高二化学二烯烃和炔烃人教实验版知识精讲

高二化学高二化学二烯烃和炔烃二烯烃和炔烃人教实验版人教实验版 【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 二烯烃和炔烃 1、二烯烃 2、乙炔和炔烃 二. 重点、难点 二烯烃、炔烃的结构特点和主要化学性质。 三. 教学过程 （一）二烯烃 练习写出下列键线式所表示物质的结构简式和名称，并指出其官能团及数目。 结构简式：CH2=CHCH=CH2 名称：1，3-丁二烯 官能团：C=C 结构简式：CH2=CHCH=CH2 名称：1，3-丁二烯 官能团：C=C 1、二烯烃的定义：分子里含有两个双键的链烃叫做二烯烃。1，3-丁二烯是二烯烃里的 最重要的代表物。 思考1，3-丁二烯分子里有几个不饱和碳原子？有几个碳原子共平面？有几个原子 共平面？其同系物中含有几个碳碳双键？ 2、二烯烃的通式：二烯烃比烯烃多一个双键，少两个氢原子，所以二烯烃的通式是 CnH2n-2。(n3) 3、二烯烃的加成反应：二烯烃有 2 个双键，也能象烯烃那样起加成反应。但由于它有 2 个双键，起加成反应时有两种情况：(1)1，4 加成：2 个双键里比较活泼的键一起断裂，同 时又生成 1 个新的双键。(2)1，2 加成：2 个双键里只有 1 个双键里的比较活泼的键断裂。 在通常情况下，1，4 加成产物是主要的，1，4 加成反应在生产中也有重要意义。 1，4 加成反应：CH2=CHCH=CH2+Br2 BrCH2CH=CHCH2Br 1，2加成反应：CH2=CHCH=CH2+Br2 思考1，3-丁二烯与氢气完全加成，生成物是什么？1，3-丁二烯与溴水完全加成， 溴原子加在几个碳原子上？写出它们的化学方程式。 练习写出异戊二烯发生加聚反应生成聚异戊二烯（天然橡胶）的化学反应方程式。 （注意：二烯烃以 1，4 加成的方式形成高聚物；链节碳原子数目为 4“共四有双” ） （二）乙炔和炔烃 1、炔烃： （1）定义：分子里含有碳碳三键碳碳三键的一类链烃链烃叫做炔烃。 （2）炔烃的通式：烯烃在组成上比等碳原子数的饱和烷烃少两个氢，通式变为 CnH2n，炔烃的碳碳叁键，使得分子内氢原子数比等碳原子数的烯烃又少了两个，故其通式 应为 CnH2n 2 (n2)。乙炔是最简单的炔烃。 （3）炔烃物理性质的变化规律：与烷烃、烯烃相似。 随着分子里碳原子数的增加，也就是相对分子质量的增加，熔沸点逐渐升高，相对 密度逐渐增大； 炔烃中 n4 时，常温常压下为气态，其他的炔烃为液态或者固态； 炔烃的相对密度一般小于水的密度； 炔烃不溶于水，但易溶于有机溶剂。 2、乙炔： （1）乙炔的物理性质：乙炔是无色无味的气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。 （2）乙炔分子的结构和组成： 乙炔的分子式、电子式、结构式和结构简式： 分子式：C2H2 电子式：HCCH 结构式：HCCH 结构简式：HCCH 乙炔的空间结构： 乙炔、乙烯、乙烷键参数比较 乙烷(CC)乙烯 (C=C) 乙炔(CC) 键长（10-10）1.541.331.20 键角 10928120180 键能(KJ/mol)348615812 乙炔分子中两个碳原子之间共用三对电子，形成碳碳叁键，其键能小于三个 CC 单 键键能之和，也小于一个 CC 键和一个 C=C 键键能之和，因此乙炔分子结构中有两个像 乙烯那样容易断裂的键。乙炔的键角是 180，乙炔的空间构型是直线型。含有叁键结构 的相邻四原子在同一直线上。 （3）乙炔的实验室制法： 反应原理：CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)2 +127KJ 制取装置：实验室一般用大试管或锥形瓶等作为制乙炔的发生装置，如用试管，应 在试管的上部导管口放上一块疏松的棉花，以防止生成的泡沫从导管中喷出。一般情况下 用电石制得的乙炔气中常夹杂着硫化氢、磷化氢等带特殊臭味的气体，因此若要得到较纯 净的乙炔气体，可把反应后的混合气体通过盛有碱溶液的洗气瓶，就可以除去上述杂质气 体。 思考 （1）反应装置不能用启普发生器，改用广口瓶和长颈漏斗的原因：该反应是用块状固 体与液体反应且不需加热，但实验室里不能用启普发生器制乙炔，其原因有三点：该反应 较剧烈，不易控制，电石遇水很快几乎反应完全。反应放出的热量较大，易损坏启普发生 器。反应后生成的糊状石灰乳，堵住球形漏斗和底部容器之间的空隙，使启普发生器失去 随开随用，随关随停的作用。 （2）实验中常用饱和食盐水代替水的原因：降低水的含量，得到平稳的乙炔气流。 （3）如何收集乙炔气体？ 用排水法收集。因为乙炔的密度和空气的密度接近，所以不宜用排气法收集。 （4）乙炔的化学性质： 乙炔分子中 CC 键有二个键易断裂，因而也能发生加成反应，能使溴水褪色，也能被 酸性 KMnO4氧化而使之褪色。 （1）氧化反应： 可燃性：乙炔可在空气中燃烧，火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。 使酸性 KMnO4溶液褪色：乙炔易被 KMnO4酸性溶液所氧化，具有不饱和烃的性质。 （2）加成反应 乙炔与溴水加成： 物质的量比为 1：2 的加成产物： 物质的量比为 1：1 的加成产物： 小结二烯烃和炔烃与溴水完全加成，所耗溴的量相同，但因不饱和碳原子的个数 不同，溴原子连在碳原子上的位置也不同，炔烃加在两个碳原子上，二烯烃加在四个碳原 子上。 乙炔与氢气加成： 物质的量比为 1：2 的加成产物： CHCH+H2CH2=CH2 Ni 物质的量比为 1：1 的加成产物： CH2=CH2+H2CH3-CH3 Ni 小结 不饱和烃与 H2加成的最大物质的量之比结论 烯烃11 二烯烃12 炔烃12 物质的量之比为 11 时，说明 分子中含有一个双键。物质 的量之比为 12 时，说明分子 中含有两个双键或一个三键。 乙炔与氯化氢加成：CHClCHHClCHHC 2 练习写出聚氯乙烯加聚反应的方程式。 【典型例题典型例题】 例 1. 当 1mol 某气态烃与 2mo1发生加成反应时，分子中的不饱和碳原子全部转化为 2 Cl 饱和碳原子。所得产物再与 2mol进行取代反应后，此时原气态烃分子中的 H 原子全部 2 Cl 被 Cl 原子所替换，生成只含 C、Cl 两种元素的化合物。该气态烃是 ( ) A. 乙烯 B. 乙炔 C. 丙烯 D. 丙炔 分析：分析：1 mol 气态烃可与 2 mol 发生加成反应，使不饱和碳原子全部变为饱和碳原 2 Cl 子，说明该气态烃含有两个碳碳双键或一个碳碳三键。当加成后的产物与 2mol 发生取 2 Cl 代反应时，Cl 原子替换所有的 H 原子，说明原气态烃分子中含有两个 H 原子，所以该气 态烃是乙炔。答案为 B。 例 2. 具有单双键交替长链（如一 CHCHCHCHCHCH 一）的高分子有可 能成为导电塑料。2000 年诺贝尔化学奖即授予开辟此领域的三位科学家。下列高分子中有 可能成为导电塑料的是（ ） A. B. 22 CHCH 23 CHCHCH C. D.ClCHCH 2 CHCH 分析：分析：本题易错选 A 或 B，思维障碍的原因是没有掌握加聚反应的特点，不了解反应 前后化学键的变化情况，机械地将小分子连接成高分子。根据加聚反应的特点和该类高分 子的结构特征单双键交替长链，运用逆向思维进行推导。从高分子中找出不断重复的 结构单元CHCH，将其在加聚反应中所打开的键闭合上，即可得到 CHCH。答案 为 D。 例 3. 下列说法正确的是（ ） A. 丙炔分子中三个碳原子不可能位于同一直线上 B. 乙炔分子中碳碳间的三个共价键性质完全相同 C. 分子组成符合 CnH2n2的链烃一定是炔烃 D. 在所有炔烃中，乙炔所含碳的质量分数最高 分析：分析：丙炔可看作是乙炔分子中的一个氢原子被甲基取代的产物，因此，乙炔分子中 三个碳原子有可能位于同一直线上。对于炔烃，随着相对分子质量的递增，所含碳的质量 分数递减。答案为 D。 例 4. 等物质的量的 CH4、C2H4、C2H2，分别在足量 O2中完全燃烧，以下说法正确的是( ) A. C2H2含碳量最高，燃烧生成的 CO2最多 B. C2H2燃烧时火焰最明亮 C. CH4含氢量最高，燃烧生成的 H2O 最多 D. CH4、C2H4燃烧生成的 H2质量不同，消耗的 O2不同 分析：分析：等物质的量的 CH4、C2H4、C2H2，分别在足量 O2中完全燃烧，生成的 H2O 物 质的量比为 221，生成 CO2物质的量比为 122，消耗 O2物质的量比为 465。 答案为 B。 例 5. 一定量的某气态链烃，完全燃烧生成 0.448 L(标准状况下)和 0. 27g 2 CO 。0.1 mol 该烃最多能与 32g 溴发生加成反应，生成物分子中只有两个碳原子上结合OH2 溴原子，写出该烃的结构简式。 分析：分析：根据该气态烃完全燃烧后，得该烃分子中 N(C):N(H)3:4)(: )( 22 OHnCOn =2:3，则该烃分子式为(x 为正整数)。以下有三种解法： xxH C 32 解法一：解法一：气态烃分子中碳原子数不超过 4，且所有烃分子中 H 原子数都为偶数，即 2x4，3x 为偶数，则 x 只能等于 2，分子式为。根据该气态链烃与溴完全加成后， 64H C 溴原子集中在两个碳原子上，可推知该烃为炔烃。 解法二：解法二：该烃与溴发生加成反应时，n(烃)：n()=1：2，且溴原子集中在两个碳原 2 Br 子上，可推知该气态链烃为炔烃。由炔烃通式得：3x=22x-2，该烃分子式为。 64H C 解法三：解法三：该气态链烃与溴完全加成后，应生成相应的溴代烷烃，分子中 H、Br 原子之 和应是 C 原子数的 2 倍加 2，据此写出化学方程式： )2(32232 ) 2 2 ( xxxxx BrHCBr x HC 1 mol (x+2)80g 0.1 mol 32g 解得 x=2 g mol gx mol 32 1 . 0 80)2( 1 该烃分子式为，由题意判断出该烃为炔烃。 64H C 答案：答案：HCC-或-CC- 2 CH 3 CH 3 CH 3 CH 例 6. 通常状况下，分子式为的气态链烃 A 与氢气按不同的比例混合，在一定条 mnH C 件下发生加成反应并生成反应后混合气体的总体积（V）随氢气在原混合气体中 )ym(nH C 的体积分数(x%)变化如下图所示，则 A 分子的结构简式可能是_。 分析：分析：本题要求理解不饱和烃与发生加成反应的特点及识图的能力，关键是能根 2 H 据图形的特征寻找突破口，培养应变能力和演绎推理能力。由图中信息可知，当 x%=0.667，即氢气在原混合气体中占体积的 23 时，反应后气体体积为 20mL，是反应后 气体体积的极小值，此时不饱和烃 A 与恰好完全反应。A 体积为 20mL，从而说明 2 H 1molA 最多可与 2mol发生加成反应。又因通常状况下 A 为气体，所以 A 可能是碳原子 2 H 数不超过 4 的炔烃或二烯烃。 答案：答案：CHCH、CCH、CC、CCH、 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH =CHCH=。 2 CH 2 CH 例 7. （1）制备氯乙烷有两种不同的途径： 乙烷与氯气在光照的条件下进行取代反应； 乙烯在一定条件下与氯化氢发生加成反应。试比较这两种反应途径哪种更合理?请说 明理由_。 （2）化学工作者从反应受到启发，提出在农药和有)()( 2 gHCllRClClRH 机合成工业中可获得副产品盐酸，这一设想已成为现实。从上述反应产物中分离得到盐酸 的最佳方法是（ ） A. 过滤 B. 水洗 C. 蒸馏 D. 结晶 分析：分析：（1）因乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应时，生成的氯乙烷能继续与 发生取代反应，从而使产物中含有多氯代物，需要进行分离。乙烯和 HCl 在一定条件 2 Cl 下发生加成反应，只生成氯乙烷。从生产过程的简单性和原料的转化率角度分析，第种 反应途径更合理。 （2）烃、卤代烃等有机物难溶于水，而 HCl 极易溶于水，因此利用水洗 法分离效果最好，同时得到副产品盐酸，生产成本低廉。 答案：答案：（1）略 （2）B 【模拟试题模拟试题】 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 分子式为 C4H6的链烃一定是炔或二烯 B. 符合同一通式的有机物不一定是同系物 C. 某炔烃命名为 3甲基3己炔 D. C4H8的烃一定能使 Br2水褪色 2. 某烃和 Cl2充分加成的产物其结构简式为，则原有机物一定是（ ） A. 2丁炔B. 1，4二氯2甲基2丁烯 C. 2甲基1，3丁二烯D. 1，3丁二烯 3. 化学家于 1995 年合成一种分子式为的含有多个碳碳叁键的链烃，其分子中 200200H C 含碳碳叁键数目最多可以是（ ） A. 49B. 50 C. 51 D. 无法确定 4. 用乙炔为原料制取 CH2BrCHBrCl，可行的反应途径是（ ） A. 先加 Cl2，再加 Br2 B. 先加 Cl2，再加 HBr C. 先加 HCl，再加 HBr D. 先加 HCl，再加 Br2 5. 烃分子中，若含有双键，叁键或环，该分子就不饱和，具有一定的“不饱和度” ，其 数值可表示为：不饱和度（）=双键数+叁键数2+环数，例如的 =2，则有机物 的不饱和度为（ ） A. 5B. 6 C. 7D. 8 6. 某烃的结构简式为，四面体碳原子（即饱和碳原子）数为 52 | 3 HC CHCCCHCH a，在同一直线上的碳原子数最多为 b，一定在同一平面内的碳原子数最多为 c，则 a、b、c 分别为（ ） A. 3，3，6 B. 2，3，5 C. 2，5，4 D. 4，6，4 7. 由 A、B 两种烃组成的混合物，当混合物质量一定时，无论 A、B 以何种比例混合， 完全燃烧消耗氧气的质量为一恒量。对 A、B 两种烃有下面几种说法：互为同分异构体； 互为同系物；具有相同的最简式；烃中碳的质量分数相同。正确的结论是（ ） A. B. C. D. 8. 某气态烃 0.5mol 能与 1molHCl 完全加成，加成后产物分子上氢原子又可被 3molCl2取 代，则此气态烃可能是（ ） A. CHCHB. CH2=CH2 C. CHCCH3D. 9. 在相同条件下，相同体积的两种烃蒸气，完全燃烧生成的 CO2体积比为 12，生成 水蒸气的体积比为 23，则这种烃可能的组合是（1） 和 ；（2） _和 ；（3） 和 。 10. 乙炔俗称_，纯净的乙炔是_，由电石生成的乙炔因常混有_ 而有特殊难闻的臭味。同温同压时乙炔的密度比空气的密度_（填“大”或“小” ） ， 但收集乙炔时一般不采用_法，这是因为_，常采用_，因为乙炔 _水。乙炔含碳的质量分数比乙烯_，所以在空气中燃烧火焰_并伴 有_同时放出_，在纯氧气中燃烧时温度可高达_，因此可用氧炔焰 来_。 11. 乙炔可使_和酸性_褪色，前者发生的是_（填反应类型）后 者发生的是_反应。除去乙炔气体中混有的水蒸气，有时也可用电石作干燥剂，其 原因是_。实验室保存电石的方法是_。 12. 已知烯烃、炔烃，经臭氧作用发生反应： CH3CH=CHCH2CH=CH2 CH3CHO+OHCCH2CHO+HCHO， 某烃分子式为 C10H10，在臭氧作用下发生反应： （1）C10H10分子中含 个双键， 个叁键。 （2）C10H10的结构简式为 。 13. 在烃的分子结构中，若每减少 2 个氢原子，则相当于碳碳间增加 1 对共用电子。试 回答下列问题：（1）分子式为 Cn