2019届一轮复习人教版有机化学基础学案(1)

2019届一轮复习人教版有机化学基础学案(1)

有机化学基础 知识点讲解 一、甲烷 ‎1．组成和结构 分子式：CH4 ‎ ‎2．物理性质 通常情况下，甲烷是一种无色无味，难溶于水，密度比空气小。‎ ‎3.化学性质 通常情况下，甲烷性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂（高锰酸钾酸性溶液）等不反应。‎ ‎⑴ 燃烧反应：CH4+2O2CO2 +2H2O ‎⑵ 取代反应：在光照条件下与Cl2反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，依次又生成了CH2Cl2、CHCl3、CCl4，其中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体。‎ ‎4．烷烃 ‎(1) 通式：CnH2n+2 (n≥1)。‎ ‎(2) 结构特点 烃分子中碳原子之间都以单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子都达到价键饱和，烷烃又叫饱和烃。‎ ‎(3) 物理性质 ‎①状 态：常温下，气态烷烃只有甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和新戊烷。‎ ‎② 熔、沸点：随碳原子数增加，熔、沸点逐渐升高。‎ ‎③ 密度：均比水小，随碳原子数增多，密度逐渐增大。‎ ‎④ 水溶性：均难溶于水。‎ ‎(4) 化学性质：与CH4相似。‎ ‎(5) 习惯命名法 ‎① 当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若n>10时，用汉字数字表示。‎ 如：C8H18命名为辛烷，C18H38命名为十八烷。‎ ‎② 当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。‎ 如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，‎ 称为异戊烷，称为新戊烷。‎ 典例1（2018届广东省肇庆市高三第一学期二模）刺囊酸具有滋肝补血、凉血止血功能，结构式如图所示。下列关于刺囊酸的说法错误的是 A. 所有碳原子都在同一平面上 B. 被氧气催化氧化后产物中含酮基 C. 能和NaHCO3溶液反应生成CO2‎ D. 能发生取代、氧化、加成等反应 ‎【答案】A 二、乙烯 ‎1．组成与结构 分子式：C2H4, 电子式：，结构式：，结构简式：CH2＝CH2，分子模型：‎ 分子构型：乙烯是平面形分子，分子中所有的原子均在同一平面内，CC键与C—H键、C—H与C—H键之间的夹角均约为120°。‎ ‎2．物理性质 通常情况下，乙烯是一种无色无味，难溶于水。‎ ‎3．化学性质 ‎(1) 氧化反应 ‎① 与氧气反应 乙烯在空气中燃烧，火焰明亮且伴有黑烟，生成CO2和H2O，同时放出大量的热，化学方程式为 ‎ C2H4＋3O22CO2＋2H2O。‎ ‎② 与酸性高锰酸钾溶液反应 现象：使酸性高锰酸钾溶液褪色。‎ ‎(2) 加成反应 ‎① 加成反应——有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应叫做加成反应。‎ ‎② 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色，其实质是乙烯与溴单质反应生成了1,2－二溴乙烷，反应的化学方程式为： CH2=CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br。‎ ‎③ 乙烯在一定条件下还能与氢气、氯气、氯化氢、水等物质发生加成反应，反应的化学方程式分别为：‎ CH2=CH2＋H2CH3—CH3‎ CH2=CH2＋Cl2―→CH2Cl—CH2Cl CH2=CH2＋HCl―→CH3—CH2Cl CH2=CH2＋H2O CH3—CH2—OH ‎⑶ 加聚反应 乙烯分子之间相互加成可以得到聚乙烯：nCH2CH2。‎ ‎4．用途 ‎(1)乙烯的产量是用来衡量一个国家化学工业发展水平的重要标志。‎ ‎(2)重要化工原料。‎ ‎(3)用于植物生长调节剂和果实催熟剂。‎ ‎5．烯烃 ‎(1)概念：分子里含有碳碳双键的不饱和链烃。‎ ‎(2) 单烯烃的通式为CnH2n (n≥2)。‎ ‎(3) 化学性质：烯烃的化学性质与乙烯类似，可以发生氧化、加成和加聚反应等。烯烃能使酸性KMnO4溶液褪色。‎ 典例2（2018届黑龙江省大庆市高三第一次教学质量检测）环丙基乙烯（VCP）结构如图所示，关于该物质说法正确的是 A. 环丙基乙烯不属于烃类 B. 该物质能发生取代反应、加成反应、聚合反应 C. 环丙基乙烯与环戊二烯（）是同分异构体 D. 环丙基乙烯中的所有碳原子都在同一平面内 ‎【答案】B 三、苯 ‎1．组成与结构 分子式：C6H6　结构式： ‎ 结构简式： (凯库勒式)或 (现代价键理论)‎ 分子构型：平面正六边形，其中6个碳原子和6个氢原子均在同一平面内，键与键之间的夹角均为120°。‎ 结构特点：苯分子中不存在碳碳双键，不存在碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构，碳原子之间的化学键是一种介于单键和双键之间的独特的键。‎ ‎2．物理性质 颜色 状态 气味 毒性 溶解性 密度 熔、沸点 无色 液体 有特殊气味 有毒 不溶于水 比水小 低 ‎3.化学性质 ‎⑴氧化反应 在空气中燃烧，化学方程式为 ‎2C6H6+15O212CO2 +6H2O 现象：火焰明亮，有浓烟。‎ 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，即苯不能被高锰酸钾氧化。‎ ‎⑵取代反应 ‎①苯跟溴的反应 化学方程式为：+Br2+HBr ‎②苯跟浓硝酸的反应(硝化反应)‎ 化学方程式为：+ HNO3（浓）+H2O ‎⑶加成反应 苯虽然不具有像烯烃一样典型的碳碳双键，但在特定条件下，仍能发生加成反应。如苯与H2加成的化学方程式为：‎ ‎ +3H2（环己烷）‎ 典例3（2018届山东省济宁市高三上学期期末）对下列有机化学的认识中，错误的是 A. 反应 属于取代反应 B. 淀粉和纤维素属于多糖，在人体内水解转化为葡萄糖，为人类提供能量 C. 分枝酸结构简式如图，可与乙醇、乙酸反应，也可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 取蔗糖水解液少许，先滴加过量的NaOH溶液，再滴入新制的氢氧化铜悬浊液，加热，有红色沉淀生成，证明其水解产物具有还原性 ‎【答案】B ‎ 四、乙醇 一、乙醇的物理性质 乙醇，俗称酒精，是无色、具有特殊香味的液体，密度比水小，与水以任意比例互溶，能溶解多种无机物和有机物，是良好的有机溶剂，易挥发。‎ 工业酒精95% 医用酒精75% ‎ 无水酒精：工业酒精加生石灰，再蒸馏得无水酒精。‎ 二、乙醇的结构 ‎1．乙醇分子的结构特点 乙醇的结构式为，其中氧元素的非金属性比较强，故C—O键、H—O键都是较强的极性键，在反应中容易断裂。同时，受—OH的影响，乙醇中的C—H键也变得比乙烷中的C—H键活泼，因此，—OH对乙醇的化学性质起着决定性的作用，—OH是乙醇的官能团。‎ ‎2．—OH与OH－的区别与联系 氢氧根(OH－)‎ 羟基(—OH)‎ 电子式 电性 带负电的阴离子 电中性 稳定性 稳定 不稳定 存在 能独立存在于溶液或离子化合物中 不能独立存在，必须和其他基团或原子相结合 相同点 组成元素相同 ‎3．乙醇结构的确定 根据乙醇的分子式C2H6O推测它可能的结构式为或。为确定它的结构式可做如下实验：‎ 如图，取过量的钠放入烧瓶，然后加入一定量的乙醇，测量钠与乙醇反应生成H2的体积。‎ 结果为4.6 g乙醇可以得到标准状况下1.12 L H2，这说明1 mol乙醇与钠完全反应可以放出0. 5 mol H2‎ ‎，乙醇分子中只有1个氢原子可以被钠取代，这1个氢原子与其余5个氢原子是不同的，由此确定乙醇的结构式为。‎ 三. 乙醇的化学性质 ‎1．乙醇与钠的反应 乙醇与钠在常温下较缓慢地反应，生成氢气。乙醇与钠反应的化学方程式为2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa(乙醇钠)＋H2↑，反应时乙醇分子中H—O键断裂，乙醇与钠的反应类似于水与钠的反应，羟基上的氢能被钠置换，而其他氢原子不能被钠置换。乙醇分子可以看做水分子里的一个氢原子被乙基(—CH2CH3)取代后的产物。由于乙基对羟基的影响，使羟基上的氢原子活泼性减弱，不如水分子中的氢原子活泼，所以乙醇与钠的反应比水与钠的反应平缓得多。钠与水、乙醇的反应比较如下表：‎ 钠与水的反应实验 钠与乙醇的反应实验 钠的现象 钠粒熔为闪亮的小球快速浮游于水面，并快速消失 钠粒未熔化，沉于乙醇液体底部，并慢慢消失 声的现象 有“咝咝”的声音 无任何声音 气的现象 观察不到气泡 有气泡生成 实验结论 钠的密度小于水的密度，熔点低。钠与水剧烈反应，单位时间内放出的热量大，反应生成氢气。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，水分子中的氢原子相对较活泼 钠的密度大于乙醇的密度。钠与乙醇缓慢反应生成氢气。2Na＋2CH3CH2OH―→H2↑＋2CH3CH2ONa，乙醇分子里羟基中的氢原子相对不活泼 反应实质 水分子中的氢原子被置换的置换反应 乙醇分子中羟基上的氢原子被置换的置换反应 ‎【名师点拨】‎ 乙醇能和活泼金属钾、钙、镁等发生类似的反应，如镁和乙醇反应的化学方程式为Mg＋2CH3CH2OH―→(CH3CH2O)2Mg＋H2↑。‎ ‎2．乙醇的氧化反应 ‎(1) 乙醇在空气中燃烧，发出淡蓝色的火焰，放出大量的热，完全燃烧后生成CO2和H2O，CH3CH2OH＋3O22CO2＋3H2O。乙醇是一种很好的液体燃料，被称为“绿色能源”。‎ ‎(2) 乙醇在有催化剂(如Cu和Ag)存在并加热的条件下，被氧气氧化生成乙醛。‎ ‎2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 乙醇催化氧化的反应原理如下：‎ 首先，铜被氧化为CuO：2Cu＋O22CuO，然后，CuO与CH3CH2OH反应生成乙醛、铜和H2O：‎ 总反应为2CH3CH2OH＋O22CH3COH＋2H2O。‎ 乙醇发生催化氧化反应时，分子中H—O键和连有羟基的碳上的C—H键同时断裂。‎ ‎(3) 乙醇还可以被重铬酸钾(K2Cr2O7)、高锰酸钾等强氧化剂氧化。如乙醇能使酸性KMnO4溶液褪色：5CH3CH2OH＋4KMnO4＋6H2SO4―→2K2SO4＋4MnSO4＋5CH3COOH＋11H2O。‎ CH3CH2OHCH3COOH ‎3． 消去反应 乙醇在浓硫酸的作用下，加热到170℃时发生消去反应生成乙烯 ‎（1）反应的化学方程式：C2H5OH CH2=CH2↑+ H2O,反应中乙醇分子断裂的化学键是C-O和C-H键；‎ ‎（2）如何配制反应所需的混合液体？无水乙醇和浓硫酸的体积比为1:3，且浓硫酸加到乙醇里；（3）浓硫酸所起的作用是催化剂、脱水剂；‎ ‎（4）烧瓶中的液体混合物为什么会逐渐变黑？浓硫酸使乙醇碳化。‎ ‎（5）思考：反应中为什么要强调“加热，使液体温度迅速升到170℃”？‎ 如果把乙醇与浓硫酸的混合液共热的温度控制在140℃，乙醇将以另一种方式脱水，即每两个醇分子间脱去一个水分子，反应生成的是乙醇 C2H5OH+HOC2H5 C2H5OC2H5+H2O（取代反应）‎ ‎（6）氢氧化钠溶液是用来除去乙烯气体中的杂质的，那么在生成的乙烯气体中会有什么杂质气体呢？CO2、SO2。‎ 典例4（2018届福建省永春县第一中学等校高三上学期第一次四校联考）下列关于有机物的说法，正确的是 A. 将红热的铜丝迅速插入无水乙醇中可将乙醇氧化为乙醛 B. 纤维素、橡胶和光导纤维都属于有机高分子化合物 C. 乙烷、乙烯和苯都可发生加成反应 D. 将乙醇和乙酸混合加热可以制备乙酸乙酯 ‎【答案】A 五、乙酸 一. 乙酸的组成和结构 分子式：C2H4O2‎ 结构式：‎ 结构简式：CH3COOH或 分子比例模型：‎ 乙酸的官能团是—COOH，叫做羧基。‎ 二. 乙酸的物理性质 乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体，是调味品食醋的主要成分，俗称醋酸。当温度低于16.6 ℃时，乙酸就凝结成像冰一样的晶体，所以纯净的乙酸又称冰醋酸，乙酸易溶于水和乙醇。‎ 三. 乙酸的化学性质 ‎1．弱酸性 乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，其水溶液具有酸的通性：‎ ‎(1)与酸碱指示剂作用，如可以使紫色石蕊试液变红。‎ ‎(2)与碱反应，如CH3COOH＋NaOH===CH3COONa＋H2O。‎ ‎(3)与碱性氧化物反应，如2CH3COOH＋CaO===(CH3COO)2Ca＋H2O。‎ ‎(4)与活泼金属反应，如2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑。‎ ‎(5)与某些盐反应，如2CH3COOH＋CaCO3===(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O。‎ ‎2．酯化反应：酸(包括有机羧酸和无机含氧酸)与醇作用生成酯和水的反应。‎ CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O 酯化反应的历程是：酸脱羟基醇脱氢。‎ ‎【名师点拨】‎ ‎① 加入试剂的顺序为C2H5OH―→浓H2SO4―→CH3COOH。‎ ‎② 用盛饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯，一方面中和蒸发出来的乙酸、溶解蒸发出来的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离。‎ ‎③ 导管不能插入到Na2CO3溶液中，以防止倒吸回流现象的发生。‎ ‎④ 加热时要用小火均匀加热，防止乙醇和乙酸大量挥发、液体剧烈沸腾。‎ ‎⑤ 装置中的长导管起导气和冷凝回流作用。‎ ‎⑥ 充分振荡试管，然后静置，待液体分层后，分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。‎ 四. 羧酸 ‎1. 羧酸是由烃基与羧基相连组成的有机化合物。羧基是羧酸的官能团。‎ 羧酸的分类：可以按烃基的种类的不同分为脂肪酸和芳香酸；可以按羧基数目的不同，可以分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸；按碳原子数目不同可分为低级脂肪酸、高级脂肪酸。‎ 一元羧酸的通式：R—COOH，饱和一元脂肪酸的分子通式为CnH2nO2 或CnH2n+1—COOH。‎ ‎2. 羧酸的通性 ‎(1) 常见一元羧酸的酸性强弱顺序为：甲酸、苯甲酸、乙酸、碳酸 ‎(2) 酯化反应 R1—COOH + R2-CH2OH R1-COO—CH2-R2 +H2O ‎ ‎［特例］无机含氧酸与醇作用也能生成酯，如 C2H5OH+HONO2C2H5-O-NO2+H2O ‎ ‎3. 羧酸的命名 选含羧基的最长的碳链作为主链，按主链碳原子数称某酸；从羧基开始给主链碳原子编号；在某酸名称之前加入取代基的位次号和名称。‎ ‎4. 重要的羧酸—甲酸 甲酸俗称蚁酸，是有刺激性气味的液体，甲酸分子中即含有羟基又有醛基，因而能表现出羧酸和醛两类物质的性质。‎ 甲酸的化学性质 甲酸与银氨溶液的反应：‎ HCOOH + 2Ag(NH3)2OH→CO2↑ +2H2O +4NH3 ↑+2Ag ‎ 甲酸与Cu(OH)2 的反应：2HCOOH + Cu(OH)2 →(HCOO)2Cu +2H2O ‎ 典例5（2018届内蒙古赤峰市高三上学期期末）工业上用有机物C3H8为原料制取乙酸乙酯。它们之间的转化关系如图：‎ ‎ ‎ 已知： CH2=CH2+CH3COOHCH3COOCH2CH3,下列说法正确的是（ ）‎ A. 反应过程①在石油工业上称作分馏，属于化学变化 B. 用新制碱性氢氧化铜悬浊液可区分有机物B、C 和D C. 通过直接蒸馏乙酸乙酯和有机物C 的混合物，可分离得到纯的乙酸乙酯 D. 相同条件下乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中水解不如在稀硫酸中完全 ‎【答案】B