北京版高考化学总复习专题十五烃及其衍生物的结构和性质（讲解练）教学讲解

1、专题十五烃及其衍生物的结构和性质化学 北京专用考点清单考点一烃、卤代烃考点基础(一)烷烃通式:CnH2n+2(n1)1.烷烃的物理性质:随着分子中碳原子数的递增,呈现规律性的变化:沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大;常温下的存在状态,由气态逐渐过渡到液态、固态。2.烷烃的化学性质:烷烃的化学性质类似于甲烷,能够发生取代反应、氧化反应、分解反应等。(1)氧化反应:烷烃能够燃烧生成二氧化碳和水。(2)取代反应:烷烃的特征反应就是取代反应。如CnH2n+2+Cl2 CnH2n+1Cl+HCl。(3)分解反应:烷烃在高温条件下能够裂解或裂化。如C4H10 CH2CH2+CH3CH3或C4H10 CH4+C

2、H2CHCH3。3.甲烷的分子组成和结构甲烷分子中,1个碳原子与4个氢原子形成4个极性共价键,构成以碳原子为中心,4个氢原子位于4个顶点的正四面体结构。甲烷的分子式为CH4,电子式为HH,结构式为。科学实验证明,甲烷分子中的4个碳氢键是等同的,它们的键长均为109.3 pm,两个碳氢键间的夹角(即键角)均为10928,键能为413.4 kJmol-1。(二)烯烃通式:CnH2n(n2)1.烯烃的物理性质:随着分子中碳原子数的递增,呈现规律性变化:沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大;常温下的存在状态,由气态逐渐过渡到液态、固态。2.烯烃的化学性质(以乙烯为例)(1)氧化反应:乙烯等烯烃分子能被KMn

3、O4(H+)氧化,而使KMnO4溶液褪色,我们可以利用这一性质来检验碳碳双键的存在。同时乙烯也能在氧气中燃烧,化学方程式为CH2CH2+3O2 2CO2+2H2O。(2)加成反应:乙烯可以跟水、卤素单质、卤化氢和氢气等加成。把乙烯通入溴的四氯化碳溶液中能使溴的四氯化碳溶液褪色。化学方程式为CH2CH2+Br2 CH2BrCH2Br。与水反应的化学方程式为CH2CH2+H2O CH3CH2OH。与HCl反应:CH2CH2+HCl CH3CH2Cl。与H2反应:CH2CH2+H2 CH3CH3。(3)加聚反应:nCH2CH2 。其中CH2CH2是单体,CH2CH2称为链节,n是聚合度。其他烯烃的化

4、学性质和乙烯相似。(三)炔烃通式:CnH2n-2(n2)1.炔烃(1)定义:分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃叫炔烃。(2)炔烃物理性质的变化规律随分子里碳原子数的增加,也就是相对分子质量的增大,沸点逐渐升高,密度逐渐增大;炔烃的密度一般小于水的密度;炔烃易溶于有机溶剂。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分子式:C2H2,电子式:HCCH,结构式:,结构简式:。(3)乙炔的实验室制法1)化学反应原理:CaC2+2H2O。2)反应装置:固+液 气3)净化:用CuSO4溶液4)收集:排水集气法(4)乙炔的化学性质乙炔分子中碳碳三键中

5、有两个键易断裂,因而能发生加成反应,易被氧化。1)氧化反应a.可燃性:乙炔可在空气中燃烧,火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。2C2H2+5O2 4CO2+2H2Ob.使酸性KMnO4溶液褪色:乙炔易被酸性KMnO4溶液氧化。2)加成反应a.乙炔与溴加成乙炔与溴的物质的量之比为12的加成产物:CHBr2CHBr2乙炔与溴的物质的量之比为11的加成产物:BrCH CHBrb.乙炔与氯化氢加成:(四)苯1.苯的结构分子式:C6H6,结构式:,结构简式:或。苯分子具有平面正六边形结构,键角都是120。虽然苯的结构式写成单、双键交替的环状结构,但苯分子里6个碳原子之间的键完全相同,苯分子中碳碳间的键是一种介于碳

6、碳单键和碳碳双键之间的独特的键。2.苯的化学性质(1)取代反应1)卤代:+Br2。条件:液溴(不能用溴水),FeBr3作催化剂。2)硝化反应:+HNO3+H2O。(2)加成反应(一般较难)+3H2 3.苯的同系物(1)苯的同系物的概念苯的同系物是指苯环上的氢原子被烷基取代的产物,如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等,故苯的同系物的通式为CnH2n-6(n7)。(2)简单的苯的同系物的物理性质甲苯、二甲苯、乙苯等简单的苯的同系物,在通常状况下都是无色液体,有特殊的气味,密度小于1 gcm-3,不溶于水,易溶于有机溶剂,本身也是有机溶剂。(3)苯的同系物的化学性质苯环和烷基的相互作用会对苯的

7、同系物的化学性质产生一定的影响。苯的同系物的氧化反应:有些苯的同系物(如甲苯)能使酸性KMnO4溶液褪色。如(五)卤代烃1.定义:烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物,叫卤代烃。一卤代烃的通式:RX(X为卤素)。在卤代烃分子中,卤素原子是官能团。由于卤素原子吸引电子的能力较强,使共用电子对偏移,CX键具有较强的极性,因此卤代烃的反应活性增强。2.分类(1)根据分子中所含卤素原子种类的不同,分为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃。(2)根据分子中所含卤素原子个数的不同,分为一卤代烃和多卤代烃。(3)根据烃基结构的不同,分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃等。3.物理性质(1)常温下,卤代烃中除一氯甲

8、烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外,大多为液体或固体。(2)不溶于水,可溶于有机溶剂,除脂肪烃的一氟代物、一氯代物等部分卤代烃外,液态卤代烃的密度一般比水大。密度一般随烃基中碳原子数的增加而增大。4.溴乙烷(1)溴乙烷的分子组成与结构分子式:C2H5Br,结构式:,结构简式:CH3CH2Br或C2H5Br。(2)溴乙烷的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,难溶于水,易溶于乙醇等多种有机溶剂。(3)溴乙烷的化学性质1)溴乙烷的水解反应:溴乙烷在NaOH存在并加热的条件下可以跟水发生反应生成乙醇和溴化氢,反应的化学方程式为C2H5Br+HOH C2H5OH+HBr溴乙烷的水

9、解反应又属于取代反应,是溴乙烷分子里的溴原子被水分子中的羟基取代的过程。溴乙烷水解生成的HBr与NaOH发生了中和反应,水解方程式也可写为C2H5Br+NaOH C2H5OH+NaBr可以用核磁共振氢谱法方便地检验出溴乙烷的取代反应中是否有乙醇生成。2)溴乙烷的消去反应:溴乙烷与强碱(NaOH或KOH)的乙醇溶液共热,从溴乙烷中脱去HBr,生成乙烯,反应的化学方程式为+NaOH消去反应的概念: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)而生成含不饱和键化合物的反应,叫消去反应。5.卤代烃的化学性质卤代烃的化学性质与C2H5Br相似,可以发生水解反应和消去反应。我们

10、以卤代烃为例:(1)水解反应:断开CX键,OH取代了X,CH3CH2CH2X+NaOH CH3CH2CH2OH+NaX。(2)消去反应:断开CX键和与X相连的C原子的邻位C原子上的CH键:+NaOH CH3CHCH2+NaX+H2O。重点突破1.二烯烃的加成反应二烯烃以1,3-丁二烯最为常见,它可以发生加成反应等。由于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反应时,有两种加成方式:(1)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,即:CH2CHCHCH2+Cl2(2)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

11、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,即:CH2CHCHCH2+Cl21,3-丁二烯的1,2-加成和1,4-加成是竞争反应,到底哪一种加成占优势,取决于反应条件。2.烯烃的顺反异构如果每个双键碳原子连接了两个不同的原子或原子团,那么双键碳上的4个原子或原子团在空间上就有两种不同的排列方式,产生了两种不同的结构。例如顺-2-丁烯,即双键碳原子上均连接H和CH3,相同的H和CH3在双键的同一侧。反-2-丁烯,即双键碳原子上均连接H和CH3,相同的H和CH3在双键的两侧。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所产生的异构现象,称为顺反异构

12、。两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧的称为顺式结构,如顺-2-丁烯;两个相同的原子或原子团分别排列在双键的两侧的称为反式结构,如反-2-丁烯。3.苯及其同系物的性质(1)a.在苯与溴的取代反应中,影响反应发生的外部因素:一是溴为纯的液态溴,苯与溴水不反应;二是要使用催化剂。苯分子里有6个化学环境相同的氢原子,但在上述反应条件下,一般是苯分子中的1个氢原子被取代。b.苯分子里的氢原子被NO2所取代的反应叫硝化反应,硝酸分子中的“NO2”原子团叫硝基,要注意硝基(NO2)与亚硝酸根离子(N)在化学式及电子总数上的区别。c.苯的化学性质相对烯烃、炔烃来说要稳定,苯不能跟KMnO4反应,一般情况

13、下也不能与溴发生加成反应,但其稳定性是相对的,在一定条件下,苯也能发生某些化学反应,如苯易燃烧;由于苯分子里的碳碳键是介于碳碳单键和双键之间的独特的键,所以苯既有与烷烃相似的化学性质能发生取代反应,又有与烯烃相似的化学性质能发生加成反应。(2)a.甲苯、二甲苯等苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化,被氧化的是侧链。(R代表烷基),但有(R1、R2、R3代表烷基)结构的苯的同系物则不能被酸性KMnO4溶液氧化。侧链上的氧化反应是苯环对侧链(烷基)影响的结果。说明了苯环上的烷基比烷烃性质活泼。b.可用酸性KMnO4溶液鉴别苯和苯的同系物。c.苯的同系物易燃烧,其燃烧现象与苯燃烧的现象相似。(3)甲苯

14、跟浓硝酸和浓硫酸的混合酸可以发生反应,苯环上的氢原子被硝基取代,可以发生一硝基取代、三硝基取代等。+HNO3+3HNO3+3H2Oa.2,4,6-三硝基甲苯简称三硝基甲苯,又叫梯恩梯(TNT),是一种淡黄色的晶体,不溶于水。它是一种烈性炸药,广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等;b.甲苯比苯更易发生硝化反应,这说明受烷基的影响,苯环上与烷基相连碳原子的邻、对位碳原子上的H原子更活泼。(4)苯的同系物的加成反应:苯的同系物还能在苯环上发生加成反应。如+3H2 (发生加成反应时苯、苯的同系物比烯烃、炔烃困难)。考点二醇、酚考点基础(一)乙醇(C2H5OH)1.结构简式:CH3CH2OH;官能团电子

15、式:H。2.物理性质(1)俗称酒精,是没有颜色、透明而具有特殊香味的液体,可作饮料、香精和添加剂等。(2)密度比水小,20 时的密度是0.789 3 g/cm3,沸点是78.5 。(3)乙醇易挥发,能够溶解多种无机物和有机物。能够与水以任意比互溶,形成恒沸点混合物,所以制无水乙醇不能直接蒸馏,而是先加入新制生石灰吸水生成Ca(OH)2再加热蒸馏而得。说明实验室中可以用乙醇洗涤附在试管壁上的苯酚和单质碘,医疗上可用体积分数为75%的酒精作消毒剂。3.化学性质乙醇的化学性质主要由羟基决定,乙醇中碳氧键和氢氧键有较强的极性,在反应中易断裂。(1)与Na等活泼金属反应。2Na+2CH3CH2OH 2C

16、H3CH2ONa+H2(2)消去反应。乙醇在浓硫酸作用下加热到170 时生成乙烯,反应的化学方程式为C2H5OH(3)氧化反应a.燃烧:CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2Ob.乙醇的催化氧化:将铜丝在酒精灯火焰上烧红后(表面氧化后),插入试管中的乙醇中。现象:铜丝表面变红,产生刺激性气味。反应的化学方程式为2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O(二)苯酚1.苯酚的分子结构分子式:C6H6O;结构简式:或C6H5OH。2.苯酚的物理性质纯净的苯酚是无色的晶体,具有特殊气味。熔点为43 ,常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65 时,能与水以任意比互溶。易溶于酒精、乙醚等有机溶

17、剂。有毒,对皮肤有强烈的腐蚀性,使用苯酚时要小心,若不慎沾在皮肤上,应立即用酒精清洗。3.苯酚的化学性质(1)苯酚的弱酸性苯环对羟基的影响结果是使羟基的活性增强,在水溶液中能电离出H+,。苯酚具有酸性,但是苯酚的酸性极弱,它不能使酸碱指示剂显色,电离程度:H2CO3HC。因此,苯酚在与碳酸钠溶液反应时,只能生成碳酸氢钠和苯酚钠,而不能生成水和CO2。反应方程式:(2)苯酚的取代反应由于羟基对苯环的影响,使苯环上与羟基处在邻位和对位上的氢原子活性增强,容易被取代。苯酚与溴的反应很灵敏,可用于苯酚的定性检验和定量测定。反应方程式:+3HBr(3)苯酚的显色反应苯酚遇FeCl3溶液可显示紫色,这是苯

18、酚的特征反应,可利用此反应来检验苯酚的存在。重点突破1.消去反应的实质与OH相连的碳原子上断开CO键,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上断开CH键,形成。因此,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子才能发生分子内脱水反应。如:CH3OH、不能发生消去反应,而可以发生消去反应。2.醇和酚的比较考点三醛、羧酸和酯考点基础(一)甲醛和乙醛1.甲醛(1)物理性质:甲醛是最简单的醛,为无色、有刺激性气味的气体,易溶于水,能跟乙醇等互溶。35%40%的甲醛的水溶液俗称福尔马林,具有杀菌、防腐等性能。(2)化学性质:甲醛的结构式为,从结构上看可认为含有两个CHO。1)被弱氧化剂氧化,产物为碳酸,碳酸分解产生

19、CO2气体或生成碳酸盐。HCHO+4Ag(NH3)2OH (NH4)2CO3+4Ag+6NH3+2H2O。在氧化剂用量上比其他醛多,1 mol HCHO4 molAg(NH3)2OH4 mol Ag; 1mol HCHO4 mol Cu(OH)22 mol Cu2O。2)缩聚反应:n+nHCHO。3)甲醛的用途:制酚醛树脂;甲醛能使蛋白质凝固,具有杀菌和防腐性能,如福尔马林可以用来保存动物标本和尸体,用作消毒剂等;醛类中只有甲醛为气态(常温下),在推断题中可以作为突破口。2.乙醛(1)乙醛的分子组成与结构乙醛的分子式是C2H4O,结构式是,结构简式为CH3CHO。(2)物理性质乙醛是无色、有刺

20、激性气味的液体,密度小于水,沸点为20.8 。乙醛易挥发,易燃烧,能与水、乙醇、氯仿等互溶。因为乙醛易挥发,易燃烧,故在使用纯净的乙醛或高浓度的乙醛溶液时要注意防火。(3)乙醛的化学性质从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,乙醛的化学性质主要由醛基决定。例如,乙醛的氧化反应和加成反应都发生在醛基上。1)乙醛的氧化反应在有机化学反应中,通常把有机物分子中加入氧原子或失去氢原子的反应叫氧化反应。a.催化氧化:在一定温度和催化剂存在的条件下,乙醛能被空气中的氧气氧化成乙酸: 2CH3COOH。 b.燃烧:在点燃的条件下,乙醛能在空气或氧气中燃烧。乙醛完全燃烧的化学

21、方程式为2CH3CHO+5O2 4CO2+4H2O。c.银镜反应CH3CHO+2Ag(NH3)2+2OH- CH3COO-+N+2Ag+3NH3+H2Od.被新制的氢氧化铜氧化CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O2)乙醛的加成反应乙醛分子中的碳氧双键能够发生加成反应。例如,使乙醛蒸气和氢气的混合气体通过热的镍催化剂,乙醛与氢气即发生加成反应: CH3CH2OH(二)乙酸1.组成与结构分子式为C2H4O2,结构简式为(或CH3COOH),在化学反应中一般为羟基中OH键断裂,羧基中CO键断裂。2.物理性质乙酸是无色、具有强烈刺激性气味的液体。熔点为16.6

22、 ,沸点为117.9 。当温度低于16.6 时,乙酸就凝结成像冰一样的晶体,所以纯净的乙酸又叫冰醋酸,易溶于水和乙醇。3.化学性质(1)乙酸是弱酸,具有酸的通性CH3COOH CH3COO-+H+(或HAcH+Ac-)a.乙酸跟指示剂作用 紫色石蕊无色酚酞乙酸红不变色b.乙酸与金属的反应2Na+2CH3COOH 2Na+2CH3COO-+H2c.乙酸与碱(如NaOH)的反应OH-+CH3COOH CH3COO-+H2Od.乙酸与盐的反应2CH3COOH+C 2CH3COO-+H2O+CO2由上述反应可知酸性的强弱:乙酸碳酸。(2)乙酸的酯化反应反应原理:酸脱羟基醇脱氢。装置:由于该反应是一个可

23、逆反应,而浓硫酸是催化剂,同时又是吸水剂,它的存在可以吸收反应生成的水,从而降低生成物的浓度,使平衡正向移动。饱和Na2CO3溶液的作用是吸收挥发出来的乙醇和乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,便于乙酸乙酯析出。(三)酯1.酯的概念酸(羧酸或无机含氧酸)与醇反应生成的一类化合物叫酯。如:CH3COOH+CH3OH CH3COOCH3(乙酸甲酯)+H2OHONO2+HOC2H5 C2H5ONO2(硝酸乙酯)+H2O2.酯的通式羧酸酯的通式为RCOOR。饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子式为CnH2nO2(n2),所以这种酯与碳原子数相同的饱和一元羧酸互为同分异构体。3.书写及命名某酸某酯根据生成酯的

24、酸和醇对酯进行命名:如CH3CH2ONO2硝酸乙酯(CH3CH2O)3PO磷酸乙酯硬脂酸甘油酯油酸甘油酯苯甲酸苯甲酯CH2CHCOOCH3丙烯酸甲酯4.酯的通性(1)物理性质:低级酯难溶于水,易溶于有机溶剂,密度一般比水小,有芳香气味的液体。(2)化学性质:水解反应。如CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+C2H5OH在酸性条件下,酯的水解反应是酯化反应的逆反应。若在碱性条件下,生成的酸与碱反应,使平衡向酯水解的方向移动,水解程度大。重点突破一、酯的水解1.酯的水解反应既可在酸性条件下进行,也可在碱性条件下进行。当在酸性条件下进行时,一般用酸的稀溶液,且水解程度较小,用“”表示;而在碱性条件下水解时,由于生成的酸可和碱发生中和反应,因而水解程度较大,可用“”表示。2.该水