2017_2018学年高中化学全一册教学案（打包20套）苏教版选修5

第一单元 有机化学的发展与应用
[目标导航]　1.了解有机物的发现和有机化学的发展历史。2.认识有机物在人类生活和社会经济发展中的重要意义。
一、有机化学的发展
1.早期的有机化学：在3000多年前已经用煤作为燃料，2000多年前就掌握了石油和天然气的开采技术，从植物中提取染料、药物和香料等物质也已经有上千年的历史。
2.19世纪初，瑞典化学家贝采利乌斯提出有机化学概念，有机化学逐渐发展成为化学的一个重要分支。
3.19世纪中叶，德国化学家维勒，第一次由无机物氰酸铵合成有机物——尿素，推翻“生命力论”，打破了无机物和有机物的界限。
议一议
你能说出有机物与无机物有哪些不同吗？
答案　(1)组成与结构
有机物
无机物
种类多少
种类繁多(7000万种以上)
比有机物少得多(仅数百万种)
化学键
有机物分子中多数是以共价键结合
离子键、共价键都有可能存在
晶体类型
大多数有机物是分子晶体
可以是离子晶体、原子晶体或分子晶体
(2)物理性质
有机物
无机物
溶解性
大多数有机物难溶于水，易溶于苯、汽油、四氯化碳(CCl4)等有机溶剂
大多数无机物易溶于水而难溶于有机溶剂
耐热性
多数熔点较低，不耐热，受热易分解
多数熔点较高，耐热，受热难分解
导电性
大多数有机物是非电解质，不易导电
大多数无机物是电解质，溶解于水或熔融状态下能导电
(3)化学性质
有机物
无机物
可燃性
大多数有机物容易燃烧
大多数无机物难燃烧
化学反应特点
大多数有机反应复杂，反应速率慢，往往需要催化剂、加热、加压等条件，并且在反应过程中常常伴有副反应的发生
无机物之间的反应简单、速率快、副反应少
表示方法
方程式用“―→”
方程式用“===”
二、有机化学的应用
1.在人类衣食住行所需的物品中，有许多来源于天然有机物，如糖类、油脂、蛋白质、石油、天然气、天然橡胶等。
2.有机物在维持生命活动的过程中发挥着重要作用。生命体中许多物质都是有机物，如糖类、脂肪、氨基酸、蛋白质、核酸等。
3.合成药物中的大多数是有机化合物，在帮助人们战胜疾病、延长寿命的过程中发挥着重要的作用。
4.具有特殊功能有机物的使用，改变了人们的生活习惯，提高了人类的生活质量。
5.越来越多的合成有机物进入了人类的生活。如今，塑料、合成纤维、合成橡胶、合成药物等有机物广泛用于生活的方方面面，人类对人工合成的化学物质的依赖性日益增强。1965年，世界上第一次用人工方法合成的蛋白质——结晶牛胰岛素在中国诞生。
议一议
1.你能举例说明有机化学的发展对提高人类生活质量有何重大影响吗？
答案　在人类衣食住行所需的物品中，有许多来源于天然有机物，如糖类、油脂、蛋白质、石油、天然气、天然橡胶等。塑料、合成纤维、合成橡胶、合成药物等合成有机物也广泛应用于生活的方方面面。
2.为什么说“从某种意义上讲，化学家为人类社会的发展合成了一个新的‘自然界’”？
答案　随着社会的进步和科学技术的发展，人类对具有特殊功能的有机物的需求日益增大。这些有机物的合成和使用改变了人们的生活习惯，提高了人类的生活质量。从某种意义上讲，化学家为人类社会的发展合成了一个新的“自然界”。
有机化学的发展与应用
例　下列说法错误的是(　　)
A.维勒用无机物合成了尿素，突破了无机物与有机物的界限
B.前几年特氟隆(聚四氟乙烯)不粘锅事件曾引起公众关注，特氟隆属于有机物
C.青霉素和阿司匹林分别属于抗生素类和解热镇痛类的人工合成药物
D.科恩和波普尔因理论化学方面的贡献获诺贝尔化学奖，意味着化学已成为以理论研究为主的学科
解析　理论对化学的发展起着指导性作用，但化学是一门以实验为基础的学科，故D错。
答案　D
知识拓展　
1.有机化学的发展
2.有机化学的应用
变式训练　下列关于有机化学发展与应用的描述不正确的是(　　)
A.19世纪初瑞典化学家贝采利乌斯合成尿素，使人们摒弃“生命力论”思想
B.糖类、油脂、蛋白质均为有机物，能够为人类提供能量和营养成分
C.1965年中国合成的结晶牛胰岛素是世界上第一次用人工的方法合成的具有生物活性的蛋白质
D.合成纤维、合成树脂等在宇航服、飞行器中的应用说明航空航天工业离不开有机化学的支持
答案　A
解析　A项中贝采利乌斯对有机化学的贡献是提出了有机化学和有机物的概念，但他本人深受“生命力论”思想的影响，认为无机物不能转化为有机物，故A错；糖类、油脂、蛋白质均为含碳的有机物，很多种类在日常生活中可做成食品为人类提供能量和营养成分，故B正确；1965年中国在世界上首次人工合成出具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素，故C正确；有机化学产品尤其是高分子复合材料在航空航天工业中应用广泛，因此航空航天工业离不开有机化学，D项正确。
1.据报道，90年代前六年人类发现和创造的化合物为1000万种，这正巧相当于1990年前人类在1000多年来已知物质的总和。此外，关于物质的信息量也剧增。请你推断，新发现和新创造的物质主要是(　　)
A.盐类 B.无机物
C.碳氢化合物 D.有机物
答案　D
2.三聚氰胺(结构简式如图所示)是一种重要的化工原料，可用于阻燃剂、水泥减水剂和高分子合成等领域。一些不法分子却往牛奶中加入三聚氰胺，以提高奶制品的含氮量。下列说法正确的是(　　)
A.三聚氰胺是一种蛋白质
B.三聚氰胺是高分子化合物
C.三聚氰胺分子中含有碳碳双键
D.三聚氰胺的分子式为C3H6N6
答案　D
3.首次提出了“有机化学”概念的化学家是(　　)
A.李比希 B.维勒
C.舍勒 D.贝采利乌斯
答案　D
解析　李比希创立了有机物定量分析法，提出了早期的“基团理论”；维勒首次合成尿素；舍勒主要从事有机物的提取；提出“有机化合物”和“有机化学”概念的是瑞典化学家贝采利乌斯，故D正确。
4.以下有关说法不正确的是(　　)
A.有机化学是19世纪的新兴学科，其发展与其他学科无关
B.日常生活中广泛使用的有机合成材料塑料、合成橡胶、合成纤维等均是有机化学的贡献
C.有机化学能破译并合成蛋白质，认识并改变遗传分子，从分子水平上揭示生命奥秘
D.新型农药的研制使用体现了有机化学对农业发展的贡献
答案　A
解析　有机化学自19世纪由贝采利乌斯提出并形成独立学科，其发展与其他学科或多或少都有联系，有的还联系非常密切如生物学、生命科学等，故A错；有机化学研究产生的合成材料对人类的生产、生活起了巨大的推动作用，小到衣食住行，大到航空航天，都离不开有机化学，B正确；新型农药的使用促进了农业的发展，D正确。
[基础过关]
一、有机化合物的发展
1.1828年，德国化学家维勒使用一种无机盐直接转变为有机物尿素，这一成果成为有机化学的里程碑。维勒使用的无机盐是(　　)
A.(NH4)2CO3 B.NH4NO3
C.NH4CNO D.CH3COONH4
答案　C
解析　维勒用无机盐转变成尿素，开创了合成时代，打破了有机物只能从有机体中得到，使用的无机盐是氰酸铵，故C正确。
2.下列不属于有机物的是(　　)
A.氯化钠 B.醋酸
C.乙炔 D.尿素
答案　A
解析　含有碳元素的化合物是有机物，则醋酸、乙炔、尿素均是有机物，氯化钠是无机化合物，答案选A。
3.下列关于有机物的说法正确的是(　　)
A.迄今有机化合物种类已达几千万种，远远高于无机物，但碳在地壳中含量却不是很高
B.有机物种类繁多的一个重要原因是同系物现象的存在
C.有机物与我们生活息息相关，石油、甘油、豆油；清洁剂、粘合剂、干燥剂；人造纤维、合成纤维、光导纤维都是有机物
D.组成有机物的元素除碳外还有氢、氧、氮、硫、卤素、磷等，NH4CNO、CCl4都是有机物
答案　A
解析　有机物种类繁多的原因：碳原子成键方式的多样性和有机物存在同分异构现象。有机化合物种类远远高于无机物，但碳在地壳中含量却不是很高，正确；B项，同系物只代表一类物质，不是有机物种类繁多的一个原因，错误；C项干燥剂多是无机物，光导纤维的主要材料为二氧化硅，为无机材料，错误；D项NH4CNO都是无机物，错误。
4.下列说法正确的是(　　)
A.人类不仅能合成自然界里已有的许多有机物，而且能够合成自然界中原本不存在的多种性质良好的有机物
B.有机物是含碳的化合物，不论是尿素[CO(NH2)2]，还是碳酸氢铵(NH4HCO3)及CO2都是有机物
C.有机物完全燃烧后所得到的产物都只有水和二氧化碳
D.黑火药发明是中国在有机化学史上对世界作出重大贡献
答案　A
解析　有机物的来源：①从自然界中动物、植物等生物体中获得的天然有机物；②由非生物体合成的自然界中原来没有的有机物，如合成橡胶、合成纤维、药物等。有机物虽然是含碳的化合物，但是一些含碳的化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐等因为其性质与无机物相似，故属于无机物。有机物的组成中除主要有碳元素之外，通常还有氢、氧、氮、硫、磷、卤素等其他元素，因此当有机物完全燃烧时，生成的产物不一定只有二氧化碳和水，若有机物的组成只含碳、氢两种元素或含碳、氢、氧三种元素时，这类有机物完全燃烧时就只生成二氧化碳和水。黑火药是无机混合物。
二、有机物的应用
5.石墨炔是由1,3-二炔键与苯环形成的平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性和半导体性能。下列关于石墨炔的说法不正确的是(　　)
A.石墨炔属于芳香烃
B.石墨炔与金刚石互为同素异形体
C.石墨炔有望代替半导体材料硅在电子产品中得到广泛应用
D.石墨炔孔径略大于H2分子的直径，因此它是理想的H2提纯薄膜
答案　A
解析　石墨炔是全碳分子，不属碳氢化合物，更不是芳香烃，选项A不正确；石墨炔是全碳分子，属碳的单质，与金刚石互为同素异形体，选项B正确；石墨炔具有优良的化学稳定性和半导体性能，可代替半导体材料硅在电子产品中得到应用，选项C正确；石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作分子筛让小分子H2通过，达到提纯的目的，选项D正确。
6.20世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高作出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是(　　)
A.玻璃　纤维素　青霉素
B.尿素　食盐　聚乙烯
C.涤纶　洗衣粉　阿司匹林
D.石英　橡胶　磷化铟
答案　C
解析　A项，纤维素在自然界中大量存在，如棉花等；B项，食盐大量存在于海水中；C项，三种物质都是人工合成的，自然界中没有；D项，石英存在于自然界中，如水晶等。
7.据估计，地球上的绿色植物通过光合作用每年能结合来自CO2中的碳1500亿吨和来自水中的氢250亿吨，并释放4000亿吨氧气。光合作用的过程一般可用下式表示：
CO2＋H2O＋微量元素(P、N等)(蛋白质、碳水化合物、脂肪等)＋O2
下列说法不正确的是(　　)
A.某些无机物通过光合作用可转化为有机物
B.含碳的化合物都属于有机物
C.叶绿素能够参与光合作用的光反应
D.增加植被，保护环境是人类生存的需要
答案　B
解析　碳的氧化物、碳酸盐等，它们在物质的分类上属于无机物。
三、有机物与无机物的比较
8.下列说法中，正确的是(　　)
A.有机物都是从有机体中分离出的物质
B.凡是含有碳元素的化合物都属于有机化合物
C.有机化学是研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学
D.有机化学萌发于16世纪，创立并成熟于17、18世纪
答案　C
解析　有机物既可以从有机体中分离提取，也可由无机物人工合成，选项A错误；有机物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、Na2CO3、CaC2等含有碳元素的化合物就属于无机物，选项B错误；有机化学就是研究有机物的组成、结构、性质、制备方法和应用的科学，选项C正确；有机化学萌发于17世纪，创立并成熟于18、19世纪，选项D错误。
9.关于有机物主要特点的下列说法中不正确的有(　　)
A.大多数有机物难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂
B.有机物的熔点低、受热易分解，且都能燃烧
C.绝大多数有机物是非电解质，不易导电
D.有机物的化学反应比较复杂，一般较慢且有副反应
答案　B
解析　有机物大多数是非极性分子，A正确；有的有机物不能燃烧，如卤代烃，B错误；C、D正确。答案选B。
10.下面列举了一些化合物的组成或性质，以此能够说明该化合物肯定属于有机物的是(　　)
A.仅由碳、氢两种元素组成
B.仅由碳、氢、氧三种元素组成
C.在氧气中燃烧，且只生成二氧化碳
D.熔点低，且不溶于水
答案　A
解析　本题可以采用例举法。B项，碳酸是由碳、氢、氧三种元素组成，但它属于无机物，故错；C项，CO与O2反应，可生成CO2，但CO属于无机物，故错；D项，H2不溶于水，且熔点低，但H2属于无机物。A项正确。
11.下列选项中正确的是(　　)
A.有机物都是共价化合物
B.易溶于酒精、汽油等的物质一定是有机物
C.有机物在一定条件下都能够相互转化
D.有机物与无机物在性质上的差别不是绝对的
答案　D
解析　有机物分子里各原子间大多以共价键结合为共价化合物，但也有形成离子键的离子化合物，如CH3COONa、HCOONH4等；易溶于酒精、汽油的物质既可能是有机物(如苯、乙酸乙酯等)，也可能是无机物(如Br2、I2等)；有机物之间的反应是很复杂的，有的有机物之间在一定条件下可以相互转化，有的有机物之间则不能相互转化；有机物与无机物之间没有绝对的界限，在性质上的差别很大，有的性质相似，有的性质不同。
[能力提升]
12.(1)下列有机物中属于天然有机物的是________，属于合成有机物的是________。
①塑料　②糖类　③油脂　④蛋白质　⑤合成橡胶　
⑥合成药物　⑦结晶牛胰岛素　⑧合成纤维　⑨天然橡胶　⑩天然气　?石油
(2)1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了蛋白质——________________，这是我国科学家对有机化学的又一重大贡献，它标志着人类合成蛋白质时代的开始。
答案　(1)②③④⑨⑩?　①⑤⑥⑦⑧
(2)结晶牛胰岛素
解析　(1)糖类、油脂、蛋白质、天然橡胶、天然气、石油在自然界中都存在，属于天然有机物；塑料、合成橡胶、合成药物、结晶牛胰岛素、合成纤维在自然界中没有，都是人工合成出来的有机物。(2)我国科学家在世界上第一次用人工方法合成的蛋白质是结晶牛胰岛素。
13.1828年，德国化学家维勒首次用无机物人工合成了有机物尿素。实验过程如下：
AgCNO(氰酸根)NH4CNO(氰酸铵)尿素
(1)已知反应①为复分解反应。请写出反应①和反应②的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)NH4CNO与尿素的关系是________。
A.同种物质 B.同分异构体
C.同素异形体 D.同位素
答案　(1)①NH4Cl＋AgCNO===AgCl↓＋NH4CNO
②NH4CNOCO(NH2)2　(2)B
解析　(1)AgCNO生成NH4CNO的反应为离子反应，应朝着离子浓度减小的方向进行，可使其生成AgCl沉淀即AgCNO与NH4Cl反应。
[拓展探究]
14.德国化学家柯尔贝(Kolbe,1818—1884)花了7年时间，用氯气、氢气等无机物，在1845年合成了醋酸，用事实支持了维勒的结论，他合成醋酸的方法如下：
①C＋2SCS2
②CS2＋3Cl2CCl4＋S2Cl2
③2CCl4CCl2===CCl2＋2Cl2
④CCl2===CCl2＋2H2O＋Cl2―→CCl3COOH＋3HCl
⑤CCl3COOH＋3H2CH3COOH＋3HCl
(1)从无机物合成有机物的角度看，反应________就实现了目标。
(2)五步反应是否都是氧化还原反应？________，理由是_____________________________。
(3)反应⑤的类型是________。
A.取代反应 B.加成反应
C.消去反应 D.聚合反应
答案　(1)①　(2)是　均有元素化合价的变化　(3)A
解析　(1)C和S都是无机物，反应生成的CS2为有机物，实现了用无机物合成有机物的目标。(2)根据反应前后元素化合价是否发生变化判断是否为氧化还原反应，对本题来说，看是否有单质参加反应或是否有单质生成最为直观。(3)反应⑤可看作是—CCl3上的3个—Cl被3个—H取代后生成了—CH3。
第二单元 科学家怎样研究有机物
[目标导航]　1.了解用李比希法定量分析有机化合物所含元素的一般方法，并能进行有关计算。2.知道确定有机化合物最简式及分子式的常用方法。3.知道可运用红外光谱、核磁共振氢谱以及化学实验方法确定有机化合物的分子结构。4.能区分手性碳原子、手性分子、对映异构体，能用同位素示踪法解释简单的化学反应。
一、有机化合物组成的研究
1.最简式
又称为实验式，指有机化合物中所含各元素原子个数的最简整数比。
2.确定有机化合物元素组成的方法
(1)李比希燃烧法：有机物完全燃烧后，各元素对应的产物为C→CO2，H→H2O。
(2)钠融法：可定性地检测有机物中是否含有氮、氯、溴、硫等元素。
(3)铜丝燃烧法：定性确定有机物中是否存在卤素。
(4)元素分析仪：确定有机化合物的组成
①元素分析仪工作原理：使有机化合物充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。
②元素分析仪特点
议一议
1.一种有机物燃烧后的产物只有CO2和H2O，该有机物所含元素只有碳和氢吗？如何判断是否含有氧元素？
答案　不一定，若产物只有CO2和H2O，其组成元素肯定有C、H元素，可能有O元素。判断该有机物中是否含氧元素的方法如下：
设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为m(C)，H2O中氢元素质量为m(H)。若：
m(有机物)＞m(C)＋m(H)→有机物中含有氧元素
m(有机物)＝m(C)＋m(H)→有机物中不含氧元素
2.最简式和分子式的区别与联系是什么？
答案　最简式是表示化合物分子中所含各元素的原子数目最简整数比的式子，不能确切表明分子中原子个数，具有同一最简式的物质往往不止一种。分子式是表示化合物分子所含元素的种类及其原子数目的式子。最简式相同的物质，若相对分子质量不同，其分子式就不同。
二、有机化合物结构的研究
1.李比希基团理论
(1)在有机化合物分子中，原子主要通过共价键结合在一起。原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。
(2)1838年，李比希提出了“基”的定义：①有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分；②“基”在化合物中可被某种元素的单个原子所置换；③置换“基”的基团，可以被其他基团所取代。在有机化学发展的历史进程中，基团理论对有机化学的发展起到了巨大的推动作用。人们在研究有机化合物时首先研究其所具有的基团，如羟基、醛基、羧基、氨基、烃基等。(写出常见的基团名称)
2.研究有机物结构的物理方法
(1)现代化学测定有机化合物结构的分析方法很多，经常采用的是核磁共振和红外光谱等方法。
(2)在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物中的1H核磁共振谱进行分析，有机化合物分子中的氢原子核，所处的化学环境不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标位置也就不同。
(3)红外光谱是利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况，初步判断该有机化合物中具有哪些基团。
(4)测定有机物的组成和结构的现代分析方法，还有质谱法和紫外光谱法等。
3.手性分子
(1)手性碳原子是指与4个不同的原子或原子团相连的碳原子。
(2)手性分子是指含有手性碳原子的有机物分子。
议一议
1.在现代化学测定有机化合物结构的常用方法中，它们的分析原理有何不同？应用又有何不同点？
答案　(1)核磁共振氢谱
原理：氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收的频率不同，在核磁共振谱图上出现的位置也不同，且吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此，从核磁共振氢谱图上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目。
氢核磁共振反映的是等效氢原子的种类，等效氢原子的种类反映的是分子的对称性，反过来也一样。
作用：根据谱图中不同的峰，确定氢的种类，根据峰的面积确定氢原子数目比。
(2)红外光谱
原理：在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，当用红外线照射有机物时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
作用：根据谱图可得出有机物含有何种化学键或哪些官能团。
(3)质谱
原理：通过对样品离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量分析的一种方法。
作用：主要用以确定有机物分子的相对分子质量。
2.下图是分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱图，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR谱图吗？为什么？
答案　乙图是乙醇的1H-NMR谱图。乙醇分子中有3种不同化学环境的氢原子，如果在1H-NMR谱上观察到氢原子给出的峰只有一种，那么该物质为CH3OCH3，如果在1H-NMR谱上观察到氢原子给出的峰有三种，且强度之比为3∶2∶1，那么该物质为CH3CH2OH。因此，从核磁共振氢谱图上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目。
3.手性碳原子、手性分子与对映异构的联系？对映异构体具有什么特性？
答案　在一个有机物分子中，如果有1个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团，则该碳原子被称为手性碳原子。含有手性碳原子的有机分子又叫手性分子，手性分子存在着对映异构体，即两者的空间构型互为物体与镜像关系。对映异构体具有旋光性。
三、有机化学反应的研究
1.CH4与Cl2在光照条件下发生的卤代反应，是一个自由基型链反应，Cl2分子在光照或加热条件下形成氯原子，即氯自由基；氯自由基与甲烷分子发生碰撞时，从甲烷分子中夺得一个氢原子，生成氯化氢分子，甲烷则转变为甲基自由基；甲基自由基与氯气分子发生碰撞时，从氯气分子中夺得一个氯原子，生成一氯甲烷分子。
2.判断乙酸乙酯发生水解时共价键断裂情况可采用同位素原子示踪法。
议一议
将乙酸乙酯与HO混合后，加入硫酸作催化剂，乙酸乙酯在加热条件下将发生水解反应。下面是该反应的化学方程式：
根据产物中18O的分布情况，试判断乙酸乙酯在发生水解反应时分子中的哪个共价键发生了断裂？
答案　乙酯乙酯在发生水解反应时分子中与C==O相连的C—O键断裂。
解析　产物乙酸中含有18O，而乙醇分子中没有18O，说明乙酸乙酯在发生水解反应时，分子中与C==O相连的C—O键断裂，水中—18O—H取代了—O—C2H5，而水中—H与—O—C2H5结合，从而生成和CH3CH2—O—H两种产物。
一、有机物分子式的确定
基本思路
1.有机物组成元素的推断
一般来说，某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素可能为C、H或C、H、O。
欲判断该有机物是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将C、H的质量之和与原有机物质量比较，若两者相等，则原有机物的组成中不含氧元素；否则，原有机物的组成中含氧元素。
2.有机物分子式的确定
(1)直接法
―→1mol有机物中各原子的物质的量―→分子式
(2)实验式法
各元素的质量分数―→最简式分子式
(3)商余法
Mr表示烃的相对分子质量
①
＝＝A……
②＝x……余y，则烃分子式一般为CxHy
(4)方程式法
利用反应物与生成物之间量的关系求分子式，如：
①利用官能团的数目与反应物和生成物量的关系；
②利用有机燃烧通式及消耗O2的量或生成物的量通过计算确定有机物分子式。
常用方程式为
CxHy＋O2xCO2＋H2O
CxHyOz＋O2xCO2＋H2O
(5)通式法
物质性质等―→有机物类别及组成通式n值―→分子式。
(6)平均分子式法
直接计算1mol有机混合物中各元素原子的物质的量―→分子中各原子个数―→平均分子式混合物各组分的分子式。
例1　用元素分析仪分析6.4mg某有机化合物，测得生成8.8mgCO2和7.2mgH2O，无其他物质生成。下列说法中正确的是(　　)
A.该化合物的分子式为C2H8O2
B.该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2
C.无法确定该化合物中是否含有氧元素
D.该化合物中一定含有氧元素
解析　由于只含C、H、O元素的有机物分子中氢原子数最多为碳原子数的2倍再加2，故该有机化合物的分子式不是C2H8O2，A项错误；8.8mgCO2为0.0002mol，含碳元素2.4mg；7.2mgH2O中含氢元素0.8mg，即含氢原子0.0008mol。因此原6.4mg有机物中一定含氧元素，氧元素质量为6.4mg－2.4mg－0.8mg＝3.2mg，含氧原子0.0002mol，则C项不正确，D项正确；碳、氢原子个数比为0.0002∶0.0008＝1∶4，B项错误。
答案　D
解题反思　根据完全燃烧判断有机物的元素组成时要综合利用燃烧产物和质量守恒来判断。
变式训练1　某有机物在氧气中充分燃烧，生成的二氧化碳和水的物质的量之比为1∶1，由此可得出的正确结论是(　　)
A.该有机物分子中碳、氢、氧原子个数比为1∶2∶3
B.该有机物分子中碳、氢原子个数比为1∶2
C.该有机物中肯定含氧
D.该有机物一定不含氧
答案　B
解析　n(CO2)∶n(H2O)＝1∶1，则n(C)∶n(H)＝1∶2，CO2和H2O中的氧可能来自于氧气中的氧元素，从题中条件无法确定。故B项正确。
二、有机物结构的确定
确定有机物结构式的方法
1.根据1H核磁共振谱图，分析氢的种类和数目。
2.根据红外光谱图，分析有机物所含的化学键或官能团。
3.根据有机物性质推断官能团：有机化合物的官能团都具有特征化学性质，故可以通过化学反应对其进行鉴别和确定，从而推断官能团，区分开同分异构体。因此要熟记常见官能团的特征性质。
4.直接推出：C2H6、C3H8、CH4O等不具有同分异构体的可直接推出。
例2　有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤
解释或实验结论
(1)称取A9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍
(1)A的相对分子质量为________
(2)将此9.0gA在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g
(2)A的分子式为____
(3)另取A9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)
(3)用结构简式表示A中含有的官能团：________、________
(4)A的1H核磁共振谱如图
(4)A中含有________种氢原子
(5)综上所述，A的结构简式为________
解析　(1)A的密度是相同条件下H2的45倍，则相对分子质量为45×2＝90。9.0gA的物质的量为0.1mol。
(2)燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，说明0.1molA燃烧生成0.3molH2O和0.3molCO2。含O的物质的量为n(O)＝＝0.3 (mol)，则1molA中含有6molH、3molC、3molO，故分子式为C3H6O3。
(3)0.1molA跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24LH2，说明分子中含有一个—COOH和一个—OH。
(4)A的1H核磁共振谱中有4个峰，说明分子中含有4种类型的氢原子，且个数比是1∶1∶1∶3。
(5)综上所述，A的结构简式为。
答案　(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH
(4)4　(5)
解题反思　由分子式确定有机物结构式的一般步骤
有机物分子式可能具有的同分异构体同分异构体中的各种官能团―→
变式训练2　有X、Y、Z三种有机物，按要求回答下列问题。
(1)取3.0g有机物X，完全燃烧后生成3.6g水和3.36LCO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，则该有机物的分子式为________。
(2)有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱如图所示：
则该有机物可能的结构为________(填字母)。
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2COOCH3
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH
(3)有机物Z的结构可能有和两种，要对其结构进行物理方法鉴定，可用________或________。
答案　(1)C3H8O　(2)AB　(3)红外光谱法　核磁共振　氢谱法
解析　(1)m(C)＝×12 g·mol－1＝1.8 g，m(H)＝×2×1 g·mol－1＝0.4 g，
则m(O)＝3.0 g－1.8 g－0.4 g＝0.8 g，
所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶＝3∶8∶1，又因为该有机物对氢气的相对密度为30，所以X的分子式为C3H8O。
(2)A、B项都有两个—CH3，且不对称，都含有C==O、C—O—C，所以A、B项符合图示；C项只有一个—CH3，不会出现不对称的现象；D项中没有C—O—C键，且—CH3为对称结构。
1.能够确定有机物相对分子质量的方法是(　　)
A.红外光谱 B.质谱
C.核磁共振氢谱 D.紫外光谱
答案　B
2.某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则该有机物必须满足的条件是(　　)
A.分子中C、H、O的个数比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数比为1∶2
C.该有机物的相对分子质量为14
D.该分子中肯定不含氧原子
答案　B
解析　根据生成等物质的量的H2O和CO2，只能推断出分子中C、H个数比为1∶2，不能确定是否含有氧原子，也不能推断其相对分子质量。
3.给CH3COOH、C2HOH与浓硫酸的混合物加热，一段时间后，下列有关说法正确的是(　　)
A.18O存在乙酸分子中
B.18O存在于乙酸乙酯和乙醇中
C.18O只存在于乙醇分子中
D.18O存在于水分子中
答案　B
4.下列化合物分子的核磁共振氢谱图，能给出三种信号峰的是(　　)
A.CH3CH2CH3 B.CH3—O—CH3
C. D.
答案　C
解析　有机物中含有几种不同类型的氢原子，在核磁共振氢谱上就能出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。
5.燃烧0.1mol某有机物得0.2molCO2和0.3molH2O，由此得出的结论不正确的是(　　)
A.该有机物分子的结构简式为CH3—CH3
B.该有机物中碳、氢原子数目之比为1∶3
C.该有机物分子中不可能含有碳碳双键
D.该有机物分子中可能含有氧原子
答案　A
解析　n(有机物)∶n(CO2)∶n(H2O)＝0.1mol∶0.2mol∶0.3mol＝1∶2∶3，所以n(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故有机物的分子式为C2H6Ox。
[基础过关]
一、有机物元素分析和分子式的确定
1.某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2。下列说法正确的是(　　)
A.分子中C、H、O个数之比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数之比为1∶4
C.分子中不含有氧原子
D.此有机物的最简式为CH4
答案　B
2.验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是(　　)
A.只需测定分子中C、H原子个数之比
B.只需证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2
C.只需测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比
D.测定该有机物的质量及完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案　D
解析　验证某有机物属于烃需证明该有机物只含有C、H两种元素，选项D所述能满足该要求。
3.某化合物由碳、氢两种元素组成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下，11.2L此气态化合物的质量为14g，则该化合物的分子式为(　　)
A.C2H4B.C2H6C.C3H6D.C4H8
答案　A
解析　由已知条件可以求出该化合物的摩尔质量：
M＝＝28g·mol－1，
由含碳量及含氢量可知：
N(C)＝＝2，
N(H)＝＝4，
所以分子式为C2H4。
二、有机物结构式的确定
4.二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采用化学方法或物理方法，下列鉴别方法中不可行的是(　　)
A.利用金属钠或者金属钾
B.利用质谱法
C.利用红外光谱法
D.利用核磁共振氢谱法
答案　B
解析　质谱法是用于测定相对分子质量的，二者的相对分子质量相等。
5.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图中有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是74，则该有机物的结构简式是(　　)
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2CH2CH2OH D.CH3CH2CHO
答案　C
解析　A项中无O—H键，故错误；B项的相对分子质量为60，故错误；D项中无C—O键和O—H键，故错误。
6.下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是(　　)
A.苹果酸HOOC—H2—CHOH—COOH
B.
C.
D.
答案　A
解析　手性碳原子的特点是其所连接的四个原子或原子团各个不同，而A项中的碳原子连接两个氢原子，故不是手性碳原子。
7.某一元醇C2H6O中氧为18O，它与乙酸反应生成的酯的相对分子质量为(　　)
A.86B.88C.90D.92
答案　C
解析　酯化反应的机理为酸脱羟基、醇脱氢，故醇中的18O应在乙酸乙酯中，化学式为CH3CO18OCH2CH3，其中两个氧原子的相对原子质量不同，一个为16，一个为18。
三、核磁共振氢谱的应用
8.核磁共振氢谱是指有机物分子中的氢原子所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同。现有某物质的核磁共振氢谱如图所示：
则该物质可能是下列中的(　　)
A.CH3CH2CH3 B.CH3CH2CH2OH
C.CH3CH2CH2CH3 D.CH3CH2CHO
答案　B
9.在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子个数之比为3∶2的化合物为(　　)
答案　D
解析　因为在核磁共振氢谱中出现两组峰，说明该有机物分子中处于不同化学环境中的氢原子有两种，且根据题意这两种氢原子个数之比为3∶2，分析四个选项：A项中处在不同化学环境中的氢原子有2种，其个数比为3∶1，不合题意；B项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为3∶1∶1，不合题意；C项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为3∶1∶4，不合题意；D项如图所示：，氢原子有2种，其个数比为3∶2，符合题意。
10.下列化合物的1H-NMR谱图中吸收峰的数目不正确的是(　　)
答案　A
解析　A有两个对称轴，有3种等效氢原子，有3组峰；B有一个对称轴，有5种等效氢原子，有5组峰；C中要注意单键可以转动，因此左边两个甲基是相同的，右边3个甲基也是相同的，因此有3种等效氢原子，有3组峰；D中有一个对称中心，因此有4种等效氢原子，有4组峰。
[能力提升]
11.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。此法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下图所示装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
回答下列问题：
(1)产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是_______________________。
(2)C装置中浓H2SO4的作用是___________________________________________________。
(3)D装置中MnO2的作用是_____________________________________________________。
(4)燃烧管中CuO的作用是______________________________________________________。
(5)若准确称取0.90g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经充分燃烧后，A管质量增加1.32g，B管质量增加0.54g，则该有机物的最简式为________________________。
(6)要确定该有机物的分子式，还要_______________________________________________。
答案　(1)g、f、e、h、i、c(或d)、d(或c)、a(或b)、b(或a)
(2)除去氧气中的水蒸气
(3)催化剂，加快产生氧气的速率
(4)确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O
(5)CH2O
(6)测出该有机物的相对分子质量
解析　该实验的目的是用燃烧法确定有机物的组成，观察实验装置就能明确实验原理：D是氧气发生装置，C是氧气干燥装置，E是氧气与样品充分反应装置，B是水蒸气吸收装置，A是CO2吸收装置。
用守恒法求最简式：n(C)＝＝0.03mol，n(H)＝×2＝0.06mol，n(O)＝＝0.03mol，故该有机物的最简式为CH2O。
12.为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：
(1)将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4gH2O和8.8gCO2，消耗氧气6.72L(标准状况下)，则该物质的实验式是___________________________________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如下图所示的质谱图，则其相对分子质量为________，该物质的分子式是______________。
(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式：
________________________________________________________________________。
(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3，有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图1所示：
经测定，有机物A的核磁共振氢谱图如图2所示，则A的结构简式为________________________。
答案　(1)C2H6O　(2)46　C2H6O　(3)CH3CH2OH、CH3—O—CH3　(4)CH3CH2OH
解析　(1)根据题意有n(H2O)＝0.3mol，则有n(H)＝0.6mol；n(CO2)＝0.2mol，则有n(C)＝0.2mol。根据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3mol＋2×0.2mol－2×＝0.1mol，则N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O。(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式C2H6O可知A为饱和化合物，推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知：A有3种不同类型的H原子，而CH3OCH3只有1种类型的H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。
[拓展探究]
13.三聚氰胺最早被李比希于1834年合成，它有毒，不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知，三聚氰胺分子中，氮元素的含量高达66.67%，氢元素的质量分数为4.76%，其余为碳元素。它的相对分子质量大于100，但小于150。试回答下列问题：
(1)分子式中原子个数比N(C)∶N(H)∶N(N)＝__________________________。
(2)三聚氰胺分子中碳原子数为________，理由是______________________(写出计算式)。
(3)三聚氰胺的分子式为_______________________________________________________。
(4)若核磁共振氢谱显示只有1个吸收峰，红外光谱表明有1个由碳氮两种元素组成的六元杂环。则三聚氰胺的结构简式为______________________。
答案　(1)1∶2∶2
(2)3　＜N(C)＜，即2.4＜N(C)＜3.6，又N(C)为正整数，所以N(C)＝3
(3)C3H6N6
(4)
解析　(1)N(C)∶N(H)∶N(N)＝∶∶≈1∶2∶2。
(2)＜N(C)＜，即2.4＜N(C)＜3.6，又N(C)为正整数，所以N(C)＝3。
(3)因为N(C)∶N(H)∶N(N)＝1∶2∶2，又N(C)＝3，所以，分子中N(C)、N(H)、N(N)分别为3、6、6。
(4)核磁共振氢谱显示只有1个吸收峰，说明是对称结构，这6个H原子的环境相同，又碳为四价元素，氮为三价元素，六元环中C、N各有3个原子交替出现。
第1课时　有机物中碳原子的成键特点及结构的表示方法
[目标导航]　1.了解有机化合物中碳原子的三种成键方式及空间取向。2.能认识有机物分子中的饱和碳原子和不饱和碳原子。3.能够使用结构式和结构简式来表示常见有机化合物的结构，初步学会键线式的表示方法。
一、有机物中碳原子的成键特点
1.碳原子成键特点
有机化合物的基本骨架是由碳原子通过共价键结合形成的碳链或碳环构成。碳原子之间通过不同数目的共用电子对分别形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳叁键等。另外，碳原子与氢原子之间只能形成碳氢单键，碳原子与氧原子之间则可以形成碳氧单键(C—O)或碳氧双键(C==O)。
2.碳原子的成键方式与分子的空间构型
(1)当一个碳原子与其他4个原子连接时，这个碳原子将采取四面体取向与之成键，碳原子杂化方式为sp3。
(2)当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键时，形成该双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上，碳原子杂化方式为sp2。
(3)当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成叁键时，形成该叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一直线上，碳原子杂化方式为sp。
(4)在有机物分子中，仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子；形成双键、叁键或苯环上的碳原子(所连原子的数目少于4)称为不饱和碳原子。
议一议
1.碳原子为什么易形成4个价键的化合物？
答案　碳原子的最外层有四个电子，在成键过程中，既难以失去这些电子，又难以得到四个电子，因此，在有机化合物分子中，碳原子总是形成四个共价键。
2.有机化合物分子的空间构型主要有四面体型、平面形和直线形，其主要代表物分别有哪些？
答案　四面体型：典型代表物为甲烷、一氯甲烷、四氯化碳等；
平面形：典型代表物为乙烯、苯等；
直线形：典型代表物为乙炔等。
3.判断有机物分子中的所有原子是否在同一平面上的关键是什么？
答案　是否含有饱和碳原子。
二、有机物结构的表示方法
1.有机物的分子式能反映出有机化合物分子的组成，但是它不能表示出原子间的连接情况，研究有机物，常用结构式、结构简式和键线式来表示有机化合物分子的结构。
2.结构式的书写：将电子式中的共用电子对换成短线。即用短线表示原子的连接顺序的式子，称为结构式。
3.结构简式的书写
(1)省略原子间的单键。但双键、叁键等官能团不能省。
(2)每个碳原子要满足四个键，连接的原子个数要正确，要注意官能团中各原子的结合顺序不能随意颠倒。
4.键线式的书写：键线式只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团，图式中的每个拐点和终点均表示一个碳原子。
5.填写下列有机化合物分子的结构式、结构简式和键线式：
物质名称及分子式
结构式
结构简式
键线式
正戊烷C5H12
CH3CH2CH2CH2CH3
或CH3(CH2(3CH3
丙烯C3H6
CH3—CH==CH2
或CH3CH==CH2
乙醇C2H6O
CH3—CH2—OH
或CH3CH2OH
乙酸C2H4O2
或CH3—COOH或CH3COOH
议一议
1.用键线式表示有机物结构时应注意哪些方面？
答案　(1)只能忽略C—H键，其余的化学键不能忽略。
(2)必须表示出C==C、C≡C等官能团。
(3)碳原子及连在碳原子上的氢原子不标注，其余原子必须标注(含羟基、醛基和羧基中的氢原子)。
(4)写分子式时不能忘记端点的碳原子。
(5)每一条线段代表一个键，每个碳原子有四条线段，用四减去线段数即是H原子个数。
2.结构式、结构简式和键线式是表示有机化合物结构的三种常见图式。你能写出下列有机化合物的结构简式和键线式吗？
(1)丙烷　(2)丙酸
答案　(1)CH3CH2CH3　
(2)CH3CH2COOH　
(3)CH2==CH—CH==CH2　
(4)
(5)CH2Br—CH==CH—CH2Br　
(6)　
一、有机化合物的成键特点
1.解有机物分子空间结构问题时必须要牢记以下5个典型分子的空间构型：
(1)甲烷分子为正四面体结构，最多有3个原子共平面；键角为109.5°。(2)乙烯分子中所有原子(6个)共平面；键角为120°。(3)乙炔分子中所有原子(4个)共直线；键角为180°。(4)苯分子中所有原子(12个)共平面；键角为120°。(5)甲醛分子是三角形结构，4个原子共平面；键角约为120°。
2.根据所给有机物的结构简式，将结构展开，尽可能的体现出其空间构型。
(1)甲烷的正四面体型结构，甲烷的4个氢原子被其他原子替代时，仍为四面体构型。即当一个碳原子与其他4个原子连接时，这个碳原子将采取四面体取向与之成键。
(2)乙烯与苯环的平面形结构，乙烯中的6个原子、苯环中的12个原子都是共平面的，若氢原子被其他原子替代后，仍为平面形。即当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键时，形成双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上。
(3)乙炔的直线形结构。即当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成叁键时，形成叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一直线上。
例1　下列关于的说法正确的是(　　)
A.所有原子都在同一平面上
B.最多只能有9个碳原子在同一平面上
C.有7个碳原子可能在同一直线上
D.最多有5个碳原子在同一直线上
解析　此有机物的空间结构以苯的结构为中心，首先联想苯分子是6个碳原子与6个氢原子在同一平面上，一条直线上有两个碳原子和两个氢原子；其次根据乙烯的平面结构与甲烷的正四面体结构；最后根据共价单键可以旋转，乙烯平面可以与苯平面重合，从而推出同一平面上最多有11个碳原子，而一条直线上最多有5个碳原子。
答案　D
变式训练1　已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，下列有关结构简式如下图所示的烃的说法中正确的是(　　)
A.分子中至少有9个碳原子处于同一平面上
B.分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C.分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
D.该烃属于苯的同系物
答案　C
解析　根据分子的实际空间结构可将题给分子表示为。以分子中左边苯环为中心分析，这个苯环上的6个碳原子和直接连在这个苯环上的2个甲基中的碳原子以及另一个苯环中在虚线上的3个碳原子，共有11个碳原子必定在同一平面。
二、有机物分子结构的表示方法
种类
表示方法
实例
分子式
用元素符号表示物质的分子组成
CH4、C3H6
最简式
(实验式)
表示物质组成的各元素原子的最简整数比
乙烯最简式为CH2，C6H12O6最简式为CH2O
电子式
用小黑点或“×”号表示原子最外层电子的成键情况
结构式
用短线“—”来表示1个共价键，用“—”(单键)、“==”(双键)或“≡”(叁键)将所有原子连接起来
结构简式
①表示单键的“—”可以省略，将与碳原子相连的其他原子写在其旁边，在右下角注明其个数
②表示碳碳双键的“==”、碳碳叁键的“≡”不能省略
③醛基()、羧基()可简化成—CHO、—COOH
CH3CH==CH2、
OHC—COOH
键线式
①进一步省去碳氢元素的元素符号，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团
②图示中的每个拐点和终点均表示一个碳原子，每个碳原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足
③只忽略C—H键，必须表示出C==C、C≡C等官能团
可表示为
球棍模型
小球表示原子，短棍表示化学键
比例模型
用不同体积的小球表示不同原子的大小
几种表
达式的
转换关系
特别提醒　结构简式书写时的注意事项
(1)结构简式的书写是省略结构式中代表共价键的单键，而代表双键的“==”、叁键的“≡”不能省略。
(2)写结构简式时，同一个碳原子上的相同原子或原子团可以合并，直接相邻的且相同的原子团亦可以合并。如，
也可以写成(CH3)3C(CH2)2CH3。
(3)结构简式不能表示有机物的真实结构。如从结构简式看，CH3CH2CH2CH3中的碳链是直线形的，而实际上是锯齿形的。
例2　如图是某有机物分子的比例模型：
有关该物质的推断不正确的是(　　)
A.分子中可能含有羟基
B.分子中可能含有羧基
C.分子中可能含有氨基
D.该物质的分子式可能为C3H6O3
解析　题图所示是比例模型，应着重观察模型中球的种类、球与球之间的连接顺序和数量关系等。观察模型中有三种球(黑球3个、斜线球3个、小白球6个)，说明该有机物分子中有三种原子。再联想有机化合物中C、H、O等常见原子形成共价键的价键特征，可分析出黑球应该是碳原子、斜线球是氧原子、小白球是氢原子。题给模型所表示的有机物结构简式可能为HOCH2CH2COOH。
答案　C
解题反思　由有机物的球棍模型或比例模型判断有机物组成时，关键是由原子的成键特征判断小球分别代表哪种元素。(1)H和卤素为1价，O和S为2价，N为3价，C和Si为4价等。
(2)碳原子与氢原子或卤素原子之间只形成单键(C—H、C—Br等)；碳原子与氧原子之间可以形成单键(C—O)或双键(C==O)，如CH3OH、CH3—O—CH3、HCHO；碳原子与氮原子之间可以形成单键(C—N)、双键(C==N)或叁键(C≡N)，如CH3NH2、
(三聚氰氨)、CH3—C≡N。
变式训练2　有机物结构的表示方法多种多样，下面是常用的有机物的表示方法：
⑧
(1)上述表示方法中属于结构简式的为________(填序号，下同)；属于结构式的为__________；属于键线式的为________；属于比例模型的为________；属于球棍模型的为________。
(2)写出⑦的分子式：________。
(3)②的分子式为________，最简式为________。
答案　(1)①③　⑧　②⑤⑦　④　⑥
(2)C11H18O2　(3)C6H12　CH2
解析　①③是结构简式；②⑤⑦是键线式，所有拐点和终点都表示有一个碳原子，碳原子不满足四个价键的由氢原子补充；④是CH4的比例模型；⑥是正戊烷的球棍模型；⑧是葡萄糖的结构式；②的分子为C6H12，所以最简式为CH2。
1.目前已知化合物中数量、种类最多的是ⅣA族碳的化合物(有机化合物)，下列有关其原因的叙述中不正确的是(　　)
A.碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键
B.碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键
C.碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和叁键
D.多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环，且链、环之间又可以相互结合
答案　B
解析　碳元素的原子最外层有4个电子，既不易失电子也不易得电子，故碳原子性质并不活泼，常温下比较稳定，B选项错误。
2.下列五种物质：①CO2　②CHCl3　③CH4　④CCl4　⑤P4，其结构具有正四面体构型的是(　　)
A.①②③ B.③④⑤
C.②③④ D.①④⑤
答案　B
解析　甲烷和CCl4都是以碳原子为中心的正四面体构型；P4也是正四面体结构；CO2为直线结构；CHCl3中由于四个原子分布不均匀，虽是四面体结构，但不是正四面体结构。
3.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的是(　　)
A.①②B.②③C.③④D.②④
答案　B
解析　本题主要考查有机物分子空间构型的判断方法。在①丙烯(CH2==CH—CH3)和④甲苯(C6H5—CH3)中含有—CH3，所有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。
4.下列化学用语使用错误的是(　　)
A.丙烷的结构简式：CH3CH2CH3
B.乙烯的最简式：CH2==CH2
C.乙醇分子球棍模型：
D.1-丁烯的键线式：
答案　B
5.如图是立方烷的键线式结构，下列有关说法不正确的是(　　)
A.它和苯的最简式相同
B.它属于芳香烃
C.它只有两种化学键
D.它与苯乙烯(C6H5—CH==CH2)具有相同的分子式
答案　B
解析　立方烷的分子式与苯乙烯的分子式相同，都是C8H8，最简式为CH，与苯的最简式相同；立方烷分子中只含有C—H和C—C两种化学键。
[基础过关]
一、有机物的成键特点
1.下列不属于碳原子成键特点的是(　　)
A.易失去最外层的电子形成离子
B.最外层电子易与其他原子的外层电子形成共用电子对
C.能够形成单键、双键和叁键等
D.每个碳原子最多与其他原子形成4个共价键
答案　A
2.下列分子中，既含有饱和碳原子又含有不饱和碳原子的是(　　)
A.CH2Cl2 B.HCHO
C.H2O D.CH2==CH—CH3
答案　D
解析　CH2==CH—CH3中存在C==C、C—C既有饱和碳原子，又有不饱和碳原子。
3.分子式为C5H7Cl的有机物，其结构不可能是(　　)
A.只含有1个双键的直链有机物
B.含2个双键的直链有机物
C.含1个双键的环状有机物
D.含一个叁键的直链有机物
答案　A
解析　分子中有1个碳碳双键或1个碳环，就可以少2个氢；有1个碳碳叁键，就可以少4个氢。C5H7Cl与饱和状态相比少4个氢，所以不可能是只含有1个双键的直链有机物。
二、有机物结构的表示方法
4.下列化学用语表达正确的是(　　)
A.乙烯的电子式：
B.丙烷分子的比例模型：　
C.丙烯的键线式：
D.醋酸的分子式：C2H4O2
答案　D
解析　选项A中，乙烯的电子式应为；选项B中，表示的是丙烷分子的球棍模型；选项C中，丙烯的键线式为。
5.下列表示乙醇的结构中不正确的是(　　)
A.CH3CH2OH B.C2H5OH
C. D.
答案　D
解析　D项中键线式表示的结构简式为CH3CH2CH2OH。
6.结构简式可以简明扼要地表示碳氢化合物，如CH3CH2CH2CH2CH3表示的物质是(　　)
A.丁烷B.丙烷C.戊烷D.丙烯
答案　C
7.如图是一个分子的球棍模型图，图中“棍”代表单键或双键或叁键，不同颜色的球代表不同元素的原子。该模型图所代表的分子含有的元素可能是(　　)
A.C、H、O B.C、H、O、Cl
C.C、H、O、 ND.C、H、O、Na
答案　C
解析　观察模型图可知各色球所连原子的情况是：
绿球
蓝球
红球
白球
连接球数
4或3
3
2或1
1
推测元素
C
N
O
H
三、有机物分子的空间构型
8.甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子。对该分子的描述不正确的是(　　)
A.分子式为C25H20
B.该化合物为芳香烃
C.该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面
D.该化合物分子中所有原子一定处于同一平面
答案　D
解析　本题实际上是考查甲烷的正四面体结构。烃分子中氢原子被其他原子取代后，其空间位置不变，由于甲烷分子中的四个氢原子位于正四面体的四个顶点上，当四个氢原子全部被苯基取代后，苯基就排在正四面体的四个顶点上，故该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面。
9.下列有机物分子中，所有的原子不可能在同一平面上的是(　　)
A.CH2==CH—C≡N B.CH2==CH—CH==CH2
C. D.
答案　D
解析　根据甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构可知，A、B、C项中所有原子均可能在同一平面上；只有D项中含有—CH3，为四面体结构，所有原子不可能共面。
10.甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，下列事实能证明的是(　　)
A.CHCl3只有一种结构
B.CH2Cl2只有一种结构
C.CH4含有C—H共价键
D.CH4的四个价键的键长和键能都相等
答案　B
解析　CH4无论是正四面体结构还是平面正方形结构时，都符合选项A、C、D的说法，故不能用选项A、C、D来确定CH4是何种结构；若CH4是平面正方形结构，则CH2Cl2有两种结构：和，而CH4为正四面体结构时，CH2Cl2就只有一种结构，因此可由CH2Cl2只有一种结构推知CH4为正四面体结构。
[能力提升]
11.下列关于CH3—CH==CH—C≡C—CF3分子结构的叙述中正确的是(　　)
A.6个碳原子有可能都在一条直线上
B.有5个碳原子可能在一条直线上
C.6个碳原子一定都在同一平面上
D.6个碳原子不可能都在同一平面上
答案　C
解析　根据乙烯分子中的6个原子共平面、键角120°，乙炔分子中的4个原子共直线、键角180°，可推知题给有机物的碳链骨架结构如下：
由上面的碳链骨架结构很容易看出：题给有机物分子中的6个碳原子不可能都在一条直线上，而是一定都在同一平面上；最多4个碳原子在一条直线上。
12.某烃的结构简式为，分子中处于四面体结构中心的碳原子数为a，一定在同一平面内的碳原子数为b，一定在同一直线上的碳原子数为c，则a、b、c依次为(　　)
A.4、5、3 B.4、6、3
C.2、4、5 D.4、4、6
答案　B
解析　只形成共价单键的碳原子位于四面体结构的中心；碳碳双键碳原子及与其相连碳原子在同一平面内；碳碳叁键碳原子及与其相连碳原子在同一直线上。
13.有机物的书写有多种形式，试依据课本知识回答下列问题：
(1)某物质的球棍模型为，则该物质的分子式为________________。
(2)亚碳化合物的特征是每个碳原子有2个未成对电子，亚碳化合物是具有很高反应活性的有机化合物。已知C4H2是亚碳化合物，且每个碳原子上都有2个未成对电子，请写出其结构式：________________________________________________________________________。
(3)某物质的键线式为，则该物质的分子式为____________。
答案　(1)C4H8O3　(2)H—C—C—C—C—H
(3)C10H12
解析　(1)依据C、O、H原子分别能形成4、2、1个共价键，可推出该物质的结构简式为，分子式为C4H8O3。
(2)由于亚碳化合物中每个碳原子最外层都有2个未成对电子，说明每个碳原子只能形成2个共价键，则C4H2中碳原子只能以链状结构相连，且H原子在分子的两端，其结构式为H—C—C—C—C—H。
(3)根据键线式书写分子式时，要注意拐点与端点的C原子及省略的H原子，可知该物质的分子式为C10H12。
14.某有机物的结构简式为
，分析其结构，并回答下列问题：
(1)写出其分子式：____________。
(2)其中含有______个不饱和碳原子，分子中有______个双键。
(3)分子中的极性键有______________(写出2种即可)。
(4)一定与苯环处于同一平面的碳原子有______个。
答案　(1)C16H16O5　(2)12　3　(3)碳氧键、碳氢键、氢氧键(任写2种)　(4)4
[拓展探究]
15.化学式为C6H12的某烯烃的所有碳原子都在同一个平面上，则该烯烃的结构简式为________________________________________________________________________，
键线式为____________，分子式为C10H18的链烃分子中所有碳原子也可能在同一平面上，它的结构简式为__________(只写一种)。
答案　
解析　C6H12中有6个碳原子，根据C2H4分子的6个原子共平面的原理，C6H12中6个碳处于C2H4中6个原子位置，则能使6个碳原子共平面。C10H18与C10H22比较分子中少4个H，可能会有一个叁键或两个双键，但含有一个叁键，不可能使10个碳原子处于同一平面上，因此应含有2个双键。
第2课时　同分异构体
[目标导航]　1.理解同分异构现象，能识别常见的同分异构体。2.掌握同分异构体的书写方法。
一、同分异构体的基本概念
1.同分异构现象：化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。
2.同分异构体：具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。其特点是：分子式相同，结构不同。如戊烷(C5H12)有三种不同的结构：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
、。
议一议
1.同分异构体产生的原因是什么？
答案　原子间连接方式不同或原子在空间的排布不同。
2.是不是每一种分子都存在同分异构体？
答案　不是，有的分子只有一种结构，不存在同分异构体，例如：CH4。
3.具有相同相对分子质量的两种化合物一定是同分异构体吗？
答案　不一定。因为相对分子质量相同的两种化合物，分子式不一定相同。判断是否为同分异构体的关键是看是不是具有相同的分子式和不同的结构。
二、同分异构体的类型
异构方式
形成途径
示例
碳链异构
碳骨架不同而产生的异构
CH3CH2CH2CH3与
　
位置异构
官能团位置不同而产生的异构
CH2==CH—CH2—CH3
与CH3—CH==CH—CH3
官能团异构
(类别异构)
官能团种类不同而产生的异构
CH3CH2OH与
　CH3OCH3　
立体异构
分子中各原子的空间排列方式不同产生的异构，包括顺反异构、对映异构
(顺反异构)
(对映异构)
议一议
1.下面每组中的两种有机化合物皆互为同分异构体。请你尝试从碳原子的连接顺序及官能团的类别和位置的角度说明它们为什么互为同分异构体。
(1)
(2)
(3)
(4)
答案　(1)(2)为官能团位置不同导致异构；(3)碳原子连接方式不同(碳链异构)导致异构；(4)为官能团类别不同导致异构。
2.同分异构体具有相同的分子组成，但其结构不同，其性质是否完全不同？
答案　不一定，一般情况下物理性质不同，化学性质可能相同也可能不同。若为同类物质，化学性质可能相同，若为不同类物质(如官能团异构)，化学性质则不同。
一、同分异构体的书写方法
1.减链法(适用于碳链异构)
以烷烃C6H14为例，写出所有同分异构体的结构简式。
方法：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，分布由对、邻到间。
步骤：(1)将分子中所有碳原子连成直链作为主链。
C—C—C—C—C—C
成直线、一线串
(2)从主链一端取下一个C原子，依次连接在主链中心对称线一侧的C原子上。
从头摘，挂中间　　　　　　向边排，不到端
(3)从主链一端取下两个C原子，使这两个C原子以相连或分开的形式，依次连在主链余下的C原子上。
对　　　　　　　邻　　　　间(不合适，舍去)
(4)根据碳原子4价原则补足氢原子。
故C6H14共有五种同分异构体。
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
②
③
④
⑤
注意：(1)从主链取下的碳原子不得多于主链剩余部分。
(2)若甲基连端点碳原子或乙基连第2个碳原子(与端点碳原子相连的碳)，则与前面已写出的同分异构体重复。
2.插入法(适用于烯烃、炔烃、醚、酮、酯等的异构)
方法：先写碳链异构的骨架，再将官能团插入碳链中。
举例：(1)写出分子式为C5H10的烯烃的同分异构体的结构简式。
碳链异构：
位置异构：用箭头表示双键的位置。
在(Ⅰ)式中，双键可能插入的位置有
C==C—C—C—C、C—C==C—C—C；在(Ⅱ)式中，双键可能插入的位置有、、；在(Ⅲ)式中，双键无法插入，因为碳只能形成四个键。整理后得共有5种：CH2==CH—CH2CH2CH3、CH3CH==CH—CH2CH3、
、
。
(2)写出分子式为C5H8的炔烃的同分异构体的结构简式(式中数字为叁键插入位置)。
(无位置能插入叁键)，共3种。
(3)写出分子式为C5H10O的酮的同分异构体的结构简式(式中数字为双键插入位置)。
(无位置能插入羰基)，共3种。
3.取代法(适用于醇、卤代烃、羧酸等的异构)
方法：先写碳链异构，再写官能团位置异构。
举例：写出分子式为C5H12O的醇的同分异构体的结构简式(式中数字为—OH取代H的位置)。
特别提醒
1.同分异构体的书写顺序
(1)首先考虑官能团异构，符合同一分子式可能有哪几类不同的有机物，确定先写哪一类有机物。
(2)在确定具有相同官能团有机物的同分异构体时，应先考虑碳链异构。
(3)在同一官能团的基础上，再考虑官能团的位置异构。
2.常见的官能团异构
(1)烯烃与环烷烃(通式CnH2n)，如CH2==CH—CH3与。
(2)炔烃与二烯烃(通式CnH2n－2)，如CH2==CH—CH==CH2与CH3—CH2—C≡CH。
(3)醇与醚(通式CnH2n＋2O)，如CH3CH2OH与CH3OCH3。
(4)醛、酮与烯醇(通式CnH2nO)，如CH3CH2CHO、与HOCH2CH==CH2。
(5)羧酸、酯与羟基醛(通式CnH2nO2)，如CH3COOH、HCOOCH3与HOCH2CHO。
(6)氨基酸与硝基化合物，如H2NCH2COOH与CH3CH2NO2。
(7)芳香醇、芳香醚与酚，如、
、。
例1　写出分子式为C7H16的有机物的所有同分异构体。
解析　根据分子式可判断该有机物属于烷烃，只存在碳链异构，可用“减碳对称法”解答本题。
(1)主链最长为7个C，即写出无支链的烷烃的结构简式；
(2)主链变为6个C，另一个C作支链，，其取代位置由心到边，先写出①号位置，再写出②号位置；
(3)主链变为5个C，另外2个C以2个甲基作为支链，按“排布由对、邻到间”的顺序，可先固定一个甲基，再移动另一个甲基的位置。
(4)主链变为5个C，另外2个C以乙基作为支链，连在中心碳上。
(5)主链变为4个C，另外3个C只以甲基作为支链，只有一种排布：。据此可写出分子式为C7H16的有机物的9种同分异构体。
答案　CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3、
、、、、、、、。
解题反思　书写同分异构体应注意以下两点
(1)有序性，即从某一种形式开始排列，依次进行，防止遗漏。
(2)等效性，即位置相同的碳原子上的氢被取代时得到相同的物质。
变式训练1　分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构) (　　)
A.6种B.7种C.8种D.9种
答案　C
解析　先写出碳链异构，再用取代法连接 —Cl，即可求出C5H11Cl的同分异构体数目。
碳链异构有：　，
①中—Cl可取代的位置有1、2、3，共3种同分异构体；
②中左右不对称，—Cl可取代的位置有1(5与1相同)、2、3、4，共4种同分异构体；
③有1种同分异构体，所以C5H11Cl的同分异构体共有8种。
二、同分异构体数目的判断方法
1.基元法
如：已知丁基—C4H9有4种同分异构体，则丁醇C4H9—OH有4种同分异构体。同理，C4H9Cl和C4H9—CHO、C4H9COOH都有4种同分异构体。
2.换元法
如：二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体：、、，用H代替Cl，用Cl代替H，则四氯苯也有三种同分异构体。
3.对称法(又称等效氢法)
等效氢的判断方法可按下列三点判断
①同一个C原子上的氢是等效的。如,2号位置上的2个H原子等效。
②同一个C原子上所连甲基上的氢原子是等效的，如,4号和5号位置上的6个H原子等效。
③处于对称位置上的氢原子是等效的，如,1、5、4、6号碳原子上的H原子等效，2,3号碳原子上的H原子等效。
4.定一移二法
对于二元取代物的同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基，以确定同分异构体的数目。如CH3CH2CH3的二氯代物数目：第1步固定1个Cl原子有2种：①、②；第2步固定第2个氯原子：①有3种，②有2种，其中①b和②d重复，故CH3CH2CH3的二氯代物有4种。
特别提醒　根据“等效氢原理”可知：在10个碳原子以内的烷烃中，一氯代物只有一种的有机物有：CH4、CH3CH3、、。
例2　结构不同的二甲基氯苯的数目有(　　)
A.4种 B.5种
C.6种 D.7种
解析　本题可采用“定一移二”求解。
(1)先分析两个甲基在苯环上的异构情况，可得以下3种结构：
(2)再分析上述3种结构中苯环上加上一个—Cl原子后的异构情况：
①可得、2种异构体；
②可得、、3种异构体；③可得1种结构，由此可知二甲基氯苯有6种不同的结构(即异构体)。
答案　C
解题反思　多元取代物或多官能团衍生物同分异构体书写时，可先固定一个取代基位置或一种官能团，再移动另一取代基或另一种官能团。
变式训练2　已知C4H9Cl有4种同分异构体，则分子式为C5H10O的醛的种类有 (　　)
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
答案　B
解析　分子式为C5H10O的醛可以看作C4H9—CHO，由于C4H9Cl有4种同分异构体，用—CHO取代—Cl，得4种C4H9—CHO的同分异构体。所以分子式为C5H10O的醛有4种。
1.互为同分异构体的物质不可能(　　)
A.具有相同的相对分子质量
B.具有相同的熔、沸点和密度
C.具有相同的分子式
D.组成元素相同
答案　B
解析　互为同分异构体的物质，其分子式相同(相对分子质量也相同)，但结构不同，因此，其物理性质不同。
2.2,2,4-三甲基戊烷与氯气发生取代反应时，生成的一氯代物可能有(　　)
A.2种B.3种C.4种D.5种
答案　C
解析　2,2,4-三甲基戊烷的结构简式为
，该有机物中有4种位置不同的氢原子，因此其一氯代物也有4种。
3.下列选项属于碳链异构的是(　　)
A.CH3—C≡C—CH3和CH3—CH2—C≡CH
B.和CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
C.
D.CH3—CH2—CH2Br和CH3—CHBr—CH3
答案　B
解析　碳链异构是碳链骨架不同产生的异构现象。A、D选项属于位置异构；C选项是官能团异构；B选项是碳链异构。
4.在欧洲一些国家曾发现饲料被污染，导致畜禽类制品及乳制品不能食用，经测定饲料中含有剧毒物质二英，其结构为，已知它的二氯代物有10种，则其六氯代物有(　　)
A.15种B.11种C.10种D.5种
答案　C
解析　解答本题可用替代法：二英的分子式为C12H8O2，其二氯代物有10种，将氯原子代替氢原子，氢原子代替氯原子，可知C12H2Cl6O2也有10种同分异构体。
5.进行一氯取代反应后，只能生成3种沸点不同的有机物的烷烃是(　　)
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2 D.(CH3)3CCH2CH3
答案　D
解析　本题考查同分异构体的种类，生成3种沸点不同的有机物说明此烷烃进行一氯取代后生成3种同分异构体。
[基础过关]
一、同分异构体的判断
1.下列叙述中正确的是(　　)
A.分子式相同，各元素百分含量也相同的物质是同种物质
B.化学性质相似的不同物质一定属于同分异构体
C.分子式相同而结构不同的物质一定是同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
答案　C
解析　A项，分子式相同，各元素百分含量也相同的物质可能属于同分异构体，也可能是同种物质；D项，相对分子质量相同的不同物质不一定是同分异构体，如C2H4和CO。
2.有A、B两种烃，含碳的质量分数相同，关于A和B的关系的下列说法正确的是(　　)
A.A和B一定是同分异构体
B.A和B一定不是同分异构体
C.A和B分子中含氢元素质量分数相同
D.A和B各amol，完全燃烧生成CO2的质量一定相同
答案　C
解析　烃中只含有C、H两种元素，两种烃中碳的质量分数相同，则氢的质量分数必然相同，故C选项正确；对于CH≡CH与来说，A、D两项都不正确。
3.下列各组物质中属于同分异构体的是(　　)
A.H和H
B.O2和O3
C.
D.
答案　D
解析　A项中两种微粒互为同位素；B项中互为同素异形体；C项中为同一物质；D项中两物质分子式都是C5H12，但结构不同，互为同分异构体。
4.下列化合物中存在顺反异构的是(　　)
A.CH2==CHCl
B.CH2==CCl2
C.CH3CH==CHCH2CH3
D.(CH3)2C==CHCH3
答案　C
解析　A项，该有机物分子中一个双键碳原子所连的一个原子相同，故该有机物不存在顺反异构；B项，该有机物分子中每个双键碳原子连有的两个原子均相同，故该有机物不存在顺反异构；C项，该有机物分子中一个双键碳原子所连的原子和基团分别是H和—CH3，另一双键碳原子所连的原子和基团分别是H和—CH2CH3，存在顺反异构；D项，该有机物分子中一个双键碳原子连有两个甲基，故该有机物不存在顺反异构。
二、同分异构体数目的判断
5.主链含有5个碳原子，同时含有甲基和乙基2个支链的烷烃有(　　)
A.2种B.3种C.4种D.5种
答案　A
6.用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的1个氢原子，所得芳香烃产物的数目为(　　)
A.3B.4C.5D.6
答案　D
解析　相对分子质量为43的烷基为丙基，丙基有正丙基(—CH2CH2CH3)和异丙基()2种，而甲苯苯环上的氢原子有邻、间、对3种，故由丙基取代甲苯苯环上的一个氢原子，可得6种芳香烃产物。
7.某简单烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是
，该烯烃可能的结构有(　　)
A.1种B.2种C.3种D.4种
答案　B
解析　采用逆推法，以该饱和烃的碳链为基础，在不同的相邻碳原子之间去掉2个氢原子得烯烃，只能得两种：
、。
三、卤代产物数目的确定
8.下列烷烃在光照下与Cl2反应只生成一种一氯代物的是(　　)
A.CH3CH2CH2CH3
B.
C.
D.
答案　C
解析　A选项中有2种等效氢；B选项中有2种等效氢；C选项中有1种等效氢；D选项中有4种等效氢。
9.碳原子数不超过10的所有烷烃中，一氯代物只有一种的烷烃共有(　　)
A.2种B.3种C.4种D.5种
答案　C
解析　当一氯代物只有一种时，在烃中各碳原子的性质应相同，1个碳时是CH4,2个碳时是CH3—CH3,5个碳时是,8个碳时。当这些烷烃与1个Cl原子发生取代反应时，产物都是一种，即共有4种烃。
10.3-甲基戊烷的一氯代物有(不考虑立体异构)(　　)
A.3种B.4种C.5种D.6种
答案　B
解析　我们可以根据3-甲基戊烷的碳架：
进行分析，可知1号和5号位碳、2号和4号位碳上的H原子分别是对称的，加上3号位碳上的H原子和3号位碳甲基上的H，不难得出3-甲基戊烷的一氯代物有4种。
11.菲与蒽互为同分异构体，菲分子的结构简式为，从菲的结构简式分析，菲的一氯取代物有(　　)
A.4种B.5种C.10种D.14种
答案　B
解析　菲分子中有5种化学环境不同的氢原子，因而有5种不同结构的一氯代物。
[能力提升]
12.化学家们合成了如图所示的一系列星烷，如三星烷、四星烷、五星烷等。下列说法正确的是(　　)
A.它们之间互为同分异构体
B.六星烷的化学式为C18H24
C.四星烷与互为同分异构体
D.它们的一氯代物均只有两种，而三星烷的二氯代物有四种
答案　B
解析　三星烷、四星烷、五星烷的化学式分别为C9H12、C12H16、C15H20，它们不符合同系物的概念；对于选项D，它们的一氯代物均只有两种，而三星烷的二氯代物应该有7种。
13.(1)分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出H2的有机化合物有________种。
(2)与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为_______________。
(3)分子式为C5H10的烯烃共有(不考虑顺反异构)________种。
答案　(1)4　(2)CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH　(3)5
解析　(1)能与金属钠反应放出H2的有机物有醇、酚、羧酸、葡萄糖等。分子式为C4H10O并能与Na反应放出H2，符合饱和一元醇的通式和性质特点的有机化合物有以下4种：CH3CH2CH2CH2OH、、、。
(2)该化合物中有和—COOH两种官能团，由于官能团不变，只将官能团的位置移动即可得其同分异构体：CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH。
(3)分子式为C5H10的烯烃有CH2==CHCH2CH2CH3、CH3CH==CHCH2CH3、、和，共5种。
14.烷烃分子可看成由—CH3、—CH2—、和等结构组成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种结构，所含碳原子数又最少，这种烃分子应含________个碳原子，其结构简式可能为___________________________________________________________________
或________________________或_________________________________________________。
答案　8　
解析　存在—CH2—时，两边键只能连碳原子，不能连氢原子；的四个共价键只能连碳原子，不能连氢原子；的三个共价键，只能连碳原子，不能连氢原子，所以有、
、
三种结构。
[拓展探究]
15.“立方烷”是人工合成的一种烃，其分子为正方体结构，其碳骨架结构如图所示：
(1)写出立方烷的分子式：__________。
(2)立方烷的二氯代物有____________种同分异构体。
(3)已知化合物A(C4Si4H8)与立方烷的分子结构相似，如图所示，则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为________(填字母)。
A.3B.4C.5D.6
答案　(1)C8H8　(2)3　(3)B
解析　立方烷的8个顶点上各有一个“CH”，故其分子式为C8H8；立方烷的二氯代物有3种，分别为，，；化合物A的二氯代物在面对角线上有2种同分异构体。
第1课时　有机化合物的分类
[目标导航]　1.了解有机物常见的分类方法。2.能够识别有机物中的重要官能团。3.会辨别简单的有机化合物的同系物。
一、有机物的分类
1.官能团
官能团是指反映一类有机化合物共同特性的原子或原子团。乙烯的官能团是碳碳双键，乙炔的官能团为碳碳叁键，乙醛的官能团为醛基_。
2.有机物的分类
(1)按照官能团不同进行分类
可将有机物分成烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等，将烃的衍生物分为卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸和酯等。填写下表：
所属类别
官能团符号
官能团名称
典型有机化合物
物质名称
烯
碳碳双键
CH2==CH2
乙烯
炔
—C≡C—
碳碳叁键
CH≡CH
乙炔
卤代烃
—X
卤原子
CH3CH2Cl
氯乙烷
醇
—OH
醇羟基
CH3CH2OH
乙醇
酚
—OH
酚羟基
苯酚
醛
—CHO
醛基
CH3CHO
乙醛
羧酸
—COOH
羧基
CH3COOH
乙酸
(2)按照碳的骨架分类
①按照碳原子是否连接成链状或环状分为链状化合物和环状化合物。
②按照是否含有苯环分为脂肪族化合物和芳香族化合物。
议一议
汽车所加的汽油中含有多种烃，如戊烷、癸烷、环己烷、己烷、己烯、环己烯、甲苯等。怎样对它们进行分类？
答案　可用树状分类法分类如下：
烃
二、同系物
1.概念
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
2.特点
(1)互为同系物的物质属于同类物质，具有相同(类别和数量)的官能团。如醇类都含有羟基。
(2)同系物具有相同(填“相同”或“不同”)的通式，但具有相同分子通式的物质不一定(填“一定”或“不一定”)是同系物。
(3)互为同系物的有机物分子化学性质相似(填“相似”或“不同”)，物理性质具有一定的递变性。
议一议
1.通式相同的有机物一定互为同系物吗？
答案　同系物必有相同的通式，但通式相同不一定为同系物，例如乙炔和苯。
2.同类物质是否一定属于同系物？
答案　不一定，如乙醇和丙三醇则因官能团数目不同而不是同系物。
3.判断正误，正确打“√”，错误打“×”
(1)所有的有机物都有官能团，甲苯的官能团是苯环(×)
解析　并非所有的有机物都有官能团，如烷烃、苯及其同系物等，其分子结构中并不存在官能团。苯环不属于官能团。其他如甲基等烷基也不是官能团，因为它们不是决定有机物化学性质的原子团。
(2)丙烯分子中存在的官能团名称是双键(×)
解析　丙烯分子中存在的官能团是，名称是碳碳双键。
(3)乙醛的官能团是—COH(×)
解析　乙醛的官能团醛基写作或—CHO。
(4)含相同官能团的有机化合物一定是同类有机物(×)
解析　含相同官能团的有机化合物不一定是同类有机物。如：CH3CH2OH、都含羟基，却分别属于醇类和酚类。
(5)有机物、、分子中含有的官能团相同(×)
解析　和中官能团均含羧基()，而中官能团是酯基()和醛基—CHO。
4.芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物三者之间的关系是什么？
答案　芳香族化合物是指含有苯环的化合物；芳香烃是指含有苯环的烃；苯的同系物是指分子中含有一个苯环，而且苯环上的侧链全部是烷烃基的芳香烃。具体如下：
定义
实例
区别
芳香化合物
含有苯环的化合物
芳香烃
含有苯环的烃
苯的同系物
分子中含有一个苯环且侧链为烷基的烃
关系
5.脂环化合物和芳香化合物有哪些区别？
答案　(1)脂环化合物：不含苯环的碳环化合物都属于脂环化合物，如、。
(2)芳香化合物：指含有一个或多个苯环的化合物，如、。
一、官能团、基、根的比较
1.基与官能团的比较
基
官能团
区别
有机物分子里含有的原子或原子团
决定化合物特殊性质的原子或原子团
联系
“官能团”属于“基”，但“基”不一定是“官能团”，如甲基(—CH3)不是官能团
2.基与根的比较
基
根
概念
化合物分子中去掉某些原子或原子团后，剩下的原子团
指带电荷的原子或原子团，是电解质电离的产物
电性
电中性
带电荷
稳定性
不稳定；不能独立存在
稳定；可以独立存在于溶液中或熔融状态下
实例及其电子式
联系
“根”与“基”两者可以相互转化，OH－失去1个电子，可转化为—OH，而—OH获得1个电子转化为OH－
特别提醒　(1)苯环、烷基不是官能团；碳碳双键和碳碳叁键分别决定烯烃和炔烃的化学性质，也被看作是官能团。
(2)基或官能团不带电荷，而根或离子带有电荷。如1个OH－有10个电子，而1个—OH有9个电子。
例1　有下列9种微粒：①NH、②—NH2、③Br－、④OH－、⑤—NO2、⑥—OH、⑦NO2、⑧CH、⑨—CH3。
(1)上述9种微粒中，属于官能团的有________。
(2)能与—C2H5结合生成有机物分子的微粒有_____________________________________。
(3)能与C2H结合生成有机物分子的微粒有_______________________________________。
解析　(1)官能团属于基，而基不一定属于官能团，且官能团和基均为电中性，容易判断②⑤⑥是官能团，它们分别为氨基、硝基、羟基，而①③④⑧带有电荷，它们均为离子，⑦NO2为分子，⑨—CH3表示甲基，不属于官能团。
(2)基与基之间可以直接结合成有机物分子，—C2H5为乙基，能与其结合成有机物分子的有②⑤⑥⑨；结合成的有机物分别为C2H5—NH2(氨基乙烷)、C2H5—NO2(硝基乙烷)、C2H5OH(乙醇)、C2H5—CH3(丙烷)。
(3)C2H为阳离子(根)，能与其结合成分子的必须为阴离子(根)，有①③④。结合成的有机物分子分别为C2H5NH2(氨基乙烷)、C2H5Br(溴乙烷)、C2H5OH(乙醇)。
答案　(1)②⑤⑥　(2)②⑤⑥⑨　(3)①③④
解题反思　“基”与“基”之间能结合形成共价化合物；根与根之间可依据“异性相吸”的原则结合形成共价化合物或离子化合物。
变式训练1　下面的原子或原子团不属于官能团的是(　　)
答案　A
解析　OH—为氢氧根离子；—OH为羟基，为官能团。
二、认识有机物分类的标准与技巧
1.同种物质，分类方法不同，可属于不同的类别。如环己烯既属于环状化合物中的脂环化合物，又属于烯烃；苯酚既属于环状化合物中的芳香化合物，又属于酚类。
2.官能团相同，类别可能不同。
(1)醇：羟基与链烃基、脂环、苯环侧链上的碳原子相连。官能团：—OH。
如：CH3CH2OH(乙醇)、(环己醇)、(苯甲醇)。
(2)酚：羟基和苯环直接相连。官能团：—OH。
如： (苯酚)、(邻甲苯酚)。
3.同一种烃的衍生物可以含有多个官能团，依官能团的不同，可以属于不同的类别。如：，可认为属于醛类，也可看作酚类。不同的官能团在有机分子中基本保持各自的性质，但受其他基团的影响也会有所改变，又可表现出特殊性。
特别提醒　基团的位置不同导致物质的类别不同
如，可以形成(羧酸)，也可以形成(R为烃基)(酯)；，一端连H时为醛，如，；两端连碳为酮，如，。
属于酯类而不是醛类，但它含有醛基—CHO。
例2　在下列有机化合物中：
①
②CH2BrCH==CHCl　③
④
⑤　⑥
⑦　⑧
⑨　⑩
(1)属于烃的是________(填相应代号，下同)。
(2)属于卤代烃的是__________。
(3)既属于醛又属于酚的是__________。
(4)既属于醇又属于羧酸的是________。
(5)只属于醇的是________。
解析　按不同的分类方法，同一种有机物可能分属不同的类别。
答案　(1)①　(2)②　(3)③　(4)④　(5)⑥⑦⑧⑩
解题反思　醇与酚的区别在于羟基是否与苯环直接相连。
变式训练2　某有机化合物的结构简式如下：
此有机化合物属于(　　 )
①烯烃　②多官能团有机化合物　③芳香烃　④烃的衍生物
A.①②③④B.②④C.②③D.①③
答案　B
解析　烃是只含碳氢的化合物，故该物质不属于烃。
三、同系物的判断及同分异构体的比较
1.同系物的判断方法
(1)官能团的种类和个数要相等；
(2)符合同一通式；
(3)分子式不能相同；
(4)分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。
2.同分异构体与同系物的区别
名　称
同分异构体
同系物
元素组成
相同
相同
化学式
相同
不同
相对分子质量
相等
不等
通式
相同(n值相等)
相同(n值不等)
结构
不同
相似
性质
化学性质相似或不同，物理性质不同
化学性质相似，物理性质不同
物质
有机物或无机物
有机物
例3　下列各组有机化合物中，肯定属于同系物的一组是(　　)
A.C3H8与C5H12
B.C4H6与C5H8
C.
D.C2H2与C6H6
解析　同系物必须结构相似，B项满足通式CnH2n－2，可能是炔烃，也可能是二烯烃，故结构不一定相似，错误；C项两种物质分别是酚和醇，不属于同系物；D项不符合分子组成上相差若干个“CH2”，不属于同系物；A项均为烷烃，通式相同，故一定是同系物关系。
答案　A
解题反思　判断同系物的关键
必须属于同类物质；官能团的种类和个数必须相等，如一元醇和二元醇不可能是同系物。
变式训练3　下列物质中属于同系物的是(　　)
①CH3CH2Cl　②CH2==CHCl
③CH3CH2CH2Cl　④CH2ClCH2Cl
⑤CH3CH2CH2CH3　⑥CH3CH(CH3)2
A.①②B.①④C.①③D.⑤⑥
答案　C
解析　CH3CH2Cl和CH3CH2CH2Cl互为同系物。②中含碳碳双键，④中有两个氯原子，故不能与①③互称为同系物。⑤、⑥的分子式相同，结构不同，属于同分异构体，不是同系物关系。
1.下列各物质中按碳的骨架进行分类，其中一种与其他三种属于不同类别的是(　　)
答案　D
解析　按碳的骨架分类，可将有机物分为链状和环状化合物，链状有机化合物又包含了烷烃、烯烃、炔烃等分子中不含有环状结构的有机化合物；而在苯、甲苯、苯乙烯中存在着苯环，都属于芳香烃。
2.按碳的骨架分类，下列说法正确的是(　　)
A.属于链状化合物
B.属于芳香化合物
C.属于脂环化合物
D.属于芳香化合物
答案　A
解析　含有苯环的物质属于芳香化合物，B、D两项中的物质是脂环化合物；C选项中物质是芳香化合物。
3.下列含羟基(—OH)的有机物属于酚的是(　　)
答案　C
解析　—OH与苯环直接相连形成的有机物属于酚类。
4.下列有关说法正确的是(　　)
A.同分异构体由于结构不同所以化学性质一定不相似
B.同系物一定同类，且电子数之差一定为8的整数倍
C.通式相同的有机物一定属于同系物
D.一种有机物只能属于一类物质
答案　B
解析　同系物的概念强调两点：一是结构相似；二是分子组成上相差若干个“CH2”原子团，即同类，“CH2”原子团的电子数为8，B项正确。
5.维生素C的结构简式为，丁香油酚的结构简式为，下列关于两者所含官能团的说法正确的是(　　)
A.均含酯基 B.均含醇羟基和酚羟基
C.均含碳碳双键 D.均为芳香化合物
答案　C
解析　维生素C中含有的官能团为碳碳双键、(醇)羟基、酯基，无苯环而不是芳香化合物。丁香油酚含有的官能团为碳碳双键、醚键、(酚)羟基，是芳香化合物。
[基础过关]
一、同系物的判断与辨别
1.下列各组物质，一定互为同系物的是(　　)
A.符合同一通式的物质
B.含有相同官能团的物质
C.相对分子质量相差14或者14的整倍数的物质
D.通式为CnH2n＋2，且C原子数不相等的物质
答案　D
解析　具有相同通式的物质，其结构不一定相同，如CnH2n，能表示单烯烃和环烷烃，所以“同系物有相同的通式”这一说法是正确的，反之则是错误的，故A错；含有相同的官能团，但官能团的数目不一定相等，如乙二醇和丙三醇、甲酸和乙二酸，因其通式不同，不是同系物，故B错；同系物之间相差一个或n个“CH2”原子团，它们的相对分子质量相差14或14n；反之，相差14或者14n则不一定相差1个或n个“CH2”原子团，如C2H5OH和CH3COOH，它们的分子组成上相差1个氧和2个氢原子，相对分子质量差值恰好等于14，但不是同系物，故C也是错的；通式为CnH2n＋2的物质一定为烷烃，又因C原子数不相等，二者在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团，二者一定互为同系物。
2.下列物质一定属于同系物的是(　　)
①　②
③
④C2H4　⑤CH2==CH—CH==CH2　⑥C3H6
⑦　⑧
A.④和⑧ B.①、②和③
C.④和⑤ D.④、⑥和⑧
答案　A
解析　互为同系物的物质结构相似，其通式是相同的。具体来说分子中的官能团的种类和数目与不饱和度应是相同的。④、⑧都属于单烯烃，而⑥(C3H6)可能是烯烃也可能是环烷烃。⑤、⑦也互为同系物，都属于二烯烃。
二、官能团概念与判断
3.下列原子或原子团不属于官能团的是(　　)
A.—CH3 B.—F
C.—OH D.
答案　A
4.下列式子能表示羟基的是(　　)
A.OH－ B.—OH
C. D.
答案　B
解析　羟基的电子式为，也可用—OH表示，B选项正确。
5.下列关于官能团的判断中错误的是(　　)
A.醇的官能团是羟基(—OH)
B.羧酸的官能团是羟基(—OH)
C.酚的官能团是羟基(—OH)
D.烯烃的官能团是碳碳双键()
答案　B
解析　羧酸的官能团是羧基(—COOH)。
6.CH3CH2C≡CH的化学性质主要取决于(　　)
A.碳碳单键 B.碳碳双键
C.碳碳叁键 D.碳氢键
答案　C
解析　有机物的化学性质主要取决于官能团，该有机物的官能团为碳碳叁键。
7.北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S-诱抗素制剂，以保证鲜花盛开。S-诱抗素的分子结构简式如图所示，下列关于该分子的说法正确的是(　　)
A.含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基
B.含有苯环、羟基、羰基、羧基
C.含有羟基、羰基、羧基、酯基
D.含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基
答案　A
解析　由S-诱抗素的结构简式可知，该有机物的结构中存在3个碳碳双键、1个羰基、1个(醇)羟基、1个羧基，A选项正确；结构中只有一个六元环，无苯环结构，故B、D错；分子中无酯基，故C错。
三、有机物的分类方法
8.有机化合物有不同的分类方法。下列说法正确的是(　　)
①从组成元素分：烃、烃的衍生物　②从分子中碳骨架形状分：链状有机化合物、环状有机化合物　③从官能团分：烯烃、醇、羧酸、酯等
A.①③B.①②C.①②③D.②③
答案　C
9.下列对有机化合物的分类结果正确的是(　　)
A.乙烯、苯、环己烷同属于脂肪烃
B.苯、环戊烷、环己烷同属于芳香烃
C.乙烯、乙炔同属于烯烃
D.同属于环烷烃
答案　D
解析　本题考查了烃类的分类，属于概念辨析题。明确判断出：烷、烯、炔都属于脂肪链烃，而苯、环己烷、环戊烷、环丁烷、乙基环己烷都属于环烃，而苯是环烃中的芳香烃。环丁烷、环戊烷及乙基环己烷均是环烃中的环烷烃。
10.下列说法正确的是(　　)
A.羟基跟链烃基直接相连的化合物属于醇类
B.分子中含有羟基的化合物属于醇类
C.酚类和醇类具有相同的官能团，因而具有相同的化学性质
D.分子内含有苯环和羟基的化合物都属于酚类
答案　A
解析　根据有机化合物的分类方法，A项正确；分子中有羟基的可能是醇、酚或羧酸等，故B项错误；醇和酚分子中虽然都有羟基，但与羟基相连的基团一个是链烃基，另一个是苯环，因受其他基团的影响，所具有的化学性质不同，故C项错误；D项未强调苯环必须与羟基直接相连，故D项错误。
[能力提升]
11.(1)含有的官能团分别为______、______，名称分别为______、______。从所含官能团的角度去分类，分别属于________、________，从是否含有苯环的角度去分类，它属于________________。
(2)有机物与________(填“是”或“不是”)同系物，理由：____________________。
答案　(1)—OH　—COOH　羟基　羧基　醇　羧酸　芳香族化合物
(2)不是　两者结构不同，一个属于醇类物质，一个属于酚类物质
12.(1)曲酸是一种非常有潜力的食品添加剂，经测定曲酸的分子式为C6H6O4，结构简式为，其所含有的官能团有_______________________(写结构简式)。
(2)L-多巴用于帕金森综合症的治疗，其结构简式为。则L-多巴分子中所含的官能团的名称是___________________________________________。
答案　(1)—OH、
(2)酚羟基、氨基、羧基
解析　(1)
(2)
13.下列有机化合物中都有多个官能团：
A. B.
C. D.
E.
(1)可以看作醇类的是________(填入编号，下同)。
(2)可以看作酚类的是________。
(3)可以看作羧酸类的是________。
(4)可以看作酯类的是________。
答案　(1)BCD　(2)ABC　(3)BD　(4)E
解析　醇是羟基跟烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，可以看作醇类的是B、C、D；羟基跟苯环直接相连的化合物叫做酚，可以看作酚类的是A、B、C；可以看作羧酸类的是分子中含有羧基的B、D；可以看作酯类的是分子中含有酯基的E。
[拓展探究]
14.酚酞是常用的酸碱指示剂，其结构简式如图所示：
(1)酚酞的分子式为________。
(2)从结构上看酚酞可看作__________________________________________(填字母序号)。
A.烯烃 B.芳香化合物
C.醇类物质 D.酚类物质
E.醚类物质 F.酯类物质
(3)酚酞结构简式中画虚线的地方，组成的__________(填“是”或“不是”)醚键。
答案　(1)C20H14O4　(2)BDF　(3)不是
解析　(1)每个碳原子最多形成四个键，不是四个时，由氢原子补全。该有机物的分子式为C20H14O4。
(2)分子中含有苯环，—OH与苯环直接相连，还有酯基，故可以看作是芳香化合物、酚类、酯类物质。
(3)图中虚线部分不是醚键，醚键应是“”形式，而本结构中为“”，为酯基。
第2课时　有机化合物的命名
[目标导航]　1.掌握几种烃基的结构简式。2.掌握有机化合物的系统命名法，学会应用有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。
一、烷烃的命名
1.烃基
(1)定义
烃基：烃分子失去一个氢原子所剩余的原子团。
烷基：烷烃失去一个氢原子剩余的原子团。
烷基组成的通式为—CnH2n＋1，一般用“R—”表示，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。
(2)常见的烃基
甲基：表示为—CH3，乙基表示为—CH2—CH3。
丙基：丙烷失去1个氢原子后的烃基称丙基，丙基表示为—CH2CH2CH3、。
丁基：丁烷失去1个氢原子后的烃基称丁基，丁基表示为
—CH2CH2CH2CH3、、
、。
(3)特点
①烃基中短线表示一个电子。
②烃基是电中性的，不能独立存在。
2.烷烃的命名
(1)习惯命名法
①碳原子数在十以内的，从一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。如C5H12叫戊烷。
②碳原子数在十以上的用数字表示。如C14H30叫十四烷。
③区别同一种烷烃的同分异构体时，在某烷前面加“正”、“异”、“新”等，如C5H12的同分异构体有3种，用习惯命名法命名分别为CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷、异戊烷、
新戊烷。
(2)系统命名法
①选主链：
选定分子中最长的碳链为主链，按主链中碳原子数目称作“某烷”。
②编序号：
选主链中离支链最近的一端为起点，用阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位，以确定支链在主链中的位置。
③写名称：
a.将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明位置，并在数字与名称之间用短线隔开。
b.如果主链上有相同的支链，可以将支链合并，用“二”“叁”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用逗号隔开。
如：命名为2,4-二甲基戊烷；命名为2,4-二甲基己烷。
二、烯烃和炔烃的命名
1.选主链
将含有双键或叁键的最长碳链作为主链，称为某烯或某炔。
2.编序号
从距离双键或叁键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。
3.写名称
用阿拉伯数字标明双键或叁键的位置(只需标明双键或叁键碳原子编号较小的数字)。用“二”“三”等表示双键或叁键的个数，在前面写出取代基的名称、个数和位置。
如：(1)，命名为2-甲基-2,4-己二烯。
(2)，命名为3-甲基-1-丁炔。
三、苯的同系物的命名
苯的同系物的命名是以苯环作母体，苯环上的支链作为取代基。
1.习惯命名法
(1)苯的一元取代物的命名
将苯环侧链的烷基作为取代基，称为“某苯”。如称为甲苯。称为乙苯。
(2)苯的二元取代物的命名
当苯分子中有两个氢原子被取代后，取代基在苯环上有邻、间、对三种位置，取代基的位置可分别用邻、间和对来表示。如二甲苯有三种同分异构体：
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
2.系统命名法(以二甲苯为例)
若将苯环上的6个碳原子编号，可以将某个甲基所在的碳原子的位置为1号，选取最小位次号给另一个甲基编号。
1,2-二甲苯
1,3-二甲苯
1,4-二甲苯
如：用习惯命名法命名为间甲基乙苯；用系统命名法命名为1-甲基-3-乙基苯。
练一练
1.按要求回答下列问题：
(1)命名为“2-乙基丙烷”，错误的原因是_______________________；命名为“3-甲基丁烷”，错误的原因是__________________________；该有机物的正确命名是______________________。
(2)命名为“2,4-二甲基丁烷”，错误的原因是_______________________________________________________________________；
该有机物的正确命名为___________________________________________________。
(3)命名为“2-甲基戊烯”，错误的原因是_______________________________________________________________________；
该有机物的正确命名为___________________________________________________。
(4)命名为“二甲基-2-丁烯”，错误的原因是
_______________________________________________________________________；
该有机物的正确命名为___________________________________________________。
(5)命名为“2,2,4-三甲基-4-戊烯”，错误的原因是________________________________________________________________________；
该有机物的正确命名为____________________________________________________。
(6)有机物的系统命名为_____________________。
答案　(1)主链未选对　编号不正确　2-甲基丁烷
(2)主链未选对　2-甲基-1-戊烯
(3)编号不正确，且未指明双键的位置　4-甲基-1-戊烯
(4)未指明甲基的位置　2,3-二甲基-2-丁烯
(5)编号不正确　2,4,4-三甲基-1-戊烯
(6)2,2,4,6-四甲基-5-乙基庚烷
解析　(1)有机物的主链碳原子有4个，且从距离支链较近一端给碳原子编号可知，其系统命名为2-甲基丁烷。
(2)的主链碳原子有5个，正确命名为2-甲基戊烷。
(3)主链碳原子有5个，且含双键，且从靠近双键的一端，而不是靠近支链一端给碳原子编号，可知其命名为4-甲基-1-戊烯。
(4)应命名为2,3-二甲基-2-丁烯。
(5)的主链含双键，有5个碳原子，应从靠近双键的一端编号，可知其命名为2,4,4-三甲基-1-戊烷。
(6)对烷烃的命名，若主链的选取有多种可能时，应选择含支链较多的碳链作为主链，且碳原子编号应使总序号和为最小。故该物质的编号为
2.某烷烃的结构简式如下：
它的正确命名应是 (　　)
A.2-甲基-3-丙基戊烷 B.3-异丙基己烷
C.2-甲基-3-乙基己烷 D.5-甲基-4-乙基己烷
答案　C
解析　该有机物选取的主链及编号如下图所示：
一、烷烃的系统命名法
1.烷烃命名五原则
(1)最长原则：应选最长的碳链作主链。
(2)最多原则：若存在多条等长主链时，应选择含支链数最多的碳链作主链。
(3)最近原则：应从离支链最近的一端对主链碳原子进行编号。
(4)最简原则：若不同的支链距主链两端等长时，应从靠近简单支链的一端对主链碳原子进行编号。
(5)最小原则：若相同的支链距主链两端等长时，应以支链位号之和最小为原则，对主链碳原子进行编号。
2.烷烃名称书写五必须
(1)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2,3,4……”表示。
(2)相同的取代基要合并，必须用中文数字“二，三，四……”表示其个数。
(3)名称中的阿拉伯数字间必须用“，”隔开。
(4)名称中凡阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“-”隔开。
(5)若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面。
3.系统命名法记忆方法
(1)选主链，称某烷；
(2)编号位，定支链；
(3)取代基，写在前，标位置，短线连；
(4)不同基，简到繁，相同基，合并算。
特别提醒　由于主链为最长碳链，所以在烷烃名称中，不能在第一位碳上出现甲基，不能在第二位碳上出现乙基等。
例1　用系统命名法命名下列各有机物：
(1)
(2)
(3)
(4)
解析　烷烃命名应遵循“最长碳链，最多支链，最近编号，总序号和最小，最简编号”的原则，逐一分析解答各题。
(1)选取最长的主链上应有5个碳原子，因—C2H5位于正中间的碳原子上，从哪一端编号都一样，即：
其正确名称为3-乙基戊烷。
(2)该有机物最长的主链是7个碳原子，但有两种可能选择(见下图①、②)，此时应选取含支链较多的碳链作为主链，可以从图中看出，图①的支链有2个[—CH3与—CH(CH3)2]，图②的支链有3个，则应选用图②所示的主链。
故该有机物的正确名称为2,5-二甲基-3-乙基庚烷。
(3)该有机物最长的碳链有8个碳原子，由于—CH3比—C2H5简单，应从离甲基较近的一端给主链碳原子编号。
则该有机物的正确名称为3-甲基-6-乙基辛烷。
(4)该有机物主链上有6个碳原子，因“碳原子编号应使总序号和最小”，故应从左到右对主链碳原子编号。
则该有机物的正确名称为2,2,5-三甲基-3-乙基己烷。
答案　(1)3-乙基戊烷　(2)2,5-二甲基-3-乙基庚烷
(3)3-甲基-6-乙基辛烷　(4)2,2,5-三甲基-3-乙基己烷
规律总结　
1.系统命名法书写顺序的规律
阿拉伯数字(用“，”隔开)-(汉字数字)支链名称、主链名称
　↓　　　　　　　　　↓
(取代基位置)　(取代基总数，若只有一个，则不用写)
2.烷烃命名的原则
(1)最长：含碳原子数最多的碳链作主链。
(2)最近：离支链最近的一端开始编号。
(3)最多：选择含支链数较多的碳链作主链。
(4)最简：若有两个不同支链且分别处于主链两端同等距离，则从简单的一端开始编号。
(5)最小：取代基编号位次之和最小。
变式训练1　下列烷烃的命名是否正确？若有错误加以改正。
(1)2-乙基丁烷
(2)3,4-二甲基戊烷
(3)1,2,4-三甲基丁烷
(4)2,4-二甲基己烷
答案　(4)对，(1)(2)(3)错。改为：(1)3-甲基戊烷；
(2)2,3-二甲基戊烷；(3)3-甲基己烷。
解析　(1)(3)的命名是选错了主链；(2)是选错了主链的首位；(4)的命名是正确的。
二、烯烃和炔烃的命名
1.烯烃、炔烃与烷烃命名方法比较
(1)主链选择：
①“最长”意义不同
烯烃或炔烃要求选择含有碳碳双键或叁键的最长碳链作为主链，也就是烯烃或炔烃选择的主链不一定是分子中的最长碳链。
②“最多”意义不同
若烷烃存在多条等长(最长)碳链时，应选择含支链最多的碳链作为主链。
若烯烃存在多条等长(最长且含双键或叁键)碳链时，应选择含支链最多且含双键或叁键的碳链作为主链。
(2)编号定位：“最近”意义不同
编号时，烷烃要求离支链最近，而烯烃或炔烃要求离双键或叁键最近，保证双键或叁键的位置次序最小。但如果两端离双键或叁键的位置相同，则从距离取代基较近的一端开始编号。
(3)书写名称不同
必须在“某烯”或“某炔”前标明双键或叁键的位置。
2.烯烃和炔烃的命名实例
以为例
(1)选主链：将含碳碳双键或碳碳叁键的最长碳链作为主链，并按主链中所含碳原子数称为“某烯”或“某炔”。(虚线框内为主链)
(2)编序号：从距离双键或叁键最近的一端给主链上的碳原子依次编号，使双键或叁键碳原子的编号为最小。
(3)写名称：先用大写数字“二、三……”在烯或炔的名称前表示双键或叁键的个数；然后在“某烯”或“某炔”前面用阿拉伯数字表示出双键或叁键的位置(用双键或叁键碳原子的最小编号表示)，最后在前面写出支链的名称、个数和位置。
特别提醒　由于主链必须含有双键或叁键，故可以在第二位碳上出现乙基，与烷烃的命名不同。
例2　(1)有机物的系统命名是
___________________________________________________________________________，
将其在催化剂存在下完全氢化，所得烷烃的系统命名是___________________________。
(2)有机物的系统命名是__________________________________________________________________________，
将其在催化剂存在下完全氢化，所得烷烃的系统命名是__________________________。
解析　根据烯烃、炔烃的命名原则，选主链，编位号，具体编号如下：
，
，然后再确定支链的位置，正确书写名称；当对烯烃、炔烃完全氢化后所得烷烃进行命名时，要注意主链及编号的变化。
答案　(1)3-甲基-1-丁烯　2-甲基丁烷　(2)5,6-二甲基-3-乙基-1-庚炔　2,3-二甲基-5-乙基庚烷
规律总结　烯烃、炔烃的命名方法步骤
(1)选主链，定某烯(炔)：将含双键或叁键的最长碳链作为主链，称为“某烯”或“某炔”。
(2)近双(叁)键，定号位：从距离双键或叁键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。
(3)标双(叁)键，合并算：用阿拉伯数字标明双键或叁键的位置(只需标明双键或叁键碳原子编号较小的数字)。用“二”、“三”等表示双键或叁键的个数。
变式训练2　有两种烃，甲为
，
乙为。
下列有关它们命名的说法正确的是(　　 )
A.甲、乙的主链碳原子数都是6个
B.甲、乙的主链碳原子数都是5个
C.甲的名称为2-丙基-1-丁烯
D.乙的名称为3-甲基己烷
答案　D
1.有机物的主链上有几个碳原子(　　)
A.5B.6C.7D.8
答案　B
解析　根据结构简式可以看出最长碳链含有6个碳原子。
2.下列物质命名为“2-甲基丁烷”的是(　　)
答案　C
解析　A的名称为2,2-二甲基丁烷；B的名称为2-甲基丙烷；D的名称是2,2-二甲基丙烷。
3.下列属于系统命名法的是(　　)
A.对二甲苯 B.2,2-二甲基丁烷
C.新戊烷 D.异戊烷
答案　B
解析　A、C、D三项中都是习惯命名法。
4.有机物的种类繁多，但其命名是有规则的。下列有机物命名正确的是(　　)
A.　1,4-二甲基丁烷
B.　3-甲基丁烯
C.　2-甲基丁烷
D.CH2==CH—CH==CH2　1,3-二丁烯
答案　C
解析　A项应为正己烷；B项没有指明双键的位置；D项应命名为1,3-丁二烯。
5.某有机物的键线式为，它的名称是(　　)
A.丁烯 B.2-丁烯
C.1-戊烯 D.2-戊烯
答案　D
[基础过关]
一、烷烃的命名
1.有机物(CH3CH2)2CHCH3的名称是(　　)
A.3-甲基戊烷 B.2-甲基戊烷
C.2-乙基戊烷 D.3-乙基丁烷
答案　A
解析　将该物质的结构简式变形为，推知其名称为3-甲基戊烷。
2.下列有机物的系统命名中正确的是(　　)
A.3-甲基-4-乙基戊烷 B.3,3,4-三甲基己烷
C.3,4,4-三甲基己烷 D.3,5-二甲基己烷
答案　B
解析　A选项的主链并不是最长碳链；C、D选项取代基的位置编号之和都不是最小。因此A、C、D皆为错误答案。
3.“辛烷值”用来表示汽油的质量，汽油中异辛烷的爆震程度最小，将其辛烷值标定为100。如图是异辛烷的球棍模型，则异辛烷的系统命名为(　　)
A.1,1,3,3-四甲基丁烷
B.2-甲基庚烷
C.2,4,4-三甲基戊烷
D.2,2,4-三甲基戊烷
答案　D
解析　汽油为烃，由异辛烷的球棍模型可知其结构简式为，其正确命名为2,2,4-三甲基戊烷，则D项命名正确。
4.某烷烃的一个分子里含有9个碳原子，其一氯代物只有两种，该烷烃的名称是(　　)
A.正壬烷 B.2,6-二甲基庚烷
C.2,2,4,4-四甲基戊烷 D.2,3,4-三甲基己烷
答案　C
解析　由题给条件可知，该烷烃分子中只能有两类氢原子，这样其一氯代物才有两种，而其中一定会有—CH3结构，所以它们应处于对称位置，从而可写出其结构简式：，可得该烷烃的名称为2,2,4,4-四甲基戊烷。
二、烯烃、炔烃的命名
5.键线式可以简明扼要地表示碳氢化合物，如表示CH3CH2CH2CH2CH3，则表示的物质是(　　)
A.丁烷 B.丙烷
C.1-丁烯 D.丙烯
答案　C
解析　本题中所给的键线式中有两个拐点和两个终点，所以表示4个碳原子，在分子结构中又有一个碳碳双键，由此可知它是一种烯烃，即1-丁烯。
6.下列物质在催化剂作用下和氢气加成不能得到2-甲基戊烷的是(　　)
A.CH3CH==C(CH3)CH2CH3
B.CH3CH==CHCH(CH3)2
C.(CH3)2C==CHCH2CH3
D.HC≡CCH2CH(CH3)2
答案　A
解析　先写出2-甲基戊烷的结构简式： (H省略，以下相同)。A选项中加成产物是，为3-甲基戊烷；B选项中加成产物是；C选项中加成产物是；D选项中加成产物是。
7.下列有机物实际上不可能存在的是(　　)
A.2,2-二甲基丁烷 B.2-甲基-4-乙基-1-己烯
C.3-甲基-2-戊烯 D.3,3-二甲基-2-戊烯
答案　D
解析　依据D项名称可以写出其结构简式为,3号位置上的碳原子形成5个共价键，违背碳原子的成键特点。
8.某烃与氢气加成后得到2,2-二甲基丁烷，该烃的名称可能是(　　)
A.3,3-二甲基-1-丁炔 B.2,2-二甲基-2-丁烯
C.2,2-二甲基-1-丁烯 D.3,3-二甲基-2-丁烯
答案　A
解析　与氢气加成后得到烷烃的烃可能为烯烃或炔烃，2,2-二甲基丁烷的结构简式如下：
双键或叁键的位置只能在①位，若为烯烃，则为，名称为3,3-二甲基-1-丁烯，B、C、D项错误；若为炔烃，则为，名称为3,3-二甲基-1-丁炔，A项正确。
三、苯的同系物的命名
9.下列有机物命名正确的是(　　)
A.　2-乙基丙烷
B.　邻二甲苯
C.　间二甲苯
D.　2-甲基-2-丙烯
答案　B
解析　A项中主链未选对，名称应是2-甲基丁烷；C项的名称是对二甲苯；D项的名称是2-甲基-1-丙烯。
10.用系统命名法给下列苯的同系物命名。
(1)：______________________________________________________；
(2)：_________________________________________________。
答案　(1)1-甲基-3-乙基苯
(2)1-甲基-2-乙基-3-丙基苯
[能力提升]
11.按要求回答下列问题：
(1)的命名为“3-甲基丁烷”，错误的原因是______________________；
该有机物的正确命名是_________________________________________________________。
(2)有机物的系统命名为____________________________。
答案　(1)编号不正确　2-甲基丁烷
(2)2,2,4,6-四甲基-5-乙基庚烷
解析　(1)有机物CH3CHCH2CH3CH3的主链碳原子有4个，且从距离支链较近一端给碳原子编号可知，其系统命名为2-甲基丁烷。
(2)对烷烃的命名，若主链的选取有多种可能时，应选择含支链较多的碳链作为主链，且碳原子编号应使总序号和为最小，即。
12.(1)按系统命名法命名：
①有机物CH3CH(C2H5)CH(CH3)2的名称是__________________________。
②在有机物分子中若某一个碳原子连接4个不同的原子或基团，则这种碳原子称为“手性碳原子”。C7H16的同分异构体中具有“手性碳原子”的有________种，写出其中一种的名称________________。
(2)写出下列各种有机物的结构简式：
①2,3-二甲基-4-乙基己烷________________________________________________________。
②支链只有一个乙基且相对分子质量最小的烷烃____________________________________。
答案　(1)①2,3-二甲基戊烷
②2　3-甲基己烷(或2,3-二甲基戊烷)
(2)①
②
解析　(1)①根据烷烃的系统命名法的原则进行命名即可。②根据“手性碳原子”的含义，烷烃C7H16的同分异构体中具有“手性碳原子”的有
和
两种，其名称分别为3-甲基己烷、2,3-二甲基戊烷。
(2)①由有机物的名称确定烷烃的主链及其碳原子数，再依据支链位置画出碳骨架，最后根据碳满四价原则添氢即可。②烷烃中乙基不能位于1、2号碳原子上，故烷烃中含乙基其主链碳原子数最少5个，符合题意的烷烃为。
13.二甲苯苯环上的一溴代物有六种同分异构体，这些一溴代物与生成它的对应二甲苯的熔点分别是
一溴代二甲苯
234℃
206℃
231.8℃
204℃
205℃
214.5℃
对应的二甲苯
13℃
－54℃
－27℃
－54℃
－54℃
－27℃
由上述数据可推断，熔点为234℃的一溴代二甲苯的结构简式是____________________，熔点为－54℃的二甲苯的名称是________。
答案　　间二甲苯
解析　邻二甲苯苯环上的一溴代物有两种，间二甲苯苯环上的一溴代物有三种，对二甲苯苯环上的一溴代物只有一种。结合题目数据可以判断，熔点为13℃的为对二甲苯，熔点为－54℃的为间二甲苯，熔点为－27℃的为邻二甲苯。
14.按要求回答下列问题：
(1)的名称为_______________________________________________________________________。
(2)A、B、C三种烃的化学式均为C6H10，它们的分子中均无支链或侧链。
①若A为环状，则其结构简式为________________。
②若B为含有双键的链状结构，且分子中不存在“”基团，则其可能的结构简式为________________________________(任写一种)。
③若C为含有叁键的链状结构，则其可能的结构简式及名称为________________________________________________________________________。
答案　(1)2,5-二甲基-4-乙基庚烷
(2)①
②CH2==CH—CH==CH—CH2—CH3(其他合理答案也可)
③CH≡C—CH2—CH2—CH2—CH3、1-己炔，
CH3—C≡C—CH2—CH2—CH3、2-己炔，
CH3—CH2—C≡C—CH2—CH3、3-己炔
解析　(2)由题干知该物质属于链烃或环烃，分子中碳原子饱和时氢原子数为14，缺4个氢可能为含一个叁键的链烃，也可能为含两个双键的链烃，也可能为环烯烃。
[拓展探究]
15.(1)写出下列化合物的名称或结构简式：
①：____________________________；
②CH2==C(CH3)CH==CH2：______________；
③CH2==CHCOOH：______________；
④2,5-二甲基-2,4-己二烯的结构简式：____________。
(2)麻黄素又称黄碱，是我国特定的中药材麻黄中所含有的一种生物碱，经我国科学家研究发现其结构如下：
①麻黄素中含氧官能团的名称是______，属于________(填“醇”或“酚”)类。
②有下列物质：
A.
B.
C.
D.
E.与麻黄素互为同分异构体的是________(填字母，下同)，互为同系物的是________。
答案　(1)①2,4,5,7,7-五甲基-3,3,4-三乙基辛烷
②2-甲基-1,3-丁二烯　③丙烯酸
④
(2)①羟基　醇　②DE　C
第1课时　烷　烃
[目标导航]　1.了解烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。2.能以甲烷为例，理解烷烃的组成、结构和主要化学性质。3.通过回忆甲烷及烷烃的分子结构，初步体会有机物分子结构的特点对性质的影响。
一、烷烃的结构
1.脂肪烃的分类
根据脂肪烃的结构，人们把含有双键或叁键等不饱和键的脂肪烃称为不饱和脂肪烃，简称不饱和烃，主要包括烯烃、炔烃等；把不含不饱和键的脂肪烃称为饱和脂肪烃，简称饱和烃，主要包括烷烃。
2.烷烃的结构与通式
碳原子之间以单键结合成链状，剩余的价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都充分利用，达到饱和。通式为CnH2n＋2。
议一议
分子式符合通式CnH2n＋2的两种有机物一定互为同系物吗？
答案　不一定。分子式符合通式CnH2n＋2的有机物，若碳原子数不同，都属于烷烃，结构相似，互为同系物；若碳原子数相同，碳架结构不同，则为同分异构体。
二、烷烃的性质
1.物理性质
(1)熔沸点：随着分子中碳原子数目的增多熔沸点逐渐升高。
(2)密度：随着分子中碳原子数目的增多，密度逐渐增大，但都小于水的密度。
(3)溶解性：烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂。
2.化学性质
烷烃的化学性质稳定，常温下不与强酸、强碱、高锰酸钾溶液等发生反应。
(1)氧化反应——可燃性：
烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。
(2)取代反应：烷烃在光照条件下能与氯气、溴蒸气等发生取代反应。如甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。
(3)裂解反应：烷烃在隔绝空气加强热的条件下可以分解成碳原子数较少的烷烃和烯烃。
如：C4H10C2H4＋C2H6，
C4H10CH4＋C3H6。
议一议
1.依据下图分析什么样的烷烃在常温常压下为气态？
答案　碳原子数小于等于4的烷烃为气态，其他的烷烃在常温、常压下一般都为液态或固态(新戊烷在常温常压下为气态)。
2.烷烃的沸点与其分子中所含有的碳原子数之间有怎样的关系？
答案　随着碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高。
3.烷烃燃烧属于氧化反应，是不是只发生氧化反应，没发生还原反应？
答案　不是，任何一个氧化还原反应的氧化反应与还原反应都是同时进行，但在有机反应中主要考虑有机物在氧化还原反应中发生的氧化反应还是还原反应，我们就称该反应为氧化反应或还原反应。
一、烷烃的熔、沸点比较
1.分子中所含碳原子数不同时，分子中碳原子数越多，其沸点越高。
2.碳原子数相同时，分子中支链越多，其沸点越低。
例1　①丁烷　②2-甲基丙烷　③正戊烷　④2-甲基丁烷
⑤2,2-二甲基丙烷五种物质的沸点排列顺序正确的是(　　)
A.①>②>③>④>⑤
B.⑤>④>③>②>①
C.③>④>⑤>①>②
D.②>①>⑤>④>③
解析　丁烷和2-甲基丙烷碳原子数为4, 正戊烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丙烷碳原子数为5。2-甲基丙烷含支链，丁烷不含支链，故丁烷沸点高于2-甲基丙烷。2-甲基丁烷含一个支链，2,2-二甲基丙烷含两个支链，正戊烷不含支链，故沸点正戊烷>2-甲基丁烷>2,2-二甲基丙烷>丁烷>2-甲基丙烷。
答案　C
理解感悟　比较烷烃的熔、沸点思维流程
变式训练1　根据以下数据推断丙烷的沸点可能是(　　)
物质
甲烷
乙烷
丁烷
戊烷
沸点
－162℃
－89℃
－1℃
＋36℃
A.约－40℃ B.低于－162℃
C.低于－89℃ D.高于＋36℃
答案　A
解析　烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加呈现规律性的变化，熔、沸点逐渐升高，丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间。
二、烷烃的取代反应
1.取代反应是最重要的一类有机反应，判定一个反应是否属于取代反应，最直接的方法就是依据概念判定：有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
2.取代反应的特征是：分步取代，产物多，所生成的产物一般为混合物。
3.取代反应与置换反应的比较
　　实例
区别　　
取代反应
置换反应
甲烷与氯气反应
锌与稀硫酸反应
定义
有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应
一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应
参与物质
反应物和生成物不一定有单质
反应物、生成物中一定有单质
反应条件
反应受催化剂、温度、光的影响
水溶液中置换反应遵循以强制弱的原则
反应电子得失
不一定有电子的转移
一定有电子的得失
反应是否可逆
有很多是可逆反应
反应一般单向进行
例2　下列反应属于取代反应的是(　　)
A.2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
B.CH4＋2O2CO2＋2H2O
C.CH3CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br
D.CHCl3＋HF―→CHFCl2＋HCl
答案　D
变式训练2　下列化学反应中属于取代反应的是(　　)
A.CH2Cl2＋Br2―→CHBrCl2＋HBr
B.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
C.CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
D．CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O
答案　A
解析　B项反应不是有机反应，故不是取代反应。C、D不符合取代反应的概念，不是取代反应。
1.下列叙述正确的是(　　)
A.各元素的质量分数相等的物质一定是同系物
B.具有相同分子通式的不同有机物一定属于同系物
C.同系物之间互为同分异构体
D.两个相邻的同系物的相对分子质量之差为14
答案　D
解析　HCHO与CH3COOH，其各元素的质量分数相同，但不是同系物关系；单烯烃与环烷烃的分子通式相同，但不是同系物关系；同系物之间相差一个或若干个CH2原子团，因而不可能是同分异构体关系。
2.下列说法中正确的是(　　)
A.烷烃的分子中，所有碳原子不可能位于同一平面上
B.随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐降低
C.随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体数目也增加
D.所有的烷烃之间一定互为同系物
答案　C
解析　烷烃分子中的所有碳原子可能位于同一平面上(如CH3—CH3、CH3CH2CH3)，也可能不都位于同一平面上[如(CH3)2CHCH3分子中最多只有3个碳原子共平面]；随着碳原子数的增加，烷烃的分子间作用力逐渐增大，使其熔、沸点逐渐升高；分子式相同的不同烷烃之间互为同分异构体，分子式不同的烷烃之间互为同系物。
3.下列有关简单的烷烃的叙述中正确的是(　　)
①都是易燃物　②特征反应是取代反应　③相邻烷烃分子在组成上相差一个甲基
A.①和③B.②和③C.只有①D.①和②
答案　D
解析　烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，①正确；烷烃都易发生取代反应，②正确；相邻烷烃分子在组成上相差一个CH2原子团，③不正确。
4.下列关于烷烃性质的叙述中正确的是(　　)
A.都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.都是液体
C.都能溶于水
D.都是气体
答案　A
解析　烷烃是饱和烃，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A项正确；常温下，碳原子数≤4的烷烃为气态，碳原子数>4的烷烃为液态或固态，B、D两项不正确；烷烃都不溶于水，C项不正确。
5.下列有机反应中，不属于取代反应的是(　　)
A.
B.2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
C.ClCH2CH===CH2＋NaOHHOCH2CH===CH2＋NaCl
D.
答案　B
解析　A项Cl2中的氯原子取代了甲苯甲基上的H原子。C项，羟基取代了氯原子。D项硝基取代了苯环上的氢原子。B项不符合取代反应的定义，它是有机物中加氧的反应，有机化学中称之为氧化反应。
[基础过关]
一、甲烷的结构与性质
1.CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是(　　)
A.CH3Cl不存在同分异构体
B.CH2Cl2不存在同分异构体
C.CHCl3不存在同分异构体
D.CH4是气体分子
答案　B
2.光照对下列反应几乎没有影响的是(　　)
A.氯气与氢气的反应 B.氯气与甲烷的反应
C.甲烷与氧气的反应 D.次氯酸的分解
答案　C
解析　甲烷与氧气点燃时才反应。
3.下列实验能获得成功的是(　　)
①甲烷气体通入空气中点燃获得热量　②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷　③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，使紫色褪去　④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气
A.只有①② B.只有①
C.只有④ D.①②③④
答案　B
解析　甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、与氯气的取代反应。
4.有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷，它的组成与烷烃相似。下列说法错误的是(　　)
A.硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2(n≥1)
B.甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水
C.甲硅烷(SiH4)的密度大于甲烷
D.甲硅烷的热稳定性强于甲烷
答案　D
二、烷烃的物理性质
5.下列烷烃的沸点由高到低的顺序排列正确的是(　　)
①CH4　②C3H8　③C5H12　④C8H18　⑤C12H26
A.①②③④⑤ B.⑤④③②①
C.⑤③④②① D.③④⑤②①
答案　B
解析　规律总结：一般来说组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大，熔、沸点越高。
三、烷烃的化学性质
6.某运动会火炬所用燃料为65%的丁烷(C4H10)和35%的丙烷。下列说法不正确的是(　　)
A.火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能
B.正丁烷的沸点比丙烷高
C.丁烷和丙烷都不溶于水
D.丁烷和丙烷的燃烧产物对环境无影响
答案　D
7.下列化学性质中，烷烃不具备的是(　　)
A.一定条件下发生分解反应
B.可以在空气中燃烧
C.与氯气发生取代反应
D.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案　D
解析　烷烃可以在一定条件下发生分解反应，也可以燃烧，还可以发生取代反应，但烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
8.下列反应不属于取代反应的是(　　)
A.CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl
B.CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
C.
D.CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O
答案　A
9.等质量的下列烷烃，完全燃烧消耗氧气最多的是(　　)
A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C6H14
答案　A
解析　判断等质量的不同烃燃烧时的耗氧量，可先简化其分子式为CHx，x越大，氢的质量分数就越大，耗氧量就越多。本题中A项最简式为CH4；B项最简式为CH3；C项最简式为CH2.7；D项最简式为CH2.3。故答案为A。
10.将1mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到1.5molCO2和2molH2O。下列说法正确的是(　　)
A.一定有乙烷 B.一定有甲烷
C.一定没有甲烷 D.不一定有甲烷
答案　B
[能力提升]
11.某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是(　　)
A.C3H8B.C4H10C.C5H12D.C6H14
答案　C
解析　题给各选项均为烷烃，已知一氯代物只有一种，这表明烷烃分子中只有一种类型的氢原子。结合烷烃的结构简式，其主链两端只能连有甲基(—CH3)，可得出“若烷烃的一氯代物只有1种，则除甲烷外，其他烷烃中的氢原子数必定是6的倍数”的规律性结论，据此分析题给各选项中烷烃的氢原子数，可知只有选项C符合题设要求。
12.主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有(　　)
A.2种B.3种C.4种D.5种
答案　A
解析　符合题意要求的同分异构体有
和
。需要注意的是烷烃分子中乙基不能出现在第2位碳上，否则主链上就不是5个碳原子而是6个碳原子，如：。
[拓展探究]
13.科学家探测到北极海洋中存在大量由天然气水合物——“可燃冰”释放出的气泡，这种气体会加剧全球变暖。
(1)这种“可燃冰”样品是一种夹杂着白色颗粒状的沉积物，放入水中可以观察到有大量气泡涌出，该白色气泡内的气体主要成分是________。
(2)有科学家预测，从边缘海释放的甲烷，在大气中占了相当大的比重。有研究表明，地质历史时期的若干全球变化事件(如地球生命灭绝)是由天然气水合物分解释放甲烷造成的，所以海底甲烷如同高悬人类头顶的达摩克利斯之剑。甲烷释放到大气中的危害有______。
A.导致温室效应
B.导致局部大气爆炸
C.使地球生物缺氧而死
D.甲烷有毒，毒死地球生命
(3)已知每立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，假设甲烷气体体积是标准状况下的数据，且甲烷水合物固体的密度与冰的密度相同，若冰的密度取水的密度1g·cm－3。试计算“可燃冰”晶体中甲烷与水的分子个数比为__________，用化学式表示“可燃冰”晶体：________。
答案　(1)甲烷(或CH4)　(2)AB(3)1∶6.7　CH4·6.7H2O
解析　(1)甲烷水合物不稳定，在水中极易分解而产生甲烷气体，所以气泡内的气体主要成分就是甲烷。
(2)甲烷的温室效应比二氧化碳的温室效应要大得多，所以这是大气中甲烷含量多而导致的危害；另外当大量的甲烷逸出到空气中，与空气混合，当达到其爆炸极限时，遇闪电或火花即可导致局部甚至整个地球大气的爆炸，后果不堪设想。
(3)1立方米“可燃冰”晶体释放出的甲烷气体的物质的量：
164m3÷22.4m3·kmol－1≈7.32kmol，
则其中的水的物质的量：
(1m3×1000kg·m－3－7.32kmol×16kg·kmol－1)÷18kg·kmol－1≈49.05kmol。
所以，n(CH4)∶n(H2O)＝7.32kmol∶49.05kmol
≈1∶6.7
甲烷水合物的组成可能是CH4·6.7H2O。
第2课时　烯烃与炔烃
[目标导航]　1.通过乙烯、乙炔的分子组成及结构，掌握烯烃、炔烃分子通式及结构。2.通过乙烯、乙炔的性质，对比掌握烯烃、炔烃的性质。3.了解烯烃、炔烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。
一、烯烃、炔烃的结构及组成
1.烯烃结构及组成
(1)乙烯：分子式为C2H4，结构简式为CH2==CH2。
(2)烯烃：分子中含有碳碳双键的一类脂肪烃。烯烃的官能团为碳碳双键。分子中含有一个碳碳双键的烯烃的通式：CnH2n(n≥2)。
2.炔烃结构及组成
(1)乙炔：分子式为C2H2，结构简式为HC≡CH。
(2)炔烃：分子中含有碳碳叁键的一类脂肪烃。炔烃的官能团为碳碳叁键。分子中含有一个碳碳叁键的炔烃的通式：CnH2n－2(n≥2)。
议一议
单烯烃的通式为CnH2n，符合该通式的烃都属于单烯烃吗？一定互为同系物吗？
答案　不一定，可能属于环烷烃。所以分子式符合通式CnH2n的烃不一定为同系物。
二、烯烃、炔烃的性质
1.物理性质
烯烃(炔烃)随着碳原子数的增多，烯烃(炔烃)的沸点逐渐升高，液态烯烃(炔烃)的密度逐渐增大。但都比水的密度小，均不溶于水。
2.化学性质
(1)烯烃的化学性质
①氧化反应：
a.烯烃能(填“能”或“不能”)使酸性高锰酸钾溶液褪色。
b.可燃性：CnH2n＋O2nCO2＋nH2O。
②加成反应：CH3—CH==CH2＋Br2―→CH3—CHBr—CH2Br。
③加聚反应：
nCH2==CH—CH3。
(2)炔烃的化学性质
①氧化反应：
a.可燃性：炔烃燃烧的通式：CnH2n－2＋O2nCO2＋(n－1)H2O。
b.能被氧化剂氧化：通入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去。
②加成反应：
CH≡CH＋Br2―→CHBr==CHBr；
CHBr==CHBr＋Br2―→CHBr2—CHBr2；
CH≡CH＋HClCH2==CHCl。
③加聚反应：在一定条件下炔烃可以发生加聚反应。
议一议
1.烯烃能使酸性高锰酸钾溶液及溴水褪色，其原理是否相同？
答案　不同，烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生了氧化反应，而烯烃使溴水褪色是发生了加成反应。
2.如何区分乙烷和乙烯？如何除去乙烷中混有的乙烯？
答案　溴水(溴的四氯化碳溶液)、酸性高锰酸钾均可区分乙烷和乙烯；褪色的是乙烯，不褪色的是乙烷；除去乙烷中混有的乙烯只能用溴水(溴的四氯化碳溶液)，酸性高锰酸钾能够氧化乙烯产生新的气体杂质CO2。
3.工业上制备氯乙烷时，是用乙烯与氯化氢发生加成反应，还是用乙烷与氯气发生取代反应？
答案　制备氯乙烷应用乙烯与氯化氢发生加成反应。乙烷与氯气发生取代反应生成的为混合物。
4.聚乙烯能否使酸性高锰酸钾溶液褪色？
答案　不能，在聚乙烯分子中不存在碳碳双键，无法使酸性高锰酸钾溶液褪色。
5.丙烯与氯化氢加成产物可能是什么？丙烯加聚产物的化学式为什么？
答案　丙烯属于不对称烯烃，在与HCl发生加成时可以生成1-氯丙烷和2-氯丙烷，丙烯加聚产物化学式为。
一、烯烃、炔烃的加成反应
1.加成反应
有机化合物不饱和键的两个原子与其他原子或原子团直接结合而生成新物质的反应叫加成反应。能发生加成反应的官能团有：碳碳双键、碳碳叁键、碳氧双键等，可以加成的物质有：H2、X2、HX、H2O和HCN等。
2.不对称加成反应
在不对称烯烃的加成中，氢原子总是加在含氢原子较多的不饱和碳原子上，卤素或其他原子及基团加在含氢原子较少的双键碳原子上。通常称这个取向规则为马尔可夫尼可夫规则，简称马氏规则。
如：1-丁烯、2-甲基丙烯分别与HBr发生加成反应：
CH3CH2CH==CH2＋HBr―→＋CH3CH2CH2CH2Br
(80%) (20%)
(CH3)2C==CH2＋HBr―→(CH3)3CBr＋(CH3)2CHCH2Br
(90%) (10%)
注意：我们在平时书写化学方程式时，一般是写出该加成反应的主要产物即可。
3.二烯烃的加成反应
如1,3-丁二烯与Br2发生加成反应
(1)1,2-加成：CH2==CH—CH==CH2＋Br2―→CH2Br—CHBr—CH==CH2
(2)1,4-加成：CH2==CH—CH==CH2＋Br2―→CH2Br—CH==CH—CH2Br
例1　(1)写出下列烯烃与Br2、HBr发生加成反应的主要产物。
①CH3CH==CHCH3
②CH3CH==CH2
③
(2)写出2-甲基-1,3-丁二烯与Br2以1∶1发生加成反应的化学方程式。
解析　(1)①为对称烯烃，而②③为不对称烯烃，与HBr发生加成反应时遵循“马氏规则”。
(2)二烯烃与Br2发生加成反应既可以发生1,4-加成，也可以发生1,2-加成。
答案　(1)①
②
③
(2)
变式训练1　二烯烃与一定量的Br2反应可能生成三种产物，其结构简式为__________、________________、________________。
答案　　　
解析　发生1,4-加成或1,2-加成或二个双键全部加成。
变式训练2　用乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl，可行的反应途径是(　　)
A.先加Cl2，再加Br2 B.先加Cl2，再加HBr
C.先加HCl，再加HBr D.先加HCl，再加Br2
答案　D
解析　CH≡CH＋HClCH2==CHCl，
CH2==CHCl＋Br2―→
二、烯烃的聚合反应
1.乙烯型加聚反应
(1)聚乙烯的合成：nCH2==CH2―→(CH2—CH2(
注意：a.单体——用以形成高分子化合物的小分子物质。
b.链节——高分子化合物中不断重复的基本结构单元。
c.聚合度——链节的数目n叫做聚合度，由于n不同因此高聚物都是混合物。
(2)聚氯乙烯的合成
nCH2==CHCl
(3)聚苯乙烯的合成
(4)聚丙烯的合成
nCH2==CHCH3
2.1,3-丁二烯型加聚反应
nCH2==CH—CH==CH2(CH2—CH==CH—CH2(
例2　用于建筑的膜材料ETFE为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成全氟乙丙烯。下列说法错误的是(　　)
A.ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B.合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C.聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为(CF2—CF2—CF2—CF—CF3(
D.四氟乙烯中只含有共价键
解析　当四氟乙烯与乙烯1∶1发生加聚反应即可以出现A中的结构；合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯都是利用双键的加成反应进行的，都属于加聚反应，B正确；四氟乙烯中只含有共价键D正确；C中的结构简式应为。
答案　C
解题反思　(1)发生加聚反应的小分子(也称为单体)必须是不饱和化合物。
(2)由于不同的聚乙烯分子中的n值不一定相同，所以聚乙烯等高分子化合物一般是混合物。
(3)书写聚合物的简单方法，即是将双键打开，写在方括号上，方括号必须要紧靠双键原子。
变式训练2　乙烯和丙烯按1∶1(物质的量比)聚合时，生成聚乙丙树脂，该聚合物的结构简式可能是(　　)
A.
B.
C.(CH2—CH2—CH==CH—CH2(
D.(CH2—CH2—CH2—CH2—CH2(
答案　A
解析　乙烯和丙烯发生加聚反应时，双键断开为单键，不饱和的碳原子相互连接形成长链。则乙烯和丙烯按1∶1(物质的量比)聚合时可表示为
该反应还可表示为nCH2CH2＋
选项中A正确。(由于n值很大，在聚乙丙树脂中均为每隔3个碳原子就出现一个“—CH3”，故上述两种聚乙丙树脂的结构简式的实质是结构相同，它们是同一种物质的两种表达式。)
三、烃的燃烧规律
1.等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，消耗氧气的量决定于“x＋”的值，此值越大，耗氧量越多。
2.等质量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量决定于CxHy中的值，此值越大，耗氧量越多。
3.若烃分子的组成中碳、氢原子个数比为1∶2，则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。
4.等质量的且最简式相同的各种烃完全燃烧时其耗氧量、生成的二氧化碳和水的量均相等。
5.气态烃CxHy完全燃烧后生成CO2和H2O。
CxHy＋O2xCO2＋H2O
当H2O为气态时(＞100℃)，1mol气态烃完全燃烧前后气体总体积的变化有以下三种情况：
当y＝4时，ΔV＝0，反应后气体总体积不变，常温常压下呈气态的烃中，只有甲烷、乙烯、丙炔；
当y＞4时，ΔV＝－1，反应后气体总体积增大；
当y＜4时，ΔV＝－1，反应后气体总体积减小。
例3　25℃某气态烃与O2混合，在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25℃，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(　　)
A.C2H2 B.C2H6
C.C3H6 D.C3H8
解析　设该烃的分子式为CxHy，则
CxHy＋O2xCO2＋H2O
由题意可知，烃和O2的物质的量之和应为CO2物质的量的2倍，即1＋＝2x，解得x＝1＋。
讨论：当y＝4时，x＝2；当y＝6时，x＝2.5，不合题意；
当y＝8时，x＝3。故正确答案为D。
答案　D
变式训练3　完全燃烧质量相同的：①甲烷　②丙烷　③乙烯　④乙炔　⑤苯　⑥间二甲苯时，耗氧量由多到少的顺序是________________。
答案　①＞②＞③＞⑥＞④＝⑤
解析　先将各烃转化成CHy/x的形式，①CH4；②CH8/3；③CH2；④CH；⑤CH；⑥CH5/4，因为等质量的烃燃烧时耗氧量取决于y/x的大小，y/x越大，耗氧量越多，所以耗氧量由多到少的顺序为①＞②＞③＞⑥＞④＝⑤。
1.如图所示的3种有机物中，表示一个碳原子，氢原子未画出，则它们互为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.同位素 B.同系物
C.同分异构体 D.同素异形体
答案　C
解析　①、②、③三种物质具有相同的分子式C4H8，而结构不同，故它们互为同分异构体。
2.由乙烯推测丙烯的结构或性质正确的是(　　)
A.分子中三个碳原子在同一直线上
B.分子中所有原子都在同一平面上
C.与HCl加成只生成一种产物
D.能发生加聚反应
答案　D
解析　丙烯(CH2==CH—CH3)结构中可看作是CH2==CH2结构中一个氢原子被一个—CH3所代替，显然3个碳原子不在同一直线上；由于甲基中四个原子不在同一平面上，所以CH2==CH—CH3分子中不可能所有原子都在同一平面上；丙烯与HCl加成可得或；丙烯与乙烯相似，都能发生加聚反应。
3.下列有关乙炔的结构和性质中，既不同于乙烯，也不同于乙烷的是(　　)
A.存在不饱和键
B.不易发生取代反应，易发生加成反应
C.分子中的所有原子都处在同一条直线上
D.能使酸性KMnO4溶液褪色
答案　C
解析　乙炔与乙烯分子中都存在不饱和键，故都易发生加成反应而不易发生取代反应，且都能使酸性KMnO4溶液褪色。
4.0.1mol由两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后，得到0.16molCO2和3.6g水。混合气体中(　　)
A.一定有甲烷 B.一定是甲烷和乙烯
C.一定是甲烷和乙炔 D.一定有乙炔
答案　A
解析　依题意，两种烃的平均分子组成为C1.6H4，故混合气体中一定有CH4，由于平均氢原子数为4，因而另一种烃的氢原子数也为4。故选A。
5.若气态烃D的密度为1.25g·L－1(标准状况)，根据下列转化关系推断：ABC　ADE
(1)写出A～E的结构简式：
A.________________，B.______________，
C.________________，D.______________，
E.______________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
A→B：______________________________________________________________________；
B→C：______________________________________________________________________。
答案　(1)CH≡CH　CH2==CHCl　
CH2==CH2　(CH2—CH2(
(2)CH≡CH＋HClCH2==CHCl
nCH2==CHCl
解析　气态烃D的摩尔质量为1.25g·L－1×22.4L·mol－1＝28g·mol－1。又由A与H2发生加成反应的产物能够发生聚合反应，可推知A为乙炔，由转化关系可推断其他物质。
[基础过关]
一、烯烃、炔烃的结构
1.下列有关化学用语能确定为丙烯的是 (　　)
A.
B.C3H6
C.
D. CH2==CH—CH3
答案　D
解析　本题考查有关丙烯的化学用语，难度较小。A项，小球所代表的不一定是C和H原子，错；B项，C3H6可能为环丙烷，错；C项，甲基上少一个H原子，错；D项，CH2==CH—CH3是丙烯的结构简式，正确。
2.下列关于乙烷、乙烯和乙炔比较的说法中，不正确的是(　　)
A.乙烯和乙炔都属于不饱和链烃
B.乙烯和乙炔分子中所有原子处于同一平面上。乙烷分子中所有原子不在同一平面上
C.乙烷不能发生加成反应，是因为分子中的单键键能与乙烯和乙炔相比较大，不容易发生断裂
D.乙烯和乙炔都能使酸性KMnO4溶液褪色，乙烷不能
答案　C
解析　A、B、D均为正确的描述；C项，乙烷分子中的单键键能比双键和叁键的键能要小，不能发生加成反应是因为结构问题，而不是键能问题，故C项是错误的。
二、烷烃、烯烃、炔烃的性质比较及应用
3.既可以用来鉴别乙烯和甲烷，又可以用来除去甲烷中混有的乙烯的方法是(　　)
A.通入足量溴的四氯化碳溶液中
B.点燃
C.通入酸性高锰酸钾溶液中
D.一定条件下与H2反应
答案　A
解析　鉴别乙烯和甲烷的最好的方法：通入足量溴的四氯化碳溶液中，能使溴的四氯化碳溶液褪色的是乙烯，不能使溴的四氯化碳溶液褪色的是甲烷；除去甲烷中混有的乙烯的最好的方法：将混合气体通入足量溴的四氯化碳溶液中，乙烯与溴的四氯化碳溶液充分反应而除去，剩余甲烷。鉴别乙烯和甲烷的另一种方法：通入酸性高锰酸钾溶液中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是甲烷；但除去甲烷中混有的乙烯不能用酸性高锰酸钾溶液，因为乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳气体而引入新杂质。
4.下列说法正确的是(　　)
A.乙烯和乙炔都能使溴水褪色，但乙炔反应时要比等物质的量的乙烯消耗溴单质要少
B.烯烃能够发生氧化反应说明烯烃分子具有不饱和键
C.炔烃易发生加成反应，难发生取代反应
D.乙炔含碳量高于乙烯，等物质的量的乙炔和乙烯充分燃烧时，乙炔耗氧多
答案　C
解析　A项，乙炔分子中含有碳碳叁键，与Br21∶2发生加成，而乙烯分子里含有碳碳双键，与Br2仅1∶1发生加成，错；B项，烯烃发生加成反应或加聚反应才能说明烯烃分子具有不饱和键，B错误；C项，炔烃易发生加成反应，难发生取代反应，C正确；D项，等物质的量C2H2和C2H4比较，显然乙烯的耗氧量多，不能单纯从含碳量看耗氧量，D错误。
5.据报道，近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔，其结构简式为HC≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡N。下列对该物质的判断正确的是(　　)
A.属于不饱和烃
B.不能使酸性KMnO4溶液褪色
C.所有原子都在同一条直线上
D.可由乙炔和含氮化合物加聚制得
答案　C
解析　此物质组成中含有氮元素，不属于烃；分子中存在碳碳叁键，能使酸性KMnO4溶液褪色，能发生加成反应；该化合物不是高分子化合物，不能通过加聚反应制得。
6.下列反应的生成物为纯净物的是(　　)
A.CH4和Cl2光照发生取代反应
B.1,3-丁二烯与等物质的量的溴发生反应
C.乙炔在空气中的燃烧反应
D.乙烯和氯化氢加成
答案　D
解析　CH4和Cl2光照发生取代反应时，能生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢；1,3-丁二烯与等物质的量的溴可发生1,4-加成和1,2-加成，产物是混合物；乙炔在空气中燃烧生成二氧化碳和水；乙烯和氯化氢加成生成氯乙烷，是纯净物。
7.加成反应是有机化学中的一类重要的反应类型，下列各组物质中不能全部发生加成反应的是(　　)
A.乙烷、乙烯 B.乙烯、乙炔
C.氯乙烯、溴乙烯 D.顺-2-丁烯、反-2-丁烯
答案　A
解析　能发生加成反应的物质，必须是不饱和的，也就是分子中应该含有双键或叁键或苯环。
8.下列烯烃和HBr发生加成反应所得的产物中有同分异构体的是(　　)
A.CH2==CH2
B.CH3CH==CH2
C.CH3CH==CHCH3
D.CH3CH2CH==CHCH2CH3
答案　B
解析　A、C、D选项中的烯烃属于对称烯烃，分子中两个不饱和碳原子位置是等同的，因此和HBr加成时所得产物没有同分异构体，而B选项中的烯烃属于不对称烯烃，即分子中两个不饱和碳原子的位置是不等同的，故加成后可得两种产物。不对称烯烃与氢气、卤素单质的加成反应产物只有一种，但与卤化氢、水等试剂加成所得产物有两种同分异构体。
三、烃的燃烧及组成判断
9.下列关于分子组成表示为CxHy的烷烃、烯烃、炔烃说法不正确的是(　　)
A.当x≤4时，均为气体(常温常压下)
B.y一定是偶数
C.分别燃烧1mol，耗氧mol
D.在密闭容器中完全燃烧，150℃时测得的压强一定比燃烧前增加
答案　D
解析　碳原子数≤4的烷烃、烯烃、炔烃在常温常压下都是气体；烷、烯、炔的通式中氢原子数一定是偶数；完全燃烧1molCxHy，消耗氧气mol；150℃时完全燃烧CxHy，当y＝4时，反应前后的体积不变，燃烧后其容器内的压强也不变；当y＞4时，反应后气体的体积增大，其容器内的压强将增大；当y＜4时，反应后气体的体积减小，燃烧后其容器内的压强减小。
10.一种气态烷烃和一种气态烯烃的混合物9g，其密度是相同条件下氢气密度的11.25倍，当混合气体通过足量溴水时，溴水增重4.2g，则这两种气态烃是(　　 )
A.甲烷和乙烯 B.乙烷和乙烯
C.甲烷和丙烯 D.甲烷和丁烯
答案　C
解析　根据已知条件，先求出混合气体的平均相对分子质量，即11.25×2＝22.5。由于烷烃中只有甲烷的相对分子质量小于22.5，则该混合物中一定含有甲烷。混合气体通过溴水时溴水增重，说明该混合气体中烯烃的质量为4.2g，则甲烷的质量为9g－4.2g＝4.8g，即n(CH4)＝0.3mol。设该不饱和烃的物质的量为x，则有＝22.5g·mol－1，解得：x＝0.1mol，即该不饱和烃的摩尔质量为42g·mol－1，为丙烯。
[能力提升]
11.乙烯的产量标志着一个国家的石油化工发展水平，它是很重要的工业原料。
(1)已知聚苯乙烯塑料的单体是苯乙烯
()，由苯乙烯合成聚苯乙烯塑料属于________反应；苯乙烯也能使溴水褪色，其反应的化学方程式为________________________________________________。
(2)乙烯的某同系物A(化学式为C5H10)和H2加成后的产物的一氯取代物有3种，试写出A可能的结构简式：___________________________________________。
答案　(1)加聚
(2)CH2==CHCH2CH2CH3、CH3CH==CHCH2CH3
解析　C5H10加成后生成C5H12，其结构有3种，其一氯代物有3种的结构是CH3CH2CH2CH2CH3，对应的烯烃为CH2==CHCH2CH2CH3、CH3CH==CHCH2CH3。
12.环丙烷可作为全身麻醉剂，环己烷是重要的有机溶剂。下表是部分环烷烃及烷烃衍生物的结构简式、键线式和某些有机化合物的反应式(其中Pt、Ni是催化剂)。
结构简式
键线式
(环己烷)
(环丁烷)
①△＋H2
②□＋H2
③(＋H2
回答下列问题：
(1)环烷烃与________________是同分异构体。
(2)从反应①～③可以看出，最容易发生开环加成反应的环烷烃是________(填名称)，判断依据为________________________。
(3)环烷烃还可与卤素单质、卤化氢发生类似的开环加成反应，如环丁烷与HBr在一定条件下反应，其化学方程式为________________________________________(不需注明反应条件)。
(4)写出鉴别环丙烷与丙烯的一种方法：试剂________；现象与结论__________________。
答案　(1)相同碳原子数的单烯烃
(2)环丙烷　反应所需条件(温度)要求最低
(3)＋HBr―→ Br
(4)酸性KMnO4溶液　能使酸性KMnO4溶液褪色的是丙烯，不褪色的是环丙烷
13.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，其最长的碳链仍为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　
解析　根据题目提供的信息及甲的结构简式判断，有机物甲是由2分子不饱和烃乙发生信息中的加成反应得到的，故乙的结构简式为；此分子按如下方式自身加成得到
[拓展探究]
14.(1)相对分子质量为70的烯烃的分子式为____________________________________；
若该烯烃与足量的H2加成后能生成含3个甲基的烷烃，则该烯烃可能的结构简式为__________________________________________________________________________。
(2)有机物A的结构简式为
①若A是单烯烃与氢气加成后的产物，则该单烯烃可能有______种结构；
②若A的一种同分异构体只能由一种烯烃加氢得到，且该烯烃是一个非常对称的分子构型，有顺、反两种结构。
a.写出A的该种同分异构体的结构简式；
b.写出这种烯烃的顺、反异构体的结构简式。
答案　(1)C5H10　、
、
(2)①5　②a.(CH3)3C—CH2—CH2—C(CH3)3
b.
　　　　　顺式结构
　　　　反式结构
解析　(1)由Mr(CnH2n)＝70,14n＝70，n＝5，得烯烃的分子式为C5H10；该烯烃加成后所得的产物(烷烃)中含有3个甲基，表明在烯烃分子中只含有一个支链。
当主链为4个碳原子时，支链为1个—CH3，此时烯烃的碳骨架结构为，其双键可在①、②、③三个位置，有三种可能的结构。
(2)有机物A的碳骨架结构为，其双键可处于①、②、③、④、⑤五个位置。
第3课时　脂肪烃的来源与石油化学工业
[目标导航]　1.通过阅读教材，能说出天然气、石油液化气、汽油的来源和组成。2.通过联系实际，认识它们在生产生活中的应用。
一、石油的分馏
1.石油和天然气的组成
人类使用石油和天然气的主要目的是获得能源和化工原料。石油主要是由气态烃、液态烃和固态烃组成的混合物。天然气的主要成分是甲烷。
2.石油的分馏
(1)原理：利用烷烃沸点的不同，可对石油加热，使其汽化，然后再按沸点的不同，分离出不同的馏分。
(2)分类：分馏根据所需要的馏分不同，可以分为常压分馏和减压分馏。
①常压分馏所得的馏分的主要成分是石油气、汽油、煤油、轻柴油等，这些馏分中烃的沸点相对较低，分子中所含碳原子数较少。常压分馏中未被蒸发的剩余物质叫做重油。
②减压分馏是利用低压时液体的沸点降低的原理，使重油中各成分的沸点降低而进行分馏，避免高温下有机物的炭化。减压分馏能把常压分馏中得到的重油中的烃进行分离。在压强较低时，重油中的烃会在较低温度下汽化，避免了升高温度带来的使烃分解和损害设备等情况。减压分馏可以得到重柴油、润滑油、石蜡、燃料油等馏分，未被汽化的剩余物质为沥青。
议一议
1.石油分馏得到的馏分是纯净物吗？
答案　不是。馏分是由不同沸点范围的烷烃组成的，因此馏分是混合物。
2.分馏与蒸馏的相同点与不同点有哪些？
答案　蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。各组分沸点差别越大，挥发出的物质越纯。若不同组分之间沸点差别小，或不同组分互溶形成恒沸液体，馏分则不纯。常见的实验有蒸馏水的制取。
分馏：对多组分的液体混合物在控温条件下先后、连续进行两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。常见的实验有石油的分馏。
二、石油的裂化与裂解
1.裂化
(1)原理：在一定条件下，使分子里含碳原子多、相对分子质量大、沸点高的烃断裂为分子中含碳原子少、相对分子质量小、沸点低的烃的过程。石油的裂化属于化学变化。
如：C16H34C8H18＋C8H16
C8H18C4H10＋C4H8
C8H16C5H10＋C3H6
(2)分类：石油的裂化可分为热裂化和催化裂化。
石油不使用催化剂的裂化称为热裂化，使用催化剂的裂化称为催化裂化。
(3)目的：为了提高从石油中得到的汽油等轻质油的产量。
2.裂解
(1)原理：使具有长链的烃分子断裂成各种短链的气态烃和少量的液态烃的方法。石油的裂解属于化学变化。
(2)裂解的原料：石油分馏产品，一般是轻质油。
(3)裂解的目的：得到以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)为主的短链不饱和烃，为石油化工提供原料。其中乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。
在石油加工中，还有催化重整和加氢裂化等工艺，它们都是为了提高汽油等轻质油品质的石油加工工艺。催化重整还是获得芳香烃的主要途径。
议一议
1.直馏汽油与裂化汽油都属于汽油，其成分是否一样？
答案　不一样。直馏汽油是石油分馏的产物，为饱和烃，裂化汽油是石油催化裂化的产物，含有不饱和烃。
2.裂化与裂解的原理相同，其目的也相同吗？
答案　裂化与裂解的原理相同，但目的不同。裂化目的是为了提高从石油得到的汽油等轻质油的产量；裂解的目的是为了得到气态烯烃。
一、石油的分馏实验
1.实验装置
2.实验原理
加热石油，低沸点的烃先汽化，经过冷凝液化后分离出来；随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后又分离出来；这样不断地加热汽化和冷凝液化，就可把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。
3.实验仪器
酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝器、锥形瓶、铁架台、石棉网、单孔塞、牛角管等。
4.注意事项
(1)温度计的位置和作用：温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处，指示蒸气的温度。
(2)碎瓷片的作用：防止混合液暴沸。
(3)冷凝器中冷却水从下口进，从上口出，管中的蒸气流向与冷却水的流向正好相反，采取逆流冷凝效果好。
(4)石油的分馏是物理变化，获得的不同沸点范围的馏分——汽油、煤油，仍是多种烃的混合物。
例1　某同学设计了如下装置进行石油的分馏实验，回答下列有关问题：
(1)指出实验装置中仪器A、B、D的名称。
A.______，B.______，D.______。
(2)指出该同学所设计的实验装置中存在的错误，并给予改正。
________________________________________________________________________。
(3)实验装置改正后，如何进行气密性检查？
答案　(1)蒸馏烧瓶　冷凝管　锥形瓶
(2)①温度计的水银球位置错误，温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶支管口水平位置。②冷凝管进出水方向错误，应该为“下进上出”
(3)将装置末端导管口没入水中，微热蒸馏烧瓶，水槽中有气泡冒出，停止加热，冷却后有一段水柱进入导管，证明装置气密性良好。
变式训练1　(1)实验室分馏石油的正确操作顺序是：A→________→________→D→________→F→________。
A.在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网　B.固定好仪器A　C.连接仪器B及进出水管　D.连接接液管C
E.检测装置气密性　F.装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子　G.加热
(2)图中有3处错误，它们分别是：
①____________；②____________；③______________。
(3)在仪器A中加入碎瓷片的作用是_____________________________________________。
(4)分馏石油得到的各个馏分都是________(填“混合物”或“纯净物”)。
答案　(1)B　C　E　G
(2)温度计水银球应在烧瓶支管口附近　没有用石棉网　冷却水的方向通反了
(3)防止在石油蒸馏时发生暴沸
(4)混合物
二、石油炼制工艺
石油的加工方法比较
加工方法
分馏
裂化
裂解
常压
减压
热裂化
催化裂化
深度裂化
变化
物理变化
化学变化
化学变化
原料
原油
重油
重油
重油
分馏产物
原理
根据烃的沸点不同，用加热方法使石油汽化分离成各种馏分
通过加热方法(或催化剂作用下)使长链烃分解变成短链烃
使分馏产物中的长链烃断裂成短链烃的过程
目的
把石油中各成分分离成各种馏分(仍是混合物)
提高汽油产量
提高汽油质量
获得气态烯烃
主要产品
石油气、汽油、煤油和轻柴油
重柴油、润滑油、石蜡、燃料油
石油气、汽油、煤油、柴油等
乙烯、丙烯、丁二烯等气体化工原料
例2　下列说法错误的是(　　)
A.石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.石油裂解是为了获得更多的汽油
D.煤油、柴油、汽油都是烃的混合物
解析　C选项，石油裂解属于深度裂化，采用的温度比裂化高，长链烃分子断裂程度大。裂解的目的不是为了生产更多的汽油，而是为了获得大量的石油化工产品，主要是三烯：乙烯、丙烯、丁二烯。
答案　C
变式训练2　城市居民用的石油气主要成分是丁烷，在使用的过程中，常有一些杂质以液态沉积于钢瓶中，这种杂质是(　　)
A.丙烷和丁烷 B.乙烷和丙烷
C.乙烷和戊烷 D.戊烷和己烷
答案　D
解析　常温下，烃中含碳原子数不大于4的烃以气体形式存在，故液态杂质中，烃分子的碳原子数必大于4，故选D项。
1.下列有关石油加工的叙述中不正确的是(　　)
A.石油分馏所得的馏分仍是混合物
B.石油裂化的原料是石油分馏产品，包括石油气
C.石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油
D.石油裂解的原料是石油分馏产品，包括石油气
答案　B
解析　石油裂化的原料是石油分馏产品中的重油，不包括石油气。
2.石油是一种重要能源，人类正面临着石油短缺、油价上涨的困扰。以下解决能源问题的方法不当的是(　　)
A.用木材作燃料 B.用液氢替代汽油
C.开发风能 D.开发地热能
答案　A
解析　A中用木材作燃料，其热值利用率太低，且会造成环境污染，破坏森林资源。
3.下列叙述正确的是(　　)
A.汽油、柴油都是碳氢化合物
B.汽油通过化学反应一定可以使溴水褪色
C.甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到
D.含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个C—C单键
答案　A
解析　汽油可能是直馏汽油，不能通过化学反应使溴水褪色，B错误；乙烯和苯在工业上都不能通过石油分馏得到，C错误；含5个碳原子的环状烷烃含5个C—C单键，D错误。
4.下列液体分别和溴水混合振荡，静置后分为两层，水层、油层均为无色的是(　　)
A.己烷 B.四氯化碳
C.裂化汽油 D.直馏汽油
答案　C
解析　裂化汽油含有烯烃，能与Br2发生加成反应。
5.近年来我国部分地区陆续发现了“毒油”，如吉林市卫生防疫部门一次查获“毒油”178.3t。所谓“毒油”是指混有汽油的食用油，不宜食用。下列有关说法正确的是(　　)
A.汽油是纯净物，有固定的沸点
B.汽油只能由石油分馏得到
C.可用静置后看其是否分层来判断食用油中是否混有汽油
D.汽油中烃分子内所含碳原子数为5～11
答案　D
解析　汽油为碳原子数5～11的烃的混合物，它可通过石油的分馏或裂化制得，汽油能与植物油混溶。
[基础过关]
一、石油的分馏
1.下列有关石油及石油加工的说法中正确的是(　　)
A.石油是多种液态烃的混合物
B.石油中含C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
C.由分馏塔分馏出的各馏分均为纯净物
D.减压分馏的主要产品有汽油、润滑油、煤油和沥青
答案　B
解析　石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物，其中大部分是液态烃，同时还溶有气态烃和固态烃，通过分馏可将其分成不同沸点范围的分馏产物，它们仍为混合物，其中减压分馏的原料是重油，其产品主要是润滑油、石蜡、燃料油、沥青等。
2.下图是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中(　　)
A.a的沸点最高
B.b的熔点最低
C.c的平均分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物
答案　C
解析　考查石油的分馏原理。分馏是根据物质沸点的不同进行物质分离的一种方法，但石油的分馏产物往往都还是混合物，D不正确。在分馏过程中沸点低的首先被分离出来，A、B错误；其沸点高低顺序为c>b>a，而相对分子质量越大，沸点越高，所以正确的答案是C。
二、石油的裂化与裂解
3.石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是(　　)
A.蒸馏 B.分馏
C.裂解 D.催化裂化
答案　D
4.下列关于石油、天然气等资源的说法不正确的是(　　)
A.石油裂解得到的汽油是混合物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.工业上乙烯主要来源于石油的裂解
答案　B
解析　石油产品中只有含有不饱和键的烃才能用于聚合反应，B错误。
5.下列说法中错误的是(　　)
A.广义的石油化工还包括氨、尿素及硝酸的生产
B.含C18以上的重油经催化裂化可以得到汽油
C.天然气的主要成分是甲烷，开采天然气应做到安全规范的操作
D.石油裂解可以得到氯乙烯
答案　D
解析　含C18以上的重油经催化裂化可以得到汽油、煤油、柴油等；天然气的主要成分是甲烷，开采天然气必须做到安全规范的操作，否则易造成井喷事件；石油裂解可得到石油裂解气，主要有乙烯、丙烯等气体。
6.从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过(　　)
A.加成反应 B.取代反应
C.聚合反应 D.催化裂化反应
答案　B
解析　石蜡是分子中含有碳原子数较多的烷烃，因此与Cl2发生的反应主要为取代反应。
7.下列关于石油的说法中不正确的是(　　)
A.石油是混合物，除含烷烃外，还可能含有环烷烃和芳香烃
B.常压分馏得到的汽油是混合物，没有固定的沸点
C.裂化是化学变化，裂解不是化学变化
D.裂化的目的是得到轻质油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料
答案　C
解析　石油的主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃等，故A正确；石油常压分馏得到的汽油主要含有C5～C11的液态烃，它是混合物，没有固定的沸点，B选项正确；裂解是更深度的裂化，裂化是化学变化，裂解也是化学变化，C选项不正确；裂化的目的是得到轻质油，尤其得到汽油，裂解是得到乙烯、丙烯等化工原料，D选项正确。
8.下列说法正确的是(　　)
A.石油是混合物，汽油是纯净物
B.沸点：汽油＞煤油＞柴油＞润滑油
C.分馏汽油和裂化汽油成分完全相同
D.石油的分馏是物理过程，而裂化和裂解属于化学过程
答案　D
解析　石油和汽油都是混合物，A不正确；B不正确，沸点应该是：汽油＜煤油＜柴油＜润滑油；分馏汽油中没有不饱和烃，而裂化汽油中含有不饱和烃，C不正确；正确的答案选D。
9.丁烷催化裂化时，碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷的分解率为90%，且裂化生成的两种烯烃的物质的量相等，那么裂化所得气体中密度最小的气体在混合气体中占的体积百分含量约为(　　)
A.24% B.30%
C.40% D.19%
答案　A
解析　丁烷裂化的反应方程式是C4H10―→C2H4＋C2H6、C4H10―→CH4＋C3H6，设生成甲烷的物质的量是x，则丙烯也是x。由于裂化生成的两种烯烃的物质的量相等，所以乙烯的物质的量也是x，则乙烷的物质的量也是x，即分解的丁烷是2x。由于丁烷的分解率为90%，所以剩余丁烷的物质的量是2x/9，所以甲烷在混合气体中占的体积百分含量为×100%＝23.68%，所以答案选A。
[能力提升]
10.煤和石油等化石燃料对促进社会经济发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题：
(1)石油分馏是石油炼制的重要环节，这种操作是在________(填设备名称)内完成的。工业上通常使用的分馏石油的方法有常压分馏和________，分馏的目的是
________________________________________________________________________。
(2)石油不仅是重要的燃料，还是重要的化工原料的来源，如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取________措施。
(3)目前石油资源逐渐匮乏，人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。目前煤综合利用的主要方法是________、________和煤的气化，煤气化涉及的化学方程式：
C＋O2CO2　2C＋O22CO
________________________________________________________________________
(写出第三个化学方程式)。
答案　(1)分馏塔　减压分馏　为了获得沸点不同的各种成分
(2)高温裂解
(3)煤的干馏　煤的液化　C＋H2O(g)CO＋H2
解析　(1)石油分馏是在分馏塔中完成的，分馏的种类有常压分馏和减压分馏(注意：不是加压分馏！)，这种分馏是物理变化。
(2)为了获得化工原料乙烯，往往对石油进行裂解，需要较高的温度(700～1000℃)，这种反应属于化学反应。
(3)煤的干馏是化学变化，这是煤的综合利用；而煤的气化、液化也是近年来煤综合利用的重要方法。
11.将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油。
(1)写出图中A、B、C三种仪器的名称：A__________，
B__________，C__________。
(2)将以上仪器按(一)―→(六)顺序连接，用字母a，b，c……表示连接顺序：
e接(　　)(　　)接(　　)(　　)接(　　)(　　)接(　　)(　　)接(　　)。
(3)A仪器中c口是___________，d口是___________(填“进水口”或“出水口”)。
(4)蒸馏时，温度计水银球应在___________位置。
(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是____________________________。
(6)给B加热，收集到沸点60～150℃间的馏分是______，收集到150～300℃间的馏分是___________。
答案　(1)冷凝管　蒸馏烧瓶　锥形瓶
(2)i　h　a　k　l　b　f　g　w
(3)进水口　出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口
(5)防止暴沸
(6)汽油　煤油
12.石油化工专家闵恩泽院士获得2007年度国家最高科学技术奖，他是石油化工技术自主创新的先行者和绿色化学的开拓者，他研制的多种石油炼制催化剂极大地降低了我国石油化工产品的成本。
(1)使用催化剂进行石油裂化及裂解获得的主要产品是__________________。
(2)“绿色化学工艺”的理想状态是反应物中原子利用率为100%。工业上，通过绿色化学工艺用CO、CH3OH和一种不饱和脂肪链烃按物质的量1∶1∶1合成CH2==C(CH3)COOCH3，该不饱和脂肪链烃的分子式为__________________。
(3)科研人员在实验室中按下列流程在催化反应器中装载不同的催化剂，探究不同的催化剂对石油裂解反应的催化性能。
―→―→―→
①该探究实验的条件控制非常重要，检测装置中选择的检测试剂及必须注意的问题是__________________________________________。
②从安全的角度考虑，本实验尾气处理的方法是__________________________。
答案　(1)轻质油和气态烯烃(或碳原子数较少的烃)
(2)C3H4
(3)①试剂为溴水或酸性高锰酸钾溶液，其浓度、体积在每次实验中均相等　②将剩余气态有机物点燃
解析　(1)石油裂化(包括催化裂化)是为了获得更多、质量更高的轻质燃料，特别是汽油，石油裂解是为了获得短链不饱和气态烃作为化工原料。
(2)根据原子守恒，不饱和脂肪链烃的分子式为C3H4。
(3)探究不同催化剂对石油裂解反应的催化性能的关键是控制其他实验条件均相同，从安全的角度看，本实验应防止泄漏出来的气体有机物引发爆炸事故。
[拓展探究]
13.石蜡油(17个碳原子以上的液态烷烃混合物)的分解实验装置如下图所示。在试管①中加入石蜡油和氧化铝(催化石蜡油分解)；试管②放在冷水中；试管③中加入溴的四氯化碳溶液。
实验现象：
试管①加热一段时间后，可以看到试管内液体沸腾；
试管②中，有少量液体凝结，闻到汽油的气味；往液体中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，颜色褪去；
试管③中有气泡冒出；溴水颜色逐渐褪去。
根据实验现象，回答问题：
(1)装置A的作用是___________________________________________________________。
(2)试管①中发生的主要反应有：
C17H36C8H18＋C9H18
十七烷　　辛烷　壬烯
C8H18C4H10＋C4H8
辛烷　　丁烷　丁烯
丁烷还可进一步裂解，除得到甲烷和乙烯外，还可以得到另两种有机物，它们的结构简式为______________；________________________。
(3)写出试管③中反应的一个化学方程式：________________________，该反应的反应类型为__________。
(4)试管②中的少量液体的组成是________(填序号)。
A.甲烷　　　　　　　 B.乙烯
C.液态烷烃 D.液态烯烃
答案　(1)防止试管③中液体倒吸到试管②中(或用作安全瓶)
(2)CH3CH3　CH2==CH—CH3
(3)CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br　加成反应
(4)CD
解析　石蜡油在Al2O3的催化下发生裂化，生成的产物中含不饱和烃。试管A的作用主要是防止倒吸。试管③的作用是验证有不饱和烃的生成。
第1课时　苯的结构与性质
[目标导航]　1.阅读教材与观察模型掌握苯结构的特殊性。2.观察样品以及演示实验了解苯的物理性质。3.观察演示实验掌握苯的化学性质。
一、苯的分子结构
议一议
1.苯的一氯取代物只有一种，能否说明苯的碳碳键完全相同？
答案　不能。无论苯分子中碳原子间存在单双键交替排列情况还是介于单双键之间的一种特殊共价键，其一氯代物都只有一种。
2.苯不能使溴水及酸性高锰酸钾溶液褪色，能否说明苯属于饱和烃？
答案　不能。苯分子中的碳碳键既不是碳碳单键，也不是碳碳双键，是介于单键和双键之间的特殊共价键。
3.有哪些方法可以说明苯分子中不存在碳碳双键，而是一种介于单键与双键之间的特殊的键？
答案　(1)二取代物共有3种，而非4种。
(2)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴水褪色。
(3)碳碳双键加氢时总要放出热量，并且放出的热量与碳碳双键的数目大致成正比。苯在镍等催化作用下可与氢气发生加成反应生成环己烷，所放出的热量比环己二烯与氢气加成生成环己烷的还要少。说明苯环中并不存在单双键交替的结构。
(4)苯分子中每一个碳碳键的键长都是0.140nm。而碳碳单键的键长是0.154nm，碳碳双键键长是0.134nm。
二、苯的性质
1.物理性质
苯是一种无色有特殊气味的易挥发的液体，不溶于水，密度比水小。有毒，是一种重要的有机溶剂。
2.化学性质
议一议
1.烷烃与苯都能与卤素发生取代反应，其反应有何异同？
答案　相同点：都属于取代反应；
不同点：反应条件不同。
2.怎样从实验的角度分析苯与液溴发生的是取代反应而不是加成反应？
答案　依据产物的不同进行判断，若是加成反应，生成物中则不存在HBr，若是取代反应，则产物中存在HBr，因此可以用稀硝酸酸化的硝酸银溶液或紫色石蕊溶液检测。
3.苯的硝化反应为什么需要水浴加热？
答案　苯的硝化反应需要准确控制反应的温度，故需要水浴加热。
一、苯的卤代反应
1.实验装置
2.实验现象
(1)向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止，三颈烧瓶中有红棕色气体。
(2)反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体(溴苯)。
(3)锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀。
(4)向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀[Fe(OH)3]。
3.注意事项
(1)此处反应物为液溴(纯溴)而不是溴水。液溴的浓度大，可增大化学反应速率。而溴水与苯不能发生取代反应，混合后发生萃取，分层后，水在下层，溶溴的苯在上层。
(2)苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是FeBr3：2Fe＋3Br2==2FeBr3，上述实验现象中加入NaOH，即可验证有Fe3＋的存在。
(3)直形冷凝管的作用——使苯和溴苯冷凝回流，导出HBr和少量溴蒸气。
(4)导管不可插入液面以下，以防倒吸，管口附近出现的白雾，是HBr遇水蒸气所形成的。
(5)纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色，其提纯的方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。反应的化学方程式为Br2＋2NaOH==NaBr＋NaBrO＋H2O。
例1　某化学课外小组用下图装置制取溴苯。
先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。
(1)写出A中反应的化学方程式_______________________________________________。
(2)A中观察到的现象是______________________________________________________。
(3)实验结束时，打开A下端的活塞，让反应液流入B中，充分振荡，目的是________________________________________________________________________，
写出有关的化学方程式____________________________________________________。
(4)C中盛放CCl4的作用是_________________________________________________。
(5)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向试管D中加入AgNO3溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入____________，现象是________________________________________________________________________。
解析　本题主要考查溴苯制备过程中的具体实验知识。由于苯、液溴的沸点较低，且反应为放热反应，故A中观察到的现象为反应液微沸，有红棕色气体充满A容器。HBr中混有的Br2在经过CCl4时被吸收；在制备的溴苯中常混有Br2，一般加入NaOH溶液中，因发生反应Br2＋2NaOH==NaBr＋NaBrO＋H2O而除去。若该反应为取代反应则必有HBr生成，若为加成反应则没有HBr生成，故只需检验D中是否含有大量H＋或Br－即可。
答案　(1)
(2)反应液微沸，有红棕色气体充满A容器
(3)除去溶于溴苯中的溴　Br2＋2NaOH==NaBr＋NaBrO＋H2O(或3Br2＋6NaOH==5NaBr＋NaBrO3＋3H2O)
(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气
(5)石蕊溶液　溶液变红色(其他合理答案均可)
规律总结　只有在掌握好教材实验原理、操作等有关知识的基础上，才可能对其中不足做科学的改造。本题通过CCl4洗气瓶，就可以减少污染，避免Br2的干扰，通过NaOH溶液，就可以看到溴苯的真面目。
变式训练1　溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：
苯
溴
溴苯
密度/(g·cm－3)
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
按下列合成步骤回答问题：
(1)在a中加入15mL苯和少量铁屑。在b中小心加入4mL液态溴。向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了________气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是________________________________________________________________________。
(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑。
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是________________________________________________________________________。
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是________________________________________________________________________。
(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为________，要进一步提纯，下列操作中必须的是________(填字母)。
A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取
(4)在该实验中，a的容积最适合的是________(填字母)。
A.25mLB.50mLC.250mLD.500mL
答案　(1)HBr　吸收HBr和Br2　(2)②除去HBr和未反应的Br2　③干燥　(3)苯　C　(4)B
解析　根据苯和溴反应制备溴苯的条件知铁屑起催化作用，然后对产物进行分离和提纯。
(1)苯和溴在催化剂作用下反应，产生的HBr具有挥发性，看到有白雾产生。由于该反应放热，而液溴具有挥发性，故挥发出的气体是Br2和HBr，用NaOH溶液吸收。
(2)(3)反应完毕后，反应容器中的主要成分是溴苯，还有未反应的苯和Br2及生成的HBr，加入NaOH除去HBr和未反应的Br2。再水洗，用CaCl2进一步进行干燥，最后根据苯和溴苯的沸点不同进行蒸馏分离。
(4)烧瓶作为反应容器时，液体的体积不超过容积的，而液体的体积为15mL＋4mL＝19mL，故容积选择50mL。
二、苯的硝化反应
1.实验步骤
(1)先将1.5mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。
(2)向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯，充分振荡，混合均匀。
(3)将混合物控制在50～60℃的条件下约10min，实验装置如下图。
(4)将反应后的液体倒入盛冷水的烧杯中，可以看到烧杯底部有黄色油状物生成，经过分离得到粗硝基苯。
(5)粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤，将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。
硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，有毒，易溶于酒精和乙醚。
2.注意事项
(1)加入药品顺序，不可以颠倒，因为向硝酸中加入浓H2SO4相当于浓H2SO4的稀释，过程是放热的。由于苯易挥发，故需冷却后才能加入。
(2)将反应容器放入水浴中，便于控制温度在50～60℃。因为温度在70～80℃时，苯将与硫酸发生磺化反应。当温度升高至100～110℃时则生成二取代产物(间二硝基苯)，方程式如下：
(3)长直导管的作用是将反应物冷凝回流。
(4)反应后的粗产品用5%的NaOH溶液洗涤，除去产品中残留的HNO3和H2SO4及NO2。
(5)浓H2SO4作用为催化剂和脱水剂。
例2　
实验室制备硝基苯的实验装置如下图所示，主要步骤如下：
①配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3混合酸，加入反应器中。
②向室温下的混合酸中逐滴加入一定质量的苯，充分振荡，混合均匀。
③在50～60℃下发生反应，直至反应结束。
④除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。
⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。
填写下列空白：
(1)配制一定比例的浓H2SO4和浓HNO3混合酸时，操作注意事项是________________________________________________________________________。
(2)步骤③中，为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是________________________________________________________________________。
(3)步骤④中洗涤和分离粗硝基苯应使用的仪器是
________________________________________________________________________。
(4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是
________________________________________________________________________。
(5)纯硝基苯是无色、密度比水________(填“小”或“大”)、具有________味的油状液体。
解析　浓H2SO4和浓HNO3混合时，应先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌和冷却。如果先注入浓H2SO4，再注入浓HNO3，会造成浓HNO3局部过热溅迸、挥发。反应温度是50～60℃，为方便控制，应用水浴加热。
答案　(1)先将浓HNO3注入容器中，再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌和冷却　(2)将反应器放在50～60℃的水浴中加热　(3)分液漏斗　(4)除去粗产品中残留的酸　(5)大　苦杏仁
变式训练2　中国石油吉林石化公司双苯厂一装置发生爆炸，导致松花江受到严重污染，污水流经哈尔滨市，市民生活和企事业单位受到较大影响。
(1)硝基苯是松花江特大污染事故的主要污染物，该物质中非烃基官能团的结构简式是________。使用活性炭可以大大降低松花江水中硝基苯的浓度，吸附过程属于________(填字母)。
A.氧化反应 B.加成反应
C.物理变化 D.化学变化
(2)下列说法正确的是________。
A.硝基苯是由苯与硝酸发生加成反应制取的
B.硝基苯与三硝基甲苯互为同系物
C.硝基苯有毒，密度比水小
D.硝基苯属于芳香族化合物
答案　(1)—NO2　C　(2)D
解析　(1)硝基苯分子中的官能团是硝基，硝基的结构简式是—NO2；吸附过程没有新物质生成，所以活性炭吸附污水中硝基苯的过程属于物理变化。
(2)硝基苯是由苯与硝酸发生取代(硝化)反应制取的：
苯和甲苯互为同系物，但硝基苯与三硝基甲苯不是同系物，因为两者含有的硝基个数不同，它们不符合“在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团”的要求；硝基苯有毒，密度比水大；因此A、B、C均不正确。分子中含有苯环的化合物都属于芳香族化合物，根据硝基苯的分子结构可知硝基苯属于芳香族化合物。
1.下列关于苯的说法中正确的是(　　)
A.苯的分子式为C6H6，它不能使酸性KMnO4溶液褪色，属于饱和烃
B.从苯的凯库勒式()看，苯分子中含有碳碳双键，应属于烯烃
C.在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应
D.苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键完全相同
答案　D
解析　从苯的分子式C6H6看，其氢原子数远未达到饱和，应属不饱和烃，而苯不能使酸性KMnO4溶液褪色是由于苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键所致；苯的凯库勒式()并未反映出苯的真实结构，只是由于习惯而沿用，不能由其来认定苯分子中含有双键，因而苯也不属于烯烃；在催化剂的作用下，苯与液溴反应生成了溴苯，发生的是取代反应而不是加成反应；苯分子为平面正六边形结构，其分子中6个碳原子之间的价键完全相同。
2.苯环结构中不存在C—C单键与C==C双键的交替结构，可以作为证据的是(　　)
①苯不能使溴水褪色
②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应
④经测定，邻二甲苯只有一种结构
⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等
A.①②④⑤B.①②③⑤C.①②③D.①②
答案　A
解析　假设苯分子中有C==C双键，则能使溴水褪色且能使酸性高锰酸钾溶液褪色；如果存在C—C单键与C==C双键的交替结构则邻二甲苯会有2种结构，苯环上碳碳键的键长不会相等。
3.将等体积的苯、汽油和水在试管中充分混合后静置。下列图示现象正确的是(　　)
答案　D
解析　题中苯、汽油和水的密度有差别，其中苯和汽油密度比水小，且能互溶，所以分两层，上下层比例约为2∶1。
4.溴苯是一种化工原料，可以用溴和苯反应合成。实验室合成溴苯的装置示意图如下：
下表为苯、溴和溴苯的相关数据：
苯
溴
溴苯
密度/g·cm－3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
回答下列问题：
在A中加入30.0mL无水苯和少量铁屑。在B中小心加入8.0mL液态溴。向A中滴加液溴，反应一段时间后，点燃酒精灯加热蒸馏。
(1)A的容积最适合的是________(填字母)。
a.25mLb.50mLc.100mLd.250mL
(2)收集溴苯时，应根据________(填“C1”或“C2”)所显示的温度，其温度应为________。
(3)在反应开始后到收集溴苯之前，应先将F装置连接在D装置后，用它可承接的物质有____________________(填化学式)。
(4)某化学小组设计如下实验方案，证明苯和溴发生的是取代反应而不是加成反应。
第一步：取少量反应后F装置中的溶液于试管中；
第二步：向其中加入过量的稀硝酸；
第三步：继续滴加少量的硝酸银溶液。如果有浅黄色沉淀生成则证明苯和溴发生的是取代反应。
该实验方案__________(填“合理”或“不合理”)，理由是
________________________________________________________________________。
答案　(1)c　(2)C2　156℃
(3)溴、溴化氢、苯
(4)不合理　溴可以和NaOH溶液反应生成溴离子，也能产生浅黄色沉淀，无法确定是否生成溴化氢，即无法确定两者发生的是取代反应(要点一：溴和NaOH反应；要点二：无法确定是否生成溴化氢。)
[基础过关]
一、苯的分子结构
1.苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述中不正确的是(　　)
A.苯分子中所有原子共平面
B.苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃
C.苯分子中6个碳碳键完全相同
D.苯的核磁共振氢谱图中有一个峰
答案　B
解析　苯分子中6个碳碳键完全相同，苯分子中不含有简单的碳碳双键，苯的核磁共振氢谱图中有一个峰。
2.有机物分子中所有原子不可能处于同一平面的是(　　)
答案　B
二、苯的性质及应用
3.除去溴苯中少量溴的方法是(　　)
A.加入苯使之反应
B.加入KI
C.加NaOH溶液后静置分液
D.加CCl4萃取后静置分液
答案　C
4.下列事实中，能说明苯与一般烯烃在性质上有很大差别的是(　　)
A.苯是平面形分子
B.苯不跟酸性KMnO4溶液反应
C.1mol苯能与3molH2发生加成反应
D.苯易挥发
答案　B
解析　苯中不存在双键，而存在大π键，但烯烃中存在碳碳双键，故两者在化学性质上有着本质的区别，如苯不可以使酸性KMnO4溶液褪色，而烯烃可以与溴水发生加成，也可以被酸性KMnO4溶液氧化。
5.与饱和链烃、不饱和链烃相比较，苯的独特性质具体来说是(　　)　
A.难氧化，易加成，难取代　
B.难氧化，能加成，较易取代
C.易氧化，易加成，难取代　
D.因是单双键交替结构，故易加成为环己烷
答案　B
解析　苯的性质很稳定，一般不能被氧化剂氧化，与H2等加成时，常需要加入催化剂，溴化、硝化和磺化等取代反应要容易些，故B项正确。
6.下列关于苯的叙述正确的是(　　)
A.反应①为取代反应，有机产物与水混合浮在上层
B.反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并带有浓烟
C.反应③为取代反应，有机产物是一种烃
D.反应④中1mol苯最多与3molH2发生加成反应，是因为苯分子含有三个碳碳双键
答案　B
解析　反应①为取代反应，有机产物溴苯的密度大于水的密度，与水混合在下层，A不正确；反应②为氧化反应，苯分子中含碳量高，所以反应现象是火焰明亮并带有浓烟，B正确；反应③为取代反应，也是硝化反应，有机产物是硝基苯，不是一种烃，C不正确；苯分子能和氢气发生加成反应，但苯分子中不存在碳碳双键，苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键，D不正确，答案选B。
7.下列关于苯的叙述中错误的是(　　)
A.苯在催化剂作用下能与液溴发生取代反应
B.在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色
C.在苯中加入溴水，振荡并静置后下层液体为橙色
D.在一定条件下，苯能与氯气发生加成反应
答案　C
解析　苯在催化剂铁的作用下能与液溴发生取代反应生成溴苯，A正确；苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，且苯不溶于水，密度小于水，因此在苯中加入酸性KMnO4溶液，振荡并静置后下层液体为紫色，B正确；苯和溴水不反应，但可以发生萃取，苯的密度小于水，所以在苯中加入溴水，振荡并静置后上层液体为橙色，C不正确；在一定条件下，苯能与氯气发生加成反应，D正确。
三、物质的鉴别与分离
8.用分液漏斗可以分离的一组液体混合物是(　　)
A.溴和CCl4 B.苯和溴苯
C.硝基苯和水 D.汽油和苯
答案　C
解析　硝基苯不溶于水且密度比水大，可以用分液漏斗进行分离。而其余三组物质都是互溶的，不能用分液漏斗进行分离。
[能力提升]
9.人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深入的过程，回答下列问题：
(1)由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式：_________________________________________________________。
(2)已知分子式为C6H6的有机物有多种，其中的两种为
(Ⅰ)；(Ⅱ)。
①这两种结构物质的性质表现在以下两方面：
定性方面(即化学性质方面)：Ⅱ能，而Ⅰ不能______(填字母)。
A.被酸性高锰酸钾溶液氧化
B.与溴水发生加成反应
C.与溴发生取代反应
D.与氢气发生加成反应
定量方面(即消耗反应物的量方面)：1molC6H6与H2加成时：Ⅰ需________mol，而Ⅱ需________mol。
②今发现C6H6还可能有一种如下图所示的立体结构，该结构的二氯代物有______种。
(3)1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列事实______(填字母)。
A.苯不能使溴水褪色
B.苯能与H2发生加成反应
C.溴苯没有同分异构体
D.邻二溴苯只有一种
(4)现代化学认为苯分子碳碳之间的键是_______________________________________。
(5)苯不能使溴水因发生化学反应而褪色，性质类似烷烃，但能与液溴、浓硝酸等发生取代反应，写出苯的硝化反应的化学方程式：_______________________________________。
答案　(1) HC≡C—C≡C—CH2—CH3(或其他合理答案)
(2)①AB　3　2　②3
(3)AD
(4)介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键
(5)
解析　(1)苯的分子式为C6H6，与同碳原子数烷烃相比少了8个H，故C6H6为链烃时，其分子中应含2个—C≡C—，或1个—C≡C—和2个。
(2)①由于Ⅱ中存在碳碳双键，故Ⅱ可被酸性KMnO4溶液氧化，也能与溴水发生加成反应，而苯中的碳碳键、碳氢键不能发生上述反应，故选A、B。由于苯环上加氢后形成环己烷(C6H12)，比苯多6个氢原子，故需3 mol H2，而Ⅱ有2个碳碳双键，故需2 mol H2。②有3种氢原子，如右图，故二氯代物也有3种。
(3)若苯是单双键交替结构，则能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色，其邻二溴苯则有2种，和，故苯的凯库勒式结构不能解释a和d两项。
10.已知下列信息：Ⅰ.苯环上新导入的取代基的位置主要决定于原有取代基的性质；
Ⅱ.可以把原有取代基分为两类：a.原取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位，如：—OH、—CH3(或烃基)、—Cl、—Br等；b.原取代基使新导入的取代基进入苯环的间位，如：—NO2、—SO3H、—CHO等。现有下列变化：(反应过程中每步只能引进一个新的取代基)
(1)请写出其中一些主要有机物的结构简式：
A______________，B__________，C______________，D______________，E__________。
(2)写出①②两步反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案　(1)
(2)
＋H2O
或
解析　该题属于信息题，解决的关键是理解题中所给的信息。推断A的结构时，结合“—Br等取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位”可知：A物质是硝基苯的邻位溴代物；推断B、C的结构时，紧扣“—NO2使新导入的取代基进入苯环的间位”、“—Br等取代基使新导入的取代基进入苯环的邻、对位”即可写出B、C的结构简式。D是苯的硝化产物，故D为硝基苯；E很容易判断为硝基苯的间位溴取代物。
[拓展探究]
11.下图中A是制取溴苯的实验装置，B、C是改进后的装置，请仔细分析，对比三个装置，回答以下问题：
(1)写出三个装置中所共同发生的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
写出B中盛有AgNO3溶液的试管中所发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)装置A和C均采用了长玻璃导管，其作用是
________________________________________________________________________。
(3)在按装置B、C装好仪器及药品后要使反应开始，应对装置B进行的操作是
________________________________________________________________________；
应对装置C进行的操作是_________________________________________________。
(4)装置B、C较好地解决了A中加装药品和使装置及时密封的矛盾，方便了操作。A装置中这一问题在实验中造成的后果是______________________________________________。
(5)B中采用了洗气瓶吸收装置，其作用是______________________________________，
反应后洗气瓶中可能出现的现象是____________________________________________。
(6)B装置也存在两个明显的缺点，使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是
________________________________________________________________________。
答案　(1)2Fe＋3Br2===2FeBr3＋Br2＋HBr　HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3
(2)导出HBr，兼起冷凝回流的作用
(3)旋转分液漏斗的活塞，使溴和苯的混合液滴到铁粉上　托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中
(4)Br2和苯的蒸气逸出，污染环境
(5)吸收反应中随HBr逸出的Br2和苯蒸气　CCl4由无色变成橙红色
(6)随HBr逸出的溴蒸气和苯蒸气不能回流到反应器中，原料利用率低；由于导管插入AgNO3溶液中而易产生倒吸
解析　苯在铁粉作用下，可与液溴发生取代反应生成HBr，同时生成，故可用AgNO3溶液(HNO3酸化)来检验反应生成的HBr，进而证明确实发生了取代反应，但该反应放热，Br2、苯又易挥发，Br2与H2O反应生成HBr、HBrO，会干扰有关的实验现象。此外，苯、Br2进入空气中会造成污染，同时也使反应物的利用率降低。
第2课时　芳香烃的来源与应用
[目标导航]　1.掌握苯的同系物的结构与化学性质，能够比较出苯和苯的同系物性质的差异。2.通过阅读，了解芳香烃的来源及其应用。3.结合生活实际了解芳香烃对环境和健康的影响。
一、芳香烃的来源及结构特点
1.芳香烃的来源
(1)芳香烃最初来源于煤焦油中，随着石油化工的兴起，现代工业生产中主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。在芳香烃中，苯、乙苯和对二甲苯是应用最多的基本有机原料。
(2)工业上，乙苯、异丙苯主要通过苯与乙烯、_丙烯反应获得。苯与乙烯反应的化学方程式为
。
2.苯的同系物
(1)组成和结构特点
①苯的同系物是苯环上的氢原子被烷基取代后的产物；
②分子中只有一个苯环，侧链都是烷基；
③通式为CnH2n－6(n≥7)。
(2)常见的苯的同系物
名称
结构简式
甲苯
乙苯
二甲苯
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
议一议
1.苯的同系物都属于芳香烃吗？芳香烃都是苯的同系物吗？
答案　苯的同系物都是芳香烃，但芳香烃不一定是苯的同系物。如、、属于芳香烃，但不是苯的同系物。
2.苯的同系物的通式是什么？符合该通式的一定是苯的同系物吗？
答案　苯的同系物的通式是CnH2n－6(n≥7)，符合该通式的不一定是苯的同系物。
二、苯的同系物的化学性质
苯的同系物与苯的化学性质相似，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有些不同。
(1)氧化反应
①苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。
②均能燃烧，燃烧的化学方程式通式为
CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。
(2)取代反应
甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下反应生成三硝基甲苯的化学方程式为
。
(3)加成反应
甲苯与氢气反应的化学方程式为
。
议一议
1.哪些实验事实说明在苯的同系物分子中，苯环与侧链之间发生了相互影响？
答案　①苯环对侧链的影响，使得苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而烷烃不能。
②侧链对苯环的影响，甲苯与硝酸反应使得苯环上甲基的邻位和对位的H原子变得活泼，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸反应只生成硝基苯。
2.怎样鉴别苯和甲苯？
答案　可用酸性KMnO4溶液来进行鉴别，使酸性KMnO4溶液褪色的是甲苯。
3.用一种试剂能否把CCl4、苯、甲苯鉴别出来？该试剂是什么？
答案　能，选用酸性KMnO4溶液可以将它们鉴别出来。
4.分子式C8H10对应的苯的同系物有几种同分异构体？请分别写出它们的结构简式，苯环上的一硝基取代物只有一种的芳香烃的名称是什么？
答案　共4种，它们的结构简式分别为
、、、；对二甲苯。
5.有四种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯，符合下列各题要求的分别是：
(1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在铁屑作用下能与液溴反应的是________，生成的有机物名称是____________，反应的化学方程式为________________________________
____________________，此反应属于________反应。
(2)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是_______________________________________。
(3)能与溴水或酸性KMnO4溶液反应的是_________________________________________。
(4)不与溴水反应但能与酸性KMnO4溶液反应的是______________________。
答案　(1)苯　溴苯　＋HBr　取代　(2)苯、己烷　(3)己烯　(4)甲苯
解析　己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中，既能和溴水反应，又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯。均不反应的为己烷和苯。不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯。苯在铁的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。
一、苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物之间的关系
1.苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物之间的关系为下图所示的包含关系：
2.芳香族化合物并非是具有香味的物质，而是一种习惯称法。
3.芳香烃中，苯是最简单的物质，苯环是芳香族化合物最基本的结构单元。
例1　下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是(　　)
解析　含有苯环的化合物就属于芳香族化合物，含有苯环的烃属于芳香烃，而苯的同系物的定义是含有一个苯环且侧链为饱和烃基的芳香烃。A、B属于苯的同系物，C不属于芳香烃，D属于芳香烃但侧链不饱和，不属于苯的同系物。
答案　D
变式训练1　下列所给的几种物质中属于芳香族化合物的是_______(填字母序号，下同)，属于芳香烃的是______，属于苯的同系物的是____________。
答案　ABCDEFG　ABCEFG　CG
二、苯的同系物的化学性质
苯的同系物中既含有，又含烷烃基，因此在烷烃基上会表现类似烷烃取代反应的性质，在苯环上会表现类似苯取代反应、加成反应、不易被氧化等性质。但是，由于二者的相互影响，使苯的同系物的性质不完全是苯和烷烃的性质之和。
1.侧链烷烃基对苯环的影响
使苯环比苯的性质活泼，更易发生取代反应。
＋3H2O
2.苯环对侧链烷烃基的影响
使烷烃基比烷烃的性质活泼，易被氧化。
对—R的要求：与苯环直接相连的碳原子上有氢原子，且无论—R中碳原子个数有多少，—R都被氧化为—COOH，利用此性质可鉴别苯和苯的同系物。
例2　下列对有机物的叙述中，不正确的是(　　)
A.它不能使溴水褪色也不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.在FeBr3作催化剂时与Br2发生取代反应可生成三种一溴代物
C.在一定条件下可发生加成反应
D.一定条件下可以和浓硝酸、浓硫酸的混合物发生硝化反应
解析　根据其结构可知，该有机物能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，使其褪色；不能和溴水反应，但能发生萃取而使溴水褪色，A错误；在FeBr3作催化剂的条件下，取代反应只能发生在苯环上，苯环上还剩5个氢，但是位置只有三种(即侧链的邻位、间位与对位)，B正确；苯环在一定条件下能和氢气发生加成反应，C正确；苯环上的氢原子可以被硝基(—NO2)取代，而发生硝化反应，D正确。
答案　A
变式训练2　将甲苯与液溴混合，加入铁粉，其反应所得的产物可能有(　　)
A.①②③ B.⑦
C.④⑤⑥⑦ D.全部
答案　C
解析　苯的同系物在Fe催化作用下，只发生苯环上的取代反应，可取代甲基邻位、间位、对位上的氢原子，也可以将苯环上多个氢原子同时取代，而在此条件下，甲基上的氢原子不能被取代，因此不可能有物质①②③。
1.下列说法中正确的是(　　)
A.芳香烃的分子通式是CnH2n－6(n≥6，且n为正整数)
B.苯的同系物是分子中仅含有一个苯环的所有烃类化合物
C.苯和甲苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色
D.苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应
答案　D
解析　芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物，而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环、且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物，苯的同系物的通式为CnH2n－6(n≥7，且n为正整数)；苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应，但甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色而苯不能，这是由于苯环与侧链之间的影响所致。
2.苯和甲苯相比较，下列叙述中不正确的是(　　)
A.都属于芳香烃　
B.都能使KMnO4酸性溶液褪色
C.都能在空气中燃烧
D.都能发生取代反应
答案　B
解析　苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
3.某烃的化学式为C8H10，它不能使溴水褪色，但能使酸性高锰酸钾溶液褪色。该有机物苯环上的一氯代物有两种，则该烃是(　　)
答案　A
解析　A苯环上的一氯代物有两种，B有邻、间、对三种，C只有一种，D能使溴水褪色，且苯环上的一氯代物有三种。
4.某烃的分子式为C10H14，它不能使溴水褪色，但可使酸性KMnO4溶液褪色，分子结构中只含有一个烷基，符合条件的烃有(　　)
A.2种 B.4种
C.3种 D.5种
答案　C
解析　由题意知，该烃应是苯的同系物，分子结构中只含有一个烷基，可以表示为C6H5—C4H9，丁基有4种同分异构体，由于不能使酸性KMnO4溶液褪色，则符合条件的烃有3种。
[基础过关]
一、芳香烃的来源及结构特点
1.芳香烃是指(　　)
A.分子里含有苯环的化合物
B.分子组成符合CnH2n－6通式的一类有机物
C.分子里含有一个或多个苯环的烃
D.苯和苯的同系物的总称
答案　C
解析　芳香烃是指分子中含有苯环的烃，C项正确；A项，含苯环，但未交待是否含其他元素，故错；B项指的是苯的同系物；D项仅包括含一个苯环的物质，故错。
2.下列说法不正确的是(　　)
A.芳香烃主要来源于分馏煤焦油和石油的催化重整
B.苯的同系物均可被酸性高锰酸钾溶液氧化
C.含苯环的烃都是芳香烃
D.用分子筛固体催化剂工艺生产乙苯，可大幅度降低对环境的污染同时提高经济效益
答案　B
解析　不是所有的苯的同系物都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，只有支链上与苯环直接相连的碳上有氢原子的才能被酸性高锰酸钾溶液氧化成含苯环的酸。
二、苯的同系物的性质
3.下列有关甲苯的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是(　　)
A.甲苯与浓HNO3和浓H2SO4混合能反应生成三硝基甲苯
B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.甲苯燃烧产生带浓烟的火焰
D.1mol甲苯与3molH2发生加成反应
答案　A
解析　甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代反应，但苯只能引入1个硝基，而甲苯能引入3个硝基，所以能说明侧链对苯环性质有影响，故A正确。
4.PX是对二甲苯的化工简称，是一种重要的化工原料。下列关于对二甲苯的说法错误的是(　　)
A.对二甲苯不能使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.对二甲苯是苯的同系物
C.对二甲苯难溶于水，易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂
D.对二甲苯可发生取代反应
答案　A
解析　对二甲苯能萃取溴水中的溴而使溴水褪色，对二甲苯的两个侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化，A不正确；对二甲苯是苯的同系物，B正确；根据相似相溶原理，C正确；苯环及甲基上的氢原子均可以被取代，D正确。
5.下列变化属于取代反应的是(　　)
A.苯与溴水混合，水层褪色
B.乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色
C.甲苯制三硝基甲苯
D.苯和氢气在一定条件下生成环己烷
答案　C
6.下列关于芳香烃的叙述中不正确的是(　　)
A.乙烷和甲苯中都含有甲基，甲苯可以被酸性KMnO4溶液氧化成苯甲酸，而乙烷不能被其氧化，说明苯环对侧链产生了影响
B.苯和浓硝酸、浓硫酸混合物在100～110℃才能生成间二硝基苯，而甲苯在100℃时即可生成三硝基甲苯，说明甲基对苯环产生了影响
C.苯、甲苯等是重要的有机溶剂，萘(俗称卫生球)是一种重要的绿色杀虫剂
D.除去苯中混入的少量甲苯可加入适量的酸性KMnO4溶液，充分反应后再加入足量的NaOH溶液，然后分液即可
答案　C
三、其他芳香烃的结构与性质
7.甲烷分子中的4个H原子全部被苯基取代，可得到如下图所示的分子，对该分子的描述正确的是(　　)
A.分子式为C25H24
B.所有碳原子都在同一平面上
C.此化合物的一硝基取代产物有5种
D.该物质为芳香烃
答案　D
解析　A项分子式应为C25H20；由甲烷分子的空间结构可以推知该分子所有碳原子不可能都在同一平面上；此化合物的一硝基取代产物有3种。
8.美国康乃尔大学的魏考克斯(C.Wilcox)所合成的一种有机分子，就像一尊释迦牟尼佛，因而称为释迦牟尼分子(所有原子在同一平面上)。
下列有关该有机分子的说法正确的是(　　)
A.该有机物属于芳香烃
B.该有机物属于苯的同系物
C.该有机物分子中含有20个碳原子
D.该有机物一氯代物只有3种
答案　A
解析　苯分子中的氢原子被烷基取代所得的一系列化合物叫做苯的同系物，苯的同系物一定符合通式CnH2n－6(n≥7)，而该分子的分子式为C22H12，不符合苯的同系物的通式，该有机物的一氯代物有6种。
9.都属于萘的同系物。萘和萘的同系物分子组成通式是(　　)
A.CnH2n－6(n≥11) B.CnH2n－8(n＞10)
C.CnH2n－10(n≥10) D.CnH2n－12(n≥10)
答案　D
解析　萘环有7个不饱和度，因此萘和萘的同系物分子组成通式是CnH2n＋2－14＝CnH2n－12(n≥10)。
10.IBM的科学家借助原子显微镜，将拍摄到的单个并五苯分子的照片呈现在人们面前(左图)。右图为并五苯的分子模型。
下面关于并五苯的说法正确的是(　　)
A.并五苯由22个碳原子和22个氢原子组成
B.并五苯中含有五个苯环
C.并五苯的一氯代物有6种同分异构体
D.并五苯和苯互为同系物
答案　B
解析　从分子模型可得出并五苯的化学式为C22H14，A项错误；并五苯的一氯代物有4种同分异构体，C项错误；同系物间应为结构相似，分子组成相差若干个CH2，D项错误。
[能力提升]
11.苯的同系物中，有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成芳香酸，反应如下：
(R、R′表示烷基或氢原子)
(1)现有苯的同系物甲、乙，分子式都是C10H14。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸，它的结构简式是______________________________________________________________；
乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸，则乙可能的结构有________种。
(2)有机物丙也是苯的同系物，分子式也是C10H14，它的苯环上的一溴代物只有一种，试写出丙所有可能的结构简式：______________________________________________________。
答案　(1)　9
(2)
解析　(1)本题以分子式为C10H14的苯的同系物可能具有的结构展开讨论。题中信息没有说明什么样的结构不能被酸性KMnO4溶液氧化为芳香酸，但仔细分析可以发现，能被氧化为芳香酸的苯的同系物都有一个共同点——侧链与苯环直接相连的碳原子上都有氢原子，产物中羧基数目等于苯的同系物分子中能被氧化的侧链数目；若苯的同系物能被氧化为分子式为C8H6O4的芳香酸(二元酸)，说明苯环上有两个侧链，可能是两个乙基，也可能是一个甲基和一个丙基，而丙基又有两种结构(—CH2CH2CH3和)，两个侧链在苯环上的位置又有邻位、间位和对位3种可能，故分子式为C10H14、有两个侧链的苯的同系物有3×3＝9种可能的结构。(2)分子式为C10H14的苯的同系物苯环上的一溴代物只有一种，其苯环上可能只有2个相同的侧链且位于对位，或4个相同的侧链。
12.蒽()与苯炔()反应生成化合物X(立体对称图形)，如下图所示：
(1)蒽与X都属于________(填字母)。
a.环烃b.烃c.不饱和烃
(2)苯炔的分子式为________，苯炔不具有的性质是________(填字母)。
a.能溶于水 b.能发生氧化反应
c.能发生加成反应 d.常温常压下为气体
(3)下列属于苯的同系物的是________(填字母)。
(4)下列物质中，能发生加成反应，也能发生取代反应，同时能使溴水因加成反应而褪色，还能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________(填字母)。
答案　(1)abc　(2)C6H4　ad　(3)D　(4)D
13.苯佐卡因是一种局部麻醉剂，其结构简式为
已知：①苯环上的取代有如下定位规律：当苯环上的碳原子上连有甲基时，可在其邻位或对位上引入基团；当苯环上的碳原子上连有羧基时，可在其间位上引入基团。
④—NH2具有较强的还原性和弱碱性。
请以甲苯、乙烯为主要原料合成苯佐卡因，用反应流程图表示出最合理的合成方案(注明反应条件)。
提示：①合成过程中无机试剂任选；
②＋CH3CH2OH＋H2O。
答案　
解析　由的结构可知其是由在Fe、HCl、H2O条件下生成的。根据题目的信息可知
是由
和CH3CH2OH发生反应得到的，CH3CH2OH是由乙烯和水加成得到的，
是由被酸性KMnO4氧化得到的，而是由CH3发生硝化反应得到的。
[拓展探究]
14.某种苯的同系物0.1mol完全燃烧，生成的气体通过浓H2SO4，使浓H2SO4增重10.8g，再通过NaOH溶液，气体减轻39.6g。该物质苯环上的一氯代物、二氯代物分别有3种，没有四氯代物。根据以上条件，推断此物质的分子式及结构简式。
答案　分子式为C9H12，结构简式为。
解析　1mol该物质中含H：×2＝12mol，
含C：＝9mol，故分子式为C9H12。
它的同分异构体有：
，其中符合题意的只有。
第一单元 卤代烃
[目标导航]　1.了解常见卤代烃在生产生活中的应用，了解氟氯代烷对大气臭氧层的破坏作用。2.认识卤代烃的组成和结构特点，了解卤代烃的物理性质、化学性质及其用途。
一、卤代烃
1.卤代烃的概念和分类
(1)概念
烃分子中的氢原子被卤素原子取代后形成的化合物。
(2)分类
2.卤代烃对人类生活的影响
(1)卤代烃的用途：制冷剂、灭火剂、有机溶剂、麻醉剂、合成有机物。
(2)卤代烃对环境的危害
①卤代烃比较稳定，在环境中不易被降解。
②部分卤代烃对大气臭氧层有破坏作用。
议一议
1.卤代烃是否属于烃？________(填“是”或“否”)；
下列物质中，不属于卤代烃的是________(填字母)。
答案　否　D
解析　卤代烃是卤素原子取代了烃分子中的氢原子，卤代烃中含有碳、氢和卤素原子，也可不含氢原子，但不能含有其他元素的原子。
2.卤代烃中卤素原子的存在形式是什么？
答案　以原子的形式。
二、卤代烃的性质
1.物理性质
(1)状态：常温下除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余为液体或固体。
(2)沸点：互为同系物的卤代烃，它们的沸点随碳原子数的增多而升高。
(3)密度：除脂肪烃的一氟代物和一氯代物外，液态卤代烃密度一般比水大。
(4)溶解性：水中：不溶，有机溶剂中：能溶，某些卤代烃是很好的有机溶剂，如二氯甲烷、氯仿(CHCl3)和四氯化碳等。
2.1-溴丙烷的结构和化学性质
(1)分子结构
(2)化学性质
①取代反应(水解反应)
a.条件：强碱(NaOH或KOH)水溶液、加热。
b.化学方程式：CH3CH2CH2Br＋NaOH
CH3CH2CH2OH＋NaBr。
②消去反应
a.定义：在一定条件下，从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等)，而生成不饱和(含双键或叁键)化合物的反应。
b.消去反应条件：强碱醇溶液、加热。
c.化学方程式：CH3CH2CH2Br＋KOHCH3CH==CH2↑＋KBr＋H2O。
议一议
1.通过哪些反应能生成卤代烃？写出你所知道的几个化学方程式。
答案　(1)烃与卤素单质的取代反应。
CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应。
CH≡CH＋HBrCH2==CHBr
2.你所知道的密度比水大的有机物还有哪些？
答案　CCl4、溴苯、硝基苯、二溴乙烷等。
3.讨论比较卤代烃的水解反应和消去反应，请思考是否所有的卤代烃都能发生水解反应和消去反应？
答案　一般来说，所有卤代烃在一定条件下都能发生水解反应。但不是所有的卤代烃都能发生消去反应，因为卤代烃的消去反应是烃分子中两个相邻碳上的卤素原子和氢原子结合成卤化氢脱去，两个碳原子间形成不饱和键。由此可以看出只有和卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子时，才能发生消去反应。故只有1个碳原子的卤代烃(如)和与卤素原子相连的碳原子的邻位碳上无氢原子的卤代烃(如)不能发生消去反应，但可分别发生水解反应生成CH3OH和。
4.以2-溴丙烷为原料制取1,2-丙二醇，需要经过的反应是哪些？写出反应的化学方程式，注明反应类型。
答案　(1)＋NaOHCH2===CH—CH3↑＋NaBr＋H2O　消去反应；
(2)CH2==CH—CH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3加成反应；
(3)CH2BrCHBrCH3＋2NaOH
＋2NaBr　取代反应。
一、卤代烃的消去反应与水解反应的区别
卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼，在其他试剂作用下，碳卤键很容易断裂而发生水解反应和消去反应。
消去反应
水解反应
反应条件
NaOH醇溶液，加热
NaOH水溶液、加热
实质
失去HX分子，形成不饱和键
—X被—OH取代
键的变化
C—X与C—H断裂形成C==C或C≡C与H—X
C—X断裂形成C—OH键
对卤代烃
的要求
(1)含有两个或两个以上的碳原子，如CH3Br不能发生；
(2)与卤原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原子，
如、
(CH3)3CCH2Br都不行，而CH3—CH2—Cl可以
含有—X的卤代烃绝大多数都可以水解
化学反应特点
有机物碳骨架不变，官能团由—X变为或—C≡C—
有机物碳骨架不变，官能团由—X变为—OH
主要产物
烯烃或炔烃
醇(或酚)
特别提示　(1)有两个相邻碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物。例如：
发生消去反应的产物为CH2==CH—CH2—CH3或CH3—CH==CH—CH3。
(2)二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入叁键。
例如：CH3—CH2CHCl2＋2NaOH
CH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O。
例1　下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是(　　)
A.CH3Cl B.
C. D.
解析　卤代烃均能发生水解反应，选项中的四种物质均为卤代烃；卤素原子所连碳原子上的邻碳原子上连有氢原子的卤代烃能发生消去反应。C、D项中的两物质中Br原子所连碳原子的邻碳原子上均没有相应的氢原子而A中无邻位碳原子，都不能发生消去反应。
答案　B
变式训练1　根据下面的有机物合成路线，回答下列问题：
(1)写出A、B、C的结构简式：
A：____________________，B：____________________，
C：________________。
(2)写出各步反应的反应类型：
①____________________，②______________________，
③____________________，④______________________，
⑤____________________。
(3)写出A→B的反应试剂及条件：
________________________________________________________________________。
(4)反应④和⑤的化学方程式为
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
答案　(1)
(2)①加成反应　②消去反应　③加成反应　④消去反应　⑤加成反应
(3)NaOH的醇溶液、加热
(4)④
⑤
解析　在一系列的反应中，有机物保持了六元环状结构，但苯环变成了环己烷环。反复的“消去”、“加成”可在环己烷环上增加氯原子，且氯原子能定位、定数。
二、卤代烃中卤素原子的检验
卤代烃分子中虽然含有卤素原子，但C—X键在加热时，一般不易断裂，在水溶液中不电离，无X－(卤素离子)存在，所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液，得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃中的卤素原子，一般是先将其转化成卤素离子，再进行检验。具体实验原理和检验方法如下：
1.实验原理
R—X＋NaOHR—OH＋NaX
HNO3＋NaOH==NaNO3＋H2O
AgNO3＋NaX==AgX↓＋NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素原子(氯、溴、碘)。
2.实验步骤
→→→→
→
特别提醒　(1)加热是为了加快反应速率。
(2)加入稀HNO3酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH与AgNO3反应干扰实验；二是检验生成的沉淀是否溶于稀HNO3。
(3)用NaOH的醇溶液也可把R—X中的—X转化为X－，再进行检验，但此种方法要多用一种试剂——醇，所以通常是用NaOH溶液把R—X中的—X转化为X－。
(4)量的关系，R—X～NaX～AgX,1mol一卤代烃可得到1molAgX(除氟外)，常利用此量的关系进行定量测定卤代烃。
例2　要检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素，正确的实验方法是(　　 )
①加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色的溴出现　②滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，观察有无淡黄色沉淀生成　③加入NaOH溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成　④加入NaOH的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
答案　D
解题反思　卤代烃中卤素原子的检验
(1)卤代烃中的卤原子与碳原子之间是以共价键相连，均属于非电解质，不能电离出X－，不能用AgNO3溶液直接检验卤素的存在。必须先转化成X－，再用AgNO3溶液来检验。
(2)将卤代烃中的卤素转化为X－可用卤代烃的取代反应也可用消去反应。
(3)检验卤代烃中的卤素原子时，在加入AgNO3溶液之前，一定先加过量稀HNO3中和过量的NaOH，以免对X－的检验产生干扰。
变式训练2　运动场上，当运动员受伤时，队医常常在碰撞受伤处喷洒一些液体，已知该液体是一种卤代烃R—X。
试回答下列问题：
(1)为了证明该卤代烃(R—X)是氯代烃还是溴代烃，可设计如下实验：
a.取一支试管，滴入10～15滴R—X；
b.再加入1mL5%的NaOH溶液，充分振荡；
c.加热，反应一段时间后，取溶液少许，冷却；
d.再加入5mL稀HNO3酸化；
e.再加入AgNO3溶液，若出现________沉淀，则证明该卤代烃(R—X)是氯代烃；若出现________沉淀，则证明该卤代烃(R—X)是溴代烃。
①写出c中发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
②有同学认为d步操作可省略。你认为该同学说法__________(填“正确”或“不正确”)，请简要说明理由：_____________________________________________________________。
(2)从环境保护角度看，能否大量使用该卤代烃？为什么？
________________________________________________________________________。
答案　(1)白色　浅黄色　①R—X＋NaOHROH＋NaX
②不正确　在b步中NaOH溶液是过量的，若没有d步骤，直接加入AgNO3溶液，将会产生褐色沉淀，干扰观察沉淀颜色，无法证明是Cl－还是Br－
(2)不能大量使用该卤代烃，因为有毒的卤代烃挥发到空气中，会污染环境
解析　(1)根据出现的沉淀的颜色可知，卤素原子的种类，在加AgNO3溶液之前，必须加入稀HNO3酸化，因为过量的NaOH能与AgNO3反应生成AgOH，AgOH不稳定，立即分解为褐色的Ag2O沉淀，会干扰对卤素离子的检验。(2)有毒的卤代烃挥发到空气中，会污染环境。
1.下列物质中，不属于卤代烃的是(　　)
A.CH2Cl2 B.CCl2F2
C. D.
答案　C
解析　A选项是CH4中的两个氢原子被两个氯原子取代的产物，A属于卤代烃；B选项是CH4中两个氢原子被两个氯原子取代，另两个氢原子被两个氟原子取代，都是卤素原子，B属于卤代烃；C选项是苯中的一个氢原子被硝基取代，属于硝化物，不属于卤代烃；D选项是苯中的一个氢原子被溴原子取代，属于卤代烃。
2.有关溴乙烷的下列叙述中，正确的是(　　)
A.在溴乙烷中滴入AgNO3溶液，立即有淡黄色沉淀生成
B.溴乙烷不溶于水，能溶于大多数有机溶剂
C.溴乙烷与NaOH的醇溶液反应，可生成乙醇
D.溴乙烷通常用溴与乙烷直接反应来制取
答案　B
解析　CH3CH2Br中的溴不能与AgNO3发生反应，A选项错误；CH3CH2Br与NaOH的醇溶液反应生成乙烯，C选项错误；溴与CH3CH3的反应产物有多种，不能用来制备CH3CH2Br，D选项错误。
3.下列关于卤代烃的叙述中正确的是(　　)
A.所有卤代烃都是难溶于水、密度比水小的液体
B.所有卤代烃在适当条件下都能发生消去反应
C.所有卤代烃都含有卤素原子
D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的
答案　C
解析　卤代烃是烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的产物，故分子中一定含有卤素原子；卤代烃一般难溶于水，能溶于有机溶剂，多数为液体，也有气态卤代烃，如CH3Cl；发生消去反应的卤代烃分子中，与卤素相连的碳原子相邻的碳原子上必须有氢原子；卤代烃不但能由取代反应制得，也可由烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢发生加成反应制得。
4.在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示，则下列说法正确的是(　　)
A.当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和②
答案　C
5.为了检验溴乙烷中含有的溴元素，有以下操作，其中顺序合理的是(　　)
①加AgNO3溶液　②加NaOH溶液　③加热　④加水⑤加稀硝酸至溶液显酸性
A.②①③⑤ B.②④⑤③
C.②③⑤① D.②①⑤③
答案　C
解析　溴乙烷中的溴元素不是以离子状态存在的，因此，不能与AgNO3溶液直接反应，必须使之变为溴离子。由题意可知，应通过溴乙烷在碱性水溶液中水解得到溴离子，但反应后溶液显碱性，不能直接加入AgNO3溶液检验，否则Ag＋与OH－反应得到Ag2O褐色沉淀，影响溴的检验，故需加入足量稀硝酸使溶液变为酸性，再加AgNO3溶液检验。
[基础过关]
一、卤代烃的物理性质和用途
1.下列有关氟氯代烷的说法中，不正确的是(　　)
A.氟氯代烷是一类含氟和含氯的卤代烃
B.氟氯代烷化学性质稳定，有毒
C.氟氯代烷大多无色、无臭、无毒
D.在平流层中，氟氯代烷在紫外线照射下，分解产生的氯原子可引发损耗臭氧层的循环反应
答案　B
解析　氟氯代烷无毒，B选项错误。
2.当运动员肌肉挫伤或扭伤时，队医随即对准运动员的受伤部位喷射药剂氯乙烷(沸点为12.27℃)进行局部冷冻麻醉应急处理。下列关于氯乙烷的说法中不正确的是(　　)
A.氯乙烷与水互不相溶
B.氯乙烷中含有两种官能团
C.氯乙烷在一定条件下能发生消去反应
D.氯乙烷的结构只有一种
答案　B
解析　CH3CH2Cl中只有一种官能团。
3.旨在减少温室气体排放的《京都议定书》于2010年2月16日正式生效，该议定书中限制排放的气体是人为排出的二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氟代烃、全氟化碳、六氟化硫6种气体。下列有关说法不正确的是(　　)
A.二氧化碳是目前造成全球变暖的最主要的温室气体
B.甲烷、氟代烃、全氟化碳都是有机化合物
C.氟代烃能够破坏臭氧层
D.C3F8有2种结构
答案　D
解析　C3F8的结构与C3H8的结构相似，只有1种结构。
4.溴乙烷中混有杂质乙醇，除去乙醇的方法是(　　)
A.加热蒸发 B.过滤
C.加水、萃取、分液 D.加苯、萃取、分液
答案　C
解析　本题主要考查溴乙烷和乙醇的溶解性及分离方法。溴乙烷难溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶，故可向混合液中加水进行萃取，然后分液即可除去。
二、卤代烃的化学性质
5.有机物CH3CH==CHCl可发生的反应有
①取代反应　②加成反应　③消去反应　④使溴水褪色　⑤使酸性高锰酸钾溶液褪色　⑥与AgNO3溶液反应得到白色沉淀　⑦聚合反应，正确的是(　　)
A.以上反应均可发生 B.只有⑦不能发生
C.只有⑥不能发生 D.只有②不能发生
答案　C
解析　该有机物属于不饱和卤代烃，具有烯烃和卤代烃的性质，在发生水解反应或消去反应时，用稀硝酸中和之后才能与AgNO3溶液反应得到白色沉淀。
6.为探究一溴环己烷()与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应，甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案：
甲：向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH，然后再滴入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。
乙：向反应混合液中滴入溴水，若溶液颜色很快褪去，则可证明发生了消去反应。
丙：向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液，若溶液颜色变浅，则可证明发生了消去反应。
其中正确的是(　　)
A.甲 B.乙
C.丙 D.上述实验方案都不正确
答案　D
解析　一溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应，都能产生Br－，甲不正确；Br2不仅能与烯烃发生加成反应使其颜色褪去，也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去，乙不正确；一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使酸性KMnO4溶液紫色变浅或褪去，发生水解反应生成的醇也会还原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色变浅或褪去，丙不正确。可行的实验方案是先向混合液中加入足量的稀硫酸中和过量的碱，再滴入溴水，如果溴水颜色很快褪去，说明有烯烃生成，即可证明发生了消去反应。
7.下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应生成醇的是(　　)
A.①③⑤B.②④⑥C.③④⑤D.①②⑥
答案　B
解析　不能发生消去反应的卤代烃有两类：一是只有一个碳原子的卤代烃，如CH3F；二是连接卤原子的碳原子相邻的碳原子上没有氢原子的卤代烃，如(CH3)3CCH2Br。
8.将1-氯丙烷与NaOH的醇溶液共热，生成的产物再与溴水反应，得到一种有机物，它的同分异构体有几种(　　)
A.2种B.3种C.4种D.5种
答案　B
解析　在NaOH的醇溶液中，1-氯丙烷发生消去反应：CH3CH2CH2Cl＋NaOHCH2==CH—CH3↑＋NaCl＋H2O；丙烯加溴后，生成1,2-二溴丙烷，即
CH2==CH—CH3＋Br2―→，它的同分异构体有三种：，，。
三、卤代烃中卤素的检验
9.氯仿可作为全身麻醉剂但在阳光下易被氧化成剧毒的光气：2CHCl3＋O2―→2COCl2＋2HCl，为防止事故发生，使用前要检验是否变质，使用的最佳检验试剂是(　　)
A.溴水 B.烧碱溶液
C.硝酸银溶液 D.淀粉碘化钾试纸
答案　C
解析　卤代烃分子中，卤原子是以共价键与碳原子结合，不能电离出卤离子，所以检验卤代烃时，不能直接加入AgNO3溶液检验其中的卤原子。氯仿变质时生成的HCl在水溶液中会电离出Cl－，用AgNO3溶液检验Cl－。
10.欲证明某一卤代烃为溴代烃，甲、乙两同学设计了如下方案。甲同学：取少量卤代烃，加入NaOH的水溶液，加热，冷却后加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。乙同学：取少量卤代烃，加入NaOH的乙醇溶液，加热，冷却后，用硝酸酸化，加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是(　　)
A.甲同学的方案可行
B.乙同学的方案可行
C.甲、乙两位同学的方案都有局限性
D.甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样
答案　C
解析　甲同学让卤代烃水解，在加热冷却后没有用稀硝酸酸化，由于OH－也会与Ag＋作用生成褐色的Ag2O，会掩盖AgBr的淡黄色，不利于观察现象，所以甲同学的实验有局限性；乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子，但是，不是所有的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。
[能力提升]
11.某一溴代烷A与氢氧化钠溶液混合后充分振荡，生成有机物B；A在氢氧化钠和B的混合液中共热生成一种气体C；C可由B与浓H2SO4混合加热制得，C可作果实催熟剂。则：
(1)A的结构简式为____________________________________________________________。
(2)A生成B的化学方程式为____________________________________________________。
(3)A生成C的化学方程式为____________________________________________________。
(4)B生成C的反应类型为______________________________________________________。
答案　(1)CH3CH2Br
(2)CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr
(3)CH3CH2Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O
(4)消去反应
解析　由C可作果实催熟剂可知，C为CH2==CH2，由C即可推出其他物质。
12.根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式是________，名称是________。
(2)①的反应类型是____________________，
②的反应类型是____________。
(3)反应④的化学方程式是_____________________________________________________。
答案　(1)　环己烷
(2)取代反应　消去反应
(3)
解析　由A在光照条件下与Cl2反应生成一氯环己烷，联想到烷烃的取代反应，可确定A为环己烷，一氯环已烷在强碱的醇溶液中加热时发生消去反应生成环己烯，再与Br2的四氯化碳溶液发生加成反应，生成1,2-二溴环己烷，其消去两分子HBr得最终产物。
13.醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法。实验室制备溴乙烷和1-溴丁烷的反应如下：
NaBr＋H2SO4==HBr＋NaHSO4①
R—OH＋HBr―→R—Br＋H2O②
可能存在的副反应有：醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚，Br－被浓硫酸氧化为Br2等。有关数据列表如下：
乙醇
溴乙烷
正丁醇
1-溴丁烷
密度/g·cm—3
0.7893
1.4604
0.8098
1.2758
沸点/℃
78.5
38.4
117.2
101.6
请回答下列问题：
(1)在溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中，下列仪器最不可能用到的是________(填字母)。
A.圆底烧瓶　　B.量筒　　C.锥形瓶　　D.漏斗
(2)溴代烃的水溶性________(填“大于”、“等于”或“小于”)相应的醇，其原因是________________________________________________________________________。
(3)将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中，加水振荡后静置，产物在________(填“上层”、“下层”或“不分层”)。
(4)制备操作中，加入的浓硫酸必须进行稀释，其目的是________(填字母)。
A.减少副产物烯和醚的生成
B.减少Br2的生成
C.减少HBr的挥发
D.水是反应的催化剂
(5)欲除去溴乙烷中的少量杂质Br2，下列物质中最适合的是________(填字母)。
A.NaI B.NaOH
C.NaHSO3 D.KCl
(6)在制备溴乙烷时，采用边反应边蒸馏产物的方法，其有利于____________；但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸馏，其原因是_________________________________________。
答案　(1)D　(2)小于　醇分子可与水分子形成氢键，溴代烃分子不能与水分子形成氢键　(3)下层　(4)ABC　(5)C　(6)平衡向生成溴乙烷的方向移动(或反应②向右移动)　1-溴丁烷与正丁醇的沸点相差较小，若边反应边蒸馏，会有较多的正丁醇被蒸出
解析　本题以卤代烃的制备为背景，并提供相关信息，再设置问题，主要考查学生基础知识和读取信息并灵活运用的能力。(1)A、C均可作为反应容器，B可用来量取反应物，实验中无需过滤，所以最不可能用到的仪器是漏斗。(2)卤代烃与醇相比，水溶性后者更大，因为羟基能与水分子之间形成氢键，增大水溶性。(3)由表格数据可知，1-溴丁烷的密度大于水，所以分液时产物在下层。(4)浓硫酸不稀释，会使醇发生分子间或分子内脱水，与HBr发生氧化还原反应，也会大大降低HBr溶解度(更多HBr会逸出)，所以稀释的目的是A、B、C。(5)能除去Br2且不影响溴乙烷的试剂只有C，H2O＋Br2＋HSO==2Br－＋SO＋3H＋，A、B均会在除去Br2的同时与CH3CH2Br反应，D无法除去Br2。(6)边反应边蒸馏产物，有利于平衡右移，提高产率，而制1-溴丁烷时不能边反应边蒸馏，因为表格中数据表明，1-溴丁烷与正丁醇沸点相近，这样正丁醇会同时被蒸发出来。
[拓展探究]
14.已知：R—CH==CH2＋HX―→，
R—CH2—CH2OHR—CH==CH2＋H2O。
A、B、C、D、E有如下转化关系：
其中A、B是化学式均为C3H7Cl的两种同分异构体。根据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：A__________________、
B____________________、C____________________、
D____________________、E____________________。
(2)完成下列反应的化学方程式：
①A―→E____________________________________________________________________；
②B―→D____________________________________________________________________；
③C―→E____________________________________________________________________。
答案　(1)CH3CH2CH2Cl　　CH3CH2CH2OH　　CH3CH==CH2
(2)①CH3CH2CH2Cl＋NaOHCH3—CH==CH2↑＋NaCl＋H2O
②＋NaOH＋NaCl
③CH3CH2CH2OHCH3—CH==CH2↑＋H2O
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(CH3CH==CH2)。根据题目信息可知B为，即A为CH3CH2CH2Cl，进一步推知C为CH3CH2CH2OH，D为。
第1课时　醛的性质和应用
[目标导航]　1.通过阅读课本和观察模型，掌握乙醛的分子结构，知道醛基为乙醛的官能团。2.通过对乙醛的性质实验探究，理解醛类典型的化学性质。3.了解甲醛在日常生活、工农业生产中的用途以及甲醛对人体健康的危害。
一、乙醛
1.分子的组成和结构
分子式
结构式
结构简式
C2H4O
CH3CHO
2.物理性质
乙醛是无色、具有刺激性气味的液体，密度比水小，沸点低。乙醛易挥发，能跟水、乙醇、氯仿等互溶。
3.化学性质
(1)氧化反应
①银镜反应
实验操作
实验现象
向①中滴加氨水，现象为先产生白色沉淀后变澄清，加入乙醛，水浴加热一段时间后，试管内壁出现一层光亮的银镜
有关反应的
化学方程式
①中：AgNO3＋NH3·H2O==AgOH↓(白色)＋NH4NO3，
AgOH＋2NH3·H2O==Ag(NH3)2OH＋2H2O；
③CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O
②与新制Cu(OH)2的反应
实验操作
实验现象
①中：溶液出现蓝色絮状沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，③中溶液有砖红色沉淀产生
有关反应的
化学方程式
①中：2NaOH＋CuSO4==Cu(OH)2↓＋Na2SO4
③中：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
③催化氧化
乙醛在有催化剂并加热的条件下，能被氧气氧化为乙酸，反应的化学方程式为2CH3CHO＋O22CH3COOH。
④燃烧反应方程式：2CH3CHO＋5O24CO2＋4H2O。
(2)加成反应
乙醛蒸气和H2的混合气体通过热的镍催化剂，发生加成反应的化学方程式为CH3CHO＋H2CH3CH2OH。
议一议
银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液都是弱氧化剂，那么乙醛能否被KMnO4酸性溶液和溴水氧化？为什么？
答案　可以，因为醛具有较强的还原性，能被Ag(NH3)2OH溶液或新制Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化。而溴水或酸性KMnO4溶液的氧化能力比Ag(NH3)2OH溶液、新制Cu(OH)2悬浊液强得多，故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛，而自身被还原，从而使溶液褪色。
二、醛类及甲醛
1.醛类
2.甲醛又称为蚁醛，是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于水，质量分数为35%～40%的甲醛水溶液叫做福尔马林。甲醛水溶液具有杀菌和防腐能力，是一种良好的杀菌剂。与苯酚发生聚合反应生成酚醛树脂
＋nH2O。
议一议
1.下列物质不属于醛类的是(　　)
③CH2==CH—CHO　④Cl—CH2—CHO
A.①③B.②④C.②③D.①④
答案　B
解析　根据醛的定义：①③属于醛，④不属于醛，CH3—O—CHO中虽然存在—CHO，但是它属于酯类。
2.按要求回答下列问题：
(1)所有的醛都是只由烃基跟醛基相连构成的吗？
答案　甲醛是由氢原子连接醛基而构成的。
(2)已知甲醛的分子式为CH2O，其分子可以看成含两个醛基，如图：
试写出它与足量银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液发生反应的化学方程式。
答案　发生银镜反应的化学方程式为
HCHO＋4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋4Ag↓＋6NH3＋2H2O
与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式：
HCHO＋4Cu(OH)2＋2NaOHNa2CO3＋2Cu2O↓＋6H2O
(3)能发生银镜反应的有机物都属于醛类吗？
答案　有机物只要含有醛基就可以发生银镜反应，能发生银镜反应的不一定都是醛类，可能是其他含有醛基的有机物，例如：甲酸、甲酸某酯，另外，还有将要学习的葡萄糖等。
三、酮
1.概念：羰基与两个烃基相连的化合物。
2.官能团：羰基()。
3.通式：。
饱和一元脂肪酮的分子式通式为CnH2nO(n≥3)。
4.丙酮：丙酮是最简单的酮类化合物，结构简式为。丙酮不能被银氨溶液、新制的Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化，但能催化加氢生成2-丙醇。
5.环己酮：分子式C6H10O，结构简式，催化加氢生成(填结构简式)。
议一议
含有且分子式为C4H8O的有机物一定属于醛吗？请写出符合该条件的所有有机物的结构简式。
答案　不一定，还可以是酮类物质。属于醛类的同分异构体有：CH3CH2CH2CHO、两种，属于酮类的同分异构体只有一种。
一、含醛基物质的性质及醛基的检验
1.醛基与醛的关系
(1)醛基为醛类有机物的官能团，因此醛中一定含醛基，而含醛基的物质不一定是醛。
(2)含醛基的物质主要有：①醛类；②甲酸；③甲酸盐；④甲酸某酯；⑤某些糖类，如葡萄糖、麦芽糖等；⑥其他含醛基的多官能团有机物。
2.醛基的性质
醛基可被氧化剂氧化为羧基，也可被H2还原为醇羟基，因此既有还原性，也具有氧化性，可用图示表示如下：
3.醛基的检验
(1)能和银氨溶液发生银镜反应
实验中注意事项：
①试管内壁(玻璃)要光滑洁净；
②银氨溶液要现用现配；
③银氨溶液的制备、乙醛的用量及操作要符合实验说明中的规定；
④混合溶液的温度不能太高，受热要均匀，以水浴加热为宜；
⑤在加热过程中，试管不能振荡。
(2)与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀
实验中注意事项：
①Cu(OH)2要新制备的；
②制备Cu(OH)2是在NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液，应保持碱过量；
③反应条件必须是加热煮沸。
特别提醒　能发生银镜反应的有机物一定含醛基，但不一定是醛。如甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖等含醛基物质均能发生银镜反应。
例1　醛类因易被酸性KMnO4溶液或溴水等氧化为羧酸。
(1)向乙醛中滴加酸性KMnO4溶液，可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
(2)某醛的结构简式为(CH3)2C==CHCH2CH2CHO，通过实验方法检验其中的官能团。
①实验操作中，应先检验哪种官能团？________，原因是
________________________________________________________________________。
②检验分子中醛基的方法是________________________________________________，
化学方程式为____________________________________________________________。
③检验分子中碳碳双键的方法是____________________________________________。
解析　(1)乙醛中的醛基被酸性KMnO4溶液氧化而褪色。
(2)由于碳碳双键、醛基都能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色，故应先用足量的银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液将醛基氧化，检验醛基，再加酸酸化，然后加入溴水或酸性KMnO4溶液检验碳碳双键。
答案　(1)酸性KMnO4溶液褪色
(2)①醛基　检验碳碳双键要使用溴水或酸性KMnO4溶液，而醛基也能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
②在洁净的试管中加入银氨溶液和少量试样后，水浴加热有银镜生成(或在洁净的试管中加入少量试样和新制氢氧化铜悬浊液，加热煮沸，有砖红色沉淀生成)
(CH3)2C==CHCH2CH2CHO＋2Ag(NH3)2OH2Ag↓＋3NH3＋(CH3)2C==CHCH2CH2COONH4＋H2O[或(CH3)2C==CHCH2CH2CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH(CH3)2C==CHCH2CH2COONa＋Cu2O↓＋3H2O]
③加入过量银氨溶液氧化醛基后，调节溶液至酸性再加入溴水(或酸性KMnO4溶液)，看是否褪色
解题反思　(1)只要有机物的分子中含有—CHO，就能发生银镜反应，就能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化。
(2)醛被银氨溶液氧化，产物写成羧酸铵，被新制Cu(OH)2悬浊液氧化，产物写成羧酸盐。
(3)银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液为弱氧化剂，不能氧化碳碳双键，但溴水或酸性KMnO4溶液为强氧化剂，可氧化—CHO，故应先检验—CHO后再检验碳碳双键。
变式训练1　一个学生做乙醛的还原性实验时，取1mol·L－1CuSO4溶液和0.5mol·L－1NaOH各1mL，在一支洁净的试管内混合后，向其中又加入0.5mL40%的乙醛，加热至沸腾，结果无砖红色沉淀出现。实验失败的原因可能是(　　)
A.未充分加热
B.加入乙醛太少
C.加入NaOH溶液的量不足
D.加入CuSO4溶液不足
答案　C
解析　醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应，必须在强碱条件下进行。该学生配制Cu(OH)2悬浊液中CuSO4有余，明显不呈强碱性，则不能发生反应生成砖红色沉淀。
二、醛基与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液反应的定量计算
一元醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应或发生银镜反应的定量关系
(1)1mol～1molCu2O～2molCu(OH)2
1mol～2molAg
(2)甲醛发生氧化反应时，可理解为
(H2CO3即H2O和CO2)
所以，甲醛分子相当于有2个—CHO，当与足量新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应时，可存在如下量的关系：
1molHCHO～4molCu(OH)2～2molCu2O
1molHCHO～4molAg
例2　某3g醛和足量的银氨溶液反应，结果析出43.2gAg，则该醛为(　　)
A.甲醛B.乙醛C.丙醛D.丁醛
解析　因1mol一元醛通常可以还原得到2molAg，现得到0.4molAg，故该一元醛为0.2mol，该醛的相对分子质量为＝15，此题似乎无解，但1mol甲醛可以得到4molAg，即3g甲醛可得到43.2g(0.4mol)Ag，符合题意。
答案　A
变式训练2　某饱和一元醛和酮的两种混合物共3g，跟足量的银氨溶液反应后，可还原出16.2g银。下列说法正确的是(　　)
A.混合物中一定有甲醛
B.混合物中可能含乙醛
C.醛与酮的质量比为5∶3
D.该酮为丙酮
答案　A
解析　n(Ag)＝＝0.15mol。
(1)若是除HCHO之外的其他饱和一元醛，则n(醛)＝mol，若为乙醛，其质量为mol×44g·mol－1＝3.3g＞3g。
与题意矛盾，所以一定含甲醛。
(2)n(HCHO)＝mol
m(HCHO)＝mol·30g·mol－1＝1.125g
m(酮)＝3g－1.125g＝1.875g
故醛与酮的质量之比为3∶5。
1.下列说法中正确的是(　　)
A.凡是能发生银镜反应的物质一定是醛
B.乙醛能发生银镜反应，表明乙醛具有氧化性
C.在加热和有催化剂的条件下，醇都能被空气中的O2所氧化，生成对应的醛
D.福尔马林是35%～40%的甲醛水溶液，可用于浸制生物标本
答案　D
解析　有醛基的物质均可以发生银镜反应，但不一定属于醛类。
2.下列关于醛的说法中正确的是(　　)
A.所有醛中都含醛基和烃基
B.所有醛都会使溴水和酸性KMnO4溶液褪色，并能发生银镜反应
C.一元醛的分子式符合CnH2nO的通式
D.醛的官能团是—COH
答案　B
解析　甲醛不含烃基，A选项错误；饱和一元醛的分子式符合CnH2nO，C选项错误；醛基应写为—CHO，D选项错误。
3.已知甲醛(HCHO)分子中的4个原子是共平面的，下列分子中所有原子不可能共平面的是(　　)
答案　D
解析　分子中的原子共平面的结构有苯、乙烯、乙炔、甲醛，甲烷分子的5个原子不共面。
4.下列物质不可能由醛与氢气发生加成反应得到的是(　　)
B.CH3—CH2—CH2—CH2OH
答案　A
解析　根据醛基与H2发生加成反应的特点：—CHO—CH2OH可知，生成物中一定含有—CH2OH结构。
5.已知柠檬醛的结构简式为
，根据已有知识判定下列说法不正确的是(　　)
A.它可使酸性KMnO4溶液褪色
B.它可以与溴发生加成反应
C.它可以发生银镜反应
D.它被催化加氢后最终产物的化学式为C10H20O
答案　D
解析　柠檬醛的分子结构中有碳碳双键和醛基，无论哪一种官能团都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确；碳碳双键可与溴发生加成反应，B正确；醛基在一定条件下可以发生银镜反应，C正确；柠檬醛与氢气完全加成后分子式应为C10H22O，D不正确。
理解感悟　在研究多官能团化合物(含有两种或两种以上官能团的有机物)时，应先分析该分子中每种官能团的性质，如上述题目中含有和—CHO，然后将这两种官能团合起来，看是否有共性，如这两种官能团都能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应，区别在于与溴水反应是加成反应，而醛基与溴水反应是氧化反应。
[基础过关]
一、醛的分子组成与结构
1.下列有机物不属于醛类物质的是(　　)
A. B.
C.CH2==CHCHO D.
答案　D
解析　紧扣醛类物质的定义：醛是由烃基或氢和醛基(—CHO)相连构成的化合物。D项中不含醛基，故不属于醛类物质。
2.下列说法正确的是(　　)
A.乙醛的分子式为CH3CHO
B.乙醛的结构式为
C.乙醛是一种有刺激性气味的气体
D.乙醛易溶于有机溶剂，不溶于水
答案　B
解析　乙醛的分子式是C2H4O；乙醛应为具有刺激性气味的液体；乙醛不但易溶于有机溶剂(如乙醇)，也易溶于水。
3.下列有机物中含有官能团最多的是(　　)
A.甲醇B.甲醛C.甲酸D.乙酸甲酯
答案　C
解析　甲醇只有羟基；甲醛只有醛基；但甲酸(HCOOH)一边是醛基，另一边是羧基；乙酸甲酯只有酯基。
二、醛的化学性质
4.室内装潢和家具挥发出来的一种有机物是室内空气的主要污染物，该有机物易溶于水，所得溶液常温下有强烈刺激性气味，可用作防腐剂。推断该有机物是(　　)
A.甲醛B.乙醛C.乙醇D.苯
答案　A
5.下列反应中属于有机物被还原的是(　　)
A.乙醛发生银镜反应
B.新制Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应
C.乙醛加氢制乙醇
D.乙醛制乙酸
答案　C
解析　有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应，加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。A、B、D中均由乙醛生成乙酸，是在有机物分子中加入了氧原子，属于氧化反应；C中由乙醛生成乙醇，是在有机物分子中加入氢原子，属于还原反应。
6.丙烯醛的结构简式为CH2==CHCHO，下列有关其性质的叙述中错误的是(　　)
A.能使溴水褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.在一定条件下与H2充分反应生成1-丙醇
C.能发生银镜反应，且反应过程中表现氧化性
D.在一定条件下能被空气氧化
答案　C
解析　由于丙烯醛分子中既含有碳碳双键，又含有醛基，所以它既有烯烃的性质，又有醛的性质。丙烯醛可以与溴发生加成反应、与酸性高锰酸钾溶液反应、被氧气氧化、发生银镜反应(表现还原性)、与氢气发生加成反应生成饱和一元醇等。
7.从甜橙的芳香油中可分离得到如图结构的化合物：
现有试剂：
①KMnO4酸性溶液；
②H2/Ni；
③Ag(NH3)2OH；
④新制Cu(OH)2悬浊液。
能与该化合物中所有官能团都发生反应的试剂是(　　)
A.①②B.②③C.③④D.①④
答案　A
解析　该有机物中含有和—CHO两种官能团。试剂①和②均能与上述两种官能团分别发生氧化反应、加成反应；而试剂③④只与—CHO发生反应，不与发生反应。
三、醛的还原性实验
8.下列说法正确的是(　　)
A.乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成红色的Cu
B.银镜反应中醛发生的是还原反应
C.银镜反应实验采用水浴加热，不能直接加热
D.醛类的通式可写为RCOH
答案　C
解析　乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液只有在加热时才反应，且生成的砖红色物质为Cu2O，故A错；在银镜反应中醛发生氧化反应，故B错；醛类通式应写为RCHO(R为烃基或氢)，故D错。
9.某学生做乙醛的还原性实验时(如图)，加热至沸腾，未观察到砖红色沉淀，分析其原因可能是(　　)
A.乙醛量不够 B.烧碱量不够
C.硫酸铜量不够 D.加热时间短
答案　B
解析　乙醛还原氢氧化铜的实验要求在碱性环境中进行，而题中所给NaOH的量不足。硫酸铜过量时，其水解会使溶液呈酸性，导致实验失败。
10.向2.9g某饱和一元醛中加入足量银氨溶液，在一定条件下充分反应后析出10.8g银，该醛是(　　)
A.HCHO B.CH3CHO
C.CH3CH2CHO D.CH3CH(CH3)CHO
答案　C
解析　除HCHO外，在各饱和一元醛跟银氨溶液的反应中，醛与生成物银的量的关系为
RCHO　～　2Ag
R＋292×108
2.9g10.8g
(R＋29)∶2.9g＝(2×108)∶10.8g，解得R＝29，
根据题意R为烷烃基，则R为乙基，该醛应为C2H5CHO。
[能力提升]
11.某醛的分子式为C5H10O，其属于醛类的同分异构体种数为______________；写出属于酮的三种同分异构体：________________、________________、________________。
答案　4种　CH3COCH2CH2CH3　CH3COCH(CH3)2　CH3CH2COCH2CH3
解析　可用条件变换法推断：将C5H10O变为C4H9—CHO，丁基的种数就是C4H9—CHO的种数。已知丁基有4种：①—CH2CH2CH2CH3、②—CH(CH3)CH2CH3、③—C(CH3)3、
④—CH2CH(CH3)2，所以C4H9—CHO有4种同分异构体。属于酮的同分异构体有CH3COCH2CH2CH3、CH3COCH(CH3)2、CH3CH2COCH2CH3。
12.根据实验回答问题：
(1)做乙醛与新制氢氧化铜悬浊液氧化的实验时，下列各步操作中：①加入0.5mL乙醛溶液；②加入10%的氢氧化钠溶液2mL；③加入2%的CuSO4溶液4～5滴；④加热试管。正确的顺序是____________(填序号)。
(2)实验室配制少量银氨溶液的方法：先向试管中加入______________，然后___________，其反应的离子方程式为______________________________、__________________________，向银氨溶液中滴加少量乙醛，________________________，片刻即可在试管内壁形成银镜，化学方程式为_________________________________________________________________。
答案　(1)②③①④
(2)AgNO3溶液　加稀氨水至沉淀恰好溶解为止
Ag＋＋NH3·H2O==AgOH↓＋NH
AgOH＋2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O　置于盛有热水的烧杯中　CH3CHO＋2Ag(NH3)2OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
解析　(1)本题主要考查乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应的实验操作。做该实验时，应将少量CuSO4溶液加入NaOH溶液中得新制Cu(OH)2悬浊液，然后加入乙醛，并用酒精灯加热至沸腾，即可产生砖红色Cu2O沉淀。
(2)要熟悉银氨溶液的配制及所发生的反应。
13.某化学兴趣小组的同学在乙醛溶液中加入溴水，溴水褪色。分析乙醛的结构和性质，同学们认为溴水褪色的原因有三种可能(请补充完整)：
①溴在不饱和键上发生加成反应。
②溴与甲基上的氢原子发生取代反应。
③____________________________________。
为确定此反应的机理，同学们作了如下探究：
(1)向反应后的溶液中加入硝酸银溶液，若有沉淀产生，则上述第________种可能被排除。
(2)有同学提出通过检测反应后溶液的酸碱性作进一步验证，就可确定该反应究竟是何种反应原理。此方案是否可行？_______________________________________________________，
理由是________________________________________________________________________。
(3)若反应物Br2与生成物Br－的物质的量之比是1∶2，则乙醛与溴水反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案　乙醛具有还原性，被溴水氧化
(1)①
(2)不可行　②③反应都有酸生成
(3)CH3CHO＋Br2＋H2O―→CH3COOH＋2HBr
解析　乙醛具有较强的还原性，能被弱氧化剂(银氨溶液、新制的氢氧化铜悬浊液)氧化，溴具有较强的氧化性，因此乙醛可能被溴氧化。
(1)向反应后的溶液中加入AgNO3溶液，若有沉淀产生，则说明反应生成了能电离出Br－的电解质，即HBr，而CH3CHO与Br2加成不可能生成HBr。
(2)②③反应中都有酸性物质生成，不能通过检测反应后溶液酸碱性的方法来确定反应机理。
(3)因为CH3CHO可被弱氧化剂氧化为CH3COOH，所以CH3CHO被Br2氧化的产物肯定为CH3COOH。根据反应的环境和元素守恒，可知Br2的还原产物为HBr。
14.有机物甲的分子式为C3H7Br，在适宜的条件下能发生如下转化：
BA甲DE
(1)若B能发生银镜反应，试回答下列问题：
确定有机物甲的结构简式______________；
用化学方程式表示下列转化过程：
甲―→A______________________________________________________________________；
B与银氨溶液的反应____________________________________________________________。
(2)若B不能发生银镜反应，试回答下列问题。
确定有机物甲的结构简式____________；
用化学方程式表示下列转化过程：
甲―→D________________________________________________________________________；
A―→B________________________________________________________________________。
答案　(1)CH3CH2CH2Br
CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH2OH＋NaBr
CH3CH2CHO＋2Ag(NH3)2OH
CH3CH2COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O
(2)CH3CHBrCH3
CH3—CHBr—CH3＋NaOHCH3CH==CH2↑＋NaBr＋H2O
＋2H2O
解析　甲为卤代烃。从反应条件看，甲―→A为卤代烃水解，生成醇；甲―→D为卤代烃的消去反应，生成烯烃。B能否发生银镜反应决定了A中羟基的位置，从而决定了甲的结构。
[拓展探究]
15.实验室可利用甲醇、空气和铜制备甲醛。甲醇和甲醛的沸点和水溶性见下表：
沸点/℃
水溶性
甲醇
65
混溶
甲醛
－21
混溶
如图是两个学生设计的实验装置，右边的反应装置相同，而左边的气体发生装置不同，分别如(甲)和(乙)所示，试回答下列问题：
(1)若按(甲)装置进行实验，则通入A管的X是______，B中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)若按(乙)装置进行实验，则B管中应装__________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)C中应装的试剂是____________。
(4)在仪器组装完成后，加试剂前都必须要进行的操作是__________；添加药品后，如何检验(乙)装置的气密性？
________________________________________________________________________。
(5)两种装置中都需加热的仪器是__________(填“A”、“B”或“C”)，加热的方式分别为________。实验完成时，都应先停止对________(填“A”、“B”或“C”)的加热，再______。实验完成时，先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，打开铁夹的目的是________________________________________________________________________，
其工作原理为____________________________________________________________。
(6)你认为哪套装置好？______(填“甲”或“乙”)，理由是______________________________________________________________________。
答案　(1)空气(或氧气)
2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O
(2)CuO　CH3OH＋CuOHCHO＋H2O＋Cu
(3)H2O(或水)
(4)检验装置的气密性　导管口伸入水中，手握试管A，若试管C中导管口有气泡冒出，表明装置气密性良好
(5)AB　A水浴加热，B酒精灯加热　B　撤出C中导管　防止倒吸　气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大
(6)甲　制得的甲醛溶液浓度大
解析　在解答本题时，应前后通读，使得后面的为前面“服务”的内容能够提炼出来(如A试管的加热问题、C和D的作用等)，从而能更好地答题。(1)根据题目所给的内容和已有的知识，可以知道利用Cu或CuO来催化反应，所以直接用气体(空气或氧气)在铜丝的催化下反应(这时只好水浴加热)，用(甲)装置；也可以间接用CuO作氧化剂，同时催化反应，用(乙)装置。由于(甲)装置反应时，气体与甲醇接触充分，生成的甲醛浓度大，(甲)装置比(乙)装置好。
第2课时　羧酸的性质和应用
[目标导航]　1.通过回忆及观看模型了解乙酸的分子结构及官能团——羧基。2.通过实验观察及探究掌握乙酸的酸性并能了解羧酸具有酸性的原因。3.通过实验和结构分析理解乙酸的酯化反应，并能了解验证酯化反应机理的方法。4.通过阅读课本了解几种常见的羧酸。
一、乙酸
1.组成和结构
俗称
分子式
结构简式
官能团
醋酸
C2H4O2
CH3COOH
2.物理性质
颜色
状态
气味
溶解性
熔点
无色
液态
有刺激性气味
易溶于水和乙醇
16.6℃，温度低于熔点时凝结成冰一样的晶体，又称冰醋酸
3.化学性质
(1)酸性：电离方程式为CH3COOH((CH3COO－＋H＋。
(2)酯化反应
如乙酸与乙醇的反应：CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOC2H5＋H2O。
议一议
1.乙酸、碳酸、苯酚的酸性由强到弱的顺序是什么？试用反应的离子方程式证明。
答案　酸性强弱：乙酸>碳酸>苯酚。
2CH3COOH＋CO==2CH3COO－＋H2O＋CO2↑CO2＋H2O＋―→HCO＋。
2.若用同位素18O示踪法确定乙酸和乙醇发生酯化反应的断键方式，已知18O存在于CH3CHOH中，反应后18O存在于哪些物质中？若18O存在于中，反应后18O存在于哪些物质中？
答案　存在于乙醇和乙酸乙酯中。存在于乙酸和水中。
3.在制取乙酸乙酯的实验中，如何提高乙酸乙酯的产量？酯在碱性条件下的水解程度为什么比在酸性条件下水解程度大？
答案　为了提高乙酸乙酯的产量，可以增大反应物(如乙醇)的物质的量，也可以把产物中乙酸乙酯及时分离出来。乙酸乙酯水解生成的酸在碱性条件下被碱中和，减少了酸的浓度，使平衡向正反应方向移动，从而使酯的水解趋于完全。
4.怎样提纯乙酸乙酯？
答案　用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇，然后采取分液的方法进行分离。
二、羧酸
1.概念
由烃基(或氢原子)和羧基相连构成的有机化合物。
2.官能团
羧基：。
3.通式
R—COOH(或)，饱和一元羧酸通式为CnH2n＋1COOH(n≥0)。
4.分类
(1)按分子中烃基的结构分类
羧酸
(2)按分子中羧基的数目分类
羧酸
5.化学性质
羧酸的化学性质主要取决于羧基。在羧基结构中有2个部位的键易断裂：。
(1)羧基比醇羟基易断裂O—H键①(羟基受羰基影响)，容易电离出H＋，使羧基显酸性。
(2)C—O键②断裂发生酯化(取代)反应。
6.缩聚反应
(1)概念：由有机化合物分子间脱去小分子获得高分子化合物的反应。
(2)试写出生成对苯二甲酸乙二酯的化学方程式：
议一议
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)乙二酸、苯甲酸、硬脂酸、碳酸均属于羧酸(×)
(2)甲酸与油酸、硬脂酸互为同系物(×)
(3)羧酸随着碳原子个数的增多，其熔沸点逐渐升高，其溶解性也逐渐增大(×)
2.分子组成为C4H8O2的有机物中，属于羧酸的有________________________，属于酯的有
________________________________________________________________________。
答案　CH3CH2CH2COOH、
HCOOCH2CH2CH3、、
CH3COOC2H5、CH3CH2COOCH3
3.按要求回答下列问题。
(1)甲酸是最简单的羧酸，根据甲酸的结构分析，它除具有羧酸的通性外还应具有什么性质？
答案　甲酸的结构简式为，它既含有羧基，又含有醛基，因此它还应具有醛的性质，能被氧化，如发生银镜反应，与新制Cu(OH)2悬浊液反应；甲酸更容易被强氧化剂氧化。
(2)已知，醛和酮中的羰基()能与氢气发生加成反应，酸和酯中的能否也能与氢气发生加成反应？
答案　不可以，酸和酯中的受连接的其他原子，如氧原子的影响，不易和氢气发生加成反应。
(3)1mol与足量的NaOH溶液充分反应，消耗NaOH的物质的量为多少摩尔？
答案　5mol，该有机物水解后生成、、CH3COONa，共需NaOH5mol。
三、酯的性质
1.物理性质
低级酯一般是具有芳香气味的液体，密度一般小于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。
2.化学性质
酯在酸或碱作催化剂的条件下，容易发生水解(或取代)反应。
(1)酸性条件：CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。
(2)碱性条件：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。
议一议
有机物在一定条件下发生水解反应生成两种有机物，它在水解时断裂的键是哪一处？
答案　③⑤
一、醇、酚、羧酸分子中羟基的活性比较
醇、酚、羧酸的结构中均有—OH，由于—OH所连的基团不同，—OH受相连基团的影响就不同。故羟基上的氢原子的活性也就不同，表现在性质上也相差较大，其比较如下：
含羟基的物质
比较项目
醇
酚
羧酸
羟基上氢原子活泼性
在水溶液中电离
极难电离
微弱电离
部分电离
酸碱性
中性
很弱的酸性
弱酸性
与Na反应
反应放出H2
反应放出H2
反应放出H2
与NaOH反应
不反应
反应
反应
与NaHCO3反应
不反应
不反应
反应放出CO2
能否由酯水解生成
能
能
能
特别提醒　羟基H原子的活泼性
CH3COOH＞H2CO3＞＞H2O＞R—OH。
例1　有机物A的结构简式是，下列有关A的性质的叙述中错误的是(　　)
A.A与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
B.A与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
C.A能与碳酸钠溶液反应
D.A既能与羧酸反应，又能与醇反应
解析　A中有醇羟基、酚羟基、羧基，三者均能与钠反应，故1molA能与3mol钠反应，A不符合题意；B选项中A中的酚羟基、羧基中的羟基能与氢氧化钠反应，故1molA能与2mol氢氧化钠反应，符合题意；C选项中A中的酚羟基、羧基中的羟基能与碳酸钠溶液反应，不符合题意；D选项中A中含醇羟基，能与羧酸发生酯化反应，含羧基，能与醇发生酯化反应，不符合题意。
答案　B
解题反思　(1)羧酸都是弱酸，不同的羧酸酸性不同，但低级羧酸都比碳酸的酸性强。
①酸性：甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸。
②酸性：H2SO3＞HF＞CH3COOH＞H2CO3＞。
(2)低级羧酸才会使紫色石蕊溶液变红，醇、酚、高级脂肪酸不会使紫色石蕊溶液变红。
(3)甲酸、苯甲酸、乙酸酸性较强，都与Cu(OH)2反应。
变式训练1　要使有机化合物转化为，可选用的试剂是(　　)
A.Na B.NaHCO3
C.NaCl D.NaOH
答案　B
解析　酸性强弱顺序为—COOH>H2CO3＞＞HCO，NaHCO3仅能与—COOH反应生成—COONa，不能和酚羟基反应。
二、酯的制备及类型
1.乙酸乙酯的制备
(1)实验原理：CH3COOH＋CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3＋H2O
(2)实验装置
(3)反应特点
(4)反应的条件及其意义
①加热，主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，使平衡向正反应方向移动，提高乙醇、乙酸的转化率。
②以浓硫酸作催化剂，提高反应速率。
③以浓硫酸作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。
④可适当增加乙醇的量，并有冷凝回流装置，可提高产率。
(5)实验需注意的问题
①加入试剂的顺序为C2H5OH―→浓H2SO4―→CH3COOH。
②用盛饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯，一方面中和蒸发出来的CH3COOH、溶解蒸发出来的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离。
③导管不能插入到Na2CO3溶液中，以防止倒吸回流现象的发生。
④加热时要用小火均匀加热，防止乙醇与乙酸大量挥发和液体剧烈沸腾。
⑤装置中的长导管起导气和冷凝作用。
⑥充分振荡试管，然后静置，待液体分层后，分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。
⑦加入碎瓷片，防止暴沸。
2.酯化反应的几种基本反应类型
(1)基本的简单反应，如：
①一元羧酸与一元醇反应生成一元酯。
②二元羧酸(或二元醇)与一元醇(或一元羧酸)反应生成二元酯，如：
＋2CH3CH2OH
＋2H2O
(2)无机含氧酸与一元醇(或多元醇)形成无机酸酯，如：
(3)高级脂肪酸与甘油形成油脂，如：
3C17H35COOH＋C3H5(OH)3―→(C17H35COO)3C3H5＋3H2O
(4)多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯，如：
(5)羟基酸分子间形成交酯，如：
(6)二元羧酸与二元醇间缩聚成聚酯，如：
＋nHO—CH2—CH2—OH
(对苯二甲酸) (乙二醇)
＋2nH2O
(聚对苯二甲酸乙二酯)
(7)羟基酸分子内脱水成环，如：
例2　化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，可由马铃薯、玉米淀粉等发酵制得，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应：
试写出：
(1)化合物的结构简式：A________________________，
B____________________，D______________________。
(2)化学方程式：A→E______________________________________________________________________，
A→F______________________________________________________________________。
(3)反应类型：A→E________，A→F________。
解析　A在浓硫酸作用下脱水可生成不饱和的化合物E，说明A分子中含有—OH；A也能脱水形成六元环状化合物F，说明分子中还有—COOH，故A的结构简式为。不难推出B为，D为。
E为CH2==CH—COOH，F为。
答案　
(1)
(2)CH3CH(OH)COOHCH2==CHCOOH＋H2O
2CH3CH(OH)COOH＋2H2O
(3)消去(或脱水)反应　酯化(或分子间脱水)反应
解题反思　有机推断时的突破口
(1)反应条件是有机推断题的突破口，因为有机反应类型与反应条件有关。
(2)反应物及其官能团是有机推断题的突破口，因为官能团决定性质。所以，根据官能团可推断有关物质。
(3)浓H2SO4在有机反应中作为反应条件，常常涉及到醇的消去反应、酯化反应等。
(4)利用羟基酸自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点，以确定有机物中羟基位置。
(5)注意酯化反应中—OH、—COOH、、H2O之间的量的关系，据此进行酯、羧酸、醇分子结构的推断。
变式训练2　乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如图所示(部分反应条件已略去)：
请回答下列问题：
(1)A的化学名称是________。
(2)B和A反应生成C的化学方程式为
________________________________________________________________________，
该反应的类型为________________。
(3)D的结构简式为________________。
(4)F的结构简式为________________。
(5)D的同分异构体的结构简式为____________________________________________。
答案　(1)乙醇　(2)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O　酯化(或取代)反应
(3)　(4)　(5)CH3CHO
解析　框图中第一横行：乙烯与水发生加成反应生成CH3CH2OH(A)，CH3CH2OH(A)被氧化成CH3CHO，乙醛再被氧化为CH3COOH(B)，CH3COOH(B)再与CH3CH2OH(A)发生酯化反应生成CH3COOC2H5(C)。
框图中第二横行：由于乙烯和氧气在银催化条件下的反应比较少见，可用逆推法：CH3COOH(B)＋C2H6O2(E)C6H10O4(F)，很明显E为，F为，所以D可能为。的同分异构体有CH3CHO或乙烯醇(CH2==CHOH)，但乙烯醇不稳定。
1.羧酸是一类非常重要的有机物，下列关于羧酸的说法中正确的是(　　)
A.羧酸在常温常压下均为液态物质
B.羧酸的通式为CnH2n＋2O2
C.羧酸的官能团为—COOH
D.只有链烃基与羧基相连的化合物才叫羧酸
答案　C
解析　
A
×
常温常压下通常只有分子中含有10个碳原子以下的羧酸为液态，分子中含有10个碳原子以上的羧酸通常为固态
B
×
饱和一元羧酸的通式为CnH2nO2
C
√
羧酸的官能团为羧基，可写为—COOH或写为
D
×
羧酸除包括链烃基与羧基相连的有机物外，环烃基、芳香烃基等与羧基相连得到的有机物均为羧酸
2.关于乙酸的下列说法不正确的是(　　)
A.乙酸是一种重要的有机酸，是具有强烈刺激性气味的液体
B.乙酸分子中含有四个氢原子，所以乙酸是四元酸
C.无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物
D.乙酸易溶于水和乙醇
答案　B
解析　羧酸是几元酸是根据分子中所含羧基的数目来划分的，一个乙酸分子中只含有一个羧基，故为一元酸。
3.下列化合物中，既显酸性，又能发生酯化反应和消去反应的是(　　)
A.
B.CH3—CH==CH—COOH
C.
D.
答案　C
解析　根据分子中所含的各种官能团的性质判断。
4.有机物M的结构简式是，下列有关M的性质的叙述中错误的是(　　)
A.M与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
B.M与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
C.M能与碳酸钠溶液反应
D.M既能与羧酸反应，又能与醇反应
答案　B
解析　M中有醇羟基、酚羟基、羧基，三者均能与钠反应，故1molM能与3mol钠反应；B选项中M中的酚羟基、羧基中的羟基能与氢氧化钠反应，故1molM能与2mol氢氧化钠反应；C选项中M中的酚羟基、羧基中的羟基能与碳酸钠溶液反应；D选项中M含醇羟基，能与羧酸发生酯化反应，含羧基，能与醇发生酯化反应。
[基础过关]
一、羧酸的结构与分类
1.下列有关乙酸结构的表示或说法中错误的是(　　)
A.乙酸的比例模型为
B.乙酸分子中所有原子均位于同一平面上
C.乙酸的结构简式为CH3COOH，官能团名称为羧基
D.乙酸分子中既存在极性键又存在非极性键
答案　B
解析　乙酸分子中含有甲基，因此所有原子不可能共平面。
2.从分类上讲，属于(　　)
①脂肪酸　②芳香酸　③一元酸　④多元酸
A.①② B.②③
C.②④ D.①③
答案　B
二、羧酸的性质
3.确定乙酸是弱酸的依据是(　　)
A.乙酸可以和乙醇发生酯化反应
B.乙酸钠的水溶液显碱性
C.乙酸能使石蕊溶液变红
D.Na2CO3中加入乙酸产生CO2
答案　B
解析　乙酸钠的水溶液呈碱性，说明乙酸是强碱与弱酸形成的盐。
4.下列物质中肯定不能与乙酸发生化学反应的是(　　)
A.新制的Cu(OH)2悬浊液
B.乙二醇
C.氯化钙
D.苯酚钠
答案　C
解析　乙酸具有酸的通性，能发生酯化反应，但不能与强酸盐CaCl2反应。
5.某同学在学习了乙酸的性质后，根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断，其中不正确的是(　　)
A.能与碳酸钠溶液反应
B.能发生银镜反应
C.不能使KMnO4酸性溶液褪色
D.能与单质镁反应
答案　C
解析　甲酸分子中含有醛基和羧基两种官能团，具有醛与羧酸的双重性质。
6.1molX能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCO2(标准状况)，则X的分子式是(　　)
A.C5H10O4 B.C4H8O4
C.C3H6O4 D.C2H2O4
答案　D
解析　1molX能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCO2(标准状况)，说明X中含有2个—COOH，饱和的二元羧酸的通式为CnH2n－2O4(n≥2)，当为不饱和时，H原子个数小于(2n－2)，符合此通式的只有D项。
7.下列物质中，既能与新制Cu(OH)2悬浊液共热产生砖红色沉淀，又能与Na2CO3溶液反应的是(　　)
A.苯甲酸B.甲酸C.乙二酸D.乙醛
答案　B
解析　甲酸()分子结构中既有—COOH，又有，故既有羧酸的性质，能与Na2CO3溶液反应，又有醛的性质，能与新制Cu(OH)2悬浊液共热产生砖红色沉淀。
三、酯化反应实验
8.关于实验室制取少量乙酸乙酯的实验，下列说法错误的是(　　)
A.三种反应物混合时的操作方法可以是在试管中加入一定量的乙酸和乙醇后，再慢慢滴加一定量的浓硫酸，并不断摇动
B.为加快化学反应速率，应当用大火快速加热
C.反应中长导管的作用有两个：导气和冷凝
D.反应的原理实际上是羧基和醇羟基的反应
答案　B
解析　药品混合时浓硫酸不可最先加，常用的方法有两种：一是按乙醇、浓硫酸、冰醋酸的顺序，二是按乙醇、冰醋酸、浓硫酸的顺序；因乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点接近，且都较低，若用大火加热，反应物将会大量蒸发而降低产率；长导管除了导气外，还要使乙酸乙酯在导出之前尽量冷凝为液态。
9.向CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O平衡体系中加入HO，一段时间后18O还可存在于(　　)
A.乙酸分子中
B.乙醇分子中
C.乙酸、乙酸乙酯分子中
D.乙酸、乙醇、乙酸乙酯分子中
答案　A
解析　由于上述反应是可逆反应，因此加入水后考虑的是酯化反应的逆反应(酯的水解)，则生成的乙酸含18O，再脱水生成的酯不含18O，故答案为A项。
[能力提升]
10.0.5mol某羧酸与足量乙醇发生酯化反应，生成酯的质量比原羧酸的质量增加了28g，则原羧酸可能是(　　)
A.甲酸 B.乙二酸
C.丙酸 D.丁酸
答案　B
解析　0.5mol羧酸与足量乙醇发生酯化反应，生成酯的质量比原羧酸的质量增加了28g，则羧酸与酯的相对分子质量相差56(即2个—COOH转变为2个—COOCH2CH3)，故原羧酸为二元羧酸。
11.某有机物A的结构简式为，
A与过量NaOH完全反应时，A与参加反应的NaOH的物质的量之比为________。A与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时，A与被还原的Cu(OH)2的物质的量之比为______；A与参与反应的Cu(OH)2的物质的量之比可能为______。
答案　1∶2　1∶2　1∶3
解析　A物质中有羧基和酚羟基，故1molA能与2molNaOH反应。A与Cu(OH)2的反应有两种类型：①—COOH与Cu(OH)2的中和反应；②—CHO与Cu(OH)2的氧化还原反应，—CHO与Cu(OH)2以物质的量之比1∶2反应生成—COOH，又A分子中原有一个—COOH，故A可与Cu(OH)2以物质的量之比1∶3发生反应。
12.已知下列数据：
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm－3
乙醇
－117.0
78.0
0.79
乙酸
16.6
117.9
1.05
乙酸乙酯
－83.6
77.5
0.90
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇(含18O)和2mL乙酸的混合溶液。
②按下图连接好装置(装置气密性良好)并加入混合液，用小火均匀加热3～5min。
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙并用力振荡，然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。
(1)配制①中混合溶液的方法为_____________________________________________；
反应中浓硫酸的作用是__________；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是________(填字母)。
A.中和乙酸和乙醇
B.中和乙酸并吸收乙醇
C.减少乙酸乙酯的溶解
D.加速酯的生成，提高其产率
(3)步骤②中需要小火均匀加热，其主要理由是
_______________________________________________________________________；
步骤③所观察到的现象是__________________________________________________；
欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯，必须使用的仪器有________；分离时，乙酸乙酯应从仪器________(填“下口放”或“上口倒”)出。
(4)该同学反复实验，得出乙醇与乙酸的用量和得到的乙酸乙酯生成量如下表：
实验
乙醇/mL
乙酸/mL
乙酸乙酯/mL
①
2
2
1.33
②
3
2
1.57
③
4
2
x
④
5
2
1.76
⑤
2
3
1.55
表中数据x的范围是________________；实验①②⑤探究的是________________________________________________________________________。
答案　(1)将浓H2SO4加入乙醇中，边加边振荡，然后加入乙酸(或先将乙醇与乙酸混合后再加浓硫酸并在加入过程中不断振荡)　催化剂、吸水剂
CH3COOH＋CH3CHOH
CH3CO18OCH2CH3＋H2O
(2)BC
(3)大火加热会导致大量的原料气化而损失　液体分层，上层为无色有香味液体，下层为浅红色液体，振荡后下层液体颜色变浅　分液漏斗　上口倒
(4)1.57～1.76　增加乙醇或乙酸的用量对酯的产量的影响
解析　(1)混合时浓硫酸相当于被稀释，故应将浓H2SO4加入乙醇中，然后加入乙酸，也可先将乙醇与乙酸混合好后再加入浓硫酸；因酯化反应速率慢且为可逆反应，使用浓硫酸可加快酯化反应的速率并有利于平衡向生成酯的方向移动(吸收了水)；酯化反应的机理是酸脱羟基醇脱氢，故生成的酯中含有18O。
(2)使用饱和碳酸钠溶液的理由是①可除去混入乙酸乙酯中的乙酸；②可吸收乙酸乙酯中的乙醇；③可降低乙酸乙酯的溶解度并有利于液体分层。
(3)由表中数据知乙醇的沸点(78.0℃)与乙酸乙酯的沸点(77.5℃)很接近，若用大火加热，大量的乙醇会被蒸发出来，导致原料的大量损失；因酯的密度小于水的密度，故上层为油状有香味的无色液体，又因会有一定量的乙酸气化，进入乙中与Na2CO3反应，故下层液体红色变浅；将分层的液体分离开必须使用分液漏斗，分液时上层液体应从上口倒出。
(4)探究乙醇、乙酸用量的改变对酯产率的影响情况，分析三组实验数据知，增加乙醇、乙酸的用量，酯的生成量均会增加。
13.下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。
根据上图回答问题：
(1)D、F的化学名称是____________、____________。
(2)写出下列反应的化学方程式，并注明反应类型。
②_____________________________________________________________________，
_______________________________________________________________________；
④_____________________________________________________________________，
_______________________________________________________________________。
(3)A的结构简式是_______________________________________________________，
1molA与足量的NaOH溶液反应会消耗________molNaOH。
(4)符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有______个。
①含有邻二取代苯环结构
②与B有相同官能团
③不与FeCl3溶液发生显色反应
答案　(1)乙醇　乙酸乙酯
(2)　酯化反应(或取代反应)
CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O　消去反应
(3)　2
(4)3
解析　本题为一道有机综合题，着重考查有机物的结构与性质。由反应②的反应条件及产物E的结构可知B为；由反应④易知D为乙醇，再结合反应③的反应条件及产物F的组成知C为乙酸，显然B、C、D三者是有机物A水解、酸化的产物，A(C13H16O4)的结构简式为。B的同分异构体有多种，其中符合所给条件的结构有3种，它们是、及。
[拓展探究]
14.关于酯化反应的脱水方式即酯化反应的实质问题，争议较多。科学家们认为乙酸与乙醇在催化剂作用下发生酯化反应有下列两种途径：
途径Ⅰ：
途径Ⅱ：
根据课本所学的知识设计一个实验，并根据实验结论说明什么情况下反应按途径Ⅰ进行，什么情况下反应按途径Ⅱ进行。
答案　示踪原子法，用有18O标记的CH3CO18OH与乙醇反应，检验生成的酯，若酯中无18O，则反应是按途径Ⅰ进行的；若酯中含有18O，则反应是按途径Ⅱ进行的。
解析　途径Ⅰ：键的断裂方式实质为羧基断裂的是碳氧单键、失去的是羟基，醇断裂的是氧氢键、失去的是氢原子，羟基与氢原子结合成水，羧酸和醇剩余的部分以碳氧单键连接起来形成酯类物质；途径Ⅱ：实质是先发生了加成反应，后发生了消去反应。可用原子示踪法。
第3课时　重要有机物之间的相互转化
[目标导航]　1.通过回忆、归纳烃及烃的衍生物的重要性质，能够理解重要有机物相互转化的方法。2.通过阅读和讨论，了解有机物转化与合成路线设计的一般思路，知道有机物转化的实质是官能团的转化。3.通过分析与讨论，知道在有机合成中常见官能团的引入和消去的一般方法。
常见有机物之间的相互转化
1.写出对应的化学方程式(以溴乙烷为例)
CH3CH2Br＋H—OHCH3CH2OH＋HBr；
CH3CH2Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O；
CH2==CH2＋HBr―→CH3—CH2Br；
CH2==CH2＋H2O―→CH3—CH2OH；
CH3—CH2—OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O；
CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O；
2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O；
CH3CH2OH；
＋O22CH3COOH；
CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O；
CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH。
2.官能团的引入或转化方法
(1)引入碳碳双键的方法
①卤代烃的消去；②醇的消去；③炔烃的不完全加成。
(2)引入卤素原子的方法
①醇(酚)的取代；②烯烃(炔烃)的加成；③烷烃、苯及苯的同系物的取代。
(3)引入羟基的方法
①烯(炔)烃与水的加成；②卤代烃的水解；③酯的水解；
④醛的还原。
3.表达方式：合成路线图
ABC……―→D
4.合成方法
(1)识别有机物的类别，含何种官能团，它与哪些知识信息有关。
(2)据现有原料、信息及反应规律，尽可能合理把目标分子分成若干片断，或寻求官能团的引入、转换、保护方法或设法将各片断拼接衍变。
(3)正逆推相结合，综合比较选择最佳方案。
议一议
1.用乙炔为原料写出制取CHClBrCH2Br的合成路线图。
答案　
2.请写出合成路线图中的方框内的化合物的结构简式。
答案　A：BrCH2—CH2Br　B：HOCH2—CH2OH　
C：OHC—CHO　D：HOOC—COOH
3.用逆合成分析法分析草酸二乙酯()的合成(在横线上填相应物质的结构简式)。
根据以上分析写出①～⑥的化学方程式。
答案　①CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
②CH2==CH2＋Cl2―→
③
④
⑤OHC—CHO＋O2HOOC—COOH
⑥＋2H2O
4.以CH2==CH2和HO为原料，自选必要的其他无机试剂，合成，写出有关反应的化学方程式。
答案　CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH，
CH2==CH2＋HOCH3CHOH，
2CH3CHOH＋O2
一、有机合成过程中常见官能团的引入
1.卤原子的引入方法
(1)烃与卤素单质的取代反应。例如：
CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3CH2Cl(还有其他的氯代烃)
(还有其他的卤代苯甲烷)
CH2==CH—CH3＋Cl2
CH2==CH—CH2Cl＋HCl
(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：
CH2==CHCH3＋Br2―→CH2Br—CHBrCH3
CH2==CHCH3＋HBr―→CH3—CHBrCH3
CH≡CH＋HClCH2==CHCl。
(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：
R—OH＋HXR—X＋H2O
2.羟基的引入方法
(1)醇羟基的引入方法
①烯烃水化生成醇。例如：
CH2==CH2＋H2OCH3CH2—OH
②卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如：
CH3CH2—Br＋H2OCH3CH2—OH＋HBr
③醛或酮与氢气加成生成醇。例如：
CH3CHO＋H2CH3CH2—OH
CH3COCH3＋H2
④酯水解生成醇。例如：
CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH
(2)酚羟基的引入方法
①酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。例如：
＋NaHCO3
②苯的卤代物水解生成苯酚，例如：
3.双键的引入方法
(1)的引入方法
①醇的消去反应引入。例如：
CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O
②卤代烃的消去反应引入。例如：
CH3CH2BrCH2==CH2↑＋HBr
③炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到。例如：
CH≡CH＋HCl―→CH2==CHCl
(2)的引入方法
醇的催化氧化。例如：
2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O
2R2CHOHR1＋O2＋2H2O
4.羧基的引入方法
(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如：
CH3CHO＋2Cu(OH)2CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O
(2)醛被氧气氧化成酸。例如：
2CH3CHO＋O22CH3COOH
(3)酯在酸性条件下水解。例如：
CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH
(4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：
5.有机物官能团的转化
(1)利用官能团的衍生关系进行官能团种类转化。
例如：
(2)通过消去、加成(控制条件)、水解反应增加或减少官能团的数目。
例如：
CH3CH2Br―→CH2==CH2―→CH2BrCH2Br
②CH3CH2OH―→CH2==CH2―→CH2ClCH2Cl―→HOCH2CH2OH
③CH3CHO―→CH3CH2OH―→CH2==CH2―→CH2BrCH2Br―→―→
(3(通过消去、加成(控制条件(改变官能团的位置。
例如：
①CH3CH2CH2BrCH3CH==CH2
②CH3CH2CH2OHCH3CH==CH2
特别提醒
1.官能团的互换转变
(1)相互取代
如：R—XR—OH
(2)氧化还原
如：R—CH2OHR—CHO
(3)加成消去
如：RCH2CH2OHRCH==CH2RCH2CH2Br
(4)结合重组
如：RCOOH＋R′OHRCOOR′＋H2O
2.掌握特征反应条件
例如：(1)NaOH醇/△为卤代烃的消去反应条件，NaOH溶液/△为卤代烃和酯等的水解反应条件。
(2)X2、光照为烷烃或芳香烃侧链取代氢的反应条件，Fe、纯X2为芳香烃苯环氢的取代条件。
(3)浓H2SO4/△为醇的消去及醇与羧酸酯化反应的条件。
3.碳链的增长与变短
(1)增长：常见的方法有不饱和化合物间的聚合、羧酸或醇的酯化、有机物与HCN的反应等。
(2)变短：常见的方法有烃的裂化与裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化等。
4.官能团的消除
(1)通过加成反应消除不饱和键。
(2)通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(—OH)。
(3)通过加成反应或氧化反应消除醛基(—CHO)。
(4)通过水解反应或消去反应消除卤素原子。
例1　以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到一种重要的化工产品增塑剂G，如图。
请完成下列各题：
(1)写出反应类型：反应①_____________________________________________________，
反应④____________________。
(2)写出反应条件：反应③_____________________________________________________，
反应⑥____________。
(3)反应②③的目的是_________________________________________________________。
(4)写出反应⑤的化学方程式：_________________________________________________。
(5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是__________________
(写出一种物质的结构简式)，
检验该物质存在的试剂是_____________________________________________________。
(6)写出G的结构简式________________________________________________________。
解析　1,3-丁二烯(CH2==CH—CH==CH2)经过反应①生成A，然后转化成了HO—CH2—CH==CH—CH2—OH，所以反应①是1,3-丁二烯与卤素的1,4-加成反应；HO—CH2—CH==CH—CH2—OH经过一系列反应生成了E，从反应条件和组成看，E是HOOC—CH==CH—COOH，由于B―→C是氧化反应，所以②是加成反应，③是消去反应，安排这两步反应的目的是防止碳碳双键被氧化；从物质的组成、结构及反应条件看，反应④是CH2==CHCH3中饱和碳原子上的取代反应，反应⑤是加成反应，反应⑥是取代(水解)反应，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反应是以酯化反应形式进行的缩聚反应。
答案　(1)加成反应　取代反应
(2)NaOH/醇溶液，△(或KOH/醇溶液，△)　NaOH/水溶液，△　(3)防止碳碳双键被氧化
(4)CH2==CHCH2Br＋HBrCH2Br—CH2—CH2Br
(5)HOCH2CHClCH2CHO(或OHCCHClCH2CHO或OHCCHClCH2COOH，任选一种答案即可)　新制氢氧化铜悬浊液(或银氨溶液)
(6)
解题反思　找解题“突破口”的一般方法
(1)特征反应条件：反应条件可以确定有机物的官能团和有机反应的类型。
(2)特征物质的分子式：有的分子式只能有一种结构。
(3)特征物质的性质：物质的官能团决定物质的性质，根据性质推断官能团。
(4)特征反应的定量关系：根据量的关系确定分子中官能团的数目。
变式训练1　己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质，主要用于治疗雌激素低下症及激素平衡失调所引起的功能性出血等，如图所示分别取1 mol己烯雌酚进行4个实验。
下列对实验数据的预测与实际情况吻合的是 (　　)
A.①中生成7 mol H2O
B.②中无CO2生成
C.③中最多消耗2 mol Br2
D.④中发生消去反应
答案　B
解析　本题考查了酚类物质的化学性质、组成方面的知识，在解题过程中，一要注意酚类物质特有的性质，二要注意羟基与苯环相互间的影响。己烯雌酚的分子式为C18H22O2，反应①中应生成11 mol H2O，A项错；酚的酸性比H2CO3的弱，不能与NaHCO3溶液反应生成CO2，B项对；两个酚羟基的邻位上共有4个氢原子，它们均可被卤素原子取代，故反应③中最多可以消耗 4 mol Br2，C项错误；苯环上的羟基不能发生消去反应，D项错。
二、有机合成路线的选择
1.合成路线选择的原则
(1)原料的选择：
①原料要廉价、易得、低毒、低污染。
②原料一般含有目标产品的某个“子结构”(或可转化为某个“子结构”)。
(2)路线的选择：
①尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最后产率越高。
②合成路线要符合“绿色、环保”的要求。要最大限度地利用原料分子中的每个原子，尽量达到零排放。
(3)条件的选择：
要求操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。
2.合成路线选择的实例
(1)一元合成路线：R—CH==CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸―→酯。
(2)二元合成路线：CH2==CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHCHO—CHOHOOC—COOH链酯、环酯、聚酯。
(3)芳香化合物合成路线：
―→芳香酯
3.有机合成中常见官能团的保护
(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
(3)氨基(—NH2)的保护：如对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。
例2　已知：
请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。
解析　由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。
乙烯乙醛丁烯醛正丁醇。
本题中乙烯合成乙醛的方法有两种：
其一：乙烯乙醇乙醛
其二：乙烯乙醛
答案　(1)CH2==CH2＋H2O―→CH3CH2OH
(2)2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O
(3)2CH3CHO―→
(4)―→CH3CH==CHCHO＋H2O
(5)CH3CH==CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH
解题反思　有机合成的分析方法
(1)正向合成分析法(即顺推法)
设计思路：基础原料―→中间体―→中间体―→目标有机物。
采用正向思维方法，从已知原料分子开始，找出可直接合成所需的中间产物，并同样找出它的下一步产物，依次类推，逐步推向合成目标产物。
(2)逆向合成分析法(即逆推法)
设计思路：目标有机物―→中间体―→中间体―→基础原料。
采用逆向思维方法：先找出合成目标有机物的前一步原料(中间体)，依次类推，直至选出合适的起始原料为止。
(3)综合分析法
采用综合思维的方法，将正向和逆向推导的几条不同的合成路线进行比较，得出最佳合成路线。
变式训练2　写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备的各步反应方程式(必要的无机试剂自选)。
答案　(1)2CH2ClCH2CH2CH2OH＋O2
2CH2ClCH2CH2CHO＋2H2O
(2)2CH2ClCH2CH2CHO＋O2
2CH2ClCH2CH2COOH
(3)CH2ClCH2CH2COOH＋H2O
HOCH2CH2CH2COOH＋HCl
(4)＋H2O
解析　本题考查“逆合成分析法”，突破口在于最终产物是一种环酯，应通过酯化反应生成，故其上一步中间产物是HO—CH2—CH2—CH2—COOH。分析比较给出的原料与所要制备的产品的结构特点可知：原料为卤代醇，产品为同碳原子数的环内酯，因此可以用醇羟基氧化成羧基，卤原子再水解成为—OH，最后再酯化。但氧化和水解顺序不能颠倒，因为先水解后无法控制只氧化一个—OH。
1.有机化合物分子中能引进卤素原子的反应是(　　)
A.消去反应 B.酯化反应
C.水解反应 D.取代反应
答案　D
解析　引进卤素原子只能通过加成反应或取代反应达到。
2.用苯作原料，不能经一步化学反应制得的是(　　)
A.硝基苯 B.环己烷
C.苯酚 D.苯磺酸
答案　C
解析　合成苯酚需要将苯卤代后，再水解共两步才能制得。
3.在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是(　　)
A.乙烯→乙二醇：
CH2==CH2
B.溴乙烷→乙醇：
CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔：
CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH==CH2
CH3CH2C≡CH
D.乙烯→乙炔：
CH2==CH2CH≡CH
答案　B
解析　B项由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷→乙烯为消去反应。
4.有机物可经过多步反应转变为，其各步反应的反应类型是(　　)
A.加成→消去→脱水 B.消去→加成→消去
C.加成→消去→加成 D.取代→消去→加成
答案　B
5.根据以下合成路线判断烃A为(　　)
A(烃类)BC
A.1-丁烯 B.1,3-丁二烯
C.乙炔 D.乙烯
答案　D
解析　由生成物的结构推知C为，B为，A为CH2==CH2。
[基础过关]
一、有机合成中官能团的衍变
1.下列反应中，不可能在有机物中引入羧基的是(　　)
A.卤代烃的水解
B.有机物RCN在酸性条件下水解
C.醛的氧化
D.烯烃的氧化
答案　A
解析　卤代烃水解引入了羟基，RCN水解生成RCOOH，RCHO被氧化生成RCOOH，烯烃如RCH==CHR被氧化后可以生成RCOOH。
2.在下列物质中可以通过消去反应制得2-甲基-2-丁烯的是(　　)
答案　B
解析　根据卤代烃的消去反应规律，写出可能的反应产物，然后将反应产物进行命名。
3.乙烯酮在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成：，它与下列试剂发生加成反应时所生成的产物不正确的是(　　(
A.与HCl加成生成CH3COCl
B.与H2O加成生成CH3COOH
C.与CH3OH加成生成CH3COCH2OH
D.与CH3COOH加成生成(CH3CO(2O
答案　C
4.以乙醇为原料，用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯(结构简式为(，正确的顺序是(　　(
①氧化　②消去　③加成　④酯化　⑤水解　⑥加聚
A.①⑤②③④ B.①②③④⑤
C.②③⑤①④ D.②③⑤①⑥
答案　C
解析　逆向分析法：
再从乙醇开始正向分析反应过程，反应类型依次为消去反应→加成反应→水解反应→氧化反应→酯化反应。
5.已知。下列物质中，在①O3和②Zn/H2O的作用下能生成的是(　　)
A.CH3—CH2—CH==CH—CH3
B.CH2==CH2
C.
D.
答案　A
解析　由题给信息可知，在所给条件下反应时，变为，A选项生成CH3CH2CHO和CH3CHO两种物质；B选项生成两分子HCHO；C选项生成HCHO和；D选项生成和。
二、有机合成方法原理
6.以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的(　　)
①与NaOH的水溶液共热　②与NaOH的醇溶液共热
③与浓硫酸共热到170℃　④在催化剂存在情况下与氯气反应　⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热　⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热
A.①③④②⑥ B.①③④②⑤
C.②④①⑤⑥ D.②④①⑥⑤
答案　C
解析　采取逆向分析可知，乙二酸→乙二醛→乙二醇→1,2-二氯乙烷→乙烯→氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件，可知C项设计合理。
7.下列化学反应的有机产物，只有一种的是(　　)
A.在浓硫酸存在下发生脱水反应
B.在铁粉存在下与氯气反应
C.与碳酸氢钠溶液反应
D.CH3—CH==CH2与氯化氢加成
答案　C
解析　A选项中的产物可能是CH3CH2CH==CH2或CH3CH==CHCH3；B选项中的产物可能是或；D选项中的产物可能是CH3—CH2—CH2Cl或。
8.化合物丙可由如下反应得到：C4H10OC4H8C4H8Br2(丙)，丙的结构简式不可能是(　　)
A.CH3CH(CH2Br)2 B.(CH3)2CBrCH2Br
C.C2H5CHBrCH2Br D.CH3(CHBr)2CH3
答案　A
解析　C4H8Br2是烯烃与溴发生加成反应生成的，生成的二溴丁烷中，两个溴原子应在相邻的碳原子上，故A不可能。
9.从溴乙烷制取1,2-二溴乙烷，下列制取方案中最好的是(　　)
A.CH3—CH2BrCH3CH2OH
CH2==CH2CH2BrCH2Br
B.CH3—CH2BrCH2Br—CH2Br
C.CH3—CH2BrCH2==CH2
CH2BrCH3CH2Br—CH2Br
D.CH3—CH2BrCH2==CH2CH2Br—CH2Br
答案　D
解析　B项步骤虽然最少，但取代反应难以控制取代的位置，多伴有其他副产物的产生；D项只需两步，并且消去反应和加成反应无副反应发生，得到的产物比较纯。所以D项方案最好。
10.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基：，产物苯胺还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是(　　)
A.甲苯XY对氨基苯甲酸
B.甲苯XY对氨基苯甲酸
C.甲苯XY对氨基苯甲酸
D.甲苯XY对氨基苯甲酸
答案　A
解析　由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才能得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基还原前，否则生成的氨基也被氧化，所以先进行硝化反应，再将甲基氧化为羧基，最后将硝基还原为氨基。另外还要注意—CH3为邻、对位取代定位基；而—COOH为间位取代定位基，所以B选项也不对。
[能力提升]
11.根据图示内容填空：
(1)化合物A含有的官能团为______________________________________________。
(2)1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E，其化学方程式为_____________________。
(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是______________________。
(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D，D的碳链不含支链，其结构简式是_______________________________________________________________________。
(5)F的结构简式是_______________________________________________________。
由E→F的反应类型是____________________________________________________。
答案　(1)碳碳双键、醛基、羧基
(2)OHC—CH==CH—COOH＋2H2
HO—CH2—CH2—CH2—COOH
(3)
(4)
(5)　酯化反应
解析　题中给出的已知条件中包含着以下四类信息：
①反应(条件、性质)信息：A能与银氨溶液反应，表明A分子内含有醛基；A能与NaHCO3反应，断定A分子中含有羧基。
②结构信息：从第(4)问题中D物质的碳链不含支链，可知A分子也不含支链。
③数据信息：从F分子中碳原子数可推出A是含4个碳原子的物质。
④隐含信息：从第(2)问题中提示“1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E”，可知A分子内除了含1个醛基外还可能含1个碳碳双键。
12.对羟基苯甲酸丁酯(俗称尼泊金丁酯)可用作防腐剂，对酵母和霉菌有很强的抑制作用，工业上常用对羟基苯甲酸与丁醇在浓硫酸催化下进行酯化反应而制得。以下是某课题组开发的从廉价、易得的化工原料出发制备对羟基苯甲酸丁酯的合成路线：
已知以下信息：
①通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基；
②D可与银氨溶液反应生成银镜；
③F的核磁共振氢谱表明其有两种不同化学环境的氢，且峰面积比为1∶1。
回答下列问题：
(1)A的化学名称为__________。
(2)由B生成C的化学方程式为_____________________________________________，
该反应的类型为____________。
(3)D的结构简式为________________________________________________________。
(4)F的分子式为____________。
(5)G的结构简式为________________。
(6)E的同分异构体中含有苯环且能发生银镜反应的共有________种，其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢，且峰面积比为2∶2∶1的是____________(写结构简式)。
答案　(1)甲苯　(2)＋2HCl　取代反应
(3)　(4)C7H4O3Na2
(5)
(6)13　
解析　(1)由题意知A为甲苯，根据反应的条件和流程分别确定B、C、D、E、F、G的结构。
(2)由光照条件知由B生成C的反应为甲基的取代反应。
(3)由信息①知发生取代反应，然后失水生成。
(4)E为，在碱性条件下反应生成。
(5)F在酸性条件下反应生成对羟基苯甲酸。
(6)限定条件的同分异构体的书写：①有醛基；②有苯环；③注意苯环的邻、间、对位置。
13.乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去)：
请回答下列问题：
(1)A的化学名称是__________。
(2)B和A反应生成C的化学方程式为
_______________________________________________________________________，
该反应的类型为__________。
(3)D的结构简式为_______________________________________________________。
(4)F的结构简式为________________________________________________________。
(5)D的同分异构体的结构简式为____________________________________________。
答案　(1)乙醇　(2)CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O　酯化反应(或取代反应)
(3)　(4)
(5)CH3CHO、CH2==CHOH
解析　CH2==CH2与H2O在催化剂作用下发生加成反应，生成CH3CH2OH(A)，CH3CH2OH经氧化生成B(C2H4O2)，则B为CH3COOH。CH3COOH与CH3CH2OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应，生成C(C4H8O2)，则C为CH3COOCH2CH3。E与B在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应，生成F(C6H10O4)，从而推知E分子中含有2个—OH，则E为HOCH2CH2OH，F为。D与H2O发生反应生成E(HOCH2CH2OH)，可推知D为，不可能为CH3CHO。D(C2H4O)的同分异构体为CH3CHO和 CH2==CH—OH。
[拓展探究]
14.对乙酰氨基酚俗称扑热息痛(Paracetamol)，具有很强的解热镇痛作用，工业上通过下列方法合成(B1和B2、C1和C2分别互为同分异构体，无机产物已略去)。请按要求填空：
(1)上述反应①～⑤中，属于取代反应的有________(填序号)。
(2)C2分子内通过氢键又形成了一个六元环，用“”表示硝基、用“…”表示氢键，画出C2分子的结构：______________。C1只能通过分子间氢键缔合，沸点：C1>C2，工业上用水蒸气蒸馏法将C1和C2分离，则首先被蒸出的成分是______(填“C1”或“C2”)。
(3)工业上设计反应①的目的是________________________________________________________________________。
答案　(1)①②③⑤　(2)　C2
(3)保护酚羟基不被硝酸氧化
解析　(2)分子间氢键使物质的沸点升高，所以对C1和C2的混合物进行蒸馏时，沸点较低的C2被蒸出。(3)酚羟基易被硝酸氧化，为了防止酚羟基被氧化，在合成过程中要对酚羟基进行保护。
第1课时　醇的性质和应用
[目标导航]　1.了解醇类典型代表物的组成、结构特点。2.以乙醇为例掌握醇的性质。3.了解甲醇、乙二醇、丙三醇的结构、性质和用途。
一、乙醇的结构与性质
1.结构
乙醇的分子式C2H6O，结构简式CH3CH2OH，官能团—OH(羟基)。
2.物理性质
乙醇是一种无色，有特殊香味的液体，密度比水小。沸点低，易挥发。乙醇能与水任意比互溶，乙醇是一种重要的有机溶剂。
3.化学性质
(1)乙醇与Na的反应
反应的化学方程式为2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑。
(2)乙醇与HBr的反应
反应的化学方程式：CH3—CH2—OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O，该反应的反应类型为取代反应。
(3)乙醇的脱水反应
①乙醇在P2O5、Al2O3(400℃左右)或浓H2SO4、浓H3PO4等催化剂的作用下均可发生脱水反应，生成乙烯。反应的化学方程式：CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O，该反应属于消去反应。
②乙醇与浓硫酸加热到140℃，会发生乙醇分子间脱水，一分子乙醇脱去羟基，另一分子乙醇脱去羟基上的氢原子，生成乙醚。反应的化学方程式：2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O，该反应属于取代反应。
(4)氧化反应
①燃烧反应的化学方程式：CH3CH2OH＋3O22CO2＋3H2O。
②催化氧化
乙醇在Cu(或Ag)作催化剂并且加热的条件下，可被氧化生成乙醛。反应的化学方程式：2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。
4.乙醇的断键方式
议一议
1.钠与乙醇的反应为什么不如钠与水反应剧烈？
答案　乙醇羟基中的H原子与水分子羟基中的H原子相比较，乙醇羟基中的H原子不活泼。
2.乙醇与HBr反应的装置图中，长导管、试管Ⅱ和烧杯中的水起到了什么作用？
答案　对溴乙烷起到冷凝作用，试管Ⅱ中的水还可以除去溴乙烷中的乙醇。
3.在有机反应中，反应物相同，产物是否一定相同？
答案　不一定相同。在有机反应中，反应条件很重要，条件(如温度、溶剂、催化剂等)改变，反应产物可能会随之改变。例如温度不同，醇的脱水反应产物不同；溶剂不同，卤代烃与碱溶液反应产物不同。
二、醇　类
1.概念
羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，官能团为羟基(—OH)。
2.分类
(1)按分子中羟基个数分：一元醇和多元醇。
(2)按烃基种类分：脂肪醇和芳香醇。
(3)按烃基是否饱和分：饱和醇和不饱和醇。
3.几种重要的醇
(1)甲醇：无色透明的液体，有毒。
(2)乙二醇：无色、黏稠、有甜味的液体，易溶于水和乙醇，乙二醇的水溶液凝固点很低，可作汽车发动机的抗冻剂。
(3)丙三醇：无色、黏稠、有甜味的液体，能跟水、乙醇以任意比混溶，吸湿性强，可用做护肤产品，俗称甘油。
议一议
按要求回答下列问题：
(1)下列哪些物质属于醇类：
⑤CH2==CH—CH2OH
答案　①③⑤
解析　羟基与链烃基、脂环上的碳原子或苯环侧链上的碳原子相连的有机物为醇。
(2)乙醇、乙二醇、丙三醇是否互为同系物？
答案　不是同系物。各分子中—OH数目不同，组成相差不为CH2的整数倍。
(3)符合CnH2n＋2O(n≥1)这一通式的有机物一定属于醇吗？
答案　不一定属于醇。因为符合此通式的有机物也可能是醚，如CH3—O—CH3。
(4)分子式为C4H10O且属于醇的同分异构体有几种？
答案　根据题目要求将C4H10O变化为C4H9—OH，由—OH取代C4H10分子中的氢原子即得醇类同分异构体。C4H10分子中有4类氢：、
，故该醇的同分异构体有四种。
(5)下列物质的沸点按由高到低排序为________(填序号)。
①丙三醇　②丙烷　③乙二醇　④乙醇
答案　①③④②
解析　醇的羟基之间易形成氢键，故醇的沸点比同碳数的烃的沸点高；醇中羟基数相同时，碳原子数越多沸点越高，碳原子数相同的醇，所含羟基数目越多，其沸点越高。因此沸点由高到低排序为①③④②。
一、醇类的消去反应与分子间脱水的关系
1.醇的消去反应(分子内脱水)
RCH2CH2OHRCH==CH2↑＋H2O
(1)条件：在P2O5、Al2O3(400℃左右)或浓H3PO4等催化剂的作用下加热，或浓H2SO4加热至170℃。
(2)机理：羟基与β-碳上的一个氢原子以水的方式脱去形成C==C等不饱和键。并不是所有的醇都能发生消去反应，只有在醇分子中存在β-碳原子且β-碳原子上有氢原子时，才能够发生消去反应。
(3)实验
①利用P2O5(或Al2O3)作催化剂实验装置
②利用浓硫酸作催化剂实验装置
注意事项
a.配制体积比为1∶3的乙醇与浓硫酸混合液时，要注意在烧杯中先加入95%乙醇，然后滴加浓硫酸，边滴加边搅拌，冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)，浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。
b.加热混合液时，温度要迅速上升到并稳定于170℃左右，因为在140℃时主要产物是乙醚。
c.由于反应物都是液体而无固体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，以防液体受热时发生暴沸。
d.温度计的水银球要置于反应液的中央位置，因为需要测量的是反应液的温度。
特别提醒　醇发生消去反应时的注意事项
(1)由于浓硫酸具有强氧化性，它还可将乙醇氧化为C或CO2，而本身被还原为SO2。实验时可用氢氧化钠溶液除去混在乙烯中的CO2、SO2等杂质，防止SO2干扰乙烯与溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾酸性溶液的反应。
(2)记忆口诀：硫酸酒精3∶1，加热升温170℃，为防暴沸加碎瓷，气用排水来收集。
2.分子间脱水反应(取代反应)
R1—CH2OH＋HOCH2R2R1—CH2—O—CH2—R2＋H2O
3.脱水反应和消去反应的关系
脱水反应有两种，一种是分子内脱水，如：
(1)CH3—CH2—OHCH2==CH2↑＋H2O
这类脱水反应是消去反应，不属于取代反应。二是分子间脱水，如：
(2)CH3CH2OH＋HOCH2CH3CH3CH2OCH2CH3＋H2O
这类脱水反应不是消去反应，而是取代反应。
总的说来，消去、脱水、取代三反应间有如图所示关系：
例1　甲、乙两化学实验小组进行实验室制取乙烯并验证乙烯性质的实验。
(1)甲组用如图装置，当温度迅速上升后，可观察到试管中的浓溴水褪色，烧瓶中浓H2SO4与乙醇的混合液体变为棕黑色。请回答下列问题：
①该实验中生成乙烯的化学方程式为____________________________________________。
②一些同学认为，溴水褪色的现象不能证明反应中有乙烯生成及乙烯具有不饱和性，因为棕黑色物质与浓硫酸反应可能生成某种气体。该气体使溴水褪色的化学方程式为____________________________________________________________________________。
另一些同学经过细致观察后认为，试管中另一个现象可证明反应中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性，这个现象是__________________________________________________________。
③还有同学提出通过测定反应后溶液的pH可探究乙烯与溴水发生了加成反应或者是取代反应，原因是__________________________________________________________________。
(2)乙组用如图装置
请回答下列问题：
①烧瓶中碎瓷片的作用是________，装置中的明显错误是________________________。
②实验步骤：a.____________________________________________________________；
b.在各装置中注入相应的试剂(如图所示)；
c.________________________________________________________________________；
实验时，烧瓶中液体混合物逐渐变黑。
③能够说明乙烯具有还原性的现象是_________________________________________；
装置甲的作用是___________________________________________________________；
若无甲装置，是否也能检验乙烯具有还原性，简述其理由：_____________________。
解析　(1)乙醇与浓H2SO4反应生成乙烯的同时浓H2SO4将乙醇氧化为C或CO和CO2，H2SO4被还原为SO2，SO2具有还原性，可以与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色。SO2与溴水反应现象只使溴水褪色，而乙烯和溴水反应，除溴水褪色外，还生成CH2BrCH2Br，有不溶于水的油状液体生成。若乙烯和溴水发生加成反应，则水溶液的pH升高，若发生取代反应，水溶液的pH明显减小。
(2)②制取气体的装置的气密性必须良好，实验前需要检查。
实验室制乙烯的反应条件是使反应混合物的温度迅速升至170 ℃，从而减小乙醚的生成。
③乙烯具有还原性是根据氧化剂KMnO4酸性溶液褪色来判断的。由于烧瓶中混合物变黑，则说明生成了碳，联想浓H2SO4具有强氧化性，推出在乙烯中含还原性气体SO2，由于SO2也会使KMnO4酸性溶液褪色，会干扰验证乙烯的还原性，所以检验乙烯的还原性前必须除净SO2，则装置甲的作用是除去SO2。
答案　(1)①CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O
②SO2＋Br2＋2H2O====H2SO4＋2HBr　试管中溴水的橙色褪去且试管底部有油状物质生成
③若发生取代反应，生成HBr，水溶液的pH明显减小；若发生加成反应，不能生成HBr，水溶液的pH升高
(2)①防止暴沸　温度计水银球没有插入反应液中央
②组装仪器，检查装置的气密性　加热，使温度迅速升到170℃
③乙中KMnO4酸性溶液紫色褪去　除去乙烯中混有的SO2、CO2等酸性气体　不能，SO2具有还原性，也可以使KMnO4酸性溶液褪色
变式训练1　CH3OH和C2H5OH的混合物与浓H2SO4共热，可能生成的有机物最多有(　　)
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
答案　C
解析　2CH3OHCH3—O—CH3＋H2O
2CH3CH2OHCH3—CH2—O—CH2—CH3＋H2O
CH3OH＋CH3CH2OHCH3—O—CH2CH3＋H2O
CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O。
二、醇类的催化氧化及取代反应规律
1.醇的催化氧化规律
醇能否被氧化以及被氧化的产物的类别，取决于与羟基相连的碳原子上的氢原子的个数：
2.醇的取代反应规律
醇分子中，—OH或—OH上的氢原子在一定条件下可被其他原子或原子团替代，如醇与羧酸的酯化反应、醇分子间脱水及与HX的取代反应。
＋H2O
特别提醒　多元醇的反应规律
例2　乙醇分子中各种化学键如图所示，关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是(　　)
A.和金属钠反应时键①断裂
B.和浓H2SO4共热到170℃时键②和⑤断裂
C.和浓H2SO4共热到140℃时仅有键②断裂
D.在Ag催化下与O2反应时键①和③断裂
解析　根据乙醇在发生反应时的实质进行分析。A选项乙醇与钠反应生成乙醇钠，是乙醇羟基中O—H键断裂，正确；B选项是乙醇消去反应生成乙烯和水，是②和⑤键断裂，正确；C选项发生分子间脱水生成醚，其中一分子乙醇断键①，另一分子乙醇断键②，错误；D选项是乙醇催化氧化为乙醛，断键为①和③，正确。
答案　C
规律总结　醇类的化学性质
(1)醇的化学性质主要由官能团羟基决定，由于氧原子吸引电子能力比氢原子和碳原子强，O—H键和C—O键中的电子对偏向于氧原子，使O—H键和C—O键易断裂。
①醇的催化氧化：
②醇的消去反应：
(2)醇类断裂C—O键，脱掉—OH时，可发生取代或消去反应；若同时断裂C—O键和H—C键时可发生消去，若同时断裂O—H键和C—H键则发生氧化反应。
变式训练2　化合物A(C4H10O)是一种有机溶剂。A可以发生如图所示的变化
(1)A分子中的官能团名称是________，E的结构简式________。
(2)A只有一种一氯取代物B，写出由A转化为B、C和D的化学方程式分别为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)写出反应类型：A―→B______________________________________________________，
A―→D________________，D―→E______________。
(4)A的同分异构体F也可以和A一样实现如图所示的转化，且F的一氯代物有3种。
①F的结构简式为_____________________________________________________________。
②F在铜丝作催化剂加热条件下与O2反应的化学方程式为____________________________________________________________________________。
答案　(1)羟基　
(2)＋HCl
(3)取代反应　消去反应　加成反应
(4)①
②＋2H2O
解析　根据第(2)问，A只有一种一氯取代物B，可以判断A为，B为，C为，D为，E为。
1.有机化学中取代反应范畴很广，下列有关CH3CH2OH的反应中(条件未注明)属于取代反应范畴的是(　　)
①CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O
②2CH3CH2OH―→CH3CH2OCH2CH3＋H2O
③CH3CH2OH―→CH2==CH2↑＋H2O
④2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O
A.①②④ B.③
C.①② D.全是
答案　C
解析　③属于消去反应；④属于氧化反应。
2.乙醇在一定条件下发生化学反应时化学键断裂如图所示：，则乙醇在催化氧化时，化学键断裂的位置是(　　)
A.②和③ B.②和④
C.①和③ D.③和④
答案　B
解析　根据醇的催化氧化条件，脱去羟基上的氢原子和与羟基相连的碳原子上的一个氢原子。
3.在下列物质中分别加入金属钠，不能产生氢气的是(　　)
A.蒸馏水 B.无水酒精
C.苯 D.75%的酒精
答案　C
解析　水和乙醇均能与钠反应产生氢气，苯不与钠反应。
4.等物质的量的下列醇与足量钠反应，产生的气体在标准状况下的体积最大的是(　　)
A.CH3OH B.CH3CH2OH
C. D.
答案　D
解析　羟基中的氢原子能被钠取代。若有1mol上述有机物分别与足量钠反应，则产生气体的物质的量分别是A0.5mol、B0.5mol、C1mol、D1.5mol。
5.丙烯醇(CH2==CH—CH2OH)可发生的化学反应有(　　)
①加成　②氧化　③燃烧　④加聚　⑤取代
A.①②③ B.①②③④
C.①②③④⑤ D.①③④
答案　C
解析　物质的化学性质由其结构决定，关键是找出物质所含的官能团。丙烯醇中含有两种官能团“”和“—OH”，因此上述五种反应均能发生。
6.今有组成为CH4O和C3H8O的混合物，在一定条件下进行脱水反应，可能生成的有机物的种数为(　　)
A.3种 B.4种
C.7种 D.8种
答案　C
解析　本题考查饱和一元醇的通式、同分异构体及醇的脱水方式。CH4O可写成CH3OH；C3H8O可写成CH3CH2CH2OH或。分子内脱水产物为CH3CH==CH2；分子间脱水产物有CH3OCH3、CH3CH2CH2OCH2CH2CH3、、CH3OCH2CH2CH3、、。
[基础过关]
一、醇的概念、分类和命名
1.甲醇、乙二醇、丙三醇3种物质之间的关系是(　　)
A.同系物 B.同分异构体
C.同是醇类 D.性质相同
答案　C
解析　甲醇、乙二醇以及丙三醇都属于醇类，因为它们都有共同的官能团——羟基，且羟基均连在链烃基上。但它们不是同系物，因为结构不相似，官能团数量不同；它们也不是同分异构体，因为分子式不同。
2.下列各组有机物中，互为同分异构体且都属于醇类的是(　　)
A.乙二醇和丙三醇
B.
C.2-丙醇和1-丙醇
D.2-丁醇和2-丙醇
答案　C
解析　A项，两种有机物的分子式不同，错误；B项，两种有机物属于同分异构体，但前者是酚，后者是醇，错误；C项，两种有机物属于官能团位置异构，正确；D项，两种有机物属于同系物，错误。
二、醇的物理性质
3.用分液漏斗可以分离的一组混合物是(　　)
A.溴苯和水 B.甘油和水
C.乙醇和乙二醇 D.乙酸和乙醇
答案　A
解析　能用分液漏斗分离的是互不相溶的两种液体。B、C、D中的两种物质均相互溶解。
4.已知某些饱和一元醇的沸点(℃)如下表所示：
甲醇
1-丙醇
1-戊醇
1-庚醇
醇X
65
97.4
138
176
117
则醇X可能是(　　)
A.乙醇 B.丁醇
C.己醇 D.辛醇
答案　B
解析　由表中数据知，随分子中碳原子数增多，饱和一元醇的沸点升高。117℃介于97.4℃与138℃之间。
三、醇的化学性质
5.向甲醇、乙二醇、丙三醇中分别加入足量的金属钠后收集到等体积的氢气(相同条件)，则上述三种醇的物质的量之比为(　　)
A.2∶3∶6 B.3∶2∶1
C.4∶3∶1 D.6∶3∶2
答案　D
解析　生成的氢气中的H原子全部来自于醇中的羟基，由题意得：2CH3OH～H2、HOCH2CH2OH～H2、，故产生1molH2分别要消耗2mol甲醇、1mol乙二醇、mol丙三醇。
6.下列反应中，属于醇羟基被取代的是(　　)
A.乙醇和金属钠的反应
B.乙醇和乙酸的反应
C.由乙醇制乙烯的反应
D.乙醇和浓氢溴酸溶液的反应
答案　D
解析　乙醇和金属钠发生的是置换反应；乙醇和乙酸的反应是醇羟基中的氢原子被取代；由乙醇制乙烯的反应是消去反应，不属于取代反应。
7.下列物质能发生消去反应，但不能发生催化氧化反应的是(　　)
A.
B.(CH3)2CHOH
C.CH3CH2C(CH3)2CH2OH
D.CH3CH2C(CH3)2OH
答案　D
解析　羟基相连碳原子的邻碳原子上有氢原子可发生消去反应，羟基所连碳原子上无氢原子则不能被催化氧化。
8.下列各物质中既能发生消去反应又能发生催化氧化反应，并且催化氧化的产物为醛的是(　　)


答案　D
解析　能发生消去反应，羟基碳的邻碳上必须有氢，催化氧化产物为醛的醇中须含有—CH2OH结构，符合此条件的为D选项。
9.医学上最近合成一种具有抗癌活性的化合物，该物质结构简式为
下列关于该化合物的说法正确的是(　　)
A.分子式为C12H19O4
B.是乙醇的同系物
C.可发生氧化反应
D.处于同一平面的原子最多有5个
答案　C
解析　分子式为C12H18O4，A错；乙醇的同系物应该是饱和一元醇，B错；该化合物分子中有碳碳双键和醇羟基，易被氧化，C正确；乙烯分子中的6个原子都在同一平面内，因此在含有碳碳双键的有机物分子中处于同一平面的原子至少有6个，D错。
10.分子式为C7H16O的饱和一元醇的同分异构体有多种，在下列该醇的同分异构体中：
D.CH3(CH2)5CH2OH
(1)可以发生催化氧化生成醛的是________(填字母)。
(2)不能发生催化氧化的是________(填字母)。
(3)能被催化氧化为酮的有________种。
(4)能使酸性KMnO4溶液褪色的有________种。
答案　(1)D　(2)B　(3)2　(4)3
解析　(1)～(3)连有—OH的碳上至少有2个氢原子时可被氧化为醛，有1个氢原子时可被氧化为酮，不含氢原子时不能发生催化氧化。(4)连有—OH的碳上有氢原子时，可被酸性KMnO4溶液氧化为羧酸或酮，它们都会使酸性KMnO4溶液褪色。
[能力提升]
11.(1)劣质酒及假酒中含有的有害醇是__________(填名称，下同)，常用作防冻液的醇是__________，常用于化妆品成分的多元醇是____________，相对分子质量最小的芳香醇的结构简式是______________，相对分子质量最小的不饱和脂肪醇的结构简式是__________________(符合通式CnH2nO，不含R—CH==CHOH)。
(2)醇的同系物的沸点随相对分子质量的增大而________(填“升高”或“降低”)。
(3)对于饱和链状一元醇，当分子中碳原子数目n取最小值时，试确定符合下列条件的醇的结构简式或n值：存在同分异构体时n＝________；存在醇类同分异构体时n＝________；与浓硫酸反应可生成两种不饱和烃的醇是__________；不能发生催化氧化的醇是______________。
答案　甲醇　乙二醇　丙三醇(或甘油)　　CH2==CHCH2OH　升高　2　3
CH3CHOHCH2CH3　(CH3)3C—OH
12.实验室可用酒精、浓硫酸作试剂来制取乙烯，但实验表明，还有许多副反应发生，如反应中会生成SO2、CO2、水蒸气等无机物。某研究性学习小组欲用如图所示的装置制备纯净的乙烯并探究乙烯与单质溴能否反应及反应类型。回答下列问题：
(1)写出制备乙烯反应的化学方程式：__________________________，实验中，混合浓硫酸与乙醇的方法是将______________慢慢加入另一种物质中；加热F装置时必须使液体温度__________________。
(2)写出浓硫酸与酒精直接反应生成上述无机副产物的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)为实现上述实验目的，装置的连接顺序为F→__________________→D。(各装置限用一次)
(4)当C中观察到____________时，表明单质溴能与乙烯反应；当D中____________时，表明C中发生的是取代反应；若D没有出现前面所描述的现象时，表明C中发生的是________反应。
答案　(1)CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O
浓硫酸　迅速升至170℃
(2)CH3CH2OH＋6H2SO4(浓)―→2CO2↑＋6SO2↑＋9H2O
(3)A→B→E→C
(4)溶液褪色　有淡黄色沉淀生成　加成
解析　混合浓硫酸与乙醇，相当于稀释浓硫酸，故应将浓硫酸缓慢加入乙醇中；加热时应使溶液迅速升温到170℃。为得到纯净的乙烯，应用NaOH溶液除去SO2、CO2(并用澄清石灰水检验是否除尽)，然后用浓H2SO4干燥。乙烯与单质溴之间可能发生加成反应，也可能发生取代反应，若是取代反应，则会有HBr生成，HBr遇AgNO3溶液会产生淡黄色沉淀。
13.由丁炔二醇可以制备1,3-丁二烯。请根据下面的合成路线图填空：
(1)写出各反应的反应条件及试剂名称：
X____________；Y____________；Z____________。
(2)写出A、B的结构简式：
A____________________；B____________________。
答案　(1)Ni作催化剂、H2、加热　浓氢溴酸、加热　NaOH的乙醇溶液、加热
(2)　CH2BrCH2CH2CH2Br
解析　烯烃可以由醇脱水或卤代烃与NaOH的醇溶液共热发生消去反应制得。饱和一元醇脱水可得到只有一个双键的单烯烃，若制取二烯烃，则应用二元醇脱水制得。涉及到的各步反应为
＋2H2O，
CH2==CH—CH==CH2＋2NaBr＋2H2O，
CH2==CH—CH==CH2↑＋2H2O。
[拓展探究]
14.有关催化剂的催化机理等问题可以从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识，某教师设计了如下图所示装置(夹持装置等已省略)，其实验操作为先按图安装好装置，关闭活塞a、b、c，在铜丝的中间部分加热片刻，然后打开活塞a、b、c，通过控制活塞a和b，而有节奏(间歇性)地通入气体，即可在M处观察到明显的实验现象。试回答以下问题：
(1)A中发生反应的化学方程式为_____________________________________________；
B的作用为_______________________________________________________________；
C中热水的作用为_________________________________________________________。
(2)M处发生反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)从M管中可观察到的现象是______________________________________________，
从中可认识到该实验过程中催化剂________(填“参加”或“不参加”)化学反应，还可以认识到催化剂起催化作用需要一定的________________________________________________。
(4)实验进行一段时间后，如果撤掉酒精灯，反应______(填“能”或“不能”)继续进行，其原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)2H2O22H2O＋O2↑　干燥O2　使D中乙醇变为蒸气进入M参加反应，用水浴加热使乙醇气流较平稳
(2)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
(3)受热部分的铜丝交替出现变黑、变红的现象　参加　温度
(4)能　乙醇的催化氧化反应是放热反应，反应放出的热量能维持反应继续进行
解析　通过控制氧气的用量，探究在乙醇的催化氧化反应中催化剂Cu的催化机理。乙醇的催化氧化过程实际为O2与Cu在加热时反应生成CuO，CuO再将乙醇氧化为乙醛，且自身被还原为Cu。
第2课时　酚的性质与应用　基团间的相互影响
[目标导航]　1.通过阅读及与醇类物质的对比，掌握酚类物质的结构特征。2.通过对苯酚的实验探究，掌握酚类物质的重要性质。3.通过乙醇与苯酚以及苯与苯酚化学性质存在差异的原因分析，感悟基团之间的相互影响。
一、酚
二、苯酚
1.分子组成与结构
2.物理性质
(1)纯净的苯酚是无色晶体，有特殊气味，易被空气氧化呈粉红色。
(2)常温下，苯酚能溶于水并能相互形成溶液(苯酚与水形成的浊液静置后会分层，上层是溶有苯酚的水层，下层是溶有水的苯酚层)，当温度高于65℃时，苯酚能与水任意比例互溶，苯酚易溶于有机溶剂。
(3)苯酚有毒，对皮肤有腐蚀性，如不慎沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤。
3.化学性质
(1)弱酸性
；
；
(证明苯酚酸性比碳酸弱)；
。
(2)苯环上的取代反应
，
此反应可用于苯酚的定性检验和定量测定。
(3)氧化反应
①常温下，苯酚露置于空气中因氧化而呈粉红色；
②可以燃烧。
(4)显色反应
遇Fe3＋呈紫色，可用于苯酚的检验。
4.用途与危害
(1)用途
苯酚的气味和医院的气味差不多。但医院给医疗器械和环境消毒不是用苯酚，而是用甲基苯酚，俗称来苏水。苯酚也具有较强的杀菌消毒能力，因此可以把苯酚掺入肥皂中制成药皂来治疗一些皮肤病，它还是一种重要的化工原料，主要用于制造酚醛树脂，还广泛用于制造合成纤维、医药、合成香料、燃料、农药等。
(2)危害
随着石油化工、有机合成和炼焦、炼油等化学工业的发展，产生的含有酚及其衍生物的废水都是有害的。酚的毒性会影响到水生物的生长和繁殖，污染饮用水源，因此含酚废水的处理是环境保护工作中的重要课题。常用减少含酚废水的产生及回收利用的方法，以做到化害为利，保护环境。
议一议
1.下列有机物中哪些属于醇？哪些属于酚？
答案　①③属于醇　④⑤属于酚
2.下列有机物与苯酚互为同系物的是________(填序号)。
答案　③
解析　苯酚和苯甲醇①虽然在组成上相差一个CH2原子团，但结构并不相似，苯酚的官能团—OH直接连在苯环上，而苯甲醇的官能团—OH连在烷基上。
②③④的—OH都直接连在苯环上，都属于酚类，但②④不与苯酚相差若干“CH2”原子团，所以不符合题意。
3.苯酚沾到皮肤上用什么冲洗？试管内壁附有苯酚时清洗方法有哪些？
答案　苯酚沾到皮肤上最佳方法就是用酒精溶解。试管内壁附有苯酚时可用高于65℃的热水清洗，或酒精清洗，或氢氧化钠溶液清洗。
4.分析能否用高锰酸钾酸性溶液鉴别苯酚和苯甲醇？
答案　不能。由苯酚常温下容易被空气中的氧气氧化可知苯酚具有较强的还原性，能被高锰酸钾酸性溶液氧化而使其溶液紫色褪去。而苯甲醇也可被高锰酸钾酸性溶液氧化而使其溶液紫色褪去。
5.如何除去混在苯中的少量苯酚？能否采用先加足量的溴水再过滤的方法？
答案　先加入足量的烧碱溶液，再分液，上层即为苯。不能加入溴水，因为虽然苯酚和溴水反应生成的三溴苯酚不溶于水，但是易溶于苯而不容易分离。而且从彻底除杂的角度考虑，所加的溴水是过量的，而过量的溴又溶于苯中，所以不能用溴水除去苯中的苯酚。
6.比较①水、②乙醇、③碳酸、④苯酚、⑤醋酸五种物质羟基上的氢原子的活泼性由强到弱的顺序。
答案　⑤＞③＞④＞①＞②。
三、基团间相互影响
1.羟基受苯环的影响而使苯酚羟基中的氢容易电离出H＋而表现出弱酸性。
2.羟基对苯环影响，使苯酚苯环上羟基邻、对位上的氢原子更活泼，更容易发生取代反应。
议一议
1.乙醇和苯酚分子中都有—OH，为什么乙醇不显酸性而苯酚显酸性？
答案　虽然乙醇和苯酚都有—OH，但—OH所连烃基不同，乙醇分子中—OH与乙基相连，—OH上H原子比水分子中H原子还难电离，因此乙醇不显酸性。而苯酚分子中—OH与苯环相连，受苯环影响，—OH上H原子易电离，使苯酚显一定酸性。由此可见，不同的烃基与羟基相连，可以影响物质的化学性质。
2.从哪些实验事实说明基团间是相互影响的？
答案　在苯酚分子中，苯基影响了与其相连的羟基，促使羟基的氢原子比乙醇分子中羟基上的氢原子更活泼。而羟基则反过来影响了与其相连的苯基，使苯基上邻、对位的氢原子更活泼，更容易被其他原子或原子团所取代。以上事实充分说明有机化合物分子中基团之间存在相互影响、相互制约。
一、苯酚分子中苯环与羟基的相互影响
1.苯基对羟基的影响
苯酚分子中，苯基影响羟基使酚羟基比醇羟基更活泼，苯酚的羟基在水溶液中能够发生电离，。而乙醇不与NaOH和Na2CO3反应。
2.羟基对苯基的影响
苯酚分子中，苯环受羟基的影响，使羟基碳邻、对位上的氢原子更活泼，比苯上的氢原子更容易被其他原子或原子团取代。
3.苯、甲苯、苯酚的比较
类别
苯
甲苯
苯酚
结构简式
氧化反应
不能被KMnO4酸性溶液氧化
可被KMnO4酸性溶液氧化
常温下在空气中被氧化，呈粉红色
取代
反应
溴的状态
液溴
液溴
浓溴水
条件
催化剂
催化剂
无催化剂
产物
甲苯的邻、间、对三种一溴代物
区别
苯酚与溴的取代反应比苯、甲苯易进行
原因
酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼，易被取代
与H2的加成反应
条件
催化剂、加热
催化剂、加热
催化剂、加热
结论
都含苯环，故都可发生加成反应
特别提醒　(1)苯酚溶液的酸性较弱，不能使酸碱指示剂变色。
(2)苯酚的酸性比碳酸的弱，由于电离能力H2CO3＞＞NaHCO3，所以与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，而不与NaHCO3溶液反应放出CO2。即
＋Na2CO3―→＋NaHCO3。
(3)向溶液中通入CO2，无论CO2过量与否，产物均是NaHCO3。即
＋H2O＋CO2―→＋NaHCO3。
(4)酚类物质与溴反应时，酚羟基邻对位上的氢原子都能被溴原子取代。
例1　有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现不同的性质。下列各项事实不能说明上述观点的是(　　)
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙烯能与溴水发生加成反应，而乙烷不能与溴水发生加成反应
C.苯酚可以与NaOH溶液反应，而乙醇不能与NaOH溶液反应
D.苯酚与溴水可直接反应，而苯与液溴反应则需要FeBr3作催化剂
解析　甲苯中苯环对—CH3的影响，使—CH3可被KMnO4(H＋)氧化为—COOH，从而使KMnO4溶液褪色；苯酚中，羟基对苯环产生影响，使苯酚分子中羟基邻、对位氢原子更活泼，更易被取代；乙烯能与溴水发生加成反应，是因为含碳碳双键引起的；苯环对羟基产生影响，使羟基中氢原子更易电离，表现出弱酸性。A、C、D项符合题意，B项不合题意。
答案　B
解题反思　有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他官能团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯，而同样的条件下的苯的硝化只能生成一硝基苯。
(2)苯基对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力强弱：
R—OH＜H—OH＜C6H5—OH
②烷烃和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)羟基对其他官能团的影响
①羟基对C—H键的影响：使和羟基相连的C—H键更不稳定。
②羟基对苯环的影响：使苯环羟基碳邻、对位上的氢原子更易被取代。
变式训练1　下列反应能说明苯酚分子中由于羟基影响苯环使苯酚分子中苯环比苯活泼的是(　　)
A.①③ B.只有②
C.②和③ D.全部
答案　B
解析　—OH对苯环的影响结果是使苯环上与羟基邻、对位的H活泼性增强，更易发生取代反应。
二、脂肪醇、芳香醇和苯酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
苯酚
实例
CH3CH2OH
官能团
醇羟基—OH
醇羟基—OH
酚羟基—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与苯环侧链碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
①与钠反应；
②取代反应；
③消去反应；
④氧化反应；
⑤酯化反应
①弱酸性；　
②取代反应；
③显色反应；
④加成反应；
⑤与钠反应；
⑥氧化反应
特性
灼热的铜丝插入醇中，有刺激性气味物质生成(醛或酮)
与FeCl3溶液反应显紫色
特别提醒　(1)醇、酚均与金属钠反应，醇不与NaOH溶液和Na2CO3溶液反应，但酚能与NaOH溶液和Na2CO3溶液反应。
(2)同样的基团或原子，连在不同的其他基团上，其性质表现不同，是受其他基团影响的结果。如电离产生H＋的难易程度：R—OH＜H—OH＜C6H5—OH。
例2　A和B两种物质的分子式都是C7H8O，它们都能跟金属钠反应放出氢气。A不溶于NaOH溶液，而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色，并产生白色沉淀，A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。
(1)写出A和B的结构简式：A____________________；
B____________________。
(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式：________________________________。
解析　本题考查的是根据有机物的分子式和性质推断其结构。根据分子式C7H8O可知A和B均为不饱和化合物。由于A、B均与Na反应放出H2且分子结构中只有一个氧原子，故A、B中均有—OH，为醇或酚。A不溶于NaOH，说明A为醇，又因为A不能使溴水褪色，故A为。B溶于NaOH，且与溴水反应生成白色沉淀，故B为酚，结合其分子式，B为甲基苯酚，它有三种结构：、、，其中苯环上的一溴代物有两种结构的只有。
答案　(1)
(2)
解题反思　(1)含1个苯环、1个—OH侧链为烷基的酚和芳香醇与芳香醚的通式可表示为CnH2n－6O(n≥7)，含同碳原子数时互为同分异构体。如：C7H8O的同分异构体中，属酚类的有：、、，属于醇类的有，属于醚类的有。
(2)羟基活泼性。
变式训练2　关于酚羟基和醇羟基的分析中，错误的是(　　)
A.原子组成一样
B.O—H键的化学键类型一样
C.羟基中氢原子活泼性不同
D.酚羟基能发生电离，醇羟基也能发生电离
答案　D
解析　由于苯环的影响，酚羟基上的氢较活泼。
1.下列叙述正确的是(　　)
A.苯中的少量苯酚可先加适量的浓溴水，再过滤而除去
B.将苯酚晶体放入少量水中，加热时全部溶解，冷却到50℃形成悬浊液
C.苯酚的酸性很弱，不能使酸碱指示剂变色，但可以和NaHCO3反应放出CO2
D.苯酚可以和HNO3进行硝化反应
答案　D
解析　A项苯能溶解产生的三溴苯酚而不易分离；B项得到的是乳浊液；C项中苯酚不与NaHCO3反应。
2.苯中可能混有少量的苯酚，通过下列实验能判断苯中是否混有少量苯酚的是 (　　)
①取样品，加入少量酸性高锰酸钾溶液，振荡，看酸性高锰酸钾溶液是否褪色，褪色则有苯酚，不褪色则无苯酚
②取样品，加入氢氧化钠溶液，振荡，观察样品是否减小
③取样品，加入过量的浓溴水，观察是否产生白色沉淀，若产生白色沉淀则有苯酚，没有白色沉淀则无苯酚
④取样品，滴加少量的FeCl3溶液，观察溶液是否显紫色，若显紫色则有苯酚，若不显紫色则无苯酚
A.③④B.①③④C.①④D.全部
答案　C
解析　苯酚极易被氧化，故能使KMnO4(H＋)溶液褪色，而苯不能，①可以作出判断；②的实验现象不明显，无法作出明确的判断；苯酚可以和浓溴水反应生成三溴苯酚，但生成的三溴苯酚易溶于有机溶剂苯，故③不能作出判断；苯酚与FeCl3溶液反应显紫色，常用于检验苯酚，④可以作出判断。
3.下列说法正确的是 (　　)
①与互为同分异构体
②乙醇和乙醚互为同分异构体
③乙醇、乙二醇、丙三醇互为同系物
④可用浓溴水区分乙醇和苯酚
⑤加浓溴水过滤的方法除去苯中的苯酚
A.①③B.②④C.④D.④⑤
答案　C
解析　属于酚类，属于醇类，二者不是同系物，①不正确；乙醇的结构简式为CH3CH2OH，乙醚的结构简式为C2H5OC2H5，二者分子式不同，不是同分异构体，②不正确；乙醇、乙二醇、丙三醇所含官能团(羟基)数目不同，不是同系物，③不正确；—OH与浓溴水反应生成白色沉淀，而乙醇与溴水混合无沉淀生成，可以区分，④正确；要除去苯酚需要加过量溴水，过量的Br2易溶于苯，引入新的杂质，且生成的三溴苯酚也易溶于苯中，⑤不正确。
4.白藜芦醇()广泛存在于食物(如桑椹、花生、尤其是葡萄)中，它可能具有抗癌作用。有关该物质的描述不正确的有 (　　)
①可以和NaHCO3溶液反应
②可以和NaOH溶液反应
③可以发生消去反应
④1mol该物质最多可以和7molH2反应
⑤1mol该物质最多可以和6molBr2反应
A.①③ B.②④
C.③⑤ D.④⑤
答案　A
解析　苯酚酸性比H2CO3弱，所以酚羟基不能与NaHCO3溶液反应，①不正确；酚羟基能与NaOH溶液反应，②正确；由于羟基连在苯环上，所以不能发生消去反应，③不正确；因含有2个苯环，一个，所以1 mol该物质可以与7 mol H2发生加成反应，④正确；因分子中含1个与1 mol Br2发生加成反应，在—OH 的5个邻位、对位上都可与Br2发生取代反应，(如图中放小球的位置：)，所以 1 mol 该物质最多可以和6 mol Br2反应，⑤正确。
5.A、B的结构简式如下：
(1)A分子中含有的官能团的名称是____________；
B分子中含有的官能团的名称是____________。
(2)A能否与氢氧化钠溶液反应：____________(填“能”或“不能”，下同)；B能否与氢氧化钠溶液反应：______。
(3)A在浓硫酸作用下加热可得到B，其反应类型是____________________。
(4)A、B各1mol分别加入足量溴水，完全反应后消耗单质溴的物质的量分别是________mol，________mol。
答案　(1)醇羟基、碳碳双键　酚羟基　(2)不能　能　(3)消去反应　(4)1　2
解析　(1)A中的官能团是醇羟基、碳碳双键，B中的官能团是酚羟基。
(2)A属于醇类，不能与氢氧化钠溶液反应；B属于酚类，能与氢氧化钠溶液反应。
(3)由A到B属于消去反应。
(4)A中含有1mol碳碳双键，消耗1mol单质溴，B中只有羟基的邻位H原子与单质溴发生取代反应，消耗2mol单质溴。
[基础过关]
一、苯酚的结构、性质与应用
1.一些易燃易爆化学试剂的瓶子上贴有“危险”警告标签以警示使用者。下面是一些危险警告标签，则实验室对盛装苯酚的试剂瓶应贴上的标签是(　　 )
A.①③ B.②③
C.②④ D.①④
答案　A
解析　苯酚有毒，且易腐蚀皮肤。
2.下列关于苯酚的叙述中，不正确的是(　　 )
A.将苯酚晶体放入少量水中，加热至全部溶解，冷却至50℃形成乳浊液
B.苯酚可以和浓溴水发生取代反应
C.苯酚易溶于NaOH溶液中
D.苯酚的酸性比碳酸强，比醋酸弱
答案　D
解析　苯酚微溶于冷水，65℃以上与水互溶，故A正确；由于羟基对苯环的影响，苯环上羟基碳邻、对位上氢原子较活泼，易被取代，与浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚，B正确；苯酚能与NaOH反应因此易溶于NaOH溶液，C正确；苯酚的酸性比碳酸、醋酸都弱，D错。
3.苯酚沾在皮肤上，正确的处理方法是(　　)
A.酒精洗涤 B.水洗
C.氢氧化钠溶液洗涤 D.溴水处理
答案　A
4.已知酸性强弱顺序为H2CO3>>HCO，则下列化学方程式中正确的是(　　 )
①＋H2O＋CO2―→＋NaHCO3
②＋H2O＋CO2―→＋Na2CO3
③＋NaHCO3―→＋H2CO3
④＋Na2CO3―→＋NaHCO3
A.①③B.②③C.①④D.②④
答案　C
解析　根据给出的酸性强弱顺序知，CO2可以与苯酚钠反应生成苯酚，苯酚又可以与Na2CO3反应生成NaHCO3；②中产物可以继续反应而生成NaHCO3，错误；③若能进行，则说明苯酚的酸性强于H2CO3，显然错误。
二、基团间的相互影响
5.苯在催化剂存在下与液溴反应，而苯酚与溴水反应不用加热也不需要催化剂，原因是(　　)
A.苯环与羟基相互影响，但苯环上的氢原子活泼性不变
B.苯环与羟基相互影响，但羟基上的氢原子变活泼
C.羟基影响了苯环，使苯环上的氢原子变活泼
D.苯环影响羟基，使羟基变活泼
答案　C
解析　苯酚中苯环和羟基相互影响，使得两者的氢原子更活泼，但苯酚与溴水的取代反应更易发生，说明是羟基使苯环上的氢原子变活泼。
6.能说明苯环对羟基有影响，使羟基变得活泼的事实是 (　　)
A.苯酚能和溴水迅速反应
B.液态苯酚能和钠反应放出H2
C.室温时苯酚不易溶于水
D.苯酚的水溶液具有酸性
答案　D
解析　A项说明羟基使苯环中的氢原子更活泼；液态苯酚能与钠反应放出H2，但乙醇也能与钠反应放出H2，所以B不能说明，C也不能说明；D项中，苯酚的水溶液具有酸性，说明苯酚分子中的—OH易电离，比醇羟基活泼，故D项可说明。
三、酚类性质的定性、定量判断
7.漆酚()是生漆的主要成分，黄色，能溶于有机溶剂中。生漆涂在物体表面，能在空气中干燥转变为黑色漆膜，下列有关其化学性质的叙述不正确的是(　　)
A.可以燃烧，当氧气充分时，产物为CO2和H2O
B.与FeCl3溶液发生显色反应
C.能发生取代反应和加成反应
D.不能被酸性KMnO4溶液氧化
答案　D
解析　结构决定性质。从漆酚的结构式看，它具有苯酚和二烯烃或炔烃(—C15H27)的性质。作为含氧衍生物，可以燃烧生成CO2和H2O；作为酚，能与FeCl3溶液发生显色反应；作为苯酚和不饱和烃，能发生加成和取代反应，也能被酸性KMnO4溶液氧化，只有D不对。
8.日本冈山大学教授滨田博喜和研究员富良德等通过实验发现，桉树叶子的培养细胞能够消除有害化学物质双酚A的毒性。双酚A的结构简式如下图所示，下列有关此物质的说法正确的是(　　 )
A.1mol该物质与足量溴水反应消耗2molBr2
B.该物质能与碳酸氢钠溶液反应放出CO2
C.该物质的所有碳原子可能在同一平面上
D.该物质与足量氢气发生加成反应后所得物质的分子式为C15H28O2
答案　D
解析　A中，1mol该物质每个苯环上可消耗2molBr2，共消耗4molBr2；B中，酚的酸性没有碳酸的强，不能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2；C中，中间一个碳原子上连的四个碳构成空间四面体，不可能都在同一平面；D中，加成后不含双键，但有两个环，氢原子数为32－4＝28。
9.胡椒酚是植物挥发油的成分之一，它的结构简式是，下列叙述中不正确的是(　　 )
A.1mol胡椒酚最多可与4molH2发生反应
B.1mol胡椒酚最多可与4molBr2发生反应
C.胡椒酚可与NaOH溶液反应
D.胡椒酚在水中的溶解度不大
答案　B
解析　胡椒酚中既含苯环，又含碳碳双键，故可与4molH2发生加成反应；胡椒酚属于酚，在水中溶解度较小，但可以与NaOH溶液反应；1mol胡椒酚可与2molBr2发生取代反应，又可与1molBr2发生加成反应，故最多可与3molBr2发生反应。
10.已知氮氮双键不能与Br2发生加成反应。苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，苏丹红Ⅱ的结构简式如图所示。下列关于苏丹红Ⅱ的说法中错误的是(　　)
A.苏丹红Ⅱ属于芳香族化合物
B.苏丹红Ⅱ能与FeCl3溶液发生显色反应
C.苏丹红Ⅱ能被酸性KMnO4溶液氧化
D.1mol苏丹红Ⅱ最多可与1mol液溴发生取代反应
答案　D
解析　由苏丹红Ⅱ的分子结构知该分子中含一个苯环和一个萘环，属于芳香族化合物，A项正确；苏丹红Ⅱ在萘环上有—OH，是酚类有机物，B项正确；苏丹红Ⅱ分子结构中苯环上有2个甲基侧链，故苏丹红Ⅱ能被酸性KMnO4溶液氧化，C项正确；苯环上的氢原子也可与液溴发生取代反应，D项错误。
[能力提升]
11.A、B、C三种物质的分子式都是C7H8O，若滴入FeCl3溶液，只有C呈紫色。若投入金属钠，只有B没有变化。
(1)若C的分子中苯环上的原子团处于邻位，写出A、B、C的结构简式：A____________________，B____________________，C____________________。
(2)写出C的另外两种同分异构体的结构简式：①__________________，②__________________。
答案　(1)
(2)
解析　根据C能与FeCl3溶液发生显色反应判断，C应属酚类；A不和FeCl3溶液发生显色反应，但能和金属钠反应，且分子中只含一个氧原子，应属醇类，同理可分析得出B中不含有羟基，结合三种物质的分子式，可推得三种物质的结构简式：A为，B为，C为，C的同分异构体为和。
12.欲分离苯和苯酚，一般可向其混合物中加入稍过量的浓NaOH溶液，反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
再将该混合物转移到分液漏斗中，振荡静置后，溶液将出现____________________________现象，然后分液。从分液漏斗上口倒出的上层液体是________________。从分液漏斗放出下层液体，加入适量盐酸，再向溶液中加入FeCl3溶液，出现的现象是
________________________________________________________________________。
答案　　分层　苯　溶液呈紫色
解析　苯酚具有弱酸性，可与NaOH反应生成，可溶于水，而苯则不与NaOH反应，故会出现分层现象，且上层为苯。溶液加入盐酸后，又会转化为，遇FeCl3发生显色反应，溶液呈紫色。
13.吃水果能帮助消化，当我们把苹果切开后，不久果肉上便会产生一层咖啡色的物质，好像生了“锈”一般，其原因是果肉里的酚在空气中转变为二醌，这些二醌很快聚合成为咖啡色的聚合物。
(1)这一变化(酚变为二醌)的反应类型为__________(填字母)。
a.氧化反应b.还原反应
c.加成反应d.取代反应
(2)若要避免苹果“生锈”，请你选择一种保存切开的苹果的方法：________________，
其原因是__________________________________________________________________。
答案　(1)a
(2)放入水中(其他合理答案也可)　切开的苹果易被氧化，放入水中，使果肉不与空气接触，减缓氧化速率
解析　根据有机化学中氧化反应的概念：从有机物分子中去掉氢原子的反应或增加氧原子的反应称为氧化反应。该变化过程符合这一特点，故属于氧化反应。
[拓展探究]
14.含苯酚的工业废水的处理流程如图所示。
(1)①流程图设备Ⅰ中进行的是______________操作(填写操作名称)。实验室里这一步操作可以用______(填仪器名称)进行。
②由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是________(填化学式，下同)。由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是________。
③在设备Ⅲ中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
④在设备Ⅳ中，物质B的水溶液和CaO反应后，产物是NaOH、H2O和________。通过________(填操作名称)操作，可以使产物相互分离。
⑤图中，能循环使用的物质是________、________、C6H6和CaO。
(2)为了防止水源污染，用简单而又现象明显的方法检验某工厂排放的污水中有无苯酚，此方法是________________________________________________________________________。
从废水中回收苯酚的方法是①用有机溶剂萃取废液中的苯酚；②加入某种药品的水溶液使苯酚与有机溶剂脱离；③加入某物质又析出苯酚。试写出②、③两步的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)为测定废水中苯酚的含量，取此废水100mL，向其中加入饱和溴水至不再产生沉淀为止，得到沉淀0.331g，求此废水中苯酚的含量(mg·L－1)。
答案　(1)①萃取、分液　分液漏斗
②C6H5ONa　NaHCO3
③C6H5ONa＋CO2＋H2O―→C6H5OH＋NaHCO3
④CaCO3　过滤　⑤NaOH溶液　CO2
(2)向污水中滴加FeCl3溶液，若溶液呈紫色，则表明污水中有苯酚
＋NaHCO3
(3)940mg·L－1。
解析　这是一道化工实验题，主要考查苯酚的物理、化学性质和萃取、分液的操作。首先，要正确理解流程图和各试剂的作用，再结合苯酚的性质和基本实验操作就可一一解答。本题盲点主要是不能正确理解废水处理流程图和各试剂的作用。(1)设备Ⅰ里废水和苯混合分离出水，显然是萃取操作，实验室中可以用分液漏斗进行；设备Ⅱ中向苯酚和苯的混合液中加入NaOH溶液，目的是分离出苯，故A物质是苯酚钠溶液；在设备Ⅲ中通入CO2分离出苯酚，故剩下物质B是NaHCO3溶液；在设备Ⅳ中往NaHCO3溶液中加入CaO，生成NaOH、H2O、CaCO3，可用过滤操作分离出CaCO3；在设备Ⅴ中加热CaCO3可得CO2和CaO。(3)设每升废水含苯酚的质量为x，
　94　　　　　　　　331
　x　　　　　　　　　0.331g×10
x＝0.94g
所以此废水中苯酚的含量为940mg·L－1。
第1课时　糖　类
[目标导航]　1.了解糖类的概念、分类及结构特点。2.能够掌握糖类重要代表物葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素的组成和重要性质，以及它们之间的相互转化关系。3.学会淀粉水解程度的检验方法。
一、糖类的组成和分类
1.概念
糖类是多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质。
2.组成
糖类是由C、H、O三种元素组成的一类化合物。
3.分类
根据糖类能否水解以及水解后的产物，糖类可分为单糖、低聚糖和多糖。低聚糖和多糖在一定条件下可以水解生成单糖。
(1)单糖：一般是多羟基醛或多羟基酮，不能进一步水解的糖。
①按分子中所含碳原子数的多少单糖分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。
②按照与羰基连接的原子或原子团的情况不同，单糖分为醛糖、酮糖；最简单的醛糖是甘油醛。
(2)低聚糖：由不到20个单糖缩合形成的糖类化合物，彻底水解后得到单糖；其中以二糖最常见，二糖又以蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖等最普遍。
(3)多糖：1摩尔糖水解后能生成多摩尔单糖的糖。纤维素和淀粉是最常见的多糖，用(C6H10O5)n表示。
议一议
判断下列说法是否正确，并说明理由。
(1)CH2OHCHOHCHO、CH2OH(CHOH)3CHO、CH2OH(CHOH)2CH2OH均属于单糖。
答案　不正确。单糖是多羟基醛或多羟基酮，CH2OH(CHOH)2CH2OH不属于单糖。
(2)糖类的分子组成都可以用Cn(H2O)m来表示，组成符合Cn(H2O)m的有机物一定属于糖类。
答案　不正确。大多数糖类的组成可以用通式Cn(H2O)m表示，其中m和n可以相同也可以不同；通式的使用有一定的限度，少数糖类不符合通式，如脱氧核糖(C5H10O4)、鼠李糖(C6H12O5)等；少数符合糖类通式的物质不是糖类，如乙酸(CH3COOH)、甲酸甲酯(HCOOCH3)等。
(3)葡萄糖是单糖的原因是它在糖类物质中含碳原子数最少。
答案　不正确。葡萄糖是单糖的原因是葡萄糖不能发生水解反应。
二、葡萄糖与果糖
1.结构
分子式
结构简式
官能团
判别
葡萄糖
C6H12O6
CH2OH(CHOH)4CHO
—OH、—CHO
多羟基醛
果糖
C6H12O6
多羟基酮
从组成和结构上看，葡萄糖和果糖互为同分异构体。
2.物理性质
颜色
甜味
溶解性
葡萄糖
无色
有
水中易溶，乙醇中稍溶，乙醚中不溶
果糖
无色
有
水、乙醇、乙醚中均易溶
3.葡萄糖的化学性质及用途
(1)化学性质：
(2)用途：葡萄糖用于制镜业、糖果制造业、医药业，可为体弱和低血糖患者补充营养。
议一议
依据下列实验及数据，推导出葡萄糖的分子结构：
序号
实验事实
结论
①
1.8克葡萄糖完全燃烧，得到2.64克CO2和1.08克H2O
②
葡萄糖的相对分子质量为180
③
一定条件下1.8克葡萄糖与醋酸完全酯化，生成乙酸酯的质量为3.9克
④
葡萄糖可以发生银镜反应
⑤
葡萄糖可以被还原为直链己六醇
综上所述，葡萄糖的结构简式为。
已知：①两个羟基连在同一个碳原子上是不稳定的，②—OH与C==C直接相连不稳定。
答案　①n(C)＝0.06mol，n(H)＝0.12mol，n(O)＝0.06mol，得最简式为CH2O
②1mol葡萄糖有：n(C)＝6mol, n(H)＝12mol，n(O)＝6mol，得葡萄糖分子式为C6H12O6
③1mol葡萄糖中有5mol羟基
④葡萄糖中有醛基
⑤葡萄糖的碳链为直链
CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO
三、二糖
1.形成
由两个单糖分子之间脱去一分子水形成。
2.常见的二糖
常见的二糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖，它们互为同分异构体，分子式为C12H22O11。
3.性质
(1)银镜反应：能发生银镜反应的常见二糖有麦芽糖、乳糖、纤维二糖。
(2)水解反应：蔗糖在硫酸催化下会水解生成葡萄糖和果糖。
麦芽糖、纤维二糖水解后都只得到葡萄糖，乳糖水解后则得到半乳糖和葡萄糖。麦芽糖、纤维二糖性质存在明显不同：麦芽糖有甜味且能被人体水解，而纤维二糖无甜味且不能被人体水解。
议一议
1.蔗糖和麦芽糖有何异同点，请填写下表
类别
蔗糖
麦芽糖
相似点
①组成相同，化学式均为C12H22O11，互为同分异构体
②都属于二糖，每摩尔水解后生成两摩尔单糖
③水解产物都能发生银镜反应，都能还原新制的Cu(OH)2
④都具有甜味(蔗糖更甜)
不同点
官能团
不含醛基(非还原性糖)
含有醛基(还原性糖)
化学性质
不能发生银镜反应，也不能还原新制的Cu(OH)2
能发生银镜反应，能还原新制的Cu(OH)2
水解产物
葡萄糖和果糖
葡萄糖
来源
以甘蔗和甜菜含量最多
淀粉在酶作用下的水解产物
用途
甜味食物、制红糖、白糖等
甜味食物、制饴糖
2.某同学进行蔗糖的水解实验，并检验水解产物中是否含有葡萄糖。他的操作如下：取少量纯蔗糖加水配成溶液；在蔗糖溶液中加入3～5滴稀硫酸；将混合液煮沸几分钟，冷却；在冷却后的溶液中加入银氨溶液，再水浴加热。实验结果没有银镜产生。其原因是什么？上述过程中稀硫酸的作用是什么？
答案　实验结果没有银镜产生是因为煮沸水解的产物中没有加碱中和其酸性，因为银镜反应需要在碱性条件下进行。稀硫酸在蔗糖水解的过程中作催化剂。
四、淀粉和纤维素
1.淀粉
2.纤维素
制备硝化纤维的化学方程式：
议一议
1.淀粉和纤维素都属于糖类，所以食用淀粉和纤维素均可以为人体提供营养，这种说法对吗？为什么？
答案　不对。纤维素虽然属于糖类，但在人体内不能消化，因为人体内没有能消化纤维素的酶。
2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)淀粉、纤维素的通式都是(C6H10O5)n，所以它们互为同分异构体(×)
(2)淀粉、纤维素均是高分子化合物，所以它们均为纯净物(×)
一、葡萄糖与果糖的结构与性质
1.葡萄糖的结构与性质
(1)葡萄糖的分子式为C6H12O6，实验式为CH2O，符合该实验式的物质还有：甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)、甲酸甲酯(HCOOCH3)等。
(2)葡萄糖分子中含有—CHO和—OH，具有醛和醇的性质，可以发生氧化、还原和酯化等反应。
①氧化反应
实验步骤
实验现象
化学方程式
试管壁上有银镜生成
CH2OH(CHOH)4CHO＋2Ag(NH3)2OH
CH2OH(CHOH)4COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
试管中出现砖红色沉淀　　
CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O
②加成反应
葡萄糖可与H2发生加成反应生成己六醇：
CH2OH(CHOH)4CHO＋H2
CH2OH(CHOH)4CH2OH
(3)酯化反应
1mol葡萄糖可与5mol乙酸反应生成五乙酸葡萄糖酯。
(4)氧化反应
C6H12O6(s)＋6O2(g)―→6CO2(g)＋6H2O(l)
1mol葡萄糖完全氧化，放出约2804kJ的热量，是人体内的重要供能物质。
(5)发酵
C6H12O62CO2↑＋2C2H5OH
2.果糖的结构与性质
(1)果糖的分子式为C6H12O6，结构简式为
，无醛基。
(2)果糖的化学性质
①酯化反应；
②加成反应(催化加氢)。
例1　下列有关葡萄糖的叙述中，错误的是(　　)
A.能加氢生成六元醇
B.能发生银镜反应
C.能与醇发生酯化反应
D.能被氧化为CO2和H2O
解析　葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO，其分子中含有5个醇羟基和1个醛基。有醛基，可与氢加成能生成己六醇，与银氨溶液反应可生成银镜；有醇羟基，可与羧酸反应生成酯；由C、H、O元素组成，能被氧化为CO2和H2O。
答案　C
解题反思　葡萄糖的结构和性质
变式训练1　以葡萄糖为原料经一步反应不能得到的是(　　)
A.乙醛 B.二氧化碳
C.己六醇 D.葡萄糖酸
答案　A
解析　葡萄糖与H2发生加成反应可生成己六醇，经氧化可生成CO2或葡萄糖酸。
二、淀粉的水解程度及水解产物的检验
1.实验原理
淀粉在酸作用下发生水解反应最终生成葡萄糖，反应物淀粉遇碘变蓝色，不能发生银镜反应；产物葡萄糖遇碘不变蓝，能发生银镜反应。
2.淀粉水解的化学方程式
(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6
(淀粉)　　　　　　　(葡萄糖)
3.实验步骤
淀粉溶液水解液中和液现象A
　　　　　碘水↓
现象B
4.实验现象及结论
现象A
现象B
结论
1
未出现银镜
溶液变蓝色
淀粉尚未水解
2
出现银镜
溶液变蓝色
淀粉部分水解
3
出现银镜
溶液不变蓝色
淀粉完全水解
5.淀粉水解程度不同时得到溶液中的物质也不同，不水解时是淀粉；部分水解时是淀粉、葡萄糖；完全水解时是葡萄糖。
特别提醒　淀粉的水解程度及水解产物检验时的注意事项
(1)验证水解产物时，首先要加入NaOH溶液中和后再进行实验。
(2)要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解后的混合液加碘水，而不能在加入NaOH溶液中和后再加碘水，因碘水与NaOH溶液反应。
例2　某学生设计了四个实验方案，用以检验淀粉的水解情况。
方案甲：淀粉液水解液中和液溶液变蓝。
结论：淀粉尚未水解
方案乙：淀粉液水解液无银镜现象。
结论：淀粉尚未水解。
方案丙：淀粉液水解液中和液有银镜现象。
结论：淀粉已经水解。
方案丁：淀粉液
结论：淀粉部分水解。
根据上述操作现象，回答设计、结论是否正确。然后简要说明理由。
(1)方案甲。
(2)方案乙。
(3)方案丙。
(4)方案丁。
解析　在具体设计实验时，要注意两点：在检验葡萄糖存在时，加银氨溶液之前，要加碱中和溶液中的硫酸，否则银氨络离子要被破坏；检验淀粉存在时，不能是碱性溶液，因为碘能与NaOH反应，因此水解液可以直接加碘水检验，不必先中和。
若淀粉水解完全时，则在溶液中加入碘水，溶液不会出现蓝色；若淀粉尚未水解时，则加入银氨溶液，水浴加热，溶液不会出现银镜反应；若淀粉正在水解中，则既要用碘水检验淀粉的存在，又要用银氨溶液检验有无葡萄糖或麦芽糖的存在。
答案　(1)设计和结论都不正确。设计不正确是因加入NaOH溶液呈碱性后，加入I2，I2与NaOH溶液发生反应，没有I2存在，不能证明淀粉是否存在；结论不正确是因为若淀粉部分水解，溶液中也会有淀粉存在
(2)设计和结论都不正确。因为在酸性条件下，加入的银氨溶液被破坏，不能与葡萄糖发生银镜反应。按方案乙的设计，无银镜现象，淀粉可能是完全水解了也可能是部分水解了或完全未水解
(3)设计和结论都正确。按设计的方案进行实验，有银镜现象，说明淀粉已水解生成了葡萄糖
(4)设计和结论都正确。按设计方案进行实验，淀粉变蓝又有银镜现象，说明既有淀粉又有葡萄糖
变式训练2　向淀粉溶液中加入少量稀H2SO4，并加热使之发生水解。为测定水解的程度，需下列试剂中的：①NaOH溶液　②银氨溶液　③新制Cu(OH)2悬浊液
④碘水　⑤BaCl2溶液，其中正确的是(　　)
A.①⑤ B.②④
C.④①③ D.②③④
答案　C
解析　检验淀粉水解程度时，检验淀粉应用碘水；检验产物时应加NaOH溶液中和至碱性，再用新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液检验。
三、几种常见糖类的比较
类别
结构特征
主要性质
重要用途
单糖
葡萄糖
C6H12O6
多羟基醛
无色晶体，溶于水，有甜味，既有氧化性，又有还原性，还可发生酯化反应，并能发酵生成乙醇
营养物质、制糖果、作还原剂
果糖
C6H12O6
葡萄糖的同分异构体
无色晶体，易溶于水，有甜味
食品
二糖
蔗糖
C12H22O11
无醛基
白色晶体，易溶于水，有甜味，无还原性，能水解生成葡萄糖和果糖
食品
麦芽糖
C12H22O11
有醛基，蔗糖的同分异构体
白色晶体，溶于水，有甜味；能发生银镜反应，能水解生成葡萄糖
食品
多糖
淀粉
(C6H10O5)n
由葡萄糖单元构成的天然高分子化合物
白色略带黄色粉末，不溶于冷水，部分溶于热水；无还原性；能水解，最终生成葡萄糖，淀粉遇碘变成蓝色
制葡萄糖、
乙醇、醛
纤维素
(C6H10O5)n
白色无味固体，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，无还原性，能水解生成葡萄糖，并能发生酯化反应
造纸、制炸
药、醋酸纤
维、硝酸
纤维
例3　下列物质中，在一定条件下既能发生银镜反应，又能发生水解反应的是(　　 )
①甲酸甲酯　②蔗糖　③葡萄糖　④麦芽糖
A.①④ B.②③
C.①③ D.③④
解析　能发生银镜反应，说明有机物结构中含有醛基；能发生水解反应的有卤代烃、酯及低聚糖或多糖等。甲酸甲酯中有—CHO和—COO—，能发生银镜反应，也能发生水解反应；蔗糖能发生水解反应，但无—CHO；葡萄糖能发生银镜反应，但不能水解；麦芽糖能发生银镜反应，也能发生水解反应。
答案　A
解题反思　(1)能发生银镜反应的物质，其分子结构中必含有—CHO，但不一定属于醛类。目前已学过的能发生银镜反应的物质：醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等。
(2)能发生水解反应的物质主要有卤代烃、酯、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素等。卤代烃在碱性条件下水解，酯在酸性或碱性条件下均能水解，其中碱性条件下水解趋于完全，蔗糖、麦芽糖在稀硫酸作催化剂条件下能水解。此外可溶性的酚盐、羧酸盐等也可发生水解，使溶液呈碱性。例如：CH3COONa＋H2O((CH3COOH＋NaOH。
变式训练3　关于淀粉和纤维素的下列说法中，不正确的是(　　)
A.两者都能水解且水解的最终产物相同
B.两者实验式相同，通式相同，互为同分异构体
C.两者都属于糖类，与新制Cu(OH)2共热都无砖红色沉淀生成
D.两者均属于高分子化合物，淀粉遇I2变蓝色，而纤维素不能
答案　B
解析　淀粉和纤维素属于多糖，都能水解，且水解的最终产物都是葡萄糖，A正确；淀粉与纤维素的通式均为(C6H10O5)n，但由于n值不同，分子式不同，所以不是同分异构体，B不正确；淀粉和纤维素均无醛基，与新制Cu(OH)2不反应，C正确；纤维素遇I2不变蓝色，D正确。
1.对于糖类化合物的概念叙述正确的是(　　)
A.含有碳、氢、氧三种元素的有机化合物
B.是碳和水的化合物，又称碳水化合物
C.有甜味的物质
D.一般是多羟基醛或多羟基酮及它们的脱水缩合物
答案　D
解析　含有C、H、O三种元素的有机物不一定是糖类，A选项错误；并不是所有的糖类都可以写成Cm(H2O)n的形式，B选项错误；有甜味的物质不一定是糖类，C选项错误。
2.用从食品店购买的蔗糖配成溶液，做银镜反应实验，往往能得到银镜，产生这一现象的原因是(　　)
A.蔗糖本身具有还原性
B.蔗糖被还原
C.实验过程中蔗糖发生水解
D.在生产和贮存过程中蔗糖有部分水解
答案　D
解析　蔗糖是非还原性糖，其溶液能发生银镜反应，说明它有部分发生了水解。
3.下列反应中能用于检验尿液中是否含有葡萄糖的是(　　)
A.加金属钠看是否有氢气放出
B.与新制的氢氧化铜悬浊液混合后共热，观察是否有砖红色沉淀生成
C.与醋酸和浓H2SO4共热，观察是否有果香味物质生成
D.加入酸性KMnO4溶液，看溶液是否褪色
答案　B
解析　检验葡萄糖可利用其分子结构中含有醛基，将其与新制的Cu(OH)2悬浊液混合后共热，看是否有砖红色沉淀生成来判定，当然也可借助银镜反应来检验葡萄糖。
4.米酒既有酒味又有甜味，其中甜味来源的途径是(　　)
A.淀粉→蔗糖→葡萄糖 B.淀粉→麦芽糖→葡萄糖
C.淀粉→麦芽糖→果糖 D.淀粉→蔗糖→果糖
答案　B
解析　用米酿酒，米中含有大量淀粉，在微生物的作用下，首先将淀粉水解为麦芽糖，然后再水解为葡萄糖，从而产生甜味。
5.淀粉和纤维素都可以用(C6H10O5)n表示，下列叙述正确的是(　　)
A.它们都不是混合物
B.它们都不是天然高分子化合物
C.它们是同分异构体
D.它们水解的最终产物都是葡萄糖
答案　D
解析　淀粉和纤维素都可以用(C6H10O5)n表示，都是天然高分子化合物，但二者的n值不同，二者不属于同分异构体，都是混合物，淀粉和纤维素水解的最终产物都是葡萄糖。
[基础过关]
一、糖类的组成、结构和用途
1.下列关于糖类的说法正确的是(　　)
A.糖类物质的组成都符合Cm(H2O)n
B.单糖就是分子组成简单的糖
C.含有醛基的糖就是还原性糖
D.淀粉、纤维素都是多糖，其分子式相同
答案　C
解析　A项不正确，因为脱氧核糖的分子式为C5H10O4，不符合Cm(H2O)n；B项不正确，糖的分类是按照能否水解以及水解生成单糖的数目分为单糖、低聚糖和多糖；C项正确，还原性糖和非还原性糖的区别就在于分子结构中是否含有醛基；D项不正确，淀粉、纤维素都是多糖，都可用通式(C6H10O5)n表示，但n值不同，分子式不同。
2.葡萄糖是一种单糖的主要原因是(　　)
A.糖类中含碳原子数最少
B.不能水解成更简单的糖
C.分子中只有一个醛基
D.糖类中结构最简单
答案　B
解析　任何单糖，都是不能发生水解的糖。
3.下列各项中的两种物质既不是同分异构体，也不是同系物的是(　　)
A.葡萄糖和果糖 B.蔗糖和麦芽糖
C.甲醛和乙醛 D.葡萄糖和蔗糖
答案　D
解析　A项和B项中的物质的分子式分别相同，但结构式不同，属于同分异构体；C项中的甲醛和乙醛结构相似，分子内都含有醛基，组成上相差一个CH2，属于同系物。
4.蔬菜、水果中富含纤维素，纤维素被食入人体后的作用是(　　)
A.为人体内的化学反应提供原料
B.为维持人体生命活动提供能量
C.加强胃肠蠕动，具有通便功能
D.人体中没有水解纤维素的酶，纤维素在人体中没有任何作用
答案　C
解析　人体中没有水解纤维素的酶，纤维素在人体中主要是加强胃肠蠕动，具有通便功能。
二、糖类的性质
5.下列关于葡萄糖与果糖的说法中不正确的是(　　)
A.两者互为同分异构体 B.两者都易溶于水
C.两者都是六碳糖 D.葡萄糖比果糖要甜
答案　D
解析　葡萄糖和果糖的分子式都是C6H12O6，但前者是多羟基醛，后者是多羟基酮，两者结构不同，互为同分异构体；葡萄糖和果糖都易溶于水，且都具有甜味，但果糖比葡萄糖甜得多，在糖类中，果糖是最甜的糖。
6.下列说法不正确的是(　　)
A.蔗糖不是淀粉水解的产物
B.蔗糖的水解产物能发生银镜反应
C.蔗糖是多羟基的醛类化合物
D.蔗糖与麦芽糖互为同分异构体
答案　C
解析　淀粉水解先得到麦芽糖，然后在麦芽糖酶的作用下最终水解成葡萄糖，A正确；蔗糖水解的产物为葡萄糖和果糖，其中葡萄糖可以发生银镜反应，B正确；蔗糖是一种多羟基酮，而不是多羟基醛，C不正确；蔗糖和麦芽糖的分子式都是C12H22O11，但结构不同，所以互为同分异构体，D正确。
7.下列说法中错误的是(　　)
A.通常蔗糖和淀粉都不显还原性
B.用大米酿的酒在一定条件下密封保存，时间越长越香醇
C.纤维素、蔗糖、葡萄糖和脂肪在一定条件下都可发生水解反应
D.纤维素分子是由葡萄糖单元组成的，可以表现出一些多元醇的性质
答案　C
解析　纤维素、蔗糖和脂肪在一定条件下均能发生水解反应，但葡萄糖不能，故C错。
三、典型实验
8.下列实验操作和结论均错误的是(　　)
A.用新制Cu(OH)2悬浊液可鉴别麦芽糖和蔗糖
B.用银镜反应可证明蔗糖是否转化为葡萄糖，但不能证明是否完全转化
C.浓H2SO4可使蔗糖脱水变黑，证明蔗糖含C、H、O三种元素
D.蔗糖溶液中滴加几滴稀H2SO4，水浴加热几分钟，加入到银氨溶液中，不能发生银镜反应，证明蔗糖不水解
答案　D
解析　做银镜实验之前要用碱中和稀硫酸。
9.有下列物质：①碘水；②银氨溶液；③NaOH溶液；④稀硫酸；⑤浓硫酸。在进行淀粉的水解实验(包括检验水解产物及水解是否完全)时，除淀粉外，还需使用上述试剂或其中一部分，判断使用的试剂及其先后顺序为(　　)
A.④①③② B.①④②③
C.⑤①③② D.①⑤②③
答案　A
解析　淀粉的水解需要稀酸溶液作催化剂，要判断水解程度及水解产物时，应先检验淀粉是否存在，然后将上述溶液用NaOH溶液调至碱性，最后加入银氨溶液，若有银析出则证明水解产物为葡萄糖。所以所加试剂的顺序为④①③②。
10.下面是某化学活动小组在研究性学习中探索葡萄糖分子的组成和结构时设计并完成的一组实验：将下列四种液体分别取2mL先后加入到盛有2mL的新制Cu(OH)2悬浊液的试管中，充分振荡，实验现象记录如下表：
液体
葡萄糖溶液
乙醇
甘油(丙三醇)
水
实现现象
氢氧化铜溶解，溶液呈绛蓝色
氢氧化铜不溶，混合物蓝色变浅
氢氧化铜溶解，溶液呈绛蓝色
氢氧化铜不溶，混合物蓝色变浅
根据上述实验及现象能够得出的正确结论是(　　)
A.葡萄糖分子中可能含有醛基
B.葡萄糖分子中可能含有多个羟基
C.葡萄糖的分子式为C6H12O6
D.葡萄糖分子碳链呈锯齿形
答案　B
解析　本题一定要根据实验现象得出结论，四个选项的叙述均正确，但据所得的实验现象只能推断出B是正确的。
[能力提升]
11.L-链霉糖是链霉素的一个组成部分，其结构如图所示，下列有关链霉糖的说法错误的是(　　)
A.能发生银镜反应
B.能发生酯化反应
C.能与H2发生加成反应
D.能与烧碱溶液发生中和反应
答案　D
解析　由结构推测该有机物可能具有的性质，首先要找出结构中所含官能团，然后再分析作答。L-链霉糖分子中含有羟基和醛基，因而能发生酯化、加成、氧化反应(如银镜反应)，但不能与NaOH溶液发生中和反应。
12.核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过mRNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式为
D-核糖：；
戊醛糖：CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列关于核糖的叙述不正确的是(　　)
A.戊醛糖和D-核糖互为同分异构体
B.它们都能发生酯化反应
C.戊醛糖属于单糖
D.由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程
答案　D
解析　A项，它们的分子式相同，都为C5H10O5，但结构不同，它们互为同分异构体；B项，分子结构中都有羟基，能发生酯化反应；C项，戊醛糖不能再水解，属单糖；D项，戊醛糖(C5H10O5)→脱氧核糖(C5H10O4)少一个氧，应为还原过程。
13.某有机物A分子式为CxHyOz,15gA完全燃烧生成22gCO2和9gH2O。
(1)该有机物的最简式是。
(2)若A是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，具有还原性，则其结构简式是。
(3)若A和Na2CO3混合有气体放出，和醇能发生酯化反应，则A的结构简式为。
(4)若A是易挥发有水果香味的液体，能发生水解反应，则其结构简式为。
(5)若其分子结构中含有6个碳原子，具有多元醇和醛的性质，则其结构简式为。
答案　(1)CH2O　(2)HCHO　(3)CH3COOH
(4)HCOOCH3　(5)CH2OH(CHOH)4CHO
解析　本题可按如下步骤解答：①根据燃烧方程式可求得最简式为CH2O；②根据给出的性质可推得有机物的结构简式。
14.某制糖厂以甘蔗为原料制糖，同时得到大量的甘蔗渣。对甘蔗渣进行综合利用，不仅可以提高经济效益，而且还可以防止环境污染。现按下列方式进行综合利用，请回答有关问题：
已知F是具有香味的液体。
(1)A的名称是；F的结构简式为，与其属同一类物质的同分异构体还有(写出结构简式)
。
(2)写出下列反应的化学方程式：
C→E：，
B→D：。
答案　(1)纤维素　CH3COOCH2CH3
HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3
(2)CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O　CH2OH(CHOH)4CHO＋2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
[拓展探究]
15.某市拟投资建设一个工业酒精厂，目的是用工业酒精与汽油混合制成“乙醇汽油”，以节省石油资源。已知制酒精的方法有三种：
①在催化剂作用下乙烯与水反应；
②CH3CH2Br＋H2O―→CH3CH2OH＋HBr；
③(C6H10O5(n(淀粉(＋nH2OnC6H12O6(葡萄糖)，C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑。
(1)方法①的化学方程式是。
(2)方法②的化学反应类型是。
(3)为缓解石油短缺带来的能源危机，你认为该市应选用哪一种方法生产工业酒精？。请简述理由。
(4)如果从绿色化学(“原子利用率”最大化)的角度看，制酒精最好的一组方法是(填字母)。
A.①B.③C.①③D.①②③
(5)乙醇分子中的氧原子被硫原子取代后的有机物叫乙硫醇，其性质与乙醇相似，但乙硫醇有酸性，它能与NaOH等强碱溶液反应生成无色溶液。石油中因含乙硫醇(无色液体，微溶于水)使汽油有臭味且其燃烧产生的二氧化硫会污染环境，因此要把它除去。
①用化学方法除去石油样品中的乙硫醇，请写出有关反应的化学方程式
。
②乙硫醇与乙酸在一定条件下可发生酯化反应，写出该反应的化学方程式
。
答案　(1)CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
(2)取代反应
(3)方法③　淀粉是可再生资源，而乙烯、溴乙烷都是以石油为原料制得的产品，是不可再生资源。
(4)A
(5)①CH3CH2SH＋NaOH―→CH3CH2SNa＋H2O
②CH3COOH＋HSCH2CH3CH3COSCH2CH3＋H2O
第2课时　油　脂
[目标导航]　1.了解油脂的概念。2.掌握油脂的组成、结构和性质。
一、油脂的组成和结构
1.组成
油脂是由高级脂肪酸和甘油生成的酯，属于酯类化合物。
2.结构
油脂的结构可表示为。
3.分类
4.常见高级脂肪酸
名称
饱和脂肪酸
不饱和脂肪酸
例如
软脂酸
硬脂酸
油酸
亚油酸
结构简式
C15H31COOH
C17H35COOH
C17H33COOH
C17H31COOH
议一议
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)豆油、猪油、地沟油、煤油均属酯类物质(×)
(2)油脂属于高分子化合物(×)
(3)单甘油酯属于纯净物，混甘油酯属于混合物(×)
(4)天然油脂水解得到的是异酸甘油三酯，无同酸甘油三酯(×)
(5)脂肪水解得到的全是饱和脂肪酸，而油水解得到的全是不饱和脂肪酸(×)
二、油脂的性质
1.物理性质
(1)密度：比水小，在0.9～0.95g·cm－3之间。
(2)溶解性：水中难溶，汽油、氯仿等有机溶剂中易溶。
(3)熔、沸点：天然油脂都是混合物，所以没有固定的熔、沸点。
2.化学性质
注意　(1)油脂在碱性条件下的水解反应又叫皂化反应，工业上常用来制取肥皂。
(2)油酸甘油酯的氢化：油酸甘油酯在催化剂条件下与H2的反应属于加成(或还原)反应。
议一议
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)油脂在酸性或碱性条件下的水解反应属于取代反应(√)
(2)乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应属于皂化反应(×)
(3)油脂与H2的加成反应是还原反应，称作油脂的氢化或油脂的硬化，所得产物为“氢化油”或“硬化油”(√)
2.用Na2CO3溶液可以洗去餐具上的油污的原理是。
答案　Na2CO3水解使溶液呈碱性，碱性条件下，油脂可以水解生成可溶性高级脂肪酸钠和甘油
3.下列物质中：①、②、③。
(1)属于单甘油酯的是(填序号，下同)；属于混甘油酯的是。
(2)发生皂化反应的化学方程式为。
发生氢化反应的化学方程式为。
答案　(1)①　②③
(2)＋3NaOH3C17H35COONa＋
解析　油脂的分子结构中有区别的是烃基部分，若一个油脂分子中的三个烃基相同，则为单甘油酯。若一个油脂分子中的烃基不完全相同，则形成的酯称为混甘油酯，在①中存在三个酯基，所以一分子的该油脂可消耗三分子的NaOH。③分子的烃基部分有两个碳碳双键，与H2以1∶2发生反应。
一、酯、油脂和矿物油的对比辨析
1.酯和油脂的比较
酯
油脂
结构特点
(R和R′可以相同，也可以不同)
(R1、R2和R3可以相同，也可以不同)
化学性质
能发生水解反应
能发生水解反应和氢化反应，油脂在碱性条件下的水解反应又叫皂化反应
联系
油脂属于特殊的酯
2.油脂和矿物油的比较
物质
油脂
矿物油
脂肪
油
组成
多种高级脂肪酸的甘油酯
多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多
含不饱和烃基多
性质
固态或半固态
液态
具有烃的性质，不能水解
具有酯的性质，能水解，有的油脂兼有烯烃的性质
鉴别
加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅
加含酚酞的NaOH溶液，加热，无变化
特别提醒　(1)植物油与裂化汽油均含碳碳双键，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。
(2)区别油脂(酯)与矿物油的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加热红色变浅，最后不分层的为油脂(酯)，否则为矿物油(烃)。
例1　下列关于油脂的叙述中错误的是(　　 )
A.从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂
B.用热的纯碱溶液去油污效果更好
C.硬水使肥皂去污能力减弱是因为发生了沉淀反应
D.用热的纯碱溶液可区别植物油和矿物油
解析　植物油中含碳碳双键，可与溴发生加成反应；温度越高，CO的水解程度越大，溶液碱性越强，油污水解的程度越大；硬水中钙(镁)离子易与肥皂反应生成难溶于水的高级脂肪酸钙(镁)；植物油为油脂，在热的纯碱溶液中水解，产物均溶于水，而矿物油主要为烃类，不与纯碱溶液反应，液体分为两层。
答案　A
解题反思　油脂是多种高级脂肪酸的甘油酯，具有酯的化学性质，能够发生水解反应。而高级脂肪酸中有饱和的，也有不饱和的。因此，许多油脂兼有烯烃的化学性质，可以发生加成反应和氧化反应，能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色。
变式训练1　油脂能发生的反应有(　　)
①皂化反应　②使酸性高锰酸钾溶液褪色　③使溴水褪色　④氧化反应　⑤还原反应　⑥加成反应
A.仅①⑤ B.仅①②③④
C.仅①④⑤⑥ D.全部
答案　D
解析　根据该物质的结构知，含有碳碳不饱和键，所以可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，即氧化反应，可使溴水褪色，属于加成反应，可与氢气发生加成反应，即还原反应，而且属于油脂，可发生皂化反应。
二、肥皂的制取
1.生产流程
2.盐析
工业上利用油脂在碱性条件下的水解生成高级脂肪酸钠盐(肥皂的主要成分)，反应完毕后加食盐进行盐析，因为NaCl能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为甘油和食盐水的混合液。此过程为物理过程，且可逆。
3.去污原理
肥皂存在亲水基和憎水基两部分，位于分子的两端。在洗涤时，亲水基溶于水中，憎水基则插入油滴中，在水和外力的作用下完成去污过程。
4.缺点
肥皂中的C17H35COO－容易结合水中的Ca2＋、Mg2＋而生成沉淀，降低去污能力，如：2C17H35COO－＋Ca2＋―→(C17H35COO)2Ca↓。
例2　下列关于皂化反应的说法中错误的是(　　)
A.油脂经皂化反应后，生成高级脂肪酸钠、甘油和水的混合液
B.加入食盐可以使肥皂析出，这一过程叫盐析
C.加入食盐搅拌后，静置一段时间，溶液分成上下两层，下层是高级脂肪酸钠
D.发生盐析后的混合物可以通过过滤的方法分离得到高级脂肪酸钠
解析　油脂发生皂化反应，能生成高级脂肪酸钠、甘油、水的混合物，加入食盐后，可发生分层，此过程叫盐析，此时高级脂肪酸钠浮在水面，因此A、B正确，C错误；甘油是极易溶于水的物质，因此它与食盐溶液形成一个整体，D正确。
答案　C
解题反思　(1)油脂皂化后，向混合物中加入食盐，析出高级脂肪酸钠，浮在上层，可以用过滤方法得到高级脂肪酸钠，而甘油留在滤液里，可采用蒸馏方法得到甘油。
(2)肥皂溶于热水中，冷却后加盐酸得到高级脂肪酸，高级脂肪酸难溶于水。
变式训练2　可以判断油脂皂化反应基本完成的现象是(　　)
A.反应液使红色石蕊试纸变蓝色
B.反应液使蓝色石蕊试纸变红色
C.反应后，静置，反应液分为两层
D.反应后，静置，反应液不分层
答案　D
1.下列物质中，不属于油脂的是(　　)
A.牛油B.花生油C.棉籽油D.润滑油
答案　D
解析　润滑油属于矿物油，是多种烃的混合物，不属于油脂。
2.下列属于油脂的是(　　)
答案　C
解析　
3.食品店出售的冰激凌是硬化油，它是以多种植物油为原料制得的，此过程中发生的反应类型是(　　)
A.水解反应 B.加聚反应
C.加成反应 D.取代反应
答案　C
解析　植物油分子结构中含有，能与H2发生加成反应。
4.下列属于油脂的用途的是(　　)
①人类的营养物质　②制取肥皂　③制取甘油　④制备高级脂肪酸　⑤制备汽油
A.①②③ B.①③⑤
C.②③④⑤ D.①②③④
答案　D
解析　油脂不能制备汽油。
5.下列区分植物油和矿物油的方法中，正确的是(　　)
A.加入水中，浮在水面上的为植物油
B.尝一尝，能食用的为植物油
C.点燃，能燃烧的为矿物油
D.加入足量的NaOH溶液共热，不再分层的为植物油
答案　D
解析　植物油与矿物油都不溶于水，密度都比水小，加入水中后都浮在水面上；植物油与矿物油味道不佳，特别是矿物油对人体还有一定的毒害，故不能用尝味道的办法区分；植物油与矿物油点燃时都可燃烧；加足量NaOH溶液共热，矿物油不反应，溶液分层，而植物油皂化为高级脂肪酸钠和甘油，这些产物都易溶于水，不分层，故D正确。
[基础过关]
一、油脂的组成和结构
1.关于油脂的叙述中，不正确的是(　　)
A.天然油脂没有固定的熔点和沸点，所以是混合物
B.C17H33COOH和C17H31COOH与甘油形成的酯属于油脂
C.油脂和石油都是有机化合物，但不属于同类物质
D.油都是由不饱和高级脂肪酸甘油酯组成的，脂肪都是由饱和高级脂肪酸甘油酯组成的
答案　D
解析　天然油脂大多数都是混合物，没有固定的熔、沸点；油脂是由高级脂肪酸和甘油形成的酯，所以由C17H33COOH和C17H31COOH与甘油形成的酯属于油脂，且为混合甘油酯；油脂属于酯类，而石油是属于烃类物质的混合物，属于不同类的物质；油和脂肪都是既含不饱和高级脂肪酸甘油酯也含有饱和高级脂肪酸甘油酯，只是在油中前者的含量较高。
2.下列关于油脂的结构的说法正确的是(　　)
A.油脂是高级脂肪酸与甘油生成的酯
B.若R1、R2、R3都是饱和烃基，称为单甘油酯
C.若R1、R2、R3都是不饱和烃基，称为混甘油酯
D.某油脂分子中，所含烃基有三种，但每一个油脂分子中所含这三种烃基都相同，而且排列结构也相同，则该油脂为混合物
答案　A
解析　油脂是多种高级脂肪酸跟甘油生成的甘油酯，在油脂的结构中，R1、R2、R3可以相同，也可以不同。若R1、R2、R3都相同，称为简单甘油酯；若R1、R2、R3不相同，称为混合甘油酯，此时R1、R2、R3既可能是饱和烃基，也可能是不饱和烃基。油脂分子所连三个烃基均相同，且排列结构也相同，即这些油脂分子均为同一分子，应为纯净物。
3.“脑黄金”可谓是家喻户晓，其实脑黄金的主要成分就是从深海鱼油中提取出的不饱和程度很高的脂肪酸，它的分子中有6个，称为二十六碳六烯酸，则其甘油酯的结构简式为(　　)
A.(C25H51COO)3C3H5
B.(C25H39COO)3C3H5
C.(C26H41COO)3C3H5
D.(C26H47COO)3C3H5
答案　B
解析　首先根据该不饱和脂肪酸的名称及其分子中所含有碳碳双键数目，求出其分子式，然后再推断其甘油酯的结构简式。因该不饱和脂肪酸分子中含有6个，其烃基组成符合通式CnH2n－11，n＝25,2n－11＝39。
二、油脂的性质与简单计算
4.下列叙述中正确的是(　　)
A.植物油能使溴的四氯化碳溶液褪色
B.向与NaOH溶液充分反应的氯乙烷中加入硝酸银溶液，可以鉴定其中的氯原子
C.将等体积的苯、汽油和水在试管中充分振荡后静置，现象如图
D.天然油脂属于纯净物，油脂的硬化又叫油脂的氢化
答案　A
解析　B项，在加入硝酸银溶液之前，须加入硝酸中和掉多余的碱液；C项，因苯、汽油的密度小于水的密度，故它们在试管中的情况与图相反；D项，天然油脂属于混合物而不是纯净物。
5.要证明硬脂酸具有酸性，可采用的正确方法是(　　)
A.把硬脂酸溶于汽油，向溶液中加入石蕊溶液，溶液变红
B.把纯碱和硬脂酸混合并微热，产生泡沫
C.把硬脂酸加热熔化，加入金属钠，产生气泡
D.把滴有酚酞溶液的稀烧碱溶液加入硬脂酸中，微热，红色变浅甚至消失
答案　D
解析　硬脂酸的酸性较弱，比碳酸弱的多，不能使指示剂变色；要证明硬脂酸具有酸性，可以将它与碱反应，把滴有酚酞试剂的稀烧碱溶液加入硬脂酸中，微热，红色变浅甚至消失即可说明。
6.下列说法中正确的是(　　)
A.天然油脂大多是由单甘油酯组成的混合物，没有固定的熔、沸点
B.油脂中烃基所含的碳原子数越多，油脂的熔点越高
C.油脂中饱和烃基的相对含量越大，油脂的熔点越高
D.熔点高低顺序：硬脂酸甘油酯>油酸甘油酯>软脂酸甘油酯
答案　C
解析　天然油脂大多是由混甘油酯组成的混合物，因而没有固定的熔、沸点；油脂的熔点高低主要取决于油脂中所含烃基的饱和程度，而不是所含烃基的碳原子数，一般地，油脂中的烃基全部是饱和烃基时在室温下呈固态，全部是不饱和烃基时在室温下呈液态，含饱和烃基越多，油脂的熔点越高；常见油脂熔点的高低顺序是硬脂酸甘油酯>软脂酸甘油酯>油酸甘油酯。
7.22.5g某油脂皂化时需要3gNaOH，则该油脂的相对分子质量为(　　)
A.450B.600C.900D.300
答案　C
解析　油脂水解消耗的NaOH为3g÷40g·mol－1＝0.075mol。所以油脂的物质的量为0.025mol，油脂的摩尔质量为22.5g÷0.025mol＝900g·mol－1。
三、油脂的实际应用
8.油脂的以下性质和用途中与其含有不饱和键有关的是(　　)
A.适量摄入油脂，有助于人体吸收多种脂溶性维生素和胡萝卜素
B.利用油脂在碱性条件下的水解，可以生产甘油和肥皂
C.植物油通过氢化可以制造植物奶油(人造奶油)
D.脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质
答案　C
解析　A、B、D三选项是油脂的共性，与结构中是否含有不饱和键无关；C项中的氢化实际上就是与氢气的加成反应，是不饱和键的性质。
9.植物油中的脂肪酸能使皮肤滋润有光泽，若人体长期摄入油脂不足，体内缺乏脂肪，会导致营养不良，体力不佳，体重减轻，甚至丧失劳动能力等。下列有关油脂的说法正确的是(　　)
A.油脂是人体必不可少的营养物质，在饮食中应尽可能多地食用
B.油和脂肪属于酯类，二者互为同系物
C.油脂一般具有酯类和烯烃的一些性质
D.油脂都可以在酸性条件下发生皂化反应生成甘油和高级脂肪酸
答案　C
解析　油脂虽是人体必不可少的基本营养物质，但也不是食用越多越好，故A错误；油和脂肪中烃基种类不同，油的分子组成中含有不饱和键，而脂肪中多为饱和烃基，二者不是同系物关系，B错误；油脂在碱性条件下水解又称皂化反应，D错误。
10.下列有关说法不正确的是(　　)
A.苏丹红、三聚氰胺、地沟油、生石灰粉都属于对人体有害的有机物
B.地沟油经过提炼可作为化工原料
C.地沟油是一种品质较差的动植物油脂，由于混有一些对人体有害的杂质而不能食用
D.工业上可利用油脂的皂化反应制肥皂
答案　A
解析　生石灰是CaO，属于无机物。
[能力提升]
11.一种有机物的结构简式为
试回答下列问题：
(1)该化合物的种类是。
A.烯烃 B.酯
C.油脂 D.高分子化合物
(2)该化合物的密度。
A.比水大 B.比水小
(3)该化合物常温下的状态为。
A.液态 B.固态
C.气态
(4)能与该物质反应的物质有。
A.NaOH(aq) B.碘水
C.乙醇 D.乙酸
E.H2
写出该有机物与选出的物质反应的化学方程式(任写一个)：。
答案　(1)BC　(2)B　(3)A　(4)ABE
＋3NaOH3CH3(CH2)7CH==CH(CH2)7COONa＋(其他合理答案均可)
12.(1)2mol油酸、1mol硬脂酸与1mol甘油完全反应，只生成一种甘油酯A，A可能的结构有种。硬化1molA需标准状况下的H2L，反应的化学方程式为
(A用其中一种结构表示，下同)。
(2)A在NaOH溶液中加热发生反应，反应的化学方程式为
。
答案　(1)2　44.8
(2)水解(或皂化)
＋3NaOH2C17H33COONa＋
解析　由2mol油酸和1mol硬脂酸与1mol甘油形成的甘油酯可能有两种结构，即：
13.(1)某油酸的化学式为C17H33COOH，结构中含有和两种官能团，通过实验检验的方法是，
检验—COOH的方法是。
(2)一种油脂1.768g完全催化加氢，需标准状况下氢气134.4mL，同物质的量的该油脂氢化后，皂化消耗NaOH0.24g，若该油脂是单甘油酯，写出它的结构简式：。
答案　(1)向油酸中加入溴水，溴水褪色　向油酸中加入含酚酞的NaOH溶液，红色变浅
(2)
解析　(1)证明油酸烃基中的不饱和键可采用向其中加入溴水，利用溴与不饱和键的加成使溴水褪色来进行检验；羧基可与NaOH溶液发生中和反应，向其中加入含酚酞的NaOH溶液，红色变浅，说明含有羧基。
(2)H2的物质的量为＝0.006mol，该油脂的物质的量为×＝0.002mol，所以每摩尔该物质中含有碳碳双键的数目为3mol，Mr(油脂)＝＝884g·mol－1，设该油脂结构简式为
(CnH2n－1COO)3C3H5，则(14n＋43)×3＋41＝884，n＝17，故其结构简式为。
14.下图为硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的装置图。进行皂化反应时的步骤如下：
(1)在圆底烧瓶中加入8g硬脂酸甘油酯，然后加入2g氢氧化钠、5mL水和10mL酒精，加入酒精的作用是。
(2)隔着石棉网给反应物加热约10分钟，皂化反应基本完成，所得的混合物为(填“悬浊液”、“乳浊液”、“溶液”或“胶体”)。
(3)向所得混合物中加入，静置一段时间后，溶液分为上下两层，肥皂在层，这个操作称为。
(4)图中长玻璃导管的作用为。
(5)日常生活中用加热的纯碱溶液来洗涤粘有油脂的器皿的原因是。
答案　(1)溶解硬脂酸甘油酯
(2)胶体
(3)NaCl细颗粒　上　盐析
(4)导气，冷凝回流
(5)热的纯碱溶液碱性较强，能使油脂发生水解反应，生成易溶于水的高级脂肪酸钠和甘油
解析　硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的化学方程式为＋3C17H35COONa。
实验时为了便于硬脂酸甘油酯和NaOH溶液充分混合，使反应彻底，常加入一定量的乙醇作溶剂。题图中的长导管除导气外还兼有冷凝回流的作用，以提高原料的利用率。实验完成后，需向反应混合物中加入NaCl细颗粒，进行盐析。静置后反应液分为两层，由于高级脂肪酸钠的密度比较小，处于上层，而NaCl、NaOH、甘油、水、酒精的混合溶液处于下层。
[拓展探究]
15.A、B、C、D、E均为有机物，相互间可发生如图所示的转化：
试回答下列问题：
(1)图中丙烯和Cl2在500℃时发生的反应属于反应，由A生成B的反应属于反应。E和NaOH溶液的反应在工业中称为反应。
(2)B分子中含有的官能团是。
(3)写出D可能的结构简式：。
答案　(1)取代　加成　皂化　(2)—OH、—Cl
(3)
解析　醇分子中每有一个羟基与乙酸发生酯化反应，所得产物的相对分子质量就比相应的醇大42。甘油的相对分子质量为92，D的相对分子质量为176，增加84，可知甘油分子中有2个羟基与乙酸发生酯化反应。
第二单元 氨基酸 蛋白质 核酸
[目标导航]　1.了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质。2.了解二肽、多肽的概念。3.了解蛋白质的组成、结构和性质。
一、氨基酸的结构和性质
1.氨基酸的结构
(1)蛋白质是构成生命基础的物质，蛋白质是由氨基酸构成的。迄今人类在自然界已发现数百种，但是从蛋白质水解得到的氨基酸最常见的大约有20种，并且绝大多数是α-氨基酸。除甘氨酸外，氨基酸都是手性分子。构成天然蛋白质的氨基酸都是L型的。
(2)结构
α-氨基酸的结构简式可表示为，其官能团为氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
2.氨基酸的性质
(1)物理性质
固态氨基酸主要以内盐的形式存在，熔点较高(填“高”或“低”)，不易(填“易”或“不易”)挥发，难溶于有机溶剂，常见的氨基酸均为无色晶体，熔点在200℃以上。
(2)化学性质
①两性
氨基酸分子中含有酸性官能团—COOH和碱性官能团—NH2，因此具有两性，可与碱、酸反应生成盐。
a.与盐酸的反应：―→。
b.与氢氧化钠溶液的反应：＋NaOH―→。
c.氨基酸分子中的氨基和羧基相互作用，使氨基酸成为带有正电荷和负电荷的两性离子(称为内盐)。随着水溶液pH不同，氨基酸分子在溶液中存在的形态也不同，可以发生不同的解离。通常以两性离子形式存在。
。
②成肽反应
两个氨基酸分子，在酸或碱的存在下加热，通过一分子的—NH2和另一分子的—COOH间脱去一分子水，缩合成含有肽键()的化合物。例如：
―→。
氨基酸二肽或多肽蛋白质。
③显色反应
氨基酸和茚三酮共热时，能产生紫色化合物，是检测和定量测定氨基酸的重要反应。
议一议
1.如何分离提纯氨基酸？
答案　当溶液中的氨基酸主要以两性离子的形态存在时，它在水中的溶解度最小，可以结晶析出。不同的氨基酸出现这种情况的pH各不相同，利用这一差异可以通过控制溶液的pH分离氨基酸。
2.多肽分子的名称与其所含肽键个数有什么关系？与形成它的氨基酸分子个数又有什么关系？
答案　二肽是由两个氨基酸分子脱去一分子水形成的含有肽键的化合物，分子中有一个肽键；三肽是由三个氨基酸分子脱去两分子水形成的，有两个肽键；n肽是由n个氨基酸分子脱去(n－1)个水分子形成的，其中含有(n－1)个肽键。
3.甘氨酸与丙氨酸的混合物在一定条件下可发生反应生成链状二肽，能够生成二肽的种数是多少？
答案　甘氨酸与甘氨酸、丙氨酸与丙氨酸、甘氨酸与丙氨酸均可形成二肽，共4种。
二、蛋白质的结构和性质
1.结构及作用
蛋白质是由氨基酸通过肽键等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。蛋白质是细胞和组织结构的最重要组成部分。
在生物体内蛋白质是实现各种生物学功能的载体，有些蛋白质负责输送氧气(色蛋白), 有些在新陈代谢中起调节或催化作用(激素或酶)，有些能预防疾病的发生(抗体)，有些与遗传相关(核蛋白)。
2.性质
(1)两性：蛋白质的结构中含有—NH2和—COOH，因此既能与酸反应又能与碱反应，是两性分子。
(2)水解：蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解生成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到氨基酸，天然蛋白质水解的最终产物都是α-氨基酸。
水解原理可表示为。
水解过程：蛋白质二肽或多肽氨基酸。
(3)盐析
①概念：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液[如(NH4)2SO4、Na2SO4溶液等]，使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。
②特点：只改变了蛋白质的溶解度，而没有改变它们的_化学性质，是可逆的过程。
③应用：多次盐析和溶解可以分离、提纯蛋白质。
(4)变性
①概念：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的物理、化学性质和生理功能发生改变的现象。
②影响因素：
a.物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、X射线等；
b.化学因素：强酸、强碱、重金属盐、乙醇、福尔马林、丙酮等。
③特点：变性会使蛋白质的结构发生变化，使其失去生理活性，在水中不能再溶解，是不可逆过程。
④应用：利用蛋白质的变性原理可以对环境进行杀菌、消毒，还可以将动物的毛皮加工成皮革等。
(5)颜色反应
分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色，蛋白质遇双缩脲试剂呈现紫玫瑰色。
(6)蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。
3.蛋白质的空间结构
(1)分类：按照蛋白质中多肽链本身及其之间的空间结构，将蛋白质的结构层次分为四级。
(2)四级结构
①一级结构：氨基酸残基在蛋白质肽链中的排列顺序。其决定了_蛋白质生物活性_。
②二级结构：蛋白质分子中的肽链按一定的规律卷曲盘旋或折叠形成的特定的空间结构。
③三级结构：在二级结构的基础上，肽链按照一定的空间结构进一步盘曲折叠形成的更复杂的结构。
④四级结构：具有三级结构的多肽链按一定的空间排列方式结合在一起形成的聚集体结构。
议一议
1.如何鉴别蛋白质？
答案　鉴别蛋白质的主要依据有：(1)有些蛋白质分子中有苯环存在，这样的蛋白质与浓硝酸反应时呈黄色。
(2)蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味(常以此来区别毛纺物和棉纺物、合成纤维等)。
2.如何分离提纯蛋白质？
答案　常用盐析来分离提纯蛋白质。因为盐析是可逆的，在蛋白质溶液中加入浓的轻金属盐或铵盐溶液，蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，析出的蛋白质又能溶于水中，并不影响它原来的性质。
3.医用酒精、84消毒液、紫外线等能杀菌消毒所依据的原理是什么？
答案　依据是它们能使细菌、病毒等生物蛋白质变性。
4.在临床上急救Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋等重金属盐中毒的病人时，为什么要求病人服用大量含蛋白质丰富的生鸡蛋、牛奶或豆浆等？
答案　生鸡蛋、牛奶、豆浆中含有丰富的蛋白质，重金属离子破坏这些食物中的蛋白质，而减少对病人本身蛋白质的损伤。
5.颜色反应与焰色反应有何区别？
答案　颜色反应：一般指在溶液中有明显颜色变化的化学反应，如苯酚与FeCl3溶液反应呈紫色；淀粉遇碘呈蓝色；分子中含有苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色。
焰色反应：是指某些金属及其化合物在无色火焰上灼烧时能使火焰呈现出一定的颜色。碱金属以及钙、锶、钡、铜等都能发生焰色反应。焰色反应属于物理变化。颜色反应和焰色反应都可用于物质的检验。
三、酶与核酸
1.酶
(1)概念：酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质。
(2)催化特点：①条件温和、不需加热。②具有高度的专一性。③具有高效催化作用。
2.核酸
核酸存在于一切生物体中，包括核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。
DNA大量存在于细胞核中，是遗传信息的储存和携带者，DNA的结构决定了生物合成蛋白质的特定结构，并保证把这种特性遗传给下一代。
RNA主要存在于细胞质中，它们以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息翻译并表达成具有特定功能的蛋白质。
议一议
核酸在遗传学上有哪些重要作用？
答案　DNA是核酸的一种，它不是蛋白质，但对遗传信息的储存、蛋白质的生物合成起决定性作用。分子中的两条单链沿同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构，碱基位于螺旋内侧，磷酸和脱氧核糖位于螺旋外侧，两条单链上的碱基之间严格遵循碱基互补配对规律。RNA以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息翻译并表达形成具有特定功能的蛋白质。
一、氨基酸的缩合反应
1.两分子间缩合
2.分子间或分子内缩合成环
3.缩聚成多肽或蛋白质
特别提醒　氨基酸的缩合机理
，
脱去一分子水后形成肽键()。当多肽或蛋白质水解时断裂肽键上的“C—N”键。
例1　根据最近的美国《农业研究》杂志报道，美国科学家发现半胱氨酸能增强艾滋病病毒感染者的免疫力，对控制艾滋病病毒的蔓延有奇效。已知半胱氨酸的结构简式为，则下列说法不正确的是(　　)
A.半胱氨酸属于α-氨基酸
B.半胱氨酸是一种两性化合物
C.两分子半胱氨酸脱水形成的二肽的结构简式为
D.与NaOH溶液加热时可放出一种碱性气体
解析　由题目给出的半胱氨酸的结构简式可知，氨基在羧基邻位碳原子上，所以属于α-氨基酸；因为氨基为碱性基团，羧基为酸性基团，所以半胱氨酸是一种两性化合物；两分子半胱氨酸脱水形成二肽应是氨基与羧基反应的结果，其结构简式为
；
因为是氨基酸的铵盐，电离生成的铵根离子与氢氧根离子反应，加热会放出氨气。
答案　C
解题反思　(1)天然蛋白质水解的最终产物是α-氨基酸，氨基酸分子中共有的官能团是—NH2和—COOH。
(2)所有的铵盐都能与碱反应，加热放出氨气。
(3)由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成多肽时，会生成(n－1)个水分子和(n－1)个肽键。
变式训练1　A、B、C、D4种含氮的化合物分子式分别为C2H7O2N、C2H5O2N、C3H7O2N、C2H5O2N，A、B、C都能与强酸、强碱反应，D则不能。又知C为天然蛋白质水解的产物。
请回答下列问题。
(1)写出下列物质的结构简式：
A______________________、B____________________、
C______________________、D____________________。
(2)B和C混合，在一定条件下发生反应，生成的只含一个“—CONH—”键的链状有机物共有________种。
答案　(1)CH3COONH4　H2NCH2COOH　　CH3CH2NO2
(2)4
解析　(1)能和强酸、强碱反应的含氮化合物有铵盐、氨基酸，A分子中含氢多，推知A是铵盐，即CH3COONH4。B为，C为α-氨基酸，则C为。D符合氨基酸的通式，但不与强酸、强碱反应，应为硝基化合物，即CH3CH2NO2。
(2)H2NCH2COOH和形成的二肽有4种，其结构如下：、、、。
二、蛋白质的性质
1.蛋白质的水解
在酸、碱或酶的作用下，肽键断裂，碳原子连接羟基，氮原子连接氢原子。
n肽完全水解生成(n＋1)个氨基酸分子。
2.盐析、变性和渗析的比较
盐析
变性
渗析
原理
根据盐溶液对蛋白质溶解度的影响，加入无机盐，使蛋白质从溶液中析出
一定条件下，使蛋白质凝聚失去原有的生理活性
根据分散质粒子直径大小，利用半透膜分离胶粒与小分子和离子
条件
浓的盐溶液(NH4)2SO4、
Na2SO4、NaCl等溶液　　
加热、紫外线、X射线、重金属盐、强酸、强碱、乙酸、乙醇、苯酚、丙酮等
胶体、半透膜、水
变化
物理变化
化学变化
物理变化
特点
可逆，蛋白质仍保持原有活性
不可逆，蛋白质失去原有活性
可逆，需多次换水
用途
分离提纯蛋白质
消毒、灭菌，如给果树除虫使用波尔多液，保存动物标本
除杂，如除去淀粉溶液中的NaCl杂质
特别提醒
1.蛋白质的分离与提纯
(1)常用盐析法分离提纯蛋白质，因为盐析是可逆的。
(2)可用渗析法除去蛋白质溶液(属于胶体)中的杂质离子，因为蛋白质属于高分子化合物，不能透过半透膜，而离子可以通过。
2.蛋白质的颜色反应
不是所有的蛋白质都能发生颜色反应，只有结构中含有苯环的才能遇浓HNO3呈黄色。
3.蛋白质的检验
加浓HNO3溶液显黄色或灼烧有烧焦羽毛气味。
4.有机物的水解
能水解的有机物有卤代烃、酯、低聚糖和多糖、油脂、蛋白质、多肽等。
例2　瑞典皇家科学院宣布，包括美籍华裔科学家钱永健在内的3名科学家获得2008年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是能发出鲜艳绿色的绿色荧光蛋白GFP(GreenFluoresentProtein的英文名称的缩写)，下列对GFP的结构和性质预测错误的是(　　)
A.GFP可以溶于水，且其水溶液可以通过滤纸
B.为了防止GFP变质，可以培养在福尔马林溶液中
C.GFP在一定条件下会发生水解，且水解产物一定只有α-氨基酸
D.灼烧GFP会产生烧焦羽毛的气味
答案　B
解析　GFP是一种天然蛋白质，天然蛋白质水解产物是α-氨基酸，C正确；蛋白质是天然高分子化合物，其水溶液是胶体，可以通过滤纸，A正确；灼烧蛋白质时会产生烧焦羽毛的特殊气味，D正确；福尔马林溶液的主要成分是甲醛(HCHO)，它能使GFP变性，结构发生变化，B错误。
解题反思　蛋白质盐析和变性的原理
盐析是因为某些浓盐改变了蛋白质的溶解度，是物理变化，蛋白质的结构和生理活性没变，是可逆过程。变性是因为在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的物理、化学性质和生理功能发生了改变，是不可逆过程。
变式训练2　(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有________和________。
(2)鸡蛋变质时，常闻到有刺激性气味的气体，该气体主要是________，说明蛋白质中含有________元素。
(3)蛋白质溶液中含杂质Cl－，有人用滴加AgNO3溶液的方法除Cl－，这样操作错误的原因是
____________________________________________________________________________。
除去Cl－的方法是_____________________________________________________________。
(4)浓HNO3溅到皮肤上，使皮肤呈________色，这是由于浓HNO3和蛋白质发生了________反应的缘故。
(5)鉴定一种物质的成分是真丝还是人造丝，可取一小块进行________，这是因为
________________________________________________________________________。
(6)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液，要把蛋白质和淀粉分离开，可进行的操作是
________________________________________________________________________，
要检验其中蛋白质的存在，可取混合液体少许，向其中加入1mL________________，加热至沸腾，溶液中生成________________，说明蛋白质存在。
答案　(1)盐析　渗析　(2)H2S　硫　(3)Ag＋能使蛋白质变性凝结，无法与AgCl沉淀分离　渗析　(4)黄　颜色　(5)灼烧　真丝的主要成分是蛋白质，有烧焦羽毛的气味　(6)向溶液中加入适量(NH4)2SO4或Na2SO4溶液，使蛋白质盐析变成沉淀，过滤，分离出蛋白质　浓硝酸　黄色沉淀
解析　(1)提取蛋白质的方法有两种：盐析和渗析。(2)蛋白质变质分解放出H2S气体，H2S有臭鸡蛋气味。(3)Ag＋能使蛋白质变性凝结，且Ag＋与Cl－结合成AgCl沉淀，二者无法分离，蛋白质溶液是胶体，其中的Cl－可用渗析的方法除去。(4)蛋白质与浓HNO3发生颜色反应。(5)人造丝属于人造纤维，采用灼烧区别真丝和人造丝。(6)利用颜色反应鉴别蛋白质，利用盐析法分离蛋白质和淀粉溶液。
1.四种化合物：①NaHCO3、②Al(OH)3、③(NH4)2S、④H2N—CH2—COOH，其中能与盐酸和NaOH溶液都反应的是(　　 )
A.只有②④ B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④
答案　D
2.一种二肽的结构简式为，合成这种二肽的氨基酸是(　　 )
答案　D
解析　本题主要是考查成肽反应的断键、成键位置：，所以，合成这种二肽的氨基酸应该是。
3.下列关于蛋白质的说法不正确的是(　　)
A.蛋白质是由多种α-氨基酸加聚而生成的天然高分子化合物
B.通常用酒精消毒，其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性
C.浓的Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质又溶解
D.鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”可采用灼烧闻气味的方法
答案　A
解析　氨基酸生成蛋白质发生的是脱去水分子的缩聚反应而不是加聚反应，故A项错误；无论何种形式的消毒，其原理都是使细菌中的蛋白质变性而失去原有的生理活性(死亡)，故B项正确；盐析不能使蛋白质变性，故C项正确；“人造丝”的成分是纤维素，灼烧时没有烧焦羽毛的气味，故D项正确。
4.我国首例以成体体细胞作为核体的“克隆猪”技术已取得成功。“克隆猪”的关键技术之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述错误的是(　　)
A.酶是具有催化作用的蛋白质
B.酶的催化作用具有选择性和专一性
C.高温或重金属盐能降低酶的活性
D.酶只有在强酸性或强碱性条件下才能发挥作用
答案　D
解析　酶在强酸或强碱性条件下会发生变性，失去催化作用。
5.下列过程不属于化学变化的是(　　 )
A.在蛋白质溶液中，加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀析出
B.皮肤不慎沾上浓硝酸而呈现黄色
C.在蛋白质溶液中，加入硫酸铜溶液，有沉淀析出
D.用稀释的福尔马林溶液(0.1%～0.5%)浸泡植物种子
答案　A
6.在下列物质中：①K2SO4　②HCHO　③MgSO4④Hg(NO3)2　⑤NH4Cl　⑥KOH，能使蛋白质变性的是________，能使蛋白质发生盐析的是________。
答案　②④⑥　①③⑤
解析　HCHO属于有机物，Hg(NO3)2是重金属盐，KOH为强碱，②④⑥都会使蛋白质变性。K2SO4、MgSO4是轻金属盐，NH4Cl是铵盐，①③⑤不会使蛋白质变性，但可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质发生盐析。
7.酪氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸，它的结构简式为
(1)酪氨酸能发生的化学反应类型有________(填字母)。
A.取代反应 B.还原反应
C.酯化反应 D.中和反应
(2)已知氨基不能与碱反应，写出酪氨酸与足量的NaOH溶液反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案　(1)ABCD
(2)
[基础过关]
一、氨基酸的性质
1.氨基酸不能发生的反应是(　　 )
A.酯化反应 B.中和反应
C.成肽反应 D.水解反应
答案　D
2.下列物质中，有的属于构成人体的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体的氨基酸脱水缩合形成一种多肽化合物A，A中含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是(　　 )
①NH2—CH2—COOH　②NH2—CH2—CH2OH
A.7、5、4 B.4、4、2
C.2、2、2 D.3、2、3
答案　C
解析　根据氨基酸的基本知识可知②不是氨基酸；构成人体蛋白质的氨基酸应该是α-氨基酸，③不是α-氨基酸；将挑出的①④⑤脱水缩合成三肽，并写出化合物的结构简式：
经计算，此三肽中氨基数为2，羧基数为2，肽键数为2。
3.已知某氨基酸的相对分子质量小于200，且氧的质量分数约为50%，则其分子中碳的个数最多为(　　 )
A.5个 B.6个
C.7个 D.8个
答案　B
解析　该氨基酸的相对分子质量小于200，且氧的质量分数约为50%，则一个该氨基酸分子中最多含氧原子的个数为6，即为3个羧基，氨基酸的相对分子质量约为192，若使分子中碳的个数最多，则只能含有一个氨基，通过计算，最多含有6个碳。
4.有一分子式为C8H14N2O5的二肽，经水解得丙氨酸和另一种氨基酸X，则X的化学式可能是(　　)
A.C3H7NO3 B.C5H9NO4
C.C5H11NO5 D.C5H7NO4
答案　B
解析　水解方程式为C8H14N2O5＋H2O―→
，根据质量守恒可得X的化学式。
5.苯丙氨酸()有多种同分异构体。其中同时符合下列两个条件：①有带两个取代基的苯环；②有一个硝基直接连接在苯环上的同分异构体有(　　)
A.3种B.5种C.6种D.10种
答案　C
解析　苯环上有两个取代基，其一为—NO2，则另一取代基为—C3H7，—C3H7有两种：—CH2CH2CH3和，考虑到两取代基的位置有“邻”、“间”、“对”3种，得同分异构体共6种。
二、蛋白质的性质
6.下图表示蛋白质分子结构的一部分，图中标出了分子中不同的键，当蛋白质发生水解反应时，断裂的键是(　　)
A.①B.②C.③D.④
答案　C
解析　氨基酸形成肽键时，它是由羧基(—COOH)脱羟基(—OH)，氨基(—NH2)脱氢原子结合而成的。因此，水解时断裂的键为蛋白质分子中—CO—NH—的C—N键。
7.市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹及人本身排放的蛋白质油渍遇到它，都能水解而被除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是(　　)
①棉织品　②毛织品　③腈纶制品　④蚕丝制品　⑤涤纶制品　⑥锦纶制品
A.①②③B.②④C.③④⑤D.③⑤⑥
答案　B
解析　加酶洗衣粉中加入的少量碱性蛋白酶能使蛋白质水解而被除去，因此，主要成分为蛋白质的毛织品和蚕丝制品，不能用加酶洗衣粉洗涤。
8.为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”，通常选用的方法是(　　)
①滴加浓硝酸 ②灼烧
③滴加浓H2SO4 ④滴加酒精
A.①②B.①③C.②③D.②④
答案　A
解析　本题考查了蛋白质的特性：(1)遇浓硝酸变黄；(2)灼烧有烧焦羽毛的气味。蚕丝的主要成分是蛋白质，“人造丝”的主要成分是纤维素，因此可利用蛋白质的特征反应：颜色反应和灼烧的方法加以鉴别。
三、多官能团物质性质的判断
9.扑热息痛是一种优良的解热镇痛药，其结构简式为，下列说法不正确的是(　　 )
A.它能与烧碱溶液反应
B.它能与溴水发生取代反应
C.它不能发生水解反应
D.它遇FeCl3溶液发生显色反应
答案　C
解析　有机物发生什么样的反应，要看它有什么样的结构及官能团。在此化合物中，含有酚羟基和肽键。酚羟基可与烧碱溶液反应，酚羟基的邻、对位上的氢原子可与溴水发生取代反应，遇到FeCl3溶液可发生显色反应；肽键能发生水解反应。
10.L-多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合症的治疗，其结构简式为。下列关于L-多巴的叙述正确的是(　　)
A.L-多巴既有酸性又有碱性，等物质的量的L-多巴最多消耗，NaOH和HCl的物质的量之比为1∶1
B.1molL-多巴最多可与4molH2加成
C.L-多巴可发生加聚反应形成高分子化合物
D.L-多巴可使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案　D
解析　L-多巴分子中含有氨基和羧基，及两个酚羟基，等物质的量的L-多巴最多消耗NaOH和HCl的物质的量之比为3∶1，A项不正确；1molL-多巴与H2按1∶3的比例加成，—COOH中的与H2不反应，B项不正确；L-多巴中含有—COOH和—NH2，可以缩聚成高分子化合物，C项不正确；L-多巴中，酚羟基具有较强的还原性，可被酸性高锰酸钾溶液氧化。
[能力提升]
11.在澄清的蛋白质溶液中加入以下几种物质：
(1)加入大量饱和食盐水，现象为________________________________________________，
此过程叫做__________。
(2)加入甲醛溶液，现象为_____________________________________________________，
此过程称为蛋白质的________________。
(3)加入浓硝酸并微热，现象为____________________，这是由于浓硝酸与蛋白质发生了________反应的缘故。
(4)加热煮沸，现象为_____________________，此过程称为蛋白质的__________________。
答案　(1)产生白色沉淀　盐析
(2)产生白色沉淀　变性
(3)蛋白质变为黄色　颜色
(4)产生白色沉淀　变性
12.某人工合成的多肽具有如下结构：
试回答下列问题：
(1)若n＝3，则该化合物为________肽(填汉字)。
(2)若n＝200，则该化合物的一个分子水解时所需水分子的数目为________。
(3)该化合物水解可以得到的单体有______________、______________________、______________________(写结构简式)。
答案　(1)九　(2)599　(3)H2N—CH2—COOH　　
解析　蛋白质水解产生几种氨基酸，该结构就为几肽；同理，肽键比氨基酸数目少一个。
13.据报道，人从食物中摄取碘后，碘在甲状腺中积存下来通过一系列化学反应可形成甲状腺素。甲状腺素的结构如下：
(1)甲状腺素的分子式为_______________________________________________________。
(2)在甲状腺内，甲状腺素的合成过程可能是
二碘酪氨酸甲状腺素和丙氨酸
试回答下列问题：
①上述两步反应类型分别是________反应、________反应。
②试写出上述第一步反应的化学方程式___________________________________________。
答案　(1)C15H11NO4I4
(2)①取代　取代
②
解析　根据合成过程，两步反应均应属于取代反应。人体缺碘会导致甲状腺肿大、脑功能衰退等病症的出现。
[拓展探究]
14.“凯式定氮法”测定奶粉中蛋白质的含量是由丹麦人约翰·凯达尔发明的，其原理是用强酸处理蛋白质样品，让样品当中的氮释放出来，通过测得氮的含量，再乘以系数6.38，即为蛋白质含量。凯式定氮法步骤如下：
①样品处理：准确称取一定质量的奶粉试样置于烧瓶中，加入稀硫酸及相应催化剂，一定条件下充分反应，所得产物用水溶解并冷却后全部转移到容量瓶中定容。
②碱化蒸馏：量取一定体积容量瓶中的溶液转移至图示中的反应管中，再加入足量NaOH溶液，塞好进样口橡皮塞。通入高温水蒸气，用吸收剂吸收产生的氨气。
③滴定：向吸收氨气后的溶液中滴加指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点。
根据以上知识回答下列问题：
(1)样品处理的目的是___________________________________________________________。
(2)碱化蒸馏时反应的离子方程式为____________________________，冷凝管中冷却水的进水口为__________(填“A”或“B”)；如何通过简单的实验确定生成的氨气全部被水蒸气蒸出并进入锥形瓶_________________________________________________________________。
(3)凯式定氮法测定奶粉中蛋白质的含量灵敏度高，操作简单，缺点是
______________________________________________________________________________。
(4)当奶粉含下列杂质或出现下列错误的实验操作时，会使所测蛋白质含量值“增大”的是_______________________________________________________________________(填字母)。
A.含三聚氰胺()
B.样品入口未用蒸馏水冲洗
C.第(1)步定容时俯视刻度线
D.滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数
答案　(1)将奶粉中氮元素全部转化为NH
(2)NH＋OH－NH3↑＋H2O　B　取最后一滴冷凝管中流出的液体，用红色石蕊试纸(或pH试纸)检验不变蓝(或呈中性)
(3)无法确定氮元素是否一定来自于蛋白质
(4)AC
解析　(4)奶粉中蛋白质含量值“增大”主要来自于两个方面，一是奶粉中含有非来自于蛋白质的氮，二是测定过程中的错误操作或实验误差。因三聚氰胺是非蛋白质，且含氮量较高，故奶粉中含三聚氰胺时，会使所测奶粉中蛋白质的含量值增大；当第(1)步定容时俯视刻度线，所得溶液中NH浓度偏大，使所测奶粉中蛋白质含量增加；当样品入口未用蒸馏水冲洗时，NH未全部变为氨气被吸收，故所测奶粉中蛋白质含量减少；滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数，盐酸的体积读数偏低，计算得到的氨含量偏低，故所测奶粉中蛋白质含量值偏低。