有机化学第二章

选修5第二章烃和卤代烃一、几类重要烃的代表物比较1.结构特点2、化学性质（1）甲烷化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。①氧化反应甲烷在空气中安静的燃烧，火焰的颜色为淡蓝色。化学方程式为：CH4+2O2CO2+2H2O②取代反应：有机物物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。甲烷与氯气的取代反应分四步进行：第一步：CH4+Cl2CH3Cl+HCl（重要）第二步：CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl第三步：CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl第四步：CHCl3+Cl2CCl4+HCl甲烷的四种氯代物均难溶于水，常温下，只有CH3Cl是气态，其余均为液态，CHCl3俗称氯仿，CCl4又叫四氯化碳，是重要的有机溶剂，密度比水大。（2）乙烯①与卤素单质X2加成CH2＝CH2＋X2→CH2X—CH2X②与H2加成CH2＝CH2＋H2CH3—CH3③与卤化氢加成CH2＝CH2＋HX→CH3—CH2X④与水加成CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH⑤氧化反应常温下被氧化，如将乙烯通入酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去。⑥易燃烧CH2＝CH2＋3O22CO2+2H2O现象（火焰明亮，伴有黑烟）⑦加聚反应二烯烃的化学性质二烯烃跟烯烃性质相似，由于含有双键，也能发生加成反应、氧化反应和加聚反应。这里我们主要介绍1，3-丁二烯与溴发生的两种加成反应。当两个双键一起断裂，同时又生成一个新的双键，溴原子连接在1、4两个碳原子上，即1、4加成反应(1)二烯烃的加成反应：（1，4一加成反应是主要的）若两个双键中的一个比较活泼的键断裂，溴原子连接在1、2两个碳原子上，即1、2加成反应催化剂△催化剂点燃以上两种加成是二烯烃与溴等物质的量加成，若要完全发生加成反应，1mol的二烯烃需要2mol的溴，CH2=CHCH=CH2+2Br2CH2BrCHBrCHBrCH2Br二烯烃可发生加聚反应，如(2)加聚反应nCH2=CHCH=CH2烯烃的顺反异构在烯烃中，由于双键的存在，除因双键位置不同而产生的同分异构体外，在烯烃中还有一种称为顺反异构（也称几何异构）的现象。当C＝C双键上的两个碳原子所连接的原子或原子团不相同时，就会有两种不同的排列方式。1、由于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。2、形成条件：(1)具有碳碳双键(2)组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团.（3）乙炔分子式：C2H2，实验式：CH，电子式：结构式：H-C≡C-H，分子构型：直线型，键角：180°乙炔的实验室制取(1)反应原理：CaC2＋2H2O→CH≡CH↑＋Ca（OH）2(2)装置：固-液不加热制气装置。(3)收集方法：排水法。[思考]用电石与水反应制得的乙炔气体常常有一股难闻的气味，这是因为其中混有H2S，PH3等杂质的缘故。使电石与水反应所得气体通过盛有硫酸铜溶液的洗气瓶后，再闻其气味。H2S和PH3都被硫酸铜溶液吸收，不会干扰闻乙炔的气味。(4)注意事项：①为有效地控制产生气体的速度，可用饱和食盐水代替水。②点燃乙炔前必须检验其纯度。[思考]为什么用饱和食盐水代替水可以有效控制此反应的速率？饱和食盐水滴到电石的表面上后，水迅速跟电石作用，使原来溶于其中的食盐析出，附着在电石表面，能从一定程度上阻碍后边的水与电石表面的接触，从而降低反应的速率。乙炔的性质乙炔是无色、无味的气体，微溶于水。催化剂（1）氧化反应①可燃性（明亮带黑烟）2C2H2+5O24CO2+2H2O点燃乙炔（验纯后再点燃）现象；燃烧，火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。推知：乙炔含碳量比乙烯高。②易被KMnO4酸性溶液氧化（叁键断裂）将乙炔通入KMnO4酸性溶液现象：溶液的紫色褪去，但比乙烯慢。乙炔易被KMnO4酸性溶液所氧化，具有不饱和烃的性质。碳碳三键比碳碳双键稳定（2）加成反应将乙炔通入溴的四氯化碳溶液现象：颜色逐渐褪去，但比乙烯慢。证明：乙炔属于不饱和烃，能发生加成反应。二、烷烃、烯烃和炔烃1．概念及通式（1）烷烃：分子中碳原子之间以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合的饱和烃，其通式为：CnH2n＋2（n≥l）。（2）烯烃：分子里含有碳碳双键的不饱和链烃，分子通式为：CnH2n（n≥2）。（3）炔烃：分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃，分子通式为：CnH2n－2（n≥2）。2．物理性质（1）状态：常温下含有1～4个碳原子的烃为气态烃，随碳原子数的增多，逐渐过渡到液态、固态。（2）沸点：①随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高。②同分异构体之间，支链越多，沸点越低。（3）相对密度：随着碳原子数的增多，相对密度逐渐增大，密度均比水的小。（4）在水中的溶解性：均难溶于水。3．化学性质（1）均易燃烧，燃烧的化学反应通式为：（2）烷烃难被酸性KMnO4溶液等氧化剂氧化，在光照条件下易和卤素单质发生取代反应。（3）烯烃和炔烃易被酸性KMnO4溶液等氧化剂氧化，易发生加成反应和加聚反应。三、苯及其同系物1．苯的物理性质2.苯的结构（1）分子式：C6H6，结构式：，结构简式：_或。（2）成键特点：6个碳原子之间的键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键。（3）空间构形：平面正六边形，分子里12个原子共平面。3、苯的化学性质(1)氧化反应：不能使酸性KMnO4溶液褪色苯较稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，能燃烧，但由于其含碳量过高，而出现明显的黑烟。(2)取代反应○1卤代：溴代反应注意事项：1、实验现象：烧瓶内：液体微沸，烧瓶内充满有大量红棕色气体。锥形瓶内：管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀。2、加入Fe粉是催化剂，但实质起作用的是FeBr33、加入的必须是液溴，不能用溴水，苯不与溴水发生化学反应，只能是萃取作用。4、长直导管的作用是：导出HBr气体和冷凝回流5、纯净的溴苯为无色油状液体，不溶于水，密度比水大。新制得的粗溴苯往往为褐色，是因为溶解了未反应的溴。欲除去杂质，应用NaOH溶液洗液后再分液。方程式：Br2＋2NaOH＝＝NaBr＋NaBrO＋H2O1、锥形瓶中导管末端为什么不插入液面以下？锥形瓶中导管末端不插入液面以下，防止倒吸（HBr极易溶于水）2、如何证明反应是取代反应，而不是加成反应？证明是取代反应，只要证明有HBr生成。3、HBr可以用什么来检验？HBr用AgNO3溶液检验或紫色石蕊试液○2硝化：硝基苯，无色，油状液体，苦杏仁味，有毒，密度水，难溶于水，易溶于有机溶剂1、药品添加顺序？先浓硝酸，再浓硫酸冷却到50℃以下，加苯2、怎样控制反应温度在60℃左右?用水浴加热，水中插温度计3、试管上方长导管的作用?冷凝回流4、浓硫酸的作用？催化剂5、硝基苯不纯显黄色（溶有NO2)如何除杂？硝基苯不纯显黄色（溶有NO2)用NaOH溶液洗，分液○3磺化－SO3H叫磺酸基，苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应叫磺化反应。(3)加成反应易取代、难加成、难氧化［小结］反应的化学方程式反应条件苯与溴发生取代反应C6H6+Br2C6H5Br+HBr液溴、铁粉做催化剂苯与浓硝酸发生取代反应50℃～60℃水浴加热、浓硫酸做催化剂吸水剂苯与氢气发生加成反应C6H6+3H2C6H12镍做催化剂苯的同系物1、物理性质甲苯、二甲苯物理性质，并得出二者都是无色有刺激性气味的液体。①苯的同系物不溶于水，并比水轻。②苯的同系物溶于酒精。③同苯一样，不能使溴水褪色，但能发生萃取。④苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色。如何区别苯和甲苯?分别取少量待测物后，再加少量的酸性高锰酸钾溶液，振荡后观察现象，能褪色的为甲苯，不能褪色的是苯。2、化学性质苯的同系物的性质与苯相似，能发生取代反应、加成反应。但由于烷基侧链受苯环的影响，苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化，所以可以用来区别苯和苯的同系物。（1）苯的同系物的苯环易发生取代反应。（2）苯的同系物的侧链易氧化：苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物的比较（1）异同点①相同点：a．都含有碳、氢元素；b．都含有苯环。②不同点：a．苯的同系物、芳香烃只含有碳、氢元素，芳香族化合物还可能含有O、N等其他元素。b．苯的同系物含一个苯环，通式为CnH2n－6；芳香烃含有一个或多个苯环；芳香族化合物含有一个或多个苯环，苯环上可能含有其他取代基。（2）相互关系含苯环的化合物同分异构体的书写（1）苯的氯代物①苯的一氯代物只有1种：②苯的二氯代物有3种：（2）苯的同系物及其氯代物①甲苯（C7H8）不存在同分异构体。②分子式为C8H10的芳香烃同分异构体有4种：③甲苯的一氯代物的同分异构体有4种四、卤代烃1．卤代烃的结构特点：卤素原子是卤代烃的官能团。C—X之间的共用电子对偏向X，形成一个极性较强的共价键,分子中C—X键易断裂。2．卤代烃的物理性质（1）溶解性：不溶于水，易溶于大多数有机溶剂。（2）状态、密度：CH3Cl常温下呈气态，C2H5Br、CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下呈液态且密度（填“”或“”）1g/cm3。3.卤代烃的化学性质（以CH3CH2Br为例）1、溴乙烷的取代反应已知：CH3CH3与氢氧化钠溶液不能反应，CH3CH2Br能否与氢氧化钠溶液反应?若反应，可能有什么物质产生？若反应，则生成乙醇和溴化钠，发生如下反应：CH2CH2Br＋NaOH→CH3CH2OH+NaBr条件：水溶液，加热2、溴乙烷的消去反应.[实验]按图2－18组装实验装置，①.大试管中加入5mL溴乙烷.②.加入15mL饱和KOH乙醇溶液，加热.③.向大试管中加入稀HNO3酸化.④.滴加2滴AgNO3溶液.现象：产生气体，大试管中有浅黄色沉淀生成.CH3CH2BrCH2＝CH2+HBrP42消去反应：有机化合物在一定条件下，从分子中脱去一个小分子（如H2O、HX等）而生成不饱和（含双键或叁键）化合物的反应，叫消去反应.一般来说，消去反应是发生在两个相邻碳原子上.[思考与交流]1．乙醇在反应中起到了什么作用？乙醇在反应中做溶剂，使溴乙烷充分溶解.2．检验乙烯气体时，为什么要在气体通入KMnO4酸性溶液前加一个盛有水的试管？起什么作用？除去HBr，因为HBr也能使KMnO4酸性溶液褪色.一、选择题1等质量下列烃完全燃烧消耗氧气最多的是（）A．CH4B．C2H6C．C3H6D．C6H62．与丙烯具有相同的碳氢百分含量，但既不是同系物又不是同分异构体()A.环丙烷B.环丁烷C.乙烯D.丙烷3．2mol乙炔跟2mol氢气在密闭容器中反应，当其达到平衡时，生成pmol乙烯，将平衡混合气体完全燃烧生成CO2和H2O，所需氧气的物质的量是()A.3molB.4molC.2pmolD.6mol4．某烃的分子式为C10H14，不能使溴水褪色，但可使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中只含一个烷基，则此烷基的结构有()A.2种B.5种C.4种D.7种5．属于苯的同系物是（）A、B、C、D、6．某烃结构式如下：－C≡C－CH＝CH－CH3，有关其结构说法正确的是:A.所有原子可能在同一平面上B.所有原子可能在同一条直线上C.所有碳原子可能在同一平面上D.所有氢原子可能在同一平面上7．有八种物质：①甲烷、②苯、③聚乙烯、④聚异戊二烯、⑤2－丁炔、⑥环己烷、⑦邻二苯酚、⑧环己烯，既能使酸性高锰酸钾溶液褪色，又能使溴水因反应而褪色的是（）A．③④⑤⑧B.④⑤⑦⑧C.④⑤⑧D.③④⑤⑦⑧8、乙烯和乙炔的混合气体完全燃烧时所需要的氧气的体积是原混合气体的体积的2.7倍，若混合气体与足量的氢气完全加成反应，消耗的氢气的体积是原混合气体的（）A1.2倍B1.4倍C1.6倍D1.8倍9下列在一定条件下进行的反应属于水解反应的是()①C12H22O11（麦芽糖）+H2O→2C6H12O6②②CH2=CH2+H2O=CH3CH2OH③CH3CH2Cl+H2O→CH3CH2OH+HCl④NH3·H2ONH4++OH-⑤CH3CH2ONa+H2O→CH3CH2OH+NaOH⑥CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H