广东版高考化学总复习专题十四烃及其衍生物的结构与性质（讲解练）教学讲练

1、专题十四烃及其衍生物的结构与性质高考化学 广东专用考点清单考点一烃卤代烃一、烃1.烃的组成、结构与通式2.烃的物理性质烃不溶于水,易溶于有机溶剂,密度均小于水。物理性质随碳原子数递增产生规律的变化。(1)相对密度:随碳原子数的增加,密度增大。(2)熔、沸点:随碳原子数增加,熔、沸点升高,一般情况下碳原子数相同碳原子数时,熔、沸点随支链数增加而下降,如熔、沸点排序:正戊烷异戊烷新戊烷。3.烃的化学性质(1)甲烷的化学性质(2)乙烯的化学性质(3)乙炔的化学性质(与乙烯相似,但能分步加成)另外,乙炔与氧气按一定比例混合可形成氧炔焰,产生高温用于切割金属。(4)1,3-丁二烯的性质顺反异构:由于碳碳

2、双键无法旋转,当碳碳双键上的碳原子各连接两个不同的原子或原子团时,会产生顺反异构。如:与互为顺反异构。当相同原子或原子团在同一侧称为顺式,反之则为反式,如为反式结构,为顺式结构,形成高分子后若满足上述情况,仍会出现顺反异构,如称作顺丁橡胶。(5)苯与苯的同系物化学性质的比较二、卤代烃1.卤代烃的分类烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物叫卤代烃。按卤原子数可分为一卤代烃和二卤代烃等;按烃基的不同可分为脂肪族卤代烃和芳香族卤代烃。一卤代烃的通式:RX;饱和一卤代烃的通式:CnH2n+1X(n1)。2.1-溴丙烷的物理性质纯净的1-溴丙烷是无色、难溶于水、密度比水大的液体,易溶于有机溶剂。

3、3.1-溴丙烷的结构与化学性质1-溴丙烷的结构式为,官能团为溴原子。1-溴丙烷可看作是丙烷分子里的一个氢原子被溴原子取代的产物。1-溴丙烷分子中CBr键具有较强的极性,在一定条件下易断裂,能发生取代反应;另一方面由于烃基受卤素原子(Br)的影响,-碳原子上的溴原子与-碳原子上的氢原子能发生消去反应。(1)消去反应:在一定条件下,从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等)生成不饱和(含双键或三键)化合物的反应。如:CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CHCH2+NaBr+H2O+NaOH CH2BrCH2CH2Br+2NaOH+2NaBr+2H2O(2)水解反应(属于取

4、代反应)CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBrBrCH2CH2Br+2NaOH HOCH2CH2OH+2NaBr(3)卤代烃的水解反应和消去反应的比较卤代烃发生水解反应还是发生消去反应,首先取决于分子的结构,其次受反应外部条件(如溶剂、温度等)影响。 消去反应水解反应(取代反应)反应条件强碱的醇溶液(如NaOH的乙醇溶液),并加热强碱的水溶液(如NaOH的水溶液),并加热反应实质从分子中相邻的两个碳原子上脱去卤化氢(HX)分子卤代烃分子中的官能团X被官能团OH代替反应产物的特点一般有含或的物质生成生成醇类物质(含有羟基)注意1)并不是所有的卤代烃都能发生消去反应,只有当连有卤素

5、原子的碳原子的相邻碳原子上连有氢原子时,才能发生消去反应。如CH3Br、等不能发生消去反应。2)由于苯环结构具有稳定性,所以一般条件下卤代苯难发生消去反应和水解反应。4.卤代烃分子中卤素原子的检验方法由于卤代烃均难溶于水,卤代烃分子中所含的卤素原子不能像可溶性的金属卤化物中的卤素离子那样电离出来后直接用硝酸银溶液检验,因此要通过以下的步骤才能检验:(1)将卤代烃与过量NaOH溶液混合加热,充分振荡、静置,使卤代烃水解。(2)向混合液中加入过量的稀HNO3,中和过量的NaOH溶液。(3)向混合溶液中加入硝酸银溶液,观察生成沉淀的颜色。若有白色沉淀生成,则证明是氯代烃;若有浅黄色沉淀生成,则证明是

6、溴代烃;若有黄色沉淀生成,则证明是碘代烃。考点二醇酚一、醇1.醇的概念和分类(1)概念:烃分子中饱和碳原子上的氢原子被羟基取代形成的化合物称为醇。(2)分类:可按所含醇羟基数分为一元醇、二元醇、三元醇等;也可按所含的烃基分为脂肪醇、芳香醇。如CH3CH2OH为脂肪醇、一元醇;为脂肪醇、二元醇;为芳香醇、一元醇。2.醇的物理性质(1)溶解度:羟基为亲水基,低级醇易溶于水(乙醇与水以任意比互溶),随烃基碳原子增加,溶解度减小,随羟基个数的增加,溶解度增大。(2)沸点:醇分子间存在氢键,醇的沸点远高于相对分子质量相近的烷烃。3.醇的化学性质(1)醇的分子结构饱和一元醇的结构:,甲醇的结构式:,饱和一

7、元醇的通式:CnH2n+1OH(n1)。饱和一元醇可以看作是烷烃分子里的一个氢原子被羟基取代的产物,羟基的影响使得-碳原子和-碳原子形成的碳氢键比烷烃分子中的碳氢键易断裂;饱和一元醇也可以看作是水分子里的氢原子被烷基取代后的产物,但烷基对羟基的影响使羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。(2)醇的化学性质1)与活泼金属发生置换反应:如与Na、Mg、Al的反应,反应时化学键a断裂。2ROH+2Na 2RONa+H2利用此反应可检验羟基的存在,并可用关系式ROHH2计算分子中羟基的数目。2)与HX发生取代反应:b键断裂。ROH+HX RX+H2O(用于由醇制卤代烃)可看作卤代烃水解反应的逆反应,

8、碱性环境有利于水解,酸性环境有利于取代。3)分子间发生脱水反应生成醚:a、b键断裂。2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O4)发生消去反应:b、d键断裂。CH3CH2OH CH2CH2+H2O-碳原子上必须含有氢原子,常用于实验室制烯烃。5)发生催化氧化:a、c键断裂。2RCH2OH+O2 2RCHO+2H2O(工业制醛类)或RCH2OH+CuO RCHO+Cu+H2O6)发生燃烧反应C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O(作燃料)7)酯化反应:a键断裂。a.与有机酸的酯化CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2Ob.与无机含氧酸(如HNO3)的酯化C2H5O

9、H+HONO2 C2H5ONO2+H2O硝酸乙酯注意消去反应的结构要求:卤代烃、醇在一定条件下能发生消去反应,生成CC键或键及小分子化合物,但并不是所有的卤代烃、醇均可发生消去反应,需满足与羟基、卤素原子相连的碳原子相邻的碳原子上有“H”(即碳上有“H”)才能发生消去反应。由于碳上无“H”,不能发生消去反应。4.生活中常见的有机物乙醇乙醇俗称酒精,是一种无色且具有特殊香味的液体,密度比水小,沸点低,具有挥发性,能与水以任意比互溶。体积分数为75%的乙醇溶液可作医用酒精。无水乙醇的制备方法:加入新制的生石灰,蒸馏制无水乙醇。检验酒精中是否含有水的方法:加入无水CuSO4,若变蓝,说明酒精中含水;

10、否则,不含水。二、酚1.概念:羟基与苯环直接相连而形成的有机物,最简单的酚为苯酚,化学式为。2.物理性质:纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,在空气中易被氧化而呈粉红色。常温下溶解度较小,易溶于酒精,当温度高于65 时,与水以任意比互溶。3.化学性质:OH与苯环直接相连,基团之间相互活化,由于苯环影响,酚羟基活性强于醇羟基;由于羟基影响,使苯酚中OH的邻、对位氢原子活化,更容易发生反应。 考点三醛羧酸酯一、醛1.物理性质:甲醛为无色、有刺激性气味的气体,35%40%的甲醛水溶液被称为福尔马林;乙醛为无色、有刺激性气味的液体,由于CHO为亲水基团,低级醛的溶解度较大。2.化学性质醇、醛、酸相互转化

11、关系:醇醛酸。 注意1.银氨溶液配制:往AgNO3溶液中逐滴滴加稀氨水,先生成沉淀,再继续滴加至沉淀恰好完全溶解。2.CHO与新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液反应时,均需在碱性条件中进行。3.能与H2发生催化加氢的含氧官能团为、;不能与H2发生加成反应的官能团为、。3.甲醛的特性(1)俗称蚁醛,是烃的含氧衍生物中唯一一种常温下为气体的有机物。其中35%40%的甲醛水溶液叫福尔马林,具有杀菌作用和防腐能力,常用于浸制标本等。甲醛也常用于制造酚醛树脂、脲醛树脂等。(2)甲醛的结构简式为HCHO,四个原子在同一平面上;结构式为,其结构中相当于含有两个醛基。1 mol HCHO能与4 mol Cu(

12、OH)2或4 mol Ag(NH3)2OH反应。二、羧酸1.组成:由烃基与羧基相连构成的化合物,官能团结构简式为COOH,常见的羧酸有:HCOOH(甲酸)、CH3COOH(乙酸)(苯甲酸)、C15H31COOH(软脂酸)、C17H33COOH(硬脂酸),羧基为亲水基团,其化合物溶解度随烃基碳原子数的增加而减小,如:CH3COOH(与水任意比互溶),(微溶于水)。 2.化学性质注意甲酸结构式为,既含有醛基,又含有酯基,故甲酸能与银氨溶液及新制Cu(OH)2反应。同理,甲酸酯类()中也含有醛基,故甲酸酯类物质也能与银氨溶液及新制Cu(OH)2反应。3.酯化反应实验探究(1)原理CH3COOH+CH

13、3CH2OH CH3COOC2H5+H2O(2)装置(3)反应的特点通常反应速率很慢。反应是可逆的,即反应生成的乙酸乙酯在同样的条件下又部分发生水解反应生成乙酸和乙醇。(4)反应的条件及其意义加热。加热的主要目的是提高反应速率,其次是使生成的乙酸乙酯挥发而被收集,使平衡向正反应方向移动,提高乙醇、乙酸的转化率。用浓硫酸作催化剂,提高反应速率。用浓硫酸作吸水剂,提高乙醇、乙酸的转化率。(5)实验室里制取乙酸乙酯时的注意事项化学药品加入大试管时,不能先加浓硫酸。加热要小心均匀地进行,以防乙酸、乙醇大量挥发,液体暴沸。导气管不能伸入饱和Na2CO3溶液内,以防倒吸。(6)实验室里制乙酸乙酯时用饱和碳

14、酸钠溶液吸收乙酸乙酯的主要优点挥发出来的乙酸与碳酸钠反应生成易溶于水的盐,乙醇易溶于碳酸钠溶液,利于乙酸乙酯与乙酸、乙醇的分离。乙酸乙酯在无机盐溶液中溶解度较小,易于分层。(7)反应的规律有机酸与醇发生酯化反应时,酸脱羟基醇脱氢。4.生活中常见的有机物乙酸乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体,沸点为117.9 ,熔点为16.6 。当温度低于16.6 时,乙酸就凝结成类似冰的晶体,故纯净的乙酸又称冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇。三、酯1.组成与物理性质:酯可看作是中OH被ROH中的RO取代后的产物,结构简式为,可简写为RCOOR。低级酯具有芳香气味,是密度小于水的液体,难溶于水,易溶于有机溶剂。2.

15、化学性质: 注意若R为苯环时,由于生成的有酸性,能与NaOH反应,故反应为+2NaOH +H2O知能拓展限定条件下同分异构体的书写有机推断题中通常倒数第二问会考查限定条件下某种有机物同分异构体的种类及特定核磁共振氢谱面积比的有机物结构简式的书写。1.常见限定条件与对应结构能与NaHCO3反应产生气体:含有COOH;能与NaCO3反应:含有COOH或;能发生水解反应:含有X(卤代烃)或(酯基);能发生银镜反应:含有CHO;能与浓溴水反应生成白色沉淀:含有;能与FeCl3发生显色反应:含有。注意某些情况由于分子式的限制,需一种结构同时符合两个限定条件,以为例:(1)其中一种同分异构体满足以下条件:

16、能发生银镜反应能发生水解反应由于满足条件则分子中含CHO,满足条件则分子中含,若同时存在两个独立的官能团,氧原子个数不足,故此时应考虑甲酸酯类结构。(2)其中一种同分异构体满足以下条件:能发生水解反应水解产物能与FeCl3溶液发生变色反应此时若同时满足条件、,需有酯基且水解后有苯酚生成,故此时应考虑苯酚酯类化合物()。2.含苯环的同分异构体数目分析(1)若苯环上含有两个取代基,不管是否相同,均有邻、间、对3种同分异构体。(2)若苯环上含有三个取代基,有以下分析:三取代基相同时有、3种。两相同一不同,先固定相同取代基,通过对称性分析。邻位时,有2种结构;间位时,有3种结构,对位时,有1种结构,共

17、有2+3+1=6种结构。三个取代基全不相同时,有:,共4种结构;,共4种结构,共2种结构,共有4+4+2=10种结构。例(2019广东七校联考一,36)聚合物H()是一种聚酰胺纤维,广泛用于各种刹车片,其合成路线如下:已知:C、D、G均为芳香族化合物,分子中均只含两种不同化学环境的氢原子。Diels-Alder反应:+(1)生成A的反应类型是,D的名称是,F中所含官能团的名称是。(2)B的结构简式是;BC的反应中,除C外,另外一种产物是。(3)D+GH的化学方程式是。(4)Q是D的同系物,相对分子质量比D大14,则Q可能的结构有种,其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为1223的结构简式为(任

18、写一种)。(5)已知:乙炔与1,3-丁二烯也能发生Diels-Alder反应。请以1,3-丁二烯和乙炔为原料,选用必要的无机试剂合成,写出合成路线(用结构简式表示有机物,用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件):。解题导引乙醇在浓硫酸、170 作用下生成A(乙烯),结合已知可知乙烯和发生了加成反应得到B()。根据C、D均为芳香化合物且分子中只含两种不同化学环境的氢原子,结合D的分子式可知D为,结合反应条件逆推C为,故BC形成了苯环,脱去了水;E为,最终G分子中也只含两种不同化学环境的H,故取代基为对位结构,E硝化后变为F(),再经过还原反应变为G(对苯二胺),最后为对苯二胺与对苯二甲酸发生缩聚反应,得到高分子化合物H。解析(2)由B、C的结构简式及原子守恒可推知BC的反应中,除C外,另一种产物为H2O。(3)D与G发生缩聚反应生成H。(4)Q分子中苯环上的取代基可以是、,结构共有1+3+6=10种。答案(1)消去反应对苯二甲酸或1,4-苯二甲酸硝基、氯原子(2)H2O(3)n+n+(2n-1)H2O(4)1