氧化CH2CHCH2OH的羟基时,碳碳双键易被氧化,常采用下列方法保护:

    CH2===CH—COOH。

    1.(2020·大连二十四中月考)有两种有机物
    Q()与P(),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∶2
    B.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:C
    2.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

    授课提示:对应学生用书第261页

    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”: 待定:C2H4
    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
    第2步:摘除“碎片”,构建碳架
    碳链先“整”后“散”:
    方案1:—CH2CH2COOH、—COOH
    方案2:—CH2COOH、—CH2COOH
    方案3:
    方案4:
    第3步:组装
    已定的3种×待定的4种(方案)=12种
    [答案] 12 
    [点拨] 端基官能团(也可称为一价官能团)是指在有机物的结构简式中只能位于末端的官能团,主要包括卤素原子(—X)、硝基(—NO2)、氨基(—NH2)、羟基(—OH)、羧基(—COOH)、醛基(—CHO)等。书写含有这些官能团的同分异构体时,可将其分子式变形为烃基和官能团两部分,如R—CHO、R—X等。它们的同分异构体数目则取决于烃基部分的异构体数目。常见烷基的异构体数目:甲基(1种),乙基(1种),丙基(2种),丁基(4种),戊基(8种)。熟记这些烷基的异构体数目可以迅速解题。
    非端基官能团分为桥基官能团、三叉基官能团、十字基官能团。桥基官能团(也称为二价官能团)通常有:羰基()、酯基()、肽键()等,三叉基包括苯环的三取代、等,十字基包括等。桥基官能团通常采用插入法,其余均可采用烃基分配法进行确定。
    [即时训练1]  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)、—NH—(插入法)、(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]  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 
    [点拨] 解题关键从两方面入手,①根据题给信息确定取代基的结构和数目;②判断取代基在苯环上的位置。方法:以取代基相同的二元、三元位置关系(如图)为基础,用换元法或等效氢法延伸拓展取代基不同的位置种数。
    二元取代:

    三元取代:
    如:当苯环上的三个取代基有两个相同(X、X)、一个不同(Y)时:
    方法1:先写出两个相同取代基在苯环上的位置关系,再引入(Y)。即:
    二元取代:
    方法2:先写出三个相同取代基在苯环上的位置关系,再将其中一个取代基换成Y。即:
    三元取代:
    [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:—C—C—C—C、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













    1.常考的三种有机反应
    (1)取代反应。烷烃、苯环的卤代反应,卤代烃的水解反应。
    (2)加成反应。含碳碳双键、碳碳三键发生加成反应,含苯环的有机物可与氢气加成。
    (3)氧化反应。有机物的燃烧;烯烃、炔烃、苯的同系物能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
    2.必记的四种物质的空间构型
    (1)甲烷型。正四面体结构,5个原子中最多有3个原子处于同一平面上。
    (2)乙烯型。平面形结构,键角120°。
    (3)乙炔型。直线形结构,键角180°。
    (4)苯型。平面结构,位于苯环上的12个原子共平面。
    3.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。


    授课提示:对应学生用书第262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:B
    2.(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

    沸点/℃
    138
    144
    139
    80
    熔点/℃
    13
    -25
    -47
    6
    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:B
    3.(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(),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:______________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    答案:(1)  苯乙炔
    (2)取代反应 消去反应
    (3)  4
    (4)
    (任写三种)

    课时作业 单独成册 对应学生用书第375页
    [A组 基础题组]
    1.下列实验的操作和所用的试剂都正确的是(  )
    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到浓硫酸中
    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,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到浓硝酸中,B不正确;制硝基苯时,应该水浴加热,C不正确;除去溴苯中少量的溴,应加稀的氢氧化钠溶液,然后分液,D不正确。
    答案:A
    2.柑橘中柠檬烯的结构可表示为。下列关于这种物质的说法正确的是(  )
    A.与苯的结构相似,性质也相似
    B.可使溴的四氯化碳溶液褪色
    C.易发生取代反应,难发生加成反应
    D.该物质极易溶于水
    解析:根据柠檬烯的结构可知,柠檬烯属于烃,故其不溶于水;含有碳碳双键,故易与溴发生加成反应;与苯的结构不同,故其性质与苯的也不同。
    答案:B
    3.以下结论,判断正确的是(  )
    选项
    项目
    结论
    A
    三种有机化合物:丙烯、氯乙烯、苯
    分子内所有原子均在同一平面
    B
    由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇
    属于同一反应类型
    C
    乙烯和苯都能使溴水褪色
    褪色的原理相同
    D
    C4H9Cl的同分异构体数目(不考虑立体异构)
    共有4种
    解析:A项,CH2===CH—CH3中—CH3所有原子不可能在同一平面,CH2===CHCl所有原子在同一平面,苯是平面六边形,所有原子在同一平面,错误;B项,溴丙烷在氢氧化钠水溶液中加热发生水解反应(取代反应)转化成丙醇,丙烯和水发生加成反应生成丙醇,反应类型不同,错误;C项,乙烯使溴水褪色,发生加成反应,苯使溴水褪色,原理是萃取,二者原理不同;D项,氯原子的位置有4种,即C4H9Cl的同分异构体有4种,正确。
    答案:D
    4.卤代烃的制备有多种方法,下列卤代烃不适合由相应的烃经卤代反应制得的是(  )

    解析:C项,2­甲基丙烷中存在2种不同化学环境的H,一氯代物有2种,故不适合由相应的烃经卤代反应制得,故选C。
    答案:C
    5.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,然后加入稀硝酸酸化,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,然后加入稀硝酸酸化,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:A项,因各有机物中不含有Br-,所以没有Br2生成,错误;C项,加入NaOH的醇溶液共热,甲、丙、丁不能发生消去反应,故无沉淀生成,错误;D项,只能生成一种产物即丙烯,错误。
    答案:B
    6.如图表示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(  )

    A.①②     B.②③
    C.③④ D.①④
    解析:①与酸性高锰酸钾溶液发生反应,得到的产物中含有—COOH、—Br两种官能团,错误;②与水在酸性条件下发生加成反应,得到的产物中含有—OH、—Br两种官能团,错误;③与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应,形成的产物中只含有碳碳双键一种官能团,正确;④与HBr发生加成反应,形成的产物中只含有Br原子一种官能团,正确。
    答案:C
    7.①、②、③三种物质的分子式均为C9H12。下列说法错误的是(  )

    A.①与苯互为同系物
    B.②的一氯代物只有2种
    C.①和②分子中所有碳原子均可处于同一平面
    D.②和③都能使Br2的CCl4溶液或酸性KMnO4溶液褪色
    解析:①分子为异丙苯,与苯互为同系物,A正确;②分子中中心碳原子所连的原子团相同,分子中含有2类氢原子,则一氯代物有2种,B正确;①和②分子中均含有饱和碳原子,所有碳原子一定不处于同一平面上,C错误;②和③都含有碳碳双键,都能与Br2的CCl4溶液发生加成反应、都能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应,D正确。
    答案:C
    8.为检验某卤代烃中的X元素,某同学设计了下列实验操作步骤,请完成其中的空白。
    (1)取少量卤代烃;
    (2)加入________溶液,加热煮沸;
    (3)冷却;
    (4)加入________至溶液________;
    (5)加入AgNO3溶液,观察____________________,判断X元素的种类。
    解析:由于卤代烃为非电解质,不能发生电离,所以若要检验卤代烃分子中的卤素,首先应利用其与碱溶液的取代反应,将卤原子取代“出来”生成NaX,然后再采用检验卤素离子的方法去检验。因此一般检验卤代烃中卤素的实验顺序为取卤代烃样品,加入稀NaOH溶液共热,反应充分后,再加入稀硝酸中和剩余的碱液,使溶液酸化后,再加入硝酸银溶液,根据生成沉淀的颜色判断卤素的种类。这一实验方法不仅可以用于定性检验卤代烃中卤素的种类,还可用于定量测定卤代烃的含量或卤代烃中卤原子的含量。
    答案:(2)NaOH (4)稀硝酸 显酸性 (5)生成沉淀的颜色
    9.(1)相对分子质量为70的烯烃的分子式为________;若该烯烃与足量的H2加成后能生成含3个甲基的烷烃,则该烯烃可能的结构简式为______________________________
    ________________________________________________________________________。
    (2)有机物A的结构简式为
    若A是单烯烃与氢气加成后的产物,则该单烯烃可能有________种结构;若A是炔烃与氢气加成的产物,则该炔烃可能有________种结构。
    解析:(1)由M(CnH2n)=70,14n=70,n=5,即烯烃的分子式为C5H10;戊烯加成后所得的产物(戊烷)中含有3个甲基,表明在戊烯分子中只含有一个支链,且该支链为甲基。此时戊烯的碳骨架结构为其双键可在①、②、③三个位置,有三种可能的结构,所以共有3种结构简式。
    (2)有机物A的碳骨架结构为对应的单烯烃中双键可位于①、②、③、④、⑤五个位置,而对应的炔烃中三键只能位于①一个位置。
    答案:(1)C5H10 

    (2)5 1
    10.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)。
    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。(3)A的分子中含有,则R为—C4H9,丁基有4种同分异构体。
    答案:(1)2
    (2)
    (3)

    [B组 提升题组]
    11.
    已知:①烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢原子。
    ②化合物B为单氯代烃;化合物C的分子式为C5H8。则B生成C的化学方程式为
    ________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    解析:合成路线中环戊烷与Cl2发生取代反应生成单氯代烃B,则B的结构简式为;根据合成路线中B→C的反应条件(NaOH的乙醇溶液,加热)可知,该反应是的消去反应,化合物C的结构简式为。
    答案:
    12.由环己烷可制备1,4­环己二醇的二醋酸酯,有关反应流程如下(其中所有无机物都已略去):

    (其中有3步属于取代反应,2步属于消去反应,3步属于加成反应)
    试回答:
    (1)反应________属于取代反应。
    (2)写出结构简式:B________,C________。
    (3)反应④所用的试剂和条件是________________________________________。
    解析:在NaOH浓溶液、醇、加热条件下发生消去反应生成与Cl2(不见光)发生反应生成在NaOH浓溶液、醇、加热条件下发生消去反应生成。因C与醋酸反应,且最终得到故可知C应为醇,可由水解得到,即C为D为D再与H2加成得到1,4­环己二醇的二醋酸酯。
    答案:(1)①⑥⑦
    (2)
    (3)NaOH浓溶液、醇 ,加热
    13.(2021·湖北七市联考)某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
    (1)A的结构简式为_______________________________________________________。
    (2)A中的碳原子是否都处于同一平面?________(填“是”或“不是”)。
    (3)在下图中,D1、D2互为同分异构体,E1、E2互为同分异构体。

    反应②的化学方程式为____________________________________________________
    ________________________________________________________________________
    __________;C的化学名称是__________________;E2的结构简式是_______________;反应④、⑥的反应类型依次是________、________。
    解析:由题目信息:①烃类;②含碳碳双键;③相对分子质量为84;④只有一种类型的氢,推出A的结构简式应为进而推出B的结构简式应为C的结构简式应为C与Br2的CCl4溶液发生1,2­加成反应后得到D1,其结构简式应为D1在NaOH水溶液、加热条件下生成E1,其结构简式应为D2为D1的同分异构体,应为C与Br2的1,4­加成产物,其结构简式应为E2为E1的同分异构体,是D2的水解产物,其结构简式应为反应②的化学方程式为C的化学名称是2,3­二甲基­1,3­丁二烯;反应④、⑥的反应类型依次为1,4­加成反应、取代反应。
    答案:(1)
    (2)是
    (3) 2,3­二甲基­1,3­丁二烯  1,4­加成反应 取代反应

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