备战2021 高考化学 考点61 烃和卤代烃（原卷版）

备战2021 高考化学 考点61 烃和卤代烃（原卷版）

考点 61 烃和卤代烃 一、烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质 1．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 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 2．烷烃、烯烃和炔烃 （1）组成与结构特点 烃类 结构特点 通式 烷烃 分子中碳原子之间以单键结合成链状，碳原子剩 余的价键全部与氢原子结合的饱和烃 CnH2n+2(n≥1) 烯烃 分子里含有碳碳双键的不饱和链烃 CnH2n(n≥2) 炔烃 分子里含有碳碳三键的不饱和链烃 CnH2n－2(n≥2) （1）直接连在饱和碳原子上的四个原子形成的空间构型为四面体形； （2）直接连在双键碳原子上的四个原子与双键两端的碳原子共平面； （3）直接连在三键碳原子上的两个原子与三键两端的碳原子共线。 （2）物理性质 比较内容（以 CxHy 表示烷烃、烯烃和炔烃） 状态 沸点 x 增多，沸点升高 相同的 x，支链越多，沸点越低 相对密度 x 增多，相对密度逐渐增大，但比水的密度小 水中的溶解度 CxHy 均难溶于水 （3）化学性质 ①烷烃的取代反应 a．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。 b．烷烃的卤代反应。 ②烯烃、炔烃的加成反应 a．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。 b．烯烃、炔烃的加成反应 ③烯烃的加聚反应 乙烯的加聚反应方程式为 nCH2=CH2 。 ④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 通入酸性 KMnO4 溶液 不褪色 褪色 褪色 3．乙炔的分子结构与性质 乙炔是炔烃的代表物，分子中含有碳碳三键，具有不饱和烃的通性。 （1）乙炔的结构 分子式为 C2H2；电子式为 H∶CC∶H；结构式为 H—C≡C—H；结构简式为 HC≡CH；空间结构是 直线形，分子中四个原子共线。 （2）乙炔的物理性质 纯净的乙炔是无色、无味气体，比空气轻，微溶于水，易溶于有机溶剂。 （3）乙炔的化学性质 ①氧化反应 a．可以燃烧：2C2H2+5O2 4CO2+2H2O； b．使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②加成反应 CH≡CH+2Br2→CHBr2CHBr2（使溴水褪色） CH≡CH+2H2 CH3CH3（制乙烷） CH≡CH+HCl CH2=CHCl（制氯乙烯） ③聚合反应 nCH≡CH （4）乙炔的实验室制法 ①药品：电石、水（通常用饱和食盐水）。 ②原理：CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2。 实验室制乙炔 （1）实验室制备乙炔时，不能使用启普发生器的原因：①该反应放出大量的热；②生成的 Ca(OH)2 为白色 浆状物，易堵塞导管而发生爆炸。 （2）控制反应速率的方法：用饱和食盐水代替水与电石反应，以减小反应速率。同时用分液漏斗通过控制 加入饱和食盐水的快慢来控制反应速率。 （3）点燃乙炔前应先检验乙炔的纯度。 （4）收集、分离、提纯和检验 ①收集方法：一般不用排空气法收集而用排水法收集。 ②除去乙炔气体中杂质硫化氢和磷化氢的方法：用硫酸铜溶液洗气，可得到纯净的乙炔气体。 ③检验：能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色。 二、芳香烃的结构与性质 1．芳香烃的分类 2．苯的同系物与苯的性质比较 （1）概念 苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代的产物。其通式为 CnH2n－6(n≥7)，化学性质(以甲苯为例)主要 表现为氧化反应和取代反应。 （2）化学性质 由于苯环与侧链的相互影响，使得苯的同系物与苯相比，在化学性质上既有相似之处也有不同之处。 ①相似之处 a．都能燃烧，燃烧时发出明亮的火焰，并带有浓烟，燃烧通式为 CnH2n-6+ O2 nCO2+(n−3)H2O。 b．都能与卤素单质、浓硝酸、浓硫酸等发生取代反应。 c．都能与氢气发生加成反应。 ②不同之处 a．氧化反应：甲苯能使酸性 KMnO4 溶液褪色，本身被氧化为苯甲酸。 b．取代反应：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下可发生反应生成三硝基甲苯（TNT）。 （1）苯的同系物的结构特点：分子中只有一个苯环，苯环上的侧链全部为烷基。 （2）书写苯的同系物的同分异构体，实际上只需书写出烷基的异构体，然后使之与 相连即可。 （3）有机物分子中若含有 2 个或 2 个以上的苯环，或除苯环外还有其他环，或侧链上有不饱和烃基，则其 分子组成均不符合通式 CnH2n-6，都不是苯的同系物。 （3）苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物的比较 苯的同系物 芳香烃 芳香族化合物 相同点 都含有碳、氢元素；都含有苯环 不同点 元素组成 只含碳、氢元素 除碳、氢元素外，还可能 含有氧、氮等其他元素 结构 含有一个苯环，苯环 上只有烃基 含有一个或多个苯环，苯 环上可能含有多种烃基 含有一个或多个苯环，苯 环可能含有多种取代基 相互关系 三、卤代烃 烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。溴乙烷是卤代烃的代表物。 1．卤代烃的物理性质 （1）状态 通常情况下，CH3Cl、C2H5Cl、CH3Br 为气体，其余均为液体、固体（不考虑氟代烃）。 （2）气味 具有一种令人不愉快的气味且蒸气有毒。 （3）溶解性 不溶于水，可溶于大多数有机溶剂。有些卤代烃本身就是很好的有机溶剂，如氯仿、四氯化碳等。 （4）密度 ①卤素原子相同而烃基不同时，随着碳原子数的增多，密度呈递减趋势；烃基相同（碳原子数相同）时， 支链越多，密度越小。 ②烃基相同而卤素原子不同时，密度一般随卤素原子相对原子质量的增大而增大。分子中卤素原子个数 越多，密度越大。氯代烃的密度比相应烃的略大，但一般比水的密度小；溴代烃的密度大于水的密度（如 溴乙烷）。 （5）沸点 ①对于卤素原子相同的一元取代物，烃基不同时，随着碳原子数的增多，其沸点逐渐升高；烃基相同（碳 原子数相同）时，支链越多，沸点越低。 ②烃基相同而卤素原子不同时，其沸点随卤素原子相对原子质量的增大而升高，如沸点：CH3I＞CH3Br ＞CH3Cl＞CH3F。 2．卤代烃的化学性质（以溴乙烷为例） （1）水解反应 条件：NaOH 水溶液、加热。 本质：水分子中的—OH 取代了卤代烃中的—X。 化学方程式：CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr。 知识点睛 （1）该反应属于取代反应。 （2）判断溴乙烷是否已经发生水解的方法：用滴管吸取少量上层清液，加入稀硝酸酸化，然后滴入 2～3 滴 AgNO3 溶液，若有淡黄色沉淀生成，说明溴乙烷已发生水解。 （3）判断溴乙烷是否完全水解的方法：看反应后的溶液是否出现分层，若分层则没有完全水解。 （2）消去反应 消去反应：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、HX 等），而生成含 不饱和键化合物的反应。 条件：NaOH 醇溶液、加热。 本质：从有机物分子中相邻的两个碳原子上脱去一分子的 HX，生成含不饱和键的烃。 化学方程式：CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2↑+NaBr+H2O。 检验卤代烃中卤素原子的方法 R—X R—OH+NaX 注意事项： （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 。 3．卤代烃的制备 （1）加成反应 不饱和烃与卤素单质、卤化氢等能发生加成反应，如：CH3—CH=CH2+Br2→CH3CHBrCH2Br CH3—CH=CH2+HBr→ ；CH≡CH+HCl→CH2=CHCl （2）取代反应 烷烃、芳香烃可以通过与卤素单质或卤化氢发生取代反应，如：CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl； C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O 考向一 脂肪烃的结构与性质 典例 1 有机物的结构可用“键线式”表示，如：CH3CH==CHCH3 可简写为 ，有机物 X 的键线式为 ， 下列说法不正确的是 A．X 与溴的加成产物可能有 3 种 B．X 能使酸性 KMnO4 溶液褪色 C．X 与足量的 H2 在一定条件下反应可生成环状的饱和烃 Z，Z 的一氯代物有 4 种 D．Y 是 X 的同分异构体，且属于芳香烃，则 Y 的结构简式为 1．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 CnH2n D．烷烃与烯烃相比，发生加成反应的一定是烯烃 烯烃、炔烃与酸性 KMnO4 溶液反应图解 考向二 常见的反应类型 典例 2 下列各组中的反应，属于同一反应类型的是 A．由溴乙烷水解制乙醇；由乙烯与水反应制乙醇 B．由苯硝化制硝基苯；由苯制溴苯 C．由氯代环己烷消去制环己烯；由丙烯加溴制 1，2-二溴丙烷 D．氯乙烷在氢氧化钠溶液加热条件下反应；氯乙烷在氢氧化钠醇溶液加热条件下反应 2．下图是以石油为原料的部分转化流程： 下列关于 4 个反应的反应类型的说法正确的是( ) A．反应①与反应③反应类型相同 B．反应①与反应④反应类型相同 C．反应③与反应④ 反应类型相同 D．反应②与反应④反应类型相同 常见反应类型的特点 （1）取代反应。特点：有上有下，包括卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型。 （2）加成反应。特点：只上不下，反应物中一般含有不饱和键，如碳碳双键、碳碳三键等。 （3）加聚反应全称为加成聚合反应，即通过加成反应聚合成高分子化合物，除具有加成反应特点外， 生成物必是高分子化合物。 考向三 芳香烃的结构和性质 典例 3 对于苯乙烯 CH===CH2 的下列叙述：①能使酸性 KMnO4 溶液褪色，②可发生加聚反应， ③可溶于水，④可溶于苯，⑤苯环能与溴水发生取代反应，⑥所有的原子可能共面。其中完全正确的 是 A．①②④ B．①②④⑥ C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥ 3．苯乙烯转化为乙苯的反应为 ＋H2 ―――→ 一定条件 ，下列相关分析正确的是 Ⅰ Ⅱ A．→Ⅱ属于取代反应 B．可用 CCl4 分离Ⅰ和Ⅱ的混合物 C．Ⅰ和Ⅱ都属于苯的同系物 D．可以用溴水鉴别Ⅰ和Ⅱ 苯与苯的同系物化学性质的区别 （1）苯的同系物发生卤代反应时，条件不同，取代的位置不同，一般光照条件下发生烷基上的取代， 铁粉或 FeBr3 催化时，发生苯环上的取代。 （2）烷烃不易被氧化，但苯环上的烷基受苯环的影响，易被氧化。大多数的苯的同系物都能使酸 性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能，可用此性质鉴别苯与某些苯的同系物。 考向四 含苯环的同分异构体 典例 4 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 4．分子式为 C8H10 的苯的同系物，在 FeBr3 存在时与 Br2 反应，最多可生成几种一溴代烃 A．7 B．8 C．9 D．11 苯环上取代物数目判断的定一(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。 考向五 卤代烃的性质与检验 典例 5 化合物 X 的分子式为 C5H11Cl，用 NaOH 的醇溶液处理 X，可得分子式为 C5H10 的两种产物 Y、Z， Y、Z 经催化加氢后都可得到 2-甲基丁烷。若将化合物 X 用 NaOH 的水溶液处理，则所得有机产物的结构 简式可能是( ) A．CH3CH2CH2CH2CH2OH B． C． D． 5．下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是 A．CH3Cl B．C6H5Br C．(CH3)3CCH2Br D．CH3CH2CH2Br 卤代烃反应的规律 （1）所有卤代烃在 NaOH 的水溶液中均能发生水解反应。 （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 （3）有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。如： +NaOH (或 )+NaCl+H2O。 （4） 型卤代烃，发生消去反应可以生成 R—C≡C—R，如 BrCH2CH2Br+2NaOH CH≡CH↑+2NaBr+2H2O。 考向六 卤代烃在有机合成中的作用 典例 6 根据下面的反应路线及所给信息填空。 A B （1）A 的结构简式是 ，名称是 。 （2）①的反应类型是 ，③的反应类型是 。 （3）反应④的化学方程式是 。 6．富马酸(反式丁烯二酸)与 Fe2＋形成的配合物——富马酸铁又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。以下 是合成富马酸铁的一种工艺路线： 回答下列问题： （1）A 的化学名称为________，由 A 生成 B 的反应类型为________。 （2）C 的结构简式为________________________。 （3）富马酸的结构简式为________________________。 （4）检验富血铁中是否含有 Fe3＋的实验操作步骤是___________________________。 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 2．改变官能团的个数 如 CH3CH2Br CH2==CH2 CH2BrCH2Br。 3．改变官能团的位置 如 CH2BrCH2CH2CH3 CH2==CHCH2CH3 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 ： CH2==CHCH2OH 1．有两种有机物 Q( )与 P( )，下列有关它们的说法中正确的是( ) 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 2．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．与环己烷互为同系物 3．从溴乙烷制取 1,2-二溴乙烷，下列制备方案中最好的是( ) A．CH3CH2Br ―――――→ NaOH 水溶液 △ CH3CH2OH ――――――→ 浓硫酸，170 ℃ CH2==CH2――→Br2 CH2BrCH2Br B．CH3CH2Br――→Br2 CH2BrCH2Br C．CH3CH2Br ―――――→ NaOH 醇溶液 △ CH2==CH2――→HBr CH3CH2Br――→Br2 CH2BrCH2Br D．CH3CH2Br ―――――→ NaOH 醇溶液 △ CH2==CH2――→Br2 CH2BrCH2Br 4．(1)下面是含有苯环的一系列化合物： A B C D ①B 的化学名称为________，D 的分子式为_______________________________________， 上述一系列化合物分子的通式为_________________________________________________。 ②C 的一氯取代物有________种，D 的一氯取代物有____种。 ③上述物质中的某一种可用于制取 TNT，该反应的化学方程式为_____________________。 (2)与 互为同分异构体的芳香族化合物有________种，列举三种结构简式(要求不同类别)： ____________________、______________________、_________________。 5．A、E、F、G、H 的转化关系如图所示： 请回答下列问题： (1)链烃 A 有支链且只有一个官能团，其相对分子质量在 65～75 之间，1 mol A 完全燃烧消耗 7 mol 氧气， 则 A 的结构简式是________________，名称是__________________________。 (2)在特定催化剂作用下，A 与等物质的量的 H2 反应生成 E。由 E 转化为 F 的化学方程式是 _____________________________________________________________________________。 (3)G 与金属钠反应能放出气体。由 G 转化为 H 的化学方程式是______________________ _____________________________________________________________________________。 (4)①的反应类型是____________；③的反应类型是____________。 (5)链烃 B 是 A 的同分异构体，分子中的所有碳原子共平面，其催化氢化产物为正戊烷，写出 B 所有可能的 结构简式：____________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 6．已知二氯烯丹是一种播前除草剂，其合成路线如下： A ――――→ Cl2、光照 ① B ――――→ Cl2、室温 ②加成 CH2Cl—CHCl—CH2Cl――――→ NaOH、醇 ③ C ―――→ Cl2、室温 ④ D ――――→ NaOH、醇 ⑤ E D 在反应⑤中所生成的 E，其结构只有一种。 (1)写出下列反应的反应类型：反应①是__________________________________________， 反应③是______________，反应⑥是____________________________________________。 (2)写出下列物质的结构简式：A___________________，E__________________________。 (3)写出反应③的化学方程式：__________________________________________________。 1．（2020·天津高考真题）关于 的说法正确的是 A．分子中有 3 种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为 14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与 Cl2 发生取代反应生成两种产物 2．（2019·浙江高考真题）下列表述正确的是 A．苯和氯气生成 C6H6Cl6 的反应是取代反应 B．乙烯与溴水发生加成反应的产物是 CH2CH2Br2 C．等物质的量的甲烷与氯气反应的产物是 CH3Cl D．硫酸作催化剂，CH3CO18OCH2CH3 水解所得乙醇分子中有 18O 3．（2019·全国高考真题）关于化合物 2−苯基丙烯（ ），下列说法正确的是 A．不能使稀高锰酸钾溶液褪色 B．可以发生加成聚合反应 C．分子中所有原子共平面 D．易溶于水及甲苯 4．[2019 新课标Ⅱ] 分子式为 C4H8BrCl 的有机物共有（不含立体异构） A．8 种 B．10 种 C．12 种 D．14 种 5．[2018 新课标Ⅲ卷]苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是 A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 6．[2018 江苏卷]化合物 Y 能用于高性能光学树脂的合成，可由化合物 X 与 2 −甲基丙烯酰氯在一定条件下 反应制得： 下列有关化合物 X、Y 的说法正确的是 A．X 分子中所有原子一定在同一平面上 B．Y 与 Br2 的加成产物分子中含有手性碳原子 C．X、Y 均不能使酸性 KMnO4 溶液褪色 D．X→Y 的反应为取代反应 7．[2017 江苏]萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类化合物的说法正确的是 A．a 和 b 都属于芳香族化合物 B．a 和 c 分子中所有碳原子均处于同一平面上 C．a、b 和 c 均能使酸性 KMnO4 溶液褪色 D．b 和 c 均能与新制的 Cu(OH)2 反应生成红色沉淀 8．[2016 海南]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 9．[2016 新课标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 10．[2016 新课标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 C9H12 B．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 11．[2019 新课标Ⅱ] 环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应 用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂 G 的合成路线： 已知以下信息： 回答下列问题： （1）A 是一种烯烃，化学名称为__________，C 中官能团的名称为__________、__________。 （2）由 B 生成 C 的反应类型为__________。 （3）由 C 生成 D 的反应方程式为__________。 （4）E 的结构简式为__________。 （5）E 的二氯代物有多种同分异构体，请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式 __________、__________。 ①能发生银镜反应；②核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为 3∶2∶1。 （6）假设化合物 D、F 和 NaOH 恰好完全反应生成 1 mol 单一聚合度的 G，若生成的 NaCl 和 H2O 的总 质量为 765 g，则 G 的 n 值理论上应等于__________。