高中化学第2章有机化学反应类型学案解答不全鲁科版.docx

第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物第1节 有机化学反应类型课标解读1.熟悉有机反应的主要类型及各反应类型发生的条件。2.能够根据有机化合物的结构判断该化合物可能发生的反应。3.了解氧化数的概念，认识有机化学反应中的氧化还原反应。4.能够根据给定的原料，经过某些反应制得所需物质。课前思考1.氧化还原反应的特征和实质各是什么？答案：氧化还原反应的特征是化合价的升降，实质是电子的得失和偏移。2.你知道“”与“这两种书写的区别与联系吗？答案：HCl分子中,没有电子的完全得与失，而是形成了共用电子对，共用电子对偏向氢原子，使氢原子带部分正电荷，相反，氯原子带部分负电荷；而NaCl晶体中钠失去最外层电子给氯原子，形成了Na+和Cl-。因此二者表示方法不同。3.羊毛与“人造羊毛”有何区别和联系？答案：羊毛的主要成分是天然蛋白质，而人造羊毛的成分是烃的衍生物：。自主研学一、有机化学反应的主要类型1.加成反应(1)加成反应是指有机化合物中的_，两端的原子与其他原子或原子团直接结合，生成新化合物的反应。不饱和键包括_、_、_、_、_等。（2）能与碳碳双键、三键加成的物质有_。写出下列反应的方程式，注明反应条件并命名产物：CH2=CH2+H2SO4_，_CHCH+HCN_，_CH3CH=CH2+HCl_, _加成反应的结果是：双键或三键两端带部分正电荷（+）的原子与试剂中_的原子或原子团结合；双键或三键两端带部分负电荷（-）的原子与试剂中_的原子或原子团结合生成产物。当A1=B1和A2B2反应时，反应关系为_（3）与碳氧双键的加成反应。如_、_三键与_等的反应。写出下列反应的方程式：（4）加成反应是一种非常重要的有机反应，有着广泛的用途。如乙烯与H2SO4的加成产物经水解得_；乙炔与氢氰酸加成产物是_，是制备_的原料。反应过程中，原料物分子中的官能团发生了转换，生成了另一种官能团的化合物。请完成下列方程式：CH3CH2OSO3H+_CH3CH2OH+_2.取代反应(1)取代反应是指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所_的反应。烷烃和芳香烃发生取代反应时，主要是这些烃分子中的_被其他原子或原子团所取代。如苯环上的氢原子可以被_（R）、酰基（_）、_、_等所取代。写出下列反应的方程式：（2）与碳原子相连的氢原子能被取代，与碳原子相连的_、_等也能被取代。如：CH3CH2Cl+H2O_或CH3CH2Cl+NaOH_CH3CH2OH+HBr_因此有机化合物与极性溶剂发生取代反应的结果可以用下面的通式表示：_烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等分子的_部分也能发生取代反应，其中与分子中官能团直接相连的碳原子_所形成的碳氢键容易断裂，即与_相连的氢原子_容易被取代。这是由于双键的影响，使得H与 C间的键能比较低，易_，易发生取代反应。如：CH3CH=CH2+Cl2_ClCH2CH=CH2+Cl2_（加成反应）_+3NaOHCH2OHCHOHCH2OH+3NaCl3.消去反应（1）_的产量是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。工业上，生产乙烯的主要方法是_，如C4H10C2H6+_；而实验室制乙烯的药品是_，反应条件是_，方程式：（2）消去反应从有机物分子中脱去一个_（如H2O、HBr等）生成含有_的化合物的反应叫做消去反应。能够发生消去反应的有机物除醇外，也可以是卤代烃，如溴乙烷（CH3CH2Br）、氯丙烷（_）等。醇的消去反应用的试剂是浓硫酸、氧化铝等脱水剂；卤代烃脱去卤化烃，常选用_等碱性试剂；从邻二卤代烃中脱去卤原子时，常选用金属_等试剂。因此用消去反应，可以在碳链上引入_等不饱和基团。二、有机化学中的氧化反应和还原反应1.氧化还原反应（1）在有机化学中通常将有机化合物分子中加入_或脱去_的反应称为氧化反应（oxidation reaction）,将有机化合物分子中加入_或脱去_的反应称为还原反应（reduction reaction）。如：2CH3CH2OH+O2_ _反应CH3CHO+H2_ _反应2.氧化还原反应的判断 对于某一有机化合物来说，可运用其分子中碳原子的_来判断它能否发生氧化反应或还原反应。 所谓氧化数是人们根据经验总结出来的用于表示分子中某种原子所处_状态的一种数值。 加氧或去氢会使发生反应部位的碳原子的氧化数_；反之，加氢或去氧会使发生反应部位的碳原子的氧化数_。例如，乙醇分子中和羟基相连的碳原子的氧化数为-1，氧化生成的乙醛分子中醛基碳原子的氧化数为+1，也就是反应部位碳原子的氧化数由-1增加到+1。 因此，可以把反应部位的碳原子的氧化数升高的有机化学反应判断为_，把反应部位的碳原子的氧化数降低的有机化学反应判断为_。也就是说，有机化学中的氧化反应和还原反应可以看作从碳原子的氧化数变化的视角来对有机化学反应分类的。 有机化合物分子中原子的氧化数能否_或者_是物质能否发生氧化反应或还原反应的前提条件。甲烷分子中碳原子的氧化数为_，因此甲烷中的碳元素_被还原，只能_；乙烯、乙炔和苯分子中碳原子的氧化数在-4+4之间，所以乙烯、乙炔和苯中的碳元素既可以被氧化，又可以被还原；四氯化碳分子中碳原子的氧化数为_，因此四氯化碳中的碳元素_再被氧化。三点剖析一、加成反应和取代反应的特点 加成反应是不饱和碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成别的物质的反应。其特点是断一（断一个键）、加二（加两个原子或原子团）都进来，类似化合反应。 取代反应是某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。其特点是下一上一、有进有出，类似置换反应。二、卤代烃中卤元素的检验 卤代烃是极性共价化合物，只有卤原子，并无卤离子，而AgNO3只能与X-产生AgX沉淀，故必须使卤代烃中X转变为X-，再根据AgX沉淀颜色与质量来确定卤代烃中卤原子种类和数目。故第一步可通过水解反应，但此时溶液中有碱存在，得到的沉淀往往是褐色的，即Ag+OH-=AgOH,2AgOH=Ag2O+H2O。因此必须在水解反应后溶液中加入HNO3调节至酸性，再加AgNO3即可，Ag+X-=AgX。三、卤代烃的化学性质在卤代烃分子中，CX键为极性键，容易断裂，卤素易被其他原子或原子团取代。卤代烃的官能团是卤素原子。1.取代反应C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr 卤代烃在NaOH存在的条件下水解，是一个典型的取代反应，其实质是带负电的原子团（例如OH-）取代了卤代烃中的卤原子。上述反应可表示为C2H5Br+OH-C2H5OH+Br-。2.消去反应CH3CH2CH2Br+KOHCH3CH=CH2+KBr+H2O注意：仅卤代烃与醇能发生消去反应；消去反应一定生成不饱和化合物；不能发生消去反应的卤代烃有CH3X、；如CHCHXCH2CH3，消去时可生成两种烯，其中以2-丁烯为主；CH2XCH2X可发生消去反应生成炔。四、在分子中引入官能团的方法 有机物的合成过程中，往往要涉及官能团的改变，对官能团的引入的原则最好通过官能团的反应一步合成。1.引入卤原子(1)加成反应如CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2ClCHCH+HClCH2=CHCl(2)取代反应如+Br2+HBr2.引入羟基(1)加成反应如CH2CH2+H2OCH3CH2OHCH3CHO+H2CH3CH2OH(2)水解反应如C2H5Cl+H2OC2H5OH+HClCH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH(3)分解反应如C6H12O6（葡萄糖）2C2H5OH+2CO23.引入双键(1)加成反应如：CHCH+H2CH2=CH2(2)消去反应如C2H5OHCH2=CH2+H2OC2H5Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O五、氧化数的计算方法 对于氧化数，有如下规定：氢原子的氧化数为+1，当碳、氧等原子上连有一个氢原子时，碳、氧等原子的氧化数就为-1；若碳原子与氧、氮等原子以单键、双键、三键相结合，碳原子的氧化数就分别为+1、+2、+3；若碳原子与碳原子相连，其氧化数均为零。在判断碳原子的氧化数时，应综合考虑以上三点。 例如，乙醇分子中，与醇羟基相连的碳原子分别与一个碳原子、两个氢原子、一个氧原子成单键。对碳碳单键来说，碳原子的氧化数均为零；对两个碳氢键来说，碳原子的氧化数为-1+（-1）=-2；对碳氧单键来说，碳原子的氧化数为+1。综合考虑，与醇羟基相连的碳原子的总的氧化数就是0+（+1）+（-2）=-1。六、氧化数和化合价两个概念的区别 如前所述，氧化数概念是从正负化合价概念分化发展产生的，这既说明它们有历史联系，又表明氧化数和化合价是两个不同的概念。化合价的原意是某种元素的原子与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系，所以化合价不应为非整数。例如，在Fe3O4中，Fe实际上存在两种价态：+2价和+3价，其分子组成为。氧化数是形式电荷数，所以可以为分数。例如， 在离子中氧的氧化数为-2，由此可算出硫的氧化数为+2.5。引入氧化数概念后，化合价概念可保持原来原子个数比的意义，而不必使用“平均化合价”等容易使化合价概念模糊的术语了。这也正是氧化数概念在正负化合价概念的基础上区分出来的理由之一。 化合价的意义和数值与分子中化学键的类型有关。对于同一物质，其中同一元素的化合价和氧化数两者的数值一般是不同的。对于离子化合物，由一个原子得失电子形成的简单离子的电价正好等于该元素的氧化数，其他离子的电价数与对应元素的氧化数不一定相等。对于共价化合物来说，元素的氧化数与共价数是有区别的：第一，氧化数分正负，且可为分数；共价数不分正负，也不可能为分数。第二，同一物质中同种元素的氧化数和共价数的数值不一定相同。例如，H2分子和N2分子中H和N的氧化数皆为0，而它们的共价数分别为1和3；在H2O2分子中O的共价数为2，其氧化数为-1。在CH3Cl中，碳的共价数为4，而按氧化数规则其氧化数为-2。一氧化碳分子中氧的氧化数为-2，碳的氧化数为+2，碳和氧原子之间的共价键数却为3。七、消去反应的问题 消去反应能否发生,关键看与卤素原子相邻的碳原子上是否有氢原子。 若相邻的碳原子上没有H原子，就不能发生消去反应。如CH3Br、。 若与卤原子相邻的各碳原子上都有氢原子，且不相同，则有两种消去方式。如发生消去反应，生成物可为CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3。若含有两个卤原子，则消去可分步进行。如CH2=CHBr+NaBr+H2O，CH2=CHBr+NaOHCHCH+NaBr+H2O典题精讲知识点1 取代反应的有关计算例1 将1 mol 甲烷与氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机物的物质的量相等，则消耗的氯气的物质的量为（ ）A.0.5 mol B.2 mol C.2.5 mol D.4 mol思路解析：由题意生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol，该四种产物中n(Cl)=0.25 mol(1+2+3+4)=2.5 mol,故生成物中含Cl原子的物质的量为5 mol，根据原子守恒可判断参加反应的n(Cl2)=2.5 mol。选C项。答案：C绿色通道：取代反应是某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应，其特点是下一上一，有进有出，类似置换反应。根据上述规律，易得答案。例2 卤代烃在NaOH溶液存在条件下水解，这是一个典型的取代反应，其实质是带负电的原子或原子团（例如OH-等阴离子）取代了卤代烃中的卤原子。例如CH3CH2CH2Br+OH-（或NaOH）CH3CH2CH2OH+Br-。写出下列反应的化学方程式：（1）C2H5Br跟NaHS反应_。（2）CH3I跟CH3COONa反应_。思路解析：这是一道简单的信息给予题。由题给信息可知，CH3CH2CH2Br+OH-CH3CH2CH2OH+Br-的实质是带负电的原子团（OH-）取代了卤原子。将问题与题给信息对照，寻找相似点：NaHSHS-、CH3COONaCH3COO-相当于NaOHOH-。答案：（1）CH3CH2Br+NaHSCH3CH2SH+NaBr（2）CH3I+CH3COONaCH3COOCH3+NaI绿色通道：此类信息题如果应用化归思想，要充分利用题目所给信息，结合所学知识进行合理的知识迁移。例3 某一氯代烷1.85 g，与足量的NaOH水溶液混合加热后，用硝酸酸化，再加入足量AgNO3溶液，生成白色沉淀2.87 g。（1）通过计算，写出这种一氯代烷的各种同分异构体的结构简式。（2）若此一氯代烷与足量NaOH溶液共热后，不经硝酸酸化就加AgNO3溶液，将会产生什么现象？写出有关的化学反应方程式。（3）能否用硝酸银溶液直接与卤代烃反应来鉴别卤代烷？为什么？思路解析：（1）一氯代烷的通式为CnH2n+1Cl，有关反应的方程式为：CnH2n+1Cl+H2OCnH2n+1OH+HClHCl+NaOH=NaCl+H2ONaOH+HNO3=NaNO3+H2ONaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3则CnH2n+1Cl AgCl14n+36.5 143.51.85 g 2.87 g n=4故一氯代烷的分子式为C4H9Cl，其同分异构体的可能结构有： （2）若C4H9Cl与NaOH水溶液共热后不经硝酸酸化就加AgNO3溶液，将会产生褐色沉淀。因为过量的NaOH能与AgNO3反应生成白色的AgOH沉淀，但AgOH不稳定，马上分解为褐色Ag2O，有关反应的化学方程式为：AgNO3+NaOH=AgOH+NaNO32AgOH=Ag2O+H2OAgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3答案：（1）（2）将会产生褐色沉淀AgNO3+NaOH=AgOH+NaNO32AgOH=Ag2O+H2OAgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3（3）不能，因卤代烃中的卤素均是以卤原子的形式与碳原子结合着的，不能与Ag+反应。绿色通道：本题综合性比较强，既考查了卤代烃水解反应的实验原理及有关计算，又考查了同分异构体的书写，有助于学生多条思维链的形成，使所学知识更具体、更全面、更完善。知识点2 消去反应例4 能发生消去反应，且生成物中存在同分异构体的是（ ） 思路解析