2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：选修5第2节　烃

第2节　烃[考试说明]　1.掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质。2.能举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。[命题规律]　本节内容是有机化学的基础，也是高考考查的重要内容。主要考点有：一是几种烃的代表物的结构与性质；二是判断有机分子的共线共面情况，命题往往以乙烯、乙炔、苯及甲烷为母体，考查有机分子的空间结构；三是考查有机物的燃烧规律。考点1　脂肪烃的结构和性质知识梳理1.烷烃、烯烃、炔烃的组成及结构特点2．脂肪烃的物理性质性质变化规律状态常温下≤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)氧化反应 烷烃烯烃炔烃酸性KMnO4溶液是否褪色不褪色褪色褪色燃烧现象火焰明亮火焰明亮，带黑烟火焰明亮，带浓黑烟燃烧通式CxHy＋O2xCO2＋H2O(2)烷烃的卤代反应如乙烷和氯气生成一氯乙烷：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。①反应条件：光照。②无机试剂：卤素单质。③产物特点：多种卤代烃混合物＋HX(X为卤素原子)。④量的关系：取代1 mol氢原子，消耗1_mol卤素单质。(3)烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应方程式)(4)烯烃、炔烃的加聚反应①丙烯的加聚反应方程式：。②乙炔的加聚反应方程式：nCH≡CHCH===CH。4．脂肪烃的来源和用途脂肪烃来源用途甲烷天然气、沼气、煤矿坑道气燃料、化工原料乙烯工业：石油裂解植物生长调节剂、化工原料实验室：CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O乙炔CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋CHCH↑切割、焊接金属、化工原料1.结构决定性质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)烯烃和炔烃都能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色，但使溴水褪色发生的是加成反应，而使酸性高锰酸钾溶液褪色发生的是氧化反应。2．烯烃的顺反异构(1)概念：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)两种结构形式 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案例1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)溴水和酸性KMnO4溶液既可除去乙烷中的乙烯，也可以鉴别乙烷与乙烯。(×)错因：不能用酸性KMnO4溶液除去乙烷中的乙烯，因为KMnO4(H＋)会将乙烯氧化生成CO2气体。(2)反应CH2===CH—CH3＋Cl2CH2===CH—CH2Cl＋HCl为加成反应。(×)错因：根据反应原理判断为取代反应。(3)聚丙烯、聚氯乙烯分子中含碳碳双键。(×)错因：聚丙烯、聚氯乙烯化学式分别为：。由此可知分子中不含碳碳双键。(4)顺－2－丁烯能使溴水褪色但反－2－丁烯不能。(×)错因：都含有碳碳双键均可使溴水褪色。(5)烷烃同分异构体之间，支链越多，沸点越高。(×)错因：烷烃同分异构体之间，支链越多，沸点越低。(6) 是两种不同的物质，它们互为同分异构体。(×)错因：甲烷分子是正四面体结构，取代上的F原子和Cl原子是相邻的，故是同一种物质。2．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答案　D解析　烯烃含有不饱和键同时也可以含有饱和键，A错误；烯烃在一定条件下也可以发生取代反应，B错误；单烯烃的通式为CnH2n，C错误。题组训练题组一 脂肪烃的结构与性质1．某同学欲按沸点高低将正己烷插入表中(已知表中5种物质已按沸点由低到高顺序排列)，则正己烷最可能插入的位置是(　　)①②③④⑤甲烷乙烯戊烷2­甲基戊烷辛烷A．②③之间  B．③④之间 C．⑤之后  D．④⑤之间答案　D解析　对于烷烃，一般来说其相对分子质量越大，分子间作用力也越强，其沸点越高，所以正己烷的沸点高于①②③，但比⑤低；对于相对分子质量相同的烷烃，支链越多，沸点越低，所以④的沸点比正己烷的沸点低，故沸点由低到高的顺序为①<②<③<④<正己烷<⑤。2．下列说法正确的是(　　)A．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色与乙烯使酸性KMnO4溶液褪色均发生了加成反应B．丙烯和氯气在一定条件下生成CH2===CH—CH2Cl与乙烷和氯气光照下均发生了取代反应C．己烷与溴水混合时溴水褪色与乙醇使酸性KMnO4溶液褪色均发生了氧化反应D．乙烯生成聚乙烯与氨基酸生成蛋白质均发生了加聚反应答案　B3．某单烯烃与H2加成后得到的饱和烃是，则原单烯烃可能的结构简式有(　　)A．1种  B．2种 C．3种  D．4种答案　B解析　由加成后烷烃的结构简式可知原单烯烃中的位置可能在中的①或②位置，则原单烯烃可能的结构简式有2种。烷烃、烯烃、炔烃的典型性质烃单质溴溴水溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液烷烃与溴蒸气在光照条件下发生取代反应不反应，液态烷烃与溴水可以发生萃取从而使溴水层褪色不反应，溶解不褪色　不反应烯烃常温加成褪色常温加成褪色常温加成褪色氧化褪色炔烃常温加成褪色常温加成褪色常温加成褪色氧化褪色题组二 乙烯与乙炔的制备方法4．如图是制备和研究乙炔性质的实验装置图，下列说法不正确的是(　　)A．制备乙炔的反应原理是CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋CH≡CH↑B．c的作用是除去影响后续实验的杂质C．d中的有机产物与AgNO3溶液混合能产生沉淀D．e中的现象说明乙炔能被酸性高锰酸钾溶液氧化答案　C解析　实验室通过电石与水的反应制取乙炔，化学反应方程式为CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋CH≡CH↑，故A正确；硫酸铜溶液可以除去乙炔中混有的H2S和PH3等杂质，故B正确；d中的有机产物为1,1,2,2－四溴乙烷，属于非电解质，不能电离出溴离子，故与AgNO3溶液不反应，故C错误；乙炔容易被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，故D正确。5．实验室里用乙醇和浓硫酸反应生成乙烯，乙烯再与Br2反应制1,2－二溴乙烷。在制备过程中部分乙醇被浓硫酸氧化产生CO2、SO2，进而与Br2反应生成HBr等酸性气体。已知：CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O。(1)用下列仪器，以上述三种物质为原料制备1,2－二溴乙烷。如果气体流向为从左到右，正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去)：B经A①插入A中，D接A②；A③接________接________接________接________。(2)装置C的作用是________________。(3)装置F中盛有10% NaOH溶液的作用是__________________________________。(4)在反应管E中进行的主要反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)处理上述实验后三颈烧瓶中废液的正确方法是________。A．废液经冷却后倒入下水道中B．废液经冷却后倒入空废液缸中C．将水加入烧瓶中稀释后倒入空废液缸中答案　(1)C　F　E　G　(2)作安全瓶　(3)除CO2、SO2等酸性气体　(4)CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br　(5)B解析　(5)A中方法会污染地下水，C中方法可能导致瓶中废液暴沸而喷出伤人，因为瓶中还残留较多浓H2SO4。(1)实验室制备乙烯注意：①温度计水银球插入反应液面下；②反应温度迅速升至170 ℃；③浓硫酸作催化剂和脱水剂；④一般混有CO2、SO2杂质气体。(2)实验室制备乙炔时注意：①不能使用启普发生器；②用饱和食盐水代替水以得到较平稳的乙炔气流；③一般乙炔中混有H2S、PH3等杂质。考点2　芳香烃的结构与性质知识梳理1.芳香烃的分类2．苯及苯的同系物的结构及性质 苯苯的同系物化学式C6H6CnH2n－6(n>6)结构特点苯环上的碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种特殊的化学键，所有原子在同一平面内，呈平面正六边形①分子中含有一个苯环②与苯环相连的是烷基主要化学性质(1)取代反应①卤代：＋Br2＋HBr②硝化：＋HNO3＋H2O(2)加成反应(3)氧化反应①燃烧：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O②不能使酸性KMnO4溶液褪色(1)取代反应①卤代a．＋Br2＋HBrb. ＋Cl2＋HCl②硝化：＋3HNO3＋3H2O(2)加成反应(3)氧化反应：能使酸性KMnO4溶液褪色， 3．芳香烃(1)芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的烃。(2)稠环芳香烃：通过两个或多个苯环共用相邻的2个碳原子而形成的芳香烃叫做稠环芳香烃。稠环芳香烃最典型的代表物是萘()。 (1)苯的同系物卤代时，条件不同，取代位置不同。①光照条件下，烷基上的H被卤素取代。②卤化铁作催化剂时，苯环上的H被卤原子取代。(2)苯的硝化反应中两酸混合时，要把浓H2SO4慢慢注入浓HNO3中，并不断用玻璃棒搅拌。(3)苯的同系物或芳香烃侧链为烷基时，不管烷基碳原子数为多少，只要与苯环直接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。若与苯环直接相连的碳上无氢原子，则不能使酸性KMnO4溶液褪色，如。(4)苯与其同系物的化学性质的区别①侧链对苯环的影响：苯的同系物比苯更易发生苯环上的取代反应，苯主要发生一元取代，而苯的同系物能发生邻、对位取代，如苯与浓硝酸、浓硫酸混合加热主要生成硝基苯，甲苯与浓硫酸、浓硝酸在一定条件下生成2,4，6­三硝基甲苯(TNT)。②苯环对侧链的影响：烷烃不易被氧化，但苯环上的烷基易被氧化。1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。(1)甲苯与氯气在光照条件下反应，苯环上的H被取代。(×)错因：光照条件下，甲基上的H被取代。(2)苯与溴水充分振荡后，溴水褪色说明苯分子中的碳原子没有饱和。(×)错因：苯通过萃取可使溴水褪色，为物理过程。(3)对二甲苯属于饱和烃。(×)错因：对二甲苯分子式为：C8H10，属于不饱和烃。(4)验证己烯中混有少量甲苯，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。(×)错因：己烯和甲苯均能使酸性高锰酸钾褪色。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________。(2)互为同系物的是________。(3)能因化学反应而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的产物的结构简式：____________、____________。答案　(1)①②③④　(2)①⑤或④⑤　(3)②③(4)HOOC(CH2)4COOH　题组训练题组一 芳香烃的同分异构体1．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种一硝基取代物答案　B解析　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。2．某烃的分子式为C10H14，它不能使溴水褪色，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(　　)A．2种  B．3种 C．4种  D．5种答案　B题组二 芳香烃的结构与性质3．下列说法正确的是(　　)A．苯与甲苯互为同系物，均能使酸性KMnO4溶液褪色D．光照条件下，异丙苯()与Cl2发生取代反应生成的一氯代物有2种答案　D解析　光照条件下，异丙苯()与Cl2发生侧链上的取代反应，生成2种一氯代物，D项正确。4．某烃的结构简式为，若分子中共线碳原子数为a，可能共面的碳原子最多为b，含四面体结构碳原子数为c，则a、b、c分别是(　　)A．3、4、5  B．4、10、4C．3、10、4  D．3、14、4答案　D解析　根据C的四价键原理，容易判断出饱和碳原子有5、6、7、8共四个原子；共线碳原子为1、2、3共三个原子；由CH2===CH2的平面结构可首先判断2、3、4、5、8、9这6个碳原子共面，因①、②、③号单键均能旋转，故6、7号碳原子可能与苯环上的碳原子共面。这样所有的14个碳原子都可能共面。(1)苯及苯的同系物与常考物质的反应烃单质溴溴水溴的CCl4溶液KMnO4(H＋)苯催化条件下可取代不反应，发生萃取而使溴水层褪色不反应，互溶不褪色不反应苯的同系物光照条件下发生侧链上的取代，催化条件下发生苯环上的取代不反应，发生萃取而使溴水层褪色不反应，互溶不褪色氧化褪色(与苯环相连的碳上没有氢则不反应)(2)有机物分子中原子共面、共线的判断方法①单键旋转思想有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等均可旋转。但是碳碳双键和碳碳三键等不能旋转，对原子的空间位置具有“定格”作用。如其结构简式也可写成，该分子中至少有6个碳原子共面；连接两个平面的碳碳单键旋转，两平面重合时有10个碳原子共面。②定平面规律共平面的不在同一直线上的3个原子处于另一平面时，两平面必定重叠，两平面内的所有原子必定共平面。③定直线规律直线形分子中有2个原子处于某一平面内时，该分子中的所有原子也必在此平面内。在解决有机化合物分子中共面、共线问题的时候，要特别注意题目中的隐含条件和特殊规定，如题目中的“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“最少”“最多”“共线”和“共面”等在判断中的应用。高考真题实战1．(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如右图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)答案　D解析　在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代烃，氯化氢极易溶于水，所以液面会上升，氯代烃是不溶于水的气体或油状液体，所以最终水不会充满试管，答案选D。2．(2016·全国卷Ⅱ)下列各组中的物质均能发生加成反应的是(　　)A．乙烯和乙醇  B．苯和氯乙烯C．乙酸和溴乙烷  D．丙烯和丙烷答案　B解析　氯乙烯的结构简式为CH2===CHCl，含有碳碳双键，能发生加成反应；苯在一定条件下也可与H2发生加成反应，故B项正确。3．(2016·全国卷Ⅲ)已知异丙苯的结构简式如下，下列说法错误的是(　　)A．异丙苯的分子式为C9H12B．异丙苯的沸点比苯高C．异丙苯中碳原子可能都处于同一平面D．异丙苯和苯为同系物答案　C解析　与苯环直接相连的碳原子所连的四个原子构成四面体结构，因此异丙苯中所有碳原子不可能共平面，C项错误。4．(2016·海南高考)(双选)工业上可由乙苯生产苯乙烯：，下列说法正确的是(　　)A．该反应的类型为消去反应B．乙苯的同分异构体共有三种C．可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯D．乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7答案　AC解析　由乙苯生产苯乙烯，单键变成双键，则该反应为消去反应，A正确；乙苯的分子式为C8H10，乙苯含苯环的同分异构体为二甲苯，有邻、间、对三种结构，C8H10还可能为含有双键、三键的链状不饱和烃，所以乙苯的同分异构体多于三种，B错误；苯乙烯中含有碳碳双键，能使溴的CCl4溶液褪色，而乙苯不能，所以可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯，C正确；苯环是平面正六边形，碳碳单键可旋转，所以乙苯和苯乙烯中共平面的碳原子都是至少为7个，最多为8个，D错误。