第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物
第1节 有机化学反应类型
第1课时 有机化学反应的主要类型
[学习目标] 1.根据有机化合物的组成和结构特点，认识加成、取代和消去反应。2.能够判断给定化学方程式的反应类型。
一、加成反应
1．概念
有机化合物分子中的________________________的原子与其他______________________结合，生成新化合物的反应。
2．能发生加成反应的常见有机化合物
常见的能发生加成反应的有机化合物分子中一定含有不饱和官能团如____________或____________、______________等。如烯烃、炔烃、醛、酮、丙腈(CH3CH2C≡N)等。
3．加成反应的特点
(1)加成的部位：其他的原子或原子团只能加成在________________________的原子上。
(2)加成产物的碳架结构不变。
二、取代反应
1．概念
有机化合物分子中的某些________________________被其他________________________代替的反应。
2．常见的取代反应
(1)烷烃的取代反应
(2)苯及其同系物的取代反应
如制溴苯：
________________________________________________________________________。
(3)卤代烃的取代反应
溴乙烷制乙醇 ：________________________________。
(4)醇的取代反应
与钠反应：
________________________________________________________________________，
与乙酸反应：
________________________________________________________________________。
三、消去反应
1．概念
在一定条件下，有机化合物脱去
________________________________________________________________________
生成分子中含有______________________的化合物的反应。
2．常见的消去反应
(1)实验室制乙烯：
________________________________________________________________________。
(2)由2-氯丙烷制丙烯：
________________________________________________________________________。
(3)由2,3-二溴丁烷制1,3-丁二烯：
________________________________________________________________________。
知识点1 取代反应
1．下列反应不属于取代反应的是( )
A．C2H4和O2的反应
B．CH4和Cl2在光照条件下的反应
C．苯与浓硫酸、浓硝酸的共热
D．Cl—CH2—CH3与NaOH溶液共热
2．有机化学中取代反应范畴很广，下列6个反应中，属于取代反应范畴的是________。
知识点2 加成反应
3．下列各反应中属于加成反应的是( )
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
4．与CH2===CH2―→CH2Br—CH2Br的变化属于同一反应类型的是( )
A．CH3CHO―→C2H5OH
B．C2H5Cl―→CH2===CH2
D．CH3COOH―→CH3COOC2H5
知识点3 消去反应
5．下列卤代烃不能发生消去反应生成相同碳原子数的烃的是( )
A．氯仿 B．碘乙烷
C．1,2-二氯乙烷 D．(CH3)2CHCH2Br
6．从下列反应物到生成物，反应类型属于消去反应的是( )
练基础落实
1．下列反应中属于消去反应的是( )
A．乙烷与溴水的反应
B．一氯甲烷与KOH的乙醇溶液混合加热
C．氯苯与NaOH水溶液混合加热
D．溴丙烷与KOH的乙醇溶液混合加热
2．某气态烃1体积只能与1体积氯气发生加成反应，生成氯代烷烃，此氯代烷烃1 mol可与4 mol氯气发生完全的取代反应，则该烃的结构简式为( )
A．CH2===CH2 B．CH3CH===CH2
C．CH3CH3 D．CH2===CHCH===CH2
3．已知卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。应用这一反应，下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是( )
①CH3Br ②CH3CH2CH2CH2Br ③CH2BrCH2Br
④CH2BrCH2CH2CH2Br
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
练方法技巧
有机化合物消去规律的应用
4．下列物质中，不能发生消去反应的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
5．能发生消去反应，生成物中存在同分异构体的是( )
练综合拓展
6．1-溴丙烷与2-溴丙烷分别和氢氧化钠的醇溶液加热，则( )
A．产物相同 B．产物不同
C．碳氢键断裂的位置相同 D．碳溴键断裂的位置相同
7．为了检验某氯代烃中的氯元素，现进行如下操作。其中合理的是( )
A．取氯代烃少许，加入AgNO3溶液
B．取氯代烃少许与NaOH水溶液共热，然后加入AgNO3溶液
C．取氯代烃少许与NaOH水溶液共热后，加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液
D．取氯代烃少许与NaOH乙醇溶液共热后，加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液
8.(1)某烃A、B的分子式均为C6H10，它们的分子结构中无支链或侧链。
①A为环状化合物，它能与Br2发生加成反应，A的名称是________。
②B为链状烯烃，它与Br2加成后的可能产物只有两种，B的结构简式是
________________________________________________________________________。
(2)在一定条件下，某些不饱和烃分子可以进行自身加成反应，例如
。有机物甲的结构简式为
，它是由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到的。在此反应中除生成甲外，同时还得到另一种产量更多的有机物丙，其最长碳链仍为5个碳原子，丙是甲的同分异构体。则乙的结构简式是
________________________________________________________________________，
丙的结构简式是_____________________________。
9．烯烃A在一定条件下可以按下列途径进行反应：
已知：D的结构简式是，F1和F2、G1和G2分别互为同分异构体。
(1)A的结构简式是
________________________________________________________________________。
(2)属于取代反应的是______________，属于加成反应的是____________，属于消去反应的是__________。
(3)G1的结构简式是________________。
第2章 官能团与有机化学反应烃的衍生物
第1节 有机化学反应类型
第1课时 有机化学反应的主要类型
知识清单
一、1.不饱和键两端 原子或原子团 2. 3.(1)不饱和键两端
二、1.原子或原子团 原子或原子团
2．(2)
(3) (4)2CH3CH2OH＋
2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑
三、1.小分子物质 双键或叁键
对点训练
1．A
2．ACEF
解析 A可认为HNO3中的－NO2取代了H原子，属取代反应；C中反应，可认为是CH3CH2－基团取代了CH3CH2－OH中羟基上的H原子，是取代反应；E中CH3COOH中－OH被CH3OH中的CH3O－基团取代了下来，属于取代反应；F中油脂中3个RCO－基团被H－OH中3个H原子取代下来，属于取代反应。综上所述属取代反应的有A、C、E、F。
3．C [加成反应概念的内涵是分子里不饱和的原子和其他原子或原子团直接结合生成新物质。据此，①显然是加成反应；对于③，分子里有一个不饱和碳原子，而另一个不饱和原子是氧原子，这两个不饱和原子组成的原子团为，反应是H—H分子里的氢原子跟里的不饱和原子直接结合的反应，反应符合加成反应的概念，也是加成反应；④属于取代反应，②属于无机反应中的化合反应或氧化还原反应。]
4．A [CH3CHO与H2反应生成C2H5OH的反应属于加成反应。]
5．A 6.A
课后作业
1．D [卤代烃发生消去反应的外界条件是NaOH的醇溶液，结构条件是与卤素相连的碳原子的邻位碳上有氢，一氯甲烷中只有一个碳原子不能发生消去反应。]
2．A [根据题目中该烃加成反应所需氯气的量判断该烃分子中只含有一个双键，又根据取代反应需4体积氯气，判断该烃分子中只含有4个氢原子，A选项符合题意。]
3．D
4．C [卤代烃、醇发生消去反应时，要求卤素原子或羟基所连碳原子的邻位碳原子上有氢原子，否则不能发生消去反应。②中没有邻位碳原子，③中邻位碳原子上没有氢原子，均不能发生消去反应。]
5．B [C、D选项中与卤素原子相连的碳原子只有一个邻位碳，且都有氢原子，消去产物只有一种；A项虽然有两个邻位碳，但其为对称结构，消去产物只有一种；B项中有三个邻位碳原子，但其中两个为甲基，消去产物有两种，互为同分异构体。]
6．A [二者发生消去反应时断键位置分别是和，故产物均为CH2===CHCH3。]
7．C [检验卤代烃中是否含有氯元素时，由于卤代烃中的氯元素并非游离态的Cl—，故应加入NaOH溶液或NaOH的醇溶液，并加热，先使卤代烃水解或发生消去反应，产生Cl—，然后加入稀HNO3酸化，再加AgNO3，根据产生白色沉淀确定卤代烃中含有氯元素。先加HNO3酸化，是为了防止NaOH与AgNO3反应生成AgOH，再转化为Ag2O黑色沉淀干扰检验。]
8．(1)①环己烯
解析 (1)根据分子式，我们很容易判断出它比相同碳原子数的烷烃少了4个H，分子内可以含有2个双键或1个叁键或1个双键1个环，由于A为环状化合物，所以分子应该有1个双键1个环，且无支链，所以为环己烯。B为链状烯烃，且无支链，可能为
CH3—CH2—CH===CH—CH===CH2
或CH3—CH===CH—CH2—CH===CH2
或CH3—CH===CH—CH===CH—CH3
或CH2===CH—CH2—CH2—CH===CH2，但前3种物质与Br2加成产物均不止两种，所以不符合题意 。
(2)有机物甲由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到，由于甲中含有且有8个碳原子，则不饱和烃乙中也一定含有双键，且有4个碳原子，推知其结构简式应为。两分子的乙可按以下方式生成甲：
得：，也可按以下方式加成：
得：
9．(1) (2)② ①③④⑥⑦⑧ ⑤ (3)
解析 以D为切入点推知A，再由A推断B和C，推断C时将B→C和A→C两条线结合起来分析，可确定C为B的一溴代物；D与NaOH醇溶液共热，很明显是发生消去反应，依“足量”二字确定E是二烯烃，再顺向思维推知F、G。
第1节 有机化学反应类型
第1课时 有机化学反应的主要类型——加成反应、取代反应
[学习目标定位] 会根据有机物的组成和结构特点，分析加成反应、取代反应的原理，会书写常见有机物发生加成反应或取代反应的化学方程式。
1．有机化合物的结构与性质有着密切关系。根据结构预测性质的方法是首先找出官能团，然后从键的极性，碳原子的饱和程度等进一步分析预测有机化合物的性质，当有机物分子中含有不同基团时，邻近基团间往往存在相互影响，会使有机化合物表现出一些特性。
2．“人文奥运、科技奥运、绿色奥运”是2008年北京奥运会的重要特征。其中禁止运动员服用兴奋剂是重要举措之一。
某兴奋剂的结构简式为
请写出该结构简式含有的官能团：—OH、、—Cl。
3．完成下列化学反应方程式并回答问题。
(1)CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br；
(2)CH2===CH2＋H2OCH3—CH2OH；
(3)CH≡CH＋HClCH2===CHCl；
(4)CH3—CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl；
(6)CH3CH2CH3＋5O23CO2＋4H2O；
(7)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O；
在以上反应中(1)、(2)、(3)属于加成反应，(4)、(5)属于取代反应，(6)、(7)属于氧化反应。
探究点一 加成反应
1．有机化学反应常涉及到参加反应的主要有机物(结构特点)、与之反应的试剂、反应条件、反应产物及反应类型等。从反应类型上看主要的有机化学反应类型有加成反应、取代反应、消去反应等。此外还有氧化反应和还原反应。
2．加成反应是有机化合物分子中的不饱和键两端的原子与其他原子或原子团结合，生成饱和的或比较饱和的有机化合物的反应。
(1)发生加成反应的有机物结构中必须具有不饱和键，常见的不饱和键有碳碳双键、碳碳叁键和碳氧双键，一定条件下苯环也可发生加成反应。对应的有机化合物有烯烃、炔烃、醛、酮、芳香烃等。
(2)能与有机物发生加成反应的试剂常见的有H2、X2、HX、HCN、H2O等。
(3)发生加成反应时，不饱和键两端带部分正电荷(δ＋)的原子与试剂中带部分负电荷(δ－)的原子或原子团结合；不饱和键两端带部分负电荷(δ－)的原子与试剂中带部分正电荷(δ＋)的原子或原子团结合，生成反应产物。
完成下列反应的化学方程式：
[归纳总结]
(1)有机物发生加成反应的通式是
(2)根据有机物本身及试剂的结构特点，不同类型的不饱和键通常能与不同的试剂发生加成反应。
结构
试剂
产物
H2、X2、HX、H2O
烷、卤代烃、醇
—C≡C—
H2、X2、HX、H2O、HCN
烷、烯、烯醇、卤代
烃、腈、卤代烯烃
H2、HCN
醇、羟基腈
H2、X2
环烷烃、卤代烃
[活学活用]
1．制取一氯乙烷的最好方法是( )
A．乙烷和氯气反应 B．乙烯跟氯气反应
C．乙烯跟氢气、氯气反应 D．乙烯跟氯化氢反应
答案 D
解析 乙烷与Cl2的取代会生成各种取代产物，从一氯乙烷到六氯乙烷，乙烯与Cl2加成生成的是1,2-二氯乙烷，只有D中乙烯与HCl加成才恰好生成一氯乙烷。
2．与CH2===CH2―→CH2Br—CH2Br的变化，属于同一反应类型的是( )
C．C2H5OH―→CH3CHO
D．CH3COOH―→CH3COOC2H5
答案 A
解析 B是苯的硝化，属于取代反应；C是醇的氧化；D是酯化，也属于取代反应。
探究点二 取代反应
1．观察以下反应特点，回答问题。
CH3—CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
(1)以上反应从结构变化上看都是有机物中的某个或某些氢原子被其他原子或原子团代替的反应。这种反应称为取代反应。
(2)从化学键类型上分析，发生取代反应时断裂的是极性单键。有机化合物分子中有极性单键，就能发生取代反应。有机化合物与极性试剂的取代反应可用通式表示：
—＋1—1―→A—B1＋A1—B。
(3)根据上述规律完成下列反应方程式
①CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH2OH＋NaBr；
②CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O；
③CH3CH2Cl＋NH3―→CH3CH2—NH2＋HCl；
④CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr。
2．α-H的取代反应
(1)下面两个反应都能发生
①CH3—CH===CH2＋Cl2―→CH3CHClCH2Cl
从反应类型比较：①属于加成反应，②属于取代反应。①②反应的反应物完全相同，产物不同，发生的反应类型不同，原因在于反应条件不同。
(2)在含有官能团的有机化合物分子中，与官能团直接相连的碳原子称为α-C，其上面的氢原子称为α-H；与α-C相连的碳原子称为β-C，其上的氢原子称为β-H。由于受官能团影响α-C上的碳氢键最容易断裂，发生取代反应。
[归纳总结]
(1)有机化合物分子中有极性单键就能发生取代反应，取代反应在有机合成中具有重要作用。人们可以通过取代反应实现官能团的引入或转换，从而制得用途广泛的各种有机化合物。
(2)能够发生取代反应的有机物有烷烃、芳香烃、卤代烃、醇等，烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等分子中的烷基部分也能发生α-H的取代反应。
[活学活用]
3．由丙烯制备甘油()时发生的反应依次是( )
A．加成、取代、取代 B．加成、取代、加成
C．取代、加成、加成 D．取代、加成、取代
答案 D
解析 由CH3—CH===CH2制备需要引入3个羟基，根据所学的知识可以考虑卤代烃的取代，即要制备中间产物CH2XCHXCH2X，所以应首先使CH3—CH===CH2发生取代反应在—CH3上引入一个X原子，再发生加成反应，在双键上引入两个X原子，最后经取代反应制备甘油。
(1)有机物分子中含不饱和键或苯环，能发生加成反应。
(2)有机物分子中的官能团或α-H易被取代。
1．下列反应不属于取代反应的是( )
A．C2H4和O2的反应
B．CH4和Cl2的反应
C．苯和浓H2SO4、浓HNO3共热
D．CH3CH2Cl和NaOH溶液共热
答案 A
解析 A属于氧化反应，B、C、D均为取代反应。
2．某链烃1 mol最多能与2 mol HCl发生加成反应，所得的产物1 mol可与6 mol Cl2发生完全取代反应，则该烃为( )
A．C2H4 B．C3H6 C．C3H4 D．C2H2
答案 C
解析 能与2 mol HCl加成，通式符合CnH2n－2，由1 mol烃的加成产物可与6 mol Cl2发生完全取代可知烃中原来含有的H为6－2＝4个，即2n－2＝4，也即n＝3，所以原来的烃为C3H4。
3．将1 mol CH4与一定量的Cl2混合发生取代反应后，假设反应后CH4、Cl2均无剩余，若按生成等量的四种取代产物，则参加反应的Cl2的物质的量为( )
A．1.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol
答案 C
解析 由题目要求根据下列反应关系可求出：
CH4＋Cl2―→CH3Cl＋HCl
CH4＋2Cl2―→CH2Cl2＋2HCl
CH4＋3Cl2―→CHCl3＋3HCl
CH4＋4Cl2―→CCl4＋4HCl
4．一定条件下，1 mol下列物质与H2发生加成反应，消耗H2最多的是( )
A．丙炔 B．1-己烯 C．苯乙烯 D．氯乙烯
答案 C
解析 根据不饱和程度，苯乙烯与H2加成的对应关系为1∶4，消耗H2最多。
5．写出下列反应的化学方程式
(1)丙烯与HCl反应：
(2)乙醛与HCN反应：
(3)苯与浓H2SO4：
(4)1,2-二氯乙烷与NaOH溶液：
[基础过关]
一、加成反应及判断
1．下列有机物与HBr或HCN都能发生加成反应的是( )
A．CH2===CHCH3 B．CH≡CH
C．CH3CHO D．CH3C≡N
答案 B
2．下列各反应中属于加成反应的是( )
①CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
②H2＋Cl22HCl
④CH3CH3＋2Cl2CH2ClCH2Cl＋2HCl
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
答案 C
解析 加成反应的主要特征是有机物分子中的不饱和键变为饱和键或不饱和程度减小，符合此特征的只有①③。
3．某气态烃1 mol最多能和2 mol HCl加成，生成1 mol氯代烷，此氯代烷能和4 mol Cl2发生取代反应，生成物分子中只含C、Cl两种元素。则该气态烃是( )
A．C4H6 B．C3H4 C．C2H4 D．C2H2
答案 D
二、取代反应及判断
4．下列有机物中，能发生取代反应但不能发生酯化反应的是( )
A．CH3CH2C(CH3)2OH
B．CH3CH2CH2CH3
C．HO—CH2—CH2—COOH
D．CH3—CH2—COOH
答案 B
解析 能发生酯化反应的是醇或酸。
5．有机化学中取代反应范畴很广，下列反应中，属于取代反应范畴的是( )
②CH3CH2CH2CHCH3OH
CH3CH2CH===CHCH3＋H2O
③2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
答案 A
解析 ①可认为HNO3中的—NO2取代了H原子，属取代反应。③中反应，可认为是CH3CH2—基团取代了CH3CH2—OH中羟基上的H原子，是取代反应。
方法指导 有机物分子里某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。其特点是有机物分子中原子或原子团是一个换一个，即“有上有下”。
三、取代或加成产物的同分异构体的判断
6．下列物质进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同产物的是( )
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3
B．(CH3)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2
D．(CH3)3CCH2CH3
答案 D
7．下列有机物与HBr发生加成反应时，产物没有同分异构体的是( )
A．CH2===CHCH3 B．CH3CH===CHCH3
C．(CH3)2C===CHCH3 D．CH3CH2CH===CH2
答案 B
8．下列化合物分别经催化加氢后，不能得到2-甲基戊烷的是( )
答案 A
解析 烯烃与氢气加成时，不改变烃的碳架结构，其碳架结构为，不符合其结构的是A项。
[能力提升]
9．“芬必得”是一种具有解热、镇痛、抗生素作用的药物，“芬必得”主要成分的结构简式如下所示：
下列关于“芬必得”的叙述正确的是( )
A．该物质的分子式为C13H14O2
B．该物质不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．该物质不能发生取代反应
D．该物质可以与乙醇在一定的条件下反应生成酯
答案 D
10．已知卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生的反应为2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。应用这一反应，下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是( )
①CH3Br ②CH3CH2CH2CH2Br ③CH2BrCH2Br
④CH2BrCH2CH2CH2Br
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
答案 D
11．有机化合物与极性试剂发生取代反应的结果可以用下面的通式表示：
—＋— ―→—＋—
写出下列反应的化学方程式：
(1)溴乙烷跟NaHS反应：___________________________________________________。
(2)碘甲烷跟CH3COONa反应：_______________________________________________。
(3)乙醇跟氢溴酸反应：_________________________________________。
答案 (1)CH3CH2Br＋NaHS―→CH3CH2—SH＋NaBr
(2)CH3I＋CH3COONa―→CH3COOCH3＋NaI
(3)CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O
解析 根据反应规律知，溴乙烷中带部分正电荷的乙基跟NaHS中带负电荷的HS－结合生成CH3CH2—SH，溴乙烷中带部分负电荷的溴原子跟NaHS中带正电荷的Na＋结合生成NaBr，同规律下可得出(2)(3)两问的答案。
12．下面列出了一些常见的有机化合物和试剂。
(1)请将彼此间可能发生加成反应的物质和试剂连线。
有机化合物 试剂
乙烯 H2SO4
乙炔 HCN
乙醛 HCl
丙烯
(2)写出下列反应的化学方程式。
①丙烯与HCl反应_____________________________________________________。
②乙醛与HCN反应________________________________________________。
③生成丙烯腈_________________________________________________________。
④生成硫酸氢乙酯________________________________________________________。
答案 (1)
[拓展探究]
13．(1)某烃A、B的分子式均为C6H10，它们的分子结构中无支链或侧链。
①A为环状化合物，它能与Br2发生加成反应，A的名称是________。
②B为链状烯烃，它与Br2加成后的可能产物只有两种，B的结构简式是________。
(2)在一定条件下，某些不饱和烃分子可以进行自身加成反应，例如CH2。有机物甲的结构简式为，它是由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到的。在此反应中除生成甲外，同时还得到另一种产量更多的有机物丙，其最长碳链仍为5个碳原子，丙是甲的同分异构体。则乙的结构简式是__________________________________________，
丙的结构简式是___________________________________________。
答案 (1)①环己烯
②CH2===CH—CH2—CH2—CH===CH2
解析 (1)①根据分子式，我们很容易判断出它比相同碳原子数的烷烃少了4个H，分子内可以含有2个双键或1个叁键或1个双键1个环，由于A为环状化合物，所以分子中应该有1个双键1个环，且无支链，所以为环己烯。②B为链状烯烃，且无支链，可能为
CH3—CH2—CH===CH—CH===CH2
或CH3—CH===CH—CH2—CH===CH2
或CH3—CH===CH—CH===CH—CH3
或CH2===CH—CH2—CH2—CH===CH2，但前3种物质与Br2加成后的产物均不止两种，所以不符合题意 。
(2)有机物甲由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到，由于甲中含有且有8个碳原子，则不饱和烃乙中也一定含有双键，且有4个碳原子，推知其结构简式应为。两分子的乙可按以下方式生成甲：
得：，也可按以下方式加成：
得：。
