2020届高考化学一轮复习烃与卤代烃学案

2020届高考化学一轮复习烃与卤代烃学案

第40讲　烃与卤代烃 一、烃的结构与性质 ‎1．脂肪烃的结构和性质 ‎(1)烷烃、烯烃、炔烃的组成及结构特点 ‎(2)脂肪烃的物理性质 ‎(3)脂肪烃的化学性质 ‎①氧化反应 ‎②烷烃的卤代反应 a．反应条件：光照。‎ b．无机试剂：卤素单质，水溶液不反应。‎ c．产物：卤代烃＋HX(X为卤素原子)。‎ d．量的关系：取代1 mol氢原子，消耗1_mol卤素单质，如乙烷和氯气生成一氯乙烷：‎ CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。‎ ‎③烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应方程式)‎ a.‎ b.‎ c.‎ ‎④烯烃、炔烃的加聚反应 a．丙烯的加聚反应方程式：‎ nCH2===CH—CH3。‎ b．乙炔的加聚反应方程式：‎ nCH≡CHCH===CH。‎ ‎(4)脂肪烃的来源和用途 ‎2．芳香烃的结构与性质 ‎(1)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合并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。‎ ‎(2)苯及苯的同系物的结构及性质 二、卤代烃的结构与性质 ‎1．组成与结构 ‎(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。饱和一元卤代烃的通式为CnH2n＋1X。‎ ‎(2)官能团是—X(F、Cl、Br、I)。‎ ‎2．物理性质 ‎(1)通常情况下，除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2===CHCl等少数为气体外，其余为液体或固体。‎ ‎(2)沸点 ‎①比同碳原子数的烷烃沸点高；‎ ‎②互为同系物的卤代烃，沸点随分子内碳原子数的增加而升高。‎ ‎(3)溶解性：水中难溶，有机溶剂中易溶。‎ ‎3．化学性质 ‎(1)水解反应 ‎①反应条件：强碱的水溶液，加热。‎ ‎②C2H5Br与NaOH水溶液共热的反应方程式为 C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr。‎ ‎③用R—X表示卤代烃，其与NaOH水溶液共热的方程式为R—X＋NaOHR—OH＋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H2O、HBr等)，而生成含不饱和键(如碳碳双键或碳碳三键)化合物的反应。‎ ‎②反应条件：强碱的醇溶液，加热。‎ ‎③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为(以与NaOH的醇溶液为例)‎ C2H5Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。‎ ‎④用X—CH2—CH2—X表示卤代烃，其与NaOH的醇溶液共热的化学方程式为＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaX＋2H2O。‎ ‎4．卤代烃的获取方法 ‎(1)取代反应 如乙烷与Cl2：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl；‎ 苯与Br2：；‎ C2H5OH与HBr：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。‎ ‎(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应 CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br；‎ CH≡CH＋HClCH2===CHCl。‎ ‎5．卤代烃对环境的影响 含氯、氟的卤代烷是造成臭氧层空洞的主要原因。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。‎ ‎(1)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，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。‎ ‎(2)顺2丁烯和反2丁烯均能使溴水褪色。(√)‎ 错因：______________________________________________________‎ ‎(3)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8种。(×)‎ ‎(4)甲苯与氯气光照条件下反应，主要产物是2,4二氯甲苯。(×)‎ 错因：光照条件下，甲苯与Cl2发生的是甲基上的取代反应，不是苯环上的取代反应。‎ ‎(5)所有的卤代烃都能发生水解反应和消去反应。(×)‎ 错因：CH3Br不能发生消去反应。‎ ‎(6)用AgNO3溶液和稀硝酸便可检验卤代烃中的氯、溴、碘元素。(×)‎ 错因：卤代烃在水溶液中不能电离产生X－。‎ ‎(7)溴乙烷与NaOH的醇溶液反应，可生成乙醇。(×)‎ 错因：溴乙烷与NaOH的醇溶液反应，生成乙烯。‎ ‎2．教材改编题 ‎(据人教选修五P43 T2)由1溴丁烷和必要的无机试剂制取1,2丁二醇，写出所需的化学方程式。‎ ‎__________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________‎ 答案　CH3CH2CH2CH2Br＋NaOHNaBr＋H2O＋CH3CH2CH===CH2‎ 考点　脂肪烃的结构与性质 ‎[典例1]　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 名师精讲 ‎(1)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。‎ ‎(2)不饱和烃的反应类型 ‎①加成反应：分子中的碳碳双键或碳碳三键断裂，双键或三键两端的碳原子与其他原子或原子团结合。‎ ‎②加聚反应：实质上是加成反应，与普通加成反应有所不同的是生成的产物为高分子化合物。‎ ‎③氧化反应：烯烃在酸性KMnO4溶液的作用下，分子中的碳碳双键断开，双键碳原子上连有两个氢原子的被氧化成CO2，双键碳原子上连有一个氢原子的最终被氧化成羧酸，双键碳原子上无氢原子的被氧化成酮。具体的反应：‎ ‎(3)实验室制备C2H4时：酒精与浓硫酸的体积比为1∶3；温度计的水银球插入反应混合液的液面下；反应温度迅速升至170 ℃；浓硫酸作催化剂和脱水剂。‎ ‎(4)实验室制备C2H2时不能使用启普发生器；为了得到比较平缓的乙炔气流，可用饱和食盐水代替水。‎ ‎1．(2018·安徽无为中学月考)在1.013×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列说法正确的是(　　)‎ A．在标准状况时，新戊烷是气体 B．在1.013×105 Pa、20 ℃时，C5H12都是液体 C．烷烃随碳原子数的增加，沸点降低 D．C5H12随支链的增加，沸点降低 答案　D 解析　新戊烷的沸点是9.5 ℃，标准状况下是液体，20 ℃时是气体，A、B均错误；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高，C错误；C5H12的三种同分异构体中，随支链数增加，沸点逐渐降低，D正确。‎ ‎2．1 mol某链烃最多可与2 mol H2发生加成反应生成化合物A，化合物A最多能与12 mol Cl2发生取代反应生成化合物B，则下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该烃分子内既有碳碳双键又有碳碳三键 B．该烃分子内碳原子数超过6‎ C．该烃能发生氧化反应和加聚反应 D．化合物B有3种同分异构体 答案　C 解析　由1 mol该烃最多可与2 mol H2发生加成反应，可知其不饱和度为2，该烃分子中有2个双键，或有1个三键，两者不能共同存在，故A错误；该烃含有的H原子数是8，不饱和度是2，故分子式为C5H8‎ ‎，含有碳原子数是5，故B错误；该烃含有双键或三键，能发生加成反应、氧化反应和加聚反应，故C正确；化合物A结构简式为CH3(CH2)3CH3或CH3CH2CH(CH3)2，故化合物B存在2种同分异构体，故D错误。‎ 考点　芳香烃的结构与性质 ‎[典例2]　二氧化碳和氢气按一定的体积比混合，在一定条件下可以制得烯烃，该技术已经成为节能减碳的有效途径之一。苯是一种重要的化工原料，下图是合成橡胶和TNT的路线。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)工业上从煤焦油提取苯的操作名称为________。‎ ‎(2)烯烃B的名称为________；E的结构简式为__________________________。‎ ‎(3)写出反应类型：反应②____________；反应③____________。‎ ‎(4)写出反应①的化学方程式：____________________________________。‎ ‎(5)D在一定条件下与足量H2反应后的产物，其一氯代物有________种。‎ 解析　(1)苯溶解在煤焦油中，煤焦油中不同成分的沸点不同，故可通过分馏的方法得到苯。‎ ‎(5)D为，在一定条件下与足量H2反应生成，其环上一氯代物有4种，乙基上一氯代物有2种，共有6种。‎ 答案　(1)分馏　(2)乙烯　CH2===CH—CH===CH2‎ ‎(3)取代反应　消去反应 ‎(5)6‎ 名师精讲 ‎(1)苯与溴单质要发生取代反应，必须用液溴，并且有合适的催化剂(如FeBr3)存在，而苯与溴水不能发生取代反应生成，只能将Br2从水中萃取出来。‎ ‎(2)侧链对苯环的影响：①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在光照或催化剂条件下，苯的同系物发生卤代反应时，卤素原子取代氢的位置不同。‎ ‎(3)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。苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能，用此法鉴别苯和苯的同系物；但并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如 ‎，由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎(4)芳香烃取代物数目判断的两种方法 ‎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。在分析芳香烃的同分异构体数目时，除综合考虑苯环上基团的类别和个数及基团在苯环上的相对位置外，还要充分注意到分子的对称性和思维的有序性。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；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，这样就能写全含有苯环的同分异构体。‎ 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，这样就能写全含有苯环的同分异构体。‎ 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 ‎3．下列各组物质用酸性KMnO4溶液和溴水都能区别的是(　　)‎ A．苯和甲苯 B．1己烯和二甲苯 C．苯和1己烯 D．己烷和苯 答案　C 解析　A项，溴水不能区别苯和甲苯，不符合题意；B项，酸性KMnO4溶液不能区别1己烯和二甲苯，不符合题意；C项，1己烯可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，而苯均不能，符合题意；D项，己烷和苯与溴水、酸性KMnO4溶液均不反应，不符合题意。‎ ‎4．下列关于苯的叙述正确的是(　　)‎ A．反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C．反应③为取代反应，浓硫酸是反应物 D．反应④中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应，是因为苯分子中含有三个碳碳双键 答案　B 解析　苯与液溴发生取代反应，生成溴苯，溴苯的密度比水大，且不溶于水，所以溴苯在下层，故A错误；苯能在空气中燃烧，发生氧化反应，燃烧时火焰明亮并带有浓烟，故B正确；苯能与浓硝酸发生硝化反应生成硝基苯，硝化反应为取代反应，浓硝酸是反应物，浓硫酸是催化剂，故C错误；苯分子中没有碳碳双键，而是一种介于单键和双键之间独特的键，故D错误。‎ 考点　卤代烃的性质及卤代烃中卤素原子的检验 ‎[典例3]　(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)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 名师精讲 ‎(1)卤代烃水解反应的规律 ‎①反应条件：与强碱的水溶液共热。‎ ‎②多元卤代烃水解可生成多元醇，如BrCH2CH2Br＋2NaOHHOCH2—CH2OH＋2NaBr。‎ ‎③卤代烃水解消耗NaOH的量 n(卤素原子)∶n(NaOH)＝1∶1。‎ ‎(2)卤代烃消去反应的规律 ‎①反应条件：与强碱的醇溶液共热。‎ ‎②三类不能发生消去反应的卤代烃 a．与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子，如CH3Cl。‎ b．与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子，但邻位碳原子上没有氢原子，如 c．苯环上的卤素原子不能发生消去反应，如。‎ ‎③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：‎ ‎④型卤代烃，发生消去反应可以生成R—C≡C—R，如BrCH2CH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O。‎ ‎(3)检验卤代烃中卤素原子的方法 R—X 检验卤代烃中的卤素原子时应注意：‎ ‎①卤代烃均属于非电解质，不能电离出X－，不能用AgNO3溶液直接检验卤素原子的存在。‎ ‎②将卤代烃中的卤素原子转化为X－，也可用卤代烃的消去反应。‎ ‎③卤代烃发生消去反应的结构条件是。‎ ‎(4)卤代烃在有机合成中的应用 ‎①是联系烃和烃的衍生物的桥梁。‎ ‎②改变官能团的个数，如CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br。‎ ‎③改变官能团位置，如CH2BrCH2CH2CH3CH2===CHCH2CH3。‎ ‎④进行官能团保护，如烯烃中的碳碳双键易被氧化，常利用烯烃与卤化氢加成去掉碳碳双键，卤代烃消去又产生碳碳双键，有机合成中这两个反应组合使用，通常是为了保护碳碳双键，如CH2===CH—CH2OH ‎5．下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是(　　)‎ ‎①C6H5Cl　②(CH3)2CHCH2Cl　③(CH3)3CCH2Cl ‎④CHCl2—CHBr2　⑤　⑥CH2Cl2‎ A．①③⑥ B．②③⑤‎ C．全部 D．②④‎ 答案　A 解析　①③⑥不符合卤代烃消去反应的条件，选项A符合题意。‎ ‎6．已知(X代表卤素原子，R代表烃基)‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)分别写出下列物质的结构简式：B______________、D____________、E____________、F____________。‎ ‎(2)反应①～⑦中，属于消去反应的是________(填反应数字代号，下同)，属于加成反应的是________，属于取代反应的是________。‎ ‎(3)反应④的条件为________，反应⑦的条件为________。‎ ‎(4)如果不考虑⑥、⑦反应，对于反应⑤，得到的E可能的结构简式为____________________________________________________________________。‎ ‎(5)写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式，并注明反应条件)‎ 反应②_________________________________________________________‎ 反应④_________________________________________________________‎ 反应⑦_________________________________________________________‎ 答案　　‎ ‎(2)②④　①③⑤⑥　⑦‎ ‎(3)NaOH的醇溶液、加热　NaOH水溶液、加热 ‎ ‎