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第2章官能团与有机化学反应烃的衍生物第1节有机化学反应类型,一、有机化学反应的主要类型1.加成反应加而成之，有进无出：（1）定义：有机化合物分子中的_两端的原子与其他原子或原子团结合，生成新的有机化合物的反应。,不饱和键,（2）参与反应的物质结构特点。能发生加成反应的不饱和键：_、_、苯环、碳氧双键（羰基）。能发生加成反应的物质类别：_烃、_烃、芳香族化合物、醛、酮等。发生加成反应的试剂：氢气、卤素单质、氢卤酸、氢氰酸(HCN)、水等。,碳碳双键,碳碳叁键,烯,炔,（3）加成反应的应用。合成乙醇：CH2CH2+H2O_；制备化工原料丙烯腈：CHCH+HCN_。,CH3CH2OH,CH2CHCN,2.取代反应取而代之，有进有出：（1）概念：有机化合物分子中的某些_被其他原子或原子团代替的反应。,原子或原子团,（2）写出下列反应的化学方程式。,3.消去反应：（1）概念：在一定条件下，有机化合物脱去小分子物质（如H2O、HBr等）生成分子中含有_的化合物的反应。,双键或叁键,（2）常见的消去反应：常见的能发生消去反应的物质有醇、卤代烃等。完成下表中的反应方程式：,CH3CH2OH,CH2CH2+H2O,4.氧化反应和还原反应：（1）概念。（2）常见反应。乙醇、乙醛、乙酸的转化关系：,氧原子,氢原子,氢原子,氧原子,化学方程式及反应类型：._，_反应；._，_反应；._，_反应。,2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,氧化,2CH3CHO+O22CH3COOH,氧化,CH3CHO+H2CH3CH2OH,还原,二、有机化学反应的应用1.有机化学反应类型的预测：,2.卤代烃：（1）概念：烃分子中的一个或多个氢原子被_取代后生成的化合物。（2）性质（以溴乙烷为例）：,卤素原子,C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr,CH3CH2Br+NaOHCH2CH2+NaBr+H2O,（3）在有机合成中的应用：,1.辨析下列说法的正误：（1）能发生加成反应的有机物一定含不饱和键。（）（2）丙烯与氯气只能发生加成反应。（）（3）甲醇或(CH3)3CCH2OH都不能发生消去反应。（）（4）由溴乙烷生成乙烯和生成乙醇的反应类型及反应条件均相同。（）（5）将乙醇与浓硫酸共热即可得到乙烯。（）,【答案解析】（1）。分析：发生加成反应的有机物中一定含有碳碳双键或碳碳叁键或碳氧双键等不饱和键。（2）。分析：丙烯与氯气混合在常温下发生加成反应，但在加热条件下，也可以发生-H取代反应，得到CH2ClCHCH2。（3）。分析：甲醇中只有一个碳原子，不能发生消去反应；(CH3)3CCH2OH中与羟基相连碳的相邻碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应。,（4）。分析：由溴乙烷得到乙烯的反应是消去反应，条件为碱的醇溶液、加热；由溴乙烷得到乙醇的反应是取代反应，条件是碱的水溶液。（5）。分析：乙醇在浓硫酸存在时，加热至140可以发生分子间脱水生成乙醚，加热至170发生消去反应生成乙烯。,2.下列有机反应中，不属于取代反应的是（）,【解析】选B。B项中的反应是氧化反应，A、C、D三项中的反应均属于取代反应。,3.与CH2CH2CH2BrCH2Br属于同一反应类型的是（）A.CH3CHOC2H5OHB.C2H5ClCH2CH2C.D.CH3COOHCH3COOC2H5,【解析】选A。题中所给反应属于加成反应，选项中B为消去反应，C、D为取代反应，只有A为加成反应。,4关于实验室制取乙烯的实验，下列说法中正确的是（）A反应中液体始终保持无色B产生的乙烯气体有刺激性气味C对反应的温度没有严格的限制D该反应类型为取代反应,【解析】选B。实验室制取乙烯用乙醇和浓硫酸，由于浓硫酸具有强氧化性，可以将乙醇脱水碳化，生成碳单质，所以反应一段时间后溶液逐渐变为黑色；生成的碳被浓硫酸氧化，浓硫酸被还原产生有刺激性气味的SO2气体；该反应的关键之一就是要使反应液的温度迅速升至170，该反应属于消去反应。,5在反应2HCHO+NaOH(浓)HCOONa+CH3OH中，HCHO（）A仅被氧化B未被氧化，未被还原C仅被还原D既被氧化，又被还原【解析】选D。由HCHOHCOONa发生氧化反应，由HCHOCH3OH发生还原反应，故应选D。,6中国古代有“女娲补天”的传说，现代人因为氟氯代烷造成的臭氧层空洞也在进行着“补天”，下列关于氟氯代烷的说法错误的是（）【解析】选B。CH2ClF只有一种结构，B选项错误。,一、有机化学反应的主要类型1.加成反应：（1）实质：有机物分子中的碳碳双键或碳碳叁键打开，原来不饱和键两端的原子各连接上一个新的原子或基团。（2）特点：一般是两分子反应生成一分子，类似于无机化学的化合反应。,（3）官能团与对应的试剂：,2.取代反应：（1）实质：有机物分子中的某些单键打开，其中的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替。含有极性单键的有机化合物与极性试剂发生取代反应的机理可以用下式表示：（2）特点：有加有减。,（3）不同类别物质发生取代反应的试剂及取代位置：,3.消去反应：（1）实质：脱去官能团和官能团邻位碳上的氢原子，生成碳碳双键或碳碳叁键。（2）特点：分子内脱去小分子（如H2O、HX等）。产物中含不饱和键。,（3）官能团及对应试剂：,【点拨】三大基本有机反应类型的对比,【微思考】（1）有机物中的羰基都可以发生加成反应吗？提示：不一定。醛、酮中的羰基一定条件下可以发生加成反应，而羧酸、酯中的羰基一般不能发生加成反应。（2）醇、卤代烃都可以发生消去反应吗？提示：不一定。能够发生消去反应的醇和卤代烃至少有两个碳原子，且与官能团相连碳原子相邻的碳原子（即-C）上必须有氢原子。,（3）CH3CHCH2与HBr发生加成反应，产物是否只有一种？提示：不是，有2种产物。由于CH3CHCH2和HBr都是不对称性分子，所以加成反应时溴原子连接的不饱和碳原子不同，得到的加成产物也不同。化学方程式为,（4）丙烷跟溴水中的Br2能发生取代反应吗？提示：不能，只有纯净卤素单质在光照条件下才能与丙烷发生取代反应，溶液中的卤素单质不能发生取代反应。,【过关题组】1.（2014金华高二检测）下图是一些常见有机物的转化关系，关于反应的说法不正确的是（）,A反应是加成反应B只有反应是加聚反应C反应是取代反应D只有反应是取代反应,【解题探究】（1）酯化反应和酯的水解反应是取代反应吗？提示：根据取代反应的定义可以判断酯化反应和酯的水解反应均属于取代反应。（2）由乙烯制备聚乙烯的反应属于什么反应类型？提示：乙烯是小分子化合物而聚乙烯属于有机高分子化合物，因此由乙烯制备聚乙烯的反应属于加聚反应。,【解析】选D。反应是乙烯与单质溴发生加成反应，故A正确；只有反应是由乙烯通过加聚反应得到聚乙烯，故B正确；反应是乙酸乙酯和水通过取代反应得到乙醇和乙酸，反应是乙醇和乙酸通过取代反应得到乙酸乙酯和水，反应是乙酸乙酯和水通过取代反应得到乙醇和乙酸，反应是乙醇和乙酸通过取代反应得到乙酸乙酯和水，故C正确；反应属于取代反应的有，故D错误。,2.（2014保定高二检测）下列反应属于取代反应的是（）A.乙醇和浓硫酸混合加热至170B.苯和液溴混合后加入少量铁屑C.甲苯与酸性高锰酸钾溶液混合D.乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中【解析】选B。A选项中的反应属于消去反应；B选项中的反应属于取代反应；C、D选项中的反应属于氧化反应。,【互动探究】(1)题1中没有标明序号的反应类型分别是什么？提示：乙烯乙醇属于加成反应，乙醇乙烯属于消去反应，乙醛乙酸属于氧化反应，乙醇乙酸属于氧化反应。（2）写出题2中A、B选项的反应的化学方程式。提示：A选项的化学方程式为CH3CH2OHCH2CH2H2O，B选项的化学方程式为+Br2,【变式训练】1.与反应CH2CH2CH2BrCH2Br的变化属于同一反应类型的是()A.C2H5ClCH2CH2B.CH3CHOCH3CH2OHC.D.CH3COOHCH3COOCH3,【解析】选B。题干中给出的反应为加成反应。A项为消去反应；B项CH3CHO与氢气发生加成反应（还原反应）生成CH3CH2OH；C项为取代反应；D项为酯化反应，属于取代反应。,2.下列物质中，既能发生消去反应，又能发生水解反应的是（）A.乙酸乙酯B.乙醛C.溴乙烷D.甲醇【解析】选C。乙酸乙酯能发生水解反应但不能发生消去反应，故A错误；乙醛中含醛基，可以发生加成反应和氧化反应，不能发生消去反应和水解反应，故B错误；溴乙烷既能发生消去反应也能发生水解反应，故C正确；甲醇分子中含有1个碳原子，不能发生消去反应，也不能发生水解反应，故D错误。,二、卤代烃的性质、制备1.物理性质：,2.化学性质：(1)水解反应（取代反应）：,3.制备方法：(1)取代反应：,(2)不饱和烃的加成反应：,【点拨】卤代烃的水解与消去反应（1）所有的卤代烃在NaOH的水溶液中均能发生水解反应。（2）并不是所有的卤代烃都能发生消去反应。没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl。有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。如,（3）不对称卤代烃的消去有多种产物：,【微思考】（1）乙烷与氯气反应生成一氯乙烷，乙烯与氯化氢反应也生成一氯乙烷。哪种方法更适宜制取纯净的一氯乙烷？提示：乙烷与氯气发生取代反应时，除生成一氯乙烷外，还有多种氯代产物生成，而乙烯与氯化氢加成的产物仅有一氯乙烷，因此更适宜制备纯净的一氯乙烷。,（2）写出由1-氯丁烷制2-丁醇的化学方程式。提示：1-氯丁烷和2-丁醇的区别是官能团的位置不同。可先将1-氯丁烷转化为1-丁烯，然后根据反应将1-丁烯和H2O加成制得2-丁醇。,（3）溴乙烷的水解反应与消去反应相比，其反应条件有何差异？由此你可得到什么启示？提示：溴乙烷的水解反应是以水为溶剂，而消去反应则是以乙醇为溶剂。由此可以看出同种反应物，反应条件不同，发生的反应不同，产物不同。,【过关题组】1.已知A是一种烃类，其相对分子质量为56，1molA与氧气充分燃烧后生成4molCO2。从化合物A出发有以下转化关系：,根据以上信息，回答以下问题：（1）化合物A的分子式为_，结构简式为_。（2）反应的化学方程式为_；属于_（反应类型）。（3）反应的化学方程式为_；属于_（反应类型）。（4）化合物B一定条件下可以与氢气发生加成反应，1molB最多可以消耗molH2，请写出该反应化学方程式：_。,【解题指南】解答本题需注意以下两点：（1）卤代烃发生取代反应和消去反应的条件。（2）有机物转化时，分子中官能团种类和位置的变化。,【解析】1molA与氧气充分燃烧后生成4molCO2，可知A烃中含有4个碳原子，因为相对分子质量为56，故分子式是C4H8，通过A与溴水反应的生成物可知A的结构简式为CH3CHCHCH3；反应是卤代烃在碱的醇溶液存在的条件下发生的消去反应，生成物B的结构简式为CH2CHCHCH2，其与溴水的反应是加成反应，据此写出反应的化学方程式；而1molCH2CHCHCH2与足量H2发生加成反应时最多需2molH2。,答案：(1)C4H8CH3CHCHCH3,2.（2014徐州高二检测）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，生成乙醇D.溴乙烷通常用溴与乙烷直接反应来制取,【解析】选B。A项，溴乙烷中无Br-，所以滴入AgNO3溶液，不会有沉淀生成；C项，溴乙烷与NaOH的醇溶液加热，可生成乙烯；D项，溴与乙烷反应产物有多种，所以制取溴乙烷可用乙烯与HBr加成。,【互动探究】（1）若将题1的反应的条件改为“NaOH的水溶液、加热”，则反应产物和反应类型有何变化？提示：2，3-二溴丁烷与NaOH的水溶液加热时发生取代反应，生成2，3-丁二醇，反应方程式如下：,（2）题1的反应物质B与Br2按物质的量11反应时有几种情况？提示：两种情况。由于物质B的结构为CH2CHCHCH2，因此与等物质的量的Br2反应时可发生1，2-加成和1，4-加成，生成的产物分别为和,【方法规律】卤代烃的水解反应与消去反应对比,【变式训练】由2-氯丙烷制备少量的1，2-丙二醇（HOCH2CHOHCH3）时需经过下列哪几步反应（）A.加成、消去、取代B.消去、加成、水解C.取代、消去、加成D.消去、加成、消去,【解析】选B。由2-氯丙烷首先发生消去反应制取丙烯，然后再由丙烯与氯气通过加成反应制取1，2-二氯丙烷，再由1，2-二氯丙烷通过水解反应即得产物1，2-丙二醇（HOCH2CHOHCH3）。,【备选要点】卤代烃中卤素原子的检验1实验原理：RXH2OROHHX，HXNaOH=NaXH2O，HNO3NaOH=NaNO3H2O，AgNO3NaX=AgXNaNO3，根据沉淀(AgX)的颜色可确定卤素原子的种类：AgCl(白色)、AgBr(浅黄色)、AgI(黄色)。,2.实验步骤。取少量卤代烃；加入NaOH水溶液；加热；冷却；加入稀硝酸酸化；加入AgNO3溶液，观察沉淀的颜色。即,3实验说明：(1)加热是为了加快卤代烃的水解反应速率，因不同的卤代烃水解难易程度不同。(2)加入稀硝酸酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH与AgNO3反应产生沉淀，影响对实验现象的观察和AgX沉淀的质量；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。(3)量的关系：RXNaXAgX，1mol一卤代烃可得到1mol卤化银(除F外)沉淀，常利用此量的关系来定量测定卤代烃中所含的卤原子数。,【微思考】（1）向溴乙烷中加入硝酸银溶液时，能观察到有淡黄色沉淀生成吗？提示：不能。溴乙烷是非电解质，不能电离出溴离子，因此加入硝酸银溶液时，不会有淡黄色溴化银沉淀生成。（2）将一氯乙烷与NaOH溶液共热后，然后加入硝酸银溶液，结果并没有观察到有白色沉淀产生，为什么？提示：一氯乙烷水解生成氯化氢，与NaOH发生中和反应后，NaOH可能有剩余，与硝酸银反应生成AgOH，分解后生成了灰黑色的Ag2O，因而没有观察到有白色AgCl沉淀产生。,【过关题组】1.（2014许昌高二检测）要检验溴乙烷中的卤素是不是溴元素，正确的实验方法是（）加入氯水振荡，观察是否有红棕色的溴出现加入NaOH溶液共热，冷却后加入稀硝酸至过量，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，观察有无浅黄色沉淀生成加入NaOH的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至过量，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成ABCD,【解析】选B。检验溴乙烷中含有溴元素，首先将它转化为溴离子，采用卤代烃的水解方法或醇中消去反应的方法，反应后生成的溴离子可以和银离子反应，生成淡黄色不溶于硝酸的沉淀溴化银，由此来检验溴乙烷中的溴元素，两种方法均可，B正确。,2.为鉴别卤代烃中所含卤素原子，现有下列实验操作步骤，正确的顺序是（）加入AgNO3溶液加入少许卤代烃试样加热加入5mL4molL-1NaOH溶液加入5mL4molL-1HNO3溶液A.B.C.D.,【解析】选C。卤代烃不溶于水，也不能电离出卤素离子，所以鉴定卤代烃中所含卤素原子时，可先使卤代烃水解生成相应的卤素离子，再加入HNO3中和碱，最后加入AgNO3溶液检验出卤素原子。,【提分必备关键点】1.掌握两个“2”：（1）2种常见的消去反应。卤代烃的消去（NaOH醇溶液，加热）。醇的消去（浓硫酸，加热）。（2）卤代烃的2种反应条件。卤代烃在强碱的水溶液中发生取代反应生成醇，在强碱的醇溶液中发生消去反应生成烯（炔）烃。,2.掌握两个“5”：（1）5种取代反应。水解；酯化；硝化；磺化；卤代。（2）5种加成反应。烯烃、炔烃、苯环、醛、酮与氢气的反应、油脂的氢化。烯烃与H2O、HX、X2等。醛、酮与HCN。CN与HCN、NH3。CC与HX、X2、HCN、NH3。,实验室制备乙烯的实验探究【真题判断】（在括号内打“”或“”）（1）(2013浙江高考)用乙醇和浓硫酸制备乙烯时，可用水浴加热控制反应的温度。（）分析：实验室制取乙烯需要控制反应温度为170，因此不能用水浴加热的方法。,（2）（2012上海高考）石油裂化主要得到乙烯。（）分析：石油裂化的目的是获得更多的液态轻质汽油。,（3）（2011广东高考）溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯。（）分析：溴乙烷在NaOH乙醇溶液中共热发生消去反应生成乙烯，故正确。,【案例探究】实验室用无水酒精和浓硫酸以13的体积比混合加热制乙烯气体的装置如下图：,请回答下列问题：（1）向烧瓶中加入无水乙醇、浓硫酸、碎瓷片时应按照怎样的顺序？提示：向容器中加入固体和液体时，应先加入固体再加入液体，以防止液体溅出；浓硫酸和无水乙醇混合时应先加入无水乙醇再加入浓硫酸，防止液体溅出。,（2）实验后期溶液会由无色变为黑色，且收集到的乙烯气体明显带有刺激性气味，原因是什么？提示：由于浓硫酸具有强氧化性，乙醇被浓硫酸碳化，生成炭，使溶液变黑；同时，炭与浓硫酸继续反应生成CO2、SO2和H2O，使制得的乙烯有刺激性气味。,（3）实验后期制得的乙烯气体中常含有杂质气体，将此混合气体直接通入溴水中能否证明乙烯发生加成反应的性质？为什么？提示：SO2具有还原性，能与Br2单质发生反应：Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr，而使溴水褪色，故不能将混合气体直接通入溴水证明乙烯的性质。,（4）如何证明制得的气体中含有乙烯气体？提示：可以先将混合气体通过足量的碱石灰，除去混合气体中的CO2、SO2和H2O，再将气体通入溴水中，溴水褪色证明含有乙烯。,【探究归纳】实验室制乙烯时温度的控制（1）实验中温度计的水银球要插入反应物的混合溶液中，因为测量的是溶液的温度。（2）实验过程中要使混合物的温度迅速上升并稳定于170左右，否则容易发生副反应浓硫酸与乙醇在140时反应的产物主要是乙醚，反应的化学方程式为2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3H2O。,（3）温度也不宜过高，因为温度高于170时，浓硫酸的氧化性更强，将乙醇脱水成炭，烧瓶内液体变黑，进一步氧化生成SO2、CO2等，使制得的乙烯不纯，并伴有刺激性气味。,【探究体验】实验室用浓硫酸和乙醇制取乙烯时，常会看到烧瓶中液体变黑，并在制得的乙烯中混有CO2、SO2等杂质。某课外小组设计了如图装置，证明乙烯中混有CO2、SO2，并验证乙烯的性质。,回答下列问题：(1)装置A是乙烯的发生装置，图中有一处明显的错误是_，烧瓶中碎瓷片的作用是_。(2)若要检验A中所得气体含有SO2，可将混合气体直接通入_(填代号，下同)装置，若要检验A中所得气体含有CH2CH2，可将混合气体先通入B装置，然后通入_装置，也可将混合气体干燥后，通入_装置。,(3)小明将从A装置出来的混合气体依次通过B、E、D、E，发现D装置前面的石灰水无明显变化，D装置后面的石灰水变浑浊。请对出现该现象的原因进行合理猜想：_。(4)若要一次性将三种气体全部检验出来，气体被检验出来的先后顺序是_、_、_。,【解析】乙烯是用乙醇和浓硫酸在170的温度下反应制得的，由于测定的是混合液的温度，因此温度计必须插入液面以下；由于反应物都是液体，因此需要加入碎瓷片，防止暴沸。根据CO2、SO2和CH2CH2三种物质的性质可知，CO2和SO2都能与NaOH、Ca(OH)2溶液反应，SO2和CH2CH2都能与溴水、酸性KMnO4溶液反应，但只有SO2能与品红溶液反应，只有CH2CH2能与溴的CCl4溶液反应，因此检验CO2前必须先检验并除去SO2，检验SO2前必须先检验并除去CH2CH2。第(3)小题中，使,D后面的石灰水变浑浊的气体只有CO2，但原来的CO2已被除尽，所以只能是新生成的，也只能是乙烯被氧化后的产物。,答案：(1)温度计水银球部分没有插入液面以下防止混合液在受热时暴沸(2)CD(F或G)G(3)乙烯被酸性KMnO4溶液氧化，生成CO2(4)乙烯SO2CO2,【巩固训练】实验室制取乙烯，常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫。有人设计下列实验以确定上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。,完成下列问题：(1)图中、装置可盛放的试剂是_；_；_；_(将下列有关试剂的序号填入上述空格内)。A.品红溶液B.NaOH溶液C.浓硫酸D.酸性KMnO4溶液(2)能说明二氧化硫气体存在的现象是_。,(3)使用装置的目的是_。(4)使用装置的目的是_。(5)证明含有乙烯的现象是_。,【解析】SO2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，因此设计实验检验乙烯的存在时，要先用NaOH溶液除去SO2，具体实验方案为,答案：(1)ABAD(2)装置中品红溶液褪色(3)除去SO2气体，以免干扰乙烯的检验(4)检验SO2是否除尽(5)装置中的品红溶液不褪色，装置中的酸性KMnO4溶液褪色,
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