高中化学选修五-第二章

高中化学选修五高中化学选修五-第二章第二章CnH2n+2(n1)C-C键，链状状CnH2n(n2)C=C键，链状状CnH2n-2(n2)CC键，链状状CnH2n(n3)C-C键，环状状CnH2n-6(n6)1个苯个苯环RX 官能官能团：X有有机机化化合合物物脂肪烃脂肪烃环烃环烃饱和链烃饱和链烃 烷烃烷烃不饱和链烃不饱和链烃芳香烃芳香烃苯及同系物苯及同系物脂环烃脂环烃 环烷烃环烷烃烯烃烯烃炔烃炔烃3.脂肪烃的化学性质(1)烷烃的化学性质取代反应。分解反应燃烧燃烧通式为。CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2Cl2(g)(l)(2)烯烃的化学性质与酸性KMnO4溶液的反应能使酸性KMnO4溶液 ，发生 反应。燃烧燃烧通式为。褪色氧化加成反应如CH2=CHCH3Br2；CH2=CHCH3H2O。加聚反应如nCH2=CHCH3 。CnH2n-2 (n4)代表物：代表物：1 1，3 3丁二烯丁二烯2 2、二烯烃的通式：、二烯烃的通式：CH2=CCH=CH2CH32-2-甲基甲基-1-1，3 3丁二烯丁二烯（异戊二烯）（异戊二烯）1 1、概念：含有、概念：含有两个两个碳碳双键碳碳双键（C CC C）的不饱和的不饱和链烃链烃二烯烃二烯烃CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2 CH2=CHCH=CH2 +Br2 CH2CH=CHCH2 BrBr CH2=CHCH=CH2 +Br2 CH2CHCH=CH2 BrBr1 1，2-2-加成加成1 1，4-4-加成加成3，4二溴1丁烯1，4-二溴二溴-2-丁烯丁烯n CH2=CH-CH=CH2 催化剂催化剂、P聚聚1，3-丁二烯丁二烯CH2-CH=CH-CH2 n 加聚加聚图图中中酸酸性性高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液也也可可用用溴溴水水或或溴溴的的四四氯氯化化碳碳溶液代替。溶液代替。乙炔的实验室制取乙炔的实验室制取制制得得的的电电石石中中含含有有杂杂质质，因因此此制制得得的的乙乙炔炔气气体体往往往往含含有有H2S、PH3而而有有特殊的臭味特殊的臭味CaC2+2HOH C2H2+Ca(OH)2装置：装置：固液发生装置固液发生装置（1）反应装置不能用）反应装置不能用启普发生器启普发生器，改用广口瓶和长颈漏斗，改用广口瓶和长颈漏斗因为：因为：a 碳化钙与水反应较剧烈，难以控反制应速率；碳化钙与水反应较剧烈，难以控反制应速率；b 反反应应会会放放出出大大量量热热量量，如如操操作作不不当当，会会使使启启普普发发生生器炸裂。器炸裂。（2）实验中常用饱和食盐水代替水，）实验中常用饱和食盐水代替水，目的：降低水的含量，得到平稳的乙炔气流。目的：降低水的含量，得到平稳的乙炔气流。c.除杂装置除杂装置:CuSO4溶液溶液(除乙炔中的除乙炔中的H2S、PH3等气体等气体)制取制取：收集一集气瓶乙炔气体，观察其物理性质收集一集气瓶乙炔气体，观察其物理性质实验探究实验探究实验实验现象现象将纯净的乙炔通入盛有将纯净的乙炔通入盛有KMnO4酸性溶酸性溶液的试管中液的试管中将纯净的乙炔通入盛有溴的四氯化碳将纯净的乙炔通入盛有溴的四氯化碳溶液的试管中溶液的试管中点燃验纯后的乙炔点燃验纯后的乙炔溶液紫色逐渐褪去。溶液紫色逐渐褪去。溴的颜色逐渐褪去，生成无色易溴的颜色逐渐褪去，生成无色易溶于四氯化碳的物质。溶于四氯化碳的物质。火焰明亮，并伴有浓烟。火焰明亮，并伴有浓烟。烷烃、烯烃、炔烃的结构烷烃、烯烃、炔烃的结构甲烷乙烯乙炔结构简式CH4CH2=CH2CHCH结构特点全部单键,饱和有碳碳双键,不饱和有碳碳三键,不饱和空间结构脂肪烃的来源及其应用脂肪烃的来源及其应用 脂肪烃的来源有脂肪烃的来源有石油石油、天然气天然气和和煤煤等。等。1.石油石油的综合利用的综合利用:a.常压分馏常压分馏可以得到石油气、汽油、煤油、柴油等；可以得到石油气、汽油、煤油、柴油等；b.减压分馏减压分馏可以得到润滑油、石蜡等分子量较大的烷烃；可以得到润滑油、石蜡等分子量较大的烷烃；c.催化裂化和裂解催化裂化和裂解得到轻质油和气态烯烃；得到轻质油和气态烯烃；d.催化重整催化重整获得芳香烃获得芳香烃2.某烷烃的结构简式为(1)用系统命名法命名该烃：_。解解析析该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。2,3二甲基戊烷(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)解解析析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。5(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。解解析析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。1(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。解解析析该烷烃分子中有6种等效氢，故与氯气反应生成的一氯代烷最多有6种。64.科学家在100 的低温下合成一种烃X，此分子的结构如图所示(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消耗氧气较多解析解析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；该烃的化学式为C5H4，故等质量燃烧时，CH4的耗氧量较多，D错误。答案答案A，题组三加成反应和氧化反应的规律题组三加成反应和氧化反应的规律6.月桂烯的结构如图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物(只考虑位置异构)理论上最多有()A.2种 B.3种C.4种 D.6种解析解析根据单烯烃和共轭二烯烃的性质可知有4种加成产物。C考点二苯的同系物芳香烃递进题组知识梳理苯是芳香烃的母体，苯环上的氢原子被其他烷基取代所得到的产物，即为苯的同系物。1.苯的同系物的特点有且只有一个苯环，侧链为烷烃基，分子组成符合通式CnH2n6(n6)知识梳理知识梳理设计实验制备溴苯和硝基苯设计实验制备溴苯和硝基苯1.制备溴苯制备溴苯 a.实验现象实验现象:(1)三颈烧瓶内充满红棕色三颈烧瓶内充满红棕色 气体，液体呈微沸状态；气体，液体呈微沸状态；(2)锥形瓶内充满白雾。锥形瓶内充满白雾。b.导管的作用导管的作用:(1)导气；导气；(2)冷凝挥发的苯和溴，使之回流，并冷凝生成的溴苯。冷凝挥发的苯和溴，使之回流，并冷凝生成的溴苯。c.导管末端不可插入锥形瓶内液面以下，否则发生倒吸。导管末端不可插入锥形瓶内液面以下，否则发生倒吸。d.因溴苯的沸点较高，溴苯留在烧瓶中，而因溴苯的沸点较高，溴苯留在烧瓶中，而HBr挥发出来。挥发出来。2.苯的硝化反应苯的硝化反应 硝化反应是分子里的氢原子被硝基硝化反应是分子里的氢原子被硝基(NO2)所取代的反应，属于取代反应。所取代的反应，属于取代反应。实验操作实验操作:a.在试管中加入浓在试管中加入浓 HNO3和浓和浓H2SO4的混合溶液；的混合溶液；b.混酸冷却到混酸冷却到50C以下，再加入以下，再加入1mL苯，塞好橡皮塞；苯，塞好橡皮塞；c.在在50C60C的水浴中加热的水浴中加热;d.反应完毕后，将混合物倒入盛有水反应完毕后，将混合物倒入盛有水的烧杯中，观察生成物的状态的烧杯中，观察生成物的状态实验现象实验现象:混合物在水中分层，下层为油状物混合物在水中分层，下层为油状物质质(有苦杏仁味有苦杏仁味)。将苯与溴水混合，充分振荡、静置，将苯与溴水混合，充分振荡、静置，用分液漏斗分出上层液体放置于试管用分液漏斗分出上层液体放置于试管中，若向其中加入一种试剂，可发生中，若向其中加入一种试剂，可发生反应产生白雾，该试剂可能是反应产生白雾，该试剂可能是()A A.亚硫酸钠亚硫酸钠 B B.溴化铁溴化铁 C C.锌粉锌粉 D D.铁粉铁粉BD2.2.苯的同系物苯的同系物a.a.概述概述 通式通式C Cn nH H2n2n6 6(n n6)6)；苯的同系物里都含有且只有一个苯的同系物里都含有且只有一个苯环，苯环上侧链全为烷基。苯环，苯环上侧链全为烷基。苯的同系物是芳香烃，芳香烃不苯的同系物是芳香烃，芳香烃不一定是苯的同系物。一定是苯的同系物。下列关于甲苯的实验中，能说明侧链下列关于甲苯的实验中，能说明侧链对苯环有影响的是对苯环有影响的是()A.甲苯硝化生成三硝基甲苯甲苯硝化生成三硝基甲苯 B.甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色 C.甲苯燃烧带有浓厚的黑烟甲苯燃烧带有浓厚的黑烟 D.甲苯与氢气可以发生加成反应甲苯与氢气可以发生加成反应A3.芳香烃(1)定义：分子中含有一个或多个苯环的碳氢化合物属于芳香烃。(2)结构特点：含有苯环，无论多少，侧链可有可无，可多可少，可长可短，可直可环。(3)稠环芳香烃：通过两个或多个苯环合并而形成的芳香烃叫做稠环芳香烃。稠环芳香烃最典型的代表物是萘()。深度思考1.苯的同系物被酸性KMnO4氧化的规律是什么？答答案案(1)苯的同系物或芳香烃侧链为烃基时，不管烃基碳原子数为多少，只要直接与苯环相连的碳原子上有氢原子，均能被酸性KMnO4氧化为羧基，且羧基直接与苯环相连。(2)并不是所有苯的同系物都能使酸性并不是所有苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色，如溶液褪色，如就不能，原因是与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子。2.苯的同系物卤代时,条件不同，取代位置不同，试举例说明。答答案案(1)在光照条件下，卤代反应发生在烷基上，记作“烷代光”。(2)在铁的催化作用下，卤代反应发生在苯环上，记作“苯代铁”。递进题组递进题组题组一芳香烃的同分异构体题组一芳香烃的同分异构体1.某烃的分子式为C10H14，它不能使溴水褪色，但能使酸性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.3种 C.4种 D.5种解解析析该烃的分子式为C10H14，符合分子通式CnH2n6，它不能使溴水褪色，但可以使酸性KMnO4溶液褪色，说明它是苯的同系物。因其分子中只含一个烷基，可推知此烷基为C4H9，它具有以下四种结构：CH2CH2CH2CH3、CH(CH3)CH2CH3、CH2CH(CH3)2、C(CH3)3，其中第种侧链上与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，不能发生侧链氧化，因此符合条件的烃只有3种。答案答案B3.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C.含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯取代物可能有3种解解析析含3个碳原子的烷基有两种，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。答案答案B6.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.在光照的条件下，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解解析析在光照的条件下，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。答案答案C反思归纳 苯与苯的同系物化学性质的区别苯与苯的同系物化学性质的区别1.苯的同系物发生卤代反应时，条件不同，取代的位置不同，一般光照条件下发生烷基上的取代，铁粉或FeBr3催化时，发生苯环上的取代。2.烷烃不易被氧化，但苯环上的烷基易被氧化。大多数的苯的同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能，可用此性质鉴别苯与苯的同系物。考点三卤代烃递进题组知识梳理知识梳理知识梳理1.卤代烃(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被 取代后生成的化合物。通式可表示为RX(其中R表示烃基)。(2)官能团是 。卤素原子卤素原子2.饱和卤代烃的性质(1)物理性质沸点：比同碳原子数的烃沸点要 ；溶解性：水中 溶，有机溶剂中 溶；密度：一般一氟代烃、一氯代烃比水小，其余比水大。高难易(2)化学性质水解反应：RXNaOH (R代表烃基)；RCHXCH2X2NaOH 。ROHNaXRCH(OH)CH2OH2NaX消去反应：有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等)，而生成 (如双键或三键)的化合物的反应。RCH2CH2XNaOH；RCH=CH2NaXH2O2NaOHCHCH2NaX2H2O。含不饱和键3.卤代烃的获取方法(1)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应如CH3CH=CH2Br2 ；CH3 CH=CH2HBr催化剂CH3CHBrCH2Br(2)取代反应如乙烷与Cl2：；苯与Br2：；C2H5OH与HBr：。深度思考1.实验室现有失去标签的溴乙烷、戊烷各一瓶，如何鉴别？答答案案利用戊烷密度小于水，溴乙烷密度大于水的性质鉴别。2.卤代烃遇AgNO3溶液会产生卤化银沉淀吗？答答案案不会，卤代烃分子中卤素原子与碳原子以共价键相结合，属于非电解质，不能电离出卤离子。3.证明溴乙烷中溴元素的存在，有下列几步，其正确的操作顺序是_(填序号)。加入硝酸银溶液 加入氢氧化钠溶液加热加入蒸馏水加入稀硝酸至溶液呈酸性加入氢氧化钠醇溶液解解析析由于溴乙烷不能电离出Br，可使溴乙烷在碱性条件下发生水解反应得到Br，向水解后的溶液中加入AgNO3溶液，根据生成的淡黄色沉淀，可以确定溴乙烷中含有溴原子。需要说明的是溴乙烷水解需在碱性条件下进行，加入AgNO3溶液之前需加入稀硝酸酸化，否则溶液中的OH会干扰Br的检验。或递进题组递进题组题组一卤代烃的两种重要反应类型题组一卤代烃的两种重要反应类型1.某有机物的结构简式为 ，下列关于该物质的说法中正确的是()A.该物质在NaOH的醇溶液中加热可转化为醇类B.该物质能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀C.该物质可以发生消去反应D.该物质可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应解解析析该物质在NaOH的水溶液中，可以发生水解反应，其中Br被OH取代，A项错误；该物质中的溴原子必须水解成Br，才能和AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀，B项错误；该有机物分子中与溴原子相连的碳原子的邻位碳上没有H，不能发生消去反应，C项错误；该物质含有碳碳双键，可与Br2发生加成反应，D项正确。答案答案D3.从溴乙烷制取1,2二溴乙烷，下列制备方案中最好的是()解解析析本题考查卤代烃制取方案的设计。在有机合成中，理想合成方案有以下特点：尽量少的步骤；选择生成副产物最少的反应原理；试剂价廉；实验安全；符合环保要求。在有机合成中引入卤原子或引入卤原子作中间产物，用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到产品纯度低。A项，发生三步反应，步骤多，产率低；B项，溴与烷烃发生取代反应，是连续反应，不能控制产物种类，副产物多；C项，步骤多，且发生卤代反应难控制产物纯度；D项，步骤少，产物纯度高。答案答案D易错警示1.注意看清卤代烃发生水解反应和消去反应的条件，书写化学方程式时容易混淆。2.烯烃与卤素或卤化氢加成可以去掉碳碳双键，卤代烃消去又会产生碳碳双键，有机合成中这两个反应组合使用，通常是为了保护碳碳双键，而不是其他目的。3.卤代烃是非电解质，检验卤素种类时，应先让其发生水解反应，然后用稀硝酸中和使溶液呈酸性才能加硝酸银溶液。在做题时容易忽视加硝酸中和碱这个环节。题组二有机合成中的重要桥梁题组二有机合成中的重要桥梁卤代烃卤代烃4.已知：RCH=CH2HX 。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：A E_；B D_；C E_。解析解析C3H7Cl的两种同分异构体分别为的两种同分异构体分别为CH3CH2CH2Cl或或 ，由图中的转化关系可知，由图中的转化关系可知E为丙烯为丙烯(CH3CH=CH2)。根据题目信息可知。根据题目信息可知B为为即即A为为CH3CH2CH2Cl，进一步推知，进一步推知C为为CH3CH2CH2OH，D为为答案答案(1)CH3CH2CH2Cl CH3CH2CH2OH 5.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线：其中，反应的产物名称是_，反应的反应试剂和反应条件是_，反应的反应类型是_。加成反应氯代环戊烷氢氧化钠醇溶液，加热6.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_。解解析析用商余法先求该烃的化学式，n(CH2)84/146，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，说明分子结构很对称，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”)。解析解析由于存在碳碳双键，因此分子中所有碳原子共平面。是(3)在下图中，D1、D2互为同分异构体，E1、E2互为同分异构体。反应的化学方程式为_；C的化学名称是_；E2的结构简式是_；、的反应类型依次_、_。解析解析A和Cl2发生加成反应，产物再经反应得共轭二烯烃 ，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醇E1和E2。答案答案2,3二甲基1,3丁二烯1,4加成反应取代反应(或水解反应)