【高中化学】一轮复习学案：烃和卤代烃(选修5)

第二章烃和卤代烃【高考新动向】考点梳理1.以烷、烯、炔和芳香烃的代表物为例，比较它们在组成、结构、性质上的差异。2.了解天然气、石油液化气和汽油的主要成分及应用。3.了解卤代烃的典型代表物的组成和结构特点以及它们与其他有机物的相互联系。4.了解加成反应、取代反应和消去反应。5.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。【考纲全景透析】一、几类重要烃的代表物比较1.结构特点甲烷乙烯乙炔结构简式CH4CH2=CH2CH≡CH结构特点正四面体结构，C原子居于正四面体的中心，分子中的5个原子中没有任何4个原子处于同一平面内。其中任意三个原子在同一平面内，任意两个原子在同一直线上。平面型结构，分子中的6个原子处于同一平面内，键角都约为120°直线型结构，分子中的4个原子处于同一直线上。同一直线上的原子当然也处于同一平面内。空间构型物理性质无色气体，难溶于水无色气体，难溶于水无色气体，微溶于水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。其燃烧热为890kJ/mol，则燃烧的热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)；△H=－890kJ/mol②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＋H2催化剂△CH3—CH3③与卤化氢加成CH2＝CH2＋HX→CH3—CH2X④与水加成CH2＝CH2＋H2O催化剂CH3CH2OH⑤氧化反应①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＋3O2点燃2CO2+2H2O现象(火焰明亮，伴有黑烟)⑦加聚反应二、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．苯的物理性质颜色状态气味密度水溶性熔沸点毒性无色液体特殊气味比水小不溶于水低有毒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：可归结为易取代、难加成、易燃烧，与其他氧化剂一般不能发生反应。4、苯的同系物（1）概念：苯环上的氢原子被烷基取代的产物。通式为：CnH2n－6(n≥6)。（2）化学性质(以甲苯为例)①氧化反应：甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，说明苯环对烷基的影响使其取代基易被氧化。②取代反应a．苯的同系物的硝化反应b．苯的同系物可发生溴代反应有铁作催化剂时：光照时：5．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6.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)取代反应①条件：强碱的水溶液，加热②化学方程式为：C2H5Br＋H2O———→NaOH△CH3CH2OH＋HBr或CH3CH2Br＋NaOH——→H2O△CH3CH2OH＋NaBr4．卤代烃对环境的污染(1)氟氯烃在平流层中会破坏臭氧层，是造成臭氧空洞的罪魁祸首。(2)氟氯烃破坏臭氧层的原理①氟氯烃在平流层中受紫外线照射产生氯原子②氯原子可引发损耗臭氧的循环反应：Cl＋O3―→ClO＋O2ClO＋O―→Cl＋O2总的反应式：O3＋O——→Cl2O2③实际上氯原子起了催化作用2．检验卤代烃分子中卤素的方法(X表示卤素原子)(1)实验原理R—X＋H2O——→NaOH△R—OH＋HXHX＋NaOH===NaX＋H2OHNO3＋NaOH===NaNO3＋H2OAgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3(2)实验步骤：①取少量卤代烃；②加入NaOH溶液；③加热煮沸；④冷却；⑤加入稀硝酸酸化；⑥加入硝酸银溶液；⑦根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤族元素(氯、溴、碘)。(3)实验说明：①加热煮沸是为了加快水解反应的速率，因为不同的卤代烃水解的难易程度不同。②加入稀HNO3酸化的目的：中和过量的NaOH，防止NaOH与AgNO3反应生成的棕黑色Ag2O沉淀干扰对实验现象的观察；检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。(4)量的关系：据R—X～NaX～AgX,1mol一卤代烃可得到1mol卤化银(除F外)沉淀，常利用此量的关系来定量测定卤代烃。【热点难点全析】※考点卤代烃的水解反应和消去反应1.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被水中的—OH所取代，生成醇，R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX相邻的两个碳原子间脱去小分子HX+NaOH+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不饱和化合物2.反应规律(1)水解反应①所有卤代烃在NaOH的水溶液中均能发生水解反应②多卤代烃水解可生成多元醇，如BrCH2CH2Br+2NaOHCH2OH+2NaBr∣CH2OH(2)消去反应①两类卤代烃不能发生消去反应结构特点实例与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子CH3Cl与卤素原子相连的碳有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子②有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。例如：【典例】已知：R—CH==CH2＋HX―→A、B、C、D、E有下列转化关系：其中A、B分别是化学式C3H7Cl的两种同分异构体．根据上图中各物质的转化关系，填写下列空白：(1)A、B、C、D、E的结构简式为：A：______________.B：____________.C：____________.D：______________.E：______________.(2)完成下列反应的化学方程式：①A―→E：____________________________________.②B―→D：____________________________________.③C―→E：____________________________________.【解析】C3H7Cl的两种同分异构体分别为CH3CH2CH2Cl或.由图中的转化关系可知E为丙烯()．根据题目信息可知B为，即A为CH3CH2CH2Cl.进一步推知C为CH3CH2CH2OH，D为.【答案】(1)CH3CH2CH2ClCH3CH2CH2OHCH3CHCH2(2)①CH3CH2CH2Cl＋NaOH――→乙醇△CH3－CH===CH2↑＋NaCl＋H2O②＋NaOH――→水△＋NaCl③CH3CH2CH2OH―――→浓H2SO4△CH3—CH===CH2↑＋H2O【高考零距离】1.（2012·广东卷）过渡金属催化的新型碳－碳偶联反应是近年来有机合成的研究热点之一，如：反应①BrCHO＋CH3COOCHCHCH3CH2――→一定条件ⅠⅡBrCHCHCHOHCH3CH2化合物Ⅱ可由化合物Ⅲ合成：C4H7Br――→NaOH，H2O△CH3CHCHOHCH2――→CH3COCl有机碱ⅢⅣCH3COOCHCHCH3CH2Ⅱ(1)化合物Ⅰ的分子式为________。(2)化合物Ⅱ与Br2加成的产物的结构简式为________。(3)化合物Ⅲ的结构简式为_________________________________。(4)在浓硫酸存在和加热条件下，化合物Ⅳ易发生消去反应生成不含甲基的产物，该反应方程式为____________________________________________________(注明反应条件)，因此，在碱性条件下，由Ⅳ与CH3COCl反应合成Ⅱ，其反应类型为________。(5)Ⅳ的一种同分异构体Ⅴ能发生银镜反应，Ⅴ与Ⅱ也可发生类似反应①的反应，生成化合物Ⅵ，Ⅵ的结构简式为______________(写出其中一种)。【答案】(1)C7H5OBr或C7H5BrO(2)CH3C—OCHCHBr—CH2BrOCH3(3)CH3CHCHBrCH2(4)CH3CHCHOHCH2――→浓硫酸△CH2===CHCH===CH2＋H2O取代反应(5)CH3CH2CH2CHCHCH===CH2OHCH3或CH3—CH—CHCHCH===CH2CH3OHCH3【解析】本题考查烃的衍生物的组成、结构和主要性质，考查考生接受、吸收、整合有机化学信息的能力，以及分析有机化学基础问题和解决有机化学基础等问题的能力。(1)根据反应①中Ⅰ的结构简式可知，Ⅰ是由Br—、和—CHO构成的对溴苯甲醛或4­溴苯甲醛，所以其分子式为C7H5OBr或C7H5BrO；(2)Ⅱ的官能团是酯基和碳碳双键，因而兼有酯和烯烃的化学性质，只有后者能与Br2发生如下加成反应：“CH3COOCH(CH3)CH===CH2＋Br2―→CH3COOCH(CH3)CHBr—CH2Br”，则加成产物的结构简式为CH3COOCH(CH3)CHBr—CH2Br；(3)根据反应条件可知卤代烃Ⅲ与NaOH水溶液共热时发生水解反应生成醇和NaBr，Ⅳ的结构简式为CH3CH(OH)CH===CH2，由此逆推可知Ⅲ是3­溴­1­丁烯，其结构简式为CH3CHBrCH===CH2；(4)Ⅳ的官能团是羟基和碳碳双键，因此兼有醇和烯烃的化学性质，前者能在浓硫酸催化加热时发生消去反应，生成含有不饱和键的二烯烃，由于产物不含甲基，则只能生成CH2===CHCH===CH2(1,3­丁二烯)和水；碱性条件下，CH3COCl＋H—OCH(CH3)CH===CH2―→CH3COOCH(