2017-2018学年鲁科版化学必修二学习讲义第3章章末重难点专题突破

章末重难点专题突破一、烃的代表物分子结构及其性质比较烃是有机物的母体，是有机物中的一大类物质。烃是指仅由碳、氢两种元素组成的化合物。烃可分为烷烃、烯烃、苯及其同系物等，其典型代表物分别为甲烷、乙烯、苯等。1．烃的代表物分子结构及其性质比较物质甲烷乙烯苯分子式CH4C2H4C6H6状态气体气体液体结构式结构特点正四面体同一平面平面正六边形与Br2反应Br2试剂溴蒸气溴水(或Br2/CCl4)纯液溴反应条件光照无铁粉做催化剂反应类型取代加成取代氧化反应酸性KMnO4溶液不能使酸性KMnO4溶液退色能使酸性KMnO4溶液退色不能使酸性KMnO4溶液退色燃烧火焰呈淡蓝色火焰明亮，带黑烟火焰明亮，带浓烟鉴别不能使溴水或酸性KMnO4溶液退色能使溴水或酸性KMnO4溶液退色将溴水加入苯中振荡分层，上层呈橙红色，下层为无色特别提示有机反应的发生往往和反应条件及反应物的状态有关。如CH4和溴蒸气光照时发生取代反应；乙烯和溴水可发生加成反应；苯必须在催化剂存在时和纯液溴才能发生取代反应。2．烃的代表物性质与其结构的关系烷烃分子中各原子均以单键结合，性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂等反应。烯烃、炔烃分子中含有或—C≡C—，因而易发生加成、氧化和加聚反应等。而苯分子中碳碳键是介于单键与双键之间的独特的键，因而既能发生取代反应又能发生加成反应，但不能与溴水和酸性KMnO4溶液发生化学反应而使其退色。在苯环的影响下，苯的同系物侧链易被氧化而使酸性KMnO4溶液退色。3．分子空间构型的判断(1)典型分子的空间结构①甲烷()，正四面体结构，C原子居于正四面体的中心，分子中的5个原子中任何4个原子都不处于同一平面内，其中任意3个原子在同一平面内。②乙烯()，平面结构，分子中的6个原子处于同一平面内。③苯()，平面结构，分子中的12个原子都处于同一平面内。(2)对以上基本结构组合成的复杂分子的判断思路①以上3种分子中的H原子如果被其他原子(如C、O、N、Cl等)所取代，则取代后的分子构型基本不变。②共价单键可以自由旋转，共价双键不能旋转。【例1】苯乙烯的结构简式为，它一般不可能具有的性质是()A．易溶于水，不易溶于有机溶剂B．在空气中燃烧产生黑烟C．它能使溴的四氯化碳溶液退色，也能使酸性高锰酸钾溶液退色D．能发生加成反应，在一定条件下可与4倍物质的量的氢气加成解析因苯乙烯为烃，故难溶于水，易溶于有机溶剂，A错误；苯乙烯的分子式为C8H8，与苯(C6H6)具有相同的最简式，故燃烧时现象相同，B正确；因分子中含乙烯基，故能与Br2发生加成反应，能被酸性KMnO4溶液氧化，C正确；1mol苯基能与3molH2发生加成反应，1mol乙烯基能与1molH2发生加成反应，故D正确。答案A【例2】在①丙烯、②氯乙烯、③苯、④甲苯四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面内的是()A．①②B．②③C．③④D．②④解析在①丙烯CH2=CH—CH3和④甲苯C6H5—CH3中，—CH3是空间立体结构(与甲烷类似)，这四个原子不在同一平面上；②氯乙烯和乙烯相同，是六原子共面结构；③苯是十二个原子共面结构。答案B二、烃完全燃烧的三大规律1．气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律(1)若燃烧后生成的水为液态：CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(l)1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)ΔV＝V前－V后＝1＋x＋eq\f(y,4)－x＝1＋eq\f(y,4)>0由此可见，若燃烧后生成的水为液态，燃烧后气体的体积一定减小，燃烧前后气体体积减小值只与烃分子中的氢原子数有关，与碳原子数无关。(2)若燃烧后生成的水为气态：CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(g)1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)ΔV＝V后－V前＝x＋eq\f(y,2)－1－x－eq\f(y,4)＝eq\f(y,4)－1则烃分子中氢原子数yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4时，总体积不变,<4时，总体积减小,>4时，总体积增大))由此可见，若燃烧后生成的水为气态，气体总体积只与氢原子数有关，可能增大，可能不变，也可能减小。2．烃完全燃烧时耗氧量规律烃燃烧通式为CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O依上式可得如下规律：(1)物质的量相同的烃，(x＋eq\f(y,4))越大，耗氧量越多，若两种烃的(x＋eq\f(y,4))相等，则耗氧量相同。(2)质量相同的烃，eq\f(y,x)越大(含氢量越大)，则耗氧量越多，若两种烃的eq\f(y,x)相等，质量相等时，则耗氧量相同。(3)质量相同的烃，eq\f(x,y)越大(含碳量越大)，则生成的CO2越多，若两种烃的eq\f(x,y)相等，质量相等时，则生成的CO2和H2O的量均相等。3．烃的组成与燃烧生成水和二氧化碳的量的关系规律(1)相同状况下，有机物燃烧后：n(CO2)∶n(H2O)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<1时为烷烃,＝1时为烯烃,>1时为苯))(2)分子中具有相同碳(或氢)原子数的烃混合，只要混合物总物质的量恒定，完全燃烧后产生的CO2(或H2O)的量也一定是恒定值。【例3】120℃时，1体积某烃和4体积O2混合，完全燃烧后，恢复到原来的温度和压强，测得反应前后气体的体积不变。该烃分子中所含的碳原子数不可能是()A．1B．2C．3D．4解析烃燃烧通式为CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(g)，由燃烧前后体积不变，得1＋(x＋eq\f(y,4))＝x＋eq\f(y,2)(120℃)，解得y＝4。依题意，4体积O2为适量或过量，故x＋eq\f(y,4)≤4，因为y＝4，故x≤3。答案D【例4】等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气量最多的是()A．CH4B．C2H6C．C3H6D．C6H6解析12g碳和4g氢分别完全燃烧都消耗1molO2，显然，含氢质量分数越大的烃，等质量时耗O2越多。故耗氧气量最多的是CH4。答案A【例5】amL三种气态烃组成的混合物与足量氧气混合，点燃爆炸后，恢复到原来的状态(常温、常压)，体积共缩小2amL。则三种烃可能是()A．CH4、C2H4、C3H4 B．C2H6、C3H6、C4H6C．CH4、C2H6、C3H8 D．C2H4、C2H2、CH4解析设三种气态烃的平均分子组成为CnHmCnHm＋(n＋eq\f(m,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋eq\f(m,2)H2O(l)体积减少1n＋eq\f(m,4)n1＋eq\f(m,4)a2aeq\f(1,a)＝eq\f(1＋\f(m,4),2a)，m＝4。答案A三、乙醇、水、碳酸、乙酸中羟基性质比较在CH3CH2—OH、H—OH、(碳酸)、中均含有羟基，由于与这些羟基相连的基团不同，羟基上氢原子的活泼性也不同，表现在性质上也相差较大，现比较如下：乙醇水碳酸乙酸羟基氢原子的活泼性从左到右逐渐增强电离情况极难电离微弱电离部分电离部分电离酸碱性中性中性弱酸性弱酸性与钠是否发生反应反应反应反应反应与NaOH是否发生反应不反应不反应反应反应与NaHCO3是否发生反应不反应不反应不反应反应特别提示应用羟基的活泼性，可以解决有关物质类别推断的题目。解题时可以先从羟基与Na、NaOH、NaHCO3的反应情况以及量的关系进行比较，最后推断出是醇羟基还是羧基，并分别计算出数目。【例6】下列物质都能与Na反应放出H2，其产生H2的速率排列顺序正确的是()①C2H5OH②CH3COOH(aq)③NaCl(aq)A．①>②>③ B．②>①>③C．③>①>② D．②>③>①解析此题考查了Na、K等活泼金属与酸、水、醇反应的特点，这几个反应虽相似，但反应的剧烈程度不同。对于Na、K等活泼金属放入酸溶液中，金属先与酸反应；放入盐溶液中，金属先与水反应。金属钠与CH3CH2OH、CH3COOH和H2O的反应实质都是与H＋的反应，可以确定提供H＋能力：CH3COOH>H2O>CH3CH2OH。答案D【例7】某有机物A的结构简式为取Na、NaOH和Cu(OH)2分别与等物质的量的A在一定条件下充分反应时，理论上需Na、NaOH和Cu(OH)2三种物质的物质的量之比为________。解析在同一化合物中同时存在不同的官能团时，各官能团仍主要体现其本身的性质。即醇羟基只与Na反应，羧基与Na、NaOH、Cu(OH)2都反应。A物质的分子中含有醇羟基、羧基、硝基等，因而A属于多官能团化合物，应兼有各类(醇、羧酸等)物质的化学性质。与钠发生反应的官能团有醇羟基和羧基，故1molA能消耗2molNa；与NaOH反应的官能团为羧基，故1molA能消耗1molNaOH；与Cu(OH)2反应的官能团为羧基，故1molA消耗eq\f(1,2)molCu(OH)2。答案4∶2∶1四、常见的“五大”有机反应类型有机物化学反应的类型主要决定于有机物分子里的官能团(如碳碳双键、羟基、羧基等)，此外还受反应条件的影响。1．取代反应有机物分子里的某些原子或原子团被其他的原子或原子团所替代的反应。主要有：(1)卤代反应：如烷烃的卤代反应、苯的卤代反应。(2)硝化反应：如苯的硝化反应。(3)酯化反应：如乙酸与乙醇的酯化反应。(4)水解反应：如酯的水解反应，油脂的水解反应，淀粉、纤维素、蛋白质的水解反应等。2．加成反应有机物分子里以不饱和键相结合的不饱和原子与其他的原子或原子团直接结合生成新物质的反应。如乙烯与氢气、氯气、氯化氢、水等的加成反应，苯与氢气的加成反应等，都属于加成反应。3．加聚反应不饱和的小分子有机物通过加成反应的形式相互结合生成高分子化合物的反应。如乙烯生成聚乙烯、氯乙烯生成聚氯乙烯等，都属于加聚反应。4．氧化反应有机物得氧或去氢的反应。如有机物在空气中燃烧，乙醇转化为乙醛，葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液的反应，乙烯使酸性高锰酸钾溶液退色等都属于氧化反应。5．还原反应有机物去氧或得氢的反应。如乙烯、苯等不饱和烃与氢气的加成反应属于还原反应。【例8】下列各组中的物质均能发生加成反应的是()A．乙烯和乙醇 B．苯和氯乙烯C．乙酸和溴乙烷 D．丙烯和丙烷解析A项，乙烯中有键，能发生加成反应，乙醇中没有不饱和键，不能发生加成反应；B项，苯和氯乙烯都含有不饱和键，都能发生加成反应；C项，乙酸和溴乙烷都不能发生加成反应；D项，丙烯中含有键，能发生加成反应，丙烷中没有不饱和键，不能发生加成反应。答案B【例9】下列反应(反应条件略)属于取代反应的是()A．(NH4)2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NH4ClB．CH3—OH＋HCl→CH3—Cl＋H2OC．CH2=CH2＋Br2→CH2Br—CH2BrD．2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O解析判断一个反应是否为取代反应，一要看是否为有机反应，二要看是否符合取代反应的特点“断一下一上一”。A反应不是有机反应，故不是取代反应；在B反应中，CH3—OH中的C—O键断裂，下来一个—OH，上去一个Cl原子，下来的—OH与HCl中的H原子结合生成H—OH，即H2O，所以符合取代反应的“断一下一上一”的特点，是取代反应；C反应是“只上不下”，D反应是氧化反应，它们都不属于取代反应。答案B【例10】某有机物的结构简式为，其可能具有的性质是()①能发生加成反应②能使酸性高锰酸钾溶液退色③能发生取代反应④能发生中和反应⑤能发生氧化反应A．全部 B．能发生①③④C．除⑤外都能 D．除④⑤外都能解析该有机物结构中含有的官能团有碳碳双键、醇羟基、羧基，具有三类官能团的性质，即能发生加成反应、能使酸性高锰酸钾溶液退色、能发生中和反应、能发生氧化反应。又由于有苯环，具有苯的性质，可发生取代反应；有醇羟基、羧基，可发生酯化反应，即也可发生取代反应。答案A【例11】人体内的葡萄糖在酶的作用下发生以下变化。请填空：(1)过程②是________反应，过程③是________反应。(填写反应类型的名称)(2)上述物质________和________互为同分异构体(填写字母代号)。答案(1)加成氧化(2)AC五、高分子化合物单体的判断方法已知加聚产物的结构简式，可用下面介绍的“单双键互换法”巧断合成它的单体，其步骤是(1)首先去掉结构简式两端的“”和“”。(2)再将高分子链节中主链上碳碳单键改为碳碳双键，碳碳双键