廣東版高考化學總復習專題十四烴及其衍生物的結構與性質（講解練）教學講練

1、專題十四烴及其衍生物的結構與性質高考化學 廣東專用考點清單考點一烴鹵代烴一、烴1.烴的組成、結構與通式2.烴的物理性質烴不溶于水,易溶于有機溶劑,密度均小于水。物理性質隨碳原子數(shù)遞增產生規(guī)律的變化。(1)相對密度:隨碳原子數(shù)的增加,密度增大。(2)熔、沸點:隨碳原子數(shù)增加,熔、沸點升高,一般情況下碳原子數(shù)相同碳原子數(shù)時,熔、沸點隨支鏈數(shù)增加而下降,如熔、沸點排序:正戊烷異戊烷新戊烷。3.烴的化學性質(1)甲烷的化學性質(2)乙烯的化學性質(3)乙炔的化學性質(與乙烯相似,但能分步加成)另外,乙炔與氧氣按一定比例混合可形成氧炔焰,產生高溫用于切割金屬。(4)1,3-丁二烯的性質順反異構:由于碳碳

2、雙鍵無法旋轉,當碳碳雙鍵上的碳原子各連接兩個不同的原子或原子團時,會產生順反異構。如:與互為順反異構。當相同原子或原子團在同一側稱為順式,反之則為反式,如為反式結構,為順式結構,形成高分子后若滿足上述情況,仍會出現(xiàn)順反異構,如稱作順丁橡膠。(5)苯與苯的同系物化學性質的比較二、鹵代烴1.鹵代烴的分類烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后所生成的化合物叫鹵代烴。按鹵原子數(shù)可分為一鹵代烴和二鹵代烴等;按烴基的不同可分為脂肪族鹵代烴和芳香族鹵代烴。一鹵代烴的通式:RX;飽和一鹵代烴的通式:CnH2n+1X(n1)。2.1-溴丙烷的物理性質純凈的1-溴丙烷是無色、難溶于水、密度比水大的液體,易溶于有機溶劑。

3、3.1-溴丙烷的結構與化學性質1-溴丙烷的結構式為,官能團為溴原子。1-溴丙烷可看作是丙烷分子里的一個氫原子被溴原子取代的產物。1-溴丙烷分子中CBr鍵具有較強的極性,在一定條件下易斷裂,能發(fā)生取代反應;另一方面由于烴基受鹵素原子(Br)的影響,-碳原子上的溴原子與-碳原子上的氫原子能發(fā)生消去反應。(1)消去反應:在一定條件下,從一個有機化合物分子中脫去一個或幾個小分子(如H2O、HBr等)生成不飽和(含雙鍵或三鍵)化合物的反應。如:CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CHCH2+NaBr+H2O+NaOH CH2BrCH2CH2Br+2NaOH+2NaBr+2H2O(2)水解反應(屬于取

4、代反應)CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBrBrCH2CH2Br+2NaOH HOCH2CH2OH+2NaBr(3)鹵代烴的水解反應和消去反應的比較鹵代烴發(fā)生水解反應還是發(fā)生消去反應,首先取決于分子的結構,其次受反應外部條件(如溶劑、溫度等)影響。 消去反應水解反應(取代反應)反應條件強堿的醇溶液(如NaOH的乙醇溶液),并加熱強堿的水溶液(如NaOH的水溶液),并加熱反應實質從分子中相鄰的兩個碳原子上脫去鹵化氫(HX)分子鹵代烴分子中的官能團X被官能團OH代替反應產物的特點一般有含或的物質生成生成醇類物質(含有羥基)注意1)并不是所有的鹵代烴都能發(fā)生消去反應,只有當連有鹵素

5、原子的碳原子的相鄰碳原子上連有氫原子時,才能發(fā)生消去反應。如CH3Br、等不能發(fā)生消去反應。2)由于苯環(huán)結構具有穩(wěn)定性,所以一般條件下鹵代苯難發(fā)生消去反應和水解反應。4.鹵代烴分子中鹵素原子的檢驗方法由于鹵代烴均難溶于水,鹵代烴分子中所含的鹵素原子不能像可溶性的金屬鹵化物中的鹵素離子那樣電離出來后直接用硝酸銀溶液檢驗,因此要通過以下的步驟才能檢驗:(1)將鹵代烴與過量NaOH溶液混合加熱,充分振蕩、靜置,使鹵代烴水解。(2)向混合液中加入過量的稀HNO3,中和過量的NaOH溶液。(3)向混合溶液中加入硝酸銀溶液,觀察生成沉淀的顏色。若有白色沉淀生成,則證明是氯代烴;若有淺黃色沉淀生成,則證明是

6、溴代烴;若有黃色沉淀生成,則證明是碘代烴?？键c二醇酚一、醇1.醇的概念和分類(1)概念:烴分子中飽和碳原子上的氫原子被羥基取代形成的化合物稱為醇。(2)分類:可按所含醇羥基數(shù)分為一元醇、二元醇、三元醇等;也可按所含的烴基分為脂肪醇、芳香醇。如CH3CH2OH為脂肪醇、一元醇;為脂肪醇、二元醇;為芳香醇、一元醇。2.醇的物理性質(1)溶解度:羥基為親水基,低級醇易溶于水(乙醇與水以任意比互溶),隨烴基碳原子增加,溶解度減小,隨羥基個數(shù)的增加,溶解度增大。(2)沸點:醇分子間存在氫鍵,醇的沸點遠高于相對分子質量相近的烷烴。3.醇的化學性質(1)醇的分子結構飽和一元醇的結構:,甲醇的結構式:,飽和一

7、元醇的通式:CnH2n+1OH(n1)。飽和一元醇可以看作是烷烴分子里的一個氫原子被羥基取代的產物,羥基的影響使得-碳原子和-碳原子形成的碳氫鍵比烷烴分子中的碳氫鍵易斷裂;飽和一元醇也可以看作是水分子里的氫原子被烷基取代后的產物,但烷基對羥基的影響使羥基中的氫原子不如水分子中的氫原子活潑。(2)醇的化學性質1)與活潑金屬發(fā)生置換反應:如與Na、Mg、Al的反應,反應時化學鍵a斷裂。2ROH+2Na 2RONa+H2利用此反應可檢驗羥基的存在,并可用關系式ROHH2計算分子中羥基的數(shù)目。2)與HX發(fā)生取代反應:b鍵斷裂。ROH+HX RX+H2O(用于由醇制鹵代烴)可看作鹵代烴水解反應的逆反應,

8、堿性環(huán)境有利于水解,酸性環(huán)境有利于取代。3)分子間發(fā)生脫水反應生成醚:a、b鍵斷裂。2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O4)發(fā)生消去反應:b、d鍵斷裂。CH3CH2OH CH2CH2+H2O-碳原子上必須含有氫原子,常用于實驗室制烯烴。5)發(fā)生催化氧化:a、c鍵斷裂。2RCH2OH+O2 2RCHO+2H2O(工業(yè)制醛類)或RCH2OH+CuO RCHO+Cu+H2O6)發(fā)生燃燒反應C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O(作燃料)7)酯化反應:a鍵斷裂。a.與有機酸的酯化CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2Ob.與無機含氧酸(如HNO3)的酯化C2H5O

9、H+HONO2 C2H5ONO2+H2O硝酸乙酯注意消去反應的結構要求:鹵代烴、醇在一定條件下能發(fā)生消去反應,生成CC鍵或鍵及小分子化合物,但并不是所有的鹵代烴、醇均可發(fā)生消去反應,需滿足與羥基、鹵素原子相連的碳原子相鄰的碳原子上有“H”(即碳上有“H”)才能發(fā)生消去反應。由于碳上無“H”,不能發(fā)生消去反應。4.生活中常見的有機物乙醇乙醇俗稱酒精,是一種無色且具有特殊香味的液體,密度比水小,沸點低,具有揮發(fā)性,能與水以任意比互溶。體積分數(shù)為75%的乙醇溶液可作醫(yī)用酒精。無水乙醇的制備方法:加入新制的生石灰,蒸餾制無水乙醇。檢驗酒精中是否含有水的方法:加入無水CuSO4,若變藍,說明酒精中含水;

10、否則,不含水。二、酚1.概念:羥基與苯環(huán)直接相連而形成的有機物,最簡單的酚為苯酚,化學式為。2.物理性質:純凈的苯酚是無色晶體,有特殊氣味,在空氣中易被氧化而呈粉紅色。常溫下溶解度較小,易溶于酒精,當溫度高于65 時,與水以任意比互溶。3.化學性質:OH與苯環(huán)直接相連,基團之間相互活化,由于苯環(huán)影響,酚羥基活性強于醇羥基;由于羥基影響,使苯酚中OH的鄰、對位氫原子活化,更容易發(fā)生反應。 考點三醛羧酸酯一、醛1.物理性質:甲醛為無色、有刺激性氣味的氣體,35%40%的甲醛水溶液被稱為福爾馬林;乙醛為無色、有刺激性氣味的液體,由于CHO為親水基團,低級醛的溶解度較大。2.化學性質醇、醛、酸相互轉化

11、關系:醇醛酸。 注意1.銀氨溶液配制:往AgNO3溶液中逐滴滴加稀氨水,先生成沉淀,再繼續(xù)滴加至沉淀恰好完全溶解。2.CHO與新制Cu(OH)2懸濁液、銀氨溶液反應時,均需在堿性條件中進行。3.能與H2發(fā)生催化加氫的含氧官能團為、;不能與H2發(fā)生加成反應的官能團為、。3.甲醛的特性(1)俗稱蟻醛,是烴的含氧衍生物中唯一一種常溫下為氣體的有機物。其中35%40%的甲醛水溶液叫福爾馬林,具有殺菌作用和防腐能力,常用于浸制標本等。甲醛也常用于制造酚醛樹脂、脲醛樹脂等。(2)甲醛的結構簡式為HCHO,四個原子在同一平面上;結構式為,其結構中相當于含有兩個醛基。1 mol HCHO能與4 mol Cu(

12、OH)2或4 mol Ag(NH3)2OH反應。二、羧酸1.組成:由烴基與羧基相連構成的化合物,官能團結構簡式為COOH,常見的羧酸有:HCOOH(甲酸)、CH3COOH(乙酸)(苯甲酸)、C15H31COOH(軟脂酸)、C17H33COOH(硬脂酸),羧基為親水基團,其化合物溶解度隨烴基碳原子數(shù)的增加而減小,如:CH3COOH(與水任意比互溶),(微溶于水)。 2.化學性質注意甲酸結構式為,既含有醛基,又含有酯基,故甲酸能與銀氨溶液及新制Cu(OH)2反應。同理,甲酸酯類()中也含有醛基,故甲酸酯類物質也能與銀氨溶液及新制Cu(OH)2反應。3.酯化反應實驗探究(1)原理CH3COOH+CH

13、3CH2OH CH3COOC2H5+H2O(2)裝置(3)反應的特點通常反應速率很慢。反應是可逆的,即反應生成的乙酸乙酯在同樣的條件下又部分發(fā)生水解反應生成乙酸和乙醇。(4)反應的條件及其意義加熱。加熱的主要目的是提高反應速率,其次是使生成的乙酸乙酯揮發(fā)而被收集,使平衡向正反應方向移動,提高乙醇、乙酸的轉化率。用濃硫酸作催化劑,提高反應速率。用濃硫酸作吸水劑,提高乙醇、乙酸的轉化率。(5)實驗室里制取乙酸乙酯時的注意事項化學藥品加入大試管時,不能先加濃硫酸。加熱要小心均勻地進行,以防乙酸、乙醇大量揮發(fā),液體暴沸。導氣管不能伸入飽和Na2CO3溶液內,以防倒吸。(6)實驗室里制乙酸乙酯時用飽和碳

14、酸鈉溶液吸收乙酸乙酯的主要優(yōu)點揮發(fā)出來的乙酸與碳酸鈉反應生成易溶于水的鹽,乙醇易溶于碳酸鈉溶液,利于乙酸乙酯與乙酸、乙醇的分離。乙酸乙酯在無機鹽溶液中溶解度較小,易于分層。(7)反應的規(guī)律有機酸與醇發(fā)生酯化反應時,酸脫羥基醇脫氫。4.生活中常見的有機物乙酸乙酸是一種有強烈刺激性氣味的無色液體,沸點為117.9 ,熔點為16.6 。當溫度低于16.6 時,乙酸就凝結成類似冰的晶體,故純凈的乙酸又稱冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇。三、酯1.組成與物理性質:酯可看作是中OH被ROH中的RO取代后的產物,結構簡式為,可簡寫為RCOOR。低級酯具有芳香氣味,是密度小于水的液體,難溶于水,易溶于有機溶劑。2.

15、化學性質: 注意若R為苯環(huán)時,由于生成的有酸性,能與NaOH反應,故反應為+2NaOH +H2O知能拓展限定條件下同分異構體的書寫有機推斷題中通常倒數(shù)第二問會考查限定條件下某種有機物同分異構體的種類及特定核磁共振氫譜面積比的有機物結構簡式的書寫。1.常見限定條件與對應結構能與NaHCO3反應產生氣體:含有COOH;能與NaCO3反應:含有COOH或;能發(fā)生水解反應:含有X(鹵代烴)或(酯基);能發(fā)生銀鏡反應:含有CHO;能與濃溴水反應生成白色沉淀:含有;能與FeCl3發(fā)生顯色反應:含有。注意某些情況由于分子式的限制,需一種結構同時符合兩個限定條件,以為例:(1)其中一種同分異構體滿足以下條件:

16、能發(fā)生銀鏡反應能發(fā)生水解反應由于滿足條件則分子中含CHO,滿足條件則分子中含,若同時存在兩個獨立的官能團,氧原子個數(shù)不足,故此時應考慮甲酸酯類結構。(2)其中一種同分異構體滿足以下條件:能發(fā)生水解反應水解產物能與FeCl3溶液發(fā)生變色反應此時若同時滿足條件、,需有酯基且水解后有苯酚生成,故此時應考慮苯酚酯類化合物()。2.含苯環(huán)的同分異構體數(shù)目分析(1)若苯環(huán)上含有兩個取代基,不管是否相同,均有鄰、間、對3種同分異構體。(2)若苯環(huán)上含有三個取代基,有以下分析:三取代基相同時有、3種。兩相同一不同,先固定相同取代基,通過對稱性分析。鄰位時,有2種結構;間位時,有3種結構,對位時,有1種結構,共

17、有2+3+1=6種結構。三個取代基全不相同時,有:,共4種結構;,共4種結構,共2種結構,共有4+4+2=10種結構。例(2019廣東七校聯(lián)考一,36)聚合物H()是一種聚酰胺纖維,廣泛用于各種剎車片,其合成路線如下:已知:C、D、G均為芳香族化合物,分子中均只含兩種不同化學環(huán)境的氫原子。Diels-Alder反應:+(1)生成A的反應類型是,D的名稱是,F中所含官能團的名稱是。(2)B的結構簡式是;BC的反應中,除C外,另外一種產物是。(3)D+GH的化學方程式是。(4)Q是D的同系物,相對分子質量比D大14,則Q可能的結構有種,其中核磁共振氫譜有4組峰,且峰面積比為1223的結構簡式為(任

18、寫一種)。(5)已知:乙炔與1,3-丁二烯也能發(fā)生Diels-Alder反應。請以1,3-丁二烯和乙炔為原料,選用必要的無機試劑合成,寫出合成路線(用結構簡式表示有機物,用箭頭表示轉化關系,箭頭上注明試劑和反應條件):。解題導引乙醇在濃硫酸、170 作用下生成A(乙烯),結合已知可知乙烯和發(fā)生了加成反應得到B()。根據(jù)C、D均為芳香化合物且分子中只含兩種不同化學環(huán)境的氫原子,結合D的分子式可知D為,結合反應條件逆推C為,故BC形成了苯環(huán),脫去了水;E為,最終G分子中也只含兩種不同化學環(huán)境的H,故取代基為對位結構,E硝化后變?yōu)镕(),再經(jīng)過還原反應變?yōu)镚(對苯二胺),最后為對苯二胺與對苯二甲酸發(fā)生縮聚反應,得到高分子化合物H。解析(2)由B、C的結構簡式及原子守恒可推知BC的反應中,除C外,另一種產物為H2O。(3)D與G發(fā)生縮聚反應生成H。(4)Q分子中苯環(huán)上的取代基可以是、,結構共有1+3+6=10種。答案(1)消去反應對苯二甲酸或1,4-苯二甲酸硝基、氯原子(2)H2O(3)n+n+(2n-1)H2O(4)1