2020年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第十三章 第40講 烴與鹵代烴學(xué)案（含解析）.doc

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第40講　烴與鹵代烴 一、烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1．脂肪烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) (1)烷烴、烯烴、炔烴的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (2)脂肪烴的物理性質(zhì) (3)脂肪烴的化學(xué)性質(zhì) ①氧化反應(yīng) ②烷烴的鹵代反應(yīng) a．反應(yīng)條件：光照。 b．無機(jī)試劑：鹵素單質(zhì)，水溶液不反應(yīng)。 c．產(chǎn)物：鹵代烴＋HX(X為鹵素原子)。 d．量的關(guān)系：取代1 mol氫原子，消耗1_mol鹵素單質(zhì)，如乙烷和氯氣生成一氯乙烷： CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。 ③烯烴、炔烴的加成反應(yīng)(寫出有關(guān)反應(yīng)方程式) a. b. c. ④烯烴、炔烴的加聚反應(yīng) a．丙烯的加聚反應(yīng)方程式： nCH2===CH—CH3。 b．乙炔的加聚反應(yīng)方程式： nCH≡CHCH===CH。 (4)脂肪烴的來源和用途 2．芳香烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (1)芳香烴 ①芳香烴：分子里含有一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)的烴。 ②稠環(huán)芳香烴：通過兩個(gè)或多個(gè)苯環(huán)合并而形成的芳香烴叫做稠環(huán)芳香烴。稠環(huán)芳香烴最典型的代表物是萘。 (2)苯及苯的同系物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 二、鹵代烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1．組成與結(jié)構(gòu) (1)鹵代烴是烴分子里的氫原子被鹵素原子取代后生成的化合物。飽和一元鹵代烴的通式為CnH2n＋1X。 (2)官能團(tuán)是—X(F、Cl、Br、I)。 2．物理性質(zhì) (1)通常情況下，除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2===CHCl等少數(shù)為氣體外，其余為液體或固體。 (2)沸點(diǎn) ①比同碳原子數(shù)的烷烴沸點(diǎn)高； ②互為同系物的鹵代烴，沸點(diǎn)隨分子內(nèi)碳原子數(shù)的增加而升高。 (3)溶解性：水中難溶，有機(jī)溶劑中易溶。 3．化學(xué)性質(zhì) (1)水解反應(yīng) ①反應(yīng)條件：強(qiáng)堿的水溶液，加熱。 ②C2H5Br與NaOH水溶液共熱的反應(yīng)方程式為 C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr。 ③用R—X表示鹵代烴，其與NaOH水溶液共熱的方程式為R—X＋NaOHR—OH＋NaX。 (2)消去反應(yīng) ①概念 有機(jī)化合物在一定條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)或幾個(gè)小分子(如H2O、HBr等)，而生成含不飽和鍵(如碳碳雙鍵或碳碳三鍵)化合物的反應(yīng)。 ②反應(yīng)條件：強(qiáng)堿的醇溶液，加熱。 ③溴乙烷發(fā)生消去反應(yīng)的化學(xué)方程式為(以與NaOH的醇溶液為例) C2H5Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。 ④用X—CH2—CH2—X表示鹵代烴，其與NaOH的醇溶液共熱的化學(xué)方程式為＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaX＋2H2O。 4．鹵代烴的獲取方法 (1)取代反應(yīng) 如乙烷與Cl2：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl； 苯與Br2：； C2H5OH與HBr：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。 (2)不飽和烴與鹵素單質(zhì)、鹵化氫等的加成反應(yīng) CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br； CH≡CH＋HClCH2===CHCl。 5．鹵代烴對(duì)環(huán)境的影響 含氯、氟的鹵代烷是造成臭氧層空洞的主要原因。 1．判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“”，并指明錯(cuò)因。 (1)烷烴同分異構(gòu)體之間，支鏈越多，沸點(diǎn)越高。() 錯(cuò)因：烷烴同分異構(gòu)體之間，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如熔、沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷。 (2)順2丁烯和反2丁烯均能使溴水褪色。(√) 錯(cuò)因：______________________________________________________ (3)某烴的分子式為C11H16，它不能與溴水反應(yīng)，但能使酸性KMnO4溶液褪色，分子結(jié)構(gòu)中只含有一個(gè)烷基，符合條件的烴有8種。() (4)甲苯與氯氣光照條件下反應(yīng)，主要產(chǎn)物是2,4二氯甲苯。() 錯(cuò)因：光照條件下，甲苯與Cl2發(fā)生的是甲基上的取代反應(yīng)，不是苯環(huán)上的取代反應(yīng)。 (5)所有的鹵代烴都能發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)。() 錯(cuò)因：CH3Br不能發(fā)生消去反應(yīng)。 (6)用AgNO3溶液和稀硝酸便可檢驗(yàn)鹵代烴中的氯、溴、碘元素。() 錯(cuò)因：鹵代烴在水溶液中不能電離產(chǎn)生X－。 (7)溴乙烷與NaOH的醇溶液反應(yīng)，可生成乙醇。() 錯(cuò)因：溴乙烷與NaOH的醇溶液反應(yīng)，生成乙烯。 2．教材改編題 (據(jù)人教選修五P43 T2)由1溴丁烷和必要的無機(jī)試劑制取1,2丁二醇，寫出所需的化學(xué)方程式。 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 答案　CH3CH2CH2CH2Br＋NaOHNaBr＋H2O＋CH3CH2CH===CH2 考點(diǎn)　脂肪烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) [典例1]　某烷烴的結(jié)構(gòu)簡式為 (1)用系統(tǒng)命名法命名該烴：______________。 (2)若該烷烴是由烯烴和1 mol H2加成得到的，則原烯烴的結(jié)構(gòu)有________種。(不包括立體異構(gòu)，下同) (3)若該烷烴是由炔烴和2 mol H2加成得到的，則原炔烴的結(jié)構(gòu)有________種。 (4)該烷烴在光照條件下與氯氣反應(yīng)，生成的一氯代烷最多有________種。 解析　(1)該烷烴中最長的碳鏈上有五個(gè)碳原子，屬于戊烷，有兩個(gè)取代基，故其名稱為2,3二甲基戊烷。 (2)只要是相鄰的兩個(gè)碳原子上都存在至少一個(gè)H，該位置就有可能是原來存在碳碳雙鍵的位置，除去重復(fù)的結(jié)構(gòu)，該烴分子中這樣的位置一共有5處。 (3)只要是相鄰的兩個(gè)碳原子上都存在至少兩個(gè)H，該位置就有可能是原來存在碳碳三鍵的位置，該烴分子中這樣的位置一共有1處。 (4)該烷烴分子中有6種等效氫原子，故與氯氣反應(yīng)生成的一氯代烷最多有6種。 答案　(1)2,3二甲基戊烷　(2)5　(3)1　(4)6 名師精講 (1)不同的碳碳鍵對(duì)有機(jī)物的性質(zhì)有著不同的影響 ①碳碳單鍵有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，典型反應(yīng)是取代反應(yīng)； ②碳碳雙鍵中有一個(gè)化學(xué)鍵易斷裂，典型反應(yīng)是氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)； ③碳碳三鍵中有兩個(gè)化學(xué)鍵易斷裂，典型反應(yīng)是氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)。 (2)不飽和烴的反應(yīng)類型 ①加成反應(yīng)：分子中的碳碳雙鍵或碳碳三鍵斷裂，雙鍵或三鍵兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)結(jié)合。 ②加聚反應(yīng)：實(shí)質(zhì)上是加成反應(yīng)，與普通加成反應(yīng)有所不同的是生成的產(chǎn)物為高分子化合物。 ③氧化反應(yīng)：烯烴在酸性KMnO4溶液的作用下，分子中的碳碳雙鍵斷開，雙鍵碳原子上連有兩個(gè)氫原子的被氧化成CO2，雙鍵碳原子上連有一個(gè)氫原子的最終被氧化成羧酸，雙鍵碳原子上無氫原子的被氧化成酮。具體的反應(yīng)： (3)實(shí)驗(yàn)室制備C2H4時(shí)：酒精與濃硫酸的體積比為1∶3；溫度計(jì)的水銀球插入反應(yīng)混合液的液面下；反應(yīng)溫度迅速升至170 ℃；濃硫酸作催化劑和脫水劑。 (4)實(shí)驗(yàn)室制備C2H2時(shí)不能使用啟普發(fā)生器；為了得到比較平緩的乙炔氣流，可用飽和食鹽水代替水。 1．(2018安徽無為中學(xué)月考)在1.013105 Pa下，測得的某些烷烴的沸點(diǎn)見下表。據(jù)表分析，下列說法正確的是(　　) A．在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，新戊烷是氣體 B．在1.013105 Pa、20 ℃時(shí)，C5H12都是液體 C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點(diǎn)降低 D．C5H12隨支鏈的增加，沸點(diǎn)降低 答案　D 解析　新戊烷的沸點(diǎn)是9.5 ℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是液體，20 ℃時(shí)是氣體，A、B均錯(cuò)誤；烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點(diǎn)升高，C錯(cuò)誤；C5H12的三種同分異構(gòu)體中，隨支鏈數(shù)增加，沸點(diǎn)逐漸降低，D正確。 2．1 mol某鏈烴最多可與2 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)生成化合物A，化合物A最多能與12 mol Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成化合物B，則下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．該烴分子內(nèi)既有碳碳雙鍵又有碳碳三鍵 B．該烴分子內(nèi)碳原子數(shù)超過6 C．該烴能發(fā)生氧化反應(yīng)和加聚反應(yīng) D．化合物B有3種同分異構(gòu)體 答案　C 解析　由1 mol該烴最多可與2 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)，可知其不飽和度為2，該烴分子中有2個(gè)雙鍵，或有1個(gè)三鍵，兩者不能共同存在，故A錯(cuò)誤；該烴含有的H原子數(shù)是8，不飽和度是2，故分子式為C5H8，含有碳原子數(shù)是5，故B錯(cuò)誤；該烴含有雙鍵或三鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)和加聚反應(yīng)，故C正確；化合物A結(jié)構(gòu)簡式為CH3(CH2)3CH3或CH3CH2CH(CH3)2，故化合物B存在2種同分異構(gòu)體，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)　芳香烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) [典例2]　二氧化碳和氫氣按一定的體積比混合，在一定條件下可以制得烯烴，該技術(shù)已經(jīng)成為節(jié)能減碳的有效途徑之一。苯是一種重要的化工原料，下圖是合成橡膠和TNT的路線。 回答下列問題： (1)工業(yè)上從煤焦油提取苯的操作名稱為________。 (2)烯烴B的名稱為________；E的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________。 (3)寫出反應(yīng)類型：反應(yīng)②____________；反應(yīng)③____________。 (4)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式：____________________________________。 (5)D在一定條件下與足量H2反應(yīng)后的產(chǎn)物，其一氯代物有________種。 解析　(1)苯溶解在煤焦油中，煤焦油中不同成分的沸點(diǎn)不同，故可通過分餾的方法得到苯。 (5)D為，在一定條件下與足量H2反應(yīng)生成，其環(huán)上一氯代物有4種，乙基上一氯代物有2種，共有6種。 答案　(1)分餾　(2)乙烯　CH2===CH—CH===CH2 (3)取代反應(yīng)　消去反應(yīng) (5)6 名師精講 (1)苯與溴單質(zhì)要發(fā)生取代反應(yīng)，必須用液溴，并且有合適的催化劑(如FeBr3)存在，而苯與溴水不能發(fā)生取代反應(yīng)生成，只能將Br2從水中萃取出來。 (2)側(cè)鏈對(duì)苯環(huán)的影響：①苯的同系物比苯更易發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)，苯主要發(fā)生一元取代，而苯的同系物能發(fā)生鄰、對(duì)位取代，如苯與濃硝酸、濃硫酸混合加熱主要生成硝基苯，甲苯與濃硫酸、濃硝酸在一定條件下生成2,4，6三硝基甲苯(TNT)。②在光照或催化劑條件下，苯的同系物發(fā)生鹵代反應(yīng)時(shí)，鹵素原子取代氫的位置不同。 (3)苯環(huán)對(duì)側(cè)鏈的影響：烷烴不易被氧化，但苯環(huán)上的烷基易被氧化。苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色，而苯不能，用此法鑒別苯和苯的同系物；但并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如，由于與苯環(huán)直接相連的碳原子上沒有氫原子，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。 (4)芳香烴取代物數(shù)目判斷的兩種方法 ①等效氫法 “等效氫”就是在有機(jī)物分子中處于相同位置的氫原子，等效氫任一原子若被相同取代基取代所得產(chǎn)物都屬于同一物質(zhì)。在分析芳香烴的同分異構(gòu)體數(shù)目時(shí)，除綜合考慮苯環(huán)上基團(tuán)的類別和個(gè)數(shù)及基團(tuán)在苯環(huán)上的相對(duì)位置外，還要充分注意到分子的對(duì)稱性和思維的有序性。分子中完全對(duì)稱的氫原子也是“等效氫”，其中引入一個(gè)新的原子或原子團(tuán)時(shí)只能形成一種物質(zhì)；在移動(dòng)原子或原子團(tuán)時(shí)要按照一定的順序，有序思考，防止重復(fù)，避免遺漏，這樣就能寫全含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體。 例如甲苯和乙苯在苯環(huán)上的一氯代物的同分異構(gòu)體分別都有三種(鄰、間、對(duì))： ②定一(或定二)移一法 在苯環(huán)上連有兩個(gè)原子或原子團(tuán)時(shí)，可固定一個(gè)移動(dòng)另一個(gè)，從而寫出鄰、間、對(duì)三種異構(gòu)體；苯環(huán)上連有三個(gè)原子或原子團(tuán)時(shí)，可先固定兩個(gè)原子或原子團(tuán)，得到三種結(jié)構(gòu)，再逐一插入第三個(gè)原子或原子團(tuán)，這樣就能寫全含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體。 例如二甲苯苯環(huán)上的一氯代物的同分異構(gòu)體的寫法與數(shù)目的判斷：共有(2＋3＋1＝6)六種 3．下列各組物質(zhì)用酸性KMnO4溶液和溴水都能區(qū)別的是(　　) A．苯和甲苯 B．1己烯和二甲苯 C．苯和1己烯 D．己烷和苯 答案　C 解析　A項(xiàng)，溴水不能區(qū)別苯和甲苯，不符合題意；B項(xiàng)，酸性KMnO4溶液不能區(qū)別1己烯和二甲苯，不符合題意；C項(xiàng)，1己烯可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，而苯均不能，符合題意；D項(xiàng)，己烷和苯與溴水、酸性KMnO4溶液均不反應(yīng)，不符合題意。 4．下列關(guān)于苯的敘述正確的是(　　) A．反應(yīng)①為取代反應(yīng)，有機(jī)產(chǎn)物與水混合浮在上層 B．反應(yīng)②為氧化反應(yīng)，反應(yīng)現(xiàn)象是火焰明亮并帶有濃煙 C．反應(yīng)③為取代反應(yīng)，濃硫酸是反應(yīng)物 D．反應(yīng)④中1 mol苯最多與3 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)，是因?yàn)楸椒肿又泻腥齻€(gè)碳碳雙鍵 答案　B 解析　苯與液溴發(fā)生取代反應(yīng)，生成溴苯，溴苯的密度比水大，且不溶于水，所以溴苯在下層，故A錯(cuò)誤；苯能在空氣中燃燒，發(fā)生氧化反應(yīng)，燃燒時(shí)火焰明亮并帶有濃煙，故B正確；苯能與濃硝酸發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，硝化反應(yīng)為取代反應(yīng)，濃硝酸是反應(yīng)物，濃硫酸是催化劑，故C錯(cuò)誤；苯分子中沒有碳碳雙鍵，而是一種介于單鍵和雙鍵之間獨(dú)特的鍵，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)　鹵代烴的性質(zhì)及鹵代烴中鹵素原子的檢驗(yàn) [典例3]　(2017海南高考)已知苯可以進(jìn)行如下轉(zhuǎn)化： 回答下列問題： (1)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為________，化合物A的化學(xué)名稱為________。 (2)化合物B的結(jié)構(gòu)簡式為____________，反應(yīng)②的反應(yīng)類型為______________。 (3)如何僅用水鑒別苯和溴苯____________________________________。 解析　(1)反應(yīng)①為加成反應(yīng)，生成A為，為環(huán)己烷。 (2)環(huán)己烷在光照條件下與氯氣發(fā)生氯代生成B ，B再發(fā)生消去反應(yīng)生成 (3)苯的密度比水小，溴苯的密度比水大，加入水，油層在上層的為苯，油層在下層的為溴苯。 答案　(1)加成反應(yīng)　環(huán)己烷 (2) 　消去反應(yīng) (3)加入水，油層在上層的為苯，油層在下層的為溴苯 名師精講 (1)鹵代烴水解反應(yīng)的規(guī)律 ①反應(yīng)條件：與強(qiáng)堿的水溶液共熱。 ②多元鹵代烴水解可生成多元醇，如BrCH2CH2Br＋2NaOHHOCH2—CH2OH＋2NaBr。 ③鹵代烴水解消耗NaOH的量 n(鹵素原子)∶n(NaOH)＝1∶1。 (2)鹵代烴消去反應(yīng)的規(guī)律 ①反應(yīng)條件：與強(qiáng)堿的醇溶液共熱。 ②三類不能發(fā)生消去反應(yīng)的鹵代烴 a．與鹵素原子相連的碳原子沒有鄰位碳原子，如CH3Cl。 b．與鹵素原子相連的碳原子有鄰位碳原子，但鄰位碳原子上沒有氫原子，如 c．苯環(huán)上的鹵素原子不能發(fā)生消去反應(yīng)，如。 ③有兩種或三種鄰位碳原子，且碳原子上均帶有氫原子時(shí)，發(fā)生消去反應(yīng)可生成不同的產(chǎn)物。例如： ④型鹵代烴，發(fā)生消去反應(yīng)可以生成R—C≡C—R，如BrCH2CH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O。 (3)檢驗(yàn)鹵代烴中鹵素原子的方法 R—X 檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子時(shí)應(yīng)注意： ①鹵代烴均屬于非電解質(zhì)，不能電離出X－，不能用AgNO3溶液直接檢驗(yàn)鹵素原子的存在。 ②將鹵代烴中的鹵素原子轉(zhuǎn)化為X－，也可用鹵代烴的消去反應(yīng)。 ③鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)的結(jié)構(gòu)條件是。 (4)鹵代烴在有機(jī)合成中的應(yīng)用 ①是聯(lián)系烴和烴的衍生物的橋梁。 ②改變官能團(tuán)的個(gè)數(shù)，如CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br。 ③改變官能團(tuán)位置，如CH2BrCH2CH2CH3CH2===CHCH2CH3。 ④進(jìn)行官能團(tuán)保護(hù)，如烯烴中的碳碳雙鍵易被氧化，常利用烯烴與鹵化氫加成去掉碳碳雙鍵，鹵代烴消去又產(chǎn)生碳碳雙鍵，有機(jī)合成中這兩個(gè)反應(yīng)組合使用，通常是為了保護(hù)碳碳雙鍵，如CH2===CH—CH2OH 5．下列鹵代烴在KOH醇溶液中加熱不反應(yīng)的是(　　) ①C6H5Cl?、?CH3)2CHCH2Cl?、?CH3)3CCH2Cl ④CHCl2—CHBr2　⑤?、轈H2Cl2 A．①③⑥ B．②③⑤ C．全部 D．②④ 答案　A 解析?、佗邰薏环消u代烴消去反應(yīng)的條件，選項(xiàng)A符合題意。 6．已知(X代表鹵素原子，R代表烴基) 請(qǐng)回答下列問題： (1)分別寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：B______________、D____________、E____________、F____________。 (2)反應(yīng)①～⑦中，屬于消去反應(yīng)的是________(填反應(yīng)數(shù)字代號(hào)，下同)，屬于加成反應(yīng)的是________，屬于取代反應(yīng)的是________。 (3)反應(yīng)④的條件為________，反應(yīng)⑦的條件為________。 (4)如果不考慮⑥、⑦反應(yīng)，對(duì)于反應(yīng)⑤，得到的E可能的結(jié)構(gòu)簡式為____________________________________________________________________。 (5)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡式，并注明反應(yīng)條件) 反應(yīng)②_________________________________________________________ 反應(yīng)④_________________________________________________________ 反應(yīng)⑦_(dá)________________________________________________________ 答案　　 (2)②④?、佗邰茛蕖、? (3)NaOH的醇溶液、加熱　NaOH水溶液、加熱