高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲

用心 爱心 专心 高三化学炔烃和卤代烃人教实验版高三化学炔烃和卤代烃人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 炔烃和卤代烃 1 乙炔和炔烃 2 溴乙烷和卤代烃 二 复习重点 1 了解乙炔的分子组成和分子结构特点 掌握乙炔重要的化学性质和主要用途 2 掌握溴乙烷的主要化学性质 理解水解反应和消去反应 三 复习过程 一 乙炔和炔烃 1 乙炔的分子结构 1 分子式 C2H2 2 电子式 3 结构式 H C C H 4 结构简式 CH CH 或 HC CH 归纳总结 1 乙炔分子中碳原子为 sp 杂化 键角为 180 含有叁键结构的相邻四原子在同 一直线上 2 C C 的键能和键长并不是 C C 的三倍 也不是 C C 和 C C 之和 说明叁键 中有二个键不稳定 容易断裂 有一个键较稳定 3 链烃分子里含有碳碳叁键的不饱和烃称为炔烃 乙炔是最简单的炔烃 2 乙炔的实验室制法 1 反应原理 CaC2 2H2O C2H2 Ca OH 2 2 制取装置 固 液 气 类似于制 H2 CO2 但不能用启普发生器 3 收集方法 乙炔的相对分子质量为 26 与空气比较接近 不能用排空气取气法 用排水取气法 4 注意事项 实验装置在使用前要先检验气密性 盛电石的试剂瓶要及时密封 严防电石吸水而失效 取电石要用镊子夹取 切忌用手拿电石 作为反应容器的烧瓶 在使用前要进行干燥处理 向烧瓶里加入电石时 要使电石沿烧瓶内壁慢慢滑下 严防 让电石打破烧瓶 电石与水反应比较剧烈 为防止产生的泡沫涌入导管 制取时在导气 管口附近塞入少量棉花 为了得到平稳的乙炔气流 向烧瓶里加水时要使水逐滴慢慢地滴 下 当乙炔气流达到所需要求时 要及时关闭分液漏斗活塞 停止加水 或用饱和食盐水 代替水 食盐跟碳化钙不起反应 实验室中不可用启普发生器或具有启普发生器原理 的实验装置制备乙炔气体 因为碳化钙与水反应较剧烈 难以控制反应速率 反应会放出 大量热量 如操作不当 会使启普发生器炸裂 纯净的乙炔气体是无色无味的气体 用 电石和水反应制取的乙炔 常闻到有恶臭气味 是因为在电石中含有少量硫化钙 砷化钙 磷化钙等杂质 跟水作用时生成 H2S AsH3 PH3等气体有特殊的气味所致 3 乙炔的化学性质 1 氧化反应 燃烧 乙炔可以燃烧 产物为 H2O 和 CO2 在相同条件下与乙烯相比 乙炔燃烧得 更不充分 因为碳原子的质量分数乙炔比乙烯更高 碳没有得到充分燃烧而冒浓黑烟 用心 爱心 专心 2C2H2 5O2 点燃 4CO2 2H2O 被强氧化剂氧化 乙炔可使酸性高锰酸钾溶液褪色 2 加成反应 跟卤素的加成 CH CH Br2 CHBr CHBr 1 2 二溴乙烯 CHBr CHBr Br CHBr2CHBr2 1 1 2 2 四溴乙烷 跟氢气的加成 CH CH H2 催化剂CH2 CH2 CH2 CH2 H2 催化剂 CH3CH3 跟卤化氢的加成 CH CH HCl 催化剂 CH2 CHCl 氯乙烯 氯乙烯的加聚 nCH2 CHCl 催化剂 CH2 CHCl n 聚氯乙烯 归纳总结 乙烷 乙烯 乙炔的有关化学性质及反应现象 乙烷乙烯乙炔 燃烧时火焰不明亮 火 焰呈淡蓝色 不冒烟 燃烧时火焰较明亮 常带有黑烟 燃烧时火焰明亮 冒 浓黑烟 氧化反应 不能使酸性高锰酸钾 溶液褪色 能使酸性高锰酸钾 溶液褪色 能使酸性高锰酸钾溶 液褪色 取代反应光照下发生卤代一般不发生一般不发生 常温下可使溴水褪色常温下可使溴水褪色 加成反应不发生一定条件下能与水 氢气 卤化氢等加成 一定条件下能与水 氢气 卤化氢等加成 加聚反应不发生一定条件下发生一定条件下发生 4 炔烃 链烃分子里含有碳碳叁键的不饱烃叫做炔烃 通式为 CnH2n 2 n 2 C 原子 数小于等于 4 时为气态 随着碳原子数的增多 沸点逐渐升高 液态时的密度逐渐增加 与乙炔相似 能发生氧化反应 加成反应 二 溴乙烷和卤代烃 1 溴乙烷的分子结构 分子式 结构式 结构简式 官能团 C2H5Br CH3CH2Br 或 C2H5Br Br 2 溴乙烷的化学性质 由于官能团 Br 的作用 溴乙烷的化学性质比乙烷活泼 能 发生许多化学反应 1 水解反应 C2H5 Br H OH NaOHC2H5 OH HBr 卤代烃水解反应的条件 NaOH 的水溶液 由于可发生反应 HBr NaOH NaBr H2O 故 C2H5Br 的水解反应也可写成 C2H5Br NaOH C2H5OH NaBr 2 消去反应 用心 爱心 专心 卤代烃消去反应的条件 与强碱的醇溶液共热 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小分子 如 H2O HBr 等 而生成不饱和 含双键或三键 化合物的反应 如果发生消去反应 含溴 原子碳的相邻碳原子上要有氢原子 卤代烃中无相邻 C 或相邻 C 原子上无 H 的不能发生 消去反应 卤代烃消去反应的实质 从分子中相邻的两个碳原子上脱去一个 HBr 分子 由此可 推测 CH3Br CH3 3C CH2Br 等卤代烃不能发生消去反应 归纳总结 1 溴乙烷的水解反应与消去反应的反应条件与产物 反应类型反应条件主要产物相互关系 水解 取代 反应NaOH 的水溶液 CH3CH2OH 消去反应NaOH 的醇溶液 CH2 CH2 同时发生的两个互相平 行 互相竞争的反应 2 检验卤代烃分子中卤素的方法 实验步骤 取少量卤代烃 加入 NaOH 溶液 加热煮沸 冷却 加入稀硝酸酸化 加入硝酸银溶液 注意事项 加热煮沸是为了加快水解反应的速率 因为不同的卤代烃水解难易程度 不同 加入稀硝酸酸化 一是为了中和过量的 NaOH 防止 NaOH 与 AgNO3反应对实验产 生影响 二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸 3 卤代烃 1 物理通性 都不溶于水 可溶于有机溶剂 氯代烷的沸点随烃基增大呈现升高的 趋势 氯代烷的密度随烃基增大呈现减小的趋势 2 化学通性 卤代烃的化学性质通常比烃活泼 能发生许多化学反应 取代反应 CH3Cl H2O NaOHCH3OH HCl 一卤代烃可制一元醇 BrCH2CH2Br 2H2O NaOHHOCH2CH2OH 2HBr 二卤代烃可制二元醇 消去反应 BrCH2CH2Br NaOH 醇CH2 CH Br NaBr H2O 消去 1 分子 HBr BrCH2CH2Br 2NaOH 醇CH CH 2NaBr 2H2O 消去 2 分子 HBr 归纳总结 氟氯烃 氟利昂 对环境的影响 1 氟氯烃破坏臭氧层的原理 氟氯烃在平流层中受紫外线照射产生 Cl 原子 Cl 原子可引发损耗臭氧的循环反应 实际上氯原子起了催化作用 Cl O3 ClO O2 ClO O Cl O2 总的反应式 O3 O Cl 2O2 2 臭氧层被破坏的后果 臭氧层被破坏 会使更多的紫外线照射到地面 会危害地 球上的人类 动物和植物 造成全球性的气温变化 用心 爱心 专心 典型例题典型例题 例例 1 下图中的实验装置可用于制取乙炔 请填空 1 图中 A 管的作用是 制取乙炔的化学方程式是 2 乙炔通入 KMnO4酸性溶液中观察到的现象是 乙炔发生了 反应 3 乙炔通入溴的 CCl4溶液中观察到的现象是 乙炔发生了 反应 4 为了安全 点燃乙炔前应 乙炔燃烧时的实验现象是 分析 分析 本题以乙炔的制取为背景 考查了基本实验操作能力和分析解决问题的能力 由图示可以看出 A 管通过橡胶管与右侧相连 A 管的高低可调节右管中的水是否与电石接 触 从而可以控制反应能否发生 乙炔能被高锰酸钾氧化而使高锰酸钾褪色 乙炔也可以 和溴发生加成反应而使溴水褪色 可燃性气体检验前应检验纯度以防止爆炸 这是基本的 实验常识 由于乙炔含碳量较高 燃烧时火焰明亮并伴有浓烟产生 答案 答案 1 调节水面高度以控制反应的发生和停止 CaC2 2H2O Ca OH 2 C2H2 2 KMnO4溶液褪色 氧化 3 溴的四氯化碳溶液褪色 加成 4 检验乙炔的纯度 火焰明亮并伴有浓烈的黑烟 例例 2 某些废旧塑料可采用下列方法处理 将废塑料隔绝空气加强热 使其变成有用的物 质 实验装置如下图 加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表 产物氢气甲烷乙烯丙烯苯甲苯碳 质量分数 1224121620106 1 试管 A 中残余物有多种用途 如下列转化就可制取高聚物聚乙炔 A 中残留物 1 电石 2 乙炔 3 聚乙炔 写出反应 的化学方程式 2 试管 B 收集到的产品中 能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质 其一氯代物有 种 用心 爱心 专心 3 锥形瓶 C 中观察到的现象 经溴水充分吸收 剩余气体经干燥 后的平均相对分子质量为 4 写出 C 中逸出的气体在工业上的两种用途 分析 分析 废塑料是当前威胁环境的严重问题 如何变废为宝是我们化学学科义不容辞的 责任 探究这些化学工艺也是应当掌握的问题 解答本题的关键是分析已知产物成分中各 物质的性质 然后确定问题中各物质是什么 最后回答所提出的问题 答案 答案 1 CaC2 2H2O Ca OH 2 C2H2 2 4 3 棕黄色溶液变无色或褪色 4 8 4 合成氨原料 作燃料或有机化工原料 其他合理答案也 可 例例 3 1 2 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂 常温下它是无色液体 密度是 2 18g cm3 沸点 131 4 熔点 9 79 易溶于醇 醚 丙酮等有机溶剂 在实验中可以 用下图所示装置制备 1 2 二溴乙烷 其中分液漏斗和烧瓶 a 中装有乙醇和浓硫酸的混合 液 试管 d 中装有液溴 表面覆盖少量水 填写以下空白 1 写出本题中制备 1 2 二溴乙烷的两个反应的化学方程式 2 安全瓶 b 可以防止倒吸 并可以检查实验进行时试管 d 是否发生堵塞 请写出发 生堵塞时瓶 b 中的现象 3 容器 c 中 NaOH 溶液的作用 4 某学生做此实验时 使用一定量的液溴 当溴全部褪色时 所消耗乙醇和浓硫酸 混合液的量比正常情况下超出许多 如果装置的气密性没有问题 试分析其可能的原因 分析 分析 由于 1 2 二溴乙烷的熔点为 9 79 要注意试管 d 外面的冷却水温度 如果 温度低于此熔点 1 2 二溴乙烷就会在试管 d 中凝固而发生堵塞 使容器 c 和它前面的 容器 a 和 b 由于乙烯排不出去而压强增大 会将安全瓶 b 内的水压入长玻璃管里 使玻璃 管内的水面上升甚至溢出 与此同时瓶 b 内的水面会有所下降 由于副反应的发生 反应 中有 SO2 CO2等酸性气体生成 因而要用 NaOH 溶液洗涤 如果温度不迅速升到 170 则会使乙醇和浓 H2SO4反应生成乙醚等副产物 另外 反应过快乙烯没有被完全吸收 亦 使反应物量消耗太多 答案 答案 1 CH3CH2OH CH2 CH2 H2O H2C CH2 Br2 CH2Br CH2Br 2 b 中水面会下降 玻璃管中的水面会上升 甚至溢出 3 除去乙烯中带出的酸 性气体 SO2 CO2等 4 乙烯反应速度过快 实验过程中乙烯和浓 H2SO4的混合 液没有迅速达到 170 或写 控温不当 用心 爱心 专心 例例 4 为探究乙炔与溴的加成反应 甲同学设计并进行了如下实验 先取一定量工业用电 石与水反应 将生成的气体通入溴水中 发现溶液褪色 即证明乙炔与溴水发生了加成反 应 乙同学发现甲同学实验中 褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊 推测在制得的乙炔中还有 可能含有少量还原性的杂质气体 由此他提出必须先除去之 再与溴水反应 请回答问题 1 写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 2 甲同学设计的实验 填能或不能 验证乙炔与溴发生加成反应 其理由是 a 使溴水褪色的反应 未必是加成反应 b 使溴水褪色的反应 就是加成反应 c 使溴水褪色的物质 未必是乙炔 d 使溴水褪色的物质 就是乙炔 3 乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 它与溴水反应的化学 方程式是 验证过程中必须全部除去 4 请你选用上列四个装置 可重复使用 来实现乙同学的实验方案 将它们的编号 填入方框 并写出装置内所放的化学药品 5 为验证这一反应是加成而不是取代 丙同学提出可用 pH 试纸来测试反应后溶液 的酸性 理由是 分析 分析 1 本小题是按实验目的 写出实验原理的有关化学反应式 只要基础扎实 很容易写出化学方程式 见答案 2 根据 乙同学发现甲同学实验中 褪色后的溶液里有 少许淡黄色浑浊 推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体 因此可得出 使溴水褪色的物质 未必是乙炔 使溴水褪色的反应 未必是加成反应 的结论 故甲同 学设计的实验不能证明乙炔与溴水发生了加成反应 3 根据褪色后的溶液里有少许淡黄 色浑浊 可推知是硫 说明乙炔气体中含有硫化氢杂质 所发生的反应式是 Br2 H2S S 2HBr 产生硫化氢的原因是电石中含有硫化钙杂质 发生的反应是 CaS 2H2O H2S Ca OH 2 4 由于乙炔中含有硫化氢杂质 首先可利用 CuSO4溶 液除去 H2S 然后再用 CuSO4溶液检验 H2S 有无除净 只有无 H2S 存在方可根据溴水的褪 色来验证乙炔与溴水是发生了加成反应 5 用 pH 试纸是验证溶液的酸碱性的 实际上 暗示 若发生取代反应 必定生成 HBr 的结论 因此可用 pH 试纸检验溶液酸性有无明 显增强 即可得出结论 答案 答案 1 CaC2 2H2O C2H2 Ca OH 2HC CH Br2 CH Br CH Br 或 HC CH 2Br2 CH Br 2 CH Br 2 2 不能 a c 3 H2S Br2 H2S S 2HBr 4 c b CuSO4溶液 CuSO4溶液 5 如若发生取代反应 必定生成 HBr 溶液酸性将会明显增强 故可用 pH 试纸来验证 例例 5 碱存在下 卤代烃与醇反应生成醚 ROR 用心 爱心 专心 OHRXR 室温 KOH HXROR 化合物 A 经下列四步反应可得到常用溶剂四氢呋喃 反应框图如下 请回答下列问题 1 1molA 和 1molH2在一定条件下恰好反应 生成饱和一元醇 Y Y 中碳元素的质 量分数约为 65 则 Y 的分子式为 A 分子中所含官能团的名称是 A 的结构简式为 2 第 步反应类型分别为 3 化合物 B 具有的化学性质 填写字母代号 是 a 可发生氧化反应 b 强酸或强碱条件下均可发生消去反应 c 可发生酯化反应 d 催化条件下可发生加聚反应 4 写出 C D 和 E 的结构简式 C D 和 E 5 写出化合物 C 与NaOH水溶液反应的化学方程式 6 写出四氢呋喃链状醚类的所有同分异构体的结构简式 分析 分析 本题为有机信息推断题 综合考查了有机物分子式 结构简式 化学方程式 同分异构体的书写等知识 侧重考查利用所学知识结合所给信息分析问题 解决问题的能 力 由 molA 和 1molH 恰好反应生成饱和一元醇 Y 可知 A 中有一个碳碳双键 且 Y 的组成符合 CnH2n 2O 再由 Y 中碳元素的质量分数为 65 则有 12n 12n 2 16 100 65 n 4 则 Y 的分子式为 C4H10O 从而推出 A 的结构简 式是 CH2 CHCH2CH OH 结合信息 A B 应发生 A 与溴的加成反应 B C 应发 生生成醚的取代反应 因 B 为二溴丁醇 含有 Br OH 官能团 故有 a b c 的 化学性质 然后推出 C D E 的结构 并回答 题 因四氢呋喃为环状醚 要写成链状醚时 分子中要有碳碳双键 从而写出可能的同分异构体 答案 答案 1 OHC 104 羟基 碳碳双键 OHCHCHCHCH 222 2 加成 取代 3 a b c 4 C O Br D 和 E OO 5 O Br OH NaOH 2 O OH NaBr 或 O Br NaOHOH2 O OH HBr 6 322 CHCHOCHCH CH2 COCH3 CH3 322 OCHCHCHCH 33 CHOCHCHCH 模拟试题模拟试题 1 2007 年高考 上海 乙炔是一种重要的有机化工原料 以乙炔为原料在不同的反应 用心 爱心 专心 条件下可以转化成以下化合物 正四面体烷 乙烯基乙炔 苯 环辛四烯 乙炔 CHCH2CCH 完成下列各题 1 正四面体烷的分子式为 其二氯取代产物有 种 2 关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是 a 能使酸性 KMnO4溶液褪色 b 1 mol 乙烯基乙炔能与 3 mol Br2发生加成反应 c 乙烯基乙炔分子内含有两种官能团 d 等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同 3 写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式 4 写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式 举两例 2 烷烃 A 只可能有三种一氯取代产物 B C 和 D C 的结构简式是 B 和 D 分别与强碱的醇溶液共热 都只能得到有机化合物 E 以上反应及 B 的进一步反应如 下图所示 请回答 1 A 的结构简式是 2 H 的结构简式是 3 B 转变为 F 的反应属于 反应 填反应类型名称 4 B 转变为 E 的反应属于 反应 填反应类型名称 5 1 16gH 与足量 NaHCO3作用 标准状况下可得 CO2的体积是 mL 3 卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应 例如 该反应式也可表示为 下面是八个有机化合物的转换关系 用心 爱心 专心 请回答下列问题 1 根据系统命名法 化合物 A 的名称是 2 上述框图中 是 反应 是 反应 填反应类型 3 化合物 E 是重要的工业原料 写出由 D 生成 E 的化学方程式 4 C2的结构简式是 F1的结构简式是 F1和 F2互为 5 上述八个化合物中 属于二烯烃的是 二烯烃的通式是 4 某烃类化合物 A 的质谱图表明其相对分子质量为 84 红外光谱表明分子中含有碳碳 双键 核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢 1 A 的结构简式为 2 A 中的碳原子是否都处于同一平面 填 是 或者 不是 3 在下图中 D1 D2互为同分异构体 E1 E2互为同分异构体 C C6H10 AB D1 D2 E2 Cl2 NaOH 1 2 加成 Br2 CCl4NaOH H2 O C6H12O2 E1 NaOH H2O Br2 CCl4 C2H5OH 反应 的化学方程式为 C 的化学名称是 E2的结构简式是 的反应类型依次是 5 物质 A C11H18 是一种不饱和烃 它广泛存在于自然界中 也是重要的有机合成中 间体之一 某化学实验小组从 A 经反应 到 完成了环醚 F 的合成工作 H2C H2C C H2 C C H2 C C H2 CH2 CH2 CH CH3 CH3 也可表 示为 A HBr B HBr C 1 O3 2 Zn H2O D H2 Ni E 分子内脱水 F 该小组经过上述反应 最终除得到 F1 CH3 O 外 还得到它的同分异构体 其中 B C D E F 分别代表一种或多种物质 已知 C 1 O3 2 Zn H2O C R1 R2 R3 R4 C O R1 R2 C O R3 R4 R1 R2 R3 R4为烃基或 H 请完成 1 写出由 A 制备环醚 F1 的合成路线中 C 的结构简式 2 写出 B 的一种结构简式 写出由 B 出发经过上述 反应得到的 F1的同分异构体的结构简式 用心 爱心 专心 3 该小组完成由 A 到 F 的合成工作中 最多可得到 种环醚化合物 6 在室温和大气压强下 用图示的装置进行实验 测得 a g 含 CaC2 90 的样品与水完全 反应产生的气体体积为 b L 现欲在相同条件下 测定某电石试样中 CaC2的质量分数 请 回答下列问题 1 CaC2和水反应的化学方程式是 2 若反应刚结束时 观察到的实验现象如图所示 这时不能立即取出导气管 理由 是 3 本实验中测量气体体积时应注意的事项是 4 如果电石试样质量为 c g 测得气体体积为 d L 则电石试样中 CaC2的质量分数 计算式 w CaC2 杂质所生成的气体体积忽略不计 7 酯是重要的有机合成中间体 广泛应用于溶剂 增塑剂 香料 粘合剂及印刷 纺织 等工业 乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应 饱和 Na2CO3溶液 CH3COOH C2H5OH 浓H2SO4 CH3COOC2H5 H2O 请根据要求回答下列问题 1 欲提高乙酸的转化率 可采取的措施有 等 2 若用如图所示装置来制备少量的乙酸乙酯 产率往往偏低 其原因可能为