化学选修5总复习

1 新课标 高考总复习全方位指导 化学选修5 2 自学导引有机化合物从结构上有两种分类方法 一是按照构成有机化合物分子的碳的骨架来分类 二是按照反映有机化合物特性的特定原子团来分类 一 按碳的骨架分类 3 二 按官能团分类1 烃的衍生物是指烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所取代而形成的一系列新的化合物 烃的衍生物的定义只是针对结构而言 并非一定是烃衍变而来的 2 官能团是指决定化合物特殊性质的原子或原子团 乙烯的官能团为 乙醇的官能团为 OH 乙酸的官能团为 COOH 一氯甲烷的官能团为 Cl 4 3 有机物的主要类别 官能团和典型代表物 5 6 典例导析知识点1 有机化合物的分类例1请同学们根据官能团的不同对下列有机物进行分类 CH3CH2OH CH3CH2Br 7 1 芳香烃 2 卤代烃 3 醇 4 酚 5 醛 6 酮 7 羧酸 8 酯 8 跟踪练习1下列有机物中 1 属于芳香族化合物的是 2 属于芳香烃的是 3 属于苯的同系物的是 芳香化合物 含有苯环的化合物 芳香烃 含有苯环的烃 苯的同系物 只含有1个苯环 侧链为饱和烃基 烷基 9 自学导引一 有机化合物中碳原子的成键特点1 碳原子的成键特点碳原子有4个价电子 能与其他原子形成4个共价键 碳碳之间的结合方式有单键 双键或三键 多个碳原子之间可以相互形成长短不一的碳链和碳环 碳链和碳环也可以相互结合 所以有机物结构复杂 数量庞大 2 甲烷的分子结构科学实验证明CH4分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键 构成以碳原子为中心 4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构 10 甲烷分子的电子式甲烷分子的结构式甲烷分子的结构示意图 11 名师解惑一 同分异构体的书写同分异构体的书写技巧一般采用 减链法 可概括为 两注意四句话 两注意 一是有序性 即从某一种形式开始排列 依次进行 防止遗漏 二是等效法 即位置相同的碳原子上的氢被取代时会得到相同的物质 不要误认为是两种或三种 四句话 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 苯环排布对 邻 间 1 以烷烃C6H14为例 写出所有同分异构体 烷烃只有碳链异构 12 注意 从母体取下的碳原子数不得多于母链所剩部分 13 2 烯烃的同分异构现象由于分子组成符合CnH2n的烃除烯烃以外 当n 3 4 5 时 还有 等叫做环烷烃的一类烃 所以分子组成为CnH2n的烃的同分异构现象较烷烃更加突出 对这种同分异构现象的认识 现以C5H10的各同分异构体加以说明 14 15 16 知识点2 有机物同分异构体的书写例2分子式为C10H14的有机物是苯的同系物 其苯环上只有一个侧链 写出这些同系物的结构简式 解析题目要求是写苯的同系物 苯环上只有一个侧链 可知为 C4H9 它有 CH2CH2CH2CH3 四种烃基 由此可得同系物结构简式 17 答案 18 跟踪练习2某化合物A的化学式为C5H11Cl 分析数据表明 分子中有两个 CH2 两个 CH3 一个 和一个 Cl 试写出它的同分异构体的结构简式 答案 19 20 常见异类异构 具有相同C原子数的异类异构有 烯烃与环烷烃 CnH2n 炔烃 二烯烃和环烯烃 CnH2n 2 苯的同系物 二炔烃和四烯烃等 CnH2n 6 饱和一元醇和醚 烯醇和烯醚等 CnH2n 2O 饱和一元醛和酮 烯醛和烯酮等 CnH2nO 饱和一元羧酸 饱和一元酯和饱和一元羟醛等 CnH2nO2 苯酚同系物 芳香醇和芳香醚 CnH2n 6O 氨基酸和硝基化合物 CnH2n 1NO2 21 C原子的成键方式 决定了分子的空间构型 四键C原子跟它周围的原子形成四面体结构 三键C原子跟它周围的原子形成平面结构 二键C原子跟它周围的原子 链状分子中 形成直线型结构 22 名师解惑烷烃的系统命名法1 应用举例 1 选主链 最长碳链 选择包含碳原子数最多的碳链作为主链 将支链视为H原子 所得烷烃即为母体 如 烷烃中最长的碳链有8个碳原子 母体命名为辛烷 23 2 编序号 定支链以靠近支链的一端为起点 将主链中的碳原子用阿拉伯数字编号 以确定支链的位置 如 24 3 写名称在写名称时 需要使用短横线 逗号 等符号把支链的位置 支链的名称以及母体的名称等联系在一起 一般情况下 阿拉伯数字与中文文字之间用 隔开 当具有几个相同的支链时 则将这些支链合并表示 在支链名称前加上 二 三 等表示支链的个数 表示支链位置的阿拉伯数字之间用 间隔开 若有多种支链 则按照支链由简到繁的顺序先后列出 上述烷烃的名称为2 4 二甲基 5 乙基辛烷 25 2 注意事项 1 碳链等长 要选支链多的为主链 如 命名为2 甲基 3 乙基戊烷 2 编号的原则 靠支链最近的一端开始编号 靠近简单支链的一端开始编号 从使各支链编号的和为最小的一端开始编号 如 命名为3 4 5 三甲基 6 乙基辛烷 26 典例导析知识点1 烷烃的系统命名例1写出下列物质的结构简式 1 2 4 二甲基 3 乙基己烷 2 2 4 二甲基 3 乙基戊烷解析由名称写结构式 首先应写出母体的结构 然后再在相应位置添加取代基 答案 1 2 27 跟踪练习1按系统命名法 的正确名称是 A 1 2 4 三甲基 1 4 二乙基丁烷B 3 5 6 三甲基辛烷C 3 甲基 2 5 二乙基己烷D 3 4 6 三甲基辛烷 28 知识点2 有机化合物命名的正误判断例2下列有机物命名正确的是 A 3 3 二甲基 4 乙基戊烷B 3 3 4 三甲基己烷C 3 4 4 三甲基己烷D 1 2 3 三甲基戊烷解析解这种类型的题目一般步骤是按题给名称写出相应的结构简式 然后按系统命名法重新进行命名 对照检查 选择正确选项 例如A项 3 3 二甲基 4 乙基戊烷的结构简式是 它选错了主链 应是3 3 4 三甲基己烷 C项3 4 4 三甲基己烷的结构简式是 29 它的编号方向错误 应是3 3 4 三甲基己烷 故B项正确 C项错误 D项则为 应是2 3 二甲基己烷 D项错误 30 跟踪练习2下列烷烃命名错误的是 A 2 甲基丁烷B 2 2 二甲基丁烷C 2 3 二甲基丁烷D 2 甲基 3 乙基丁烷 31 自学导引一 烯烃和炔烃的命名命名方法 与烷烃相似 即坚持最长 最多 最近 最简 最小原则 但不同点是主链必须含有双键或三键 1 选主链 选择包含双键或三键的最长碳链作主链 称为 某烯 或 某炔 2 编号定位 从距双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位 3 写名称 用阿拉伯数字标明双键或三键的位置 用二 三等标明双键或三键的个数 如 CH2 CH CH2 CH3名称 1 丁烯 32 名称 CH3 C C CH2 CH3名称 名称 名称 33 二 苯的同系物的命名1 苯的同系物的特征 1 只含有一个苯环 2 侧链均为饱和烷烃基 2 苯的同系物的命名苯的同系物的命名是以苯环为母体 侧链为取代基 如 1 习惯命名法如称为甲苯 称为乙苯 二甲苯有三种同分异构体 名称分别为邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 34 2 系统命名法 以二甲苯为例 若将苯环上的6个碳原子编号 可以某个甲基所在的碳原子的位置为1号 选取最小位次号给另一个甲基编号 35 名师解惑烯烃和炔烃的主链是否为最长碳链烯烃和炔烃的命名与烷烃的命名方法相似 不同的是主链必须含有双键或三键的最长碳链 但不一定就是该有机化合物的最长碳链 如 名称为5 甲基 2 3 二乙基 1 己烯 其主链上有6个碳原子 而该化合物中的最长碳链含有7个碳原子 36 典例导析知识点1 烷烃 烯烃 炔烃的命名例1下列有机物命名正确的是 A 3 3 二甲基丁炔B 3 甲基 2 乙基戊烷C 2 3 二甲基戊烯D 3 甲基 1 戊烯解析解答此类题的方法是先按题中的名称写出该有机化合物的结构简式 再按系统命名法检验是否正确 如果熟悉命名原则及烃类的命名一般规律可较快判断 不必逐一写出结构式分析 37 A项主链碳原子有3个以上的炔烃 要标明碳碳三键的位置 故A项不正确 B项的烷烃命名中 碳链1位上不可能有甲基 2位上不可能有乙基 3位上不可能有丙基 以此类推 否则 母体的选择必不符合选取最长碳链为母体的原则 B项中 2 乙基 是错误命名 B项不正确 C项主链碳原子数为3个以上的烯烃 必须标明双键的位置 该命名中戊烯未标明双键位置 所以C项错误 D项正确 38 跟踪练习1下列有机物中 按系统命名法命名正确的是 A 3 乙基 1 戊烯B 2 2 二甲基 3 戊烯C 二氯乙烷D 2 甲基 1 丁炔 39 名师解惑一 蒸馏1 实验装置图 如右图 40 2 实验 含有杂质的工业乙醇的蒸馏 注意事项 1 安装顺序 安装蒸馏仪器时要注意先从蒸馏烧瓶装起 根据加热器的高低确定蒸馏烧瓶的位置 然后再接水冷凝管 尾接管 接受器 锥形瓶 即 自下而上 先左后右 拆卸蒸馏装置时顺序相反 即 先右后左 2 加入几片碎瓷片 防止液体暴沸 3 加入工业乙醇的量应占蒸馏烧瓶容积的 一般为宜 4 温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处 5 冷凝管中的冷却水应从下口进 上口出 6 收集到的馏出物叫馏分 它只是某一温度范围内的蒸馏产物 仍然含有少量杂质 41 二 重结晶1 重结晶可以使不纯净的物质纯化 或使混合在一起的物质彼此分离 2 重结晶的效果与溶剂选择大有关系 最好选择对主要化合物是可溶性的 对杂质是微溶或不溶的溶剂 滤去杂质后 将溶液浓缩 冷却 即得纯制的物质 3 对杂质的溶解度非常大或非常小 前一种情况杂质留于母液内 后一种情况趁热过滤时杂质被滤除 4 溶剂的用量不能太大 如果太大 析出时留在溶剂中的物质会增加 应将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近饱和的溶液 5 多次重结晶得到物质的纯度更高 42 实验 苯甲酸的重结晶步骤 高温溶解 趁热过滤 冷却结晶 将1g粗苯甲酸加到100mL的烧杯中 再加入50mL蒸馏水 在石棉网上边搅拌边加热 使粗苯甲酸溶解 全溶解后再加入少量蒸馏水 然后使用短颈玻璃漏斗趁热将溶液过滤到另一个100mL的烧杯中 将滤液静置 使其缓慢冷却结晶 滤出晶体 探究 在苯甲酸重结晶的实验中 温度越低 苯甲酸的溶解度越小 为了得到更多的苯甲酸晶体 结晶时的温度是不是越低越好 提示 冷却结晶时 并不是温度越低越好 因为温度过低 杂质的溶解度也会降低 部分杂质也会析出 达不到提纯苯甲酸的目的 温度极低时 溶剂 水 也会结晶 给实验操作带来麻烦 43 三 萃取1 液 液萃取是分离 提纯有机物常用的方法 一般是用有机溶剂从水中萃取有机物 常用的仪器 分液漏斗 烧杯 铁架台 操作 加萃取剂后充分振荡 放到铁架台的铁圈上静止分层后 先打开分液漏斗上端活塞 再打开下端的旋塞 从下口将下层液体放出 并及时关闭旋塞 以防上层液体进入下层液体 上层液体从上口倒出 2 选用萃取剂的原则 和原溶液中溶剂互不相溶 溶质在萃取剂中的溶解度要大于原溶剂中的溶解度 萃取剂与被萃取的物质要易于分离 44 典例导析知识点1 混合物的分离 提纯的方法例1将除去下列括号内的杂质通常采用的方法填在横线上 1 CH3COONa NaCl 2 Br2 3 C2H5OH CH3COOH 解析蒸馏是根据液体沸点的不同 重结晶是根据固体溶解度的不同 而萃取是根据液态物质在不同溶剂中溶解度的不同进行的分离操作 重结晶 萃取分液 常选用的是NaOH溶液 加NaOH后蒸馏 45 跟踪练习1将除去下列括号内的杂质通常采用的方法填在横线上 1 H2O NaCl MgCl2 2 CH3OH H2O 注 CH3OH为甲醇 沸点为64 7 3 KNO3 NaCl 46 知识点2 混合物的分离 提纯试剂的选择例2下图是分离乙酸乙酯 乙酸 乙醇的混合物操作步骤流程图 请在图中圆括号内填入适当的试剂 在方括号内填入适当的分离方法 在方框内填入所分离的有关物质的化学式 47 解析三者为互溶的液体 CH3COOCH2CH3不溶于水 CH3COOH CH3CH2OH均易溶于水 故可先用水溶液分离出CH3COOCH2CH3 乙醇 乙酸的沸点相差不大 78 117 且极易互溶 故设法将CH3COOH转化为盐类 而后利用蒸馏法得到CH3CH2OH 最后将乙酸盐再转化为CH3COOH 蒸馏得到即可 48 跟踪练习2下列实验方案不合理的是 A 加入饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸等B 可用蒸馏法分离苯和硝基苯的混合物C 可用苯将溴从溴苯中萃取出来D 可用水来鉴别苯 乙醇和四氯化碳 因为苯和溴苯可以互相混溶 无法分液萃取 49 自学导引一 甲烷和乙烯1 甲烷甲烷的分子式 CH4 结构式 电子式 空间构型 正四面体结构 甲烷的物理性质 无色 无味的气体 密度比空气小 极难溶于水 甲烷的化学性质 甲烷比较稳定 与高锰酸钾等强氧化剂不反应 与强酸强碱也不反应 1 与氧气反应的化学方程式 CH4 2O2CO2 2H2O 2 与氯气反应的化学方程式 CH4 Cl2CH3Cl HCl等 反应类型 取代反应 50 2 乙烯乙烯的分子式 C2H4 结构式 电子式 结构简式 CH2 CH2 空间构型 6个原子共平面 乙烯的化学性质 1 乙烯的燃烧 C2H4 3O22CO2 2H2O 51 2 乙烯的加成反应 请写出乙烯与H2 Br2 HCl H2O的加成反应方程式 CH2 CH2 H2CH3CH3CH2 CH2 Br2 CH2BrCH2BrCH2 CH2 HCl CH3CH2ClCH2 CH2 H2OCH3CH2OH 3 乙烯的加聚反应方程式 nCH2 CH2 52 2 化学性质由于烷烃和烯烃的结构不同 使其化学性质也存在着较大的差异 请完成下列空白 并加以对比总结 CnH2n 2 CnH2n 53 2 加成反应 1 概念 有机物分子中双键 或三键 两端的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 如不饱和碳原子与H2 X2 H2O的加成 2 加成反应有两个特点 反应发生在不饱和键上 不饱和键中不稳定的共价键断裂 然后不饱和原子与其他原子或原子团以共价键结合 加成反应后生成物只有一种 不同于取代反应 54 三 烯烃的顺反异构1 烯烃的同分异构体烯烃存在同分异构现象2 顺反异构由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同而产生的异构现象称为顺反异构 两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧称为顺式结构 两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧称为反式异构 如 名称 顺 2 丁烯名称 反 2 丁烯 55 3 1 3 丁二烯的加成1 3 丁二烯分子内含有两个双键 当它与一分子氯气发生加成时 有两种方式 1 2 加成 1 3 丁二烯分子中一个双键断裂 两个氯原子分别与1号碳原子和2号碳原子相连 1 4 加成 1 3 丁二烯分子中两个双键断裂 两个氯原子分别与1号碳原子和4号碳原子相连 在2号碳原子和3号碳原子之间形成一个新的双键 56 3 聚合反应 1 概念 由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量较大的高分子化合物的反应 如加聚反应 缩聚反应 nCH2 CH2 2 加聚反应的反应机理是 碳碳双键断裂后 小分子彼此拉起手来 形成高分子化合物 可以用下式表示 57 典例导析知识点1 有机反应类型例1已知1体积某气态烃只能与1体积Cl2发生加成反应 生成氯代烷 且1mol此氯代烷可与4mol氯气发生完全的取代反应 则该烃的结构简式为 A CH2 CH2B CH3CH CH2C CH3CH3D CH3CH2CH CH2解析1体积该烃只能与1体积Cl2发生加成反应 说明该分子中只含有1mol双键 生成物可与4molCl2发生完全的取代反应 说明1mol该烃中共有4molH 只有A项符合题意 58 跟踪练习1有机化学中的反应类型较多 请将下列反应归类 由乙烯制氯乙烷 乙烷在空气中燃烧 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 由乙烯制聚乙烯 甲烷与氯气在光照条件下反应其中属于取代反应的是 填序号 下同 属于氧化反应的是 属于加成反应的是 属于聚合反应的是 59 跟踪练习2除去乙烷中少量乙烯的最好方法是 A 催化加氢B 通入足量溴水中C 点燃D 通入足量酸性KMnO4溶液中解析乙烯是不饱和烃 能与溴水 酸性KMnO4溶液反应 但酸性KMnO4溶液氧化乙烯时 会产生一些其他气体混杂在乙烷中 而乙烯与Br2发生加成反应 不会产生其他气体 60 自学导引一 炔烃1 乙炔的组成和结构乙炔的分子式 C2H2 电子式 结构式 H C C H 结构简式 CH CH 注意 从乙炔分子的电子式 结构式 结构简式可看出 乙炔分子中含有 C C 结构 通常称它为碳碳三键 从乙炔分子的两种模型可看出 乙炔分子里4个原子均在同一条直线上 从乙炔的分子组成与结构情况看 乙炔属于不饱和烃 常见的直线形分子有 所有双原子分子 CO2 CS2 HC CH等 61 2 乙炔的制取 1 主要化学方程式 CaC2 2H2O CH CH Ca OH 2 2 常见装置 如下图所示 图中酸性高锰酸钾溶液也可用溴水或溴的四氯化碳溶液代替 62 完成下列化学方程式 CH CH H2CH2 CH2 CH CH 2H2CH3 CH3 CH CH HClCH2 CHCl nCH2 CH Cl 聚氯乙烯 63 名师解惑一 烃的燃烧规律燃烧的通式 CxHy x O2 xCO2 H2O 1 等物质的量的烃完全燃烧耗氧量决定于 x 2 在同温同压下 1体积气态烃完全燃烧生成x体积CO2 当为混合烃时 若x 2 则必含甲烷 3 等质量的烃完全燃烧时 因1molC耗O21mol 4molH耗O21mol 故质量相同的烃 H 越高 耗氧量越多 生成的水越多 CO2越少 4 实验式相同的有机物 不论以何种比例混合 只要混合物的总质量一定 完全燃烧后生成CO2和H2O及其耗氧量也一定相等 64 3 结构和性质的比较 65 典例导析知识点1 空间构型例1已知乙烯分子是平面结构 乙炔分子是直线结构 由此推断CH3 CH CH C C CF3分子结构的下列叙述中正确的是 A 6个碳原子有可能都在一条直线上B 6个碳原子不可能都在一条直线上C 3个氟原子有可能都在一条直线上D 6个碳原子不可能都在一个平面上 66 解析本题考查学生对C C可以旋转 而C C C C不能旋转的正确理解 由CH4的空间构型可判定C项错误 由乙炔和乙烯的分子构型可推出该有机物分子空间结构为 和 可知6个碳原子有可能在同一平面上 但不可能在同一直线上 67 跟踪练习1下列有机物分子中 所有的原子不可能处于同一平面的是 68 知识点2 燃烧规律例2燃烧下列某混合气体 所产生的H2O的质量一定大于燃烧相同质量丙烯所产生的H2O的质量的是 A 丁烯 丙烯B 乙炔 乙烯C 乙烷 环丙烷D 丙炔 丁烷解析混合气体燃烧产生的H2O的质量一定大于燃烧相同质量丙烯所产生的H2O的质量 所以混合气体中H元素的含量比丙烯的高 所有的烯烃和环烷烃含氢量相同 炔烃的含氢量比烯烃的低 烷烃的含氢量比烯烃的高 69 跟踪练习2由丙烷 乙烯 乙炔组成的混合气体 完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量相同 原混合气体中三种烃的体积比不可能是 A 1 2 1B 3 2 3C 2 5 2D 1 2 3解析因为乙烯燃烧生成CO2和H2O的物质的量相同 所以乙烯的物质的量不影响混合气体燃烧的结果 设C3H8的物质的量为x C2H2的物质的量为y 则有3x 2y 4x y 所以有x y 即丙烷和乙炔的体积比为1 1 70 自学导引一 苯的结构与化学性质1 苯的结构分子式为C6H6 结构简式为或 苯分子具有平面正六边形结构 各个键角都是120 各碳碳键长完全相等 而且键能介于碳碳单键和碳碳双键之间 2 物理性质 71 3 化学性质二 苯的同系物1 概念苯分子里一个或几个氢原子分别被烷基取代后的产物 苯的同系物的通式为CnH2n 6 n 6 72 2 苯的同系物的同分异构体如C9H12对应的苯的同系物有下列8种同分异构体 它们分别为 73 3 苯的同系物的化学性质 1 氧化反应 苯的同系物易燃烧 燃烧现象与苯燃烧现象相似 甲苯完全燃烧的化学方程式为 9O27CO2 4H2O 苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色 实质上是苯环上的烷基被KMnO4氧化成羧基 如 74 2 取代反应 与溴的反应 若在FeBr3催化剂条件下 则苯环上的氢原子被溴原子取代 若在光照条件下 则侧链上的氢原子被溴原子取代 甲苯与浓HNO3和浓H2SO4的混合物在30 时反应 苯环上与甲基相邻 相对位上的氢原子被溴原子取代 化学方程式可表示为 3HNO3 3H2O 75 名师解惑一 苯的同系物 芳香烃 芳香族化合物的比较注意 苯的同系物都是芳香烃 但是芳香烃不一定是苯的同系物 分子里有且只有一个苯环 苯环上的侧链全为烷基的芳香烃才是苯的同系物 符合通式的不一定是苯的同系物 76 二 苯 甲苯的结构以及性质的相似点和不同点 77 续表 78 典例导析知识点1 苯及其同系物的结构例1试分析有机物的分子结构 已知为平面三角形结构 1 在同一条直线上最多有 个原子 2 可能在同一平面内且原子数最多的有 个 79 解析确定有机物分子结构中的原子是否在同一平面内或同一条直线上的方法 首先分析分子中每个碳原子与几个原子成键 从而确定在空间的分布情况 即当与每个碳原子成键原子数为4个时 键的空间分布呈四面体形 为3个时 呈平面三角形 为2个时 呈直线形 其次碳碳单键可以旋转 而双键 三键则不能 画出该分子的结构如下图所示 图中 号碳原子与4个原子成键 号碳原子分别与2个原子成键 号碳原子和苯环上碳原子均与3个原子成键 80 由此可见 1 号碳原子在同一条直线上 所以该分子中在同一直线上的原子最多有4个 2 由于单键可以旋转 所以苯环上的6个碳原子和5个氢原子及 号碳原子 肯定在同一个平面内 而 号碳原子和氧原子及CH3的某一个氢原子则可能在这个平面内 所以可能在同一平面内且原子数最多的有17个 81 跟踪练习1已知C C键可以绕键轴自由旋转 结构简式为的烃 下列说法中正确的是 A 该烃是苯的同系物B 该烃的一氯取代物最多有5种C 分子中至少有12个碳原子处于同一平面上D 分子中至少有14个碳原子处于同一平面上 82 知识点2 苯及其同系物的性质例2有4种无色液态物质 己烯 己烷 苯和甲苯 符合下列各题要求的分别是 1 不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应 但在铁屑作用下能与液溴反应的是 生成的有机物名称是 反应的化学方程式为 此反应属于 反应 2 不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是 3 能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是 4 不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是 83 解析己烯 己烷 苯 甲苯四种物质中 既能和溴水反应 又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯 均不反应的为己烷和苯 不能与溴水反应但能被酸性KMnO4氧化的是甲苯 苯在铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯 答案 1 苯 溴苯 Br2 HBr 取代 2 己烷 苯 3 己烯 4 甲苯 84 跟踪练习2下列各组物质用酸性高锰酸钾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 己烷和苯解析要区别的两种物质与酸性KMnO4溶液或溴水混合 必有不同现象或者一个有现象一个没有现象 只有C项符合题意 85 知识点3 判断芳香烃同分异构体数目的方法例3已知甲苯的一氯代物有4种同分异构体 将甲苯完全氢化后 再发生氯代反应 其一氯代物的同分异构体数目有 A 4种B 5种C 6种D 7种解析将甲苯完全氢化得到甲基环己烷 在 CH3上 CH3的邻 间 对位及与 CH3相连的碳原子上的氢原子可以被氯原子取代而得到5种一氯代物 可图示为 86 跟踪练习3用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的1个氢原子 所得的芳香烃产物最多有 A 3种B 4种C 5种D 6种 87 自学导引一 溴乙烷1 分子组成与结构溴乙烷的分子式为C2H5Br 结构式为 电子式为 结构简式为CH3CH2Br 官能团为 Br 2 物理性质纯净的溴乙烷是无色液体 沸点为38 4 密度比水大 不溶于水 易溶于乙醇等有机溶剂 88 3 化学性质 1 水解反应 又属于取代反应 溴乙烷在强碱 NaOH 共热条件下与水发生水解反应 生成乙醇和NaBr 反应的化学方程式为CH3CH2Br NaOHCH3CH2OH NaBr 2 消去反应 溴乙烷发生消去反应的化学方程式为CH3CH2Br NaOHCH2 CH2 NaBr H2O 该反应的反应条件是与强碱 如NaOH KOH 的醇溶液共热 消去反应的定义有机化合物在一定条件下 从一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 89 二 卤代烃的分类1 根据分子中所含卤素原子的不同 分为氟代烃 氯代烃 溴代烃和碘代烃 2 按照烃基结构的不同 可将卤代烃分为饱和卤代烃 不饱和卤代烃 芳香卤代烃等 3 按照取代卤原子的多少 可将卤代烃分为一卤代烃和多卤代烃 三 卤代烃的物理性质1 都不溶于水 可溶于大多数的有机溶剂 2 卤代烃的沸点和密度都大于同碳原子的烃 3 它们的沸点随碳原子数的增加而升高 密度却随碳原子数的增加而减小 4 所含碳原子数相同时 支链越多 沸点越低 5 室温下 少数卤代烃 如CH3Cl 为气体 其余为液体 碳原子数较多的卤代烃为固体 90 四 卤代烃的化学性质1 取代 水解 反应R X H2OR OH HX或R X KOHR OH KX注意 1 所有的卤代烃都可发生水解反应 2 利用卤代烃的水解可制取醇类物质 如 CH3Cl H2OCH3OH HCl 一卤代烃可制一元醇 BrCH2CH2Br 2H2OHOCH2CH2OH 2HBr 二卤代烃可制二元醇 91 2 消去反应 KOH KX H2O注意 1 能发生消去反应的卤代烃 在结构上必须具备两个条件 一是分子中碳原子数 2 二是与X相连的碳原子的相邻碳原子上必须有氢原子 2 卤代烃发生消去反应和水解反应的外界条件不同 在醇和强碱存在的条件下发生消去反应 在水和强碱存在条件下发生水解反应 92 名师解惑一 卤代烃取代 水解 反应与消去反应的比较 93 三 卤代烃的同分异构体主要考虑两个方面 碳的骨架异构 碳链异构 和卤素原子的位置异构 如写出C4H10的一卤代物的同分异构体 有两种H 则有两种一卤代物也有两种H 则也有两种一卤代物 94 典例导析知识点1 卤代烃的化学性质例1有机物CH3 CH CH Cl能发生的反应有 取代反应 加成反应 消去反应 使溴水褪色 使酸性KMnO4溶液褪色 与AgNO3溶液生成白色沉淀 聚合反应A 以上反应均可发生B 只有 不能发生C 只有 不能发生D 只有 不能发生解析官能团决定化合物的化学特性 因有机物中有 故具有不饱和烃的性质 能发生加成反应 能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 能发生加聚反应 因有 CH3 故具有烷烃的性质 能在一定条件下发生取代反应 因为CH3CHCHCl不能电离出Cl 故不能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀 95 跟踪练习1下列卤代烃在NaOH的醇溶液中加热得到的烯烃分别有几种 96 解析卤代烃在NaOH的醇溶液中加热发生消去反应 1 该分子发生消去反应的方式有3种 但由于与卤素相连的碳原子上连有3个等同的乙基 所以得到的烯烃只有一种 即 2 该分子消去的方式也有3种 但由于与卤素相连的碳原子上连有3个不同的烃基 所以得到3种烯烃 分别是 97 知识点2 卤代烃中卤素原子的检验例2要检验溴乙烷中的溴元素 正确的实验方法是 A 加入氯水振荡 观察水层是否有红棕色出现B 滴入AgNO3溶液 再加入稀硝酸 观察有无浅黄色沉淀生成C 加入NaOH溶液共热 然后加入稀硝酸使溶液呈酸性 再滴入AgNO3溶液 观察有无浅黄色沉淀生成D 加入NaOH溶液共热 冷却后加入AgNO3溶液 观察有无浅黄色沉淀生成解析要检验溴乙烷中的溴元素 必须先将溴乙烷中的溴原子通过水解或消去反应得到溴离子 再滴入AgNO3溶液检验 但必须先用硝酸中和水解或消去反应后的溶液 调节溶液呈酸性后再加入AgNO3溶液 98 本章小结知识整合一 烃 99 二 卤代烃 100 三 相关物质间的关系 101 高考体验1 2009年海南 5 下列化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是 A 甲苯B 硝基苯C 2 甲基丙烯D 2 甲基丙烷2 2009年宁夏理综 8 3 甲基戊烷的一氯代产物有 不考虑立体异构 A 3种B 4种C 5种D 6种 102 3 2009年浙江 11 一种从植物中提取的天然化合物 damascone可用于制作 香水 其结构为 有关该化合物的下列说法不正确的是 A 分子式为C13H20OB 该化合物可发生聚合反应C 1mol该化合物完全燃烧消耗19molO2D 与溴的CCl4溶液反应生成的产物经水解 稀硝酸酸化后可用AgNO3溶液检验 解析根据键线式 由碳四价补全H原子数 即可写出化学式 可知A项正确 由于分子可存在碳碳双键 故可以发生加聚反应 B项正确 13个碳应消耗13个O2 20个H消耗5个O2 共为13 5 0 5 17 5 故C项错误 碳碳双键可以与Br2发生加成反应 然后水解酸化 即可得Br 再用AgNO3可以检验 D项正确 103 4 2009年海南 17 某含苯环的化合物A 其相对分子质量为104 碳的质量分数为92 3 1 A的分子式为 2 A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为 反应类型是 3 已知 请写出A与稀 冷的KMnO4溶液在碱性条件下反应的化学方程式 4 在一定条件下 A与氢气反应 得到的化合物中碳的质量分数为85 7 写出此化合物的结构简式 5 在一定条件下 由A聚合得到的高分子化合物的结构简式为 104 自学导引一 醇类1 醇的概念和分类 1 概念醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物 或者说醇是烃分子中饱和碳原子上的氢原子被羟基取代后所形成的化合物 2 分类 根据醇分子中含有醇羟基的数目 可以将醇分为一元醇 二元醇 多元醇等 一般将分子中含有两个或两个以上醇羟基的醇称为多元醇 根据醇分子中的烃基是否饱和 可以将醇分为饱和醇 不饱和醇等 根据醇分子中的烃基是否有芳香烃基 可以将醇分为芳香醇 脂肪醇等 105 2 醇的通式醇的通式由烃的通式衍变而来 如烷烃的通式为CnH2n 2 则相应的一元醇的通式为CnH2n 2O 烯烃的通式为CnH2n 则相应的一元醇的通式为CnH2nO 苯的同系物的通式为CnH2n 6 则相应的一元醇的通式为CnH2n 6O 二 乙醇1 分子结构乙醇的分子式为C2H6O 结构式为 结构简式为CH3CH2OH 官能团为 OH 106 2 物理性质乙醇是一种无色 有甜味的液体 密度比水小 易挥发 易溶于水 是一种良好的有机溶剂 俗称酒精 3 化学性质醇的化学性质主要由羟基所决定 乙醇中的碳氧键和氧氢键有较强的极性 在反应中都有断裂的可能 1 跟金属 如K Na Ca Mg Al 反应 2Na 2CH3CH2OH 2CH3CH2ONa H2 该反应中乙醇分子断裂了O H键 107 2 消去反应乙醇的消去反应实验步骤 在长颈圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸 体积比约为1 3 的混合液20mL 放入几片碎瓷片 以避免混合液在受热时暴沸 加热混合液 使液体温度迅速升至170 将生成的气体分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液中 108 实验现象 温度升至170 左右 有气体产生 该气体使溴的四氯化碳溶液的橙色和酸性高锰酸钾溶液的紫色依次褪去 烧瓶内液体的颜色逐渐加深 最后变成黑色 实验结论 乙醇在浓硫酸的作用下 加热至170 时发生消去反应生成乙烯 109 4 氧化反应 燃烧C2H5OH 3O22CO2 3H2O 催化氧化2C2H5OH O22CH3CHO 2H2O2 O22 2H2O 乙醇和酸性重铬酸钾溶液的反应醇能被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化 其氧化过程可分为两个阶段 CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH 110 名师解惑一 乙醇的催化氧化反应1 反应原理 1 2Cu O22CuO 2 Cu H2O总反应方程式 2CH3CH2OH O22CH3CHO 2H2O 111 与羟基相连的碳原子上没有H原子的醇 叔醇 不能被催化氧化 如 二 掌握断键规律 理解乙醇的化学性质乙醇分子中5种不同的化学键如图所示 112 113 典例导析知识点1 乙醇的化学性质与结构的关系例1乙醇分子结构中各种化学键如图所示 回答乙醇在各种反应中断裂键的部位 1 和金属钠反应时断键 2 和浓硫酸共热至170 时断键 3 和浓硫酸共热至140 时断键 4 在银催化下与O2反应时断键 114 解析 1 和Na反应时断键 羟基氢被取代 2 发生消去反应生成烯烃时断 和 3 分子间脱水成醚 一半醇断键 另一半醇断键 4 催化氧化生成醛 断键 和 115 跟踪练习1对于 若断裂C O键 则可能发生的反应有 与钠反应 卤代反应 消去反应 催化氧化反应A B C D 知识点2 醇的催化氧化例2下列醇类不能发生催化氧化的是 A 甲醇B 1 丙醇C 2 2 二甲基 1 丙醇D 2 甲基 2 丙醇解析催化氧化的条件是羟基所在碳原子上有氢原子 若有两个或两个以上的氢原子存在 则氧化得到醛 含 若有一个氢原子存在 则氧化得到酮 含 116 跟踪练习2下列4种醇中 不能被催化氧化的是 117 自学导引一 苯酚1 苯酚的分子组成和分子结构苯酚的分子式为C6H6O 它的结构式为 简写为 或C6H5OH 118 2 苯酚的物理性质纯净的苯酚是无色晶体 但放置时间较长的苯酚往往呈粉红色 这是由于部分苯酚被空气中的氧气氧化 苯酚具有特殊的气味 熔点为43 苯酚易溶于乙醇等有机溶剂 室温下 在水中的溶解度是9 3g 当温度高于65 时 能与水混溶 注意 苯酚易被空气中的氧气氧化 因此对苯酚要严格密封保存 苯酚有毒 对皮肤有腐蚀性 使用时一定要小心 如不慎沾到皮肤上 应立即用酒精洗涤 3 苯酚的化学性质 1 苯酚的酸性实验步骤 向盛有少量苯酚晶体的试管中加入2mL蒸馏水 振荡试管 119 向试管中逐滴加入5 的NaOH溶液并振荡试管 将 中溶液分为两份 一份加入稀盐酸 另一份通入CO2 实验现象 得到浑浊的液体 浑浊的液体变为澄清透明的液体 两澄清透明的液体均变浑浊 实验结论 室温下 苯酚在水中的溶解度较小 苯酚能与NaOH反应 表现出酸性 俗称石炭酸 NaOH H2O 120 苯酚钠与盐酸反应又重新生成苯酚 证明苯酚具有弱酸性 HCl NaCl 苯酚钠能与CO2反应又重新生成苯酚 说明苯酚的酸性比碳酸弱 CO2 H2O NaHCO3 121 2 苯酚的取代反应实验步骤 向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水 观察并记录实验现象 实验现象 向苯酚溶液中加浓溴水 立即有白色沉淀产生 实验结论 苯酚分子中苯环上的氢原子很容易被溴原子取代 生成2 4 6 三溴苯酚 反应的化学方程式为 3Br2 3HBr 122 注意 1 苯酚溶液虽然显酸性 但酸性极弱 不能使酸碱指示剂变色 2 苯酚的酸性比碳酸弱 但比HCO3 的酸性强 苯酚会与Na2CO3溶液反应 C6H5OH Na2CO3 C6H5ONa NaHCO3 向苯酚钠溶液中通入CO2时 无论CO2过量与否 产物均为NaHCO3 123 二 醇与酚的比较 124 典例导析知识点1 酚的化学性质例1下列关于苯酚的叙述中正确的是 A 苯酚呈弱酸性 能使石蕊试液显浅红色B 苯酚分子中的13个原子有可能处于同一平面上C 苯酚有强腐蚀性 若不慎沾在皮肤上 可用NaOH溶液洗涤D 苯酚能与FeCl3溶液反应生成紫色沉淀解析苯酚的酸性较弱 不能使指示剂变色 苯酚中除酚羟基上的H原子外 其余12个原子一定处于同一平面上 当O H键旋转使H落在12个原子所在的平面上时 苯酚的13个原子将处于同一平面上 也就是说苯酚中的13个原子有可能处于同一平面上 苯酚有较强的腐蚀性 使用时要小心 如不慎沾到皮肤上 应立即用酒精洗涤 苯酚与FeCl3溶液反应时得到紫色溶液而不是紫色沉淀 125 跟踪练习1漆酚 是生漆的主要成分 黄色 能溶于有机溶剂 生漆涂在物体表面能在空气中干燥而转变为黑色漆膜 它不具有的化学性质为 A 可以燃烧 当氧气充分时 产物为CO2和H2OB 与FeCl3溶液发生显色反应C 能发生取代反应和加成反应D 不能被酸性KMnO4溶液氧化 126 知识点2 醇与酚性质的比较例2A B C三种有机物的分子式均为C7H8O 它们分别与金属钠 氢氧化钠溶液和溴水作用的结果如下表 代表有反应 代表无反应 请推断A B C可能的结构并写出结构简式 127 解析由分子式为C7H8O可知 氢原子数高度不饱和 C7H8符合苯的同系物 CnH2n 5的组成 所以可能含有苯环 含一个氧原子 可能为醇 酚 醚等 A与Na NaOH 溴水均能反应 说明A中含有酚羟基 B与钠能起反应 说明B中含有羟基 与氢氧化钠不反应 说明含醇羟基 不与溴水反应 说明无普通C C和C C结构 即含苯环 C与钠 氢氧化钠 溴水均不反应 说明无羟基 128 答案A为酚 可能为 或 B为醇 C为醚 129 跟踪练习2对于有机物 下列说法中正确的是 A 它是苯酚的同系物B 1mol该有机物能与溴水发生取代反应消耗2molBr2C 1mol该有机物能与金属钠反应产生0 5molH2D 1mol该有机物能与2molNaOH反应 130 自学导引一 醛1 醛是由烃基与醛基 相连而构成的化合物 醛类的官能团是醛基 醛基可写成或 CHO 但不能写成 COH 且醛基一定位于主链末端 2 醛类按所含醛基的数目可分为一元醛 二元醛 多元醛等 3 一元醛的通式为R CHO 饱和一元脂肪醛的通式为CnH2n 1 CHO 或CnH2nO 分子式相同的醛 酮 烯醇互为同分异构体 4 醛类中除甲醛是气体外 其余都是无色液体或固体 醛类的熔 沸点随着分子中碳原子数的增加而逐渐升高 131 二 乙醛1 乙醛的结构分子式 C2H4O 结构式 结构简式 CH3CHO 2 乙醛的物理性质沸点为20 8 1 01 105Pa 易挥发 没有颜色 有刺激性气味 有毒 液体的密度比水小 能跟水 乙醇 氯仿等互溶 132 3 化学性质在结构上 乙醛可以看成是甲基与醛基 相连而构成的化合物 由于醛基比较活泼 所以乙醛的化学性质主要由醛基决定 1 氧化反应 乙醛被银氨溶液氧化实验步骤 按下图所示 在洁净的试管中加入1mL2 的AgNO3溶液 然后一边摇动试管 一边逐滴滴入2 的稀氨水 至最初产生的沉淀恰好溶解为止 这时得到的溶液通常叫做银氨溶液 再滴入3滴乙醛溶液 振荡后将试管放在热水浴中温热 观察现象 133 实验现象 实验结论 原理 试管内壁附着了一薄层光亮如镜的金属 化合态银被还原 乙醛被氧化 Ag NH3 H2O AgOH NH4 AgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2OCH3CHO 2 Ag NH3 2 2OH CH3COO NH4 2Ag 3NH3 H2O 134 验证乙醛被弱氧化剂Cu OH 2氧化实验步骤 在试管中加入2mL10 的NaOH溶液 滴入4 6滴2 的CuSO4溶液 振荡后加入0 5mL乙醛溶液 加热至沸腾 观察现象 实验现象 实验结论 溶液中有红色沉淀产生 在加热的条件下 乙醛能与新制氢氧化铜发生化学反应 135 原理 Cu2 2OH Cu OH 2 CH3CHO 2Cu OH 2CH3COOH Cu2O 2H2O乙醛与新制Cu OH 2悬浊液的反应可用于在实验室中检验醛基的存在 在医疗上检测尿糖 催化氧化 2CH3CHO O22CH3COOH 燃烧 2CH3CHO 5O24CO2 4H2O 2 加成反应 还原反应 CH3CHO H2CH3CH2OH 还原反应 136 名师解惑一 醛基与醛的关系以及醛基的性质与检验1 醛基与醛的关系 1 醛基为醛类有机物的官能团 因此醛中一定含醛基 而含醛基的物质不一定是醛 2 含醛基的物质主要有 醛类 甲酸 甲酸盐 甲酸某酯 其他含醛基的多官能团有机物 2 醛基的性质与检验 1 性质醛基可被氧化剂氧化为羧基 也可被H2还原为醇羟基 因此既具有还原性 也具有氧化性 可用图示表示如下 CH2OH CHO COOH 137 二 能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色的有机物注 代表能 代表不能 注意 直馏汽油 苯 CCl4 己烷等分别与溴水混合 则能通过萃取作用使溴水中的溴进入非极性有机溶剂而被萃取 使溴水褪色 但属于物理变化 溴水 138 跟踪练习1某物质中可能有甲酸 乙酸 甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种 在鉴定时有下列现象 可发生银镜反应 加入新制Cu OH 2悬浊液 沉淀不溶解 与含酚酞的NaOH溶液共热 发现溶液中红色逐渐消失至无色 下列叙述中正确的是 A 该物质中有甲酸和甲酸乙酯B 该物质中有乙酸和甲酸乙酯C 该物质中可能有甲醇 一定有甲酸乙酯D 该物质中几种物质都有 能发生银镜反应说明含有醛基 含有醛基的物质是甲酸 甲酸乙酯 又加入新制氢氧化铜沉淀不溶解所以溶液不能呈酸性 不能含有甲酸 所以混合物中肯定有甲酸乙酯 无法确定是否含有甲醇 甲酸乙酯可以在碱性条件下发生水解反应消耗碱 使酚酞红色消失 所以答案选D 139 1 下列有关丙烯醛 CH2 CH CHO 的性质的叙述不正确的是 A 能使溴水褪色B 能与过量的氢气充分反应生成丙醛C 能发生银镜反应D 能被新制的氢氧化铜氧化2 乙醛与新制的氢氧化铜反应的实验中关键的操作是 A Cu OH 2要过量B NaOH要过量C CuSO4要过量D 使溶液pH小于7 140 醛的概念 141 醛的结构 性质和检验 142 自学导引一 羧酸1 羧酸的概念在分子里烃基跟羧基直接相连的有机化合物叫做羧酸 注意 1 羧基 或 COOH 是羧酸的官能团 2 甲酸 是分子组成和结构最简单的羧酸 甲酸的分子组成有特殊性 即甲酸分子里没有烃基 但有醛基 143 2 羧酸的分类 1 根据分子里羧基的数目分类 144 2 根据分子里的烃基是否饱和分类 3 根据分子中是否含有苯环分类 145 3 羧酸的通式一元羧酸的通式为R COOH 饱和一元羧酸的通式为CnH2n 1COOH或CnH2nO2 二 乙酸1 乙酸的物理性质乙酸是一种有刺激性气味的液体 熔点为16 6 易凝结成像冰一样的晶体 故无水乙酸又称冰醋酸 乙酸易溶于水和乙醇 2 乙酸的分子结构乙酸的分子式为C2H4O2 结构式为 结构简式为CH3COOH 146 3 乙酸的化学性质 1 酸性乙酸在水溶液里能部分电离 产生氢离子 CH3COOH CH3COO H 2 乙酸的酯化反应实验步骤 在一试管中加入3mL乙醇 然后边摇动试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸 按如图所示连接好装置 用酒精灯小心均匀地加热试管3 5min 产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上 147 实验现象 碳酸钠饱和溶液的液面上有透明的油状液体产生 并可闻到香味 实验结论 在有浓硫酸存在和加热的条件下 乙酸与乙醇发生反应 生成无色 透明 不溶于水 有香味的油状液体 原理 H O CH2 CH3 H2O 148 注意 1 浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂 2 收集试管中加入的是饱和Na2CO3溶液 主要作用有两个 其一使混入乙酸乙酯中的乙酸跟Na2CO3反应而除去 同时还能使混入的乙醇