(共29张PPT)
章末复习课
第二章
主题整合·践行素养
以常见的烃和卤代烃为例认识烃及卤代烃在生产、生活中的应用
主题目标
1.能结合生产和生活常见烃和卤代烃了解烃的分类和命名及化学性质。
2.能结合生产和生活实际问题了解卤代烃在研究合成中的桥梁作用,培养学生的科学探究的精神。
3.能结合生产和生活实际问题了解烃、卤代烃对环境的影响,培养学生的环保意识。
【知识体系建构】
1.常见烃代表物的结构特点
烃
甲烷
乙烯
乙炔
苯
空
间
结
构
正四面体
平面结构
直线结构
平面正六边形
4个氢原子
位于正四面
体的顶点上
2个碳原子
和4个氢原
子共面
2个碳原子
和2个氢原
子共线
6个碳原子
和6个氢原
子共面
2.烃的分类与性质
3.三种试剂与各类烃反应比较
试剂
液溴
溴水
酸性高锰酸钾溶液
烷烃
取代反应
不反应,萃取褪色
不反应
烯烃
加成反应
加成反应
氧化褪色
炔烃
加成反应
加成反应
氧化褪色
苯
加铁粉时发
生取代反应
不反应,
萃取褪色
不反应
苯的
同系
物
①加铁粉时发生苯环上的取代反应;
②光照时发生侧链上的取代反应
不反应,
萃取褪色
氧化褪色(与苯环相
连的碳原子上至少连
有1个氢原子)
4.烃和卤代烃的转化
【主题互动探究】
天然气、液化石油气是我们每天做饭的常用燃料,聚乙烯塑料的日用品是日常生活不可缺少的。氟利昂曾是冰箱、空调的必需制冷剂。烃和卤代烃及其合成的有机材料遍布我们生活的每个角落。让我们来认识它们的应用吧!
1.烷烃又称石蜡烃,是碳原子以单键相连接的链状碳氢化合物的统称,烷表示碳原子之间没有不饱和键,并且氢原子的数目也达到了最大限度。其命名一般用天干来命名,比如甲烷,乙烷等。我们日常所了解的沼气就是甲烷,而打火机的气体是丁烷。
(1)丁烷有几种同分异构体?写出结构简式。
提示:2种。
、
。
(2)若异丁烷由烯烃加成得到,则烯烃的结构有几种情况?请写出结构简式。
提示:1种。
。
(3)写出(2)中烯烃加聚反应的化学方程式。
提示:n
(4)正丁烷的一氯代物有几种?写出结构简式。一氯代物的消去产物分别是什
么?
提示:2种。分别是CH2ClCH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH3。消去产物都是CH2＝CHCH2CH3。
2.某石化双苯厂发生爆炸,近100吨含有苯、甲苯、硝基苯和苯胺(
)
等污染物的废水流入江水中。
(1)写出上述4种污染物中含有的官能团的结构简式。
提示:—NO2、—NH2。
(2)苯、甲苯、硝基苯和苯胺4种物质属于哪一类物质?
提示:芳香化合物。
(3)使用活性炭可以大大降低江水中硝基苯的浓度,吸附过程属于什么变化或反应?
提示:物理变化。
(4)苯胺和NH3与酸反应的性质相似,写出苯胺与盐酸反应的离子方程式。
提示:
3.氯丹是一种残留性杀虫剂,具有长残留期,在杀虫浓度下植物无药害,杀灭地下害虫,如蝼蛄、地老虎、稻草害虫等,对防治白蚁效果显著。
(1)氯丹的分子式是什么?
提示:C10H6Cl8。由氯丹的结构简式可知其分子式应为C10H6Cl8。
(2)氯丹属于芳香族化合物吗?
提示:不是。氯丹不含有苯环结构。
(3)1
mol氯丹发生水解反应需消耗NaOH的物质的量是多少?
提示:8
mol。1
mol氯丹含有8
mol
Cl,水解消耗8
mol
NaOH。
(4)氯丹能发生消去反应吗?
提示:可以。C—Cl相邻C上有H原子。
应用实践·提升素养
卤代烃在生产生活中具有广泛的应用,回答下列问题:
(1)多卤代甲烷常作为有机溶剂,其中最常见分子结构为正四面体的是______
__________。工业上分离这些多卤代甲烷的方法是________________。?
(2)三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一种麻醉剂,写出其所有同分异构体的结构式____________________________________(不考虑立体异构)。?
(3)聚氯乙烯是生活中常见的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下:
反应①的化学方程式为______________________________________,?
反应类型为____________________;?
反应②的反应类型为____________________。?
【解析】(1)甲烷是正四面体结构,若分子中的四个H原子全部被Cl原子取代得
到CCl4,是由极性键构成的非极性分子。由于这些多卤代甲烷都是分子晶体构
成的物质,沸点不同,因此可采取分馏的方法分离。(2)三氟氯溴乙烷
(CF3CHClBr)是一种麻醉剂,其所有同分异构体的结构式是
、
、
。(3)乙烯与氯气发生加成反应得到1,2-二氯乙烷;反
应①的化学方程式是H2C＝CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl。1,2-二氯乙烷在480～530
℃
条件下发生消去反应得到氯乙烯(CH2
＝
CHCl),氯乙烯发生加聚反应得到聚
氯乙烯。
答案:(1)四氯化碳 分馏
【补偿训练】
1.玫瑰的香味物质中含有1,8-萜二烯,1,8-萜二烯的键线式为
。
(1)1
mol
1,8-萜二烯最多能与________mol
H2发生加成反应。?
(2)写出1,8-萜二烯与等物质的量的Br2发生加成反应所得产物的可能的结构:
______________________(用键线式表示)。?
(3)有机物A是1,8-萜二烯的同分异构体,分子中含有“
”结构,A可能
的结构为________________(用键线式表示)。?
(4)写出
和Cl2发生1,4-加成反应的化学方程式:_________________。?
【解析】(1)1个1,8-萜二烯分子中含有2个
,故1
mol
1,8-萜二烯最
多能与2
mol
H2发生加成反应。
(2)1,8-萜二烯与等物质的量的Br2加成,只与其中的某一个双键发生加成反
应。(3)1,8-萜二烯的同分异构体分子中含有“
”结构,则R为
—C4H9,—C4H9有4种结构。(4)
为共轭二烯烃,与Cl2发生1,4-加成反应
的产物是
。
答案:
2.环丙烷可用作全身麻醉剂,环己烷是重要的有机溶剂。下面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)。
回答下列问题:
(1)环烷烃和与其碳原子数相等的________________互为同分异构体。?
(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)环烷烃还可以与卤素单质、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)若要鉴别环丙烷和丙烯,所需试剂为__________;现象与结论为_________
____________________。?
【解析】(1)由不饱和度可知环烷烃和与其碳原子数相等的单烯烃互为同分异
构体。(2)比较反应①②③的反应条件可得出最容易发生开环加成反应的是环
丙烷,因为它的反应温度最低。(3)根据开环加成反应的特点可知环丁烷与HBr
在一定条件下反应的化学方程式为
。(4)环烷烃不
能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,但是烯烃可以,所以可以用酸性KMnO4溶液
或溴水鉴别环丙烷和丙烯。
答案:(1)单烯烃 (2)环丙烷 环丙烷发生开环加成反应所需温度最低
(3)
(4)酸性KMnO4溶液(或溴水) 若所加溶液褪色则为丙烯,不褪色则为环丙烷
3.乙炔用途广泛,用于夜航标志灯和一般灯,大量用作石油化工原料,制造聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙酸、乙酸乙烯酯等。以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成以下化合物。
完成下列各题:
(1)正四面体烷的分子式是什么?其二氯取代产物有几种?乙炔生成乙烯基乙炔的反应类型是什么?由乙炔所制得的四种有机物的含碳量是否相同?
提示:C4H4 1 加成反应 相同。通过正四面体烷的键线式结构及碳原子成键特点可知其分子式为C4H4,分子结构具有一定的对称性,其二氯取代产物有1种。2个CH≡CH分子通过分子间加成得CH2＝CH—C≡CH;四种有机物的分子式分别为C4H4、C4H4、C6H6、C8H8,最简式相同,含碳量相同。
(2)乙烯基乙炔分子能否使酸性KMnO4溶液褪色?1
mol乙烯基乙炔最多能与几摩尔Br2发生加成反应?乙烯基乙炔分子内含有几种官能团?等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量是否相同?
提示:能 3 2 相同。乙烯基乙炔分子内含有碳碳三键和碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,最多可与3
mol
Br2发生加成反应;乙烯基乙炔分子与乙炔分子最简式相同,故等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量相同。
(3)你能写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式吗?
提示:
。环辛四烯的分子式为C8H8,其同分异构体含有一个苯环,
剩余基团为—C2H3,只能形成一个乙烯基,分子的结构简式为
。(共109张PPT)
第二章 烃和卤代烃
第一节 脂 肪 烃
必备知识·自主学习
一、烷烃和烯烃
1.物理性质
2.烷烃、烯烃的化学性质
(1)化学性质的对比——以乙烷和乙烯为例
有机物
乙烷
乙烯
共性
易燃,完全燃烧生成________
异性
与溴水(或溴
的CCl4溶液)
_______
发生_____反
应,溶液_____
与酸性高
锰酸钾溶液
_______
发生_____反
应,溶液_____
主要反应类型
_________
___________________
CO2和H2O
不反应
加成
褪色
不反应
氧化
褪色
取代反应
加成反应、加聚反应
写出下列化学方程式:
①乙烷与氯气反应生成一氯乙烷:______________________________。
②烷烃燃烧的通式为:___________________________________。
③烯烃的燃烧通式:_________________________________。
④丙烯与溴的CCl4溶液发生反应:________________________________。
⑤丙烯的加聚反应:_______________________________________。
CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O
CnH2n+
O2
nCO2+nH2O
CH3CH＝CH2+Br2
光照
点燃
点燃
(2)二烯烃的化学性质
①二烯烃:分子中含有两个碳碳双键的链烃。如1,3-丁二烯。
②1,3-丁二烯与Br2按1∶1加成:
1,2-加成:
1,4-加成:
【自主探索】
(1)有机物
和
的沸点哪个高?
提示:
的高。因为烯烃的沸点随碳原子数的递增由低到高。
中有5个碳原子,所以沸点较高。
(2)(教材二次开发)通过教材“思考与交流”的探究,试分析如何鉴别甲烷和
乙烯两种气体?
提示:分别将两种气体通入溴水或酸性高锰酸钾溶液中,能使溶液褪色的是乙
烯,不能使溶液褪色的是甲烷。
(3)丙烯与HCl的加成产物是纯净物吗?
提示:不是。当不对称烯烃与HX、H2O等物质发生加成反应时,会有两种加成产
物。丙烯与HCl的加成产物为CH3CH2CH2Cl或
。
二、烯烃的顺反异构
【自主探索】
(1)顺-2-丁烯和反-2-丁烯与HCl的加成产物是否还互为同分异构体?
提示:否。顺-2-丁烯和反-2-丁烯与HCl的加成产物都是CH3CH2CHClCH3,是同一物质。
(2)苯丙烯的同分异构除有三种位置异构外还有一对顺反异构,试写出其结构
简式。
提示:三种位置异构即
还存在顺反异构现象如下:
三、炔烃
1.炔烃
分子里含有_________的一类脂肪烃,单炔烃通式为____________。
2.最小的炔烃——乙炔
(1)组成与结构
碳碳三键
CnH2n-2(n≥2)
(2)乙炔的物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
_____
_____
_____
比空气_____
_____于水,_____于有机溶剂
无色
气体
无味
略小
微溶
易溶
(3)乙炔的制备及性质探究
①制备原理:___________________________。
②实验探究
实验
装置
实验
现象
A中有
_____________
B中_________
C中_________
实验
结论
电石与水
反应生成乙炔
乙炔被酸性高
锰酸钾氧化
乙炔与溴发
生加成反应
CaC2+2H2O→CH≡CH↑+Ca(OH)2
大量气泡产生
溶液褪色
溶液褪色
(4)乙炔的化学性质
【自主探索】
(1)乙炔与HCl的加成产物有几种?
提示:3种。一种1∶1加成生成CH2＝CHCl;两种1∶2加成生成CH2ClCH2Cl或CH3CHCl2。
(2)能用启普发生器制取乙炔吗?
提示:鉴于以下原因不能用启普发生器制取乙炔:
①电石遇水即呈粉末状,漏到下面容器中使反应无法控制;②电石与水反应剧烈,使反应难以控制;③反应易产生泡沫,容易堵塞导管;④反应大量放热,损坏启普发生器。
(3)(教材二次开发)教材中制备乙炔的实验中用到了饱和食盐水和硫酸铜溶液,它们的作用分别是什么?
提示:饱和食盐水代替水是为了减缓电石与水的反应速率;硫酸铜溶液的作用是除去乙炔中的H2S等杂质气体,防止干扰乙炔性质的检验。
四、脂肪烃
1.常见分类
2.脂肪烃的来源与应用
来源
条件
产品及其应用
石油
_____分馏
石油气(C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)等,用作各种燃料
_____分馏
润滑油、石蜡等
催化裂化、
裂解
轻质油、气态烯烃,气态烯烃是最基本的化工原料
催化重整
芳香烃
常压
减压
来源
条件
产品及其应用
天然气
—
化学组成是烃类气体,以甲烷为主。甲烷是一种高效清洁燃料,也是重要的化工原料
煤
_____
焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水等
直接或间
接液化
燃料油及多种化工原料
干馏
【自主探索】石油的分馏、裂化、裂解、重整和煤的液化、气化和干馏分别是什么变化?
提示:石油分馏是物理变化;裂化、裂解、重整是化学变化;煤的液化、气化和干馏是化学变化。
关键能力·合作学习
知识点一 常见脂肪烃的结构与性质?
1.烷烃、烯烃、炔烃结构和性质的比较
烷烃
烯烃
炔烃
通式
CnH2n＋2
(n≥1)
CnH2n
(n≥2)
CnH2n－2(n≥2)
代表物
CH4
CH2＝CH2
CH≡CH
结构特点
全部单键;饱和链烃
含碳碳双键;不饱和链烃
含碳碳三键;不饱和链烃
烷烃
烯烃
炔烃
化
学
性
质
取代
反应
光照卤代
-
-
加成
反应
-
能与H2、X2、HX、H2O、HCN等发生加成反应
氧化
反应
燃烧火焰较明亮
燃烧火焰明亮,伴有黑烟
燃烧火焰很明亮,伴有浓烈的黑烟
不与酸性KMnO4溶液反应
能使酸性KMnO4溶液褪色
能使酸性KMnO4溶液褪色
加聚
反应
-
能发生
能发生
烷烃
烯烃
炔烃
鉴别
溴水和酸性KMnO4溶液均不褪色
溴水和酸性KMnO4溶液均褪色
2.烃完全燃烧的规律及应用
(1)燃烧通式:
CxHy+(x+
)O2
xCO2+
H2O
(2)规律:
规律
结论
等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量
耗氧量取决于(x+
)的大小,(x+
)越
大,耗氧量越多
等质量的烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量
烃分子中
越小,耗氧量越多
规律
结论
温度不变时,气态烃(CxHy)完全燃烧,反应前后的气体体积的变化
(1)H2O为气态(t≥100℃)时:
①y=4,体积不变,如CH4、C2H4等
②y<4,体积减小,如C2H2
③y>4,体积增大,如C2H6、C3H8等
(2)H2O为液态(t<100℃)时,体积一定减小
【合作探究】
(1)鉴别乙烷和乙烯可用溴水或酸性KMnO4溶液,那么能否利用此方法除去乙烷中的乙烯杂质?(科学探究与创新意识)
提示:不能。因为酸性KMnO4溶液氧化乙烯生成CO2,会引入新的杂质。
(2)有下列物质:①CH3CH3 ②CH3—CH＝CH2 ③CH≡CH ④聚乙烯。其中能使溴水褪色的有哪些?能使酸性KMnO4溶液褪色的有哪些?(宏观辨识与微观探析)
提示:②③;②③
(3)常温下的气态烃,在120
℃与足量O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至
120
℃,此时容器内压强不变,该烃的分子式可能有哪些?(科学探究与创新意识)
提示:CH4、C2H4、C3H4、C4H4。由烃燃烧的通式及题意可知,烃和O2的物质的量之
和与CO2和水蒸气的物质的量之和相等,即1+(x+
)=x+
,解得y=4,即烃中含
有4个氢原子。
【典例示范】
【典例】已知1
mol某烃X能与2
mol
Cl2完全加成得到Y,1
mol
Y能与4
mol
Cl2完全取代得到Z,则X的结构简式可能是
( )
A.CH2＝CH2
B.CH≡CH
C.CH≡CCH3
D.CH2＝CHCl
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)明确烯烃、炔烃发生加成反应时的数量关系;
(2)明确烷烃发生卤代反应时的数量关系。
【解析】选C。“1
mol
X能与2
mol
Cl2完全加成”说明X中含有1个碳碳三键或2个碳碳双键,“1
mol
Y能与4
mol
Cl2完全取代”说明Y中含有4个氢原子,而X与Cl2加成时没有增加氢原子,则X中也只含有4个氢原子,故选C。
【母题追问】(1)上题有机物所有原子都在同一个平面上的是________。?
提示:ABD。乙烯中6个原子共平面,CH2＝CHCl可看作乙烯分子中一个氢原子被氯原子取代,所有原子共平面;乙炔4个原子共线;CH≡CCH3分子中的-CH3中两个氢原子不能与其他原子共平面。
(2)将“1
mol某烃X能与2
mol
Cl2完全加成得到Y”改为“1
mol
有机物X能与
1
mol
HCl完全加成得到Y”,则选________。?
提示:D。“1
mol有机物X能与1
mol
HCl完全加成得到Y”
说明X中含有1个碳碳双键,“1
mol
Y能与4
mol
Cl2完全取代”说明Y中含有4个氢原子,而X与HCl加成时增加了1个氢原子,则X中也只含有3个氢原子,故选D。
【规律方法】部分有机反应中的数量关系
(1)取代反应:烷烃的取代反应中,取代1
mol
H需要1
mol
X2(卤素)。
(2)加成反应:1
mol碳碳双键(
)可以和1
mol
Br2(或1
mol
H2)完全加
成,1
mol碳碳三键(—C≡C—)可以和2
mol
Br2(或2
mol
H2)完全加成。
【素养训练】
降冰片在烯单体的开环复分解聚合中发挥重要作用,例如用格拉布催化剂,得到
降冰片烯的聚合物,该聚合物具有高玻璃化转变温度和高的光学清晰度。降冰
片烯的键线式是
。
(1)降冰片烯能否使酸性KMnO4溶液褪色?
提示:能。分子中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾氧化。
(2)降冰片烯能否使溴的四氯化碳溶液褪色?
提示:能。分子中含有碳碳双键,能与Br2发生加成反应。
(3)试写出其与HCl加成的化学方程式(不注反应条件)。
提示:
+HCl
→
。
(4)降冰片烯的分子式是________________。各写出一种降冰片烯符合下列条件的同分异构体:?
①含有一个六元环的单环化合物且含有碳碳双键:________。?
②含有一个六元环的单环化合物且含有碳碳三键:________。?
提示:C7H10 ①
②
(其他合理答案也可)
知识点二 石油、煤的不同加工方法的比较?
1.石油不同加工方法的比较
石油
炼制
方法
目的
原理
原料
常压
分馏
获得以燃料油为主的不同石油产品
用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分
原油
减压
分馏
获得以润滑油为主的不同石油产品
通过减压降低重油的沸点,从重油中分离出不同沸点范围的馏分
重油
石油
炼制
方法
目的
原理
原料
催化
裂化
提高汽油的产量和质量
在加热、加压和催化剂存在的条件下,将相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小,沸点低的烃
重油、
凡士林、
石蜡
裂解
获得有机化工原料
在更高温度下,深度裂化,使长链烃断裂成相对分子质量小的气态烃或液态烃
煤油和
柴油
催化
重整
获得芳香烃和提高汽油的质量
在催化剂作用下,把汽油中的直链烃转化为芳香烃和具有支链的异构烷烃
汽油
2.煤的不同加工方法的比较
【特别警示】
(1)石油裂化的目的是提高轻质油的产量,而石油裂解的目的是获得气态不饱和烃。
(2)直馏汽油为液态饱和烃的混合物,裂化汽油含不饱和烃,可使溴的四氯化碳溶液褪色。
【合作探究】
(1)能否用裂化汽油萃取溴水中的溴?(科学探究与创新意识)
提示:裂化汽油中含有不饱和烃,能够与溴水发生加成反应,故不能用来作溴水的萃取剂。
(2)(情境应用)生活中使用的燃气有三种:天然气、水煤气和液化石油气。
三种燃气的主要成分是什么?由液化石油气改用天然气,应该如何调整空气进气阀?(科学探究与创新意识)
提示:天然气的主要成分为CH4,水煤气的主要成分为CO、H2,液化石油气的主要成分为C3H8。单位体积的天然气燃烧比液化石油气燃烧耗氧量少,所以应该减少空气进入量。
【典例示范】
【典例】下列关于石油加工的叙述中,不正确的是
( )
A.石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔沸点的纯净物
B.石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量
C.裂化汽油和直馏汽油的一个重要区别是分子中含有碳碳双键
D.石油在催化剂的作用下加热,可以使链状烃转化为环状烃(如苯、甲苯)
【解题指南】解答本题注意以下两个方面:
(1)明确裂化、裂解等概念的含义。
(2)明确石油催化重整所得的产物的成分。
【解析】选A。A、石油的分馏所得的馏分仍是多种烷烃和环烷烃的混合物,没有固定熔沸点,故A错误:B、石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量,故B正确:C、裂化汽油中含有烯烃,直馏汽油中为烷烃,一个重要区别是分子中含有碳碳双键,故C正确:D、石油在加热和催化剂的作用下,可以通过结构的重新调整,使链状烃转化为环状烃,如苯或甲苯,此为石油的催化重整,故D正确。
【素养训练】
古埃及、古巴比伦人在很早以前已开采利用石油。“石油”这个中文名称是由
北宋大科学家沈括第一次命名的。2-丁烯是石油裂解的产物之一。
(1)在催化剂作用下,如何书写2-丁烯与氢气反应的化学方程式?反应类型是什
么?
提示:CH3CH＝CHCH3+H2
CH3CH2CH2CH3加成反应。在催化剂作用下,烯烃与氢
气发生加成反应。
(2)烯烃A是2-丁烯的一种同分异构体,它在催化剂作用下与氢气反应的产物不是正丁烷,则A的结构简式是什么?A分子中能够共平面的碳原子个数是多少?如何书写A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式?
提示:
。烯烃A与2-丁烯互为同分异构体,与
氢气加成不能生成正丁烷,所以产物应是异丁烷CH(CH3)3,由此推断A为
,根据乙烯的结构可推知与双键碳相连的原子与双键碳原子共平
面,所以A分子中有4个碳原子共平面。
【课堂小结】
三言两语话重点
1.脂肪烃的物理性质:
(1)难溶于水;
(2)沸点:结构相似,碳原子数越多沸点越高,碳原子数相同,支链越多沸点越小。
2.烷烃的取代反应:
(1)条件:纯卤素、光照;
(2)特点:有机产物为混合物。
3.烯烃、炔烃的化学性质:
(1)两氧化(燃烧、与酸性高锰酸钾反应)
(2)两反应:加成反应、加聚反应。
4.脂肪烃的来源:煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料。
课堂检测·素养达标
1.下列关于煤、石油、天然气等资源的说法中正确的是
( )
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化工原料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
【解析】选C。石油裂解产物中有烯烃和烷烃,属于混合物,烷烃不能发生聚合反应,A、B项错误;甲烷是含碳量最少的烃,易充分燃烧,且燃烧产物不污染空气,C项正确;水煤气是碳与水高温下反应得到的CO、H2的混合气,不是煤的液化,D项错误。
2.下列物质:①丁烷 ②2-甲基丙烷 ③戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷沸点由大到小的排列顺序正确的是
( )
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】选C。对于烷烃而言,碳原子数越多,分子间作用力越大,沸点越高,即③、④、⑤大于①、②,对于碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,即①>②,③>④>⑤,综合排序可得,③>④>⑤>①>②。
3.下列关于烷烃与烯烃的性质及反应类型的对比中正确的是
( )
A.烷烃只含有饱和键,烯烃只含有不饱和键
B.烷烃不能发生加成反应,烯烃不能发生取代反应
C.烷烃的通式一定是CnH2n+2,而烯烃的通式则一定是CnH2n
D.烷烃与烯烃相比,能发生加成反应的一定是烯烃
【解析】选D。丙烯CH2＝CHCH3中含饱和键,A错;烯烃中烷基中的氢原子也能发生取代反应,B错;只有单烯烃的通式才是CnH2n,C错。
【补偿训练】
下列现象中,是因为发生加成反应引起的是
( )
A.乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.将苯滴入溴水中,振荡后水层接近无色
C.乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色
D.甲烷与氯气混合,光照一段时间后黄绿色消失
【解析】选C。乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色,是乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化而褪色,发生的是氧化还原反应;溴在苯中的溶解度远远大于其在水中的溶解度,苯能萃取溴水中的溴而使水层接近无色,此过程为物理过程;乙烯含有碳碳双键,与溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色;甲烷和氯气混合,光照一段时间后黄绿色消失,是因为发生了取代反应。
4.下列物质中不能形成顺反异构体的是
( )
A.2-丁烯
B.2,3-二氯-2-丁烯
C.2-甲基-2-丁烯
D.1,2-二溴乙烯
【解析】选C。2-丁烯的结构简式为:CH3CH＝CHCH3,存在顺反异构,故A错误;2,3-二氯-2-丁烯的结构简式为CH3ClC＝CClCH3,组成双键的碳原子上连不同的基团,所以存在顺反异构,故B错误;2-甲基-2-丁烯的结构简式为
CH3C(CH3)
＝
CHCH3,组成双键的碳原子上连相同的基团:甲基,不存在顺反异构,故C正确;1,2-二溴乙烯:BrCH
＝
CHBr,其双键上同一碳上连不相同的基团:溴原子和氢原子,存在顺反异构,故D错误。
5.由乙烯推测丙烯的结构或性质正确的是
( )
A.分子中3个碳原子在同一直线上
B.分子中所有原子在同一平面上
C.与HCl加成只生成一种产物
D.能使酸性KMnO4溶液褪色
【解析】选D。丙烯分子中的3个碳原子共面不共线;结构中有—CH3,所有原子不共面;丙烯与HCl加成生成CH2ClCH2CH3和CH3CHClCH3两种产物。
6.环己烯的结构简式为
,回答下列问题。
(1)推测环己烯________(填“能”或“不能”)使酸性高锰酸钾溶液褪色。?
(2)将环己烯与溴的四氯化碳溶液混合充分振荡后,溴的四氯化碳溶液褪色,写出反应的化学方程式:________________,反应类型为__________。?
(3)已知环己烯与水在一定条件下可以发生加成反应生成A,A中含氧官能团名称为__________。?
【素养新思维】
【解析】(1)环己烯含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,而使酸性高锰
酸钾溶液褪色。(2)环己烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成邻二溴环己
烷,化学方程式为
+Br2→
。(3)环己烯与水在一定条件下
可以发生加成反应,是水中的H、羟基分别加成再连接碳碳双键的两个碳上,因
此得到的A中含氧官能团是羟基。
答案:(1)能 (2)
+Br2
→
加成反应 (3)羟基
课时素养评价
五 脂 肪 烃
【基础达标】(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10个小题,每题4分,共40分)
1.下列说法错误的是
( )
A.石油中含有C5～C11的烷烃,通过石油的分馏得到汽油
B.含C20以上的重油经催化裂化可以得到汽油
C.开采天然气(主要成分是甲烷)应做到操作安全规范
D.煤中含有苯和甲苯,可用分馏的方法把它们分离出来
【解析】选D。石油中含有C5～C11的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到汽油,A正确;含C20以上的重油经催化裂化可以得到汽油等,B正确;天然气的主要成分是甲烷,开采天然气必须做到操作安全规范,否则易造成井喷事故,C正确;煤焦油中含苯和甲苯,可以通过分馏的方法将它们分离出来,但煤是多种无机物和有机物的混合物,并不含苯和甲苯等芳香烃,D错误。
2.几种烷烃的沸点如下:
物质
甲烷
乙烷
丁烷
戊烷
沸点/℃
-162
-89
-1
36
根据以上数据推断丙烷的沸点可能是
( )
A.约-40
℃
B.低于-162
℃
C.低于-89
℃
D.高于36
℃
【解析】选A。烷烃同系物的沸点随分子中碳原子个数的增加而升高,因此丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间,故选A。
3.下列叙述错误的是
( )
A.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应
B.烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
C.分子通式为CnH2n的烃不一定是烯烃
D.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此是矿井安全的重要威胁之一
【解析】选B。甲烷是饱和链烃,跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应,A正确;烷烃是饱和链烃,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;分子通式为CnH2n的烃可能是烯烃或环烷烃,C正确;甲烷与氧气混合,一定范围内会发生爆炸,D正确。
4.(2020·西安高二检测)下面有关丙烷、丙烯、丙炔的说法正确的是( )
A.如图所示,丙烷、丙烯、丙炔的球棍模型分别为
B.相同物质的量的3种物质完全燃烧,生成的气体在标准状况下的体积比为
3∶2∶1
C.相同质量的3种物质完全燃烧,丙烷消耗的氧气最多
D.丙烷的一氯代物只有1种
【解析】选C。由乙炔的结构知,丙炔分子中的3个碳原子应该在同一条直线上,A项错误;相同物质的量的3种物质完全燃烧,生成CO2的物质的量相等,标准状况下水为液体,体积忽略不计,则标准状况下的气体体积相等,故体积比应为1∶1∶1,B项错误;丙烷的含氢量最高,故等质量的3种物质充分燃烧,丙烷耗氧量最多,C项正确;丙烷分子中存在两种不同类型的氢原子,它的一氯代物有2种,D项错误。
【补偿训练】
关于炔烃的下列描述正确的是
( )
A.分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃称为炔烃
B.炔烃分子里的所有碳原子都在同一直线上
C.炔烃易发生加成反应,也易发生取代反应
D.炔烃不能使溴水褪色,但可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
【解析】选A。多碳原子的炔烃中碳原子不一定在一条直线上,如1-丁炔中的4个碳原子不在同一直线上,B错误;炔烃易发生加成反应,难发生取代反应,C错误;炔烃既能使溴水褪色,也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,D错误。
5.下列各组物质之间的化学反应,反应产物一定为纯净物的是
( )
A.CH2＝CH2+Br2
B.CH2
＝
CH—CH2—CH3+HCl
C.C(CH3)4+Cl2
D.nCH3—CH
＝
CH2
【解析】选A。CH2＝CH2与Br2发生加成反应,产物唯一,A正确;CH2＝CH—CH2—CH3与HCl发生加成反应的产物有两种,B错误;C(CH3)4与Cl2发生取代反应生成的一氯代物是一种,但反应还能继续进行,生成多卤代物,产物种类有若干种,C错误;生成的高分子加聚产物为混合物,D错误。
6.(2020·北京顺义区高二检测)下列反应中,属于取代反应的是
( )
A.CH2＝CH2+HBr
CH3—CH2Br
B.CH3CH2OH+3O2
2CO2+3H2O
C.CH2＝CH2+H2O
CH3CH2OH
D.CH4+2Cl2
CH2Cl2+2HCl
【解析】选D。CH2＝CH2中的碳碳双键断裂,每个碳原子上分别结合一个氢原子、溴原子生成CH3—CH2Br,属于加成反应,A不选;CH3CH2OH和O2燃烧生成CO2和H2O,属于氧化反应,B不选;CH2＝CH2中的碳碳双键断裂,每个碳原子上分别结合一个氢原子和羟基生成CH3CH2OH,属于加成反应,C不选;CH4中的氢原子被Cl取代生成CH2Cl2和HCl,属于取代反应,D选。
7.豪猪烯形状宛如伏地伸刺的豪猪,其键线式如图。下列有关豪猪烯的说法正确的是
( )
A.豪猪烯与乙烯互为同系物
B.豪猪烯分子中所有的碳原子可能在同一平面上
C.豪猪烯的分子式为C14H20
D.1
mol豪猪烯能与6
mol
H2发生加成反应
【解析】选D。豪猪烯与乙烯分子组成通式不同,结构上不相似,组成上不相差
若干个CH2,不是同系物,A错误;分子中含有类似甲烷中碳原子的空间构型,碳
原子连有四条单键,为空间四面体结构,所有碳原子不可能共平面,B错误;碳碳
键用线段来体现,单线表示单键,双线表示双键,拐点和端点表示碳原子,每个
碳成四键,不足的由氢原子来补充,由题中键线式图,可知豪猪烯分子式为
C14H14,C错误;1
mol豪猪烯含有6
mol
,能与6
mol
H2发生加成反
应,D正确。
【补偿训练】
1-MCP广泛应用于果蔬的保鲜,其结构简式如图所示,下列有关1-MCP的叙述错误的是
( )
A.分子式为C4H6
B.与1,3-丁二烯互为同分异构体
C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.与氯化氢加成后生成的烃的衍生物只有一种结构
【解析】选D。由
可知其分子式为C4H6,故A正确;1,3-丁二烯的
分子式也为C4H6,则
与1,3-丁二烯互为同分异构体,故B正确;
结构中含有C＝C键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾
溶液紫色褪去,故C正确;
的结构不对称,与氯化氢加成后生成的烃
的衍生物有两种结构,故D错误。
8.(2020·聊城高二检测)下列化合物分别经催化加氢后,不能得到2-甲基戊烷的是
( )
【解析】选A。先对每一选项加氢,打开双键后,再用系统命名法命名。选项中B、C、D催化加氢后都是2-甲基戊烷,只有A催化加氢后是3-甲基戊烷。
9.(2020·锦州高二检测)某气态烃1
mol最多可与2
mol
HCl加成,所得产物与Cl2发生取代反应时,若将氢原子全部取代,需要8
mol
Cl2,由此可知该烃结构简式可能为
( )
A.CH≡CH
B.CH3—C≡CH
C.CH3—C≡C—CH3
D.CH3—CH＝CH—CH3
【解析】选C。根据题意:1
mol烃最多可与2
mol
HCl加成,说明1
mol该烃中有1
mol碳碳三键或2
mol碳碳双键;再根据加成产物与Cl2发生取代反应时消耗8
mol
Cl2可知,加成产物中含有8
mol氢原子,其中去掉与HCl加成时由HCl提供的2
mol
氢原子,即该烃分子中的氢原子数为6,观察即可得答案为C。
10.一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共10
g,混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍。该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时,试剂瓶的质量增加了8.4
g。该混合气体可能是
( )
A.乙烷和乙烯
B.乙烷和丙烯
C.甲烷和乙烯
D.甲烷和丙烯
【解析】选C。混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍,所以混合物的
平均摩尔质量为12.5×2
g·mol-1=25
g·mol-1,因此混合气体中一定有甲烷,
混合气体通过装有溴水的试剂瓶时,试剂瓶的质量增加量即为烯烃的质量,所
以m烯=8.4
g,即m甲烷=1.6
g,为0.1
mol,n烯=
-0.1
mol=0.3
mol,M烯=
=28
g·mol-1,为乙烯。
【补偿训练】
由两种气态烃组成的混合物,体积为10
mL,与过量的氧气混合再充分燃烧,将生成物通过浓硫酸,气体体积减少15
mL,再通过碱石灰,气体体积又减少
20
mL(气体体积均在同温同压下)。混合烃的组成可能为
( )
A.C2H4和C2H2
B.C2H6和C2H4
C.CH4和C3H4
D.C4H10和C2H4
【解析】选A。通过浓硫酸减少的气体为烃燃烧生成的水蒸气,通过碱石灰减少的气体为烃燃烧生成的二氧化碳,10
mL该烃完全燃烧生成二氧化碳20
mL、水蒸气15
mL,令烃的平均分子组成为CxHy,则根据C原子守恒有10x=20,故x=2,根据H原子守恒有10y=15×2,故y=3,因此该烃的平均分子组成为C2H3,根据氢原子的平均数可知,该烃一定含有C2H2,根据C原子的平均数可知,该烃一定含有C2H4,故该混合烃为C2H4、C2H2。
二、非选择题(本题包括2个小题,共30分)
11.(14分)(2020·湛江高二检测)某烃A的相对分子质量为84。回答下列问题:
(1)烃A的分子式为___________________________。?
(2)下列物质与A以任意比例混合,若总物质的量一定,充分燃烧消耗氧气的量不变的是________(填选项字母,下同);若总质量一定,充分燃烧消耗氧气的量不变的是________。?
A.C7H8 B.C6H14 C.C7H14 D.C8H8
(3)若烃A为链烃,分子中所有的碳原子在同一平面上,该分子的一氯代物只有一种。
①A的结构简式为___________________________,?
名称为________________。?
②链烃A与Br2的CCl4溶液反应生成B,写出由A生成B的化学方程式:_______。?
③与A互为同分异构体,且主链碳原子个数与A相同的链烃有________种(不包括A)。?
(4)若A不能使溴水褪色,且其一氯代物只有一种,则A的结构简式为________。?
【解析】(1)某烃A的相对分子质量为84,根据商余法,
=6…12,故该烃分子式为C6H12。
(2)1
mol
C6H12充分燃烧耗氧量为(6+
)mol=9
mol,设烃的组成通式为CxHy,
当总物质的量一定,若各组分耗氧量(x+
)相等,则消耗氧气的量相等。
1
mol
C7H8充分燃烧耗氧量为(7+
)mol=9
mol;1
mol
C6H14充分燃烧耗氧量
为(6+
)mol=9.5
mol;1
mol
C7H14充分燃烧耗氧量为(7+
)mol=10.5
mol;
1
mol
C8H8充分燃烧耗氧量为(8+
)mol=10
mol,故等物质的量的C6H12与C7H8
充分燃烧耗氧量相等,故选A项。若总质量一定,充分燃烧消耗氧气的量不变,
则最简式相同,均为CH2,选项中只有C7H14的最简式为CH2,故选C项。
(3)①若烃A为链烃,应含有一个碳碳双键,分子中所有的碳原子在同一平面上,
该分子的一氯取代物只有一种,则A为
,名称为2,3-二甲基-2-丁烯。
②链烃A与Br2的CCl4溶液反应生成B,反应的化学方程式为
+Br2
→
。
③与A互为同分异构体,且主链碳原子个数与A相同的链烃有
CH2＝C(CH3)CH(CH3)2、CH2＝CHC(CH3)3和CH2＝C(CH2CH3)2,共3种。
(4)若A不能使溴水褪色,且其一氯代物只有一种,则A为环己烷,结构简式为
。
答案:(1)C6H12 (2)A C
12.(16分)(1)某烷烃的结构简式为CH3CH(CH3)CH(C2H5)2。该烷烃可用不饱和烃与足量氢气反应得到。
①该烷烃的名称是__________。?
②若不饱和烃为烯烃A,则烯烃的结构简式可能有______种。?
③若不饱和烃为炔烃B,则炔烃的结构简式可能有______种。?
④有一种烷烃C与上述烷烃是同分异构体,它却不能由任何烯烃催化加氢得到,则C的结构简式为______________。?
(2)某烷烃的相对分子质量为114,与氯气发生取代反应所得的一氯代物只有一种的是________。?
【解析】(1)根据烷烃命名原则,该烃最长碳链含5个碳原子,命名为2-甲基-3-
乙基戊烷。该烷烃若由烯烃加氢而成,则凡是相邻两个碳原子上都有氢原子的
位置均可插入双键,这样的位置有4种,
,故烯烃有4种。该烷烃若由炔烃加氢而成,则凡是相
邻两个碳原子上都有两个氢原子的位置均可插入三键,这样的位置有1种,
,故炔烃有1种。烷烃C与CH3CH(CH3)CH(C2H5)2互为同
分异构体,且不能由任何烯烃加氢而成,说明C与CH3CH(CH3)CH(C2H5)2含有相同
的碳原子数,且C中相邻的碳原子上至少有一个碳原子上没有氢原子,故C的结
构高度对称,结构简式为
。
(2)设该烷烃的分子式为CnH2n+2,则14n+2=114,n=8,该烷烃分子式为C8H18,由于
该烷烃的一氯代物只有一种,故该烃分子中只有一种氢原子,其结构简式为
。
答案:(1)①2-甲基-3-乙基戊烷 ②4 ③1
【补偿训练】
(1)某烃A、B的分子式均为C6H10,它们的分子结构中无支链或侧链。
①A为环状化合物,它能与Br2发生加成反应,A的名称是____________。?
②B为链状烯烃,它与Br2加成后的可能产物只有两种,B的结构简式是________________________。?
(2)在一定条件下,某些不饱和烃分子可以进行自身加成反应,例如
有机物甲的结构简式为
它是由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到的。在此反应中除生成甲外,同时还得到另一种产量更多的有机物丙,其最长碳链仍为5个碳原子,丙是甲的同分异构体。则乙的结构简式是________________,丙的结构简式是________________。?
【解析】(1)根据分子式,很容易判断出它比相同碳原子数的烷烃少了4个H,分子内可以含有2个双键或1个三键或1个双键、1个环,由于A为环状化合物,所以分子中应该有1个双键、1个环,且无支链,所以A为环己烯。B为链状烯烃,且无支链,可能为CH3—CH2—CH＝CH—CH＝CH2或CH3—CH＝CH—CH2—CH＝CH2
或CH3—CH＝CH—CH＝CH—CH3或CH2＝CH—CH2—CH2—CH＝CH2,但前3种物质与Br2加成产物均不止两种,所以不符合题意。
(2)有机物甲由不饱和烃乙的两个分子在一定条件下自身加成而得到,由于甲
中含有
且有8个碳原子,则不饱和烃乙中也一定含有双键,且有4个
碳原子,推知其结构简式应为
。两分子的乙可按以下方式生成甲:
得:
,也可按以下方式加成:
得:
。
答案:(1)①环己烯
②CH2＝CH—CH2—CH2—CH＝CH2
(2)
【能力提升】
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2个小题,每题6分,共12分)
13.已知:
,如果要合成
所用的起始原料
可以是
( )
①2-甲基-1,3-丁二烯和2-丁炔
②1,3-戊二烯和2-丁炔
③2,3-二甲基-1,3-戊二烯和乙炔
④2,3-二甲基-1,3-丁二烯和丙炔
A.①④
B.②③
C.①③
D.②④
【解析】选A。由信息:
断键后可得到
。
的断键方式
有:
,
。若按①断键可得到CH3C≡CH(丙炔)和
(2,3-二甲基-1,3-丁二烯);若按②断键可得
(2-甲基-1,3-丁二烯)和CH3—C≡C—CH3(2-丁炔)。
【补偿训练】
化合物丙属于桥环化合物,是一种医药中间体,可以通过以下反应制得:
下列有关说法正确的是
( )
A.甲分子中所有原子可能处于同一平面上
B.乙可与H2按物质的量之比1∶2发生加成反应
C.丙能使酸性高锰酸钾溶液、溴的CCl4溶液褪色,且原理相同
D.等物质的量的甲、乙分别完全燃烧时,消耗氧气的质量之比为13∶12
【解析】选D。A.甲分子中含有饱和碳原子,由于饱和碳原子构成的是四面体结构,所以所有原子不可能都在同一平面上,A错误;B.乙分子中含有C＝C键和酯基,只有C＝C键可与H2发生加成反应,二者反应的物质的量之比为1∶1,B错误;C.丙分子中含有不饱和碳碳双键,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液褪色,也可以与溴的CCl4溶液发生加成反应而使溶液褪色,褪色原理不同,C错误;D.甲分子式是C5H6,1
mol甲完全燃烧消耗O2的物质的量为6.5
mol,乙分子式为C5H8O2,1
mol乙完全燃烧消耗O2的物质的量为6
mol,所以等物质的量的甲、乙分别完全燃烧时,消耗氧气的质量之比为13∶12,D正确。
14.(2020·邯郸高二检测)经研究发现含白蚁信息素的物质有
(2,4-
二甲基-1-庚烯)、
(3,7-二甲基-1-辛烯),家蚕的信息素为
CH3(CH2)2CH＝CHCH
＝
CH(CH2)8CH3。下列说法正确的是
( )
A.2,4-二甲基-1-庚烯与1-庚烯互为同分异构体
B.家蚕信息素与1
mol
Br2加成产物只有3种
C.以上三种信息素均不能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.以上三种信息素都是乙烯的同系物
【解析】选B。2,4-二甲基-1-庚烯的分子式为C9H18,1-庚烯的分子式为C7H14,A
错误;
CH3(CH2)2CH＝CHCH＝CH(CH2)8CH3性质类似于1,3-丁二烯,与Br21∶1加成得
CH3(CH2)2CHBr—CHBrCH＝CH(CH2)8CH3、CH3(CH2)2CH＝CHCHBr—CHBr(CH2)8CH3、CH3(CH2)2CHBrCH＝CHCHBr(CH2)8CH3,B正确;三种信息素均含碳碳双键,能使溴
的四氯化碳溶液褪色,C错误;家蚕信息素含两个碳碳双键,不属于乙烯的同系
物,D错误。
【补偿训练】
下列关于乙烯基乙炔(CH≡C—CH＝CH2)的说法错误的是
( )
A.能使酸性KMnO4溶液褪色
B.1
mol乙烯基乙炔能与3
mol
Br2发生加成反应
C.乙烯基乙炔分子内含有两种官能团
D.等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时耗氧量不相同
【解析】选D。乙烯基乙炔分子内含有碳碳双键、碳碳三键两种官能团,均能使酸性KMnO4溶液褪色。1
mol碳碳三键能与2
mol
Br2加成,1
mol碳碳双键能与1
mol
Br2加成,故1
mol乙烯基乙炔能与3
mol
Br2加成。乙炔与乙烯基乙炔的最简式均为CH,等质量燃烧时耗氧量相同,所以D说法错误。
二、非选择题(本题包括1个小题,共18分)
15.某化学兴趣小组选用下列装置和药品制取纯净乙炔并进行有关乙炔性质的探究,试回答下列问题。
(1)A中制取乙炔的化学方程式为___________________________。?
(2)制乙炔时,旋开分液漏斗的活塞,使水慢慢滴下的原因是____________。?
(3)用电石制得的乙炔中常含有H2S、PH3等杂质,除去杂质应选用________(填
字母,下同)装置,干燥乙炔最好选用________装置。?
(4)为了探究乙炔与HBr发生加成反应后的有关产物,进行以下实验:
①操作b的名称是________________。?
②有机混合物Ⅰ可能含有的物质是______________________(写结构简式)。?
【解析】(1)制取乙炔使用电石(碳化钙)和水反应生成乙炔和氢氧化钙:
CaC2+2H2O
C2H2↑+Ca(OH)2。(2)由于CaC2与H2O反应剧烈,产生C2H2的速率
很快,故应控制H2O的滴速以控制反应速率,防止产生的泡沫进入导气管。
(3)H2S、PH3等杂质均能被CuSO4溶液吸收。碱石灰是NaOH、CaO的混合物,其干
燥效率优于CaCl2,故用D装置干燥C2H2。(4)CH≡CH与HBr发生加成反应时,若
CH≡CH中断裂一个键,则与HBr加成可得CH2＝CHBr,CH2＝CHBr能继续与HBr加
成得到CH3—CHBr2、BrCH2—CH2Br,分离有机物一般是根据其沸点差异,采用蒸
馏或分馏方法。
答案:(1)CaC2+2H2O
C2H2↑+Ca(OH)2
(2)控制反应速率,使产生的气流稳定,避免产生的泡沫进入导管 (3)C D (4)①蒸馏或分馏
②CH2＝CHBr、CH3—CHBr2、CH2Br—CH2Br(共91张PPT)
第三节 卤 代 烃
必备知识·自主学习
一、卤代烃的结构与物理性质
1.结构特点及分类
2.物理性质
3.溴乙烷的结构与物理性质
(1)分子结构
(2)物理性质
【自主探索】
(1)卤代烃属于烃类吗?
提示:不属于。烃是只含C、H两种元素的有机物,而卤代烃是指烃中的氢原子被卤素原子取代后的产物,属于烃的衍生物。
(2)卤代烃一定是烃分子通过发生取代反应而生成的吗?
提示:不一定。卤代烃从结构上都可以看作是烃分子中的氢原子被卤素原子取代而生成,但并不一定要发生取代反应。例如CH2
＝CH2+HCl→CH3CH2Cl,该反应的生成物CH3CH2Cl是卤代烃,而它是由加成反应生成的。
(3)(教材二次开发)教材中介绍了可以使用氯乙烯合成聚氯乙烯,聚氯乙烯是
不是卤代烃?写出反应的化学方程式。思考制备氯乙烯的化学方法。
提示:是。
。可以采用乙炔与HCl发生
1∶1加成反应得到氯乙烯,方程式为
(4)(情境思考)激烈的足球比赛中常常可以看见运动员受伤倒地打滚,医生跑过去用药水对准伤口喷射,不一会儿运动员便站起来奔跑了。医生用的这种能够迅速地治疗伤痛的药物是氯乙烷,被称为足球场上的“化学大夫”。这是利用了氯乙烷的什么性质?
提示:挥发性。氯乙烷易挥发,在挥发的同时把皮肤上的热也“带”走了,于是负伤的皮肤像被冰冻了一样,暂时失去感觉,痛感也消失了。
二、卤代烃的化学性质——以溴乙烷为例
1.水解反应——实验探究
实验
操作
实验
现象
溴乙烷中加入NaOH溶液,小火加热几分钟,振荡静置后,液体_____,
取上层清液滴入过量稀硝酸中,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中
有___________生成
分层
浅黄色沉淀
有关的化学方
程式
2.消去反应
(1)消去反应
有机化合物在一定条件下,从一个分子中_____________________(如H2O、HX
等),而生成含_________化合物的反应。
脱去一个或几个小分子
不饱和键
(2)溴乙烷的消去反应
实验
装置
实验
现象
酸性高锰酸钾溶液_____
化学
方程
式
____________________________________
褪色
C2H5Br+NaOH
CH2＝CH2↑+NaBr+H2O
【自主探索】
(1)为什么要在气体通入KMnO4溶液前加一个盛有水的试管?起什么作用?
提示:乙醇具有挥发性且能使酸性KMnO4溶液褪色,气体先通入水中目的是除去乙烯中的乙醇,防止干扰乙烯的检验。
(2)除酸性KMnO4溶液外还可以用什么方法检验乙烯?此时还有没有必要再通入水中?
提示:溴水。由于乙醇不与溴水反应,故不必再通入水中。
三、卤代烃的用途与危害
【自主探索】
(教材二次开发)教材中介绍了氟利昂对臭氧空洞的破坏,下列是Cl·参与的两步反应,Cl·起到什么作用?
Cl·+O3
→O2+ClO·
ClO·+O·
→
Cl·+O2
提示:催化作用。两个方程式相加可得:O3+O·
→
2O2,可知Cl·起催化作用。
关键能力·合作学习
知识点一 卤代烃的水解反应和消去反应?
1.卤代烃的消去反应和水解反应的比较
消去反应
水解反应
卤代
烃的
结构
特点
与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子
一般是1个碳原子上只有1个—X
反应
实质
脱去HX分子,形成不饱和键
—X被—OH取代
反应
条件
强碱的醇溶液、加热
强碱的水溶液、加热
消去反应
水解反应
反应
特点
碳骨架不变,官能团由—X变为
或—C≡C—
碳骨架不变,官能团由—X变为—OH
断键
位置
C—X与C—H断裂,如
C—X断裂,如
主要
产物
烯烃或炔烃
醇
2.卤代烃的消去反应规律
(1)与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应,例如
CH3Br。
(2)与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子,但邻位碳原子上不存在氢原子的卤
代烃也不能发生消去反应。例如,
、
等。
(3)与卤素原子相连的碳原子有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,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CH3—CH＝CH—CH3、CH2＝CH—CH2—CH3。
(4)二元卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双
键。例如,
CH3—CH2—CHCl2+2NaOH
CH3—C≡CH+2NaCl+2H2O。
【合作探究】
溴乙烷水解反应的方程式中为何反应物中没有水?水解反应是取代反应吗?(科
学探究与创新意识)
提示:溴乙烷与NaOH水溶液共热时反应的化学方程式为CH3CH2Br+NaOH
CH3CH2OH+NaBr。
其反应的实质为水中的羟基取代了溴原子,生成乙醇和HBr,然后HBr与NaOH反应
生成NaBr和水。所以该反应的方程式也可以这样写:CH3CH2Br+H2O→CH3CH2OH
+HBr,HBr+NaOH====NaBr+H2O。所以该反应也称为水解反应,水解反应从本质上属于取代反应。
【典例】下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是
( )
①
②
③(CH3)3CCH2Cl
④CHCl2CHBr2
⑤
⑥CH3Cl
A.①③⑥ B.②③⑤ C.全部 D.②④
【典例示范】
【思维建模】解答本类题目的思维流程如下:
【解析】选A。有机物发生消去反应后会形成不饱和键,而氯苯中与氯原子相连
碳的相邻的碳原子是苯环的一部分,若消去后再形成双键破坏苯环结构,故不能
发生消去反应,故①正确;
中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子
上有氢原子,故能发生消去反应,生成对应的烯烃和氯化钾,故②错误;
(CH3)3CCH2Cl中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故不能发生
消去反应,故③正确;CHCl2CHBr2中与氯原子或溴原子相连的碳原子的相邻碳原
子上有氢原子,故能发生消去反应,生成对应的烯烃或炔烃和氯化钾或溴化钾,
故④错误;
中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子,故能发
生消去反应,生成对应的烯烃和溴化钾,故⑤错误;⑥CH3Cl只有一个碳原子,没有
相邻碳原子,故不能发生消去反应,故⑥正确。
【母题追问】(1)上述物质发生反应可以得到多种有机产物的是哪种物质?
提示:④。CHCl2CHBr2发生消去反应可以得到CHCl＝CBr2、CCl2
＝
CHBr、CCl≡CBr。
(2)上述物质中熔沸点最小的是哪个?
提示:⑥。CH3Cl常温下为气体,其他物质都为非气体。
【素养训练】
1-溴环己烷常用作有机合成中间体,它是一种有刺激性气味的无色液体。与乙醇、乙醚、丙酮、苯和四氯化碳可混溶,不溶于水。储存时,应放于阴凉、通风的库房,并且远离火种、热源,还应与氧化剂分开存放,切忌混储。
为探究1-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。试分析方案的合理性。
(1)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。
提示:1-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。
(2)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。
提示:Br2不仅能与烯烃发生加成反应使颜色褪去,也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去,乙也不正确。
(3)丙:向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅或褪去,则可证明发生了消去反应。
提示:1-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,丙也不正确。
(4)请设计你的方案。
提示: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。
知识点二 卤代烃中卤素原子的检验?
1.实验步骤和实验原理
实验步骤
实验原理
①取少量卤代烃于试管中
②加入NaOH溶液
③加热
R—X+NaOH
ROH+NaX
④冷却
⑤加入稀硝酸酸化
HNO3+NaOH====NaNO3+H2O
⑥加入AgNO3溶液
AgNO3+NaX====AgX↓+NaNO3
2.沉淀的颜色与卤代烃中卤素原子种类关系
AgX颜色
卤代烃中卤素原子
白色
氯
淡黄色
溴
黄色
碘
3.检验流程
【特别警示】
(1)卤代烃均属于非电解质,不能电离出X-,不能用AgNO3溶液直接检验卤代烃中卤素的存在。
(2)将卤代烃中的卤素转化为X-也可用卤代烃的消去反应。
(3)检验卤代烃中的卤素时,常出现的错误是忽略用稀硝酸酸化以中和NaOH。
【合作探究】
(1)要使卤代烃中的卤原子电离成卤离子需要什么条件?(科学探究与创新意识)
提示:氢氧化钠水溶液或氢氧化钠醇溶液,加热。
(2)在加入NaOH溶液并加热后,加稀硝酸的作用是什么?(科学探究与创新意识)
提示:NaOH的存在影响卤素离子的检验,所以需要先加入稀硝酸中和NaOH。
【典例示范】
【典例】为了测定某饱和卤代烃的分子中卤素原子的种类和数目,可按下列步骤进行实验:
回答下列问题:
(1)加入AgNO3溶液时产生的沉淀为淡黄色,则此卤代烃中的卤素原子是________。?
(2)已知此卤代烃液体的密度是1.65g·
mL-1,其蒸气对甲烷的相对密度是11.75,则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为________________;此卤代烃的结构简式为__________________________________________。?
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】(1)因加入AgNO3溶液时产生的沉淀为淡黄色,故卤代烃中卤素原子为溴
原子。
(2)溴代烃的质量为11.40
mL×1.65
g·
mL-1=18.81
g,摩尔质量为16
g·
mol-1×11.75=188
g·mol-1。因此溴代烃的物质的量为
≈0.1
mol。
n(AgBr)=
=0.2
mol。故每个卤代烃分子中溴原子数目为2,根据相对
分子质量判断其分子式为C2H4Br2,其结构简式可能为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。
答案:(1)溴原子 (2)2 CH2BrCH2Br或CH3CHBr2
【母题追问】(1)若上述检验过程中没有加入稀硝酸,测定卤素原子的个数将如何变化?
提示:没有加入稀硝酸,则生成的沉淀中包括氢氧化钠与硝酸银反应生成的沉淀,故沉淀质量偏大,计算出的溴原子个数偏大。
(2)上题的卤代烃发生消去反应的产物分别是什么?
提示:CH2BrCH2Br的消去产物可以为CH2＝CHBr、CH≡CH;CH3CHBr2的消去产物可以为CH2
＝
CHBr、CH≡CH;故消去产物分别有2种。
【素养训练】
涂改液作为一种学生用品,使用面越来越广,不少中小学生常用它来修改作业。殊不知,经常接触涂改液,会引起慢性中毒,损害身体健康。所以,要尽量少用涂改液。
有的涂改液中含有三氯甲烷、三氯乙烷或四氯乙烷等。
请设计简便的方法判断涂改液中是否含有氯代烃。
提示:第一步,用NaOH的水溶液与涂改液共热。
第二步,加入过量硝酸酸化。
第三步,滴加硝酸银溶液。如果产生白色沉淀,则说明含有氯代烃。
【课堂小结】
三言两语话重点
1.卤代烃的物理性质:难溶于水,易溶于有机溶剂。
2.巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物:
无醇(水溶液)则有醇(生成醇),有醇(醇溶液)则无醇(产物中没有醇)。
3.卤代烃中卤素原子的检验
(1)反应:首选水解反应
(2)试剂(按先后顺序):①氢氧化钠溶液②硝酸③硝酸银溶液
(3)三现象:①白色沉淀:氯原子②淡黄色沉淀:溴原子③黄色沉淀:碘原子
课堂检测·素养达标
1.下列物质不属于卤代烃的是
( )
A.CHCl3
B.CCl4
C.
D.
【解析】选D。卤代烃是一类看作烃分子中氢原子被卤素原子取代后生成的化合物,含有C、H(不一定含有)、X(卤素原子)元素。
2.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
【解析】选C。溴乙烷难溶于水,而乙醇可与水以任意比例互溶,故可向混合液中加水进行萃取,然后分液即可除去乙醇。
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原子
D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的
【解析】选C。所有卤代烃都难溶于水,但不一定都是密度比水小的液体,例如一氯甲烷是气体,溴乙烷密度比水大,A错误;卤代烃分子中,连有卤素原子的碳原子必须有相邻的碳原子且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时,才可发生消去反应,因此并不是所有卤代烃在适当条件下都能发生消去反应,B错误;所有卤代烃都含有卤原子,C正确;卤代烃不一定是通过取代反应制得的,也可以通过加成反应,D错误。
4.能发生消去反应,且生成物中存在同分异构体的是
( )
【解析】选B。
发生消去反应生成丙烯,A项不符合题意;
发生消去反应,可以生成CH3CH＝C(CH3)2、CH3CH2C(CH3)＝CH2,
B项符合题意;
发生消去反应生成苯乙烯,C项不符合题意;
发生消去反应生成CH3CH2CH＝CHCH3,D项不符合题意。
5.以1-氯丙烷为主要原料制取1,2-丙二醇(CH3—CHOH—CH2OH)时,需要经过的反应依次为
( )
A.加成、消去、取代
B.取代、加成、消去
C.取代、消去、加成
D.消去、加成、取代
【解析】选D。用1-氯丙烷制取1,2-丙二醇,一个氯原子引入两个羟基且相邻,可先经过氯代烃的消去反应,引入一个碳碳双键,再发生烃的加成反应,最后发生卤代烃的取代反应(水解反应)。
6.有机物E(C3H3Cl3)是一种播前除草剂的前体,其合成路线如下。
已知D在反应⑤中所生成的E,其结构只有一种可能,E分子中有3种不同化学环境的氯原子(不考虑立体异构)。试回答下列问题:
【素养新思维】
(1)利用题干中的信息推测有机物D的结构简式是_____________________。?
(2)写出下列反应的反应类型:
反应①____________,反应③____________。?
(3)有机物E的同类同分异构体共有________种(不包括E,不考虑立体异构)。?
(4)写出反应③的化学方程式:_____________________________________。?
【解析】E是D发生消去反应的产物,分子中含有一个碳碳双键,且有3种不同化学环境的氯原子,由此可得E为ClCH2CCl＝CHCl。D在发生消去反应时生成的E只有一种结构,所以D应该是一种对称结构,D应为CH2ClCCl2CH2Cl。由反应②中B通过加成反应生成了CH2ClCHClCH2Cl,可推出B为CH2ClCH＝CH2,进一步可推出A为CH3CH＝CH2。CH2ClCHClCH2Cl通过反应③得到C,根据D的结构简式判断,C为
CH2＝CClCH2Cl。
答案:(1)CH2ClCCl2CH2Cl (2)取代反应 消去反应
(3)5
(4)CH2ClCHClCH2Cl+NaOH
NaCl+CH2＝CClCH2Cl+H2O
七 卤 代 烃
【基础达标】(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10小题,每题4分,共40分)
1.下表为部分一氯代烷的结构简式和一些性质数据。下列对表中物质与数据的分析错误的是
( )
课时素养评价
序号
结构简式
沸点/℃
相对密度
①
CH3Cl
-24.2
0.916
②
CH3CH2Cl
12.3
0.898
③
CH3CH2CH2Cl
46.6
0.891
④
CH3CHClCH3
35.7
0.862
⑤
CH3CH2CH2CH2Cl
78.44
0.886
⑥
CH3CH2CHClCH3
68.2
0.873
⑦
(CH3)3CCl
52
0.842
A.一氯代烷的沸点随着碳原子数的增多而趋于升高
B.一氯代烷的相对密度随着碳原子数的增多而趋于减小
C.物质①②③⑤互为同系物,⑤⑥⑦互为同分异构体
D.一氯代烷同分异构体的沸点随支链的增多而升高
【解析】选D。一氯代烷①、②、③④、⑤⑥⑦分别有1、2、3、4个碳原子。由表中数据可知,随着碳原子数的增加,沸点趋于升高,A项正确;相对密度趋于减小,B项正确;①②③⑤都有一个氯原子,彼此相差1个或几个“CH2”原子团,它们互为同系物;⑤⑥⑦分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C项正确;比较⑤⑥⑦知一氯代烷同分异构体的沸点随支链的增多而降低,D项错误。
2.某卤代烃与氢氧化钠的醇溶液在加热条件下反应产生丙烯,将剩余的溶液用
硝酸酸化后,加入硝酸银溶液生成浅黄色沉淀,则原卤代烃的结构简式可能
是
( )
A.CH3CH2CH2—Cl
B.
C.CH3CH2CH2—I
D.
【解析】选D。四个选项中的卤代烃与氢氧化钠的醇溶液在加热条件下都能生
成丙烯,浅黄色沉淀是溴化银,原卤代烃为溴代烃。
3.卤代烃R—CH2—CH2—X中的化学键如图所示,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②
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
【解析】选C。卤代烃的水解反应实质上就是取代反应,反应中—X被—OH取代,所以被破坏的键只有①;卤代烃的消去反应是相邻两个碳原子上的一个X原子和一个H原子一同被脱去,而生成不饱和烃和卤化氢的反应,被破坏的键应该是①和③。
【补偿训练】
如图表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中,产物只含有一种官能团的反应是
( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选C。
与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应,所得产物中
只含有一种官能团即碳碳双键;
与HBr发生加成反应,所得产物中
只含有一种官能团即—Br。
4.下列物质间的反应属于消去反应的是
( )
A.乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液
B.浓硫酸和苯的混合液加热至80
℃
C.煮沸氯乙烷和苛性钾溶液
D.煮沸氯乙烷和苛性钾的醇溶液
【解析】选D。A项反应属于加成反应;B、C两项反应均属于取代反应;D项反应属于消去反应,有乙烯生成。
5.2-氯丁烷为无色透明液体,微溶于水,可混溶于多数有机溶剂,易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。主要用于有机合成及用作溶剂等。
下列有关2-氯丁烷的叙述正确的是
( )
A.分子式为C4H8Cl2
B.与硝酸银溶液混合产生不溶于稀硝酸的白色沉淀
C.微溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂
D.与氢氧化钠、乙醇在加热条件下发生消去反应的有机产物只有一种
【解析】选C。分子式为C4H9Cl,A项错误;2-氯丁烷中不含氯离子,不能和硝酸银反应,B项错误;2-氯丁烷可与有机溶剂互溶,C项正确;可以发生消去反应生成1-丁烯和2-丁烯两种有机产物,D项错误。
6.以溴乙烷为原料制取1,2-二溴乙烷,下列转化方案中最合理的是
( )
【解析】选D。要制取
,首先要得到CH2＝CH2,而溴乙烷在NaOH的
乙醇溶液中加热发生消去反应即可得到CH2＝CH2,故合成路线为CH3CH2Br
CH2＝CH2
。
7.(2020·上饶高二检测)下列卤代烃,既能发生水解反应,又能发生消去反应且只能得到一种单烯烃的是
( )
【解析】选A。A项,分子中含有—Br,可发生水解反应,可发生消去反应生成1
种单烯烃(CH3)3CC(CH3)
＝CH2,正确;B项,分子中含有—Br,可发生水解反应,可
发生消去反应生成两种单烯烃,分别为
和CH3CH＝C(CH3)2,错
误;C项,分子中含有—Br,可发生水解反应,可发生消去反应生成3种单烯烃,分
别为(CH3)2C＝C(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHC(CH2CH3)＝CH2和(CH3)2CHC(CH3)＝CHCH3,
错误;D项,分子中含有—Br,可发生水解反应,与溴原子相连碳原子的相邻碳原
子上没有氢原子,不能发生消去反应,错误。
8.下列反应所得的有机产物只有一种的是
( )
A.等体积的甲烷与氯气在光照条件下的取代反应
B.丙烯与氯化氢的加成反应
C.
在NaOH的醇溶液作用下的消去反应
D.甲苯与液溴在溴化铁作催化剂条件下的取代反应
【解析】选C。甲烷与氯气在光照条件下生成的是多种氯代产物的混合物,故A
错误;丙烯与HCl加成产物为CH3CH2CH2Cl或CH3CHClCH3,故B错误;
在NaOH的醇溶液作用下发生消去反应只生成
,故C正确;甲苯与
液溴在溴化铁作催化剂条件下,主要生成邻位和对位取代物,故D错误。
9.3-氯戊烷是一种有机合成中间体,下列有关3-氯戊烷的叙述正确的是
( )
A.3-氯戊烷的分子式为C6H9Cl3
B.3-氯戊烷属于烷烃
C.3-氯戊烷的一溴代物共有3种
D.3-氯戊烷的同分异构体共有6种
【解析】选C。3-氯戊烷的分子式为C5H11Cl,A项错误;烷烃分子中只含有碳元素和氢元素,故3-氯戊烷不属于烷烃,B项错误;3-氯戊烷的一溴代物共有3种,C项正确;3-氯戊烷的同分异构体共有7种,D项错误。
10.某物质
是药品的中间体。下列针对该有机物的描述中,正确的是
( )
①能使溴的CCl4溶液褪色
②能使酸性KMnO4溶液褪色
③在一定条件下可以聚合成
④在NaOH水溶液中加热可以生成不饱和醇类
⑤在NaOH醇溶液中加热,可发生消去反应
⑥与AgNO3溶液反应生成白色沉淀
A.①②③④ B.①③⑤⑥
C.①②④⑤
D.②④⑤⑥
【解析】选A。该有机物中因含有
,所以可以发生反应①②③;因含
有—Cl,所以可以发生反应④;它不能发生消去反应,⑤不正确;氯代烃中不含
Cl-,所以加AgNO3溶液没有AgCl白色沉淀生成,⑥不正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
11.(15分)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)反应①的反应类型是______________,反应②的反应类型是______________,反应③的反应类型是________________。?
(3)反应①的化学方程式是_____________________________________,?
反应④的化学方程式是____________________________________________。?
【解析】由反应①中A在光照条件下与Cl2发生取代反应生成
,可推
知A的结构简式为
;反应②是
与NaOH乙醇溶液共热发生消去
反应生成
;反应③是
与Br2发生加成反应生成
;
反应④是
与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应,脱去2个HBr得到
。
答案:(1)
环己烷 (2)取代反应 消去反应 加成反应
12.(15分)某液态卤代烃RX(R是烷基,X是某种卤素原子)的密度是a
g·cm-3,该RX可以跟稀NaOH溶液发生水解反应生成ROH(能跟水互溶)和NaX。为了测定RX的相对分子质量,拟定的实验步骤如下:
①准确量取该卤代烃b
mL,放入锥形瓶中。
②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液,塞上带有玻璃管的塞子,加热,发生反应。
③反应完成后,冷却溶液,加稀HNO3酸化,滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。
④过滤、洗涤,干燥后称重,得到固体c
g。
回答下面问题:
(1)装置中玻璃管的作用是_________________。?
(2)步骤④中,洗涤的目的是除去沉淀上吸附的________(填离子符号)。?
(3)该卤代烃中所含卤素的名称是____________,判断的依据是_______。?
(4)假设RX完全反应,则该卤代烃的相对分子质量是____________________
____________(列出算式)。?
(5)如果在步骤③中,所加HNO3的量不足,没有将溶液酸化,则步骤④中测得的c值________(填下列选项代码)。?
A.偏大
B.偏小
C.不变
D.大小不定
【解析】本实验的反应原理是R—X+NaOH→R—OH+NaX,NaX+AgNO3====AgX↓
+NaNO3。
(1)因R—X的熔、沸点较低,加热时易挥发,所以装置中的长玻璃管的作用是防
止卤代烃挥发。
(2)R—OH虽然能与水互溶,但难以电离,所以沉淀AgX吸附的离子只能是Na+、
和过量的Ag+。
(3)因所得卤化银(AgX)沉淀是白色的,所以该卤代烃中所含的卤素是氯。
(4)R—Cl ～ AgCl
Mr
143.5
a
g·cm-3×b
mL
c
g
Mr=
(5)若加入的酸不足,则步骤④所得的固体还会混有Ag2O,使其质量c偏大。
答案:(1)防止卤代烃挥发(或冷凝回流) (2)Ag+、Na+和
(3)氯 得到的
卤化银沉淀是白色的 (4)
(5)A
【能力提升】(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每题7分,共14分)
13.化合物X的分子式为C5H11Cl,用NaOH醇溶液处理X,可得到分子式为C5H10的两种有机物Y、Z,Y和Z经催化加氢后都可得到2-甲基丁烷,则X的结构简式可能为
( )
①CH3CH2CH2CH2CH2Cl
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选B。化合物X(C5H11Cl)用NaOH醇溶液处理,发生消去反应,得到Y和Z
的过程中,化合物X的碳骨架不变,而Y、Z经催化加氢时,碳的骨架也不变,由2-
甲基丁烷的结构可推知X的碳骨架为
,其连接氯原子的碳原子的相
邻碳原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同,因此其结构可能是②或③。
14.(2020·沈阳高二检测)某有机物结构简式为
,关于该有机
物下列叙述正确的是
( )
A.不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.能使溴水褪色
C.在加热和催化剂作用下,最多能和3
mol
H2反应
D.一定条件下,能和NaOH的醇溶液反应
【解析】选B。分子中含有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色,A错误;分子中含有碳碳双键,能使溴水褪色,B正确;苯环和碳碳双键均与氢气发生加成反应,则在加热和催化剂作用下,最多能和4
mol
H2反应,C错误;分子中含有氯原子,但与氯原子相连的碳原子邻位的碳原子上不存在氢原子,则一定条件下,不能和NaOH的醇溶液发生消去反应,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共16分)
15.已知:CH3CH＝CH2+HBr→
(主要产物)。1
mol某芳香烃A充分
燃烧后可以得到8
mol
CO2和4
mol
H2O。烃A在不同条件下能发生如下所示的
一系列变化:
(1)A的分子式:________________;A的结构简式:________________。?
(2)上述反应中,①是________反应,⑥是________反应。(填反应类型)?
(3)写出C、D、E的结构简式:C________________、D________________、E________________。?
(4)写出D→F反应的化学方程式:_________________________。?
【解析】由1
mol
A充分燃烧生成8
mol
CO2、4
mol
H2O可知,1
mol
A中
N(C)=8,N(H)=8,分子式为C8H8,不饱和度为5,根据芳香烃可知有苯环,由①④
知A中必有双键,故A为
。A与Br2加成得B:
;A+HBr
→
D,由信息知D为
;F由D水解得到,故F为
;H是F
和醋酸反应生成的酯:
。
答案:(1)C8H8
(2)加成 取代(共103张PPT)
第二节 芳 香 烃
必备知识·自主学习
一、苯的结构与性质
1.苯的结构特点
2.苯的物理性质
颜
色
状
态
气味
密度
溶解性
挥发性
毒性
无
色
液
态
有特殊
气味
比水___
___溶于水,___
溶于有机溶剂
沸点较低,易挥发
___毒
小
不
易
有
3.苯的化学性质
【自主探索】
(1)结构式
能否反映苯的真实结构?
提示:不能。苯分子内碳原子间不是单双键交替的结构,而是介于单键和双键
之间的特殊的共价键。
(2)苯不能与溴发生加成反应,故不能使溴水褪色,对吗?
提示:不对。苯不能与溴水发生加成反应,但苯能将溴从溴水中萃取出来,从而
使溴水褪色。
(3)(教材二次开发)教材中介绍了苯是平面正六边形。结合苯及乙烯的结构,
分析苯乙烯(
)分子中所有原子是否可能在同一平面内?
提示:苯乙烯的结构式可写为
由苯和乙烯的结构知M、N中原子分别在同一平面上,由于共价单键可以旋转,故M、N中的原子可能在同一平面上。
二、苯的同系物
1.苯的同系物
2.化学性质——以甲苯为例
【自主探索】
(1)芳香烃一定是苯的同系物吗?
提示:不一定。苯的同系物一定是芳香烃,芳香烃不一定是苯的同系物。
(2)怎样通过实验来区别苯和乙苯?
提示:分别取少量两种液体,加入酸性KMnO4溶液,使其褪色的为乙苯,不褪色的为苯。
(3)(教材二次开发)结合苯和甲烷的性质,结合教材中甲苯的硝化反应,考虑甲
苯与溴分别在催化剂、光照条件下得到的一溴代物有几种?
提示:2种,1种。光照条件下取代甲基上的氢原子得到
;催化剂条
件下取代苯环上与甲基处于邻位和对位的氢原子得到
、
。
三、芳香烃的来源及其应用
1.芳香烃
分子中含有一个或多个_____的烃称为芳香烃。
2.芳香烃的来源
苯环
3.一些简单芳香烃的应用:
4.稠环芳香烃
由两个或两个以上的苯环共用相邻的2个碳原子而成的芳香烃。如萘
,蒽
。
【自主探索】苯及苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物之间是什么关系?
提示:苯及苯的同系物属于芳香烃,芳香烃包括苯及苯的同系物,还包括其他含
有苯环的烃类,而只要含有苯环的化合物都是芳香族化合物。其三者关系可用
图示表示如右:
关键能力·合作学习
知识点一 苯、苯的同系物、烃的纵横比较?
1.苯与苯的同系物的相同点
2.苯与苯的同系物的不同点
(1)苯的同系物中苯环和侧链的相互影响
(2)苯的同系物的两种取代——以甲苯为例:
【合作探究】
(1)是不是所有的苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色?(宏观辨
识与微观探析)
提示:并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色,如
,由
于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子,所以不能使酸性KMnO4溶液褪色。
(2)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?(科学探究与创新意识)
提示:苯环对侧链的影响,使苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色,而烷烃不能。
侧链对苯环的影响,如甲苯与硝酸反应使苯环上甲基的邻位和对位的氢原子变
得活泼,生成三硝基甲苯,而苯与硝酸反应只生成硝基苯。
(3)(情境应用)均三甲苯(间三甲苯)是一种城市中常见的挥发性有机化合物(VOC),主要由燃烧产生。它在气雾和对流层臭氧的生成等大气化学的反应中发挥重要作用。由于苯环上的三个氢有着相同的化学环境,因此,均三甲苯有时在包含芳香质子的有机样品的核磁共振测定中用作内标物。
均三甲苯在一定条件下与液溴发生取代反应,得到的一溴代物有几种?写出结构简式。(宏观辨识与微观探析)
提示:2种
、
。均三甲苯分子中有2种等效氢,光
照条件下生成
,催化条件下生成
。
【典例示范】
【典例】(2020·衡水高二检测)分子式为C9H12的苯的同系物,已知苯环上只有一个取代基,下列说法中正确的是
( )
A.该有机物不能发生加成反应,但能发生取代反应
B.该有机物不能使酸性KMnO4溶液褪色,但能使溴水褪色
C.该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上
D.该有机物的一溴代物最多有6种同分异构体
【解题指南】解答本题应该注意以下两点:
(1)明确苯的同系物的结构特点及所给有机物的结构特点;
(2)明确常见烷基的结构及利用“等效氢”判断同分异构体的方法。
【解析】选D。A项,苯环可以发生加成反应,错误;B项,该苯的同系物可使酸性
KMnO4溶液褪色,错误;C项,由于侧链为烷基(—C3H7),故所有原子不可能共平面,
错误;D项,该有机物的结构为
时有6种一溴代物,结构为
时有5种一溴代物,正确。
【母题追问】(1)若上题的苯的同系物有两个支链,则可能有几种结构?
提示:3种。C9H12的苯的同系物有两个支链,分别为甲基和乙基,两者在苯环上可
以处于邻、间、对三种位置关系,结构简式为
(2)符合(1)条件的同分异构体各自的一溴代物有几种?
提示:
种。
【规律方法】芳香化合物同分异构体的书写及判断
(1)侧链只有一个烃基:先碳骨架异构,再官能团位置异构,后官能团类别异构。
如
的结构含有苯环,并且只有一个直链烃基支链的同分异
构体可能的结构有:
(2)有两个侧链:此时不仅要考虑支链异构问题,同时还要考虑在苯环上的
“邻、间、对”位置问题。如
的含有苯环和两个支链的同分
异构体有:
(3)有三个侧链:此时要采用“定一议二”原则,即先确定一个侧链,然后再讨论
一个支链分别在“邻”“间”“对”位时,另一个支链可能的位置情况。如
含有三个侧链的可能的结构有:
、
、
三种结构。
【素养训练】下图为酷似奥林匹克旗中的五环(如图)的有机物,科学家称其为奥林匹克烃。
(1)该烃的一氯代物有几种?
提示:7。该烃为对称结构,所以可以沿对称轴取一半考虑,如图所示,对连有氢原子的碳原子进行编号,如图所示,
则其一氯代物有七种。
(2)该烃能否使酸性KMnO4溶液褪色吗?
提示:不能,不存在碳碳双键。
(3)该烃的化学式是什么?该烃完全燃烧生成H2O的物质的量和CO2的物质的量相等吗?
提示:C22H14 不相等。该有机物的化学式为C22H14,燃烧生成n(H2O)∶n(CO2)=7∶22,生成H2O的物质的量小于CO2的物质的量。
(4)该烃是苯的同系物吗?
提示:不是。从结构上看,奥林匹克烃属于稠环芳香烃,不是苯的同系物。
知识点二 制取溴苯和硝基苯的实验设计?
1.溴苯的制取
(1)实验装置与各部分作用
实验装置
长直导管作用
一是:冷凝回流
二是:导气
硝酸银溶液
现象:有淡黄色沉淀生成
作用:证明发生取代反应而不是加成反应
(2)溴苯的除杂
①溴苯显褐色的原因:溴苯中溶有溴。
②除杂的实验操作:
(3)溴苯的创新制取
创新装置的优点:
①有分液漏斗,可控制液溴的量。
②加装一个用CCl4除溴蒸气的装置。
③倒扣的漏斗可以防倒吸,还可以尾气吸收。
2.实验室制备硝基苯的实验装置如图所示:
(1)水浴加热的好处:受热均匀,容易控制温度;温度计的位置:水浴中。
(2)试剂添加的顺序:先将浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入浓硫酸,并及时摇匀和冷却,最后注入苯。
(3)将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中,分离出粗硝基苯。
(4)纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体,其密度大于水。
(5)简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作:
【特别警示】制备溴苯、硝基苯的注意事项
(1)溴苯与溴互溶,不能用直接分液的方法分离。
(2)苯与溴的反应中催化剂不是Fe,而是FeBr3。
(3)配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时,一定要将浓硫酸注入浓硝酸,即将密度大的加入密度小的液体中,切不可将试剂的添加顺序颠倒。
【合作探究】(1)溴苯制备实验中能否用溴水代替纯溴?反应中加入Fe粉的作用是什么?(科学探究与创新意识)
提示:不能。苯与溴水不能发生取代反应生成溴苯。
Fe与Br2发生反应生成FeBr3,FeBr3作该反应的催化剂。
(2)硝基苯是无色液体,为什么制得的硝基苯呈黄色?怎样除去?(科学探究与创新意识)
提示:浓硝酸受热分解生成NO2,NO2溶于硝基苯中,使硝基苯呈黄色。净化步骤:水洗→碱洗→水洗→干燥。
(3)硝基苯制备实验中为何需控制温度在50～60
℃?(科学探究与创新意识)
提示:温度过低反应速率慢,温度过高会导致副反应发生。
【典例示范】
【典例】(2019·全国卷Ⅰ)实验室制备溴苯的反应装置如图所示,关于实验操作或叙述错误的是
( )
A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)明确溴苯制备原理。
(2)仔细分析装置的作用,注意苯和溴的挥发性对实验的影响。
【解析】选D。向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液后二者会立即发生反应产生溴化氢和溴苯,所以需先打开K,A正确;由于反应过程是放热的,所以溴蒸气会挥发,溶解在CCl4中,故装置b中的液体逐渐变为浅红色,B正确;本实验中苯与溴发生取代反应会产生溴化氢,可以与碳酸钠发生反应,故装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢,C正确;因溴苯不是固体,是油状液体,所以反应后的混合液经稀碱溶液洗涤,分液后得到溴苯,D不正确。
【母题追问】(1)上题哪个装置中的现象说明发生的反应类型为取代反应不是加成反应?
提示:装置c。发生取代反应生成的HBr与碳酸钠溶液反应,有CO2气体生成。
(2)装置c中漏斗的作用是什么?
提示:防倒吸。
【素养训练】
硝基苯是重要的基本有机中间体。硝基苯再硝化可得间二硝基苯,经还原可得间苯二胺,用作染料中间体、环氧树脂固化剂、石油添加剂、水泥促凝剂。
实验室通过苯与浓硫酸和浓硝酸的混合液在50～60
℃的水浴中加热制备硝基苯。已知苯与硝基苯的某些物理性质如下表所示。
熔点/℃
沸点/℃
状态
苯
5.5
80.1
液体
硝基苯
5.7
210.9
液体
(1)配制浓硫酸和浓硝酸混合液的操作是什么?
(2)分离硝基苯和水的混合物、分离硝基苯和苯的混合物的方法分别是什么?
(3)某同学用如图所示装置制取硝基苯:
①用水浴加热的优点是什么?
②指出该装置中的两处缺陷。
【解析】(1)配制混合液时,一般将密度大的液体加入密度小的液体中并不断搅拌,与稀释浓硫酸的方法类似。(2)硝基苯和水互不相溶,可用分液法分离;硝基苯和苯互溶,且沸点相差较大,可用蒸馏法分离。(3)①水浴加热可以使反应物受热均匀,且容易控制温度;②因烧杯底部温度高,作反应器的试管不能接触烧杯底部;苯和浓硝酸均易挥发,故应在试管口加一带长直玻璃管的橡胶塞,长直玻璃管起冷凝回流的作用。
答案:(1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入浓硝酸中,并不断搅拌,冷却 (2)分液法 蒸馏法 (3)①反应物受热均匀,且便于控制温度 ②试管不能接触烧杯底部 缺少冷凝回流装置
【课堂小结】
三言两语话重点
1.苯及同系物的化学性质的相同点
(1)取代反应(卤代反应、硝化反应);
(2)加成反应; (3)燃烧。
2.苯与苯的同系物化学性质的区别
(1)取代反应中取代的位置和个数不同;
(2)苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
3.苯的同系物的同分异构体
(1)一条支链:为碳链异构;
(2)两条支链:存在邻、间、对三个位置关系。
课堂检测·素养达标
1.下列物质中属于苯的同系物的是
( )
【解析】选D。苯的同系物的结构特点是含有一个苯环,且支链为烷基,D符合。
2.下列说法中,正确的是
( )
A.芳香烃的分子通式是CnH2n-6(n≥6)
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、浓硝酸等发生取代反应
【解析】选D。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,苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物,其通式为CnH2n-6(n≥7,且n为正整数);苯和甲苯都能与卤素单质、浓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,这是苯环与侧链之间的影响所致。
3.苯环实际上不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构,可以作为证据的事实有
( )
①苯的间位二取代物只有一种 ②苯的邻位二取代物只有一种 ③苯分子中碳碳键的键长均相等 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑤苯在加热和催化剂存在条件下,与氢气发生加成反应 ⑥苯在FeBr3存在的条件下,与液溴发生取代反应,但不能因化学变化而使溴水褪色
A.①②③④
B.②③④⑥
C.③④⑤⑥
D.全部
【解析】选B。苯不能因化学变化使溴水褪色,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,
都说明苯分子中没有典型的碳碳双键。若苯环上具有碳碳单键和碳碳双键交替
的结构,碳碳键的键长应该不等(双键键长比单键键长短),其邻位二取代物应该
有
和
两种,而间位二取代物只有一种。
4.下列能说明苯环对侧链的性质有影响的是
( )
A.甲苯在30
℃时与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯
B.甲苯能使热的酸性KMnO4溶液褪色
C.甲苯在FeBr3催化下能与液溴反应
D.1
mol甲苯最多能与3
mol
H2发生加成反应
【解析】选B。甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代反应,甲苯生成三硝基甲苯说明了甲基对苯环的影响,A错误;甲苯可看作是CH4中的1个H被—C6H5取代,苯、甲烷均不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色,甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸,苯环未变化,侧链甲基被氧化为羧基,说明苯环影响甲基的性质,B正确;甲苯和苯都能与液溴发生取代反应,所以不能说明苯环对侧链有影响,C错误;苯、甲苯都能与H2发生加成反应,是苯环体现的性质,不能说明苯环对侧链性质产生影响,D错误。
5.(1)下列有机物中属于脂肪烃的是________(填序号,下同),属于芳香烃的是________,属于苯的同系物的是________,属于脂环烃的是________。?
(2)烃A的相对分子质量是106,它能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但不能使溴水褪色。当用FeBr3作催化剂时,能与液溴反应,生成的一溴代物只有一种,则烃A的名称是________,它生成一溴代物的化学方程式是______________。?
【解析】(2)根据该烃的性质可知:该烃分子中无
且含苯环,设分子式为CxHy,
=8……10,因此其分子式为C8H10。苯环上的一溴代物只有一种,故A为对二甲苯,可与Br2发生甲基邻位上H的取代反应。
答案:(1)③④⑥ ②⑤ ⑤ ③④
(2)对二甲苯
6.人们对苯及芳香烃的认识有一个不断深化的过程。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,写出一种分子式为C6H6的含两个三键且无支链的链烃的结构简式:________________。?
(2)已知分子式为C6H6的有机物有多种,其中的两种为:
【素养新思维】
①这两种结构的区别表现在以下两方面:定性方面(即化学性质方面):Ⅱ能发生而Ⅰ不能发生的反应为________(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):与H2加成时Ⅰ需要H2________mol,而Ⅱ需要H2________mol。?
②C6H6还可能有一种立体结构,如
,该结构的二氯代物有________种。?
【解析】(1)C6H6的不饱和度为
=4,若只含有三键,则分子中含有2个
三键,符合条件的结构简式有:
HC≡C—C≡C—CH2CH3、HC≡C—CH2C≡C—CH3、
HC≡C—CH2—CH2—C≡CH、H3C—C≡C—C≡C—CH3。(2)①Ⅰ中碳碳键是介于碳
碳单键与碳碳双键之间的一种特殊的键,不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,也不能
与溴水发生加成反应;Ⅱ分子中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,能
与溴水发生加成反应。二者都能与溴发生取代反应,都能与氢气发生加成反
应。Ⅰ结构为苯,1
mol苯能与3
mol氢气发生加成反应,Ⅱ结构分子中含有2个
碳碳双键,所以其1
mol能与2
mol氢气发生加成反应。②根据等效氢,该结构中有1种氢原子,先进行一氯取代,产物有1种,再在一氯代物的基础上用1个氯原子代替1个氢原子可得二氯代物,2个氯原子的位置只有三种情况:一是都位于四边形面的边上(连接两个三角形面的两个顶点),二是四边形面的对角线上,三是三角形面的边上,所以二氯代物有3种同分异构体。
答案:(1)HC≡C—C≡C—CH2CH3或
HC≡C—CH2—C≡C—CH3或
HC≡C—CH2—CH2—C≡CH或
H3C—C≡C—C≡C—CH3
(2)①ab 3 2 ②3
课时素养评价
六 芳 香 烃
【基础达标】(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括9个小题,每题5分,共45分)
1.关于芳香烃的来源及其应用的认识中不正确的是
( )
A.石油化学工业中的催化重整可以获得芳香烃
B.苯、甲苯、二甲苯等都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.从煤焦油中可以获得苯
D.从煤中可以通过煤的干馏得到芳香烃
【解析】选B。从煤、煤焦油和石油化学工业中催化重整都可以获得芳香烃,需注意的是芳香烃中的苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
2.苯(C6H6)与乙炔(C2H2)相比较,下列叙述不正确的是
( )
A.都能燃烧,且在空气中燃烧均产生黑烟
B.都能发生加成反应
C.都能被KMnO4氧化,使酸性KMnO4溶液褪色
D.等质量的苯和乙炔,完全燃烧时耗氧量相同
【解析】选C。苯和乙炔分子中含碳量都很高,在空气中燃烧时均有黑烟产生,且两者最简式相同,故等质量的苯和乙炔完全燃烧时耗氧量相同,A、D正确;乙炔中含C≡C,易发生加成反应,苯在一定条件下也可与H2等发生加成反应,B正确;乙炔分子中含有不饱和键,易被KMnO4氧化,但苯由于其分子结构的特殊性,不易被KMnO4氧化,不能使酸性KMnO4溶液褪色,C错误。
3.(2020·滁州高二检测)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1
mol苯最多与3
mol
H2发生加成反应,是因为苯分子含有三个碳碳双键
【解析】选B。反应①为取代反应,有机产物为溴苯,不溶于水,密度比水的大,沉于底部,A项错误;反应②为苯的燃烧反应,属于氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟,B项正确;反应③为苯的硝化反应,属于取代反应,但有机产物为硝基苯,硝基苯不属于烃,C项错误;苯分子中的碳碳键为介于单键与双键之间的特殊的键,苯分子中并不含有碳碳双键,D项错误。
4.下列关于苯及其同系物的说法中,正确的是
( )
A.苯及其同系物可以含有1个苯环,也可以含有多个苯环
B.苯及其同系物都能与溴水发生取代反应
C.苯及其同系物都能与氯气发生取代反应
D.苯及其同系物都能被酸性KMnO4溶液氧化
【解析】选C。苯及其同系物都只含1个苯环,如果有多个苯环,就不符合“与苯相差1个或若干个CH2原子团”的条件了,A错误;苯及其同系物在FeBr3存在的条件下可以与纯溴发生取代反应,而不是与溴水反应,B错误;苯及其同系物均可以与氯气发生取代反应,C正确;苯不能被酸性KMnO4溶液氧化,D错误。
【补偿训练】
下列叙述中,错误的是
( )
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60
℃可反应生成硝基苯
B.甲苯与氯气在光照下发生一元取代反应,主要生成2-氯甲苯或4-氯甲苯
C.乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为
(苯甲酸)
D.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
【解析】选B。苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55～60
℃发生取代反应生成硝基苯和水,A项正确;甲苯与氯气在光照下反应,甲基上的氢原子被取代而苯环上的氢原子不被取代,B项错误;乙苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸,C项正确;苯环和碳碳双键在合适的条件下均能与氢气发生加成反应,苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷,D项正确。
5.如图所示是实验室制取溴苯的装置图,下列说法正确的是
( )
A.仪器A左上侧的分液漏斗中加入的是苯和溴水
B.仪器A的名称是蒸馏烧瓶
C.锥形瓶中的导管口出现大量白雾
D.碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气进入反应体系
【解析】选C。
与Br2的反应该用纯溴,A项错误;仪器A为三颈烧瓶,B项
错误;碱石灰的作用是防止溴蒸气及HBr进入空气,D项错误。
6.(2020·南昌高二检测)分子组成为C8H10苯的同系物,已知苯环上只有一个取代基,下列说法中正确的是
( )
A.该有机物不能发生加成反应,但能发生取代反应
B.该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但能使溴水褪色
C.该有机物的一溴代物有5种结构
D.该有机物分子中的所有原子可能在同一平面上
【解析】选C。分子组成为C8H10苯的同系物的结构简式为
。该有机
物含有苯环,能与氢气发生加成反应,苯环和烷基都可以发生取代反应,故A错
误;乙基连接苯环的C原子上含有H原子,可以被酸性高锰酸钾氧化,使酸性高锰
酸钾溶液褪色,但不能使溴水褪色,故B错误;一溴代物发生在苯环上取代有3种,
发生在乙基上有2种,所以共有5种,C正确;分子中含有甲基,具有甲烷的四面体
结构,所有原子不可能在同一平面上,D错误。
7.在实验室中,下列除去杂质的方法正确的是
( )
A.溴苯中混有溴,加入KI溶液,振荡,用汽油萃取溴
B.硝基苯中混有浓硝酸和浓硫酸,将其倒入NaOH溶液中,振荡、静置、分液
C.乙烷中混有乙烯,通入氢气在一定条件下反应,使乙烯转化为乙烷
D.乙烯中混有SO2和CO2,将其先后通入NaOH和酸性KMnO4溶液中洗气
【解析】选B。A项生成了新的杂质碘,且汽油与溴苯互溶,A错;C项无法控制氢气的用量,C错;乙烯与酸性KMnO4溶液反应,D错。
【补偿训练】
只用一种试剂就能将甲苯、己烯、四氯化碳、碘化钾溶液区别,该试剂可以是
( )
A.高锰酸钾酸性溶液
B.溴水
C.溴化钾溶液
D.硝酸银溶液
【解析】选B。甲苯和己烯都与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,不能鉴别,A错误;甲苯不溶于水,但密度比水小,四氯化碳不溶于水,但密度比水大,加入溴水,颜色层位置不同,己烯与溴水发生加成反应,碘化钾与溴水发生氧化还原反应,溶液颜色加深,可鉴别,B正确;加入溴化钾溶液,不能鉴别甲苯和己烯,二者不与溴化钾溶液反应且密度都比水小,C错误;加入硝酸银溶液,不能鉴别甲苯和己烯,二者与硝酸银不反应,且密度都比水小不能鉴别,D错误。
8.在分子
中,同一平面内的碳原子最多应有
( )
A.7个 B.8个 C.9个 D.14个
【解析】选D。苯分子是平面正六边形结构,分子中12个原子共平面。分析
的结构时,受苯环书写形式的局限而认为至少1～8号碳原子共
平面,实质上由于4、7、8、11四个碳原子共直线,两个苯环所确定的平面可以
绕该直线旋转,故至少有9个碳原子共面;若两平面重合,则所有的碳原子均在
同一平面上,即最多有14个碳原子共面。
9.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
结构中只含有两个不相同烷基,符合条件的烃有
( )
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种
【解析】选D。该烃不能使溴水褪色,可使酸性KMnO4溶液褪色,可判断该烃为
苯的同系物;分子结构中含有两个不相同的烷基,则一个为甲基,另一个为丙基
(—CH2—CH2—CH3、
),而两个烷基在苯环上有邻、间、对三种位
置,故符合条件的烃共有6种。
【补偿训练】
苯的一个氢原子被相对分子质量为57的烃基所取代,所得的一元取代物中能使
酸性高锰酸钾溶液褪色的有
( )
A.4种 B.3种 C.2种 D.1种
【解析】选B。相对分子质量为57的烃基为丁基,丁基有四种结构,其中
取代苯环上的一个氢原子后所得取代物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
二、非选择题(本题包括2个小题,共25分)
10.(12分)某实验小组用如图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻
硝基甲苯),反应原理:
实验步骤:①浓硝酸与浓硫酸按体积比1∶3配制混合溶液(即混酸)共40
mL;
②在三颈烧瓶中加入13
g甲苯(易挥发),按如图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈烧瓶中加入混酸;
④控制温度约为50～55
℃,反应大约10
min,三颈烧瓶底部有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共15
g。
相关物质的性质如下:
有机物
密度
/(g·cm-3)
沸点/℃
溶解性
甲苯
0.866
110.6
不溶于水
对硝基
甲苯
1.286
237.7
不溶于水,
易溶于液态烃
邻硝基
甲苯
1.162
222
不溶于水,
易溶于液态烃
(1)仪器A的名称是______________。?
(2)配制混酸的方法是?__________________________________________。?
(3)若实验后在三颈烧瓶中收集的产物较少,可能的原因是__________。?
(4)分离反应后产物的方案如下:
操作1的名称是________,操作2中不需要用到下列仪器中的________(填字母)。?
a.冷凝管 b.酒精灯 c.温度计
d.分液漏斗
e.蒸发皿
(5)本实验中邻、对硝基甲苯的产率为__________(保留小数点后一位)。?
【解析】(2)有关混酸溶液配制,一般将密度大的液体(浓硫酸)加入密度小的
液体(浓硝酸)中,由于二者混合会放热,所以需要搅拌,注意题给信息中有体积
比。(3)产物较少的原因:一是反应物的挥发所致,二是温度过高,副反应多。
(4)操作1分离无机和有机混合物(邻、对硝基甲苯不溶于水),用分液的方法。
操作2分离互溶的液态有机物多用蒸馏的方法。(5)根据方程式可知,1
mol甲
苯可生成1
mol一硝基甲苯的混合物,13
g甲苯完全反应,理论上生成一硝基甲
苯的质量为
g≈19.36
g,实际生成一硝基甲苯的质量为15
g,则本实验
中一硝基甲苯的产率=
×100%≈77.5%。
答案:(1)分液漏斗
(2)量取10
mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取30
mL浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断搅拌
(3)混酸未冷却即加入三颈烧瓶(或水浴温度过高),导致反应温度过高而产生大量副产物(或冷凝效果不佳导致浓硝酸、甲苯等反应物挥发而降低一硝基甲苯的产率) (4)分液 de (5)77.5%
11.(13分)已知:
③苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下
是用苯作原料制备某些化合物的转化关系图:
(1)A是一种密度比水________(填“小”或“大”)的无色液体;A转化为B的化
学方程式是________________________________________。?
(2)在“
”的所有反应中属于取代反
应的是________(填字母),属于加成反应的是________(填字母);用1H核磁共
振谱可以证明化合物D中有________种处于不同化学环境的氢。?
(3)B中苯环上的二氯代物有________种同分异构体;CH3NH2的所有原子
________(填“可能”或“不可能”)在同一平面上。?
【解析】(1)结合框图中苯转化为A的条件,可知A为硝基苯。可确定B中苯环上
甲基的位置,得出B为
。
(2)由苯到
的各个转化条件可知C为
,D为
。从而可推知各个反应的反应类型。
(3)B的结构简式为
,苯环上有4种不同的位置,其二氯代物的种类判断,
可固定一个氯的位置,移动另一个氯,可得有6种二氯代物,分别是
,CH3NH2可看成CH4中的一个氢原子被NH2取代,CH4的空间
构型为正四面体形,因此CH3NH2的所有原子不可能在同一平面上。
答案:(1)大
(2)a、b c 3 (3)6 不可能
【能力提升(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2个小题,每题6分,共12分)
12.(2020·兰州高二检测)要检验己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是
( )
A.先加足量溴水,然后再加入酸性高锰酸钾溶液
B.先加足量的酸性高锰酸钾溶液,然后再加入溴水
C.点燃这种液体,然后再观察火焰的颜色
D.加入浓硝酸后加热
【解析】选A。先加足量的溴水,己烯与溴水发生加成反应,排除双键的影响,然后再加入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色可说明己烯中混有少量的甲苯,故A正确;先加足量的酸性高锰酸钾溶液,二者均能使高锰酸钾溶液褪色,不能鉴别己烯中是否混有少量甲苯,故B错误;二者均含有C、H元素,不能利用燃烧来鉴别己烯中是否混有少量甲苯,故C错误;加入浓硝酸后加热的操作太麻烦,加热、控温、搅拌、回流等,且耗时长,甲苯是少量,不一定能观察到黄色,则不能鉴别己烯中是否混有少量甲苯,故D错误。
13.某有机物的结构如图所示,下列说法不正确的是
( )
A.与乙苯不互为同系物
B.分子中共直线的碳原子最多有4个
C.分子中共平面的原子最多有20个
D.与其互为同分异构体且萘环上只有一个侧链的共有4种
【解析】选C。此有机物苯环上的烃基含有不饱和键,与乙苯不互为同系物,A项正确;苯环对称轴上共有4个原子在一条直线上,又因为乙炔为直线形结构,故此分子中共直线的碳原子最多有4个,B项正确;分子中碳碳双键能提供平面结构,碳碳三键是直线形结构,分子中共平面的原子超过20个,C项错误;与其互为同分异构体且萘环上只有一个侧链,则该侧链为丙基,丙基有两种,萘环上共有两种等效氢,故满足条件的同分异构体共有4种,D项正确。
二、非选择题(本题包括1个小题,共18分)
14.(2020·郑州高二检测)芳香化合物A是一种基本化工原料,可以从煤和石油中得到。OPA是一种重要的有机化工中间体。A、B、C、D和OPA的转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是________________。?
(2)由A生成B的反应类型是____________。在该反应的副产物中,与B互为同分异构体的化合物的结构简式为_____________________________________。?
(3)写出C所有可能的结构简式___________________________________。?
(4)A与足量的酸性高锰酸钾溶液反应得到D的结构简式为___________
_________________________________________________________。?
【解析】(1)由A的分子式及B的结构简式可推知A为邻二甲苯(
)。(2)
相对于
少了4个氢原子,多了4个溴原子,故A生
成B发生的是取代反应,该反应的副产物很多,其中
与
互为同分异构体。(3)由C的分子式可知,A生成C发生的是一溴取代反应,故生
成物有两种,即
和
。(4)
被足量的酸性高
锰酸钾溶液氧化为
。
答案:(1)邻二甲苯 (2)取代反应 (共64张PPT)
单元素养评价(二)(第二章)
(90分钟 100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.(2020·哈尔滨高二检测)下列各组中的反应,属于同一反应类型的是( )
A.溴乙烷与NaOH水溶液共热制乙醇;丙烯与水反应制丙醇
B.甲苯与浓硫酸、浓硝酸混合加热制对硝基甲苯;甲苯与酸性KMnO4作用制苯甲酸
C.氯代环己烷与NaOH醇溶液共热制环己烯;丙烯与溴水反应制1,2-二溴丙烷
D.乙酸、乙醇与浓硫酸共热制乙酸乙酯;溴苯制备苯酚
【解析】选D。A项,前者为取代反应,后者为加成反应;B项,前者为取代反应,后者为氧化反应;C项,前者为消去反应,后者为加成反应;D项,两者都为取代反应。
【补偿训练】
聚氯乙烯树脂行业属于基础型和能源密集型产业,受需求和能源价格影响
较大,同时又是基础化工原料,因此与经济发展关联也非常紧密。按下列流程
制聚氯乙烯:
CH3CH2Br→CH2＝CH2→CH2Cl—CH2Cl→CH2＝CHCl→
没有涉及的
反应类型是
( )
A.加成反应
B.消去反应
C.取代反应
D.加聚反应
【解析】选C。该流程中涉及的反应依次是:消去反应、加成反应、消去反应和加聚反应,没有涉及取代反应。
2.下列有关物质的化学用语,正确的是
( )
A.乙炔分子的比例模型:
B.溴乙烷的电子式:
C.2-氯丙烷的结构简式:CH3CHClCH3
D.丙烯的键线式:
【解析】选C。乙炔为直线形分子,A错误;溴乙烷中溴原子最外层为8电子结构,
B错误;丙烯的键线式为
,D错误。
3.(2020·上饶高二检测)有8种物质:①乙烷 ②乙烯 ③乙炔 ④苯 ⑤甲
苯 ⑥溴乙烷 ⑦聚丙烯
⑧环己烯。其中既不能使酸性KMnO4溶液褪色,也不
能使溴的CCl4溶液褪色的是
( )
A.①②③⑤
B.④⑥⑦⑧
C.①④⑥⑦
D.②③⑤⑧
【解析】选C。甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色;乙烯、乙炔、环己烯既能使酸性KMnO4溶液褪色又能使溴的CCl4溶液褪色;乙烷、苯、溴乙烷、聚丙烯既不能使酸性KMnO4溶液褪色也不能使溴的CCl4溶液褪色。
4.(2020·湖州高二检测)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的
是
( )
A.甲、乙、丙、丁中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
B.甲中加入NaOH的水溶液共热,再滴入AgNO3溶液,可检验该物质中含有的卤素原子
C.乙发生消去反应得到两种烯烃
D.丙与NaOH的水溶液共热,反应后生成的醇能被氧化为醛
【解析】选D。甲、丙、丁与氢氧化钠的醇溶液不能发生消去反应,加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,没有沉淀生成,A项错误;甲中加入NaOH的水溶液共热,反应液没有进行酸化,再滴入AgNO3溶液,溶液中的OH-会干扰卤素原子的检验,B项错误;乙发生消去反应得到丙烯一种烯烃,C项错误;丙与NaOH的水溶液共热生成2,2-二甲基-1-丙醇,能被氧化为2,2-二甲基丙醛,D项正确。
5.(2020·沈阳高二检测)下列说法全部正确的是
( )
①环丙烷和乙烯的最简式相同
②相同质量的乙炔和苯充分燃烧耗氧量相同
③苯乙烯和丁烯互为同系物
④正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低
⑤标准状况下,11.2
L的己烷所含的分子数为0.5NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
⑥
分子中所有原子一定都在同一平面上
A.①②③
B.②④⑤⑥
C.①②④
D.①②④⑥
【解析】选C。①环丙烷和乙烯的最简式都是CH2,正确;
②乙炔和苯最简式都
是CH,相同质量的两种物质充分燃烧耗氧量相同,正确;③苯乙烯和丁烯的结构
不相似,不互为同系物,错误;
④正戊烷、异戊烷、新戊烷的支链逐渐增多,沸
点逐渐变低,正确;⑤标准状况下己烷为液体,11.2
L的己烷所含的分子数远大
于0.5NA,错误;⑥
分子中含有甲基,所有原子一定不在同
一平面上,错误。
6.下列物质中,既能发生水解反应,又能发生消去反应,但不能发生加成反应的是
( )
A.CH2＝CH—CH2CH2Cl
B.(CH3)3CCH2Br
C.CH3CHClCH＝CH2
D.CH3CHClCH2CH3
【解析】选D。A.含碳碳双键,可发生加成反应,含—Cl可发生水解反应、消去反应;B.不能发生加成反应、消去反应;C.含—Cl可发生水解反应、消去反应,含碳碳双键可发生加成反应;D.含氯原子可发生水解反应和消去反应,不能发生加成反应。
7.(2020·聊城高二检测)下列反应的产物中,一定不存在同分异构体的反应
是
( )
A.甲烷与氯气发生取代反应
B.丙烯与水在催化剂的作用下发生加成反应
C.异戊二烯[CH2＝C(CH3)—CH＝CH2]与等物质的量的Br2发生加成反应
D.2-氯丁烷(CH3CH2CHClCH3)与NaOH乙醇溶液共热
【解析】选A。A项,甲烷与氯气发生取代反应的四种有机产物均只有一种结构;B项,丙烯与水加成反应的产物可以是1-丙醇或2-丙醇两种同分异构体;C项,异戊二烯与Br2可以发生1,2-加成得两种产物,也可以发生1,4-加成,共有三种同分异构体;D项,2-氯丁烷消去反应的产物可以是1-丁烯,也可以是2-丁烯。
8.某烃的结构简式如下,下列说法不正确的是
( )
A.1
mol该烃完全燃烧需消耗O2
11
mol
B.与氢气完全加成后的产物中含2个甲基
C.1
mol该烃完全加成消耗Br2
3
mol
D.分子中一定共平面的碳原子有6个
【解析】选B。该有机物的分子式为C8H12,1
mol该烃完全燃烧消耗O2的物质的量
为11
mol,A项正确;该分子有一个支链,与氢气完全加成后的产物为
CH3CH2CH2CH(CH2CH3)2,含有3个甲基,B项错误;该分子含有一个
和一个
—C≡C—,1
mol该烃完全加成消耗Br2
3
mol,C项正确;该烃分子中含有
和—C≡C—,结合乙烯和乙炔的结构判断,分子中一定共平面的碳原子有6个,D
项正确。
【补偿训练】
下列关于
的说法正确的是
( )
A.所有碳原子可能共平面
B.除苯环外的碳原子共直线
C.最多只有4个碳原子共平面
D.最多只有3个碳原子共直线
【解析】选A。为了便于说明,对分子中的碳原子编号如下:
。根据乙炔和苯的分子结构可知,C1、
C2、C3、C4、C5共直线,而C5与其他4个原子成键,具有四面体结构,故C4、C5、C6
不共直线。根据乙烯的分子结构可知,C6、C7、C8也不共直线,故最多有5个碳原
子共直线,B、D项错误。C5、C6、C7、C8共平面,如图甲所示。
C1、C2、C5及苯环也共平面,如图乙所示。
通过旋转C5和C6之间的碳碳单键,可使平面α与平面β共面,故所有碳原子可能共平面,A项正确,C项错误。
9.(2020·锦州高二检测)类推的思维方法在化学学习与研究中常会产生错误的结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验才能确定其正确与否。下表中有关推论正确的是
( )
已知事实
推论
A
氯乙烷能发生消去反应
所有的卤代烃都能发生消去反应
B
乙烯分子中所有原子在同一平面上
丙烯分子中所有原子在同一平面上
C
乙烯在空气中燃烧有黑烟
苯在空气中燃烧产生的烟更浓
D
烷烃的含碳量随碳原子数的增大而增大
炔烃的含碳量随碳原子数的增大而增大
【解析】选C。只有卤原子相连碳原子的相邻碳原子上有氢原子的卤代烃才能发生消去反应,A错误;丙烯中有饱和碳原子,所有原子不可能共面,B错误;苯含碳量更高,在空气中燃烧产生的烟更浓,C正确;炔烃的含碳量随碳原子数的增大而减小,D错误。
10.(2020·南昌高二检测)桶烯的结构简式可表示为
,有关它的下列说
法中,不正确的是
( )
A.桶烯分子中所有原子在同一平面上
B.桶烯与苯乙烯(
)互为同分异构体
C.桶烯发生一氯取代时,其一氯取代产物只有2种
D.桶烯能使溴水和酸性KMnO4溶液都褪色
【解析】选A。桶烯分子中含有2个饱和碳原子,这2个饱和碳原子连接的4个原子在空间呈四面体结构,故其分子中所有原子不可能共平面,A错误;桶烯与苯乙烯的分子式均为C8H8,但结构不同,两者互为同分异构体,B正确;桶烯分子中有两种不同化学环境的氢原子,其一氯代物有2种,C正确;桶烯中含有碳碳双键,能使溴水和酸性KMnO4溶液都褪色,D正确。
11.有机化合物C4H8是生活中的重要物质,关于C4H8的说法中,错误的是
( )
A.C4H8可能是烯烃
B.C4H8中属于烯烃的同分异构体有4种
C.核磁共振氢谱有2种吸收峰的烯烃结构一定是
D.C4H8中属于烯烃的顺反异构体有2种
【解析】选C。C4H8中属于烯烃的同分异构体有
、
CH2＝CH—CH2CH3、CH3—CH＝CH—CH3(存在顺、反异构),共4种,其中核磁共振氢
谱有2种吸收峰的有
和
、
。
12.(2020·石家庄高二检测)下列化学反应的有机产物间不存在同分异构现象的是
( )
A.乙烷与Cl2在光照条件下的反应
B.甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在30
℃时反应
C.CH3CHBrCH2CH3与NaOH的乙醇溶液共热反应
D.CH3CH2CH2Br在NaOH水溶液中加热反应
【解析】选D。乙烷与氯气在光照条件下反应可以生成二氯乙烷、三氯乙烷等均有同分异构现象,故A错误;甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在30℃时反应,硝基的取代位置有邻、间、对三种,存在同分异构现象,故B错误;CH3CHBrCH2CH3与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应,可生成CH2＝CHCH2CH3或者CH3CH＝CHCH3两种同分异构体,故C错误;CH3CH2CH2Br与NaOH水溶液共热发生取代反应,—OH取代
—Br,生成CH3CH2CH2OH,不存在同分异构体,故D正确。
13.某有机物结构简式为
,下列叙述不正确的是
( )
A.1
mol该有机物在加热和催化剂作用下,最多能和4
mol
H2反应
B.该有机物能使溴水褪色,也能使酸性KMnO4溶液褪色
C.该有机物遇硝酸银溶液产生白色沉淀
D.该有机物在一定条件下能发生消去反应或取代反应
【解析】选C。该有机物中含有一个苯环和一个碳碳双键,1
mol该有机物能与
4
mol
H2加成,A正确;含碳碳双键,能使溴水褪色,苯环上的支链、碳碳双键均
能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;有机物中的Cl为原子而非离子,遇硝酸银溶液
不能产生沉淀,C不正确;分子中含有Cl原子,在NaOH溶液、加热条件下可以水解,
且与Cl原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,在NaOH的醇溶液、加热条
件下能发生消去反应,D正确。
14.(2020·天津静海区高二检测)下列实验中,不能达到预期目的的是( )
①苯、浓溴水、溴化铁混合制溴苯
②用裂化汽油萃取溴水中的溴
③用溴水除去混在苯中的乙烯,分液得到纯净的苯
④敞口久置的电石与饱和食盐水混合制乙炔
⑤将电石与水反应产生的乙炔通入溴水中,溴水褪色,证明乙炔和溴水发生了加成反应
⑥将溴乙烷和NaOH乙醇溶液混合共热,生成的气体直接通入酸性高锰酸钾溶液,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明有乙烯生成
A.②④⑥
B.①③⑤
C.①②④⑥
D.①②③④⑤⑥
【解析】选D。①制取溴苯,利用的是苯与液溴在溴化铁作催化剂条件下制备的,而不是浓溴水,故①错误;②裂化汽油中含有碳碳不饱和键,能与溴水发生加成反应,因此不能用裂化汽油萃取溴水中的溴,故②错误;③溴单质易溶于苯,苯中会引入新的杂质,故③错误;④敞口久置的电石能与空气中的水发生反应而变质,
因此用敞口久置的电石与食盐水反应无法得到乙炔,故④错误;⑤产生的乙炔中含有H2S等杂质,H2S能与溴水发生反应,而使溴水褪色,H2S对乙炔与溴水反应产生干扰,故⑤错误;⑥共热时,乙醇挥发,即气体中混有乙醇,乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此乙醇对气体的检验产生干扰,故⑥错误;综上所述,选项D正确。
15.将溴水分别与酒精、1-己烯、苯和四氯化碳混合,充分振荡后静置,下列现象与所加试剂不相吻合的是
( )
选项
A
B
C
D
试剂
酒精
1-己烯
苯
四氯化碳
现象
【解析】选A。酒精易溶于水,与溴水互溶,所以不能萃取溴水中的溴,溶液不分层,A项错误;1-己烯与溴发生加成反应生成无色的1,2-二溴己烷,1,2-二溴己烷不溶于水,所以溶液分层,上下两层均为无色,B项正确;苯和水不互溶,苯能萃取溴水中的溴,且苯的密度小于水的密度,所以溶液分层,上层为橙红色,下层为无色的水层,C项正确;四氯化碳和水不互溶,四氯化碳能萃取溴水中的溴,且水的密度小于四氯化碳的密度,所以溶液分层,下层为橙红色,上层为无色的水层,D项正确。
【补偿训练】
下列有机物检验方法正确的是
( )
A.取少量卤代烃与NaOH水溶液共热,冷却,再加AgNO3溶液检验卤素原子存在
B.用酸性KMnO4溶液检验溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热后的产物是否是乙烯
C.用溴水鉴别乙烯与乙炔
D.不能只用NaOH水溶液来鉴别一氯乙烷和三氯乙烷
【解析】选D。卤代烃水解后应先用稀HNO3酸化,否则NaOH和AgNO3会反应,影响实验的结果,A错误;溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热后发生消去反应,生成乙烯,可用酸性KMnO4溶液检验,但是乙醇也能被酸性KMnO4溶液氧化,所以应先通过水进行除杂,B错误;乙烯和乙炔均能使溴水褪色,所以溴水无法鉴别两者,C错误;只用NaOH水溶液无法鉴别一氯乙烷和三氯乙烷中氯原子的多少,D正确。
16.(2020·濮阳高二检测)下列说法正确的是
( )
A.某有机物燃烧只生成CO2和H2O,且二者物质的量相等,则此有机物的组成为CnH2n
B.一种烃在足量的氧气中燃烧并通过浓H2SO4,减少的体积就是生成的水蒸气的体积
C.某气态烃CxHy与足量O2恰好完全反应,如果反应前后气体体积不变(温度>
100
℃),则y=4;若体积减少,则y>4;否则y<4
D.相同质量的烃,完全燃烧,消耗O2越多,烃中含氢元素的质量分数就越高
【解析】选D。由题意可知有机物燃烧后产物只有CO2和H2O,生成物中含有碳、
氢元素,依据原子守恒可知该物质中一定含有碳、氢元素,氧元素不能确定,A项
错误;一种烃在足量的氧气中燃烧并通过浓硫酸,产物的体积减少的部分是生成
水蒸气的体积,B项错误;设该烃的化学式为CxHy,根据CxHy+(x+
)O2
xCO2+
H2O,体积差为x+
-[1+(x+
)]=
-1,即可得反应前后体积不变,则y=4;若体
积减少,则y小于4,反之则大于4,C项错误;因为一个碳原子对应消耗一个氧气分
子,四个氢原子对应消耗一个氧气分子,而一个碳原子的质量等于12个氢原子的
质量,12个氢原子消耗三个氧气分子,所以相同质量的烃,完全燃烧,消耗的O2越
多,则烃中氢元素的质量分数越高,D项正确。
【补偿训练】
下列关于分子组成为CxHy的烷烃、烯烃、炔烃的说法中不正确的是( )
A.当x≤4时,常温常压下均为气体
B.y一定为偶数
C.燃烧1
mol
CxHy时,消耗氧气(x+
)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高
【解析】选D。根据CxHy的燃烧通式CxHy+(x+
)O2
xCO2+
H2O(150
℃时,
水为气态)可知,反应前后物质的量变化为x+
-(1+x+
)=
-1。当y=4时,
反应前后压强不变,如CH4、C2H4;当y>4时,反应后压强增大,如C2H6;当y<4时,反
应后压强减小,如C2H2。
二、非选择题(本题包括5小题,共52分)
17.(10分)(1)乙烯、乙炔、甲苯、苯乙烯(
)4种有机物分别在一定
条件下与H2充分反应。
①若烃与H2反应的物质的量之比为1∶3,说明该烃分子中存在__________结构,
它是______________。?
②若烃与H2反应的物质的量之比为1∶2,说明该烃分子中存在__________结构,
它是______________。?
③苯乙烯与H2完全加成的物质的量之比为____________________。?
(2)按分子结构决定性质的观点可推断
有如下性质:
①苯基部分可发生__________反应和__________反应;?
②—CH＝CH2部分可发生________反应和________反应;?
③该有机物滴入溴水后生成产物的结构简式为____________________;滴入酸性高锰酸钾溶液后生成产物的结构简式为________________。?
【解析】
由不同的官能团与H2的定量反应,可以确定分子的结构。(2)①苯环可以发生加成反应和取代反应;②碳碳双键可以发生加成反应和氧化反应;③滴入酸性高锰酸钾溶液后—CH＝CH2被氧化为羧基。
答案:(1)①苯环 甲苯 ②碳碳三键 乙炔
③1∶4
(2)①加成 取代 ②加成 氧化
③
18.(10分)某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
(1)A的结构简式为______________________。?
(2)A中的碳原子是否都处于同一平面?________(填“是”或“不是”)。?
(3)在如图中,D1、D2互为同分异构体,E1、E2互为同分异构体。
反应②的化学方程式为______________________;?
C的化学名称是____________;E2的结构简式是_________________________;
④⑥的反应类型依次是____________、____________。?
【解析】(1)用商余法先求该烃的化学式,n(CH2)=
=6,化学式为C6H12,分子
中含有一个碳碳双键,又只有一种类型的氢,说明分子结构高度对称,结构简式
为
。
(2)由于存在碳碳双键,因此该分子中所有碳原子共平面。
(3)A和Cl2发生加成反应,产物再经反应②得共轭二烯烃C(
),D1
是C和Br2发生1,2-加成反应的产物,而D1和D2互为同分异构体,可知D2是C和Br2
发生1,4-加成的产物,生成物D1和D2分别再发生水解反应生成E1和E2。
答案:(1)
(2)是
(3)
2,3-二甲基-1,3-丁二烯
加成反应(或1,4-加成反应) 取代反应(或水解反应)
19.(10分)化学兴趣小组学生用如图所示的装置探究苯和液溴的反应并制备溴苯。
请分析后回答下列问题:
(1)关闭F夹,打开C夹,由A口向装有少量苯的三颈烧瓶中加入少量液溴,再加入
少量铁屑,塞住A口,则三颈烧瓶中发生反应的化学方程式:__________。?
(2)D试管内出现的现象为__________________________________。?
(3)E试管内出现的现象为______________________________________。?
(4)三颈烧瓶右侧导管特别长,除导气外还起的作用是__________。?
(5)在三颈烧瓶中仍有气泡冒出时打开F夹,关闭C夹,可以看到的现象是______。?
(6)反应结束后分离三颈烧瓶中的溴苯的实验方法是_________。(铁屑已分离)?
【解析】(1)在催化剂作用下,苯和液溴发生取代反应生成溴苯。(2)生成的溴化氢极易挥发,溶于水显酸性,使紫色石蕊溶液变红。(3)溴化氢溶于水和硝酸银反应生成溴化银淡黄色沉淀,即实验现象为溶液中产生淡黄色沉淀。(4)由于苯和液溴都是易挥发的,即三颈烧瓶右侧导管除导气外还起的作用是冷凝回流。(5)由于溴化氢极易溶于水,所以在三颈烧瓶中仍有气泡冒出时打开F夹,关闭C夹,可看到现象是与F相连的广口瓶中的NaOH溶液流入三颈烧瓶中。(6)溴苯不溶于水,分液即可得到溴苯。
答案:(1)
(2)紫色石蕊溶液变红
(3)溶液中有淡黄色沉淀生成
(4)冷凝回流
(5)与F相连的广口瓶中的NaOH溶液流入三颈烧瓶
(6)分液
20.(10分)石油裂化可得到有机物(CH3)2C＝C(CH3)2(以下用A表示)。
(1)A的系统命名为________;A在通常状况下呈________(填“气”“液”或“固”)态。?
(2)A与Br2的加成产物B与NaOH的乙醇溶液共热可生成二烯烃C,则C的结构简式为__________________________________________________;?
B生成C的反应类型为__________________________________。?
(3)C与一定量Br2反应可能生成D、E和G,而D与HBr的加成产物只有F,则F的结构简式为________________。?
(4)C的一种同分异构体H与酸性KMnO4溶液反应生成己二酸,则H的结构简式为________________;C的同分异构体中不可能有________(填字母)。?
a.芳香烃
b.炔烃
c.环烯烃
d.二烯烃
【解析】(1)根据系统命名法知A的名称为2,3-二甲基-2-丁烯,通常状况下呈液
态。(2)A与Br2加成生成B:
B与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应生成二烯烃C:
则C的结构简式为
,B→C的反应类型为消去反应。
(3)
与Br2加成可以生成
、
、
,而D与HBr的加成只有一种产物F,可以确定D的结构简式为
,则F的结构简式为
。
(4)碳碳双键被KMnO4氧化后断键生成羧基,根据题意可知,C的一种同分异构体H
被KMnO4氧化后生成己二酸,可以确定H的结构简式为
;因为C中含有2个
碳碳双键,所以其同分异构体不可能为芳香烃。
答案:(1)2,3-二甲基-2-丁烯 液
21.(12分)卤代烃在工农业生产及人们的生活中具有广泛的用途。如CCl4可用作灭火剂,氟利昂曾用作冷冻剂,氯仿曾用作麻醉剂,卤代烃还是合成高分子化合物的原料。已知下面三个反应(其中A为氯代烃,B为烯烃):
反应①:
反应②:
反应③:
CH3CH2CH2CH2Br
请回答下列问题:
(1)化合物B的分子式为________。?
(2)假设A在核磁共振氢谱中有两组峰且峰面积之比为6∶1,则反应①的化学方程式为________________________________,?反应类型为________;A在KOH水溶液中加热反应,生成的有机化合物的结构简式为_________________。?
(3)写出B在有机过氧化物(R—O—O—R)中与HBr反应的化学方程式:_______
_____________________________________________。?
(4)下列有关实验室检验A中是否有氯元素的方法或试剂正确的是________(填字母)。?
a.燃烧法
b.AgNO3溶液
c.NaOH溶液+稀硝酸+AgNO3溶液
d.NaOH醇溶液+AgNO3溶液
【解析】(1)由反应②中碳元素守恒可知,B为含三个碳原子的烯烃,故为丙烯,分子式为C3H6。
(2)A为一氯丙烷,而在核磁共振氢谱中有两组峰且峰面积之比为6∶1的只有2-氯丙烷,其在KOH/醇溶液中发生消去反应,在KOH水溶液中发生取代反应。
(3)由反应③可知,B在有机过氧化物中与HBr发生加成反应,Br原子加在1号碳原子上。
(4)氯代烃在水溶液中不能电离出Cl-,需在碱性条件下水解或在NaOH的醇溶液中发生消去反应,才能使氯代烃中的氯原子转化为Cl-再用AgNO3溶液检验,但由于反应后的溶液都呈碱性,必须加硝酸中和后才能检验。
答案:(1)C3H6
