2019届一轮复习全国通用版选修5烃和卤代烃学案

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第二节 烃和卤代烃 考纲定位 1.掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质。2.掌握卤代烃的结构与性 质以及与其他有机物之间的相互转化。3.掌握加成反应、取代反应和消去反应等 有机反应类型。 考点 1| 脂肪烃 (对应学生用书第 212 页) [考纲知识整合] 1．烷烃、烯烃和炔烃的组成、结构特点和通式 2．脂肪烃的物理性质 3．脂肪烃的化学性质 (1)烷烃的取代反应 ①取代反应：有机物分子中某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代 的反应。 ②烷烃的卤代反应 a．反应条件：气态烷烃与气态卤素单质在光照下反应。 b．产物成分：多种卤代烃混合物(非纯净物)＋HX。 c．定量关系： 即取代 1 mol 氢原子，消耗 1_mol 卤素单质生 成 1 mol HCl。 (2)烯烃、炔烃的加成反应 ①加成反应：有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合 生成新的化合物的反应。 ②烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应方程式) (3)加聚反应 ①丙烯加聚反应方程式为 ②乙炔加聚反应方程式为 nCH≡CH――→催化剂 CH===CH 。 (4)二烯烃的加成反应和加聚反应 ①加成反应 ②加聚反应：nCH2===CH—CH===CH2 ――→催化剂 CH2—CH===CH—CH2 。 (5)脂肪烃的氧化反应 烷烃 烯烃 炔烃 燃烧现象 燃烧火焰较明 亮 燃烧火焰明 亮，带黑烟 燃烧火焰很明亮， 带浓黑烟 通入酸性 KMnO4 溶液 不褪色 褪色 褪色 [高考命题点突破] 命题点 1 脂肪烃的组成、结构与性质 下列关于烷烃与烯烃的性质及反应类型的叙述正确的是( ) 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，而烯烃的通式一定是 CnH2n D．烷烃与烯烃相比，发生加成反应的一定是烯烃 D [A 项，烯烃可以含饱和键和不饱和键；B 项，烯烃可以发生取代反应；C 项，链状烷烃通式一定是 CnH2n＋2，环烷烃通式为 CnH2n，单烯烃的通式为 CnH2n，多烯烃的通式不是 CnH2n；D 项，加成反应是不饱和烃的特征反应。] 1．(2018·衡水模拟)下列分析中正确的是( ) A．烷烃在任何情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应 B．正丁烷分子中四个碳原子可能在同一直线上 C．常温常压下 是气态 D．烯烃、炔烃使溴水褪色的原理相似 D [烷烃通常情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应，但点燃条件下可以燃 烧，发生氧化反应，A 错误；正丁烷分子中四个碳原子呈锯齿状排列不可能 在同一直线上，B 错误； 分子式是 C6H14，常温常 压下是液态，C 错误；烯烃、炔烃使溴水褪色的原理均为加成反应，D 正确。] 2．科学家在－100 ℃的低温下合成一种烃 X，此分子的球棍模型如图所示(图中 的连线表示化学键)。下列说法正确的是( ) A．X 既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能使酸性 KMnO4 溶液褪色 B．X 是一种常温下能稳定存在的液态烃 C．X 和乙烷类似，都容易发生取代反应 D．充分燃烧等质量的 X 和甲烷，X 消耗氧气较多 A [观察该烃的球棍模型可知 X 的结构简式为 ，该烃分子中含有 碳碳双键，A 正确；由于是在低温下合成的，故该分子在常温下不能稳定存 在，B 错误；X 分子中含有碳碳双键，易加成难取代，C 错误；该烃的分子式 为 C5H4，故等质量燃烧时，CH4 的耗氧量较多，D 错误。] 3．某烃用键线式表示为 ，该烃与 Br2 加成时(物质的量之比为 1∶1)，所得的产物有( ) A．3 种 B．4 种 C．5 种 D．6 种 C [ 当 Br2 与 发 生 1,2 加 成 时 ， 生 成 物 有 ； 当 溴 与 发 生 1,4 加 成 时 ， 生 成 物 有 ，显然所得产物有 5 种，选项 C 符合题 意。] 命题点 2 烷烃或烯(炔)烃的结构确定 4．某气态烃 1 mol 能与 2 mol HCl 加成，所得的加成产物每摩尔又能与 8 mol Cl2 反应，最后得到一种只含 C、Cl 两种元素的化合物，则气态烃为( ) A．丙烯 B．1丁炔 C．丁烯 D．2甲基1,3丁二烯 B [根据加成与取代的定量关系可知气态烃为 C4H6。] 5．某烷烃的结构简式为 。 (1)用系统命名法命名该烃：_______________________________________。 (2)若该烷烃是由烯烃和 1 mol H2 加成得到的，则原烯烃的结构有________种。 (不包括立体异构，下同) (3)若该烷烃是由炔烃和 2 mol H2 加成得到的，则原炔烃的结构有________种。 (4)该烷烃在光照条件下与氯气反应，生成的一氯代烷最多有________种。 【解析】 (1)该烷烃中最长的碳链上有五个碳原子，属于戊烷，有两个取代 基，故其名称为 2,3二甲基戊烷。(2)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少 一个 H，该位置就有可能是原来存在碳碳双键的位置，除去重复的结构，该 烃分子中这样的位置一共有 5 处。(3)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少 两个 H，该位置就有可能是原来存在碳碳三键的位置，该烃分子中这样的位 置一共有 1 处。(4)该烷烃分子中有 6 种等效氢原子，故与氯气反应生成的一 氯代烷最多有 6 种。 【答案】 (1)2,3二甲基戊烷 (2)5 (3)1 (4)6 6．某烃的分子式为 C11H20,1 mol 该烃在催化剂作用下可以吸收 2 mol H2；用热的 酸性 KMnO4 溶液氧化，得到丁酮 该烃的结构简式：______________________________________________。 【答案】 [题后拓展] 烯烃、炔烃与酸性 KMnO4 溶液反应图解 考点 2| 芳香烃 (对应学生用书第 213 页) [考纲知识整合] 1．芳香化合物的分类 2．芳香烃 (1)芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的烃。 (2)芳香烃在生产、生活中的作用：苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烃都是重 要的有机化工原料，苯还是一种重要的有机溶剂。 (3)芳香烃对环境、健康产生影响：油漆、涂料、复合地板等装饰材料会挥发 出苯等有毒有机物，秸秆、树叶等物质不完全燃烧形成的烟雾和香烟的烟雾 中含有较多的芳香烃，对环境、健康产生不利影响。 3．苯的同系物与苯的性质比较 (1)相同点——苯环性质 取代卤化、硝化、磺化 加氢→环烷烃反应比烯、炔烃困难 点燃：有浓烟 (2)不同点 烷基对苯环有影响，所以苯的同系物比苯易发生取代反应；苯环对烷基也有 影响，所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 完成下列有关苯的同系物的化学方程式： ①硝化： ＋3HNO3 ――→浓 H2SO4 △ ③易氧化，能使酸性 KMnO4 溶液褪色： 4．苯的同系物的同分异构体 写出 C8H10 的属于芳香烃的所有同分异构体的结构简式： [高考命题点突破] 命题点 1 烃的空间原子共线、共面问题分析 1．下列有机化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是( ) 【导学号：97500198】 D [苯分子中 12 个原子处在同一平面上， 可以看作甲基取代 苯环上的 1 个氢原子，故所有碳原子在同一平面上；乙炔分子中的 4 个原子 在同一直线上，HC≡C—CH3 可以看作甲基取代乙炔中的 1 个氢原子，故所 有 碳原子在同一平面上；乙烯分子中 6 个原子在同一平面上， 可 看作乙烯分子中的两个氢原子被—CH3 取代，故所有碳原子在同一平面上； 甲烷为正四面体结构， 可看作甲烷分子中的 3 个氢原子被 —CH3 取代，故所有碳原子不在同一平面上。] 2．(1) 分子中至少有________个碳原子共面，最多有 ________个碳原子共面。 (2)CH3—CH===CH—C≡CH 分子中最多共面原子有________个，最多共线原 子有________个。 【解析】 (1) 中最多共面 C 有 16 个，至少有 11 个。 (2) ，最多共面原子有 9 个，最多共线原子有 4 个。 【答案】 (1)11 16 (2)9 4 [方法技巧] 有机物分子的共面、共线分析方法 1直接连在饱和碳原子上的四个原子形成四面体形。 2直接连在双键碳原子上的四个原子与双键两端的碳原子处在同一平面上6原 子共面。 3直接连在三键碳原子上的两个原子与三键两端的碳原子处在同一直线上4原 子共面。 4直接连在苯环上的六个原子与苯环上的六个碳原子处在同一平面上12原子共 面。 注意：有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键，均可绕键轴 自由旋转。 命题点 2 芳香烃的组成、结构、性质及应用 3．下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是( ) A．甲苯苯环上的一个氢原子被含 3 个碳原子的烷基取代，所得产物有 6 种 B．与 互为同分异构体的芳香族化合物有 6 种 C．含有 5 个碳原子的某饱和链烃，其一氯取代物可能有 8 种 D．菲的结构简式为 ，它与硝酸反应，可生成 5 种一硝基取代物 B [含 3 个碳原子的烷基有 2 种，甲苯苯环上的氢原子有 3 种，故产物有 6 种，A 正确；B 项中物质的分子式为 C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族 化合物中有 1 种醇(苯甲醇)、1 种醚(苯甲醚)、3 种酚(邻甲基苯酚、间甲基苯 酚和对甲基苯酚)，总共有 5 种，B 错；含有 5 个碳原子的烷烃有 3 种同分异 构体，正戊烷、异戊烷和新戊烷，其一氯代物分别为 3、4、1 种，C 正确； 由菲的结构简式可以看出其结构中含有 5 种氢原子，可生成 5 种一硝基取代 物，D 正确。] 4．异丙苯[ ]是一种重要的化工原料，下列关于异丙苯的说法 不正确的是( ) A．异丙苯是苯的同系物 B．可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯 C．在光照条件下，异丙苯与 Cl2 发生取代反应生成的氯代物有三种 D．在一定条件下能与氢气发生加成反应 C [在光照的条件下，主要发生侧链上的取代反应，可生成多种氯代物，包 括一氯代物、二氯代物等。] 5．(2018·邵阳模拟)有机物中碳原子和氢原子个数比为 3∶4，不能与溴水反应却 能使酸性 KMnO4 溶液褪色。其蒸气密度是相同状况下甲烷密度的 7.5 倍。在 铁存在时与溴反应，能生成两种一溴代物。该有机物可能是( ) A．CH≡C—CH3 B． C．CH2===CHCH3 D． B [该有机物不能与溴水反应，排除 A、C；与溴发生取代生成两种一溴代物， 确定 B，排除 D。] 命题点 3 特殊烃的结构与性质 6．苯并(a)芘是一种致癌物、致畸源及诱变剂，也是多环芳烃中毒性最大的一种 强致癌物。苯并(a)芘的结构简式如图所示，下列有关苯并(a)芘的说法中不正 确的是( ) A．苯并(a)芘的分子式为 C20H12，属于稠环芳香烃 B．苯并(a)芘与 互为同分异构体 C．苯并(a)芘在一定条件下可以发生取代反应，但不能使酸性 KMnO4 溶液褪 色 D．苯并(a)芘不易溶于水，易溶于苯、氯仿等有机溶剂 B [根据结构简式可得苯并(a)芘的分子式为 C20H12，苯并(a)芘是由 5 个苯环 形成的稠环芳香烃，A 对；苯并(a)芘与 分子式不同，不属于同分 异构体，B 错；苯并(a)芘分子中苯环上的氢原子在一定条件下可以发生取代 反应，但不能使酸性 KMnO4 溶液褪色，C 对；苯并(a)芘属于稠环芳香烃，是 一种相对分子质量比较大的有机物，易溶于有机溶剂苯、氯仿等，不易溶于 水，D 对。] 7．(1)已知立方烷的键线式如图 ，则立方烷的分子式为____________，一 氯代物有____________种，二氯代物有____________种。 (2)已知金刚烷的键线式如图 ，可以看作四个等同的六元环构成的立体 构型。 则金刚烷的分子式为________，一氯代物有________种，二氯代物有________ 种。 【答案】 (1)C8H8 1 3 (2)C10H16 2 6 考点 3| 卤代烃 (对应学生用书第 214 页) [考纲知识整合] 1．卤代烃的物理性质及对环境的影响 烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，官能团为—X(Cl、Br、 I)，饱和一元卤代烃的通式为 CnH2n＋1X(n≥1)。 (1)物理性质 (2)卤代烃对环境的影响 氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层，是造成臭氧空洞的主要原因。 2．卤代烃的化学性质 (1)卤代烃水解反应和消去反应比较 反应类型 水解反应(取代反应) 消去反应 反应条件 强碱的水溶液、加热 强碱的醇溶液、加热 断键方式 反应本质 和通式 卤代烃分子中—X 被水中 的—OH 所取代，生成醇； R—CH2—X＋ NaOH――→H2O △ R—CH2OH＋ NaX 相邻的两个碳原子间脱去小分 子 HX； ＋NaOH ――→醇 △ ＋NaX＋ H2O 特征 引入—OH，生成含—OH 的化合物 消去 HX，生成含碳碳双键或碳 碳三键的不饱和化合物 (2)写出下列的化学方程式(以 CH3CH2Br 为例) ①水解反应： CH3CH2Br＋NaOH――→水 △ CH3CH2OH＋NaBr。 ②消去反应： CH3CH2Br＋NaOH――→乙醇 △ CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。 提醒：卤代烃的桥梁作用 3．卤代烃的获取方法 (1)取代反应 如乙烷与 Cl2 的反应的化学方程式：CH3CH3＋Cl2――→光照 CH3CH2Cl＋HCl。 苯与 Br2 的反应的化学方程式： 。 C2H5OH 与 HBr 的反应的化学方程式： C2H5OH＋HBr――→△ C2H5Br＋H2O。 (2)不饱和烃的加成反应 ①丙烯与 Br2、HBr 的反应的化学方程式： CH2===CHCH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3、 或 CH3—CH2—CH2Br。 ②乙炔与 HCl 制氯乙烯的方程式为 CH≡CH＋HCl――→催化剂 △ CH2===CHCl。 [高考命题点突破] 命题点 1 卤代烃的两大性质及应用 1．(2018·玉溪模拟)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是( ) 【导学号：97500199】 A．四种物质中分别加入氯水，均有红棕色液体生成 B．四种物质中加入 NaOH 溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入 AgNO3 溶液，均有沉淀生成 C．四种物质中加入 NaOH 的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入 AgNO3 溶液，均有沉淀生成 D．乙发生消去反应得到两种烯烃 B [这四种有机物均不能与氯水反应，A 项不正确；B 项描述的是卤代烃中 卤素原子的检验方法，操作正确，B 项正确；甲、丙和丁均不能发生消去反 应，C 项不正确；乙发生消去反应只有一种产物，D 项不正确。] 2．有以下物质：①CH3Cl ②CH2Cl—CH2Cl (1)能发生水解反应的有________(填序号，下同)，其中能生成二元醇的有 ________。 (2)能发生消去反应的有________。 (3)发生消去反应能生成炔烃的有________。 【答案】 (1)①②③④⑤⑥ ② (2)②③⑤ (3)② [题后归纳] 1卤代烃消去反应规律 ①与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子或有邻位碳原子但无氢原子的卤代烃不 能发生消去反应。 ②有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成 不同的产物。 2卤代烃RX中卤素原子的检验方法 RX ――――――→加 NaOH 水溶液 △ R—OH NaX NaOH ―――――→加稀硝酸酸化 R—OH NaX ―――――→加 AgNO3 溶液 若产生白色沉淀 ―→X 是氯原子 若产生浅黄色沉淀―→X 是溴原子 若产生黄色沉淀 ―→X 是碘原子 命题点 2 卤代烃在有机合成中的桥梁作用 3．(2018·凤城模拟)以 2氯丙烷为主要原料制 1,2丙二醇[CH3CH(OH)CH2OH]时， 依次经过的反应类型为( ) A．加成反应→消去反应→取代反应 B．消去反应→加成反应→取代反应 C．消去反应→取代反应→加成反应 D．取代反应→加成反应→消去反应 B [有机物的合成，常采用逆推法，要生成 1,2丙二醇，则需要通过 1,2二 氯丙烷的水解反应，要生成 1,2二氯丙烷，则需要利用丙烯和氯气的加成反 应，而丙烯的生成，可利用 2氯丙烷的消去反应，所以依次经过的反应类型 为消去反应→加成反应→取代反应。] 4．现通过以下具体步骤由 制取 ，即 (1)从左到右依次填写每步反应所属的反应类型(填字母)：A．取代反应，B．加 成反应，C．消去反应，D．加聚反应。 ①________；②________；③________；④________； ⑤________；⑥________。 (2)写出①、⑤、⑥三步反应的化学方程式： ①_____________________________________________________________。 ⑤_____________________________________________________________。 ⑥_____________________________________________________________。 【答案】 (1)①a ②b ③c ④b ⑤c ⑥b [思维建模] 卤代烃RCH2CH2Br的桥梁作用