2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第九章第2课时 分类突破（1）——烃与卤代烃
展开第2课时 分类突破(1)——烃与卤代烃
知识点一 脂肪烃的结构与性质
1．结构特点与通式
2．典型代表物的组成与结构
名称 | 分子式 | 结构式 | 结构简式 | 分子构型 |
甲烷 | CH4 | CH4 | 正四面体形 | |
乙烯 | C2H4 | CH2===CH2 | 平面形 | |
乙炔 | C2H2 | H—C≡C—H | CH≡CH | 直线形 |
3．物理性质
4．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
反应条件 | 气态烷烃与气态卤素单质在光照下反应 |
产物成分 | 多种卤代烃混合物(非纯净物)＋HX |
定量关系 |
(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(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
②加聚反应：nCH2===CH—CH===CH2CH2—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 |
反应 方程式 | ①烷烃的燃烧通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O； ②单烯烃的燃烧通式：CnH2n＋O2nCO2＋nH2O | |||
通入酸性 KMnO4溶液 | 不褪色 | 褪色 | 褪色 | |
[对点训练]
1．根据下列烷烃的沸点推断丙烷的沸点可能是( )
物质 | 甲烷 | 乙烷 | 丁烷 | 戊烷 |
沸点 | －162 ℃ | －89 ℃ | －1 ℃ | ＋36 ℃ |
A．约－40 ℃ B．约－180 ℃
C．约－100 ℃ D．约＋40 ℃
解析：选A 随着分子中碳原子数的递增，烷烃的沸点是依次递增的，所以丙烷的沸点应该介于乙烷和丁烷之间，即选项A正确。
2．下列分析中正确的是( )
A．烷烃在任何情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应
B．烷烃不能发生加成反应，烯烃不能发生取代反应
C．常温常压下是气态
D．烷烃与烯烃相比，发生加成反应的一定是烯烃
解析：选D 烷烃可以与O2发生燃烧的氧化反应，A错误；烯烃也能发生取代反应，B错误；此物质在常温下为液态，C错误。
3．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：选C 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。
4．科学家在－100 ℃的低温下合成一种烃X，此分子的结构如图所示(图中的连线表示化学键)。下列说法正确的是( )
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．与乙炔互为同系物
解析：选A 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；该烃的化学式为C5H4，不符合炔烃的分子式通式CnH2n－2(n≥2)，D错误。
知识点二 芳香烃的结构与性质
1．芳香烃
2．苯的同系物的同分异构体
以C8H10芳香烃为例
名称 | 乙苯 | 邻二甲苯 | 间二甲苯 | 对二甲苯 |
结构简式 |
[提醒] ①苯的同系物属于芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物，因为芳香烃的范围较广，含一个苯环、多个苯环、稠环等的烃，都属于芳香烃。
②只含一个苯环的烃也不一定是苯的同系物。如虽然只含一个苯环，属于芳香烃，但因其侧链不是烷基，所以它们并不是苯的同系物。
3．苯的同系物与苯的结构和性质比较
| 苯 | 苯的同系物 |
化学式 | C6H6 | CnH2n－6(通式，n>6) |
结构特点 | ①苯环上的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的化学键 ②分子中所有原子一定(填“一定”或“不一定”，右同)在同一平面内 | ①分子中含有一个苯环；与苯环相连的是烷烃基 ②与苯环直接相连的原子在苯环平面内，其他原子不一定在同一平面内 |
主要化学性质 | (1)能取代： ①硝化： (2)能加成： (3)可燃烧，难氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 | (1)能取代： (2)能加成 (3)可燃烧，易氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色， |
[提醒] ①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，所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
②苯的同系物卤代时，条件不同，取代位置不同：
a．在光照条件下，卤代反应发生在烷基上，记作“烷代光”。
b．在铁的催化作用下，卤代反应发生在苯环上，记作“苯代铁”。
③苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化的规律：
a．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氧化为羧基，且羧基直接与苯环相连。
b．并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如就不能，原因是与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子。
1．石油的综合利用
石油直接应用的效益非常低，一般不直接使用，而要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化、石油的裂解、石油的催化重整等。
2．天然气的综合利用
(1)用作清洁燃料。
(2)用作化工原料(工业合成氨、生产甲醇、合成两个或多个碳原子的有机化合物)。
3．煤的综合利用
[对点训练]
1．(2019·西安八校联考)下列描述正确的是( )
A．煤主要是由游离态的碳及少量无机物组成的混合物
B．石油的分馏、煤的液化和气化均为物理变化
C．石油裂化的目的是提高汽油的产量
D．塑料、纤维和橡胶是利用化石燃料为原料的三大合成材料
解析：选C 煤的主要成分是含碳有机物，A项错误；石油的分馏是物理变化，煤的液化和气化是化学变化，B项错误；石油裂化的目的是提高优质、轻质液体燃料的产量，特别是汽油的产量，C项正确；三大合成材料是塑料、合成纤维和合成橡胶，D项错误。
2．(2018·浙江4月选考)下列说法正确的是( )
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液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：选B A项产物中物质的量最多的是HCl，错误；C项中乙烯与溴发生加成反应，不能用溴的四氯化碳溶液分离甲烷和乙烯的混合物，错误；D项苯分子中无碳碳双键，错误。
3．(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________________________________________________________________________。
解析：(1)＝4……9，即烃基为—C4H9(丁基)，丁基有
四种，每种形成邻、间、对三种位置，取代产物共有4×3＝12种。
(2)将苯的二氯取代物分子中的氢原子换成氯原子，将氯原子换成氢原子，可知苯的四氯取代物有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。
答案：(1)12 (2)3 (3)
知识点三 卤代烃的结构与性质
1．卤代烃的概念
(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—X。
2．卤代烃的物理性质
3．卤代烃的化学性质
(1)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：
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)卤代烃水解反应和消去反应比较
反应类型 | 水解反应(取代反应) | 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 | ||
反应实质 | 卤代烃分子中—X被水中的—OH所取代，生成醇； R—CH2—X＋NaOH R—CH2OH＋NaX | 相邻的两个碳原子间脱去小分子HX； ＋NaOH—C===C— ＋NaX＋H2O |
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 |
实例 | CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr | CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O |
4．卤素原子的检验
(1)检验方法
(2)注意事项
①水解后不要遗漏加入稀HNO3中和的步骤。
②正确利用卤化银的颜色确定所含卤素原子种类。
5．卤代烃的获取方法
(1)取代反应(写出化学方程式)
可以通过烷烃、芳香烃、醇与卤素单质或卤化氢发生取代反应制得。
(2)不饱和烃的加成反应
可以通过不饱和烃与卤素单质、卤化氢等发生加成反应制得。
6．卤代烃在有机合成中的应用
(1)连接烃和烃的衍生物
(2)改变官能团的个数
如CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br
(3)改变官能团的位置
(4)进行官能团的保护
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：
[对点训练]
1．①1溴丙烷与2溴丙烷分别和氢氧化钠的醇溶液混合加热；②1溴丙烷与2溴丙烷分别和氢氧化钠的水溶液混合加热，则下列说法正确的是( )
A．①和②产物均不同 B．①和②产物均相同
C．①产物相同，②产物不同 D．①产物不同，②产物相同
解析：选C 1溴丙烷与2溴丙烷发生消去反应产物均为丙烯；发生水解反应时前者产物是1丙醇，后者产物是2丙醇。
2．为了鉴定卤代烃中所含有的卤素原子，现有下列实验操作步骤。正确的顺序是( )
①加入AgNO3 ②加入少许卤代烃试样 ③加热 ④加入5 mL 4 mol·L－1 NaOH溶液 ⑤加入5 mL 4 mol·L－1 HNO3溶液
A．②④③① B．②④③⑤①
C．②⑤③①④ D．②⑤①③④
解析：选B 鉴定卤代烃中所含有的卤素原子，先②加入少许卤代烃试样、再④加入5 mL 4 mol·L－1 NaOH溶液，然后③加热，发生水解反应生成卤素离子，再⑤加入5 mL 4 mol·L－1 HNO3溶液，中和剩余的NaOH，以免产生干扰，最后①加入AgNO3，观察沉淀及其颜色可确定卤素原子。
3．有以下物质：①CH3Cl ②CH2Cl—CH2Cl
(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)①②③④⑤ ② (2)②③ (3)②
4．(2017·海南高考)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，去掉一个氯原子和氢原子，添加一个碳碳双键，B―→C发生消去反应；(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。
答案：(1)加成反应 环己烷
(2) 消去反应
(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
