新高考版化学总复习专题十五烃及其衍生物的结构和性质（讲解练）教学讲练

1、专题十五烃及其衍生物的结构和性质高考化学考点一烃、卤代烃考点清单基础知识一、烃1.甲烷、乙烯、苯的物理性质与结构比较 甲烷乙烯苯物理性质无色、无味、难溶于水、密度比空气小的气体无色、稍有气味的气体,不溶于水,密度比空气略小无色、有特殊气味的液体,难溶于水,密度比水小分子式CH4C2H4C6H6结构式结构简式CH4CH2CH2或空间构型正四面体平面形平面正六边形结构特点全部是单键,属于饱和烃含碳碳双键,属于不饱和烃碳原子间为介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键 甲烷乙烯苯2.甲烷、乙烯、苯及其同系物的化学性质(1)甲烷的化学性质(2)乙烯的化学性质(4)苯的同系物及结构上的相互影响分子中含有苯环

2、的烃叫芳香烃,分子中只有一个苯环,苯环上的侧链全为烷烃基的烃是苯的同系物,其通式为CnH2n-6(n7)。苯的同系物中,由于侧链对苯环的影响,使苯环侧链所在碳原子邻、对位碳(3)苯的化学性质原子上的氢原子活化,如甲苯与浓硝酸反应时,生成2,4,6-三硝基甲苯。在苯的同系物中,由于苯环对侧链的影响,苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化,从而使酸性KMnO4溶液褪色。二、卤代烃1.卤代烃的概念(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为RX(其中R表示烃基)。(2)官能团是卤素原子。2.卤代烃的物理性质(1)沸点:比同碳原子数的烃沸点要高;(2)溶解性:水中难溶,有机溶

3、剂中易溶;(3)密度:一般一氟代烃、一氯代烃比水小,其余比水大。3.卤代烃水解反应和消去反应比较反应类型取代反应(水解反应)消去反应反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热断键方式反应本质和通式卤代烃分子中X被OH所取代,生成醇:RCH2X+NaOHRCH2OH+NaX相邻的两个碳原子间脱去小分子HX:NaX+H2O产物特征引入OH,生成含OH的化合物消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的化合物核心精讲1.烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式性质变化规律状态常温下含有14个碳原子的烃都呈气态,随着碳原子数的增多,逐渐过渡到液态、固态沸点随着碳原子数的增多,沸点逐渐升高;同分异构体之间,支链

4、越多,沸点越低相对密度随着碳原子数的增多,相对密度逐渐增大,密度均比水小水溶性均难溶于水2.脂肪烃的物理性质3.脂肪烃的化学性质比较 烷烃烯烃炔烃活动性较稳定较活泼较活泼取代反应能够与卤素单质取代 加成反应不能发生能与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表卤素原子)氧化反应淡蓝色火焰燃烧火焰明亮,有黑烟燃烧火焰明亮,有浓烟不与酸性高锰酸钾溶液反应能使酸性高锰酸钾溶液褪色加聚反应不能发生能发生名称乙苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯结构简式4.苯的同系物的同分异构体(以C8H10芳香烃为例)5.两类卤代烃不能发生消去反应6.卤代烃中与卤素原子相连的碳原子有两种或三种邻位碳原子,且邻位碳原子上均带

5、有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:CH2CHCH2CH3(或CH3CH CHCH3)+NaCl+H2O7.型卤代烃,发生消去反应可以生成。结构特点实例与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子CH3Cl与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子、例如:BrCH2CH2Br+2NaOH 考点二醇、酚基础知识一、醇、酚的概念1.醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnOH(n1)。2.酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚()。3.醇的分类二、乙醇的结构和性质1.乙醇的分子组成和结构分子式为C2H6O,结构式为,结构简式为C

6、H3CH2OH,官能团为OH。2.乙醇的物理性质乙醇俗称酒精,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;否则,不含水。3.乙醇的化学性质(1)与活泼金属反应乙醇跟活泼金属钠反应的化学方程式为2CH3CH2OH+2Na 2CH3CH2ONa+H2。(2)氧化反应a.燃烧:乙醇在足量O2中完全燃烧的化学方程式为CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O。b.催化氧化:乙醇在加热和铜(或银)的

7、催化作用下,能被氧气氧化成乙醛,化学方程式为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。将乙醇、浓H2SO4在170 下共热,乙醇分子内脱水生成乙烯,化学方程式为CH3CH2OH+H2O。(4)取代反应C2H5OH+HBr C2H5Br+H2OCH3CH2OH+HOCH2CH3 +H2O三、苯酚的结构和性质1.苯酚的物理性质(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65 时,能与水混溶,苯酚易溶于酒精。(3)消去反应(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。2.由基团之间的相互影响理解酚的

8、化学性质由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基活泼;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。(1)弱酸性苯酚电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+,俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊溶液变红。苯酚与NaOH反应的化学方程式:+NaOH+H2O(2)苯环上氢原子的取代反应苯酚与饱和溴水反应,产生白色沉淀,反应的化学方程式:+3Br2+3HBr(3)显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色,利用这一反应可检验苯酚的存在。核心精讲醇的反应规律1.醇的催化氧化规律醇在一定条件下(Cu或Ag作催化剂,加热),可发生去氢氧化。(1)反应机理(2)醇的催化氧化(或去氢氧化)形成碳氧双键的条件连

9、有羟基(OH)的碳原子上必须有氢原子,否则该醇不能被催化氧化。2.醇的消去反应规律(1)醇发生消去反应的原理+H2O(2)醇发生消去反应的条件在有浓H2SO4存在且加热条件下,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,才可能发生消去反应形成不饱和键。当与羟基相连的碳原子无邻位碳原子或与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上无氢原子时,醇不能发生消去反应。考点三醛、羧酸和酯基础知识一、醛1.醛的结构和性质 (1)醛:由烃基或氢原子与醛基相连而构成的化合物,可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛分子的通式为CnH2nO(n1)。(2)甲醛、乙醛2.醛的化学性质醛类物质既有氧化性又有还原性,其氧化、

10、还原关系为物质颜色气味状态密度水溶性甲醛无色刺激性气味气体 易溶于水乙醛无色刺激性气味液体比水小与水互溶醇 醛 羧酸以乙醛为例写出醛类发生反应的主要化学方程式:(1)氧化反应A.银镜反应CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2OB.与新制Cu(OH)2悬浊液的反应CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O+3H2O(2)还原反应(催化加氢)CH3CHO+H2CH3CH2OH特别提示(1)醛基只能写成CHO或,不能写成COH。(2)醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸。(3)银镜反应口诀:银镜反应很简单,生成羧酸

11、铵,还有一水二银三个氨。二、羧酸(1)羧酸:由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物。官能团为COOH。饱和一元羧酸分子的通式为CnH2nO2(n1)。(2)甲酸和乙酸的分子组成和结构物质分子式结构简式官能团甲酸CH2O2HCOOHCOOH和CHO乙酸C2H4O2CH3COOHCOOH(3)羧酸的化学性质a.酸的通性乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强,在水溶液中的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。b.酯化反应CH3COOH和CH3COH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH+C2OHCH3CO18OC2H5+H2O。三、酯(1)酯:羧酸分子羧基中的OH被OR取代后的产物。可简写为R

12、COOR,官能团为。(2)酯的物理性质(3)酯的化学性质 特别提示酯的水解反应为取代反应;在酸性条件下为可逆反应;在碱性条件下,能中和产生的羧酸,反应能完全进行。核心精讲一、乙酸和乙醇的酯化反应实验探究1.原理CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOC2H5+H2O2.装置3.反应的特点(1)通常反应速率很慢。(2)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(1)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。(2)用浓硫酸作催化剂,提高反应速率。(3)用

13、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(1)化学药品加入大试管时,不能先加浓硫酸。(2)加热要小心均匀地进行,以防乙酸、乙醇大量挥发,液体暴沸。(3)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酸钠溶液吸收乙酸乙酯的主要优点(1)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。(2)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。二、酯化反应的五大类型(1)一元羧酸与一元醇之间的酯化反应,如CH3COOH+HOC2H5C

14、H3COOC2H5+H2O(2)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应,如2CH3COOH+2H2O(3)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应,如+2CH3CH2OH+2H2O(4)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应:此时反应有三种情形,可得普通酯、环酯和高聚酯。如+HOOCCOOCH2CH2OH+H2O+2H2OnHOOCCOOH+nHOCH2CH2OH高聚酯。如+H2O+2H2OOH+(n-1)H2O(5)羟基酸自身的酯化反应:此时反应有三种情形,可得到普通酯、环酯和有机推断题的解题突破口(1)根据反应中的特殊条件进行推断NaOH的水溶液卤代烃、酯类的水解反应。NaOH的醇溶液,加热卤代烃的消去反应。浓硫酸

15、,加热醇消去、酯化、苯环的硝化等反应。溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成反应。O2、Cu,加热醇的催化氧化反应。新制的Cu(OH)2悬浊液,加热(或银氨溶液,水浴加热)醛氧化成羧酸的反应。稀硫酸酯的水解等反应。知能拓展H2,催化剂烯烃、炔烃的加成,芳香烃的加成,醛还原成醇的反应。光照烷基上的氢原子被卤素原子取代。Fe或FeX3(X为卤素原子)苯环上的氢原子被卤素原子取代。(2)根据有机物的性质推断官能团有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质,这些都是有机物结构推断的突破口。能使溴的四氯化碳溶液褪色的物质可能含有“”“”或是酚类物质。能使酸性KMnO4溶液褪色的物质可能含有“”“

16、”“CHO”或是酚类、苯的同系物等。能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成红色沉淀的物质一定含有CHO。能与Na反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中含有COOH。能水解的有机物中可能含有酯基()、肽键()或是卤代烃。能发生消去反应的可能是醇或卤代烃等。(3)根据性质和有关数据推知官能团的数目CHO2OH(醇、酚、羧酸)H22COOHCO2,COOHCO2 (4)根据某些产物推知官能团的位置由醇氧化成醛(或羧酸),OH一定在链端;由醇氧化成酮,OH一定在链中;若该醇不能被催化氧化,则与OH相连的碳原子上无氢原子。由消去反

17、应的产物可确定“OH”或“X”的位置。由取代产物的种类可确定碳链结构。由加氢后碳架结构确定或的位置。例(2019湖北1月联考,36)芳纶可以制成防弹衣、防弹头盔、防弹装甲等,对位芳纶纤维J(聚对苯二甲酰对苯二胺)是重要的国防军工材料。化合物A、乙烯、苯制备J的一种合成路线如下:J回答下列问题:(1)A的化学名称为。(2)AB的反应类型是。(3)实验室由苯制备F所需试剂、条件分别为。(4)G中官能团的名称是。(5)E与I反应生成J的化学方程式为。(6)写出只含酯基的D的同分异构体的结构简式(核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为2211):。(7)参照上述合成路线,以1,3-戊二烯和丙烯为原料(无机试

18、剂任选),设计制备邻苯二甲酸的合成路线。解题导引有机合成题的解题思路 解析(1)A的结构简式为CH3CHCHCHCHCH3,其名称为2,4-己二烯。(2)A为共轭二烯,与乙烯发生1,4-加成反应形成六元环,所以AB的反应是加成反应。(4)G中所含官能团为氨基。(5)由题意知J是聚对苯二甲酰对苯二胺,属于高分子化合物,由E和I发生缩聚反应生成。(6)D的分子式为C8H6O4,不饱和度为6,其同分异构体含2个酯基和一个苯环,4种等效氢原子的个数比为2211,可推测含2个甲酸酯基(OOCH)且处于间位,结构简式为。答案(1)2,4-己二烯(2)加成反应(3)浓硝酸/浓硫酸、加热(4)氨基(5)n+n(2n-1)HCl+