第2章 烃和卤代烃【知识清单】-2024-2025学年高二化学单元速记·巧练（沪科版2020选择性必修3）

第二单元 烃和氯代烃 01 思维导图 02 考点速记 课题1 脂肪烃 一、甲烷 1 甲烷的结构 名称 分子式 电子式 结构式 空间构型 甲烷 CH4 正四面体 注意：甲烷的分子结构和白磷的分子结构都是正四面体，但是二者并不完全一样，甲烷是以碳原子为体心，氢原子为顶点的正四面体，而白磷是以4个磷原子为顶点的中空的正四面体。 如何证明甲烷是正四面体结构呢？（答案：二氯甲烷只有一种结构） 教学建议：建议此问题老师能够通过提问的方式引导学生回答 2 物理性质：没有颜色，没有气味的气体，密度比空气小，难溶于水，是天然气，沼气，坑道气的主要成分。 3 化学性质： （1）稳定性：常温下与溴水，高锰酸钾溶液等都不反应。 （2）可燃性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，能够安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热。 CH4+2O2CO2+2H2O （注意：点燃甲烷前，一定要验纯） （3）取代反应：甲烷在光照下能和氯气发生取代反应。 CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl CH4+3Cl2CHCl3+3HCl CH4+4Cl2CCl4+4HCl 提问：该实验的实验现象是什么？如果1mol甲烷和1mol氯气反应，则产物是什么? 答案：量筒壁上出现油状液滴，量筒内水面上升。量筒内气体颜色变浅。 五种产物都有 注意：四种取代产物中只有CH3Cl是气体且比水轻，其他均为液体且比水重，CHCl3又称为氯仿 （4）在隔绝空气加强热的条件下裂解 CH4 C + 2H2 4 甲烷的实验室制备 （1）反应原料：无水醋酸钠和碱石灰 （2）反应原理： CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4↑ 拓展： （3）发生装置和收集装置： 发生装置：S + S g （大试管、酒精灯等） 收集装置：排水法或向下排空气法 （4）尾气处理：点燃法 （5）注意事项： ①药品为无水醋酸钠和碱石灰； ②生石灰可稀释混合物的浓度，使混合物疏松，便于甲烷逸出，同时也减少了固体NaOH在高温时跟玻璃的作用，防止试管破裂。此外，NaOH吸湿性强，生石灰还起到吸水的作用可以减小对制备甲烷反应的不利影响。 二、烷烃 1 烷烃的通式：CnH2n+2（n≥1） 2 烷烃的物理性质 （1） 状态：一般情况下，碳原子数为1-4的烷烃为_______态，5-16的为______态，16以上是固态。（注：新戊 烷在常温下为气态） （2） 溶解性：烷烃均________于水。 （3） 密度和熔沸点：随着碳原子数的递增，烷烃的熔沸点逐渐________,对于分子式相同的烷烃，支链越多，熔 沸点越______,随碳原子数增多，烷烃的密度逐渐______,但______水的密度 3 烷烃的化学性质 （1） 一般情况下比较稳定，不能使溴水，高锰酸钾等褪色。 （2） 取代反应：在光照下都能和卤素发生取代反应 拓展1：烷烃的一氯代物的书写方法（主要看烷烃共有几种氢原子，有几种氢就有几种一氯代物） 等效氢的判断：（1）分子中同一个碳原子上连接的氢等效（如甲烷上的氢原子）；（2）同一个碳上所连甲基上的氢 等效（如新戊烷）；（3）处于对称位置上的氢等效（如CH3—CH2—CH3,左右两个碳上的氢等效） 拓展2：烷烃的二氯取代物的书写方法 （1）先固定一个氯原子在链端碳原子上，然后再碳链上移动另一个氯原子，写出全部的结构；（2）然后将固定在链端碳原子上的氯移到第二个碳原子上，依然在碳链上移动另一个氯原子，写出与上面不同的结构；依次类推即可 （3） 氧化反应：在点燃的条件下都能和氧气反应生成二氧化碳和水（随着碳原子数的增多，燃烧越来越不充分，火焰明亮并伴有黑烟） CnH2n+2+（3n+1）/2O2nCO2+(n+1)H2O （4） 热解：在高温时，烷烃能分解成小分子 注：热解包括裂化和裂解，在无氧条件下，烷烃在高温下的反应称为裂化，依据温度的不同和催化剂的不同，可以分为热裂化和催化裂化，更高的温度又叫裂解 ，是深度裂化。 4 同系物 （1） 定义：结构相似，在分子组成上相差n个CH2原子团的物质（n≥1）。 注意：1结构相似，是指官能团要相同，2 分子组成上相差n个CH2原子团的也不一定是同系物，例如：C2H4和C3H6，可以是烯烃还可能是环烷烃。3：符合同一通式，结构相似，但不能相同 5 同分异构体 （1） 定义：分子式相同而结构不同的化合物。例 （2） 书写同分异构体的方法：烷烃同分异构体的书写通常采用“减链法” 主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间 6 烷烃的命名 （1）选主链——碳原子最多的碳链为主链； （2）编号位——定支链，要求取代基所在的碳原子的编号代数和为最小； （3）写名称——支链名称在前，母体名称在后；先写简单取代基，后写复杂取代基；相同的取代基合并起来，用 二、三等数字表示。 例：该有机物的名称是2，3-二甲基己烷 课题2 芳香烃 一、苯 1．苯的结构 苯分子具有平面正六边形结构 （1）6个碳原子与6个氢原子均在同一个平面上。 （2）各个键角都是120° （3）苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键 2．苯的物理性质 苯是无色带有特殊气味的液体，沸点80 ℃，熔点5.5 ℃，密度比水小，在660体积的水中只能溶解1体积的苯。 3．苯的化学性质 （1）苯的氧化反应： ①苯不能被酸性高锰酸钾氧化； ②苯燃烧时产生明亮并带有浓烟的火焰。 2+15O212CO2+6H2O+Br2 Fe Br +HBr （2）苯的取代反应： ①苯和液溴的取代反应。铁作催化剂， 产物中溴苯是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色（可加NaOH溶液，震荡后用分液漏斗分离可除去），在瓶口出现白雾。 ②苯和HNO3的硝化反应： 生成物硝基苯是一种无色有苦杏仁味的油状液体，密度比水大，有毒。 注意： ①浓硫酸作催化剂、脱水剂 ②在55～60 ℃的水浴条件下进行反应，温度过高，苯易挥发、硝酸易分解，同时苯和浓硫酸会发生副反应 （磺化反应） ③混合两酸的配制方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入浓硝酸中，并不断搅拌至冷却。 ④实验中，生成物是一种淡黄色的油状液体，是因为硝基苯中混有了硝酸分解产生的NO2 【思考】如何除去酸和NO2？ 【回答】依次加入蒸馏水和NaOH溶液洗涤，再用分液漏斗分液即可 ⑤要用水浴加热，用水控制温度，温度计放在水中。 （3）苯和H2的加成反应：-----苯不具有典型的双键所应有的加成反应性质，与烯烃相比，苯不易发生加成反应，但在特殊情况下（催化剂、一定温度），仍能发生加成反应 （从此反应发现，苯的结构中在加成反应时可以看成有三个双键） 4、苯的同系物 （1）苯的同系物定义：都含有1个苯环，在组成上比苯多一个或若干个CH2原子团 （2）苯的同系物的通式：CnH2n－6(n≥6) （3）作为苯的同系物分子中必须含有苯环，实际上，只有苯环上的取代基是烷烃基时，才属于苯的同系物 （4）甲苯的化学性质： ①侧链被氧化：--------可以用来鉴别苯的同系物和苯（无α-H的侧链，不能发生氧化反应） 这表明苯环和侧链的相互影响使苯的同系物的性质发生明显的变化。应该注意甲苯、二甲苯被酸性KMnO4溶液氧化，被氧化的是侧链，即甲基被氧化。类似的氧化反应，都是苯环上的烷基被氧化，这也是苯环对烷基影响的结果。 【注意】无论侧链多长，侧链都只被氧化为羧基。例如乙苯被高锰酸钾氧化之后，也是生成苯甲酸。 ②邻、对位上的氢容易被取代：-----由于侧链对苯环的影响，使苯环上的邻、对位上的氢易被取代。（当苯环上连有—O﹣、—OH、—OR、—NH2、—X（X表示卤素原子）等原子或原子团时，有利于新取代基进入它的邻位和对位，当连有—NO2、—CHO、—CCl3等原子团时，有利于新取代基进入间位） 三硝基甲苯是一种淡黄色的针状晶体，不溶于水，平时比较稳定，即使受热或撞击也不易爆炸。但是在敏感的起爆剂引爆下，就发生猛烈爆炸，所以它是一种烈性炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等。 苯的侧链碳原子上的氢原子也可以被取代，如甲苯和Cl2的反应，如果是在光照的情况下就会发生侧链上的取代反应，如果是在铁做催化剂的条件下就会发生苯环上的取代反应。 ③ 苯的同系物也能像苯那样发生加成反应，但较困难。 课题3 卤代烃 1、卤代烃的结构与命名： 烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的化合物称为卤代烃。常见的简单卤代烃命名如下： 卤代烃中卤素原子是取代基，命名以相应烃作为母体，卤原子作为取代基。如有碳链取代基，根据顺序规则碳链要写在卤原子的前面；如有多种卤原子，列出次序为氟、氯、溴、碘。如： ClCH2CH2CH2CH3 的系统命名：1- 氯丁烷 CH3CHClCH2CH3 的系统命名：2- 氯丁烷 （1、2等数字表示的是卤原子的位置） CH2ClCHClCH3 的系统命名：1,2-二氯丙烷。 CH3CHClCH(CH3)2 的系统命名：3-甲基-2- 氯丁烷 2、卤代烃的物理性质： 熔沸点：CH3F、CH3Cl、CH3Br、CH3CH2F、CH3CH2Cl是气体，余者低级卤代烃为液体，高卤代烃级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加（氟代烃除外）和卤素原子序数的增大而升高。 密度：密度随碳原子数增加而降低；随着卤素原子的增多而增大。一氟代烃和一氯代烃一般比水轻，溴代烃、碘代烃及多卤代烃比水重。 溶解性：绝大多数卤代烃不溶于水或在水中溶解度很小，但能溶于很多有机溶剂，有些可以直接作为溶剂使用，如氯仿（CHCl3）。 气味：卤代烃大都具有一种特殊气味，多卤代烃一般都难燃或不燃。 3、卤代烃的化学性质： （1） 水解反应： CH3CH2Br与NaOH水溶液受热发生水解：CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr （2） 消去反应： CH3CH2Br与NaOH醇溶液受热发生消去反应：CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O 【思考】：能发生消去反应的卤代烃，分子结构特点是什么？是不是所有的卤代烃都能发生消去反应？ 只有邻碳有氢原子的卤代烃才能发生消去反应。 *（3）与氰化钠的取代： CH3CH2Br CH3CH2CN CH3CH2COOH 4、制备卤代烃： （以制备CH3CH2Br为例） ① 烯烃的加成：CH2CH=CH2 + HBrCH3CH2CH2Br ② 醇的取代：CH3CH2OH + HBrCH3CH2Br + H2O ③ 烷烃的取代：CH3CH3 + Br2CH3CH2Br + HBr 1．卤代烃的消去反应和取代反应的比较 消去反应 取代反应 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1个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 化学键变化 主要产物 烯烃或炔烃 醇 2．卤代烃消去反应的规律 (1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。 (2)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。 (3)有两个邻位碳原子，且碳原子上均有氢原子时，且不对称时消去反应可能生成两种产物。 (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。 3．卤代烃中卤族元素的检验方法 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＋NaOHROH＋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 AgX为白色时，X为Cl；浅黄色沉淀时，X为Br；黄色沉淀时，X为I。 微点拨：卤代烃水解完成后，检验卤离子前，应先加硝酸使溶液呈酸性再加AgNO3溶液。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$