专题3.1.2 烯烃、炔烃及其性质-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（苏教版2019）

第2课时　烯烃、炔烃及其性质 [核心素养发展目标]　1.认识烯烃、炔烃的结构特征，建立有机物官能团与反应类型关系的思维模型。2.能从化学键的微观角度理解烯烃、炔烃的化学性质及反应机理，能正确书写相关的化学方程式。 一、烯烃、炔烃及结构特点 1．烯烃 (1)概念：分子结构中含有碳碳双键的烃叫烯烃。 (2)通式：分子中含有一个碳碳双键的链状烯烃的通式为CnH2n(n≥2)，最简单的烯烃是乙烯。 (3)结构特点：乙烯分子的空间结构为平面形，烯烃分子中含有一个碳碳双键，至少有6个原子共面。 2．炔烃 (1)概念：分子结构中含有碳碳三键的烃叫炔烃。 (2)通式：分子中含有一个碳碳三键的链状炔烃的通式为CnH2n－2(n≥2)，最简单的炔烃是乙炔。 (3)结构特点：乙炔分子的空间结构为直线形，炔烃分子中含有一个碳碳三键，至少有4个原子共线。 (1)通式符合CnH2n的烃一定属于烯烃(　　) (2)烯烃分子中所有碳原子一定在同一平面内(　　) (3)符合通式CnH2n－2(n≥2)的烃分子中一定含一个—C≡C—(　　) (4)由乙炔的结构可推测其他炔烃分子中至少有4个原子共直线(　　) (5)在所有符合通式CnH2n＋2的烷烃、CnH2n的烯烃和CnH2n－2的炔烃中，乙炔的含碳量最大，甲烷的含碳量最小(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 1．某烃的分子式为C4Hm，下列关于C4Hm的说法正确的是(　　) A．当m＝8时，该烃一定与乙烯互为同系物 B．当m＝4时，该烃一定含有碳碳双键 C．该烃不可能同时含有碳碳双键和碳碳三键 D．1 mol C4Hm完全燃烧，不可能生成3.5 mol H2O 答案　D 解析　当m＝8时，该烃分子式为C4H8，满足该分子组成的烃可能为环丁烷或丁烯，由于不能确定其结构，所以与乙烯不一定互为同系物；当m＝4时，该烃分子式为C4H4，不一定含有碳碳双键，可能含有碳环和碳碳三键；当m＝4时，该烃分子中可能含有1个碳碳双键和1个碳碳三键；1 mol C4Hm完全燃烧，若生成3.5 mol H2O，则该烃的分子中含有7个H，烃分子中含有的氢原子数都是偶数，所以不可能含有7个氢原子。 2．下列关于CH3CH==CHC≡CCH3分子结构的叙述正确的是 (　　) ①6个碳原子有可能在同一直线上 ②6个碳原子不可能在同一直线上 ③6个碳原子一定都在同一平面上 ④6个碳原子不可能都在同一平面上 A．①② B．②③ C．②④ D．①④ 答案　B 解析　碳碳单键可以旋转，碳碳双键和碳碳三键不能旋转，题给分子的空间结构可如图：，由此可知B项正确。 二、烯烃、炔烃的化学性质 烯烃和炔烃都属于不饱和脂肪烃，化学性质相似。 1．氧化反应 (1)将气态烯烃或炔烃通入酸性KMnO4溶液中，溶液颜色变浅直至褪色。 (2)燃烧反应 ①单烯烃燃烧(CnH2n)：CnH2n＋nO2nCO2＋nH2O。 ②单炔烃燃烧(CnH2n－2)：CnH2n－2＋O2nCO2＋(n－1)H2O。 2．加成反应 烯烃分子中含有碳碳双键，其中1个键不稳定，炔烃分子中含有碳碳三键，其中2个键易断裂，因此烯烃、炔烃都易发生加成反应。完成下列反应的化学方程式： (1)①乙烯水化法制乙醇： CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH， ②乙烯和HCl反应制氯乙烷： CH2==CH2＋HClCH3CH2Cl。 (2)丙烯和溴化氢加成(马氏规则) CH3—CH==CH2＋HBr―→。 (3)乙炔和溴分步加成 CH≡CH＋Br2―→BrCH==CHBr、 BrCH==CHBr＋Br2―→Br2CH—CHBr2。 (4)二烯烃的加成反应 写出1,3-丁二烯(CH2==CH—CH==CH2)和Br2按1∶1发生加成反应的化学方程式： ①1,2-加成：CH2==CH—CH==CH2＋Br2―→CH2BrCHBrCH==CH2。 ②1,4-加成：CH2==CH—CH==CH2＋Br2―→CH2BrCH==CHCH2Br。 不饱和脂肪烃的性质及鉴别方法 含有不饱和键(如、—C≡C—)的烃均能被酸性KMnO4溶液氧化，使酸性KMnO4溶液褪色， 也可与溴水或溴的CCl4溶液发生加成反应而使之褪色。可利用这一性质鉴别饱和烃与不饱和烃。 3．烯烃、炔烃的加聚反应 (1)加聚反应：具有不饱和键的有机化合物通过加聚反应得到高分子化合物的反应。 (2)写出由乙炔和HCl为原料制备PVC(聚氯乙烯)反应的化学方程式： CH≡CH＋HClCH2==CHCl， nCH2===CHCl。 上述高分子化合物的单体为CH2==CHCl，链节为，聚合度为n。 (3)写出下列物质发生加聚反应的化学方程式： ①由制聚苯乙烯： 。 ②由1,3-丁二烯合成顺丁橡胶： nCH2==CH—CH==CH2。 ③异戊二烯在橡胶树体内合成天然橡胶： 。 ④由乙炔生产导电塑料聚乙炔： nCH≡CHCH==CH。 加聚反应的特点及加聚产物的书写 (1)加聚反应的特点 ①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物，如烯、二烯、炔等含不饱和键的有机物。 ②发生加聚反应的过程中没有副产物(小分子化合物)产生，只生成高聚物。 ③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 (2)加聚产物的书写 加聚反应本质上是加成反应，在书写加聚产物时要把原来不饱和碳上的原子或原子团看作支链，写在主链的垂直位置上。如： nCH2== (1)乙烯、聚乙烯都能使溴水褪色(　　) (2)乙烯和乙炔使酸性KMnO4溶液褪色，反应类型完全相同(　　) (3)可以通入H2除去乙烷中的乙烯(　　) (4)烯烃、炔烃都可以和H2、HCl在一定条件下发生加成反应(　　) (5)任何不饱和有机化合物都可以通过加聚反应生成高聚物(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 1．烯烃能使酸性高锰酸钾溶液及溴水褪色，其原理是否相同？ 提示　不同，烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生了氧化反应，而烯烃使溴水褪色是发生了加成反应。 2．如何区分乙烷和乙烯？如何除去乙烷中混有的乙烯？ 提示　溴水(溴的四氯化碳溶液)、酸性高锰酸钾溶液均可区分乙烷和乙烯；褪色的是乙烯，不褪色的是乙烷；除去乙烷中混有的乙烯只能用溴水(溴的四氯化碳溶液)，酸性高锰酸钾能够氧化乙烯产生新的气体杂质CO2。 3．丙烯与HBr加成的产物有几种？主要产物是什么？有什么规则？ 提示　2种；主要产物是；不对称烯烃与卤化氢加成时，一般氢加到含氢多的不饱和碳原子一侧，即马氏规则。 4．单烯烃的通式为CnH2n，符合该通式的烃都属于单烯烃吗？一定互为同系物吗？ 提示　不一定，可能属于环烷烃。所以分子式符合通式CnH2n的烃不一定互为同系物。 1．下列有关烯烃的说法正确的是(　　) A．1-丁烯分子中所有的原子一定在同一平面上 B．烯烃在适宜的条件下只能发生加成反应，不能发生取代反应 C．无论使用溴的四氯化碳溶液还是酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷 D．丁烷有2种同分异构体，故丁烯也有2种同分异构体 答案　C 解析　乙烯能使溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液褪色，而乙烷与二者均不反应，C正确。 2．(2023·南昌一中高二联考)下列关于化合物(x)、 (y)、(z)的说法正确的是(　　) A．x的名称是5-乙基-1,3,5-三己烯 B．1 mol y最多可以和3 mol H2发生加成反应 C．z中的所有碳原子均处于同一平面 D．x、y、z均可与酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液反应 答案　D 解析　根据命名原则，x的名称是2-乙基-1,3,5-己三烯，A错误；y中含2个碳碳双键，1 mol y最多可以和2 mol H2加成，B错误；z中含有多个饱和碳原子，所有碳原子不可能处于同一平面上，C错误；三种有机物中都含有碳碳双键，均可与酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液反应，D正确。 3．按要求填写下列空白： (1)CH3CH==CH2＋________―→，反应类型：________________。 (2)CH3CH==CH2＋Cl2________＋HCl，反应类型：________________。 (3)________________，反应类型：________________。 答案　(1)Cl2　加成反应　(2)　取代反应　(3) nCH2==CHCl　加聚反应 4．写出下列高聚物的单体。 (1)：__________________________________________________________。 (2)：____________________________________________。 (3)：___________________________________________________。 (4)：____________________________________。 答案　(1)　(2)CH2==CH2和CH2==CH—CH3　 (3)　(4)CH2==CH—CH==CH2和CH2==CHCH3 加聚产物确定单体的方法 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。 (2)凡链节的主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。 (3)凡链节的主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”，划线断开，然后将半键闭合即单双键互换。 加聚产物 方法(边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线断键) 单体 CH2—CH2 CH2==CH2 CH2==CH—CH3和CH2==CH2 题组一　烯烃、炔烃的结构特点 1．丙烯是一种常见的有机物。下列有关丙烯的化学用语不正确的是(　　) A．实验式：CH2 B．结构简式：CH2==CHCH3 C．球棍模型： D．聚丙烯的结构简式：CH2—CH—CH3 答案　D 解析　丙烯的分子式为C3H6，实验式为CH2，故A正确；丙烯中含有一个碳碳双键，结构简式为CH2==CHCH3，球棍模型为，故B、C正确；聚丙烯的结构简式为，故D错误。 2．如图是某种有机物分子的球棍模型图，图中的“棍”代表单键或双键，不同大小的“球”代表不同的短周期元素的原子，对该有机物的叙述不正确的是(　　) A．该有机物可能的分子式为C2HCl3 B．该有机物可以由乙烯和氯化氢通过加成反应得到 C．该有机物分子中的所有原子在一个平面上 D．该有机物分子中一定有碳碳双键 答案　B 解析　短周期元素中原子半径比碳原子小，且与碳原子形成单键的可以是氢原子，中间的球是碳原子，原子半径比碳原子大且与碳原子形成单键的可以是第三周期的氯原子，该有机物可能的分子式为C2HCl3，A项正确；乙烯和氯化氢加成得到氯乙烷，不能得到C2HCl3，B项错误；该有机物的结构类似于乙烯，分子中存在碳碳双键，所有原子共平面，C、D项正确。 3．(2023·洛阳检测)下列物质分子中所有碳原子肯定在同一平面上的是(　　) A． B．CH3CH===CHCH3 C．CH2===CHCH2CH3 D．(CH3)3CCH===CH2 答案　B 解析　A项，分子中有3个碳原子连在同一碳原子上，4个碳原子肯定不在同一平面上；C项，分子中4个碳原子可能在同一平面上，也可能不在同一平面上；D项，分子中3个甲基所连碳原子与4个原子团连接，这个碳原子将采取四面体取向与这4个原子团成键，因此这个分子中的所有碳原子不可能处于同一平面上。 4．下列关于炔烃的叙述正确的是(　　) A．1 mol丙炔最多能与2 mol Cl2发生加成反应 B．炔烃分子中的所有碳原子都在同一直线上 C．炔烃分子中只含有极性键 D．乙炔与分子式为C4H6的烃一定互为同系物 答案　A 解析　丙炔、2-丁炔等分子中的所有碳原子都在同一直线上，但多碳原子的炔烃中碳原子不一定在同一直线上，如1-丁炔分子中的碳原子不在同一直线上，故B项错误；炔烃分子中含有极性键和非极性键，故C项错误；C4H6为CH2==CH—CH==CH2时，与乙炔不互为同系物，故D项错误。 题组二　烯烃的化学性质 5．下列现象中，是因为发生加成反应而产生的现象是(　　) A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．将CCl4溶液滴入溴水中，振荡后水层接近无色 C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 D．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失 答案　C 解析　乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，是乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化而褪色，发生的是氧化反应；Br2在CCl4溶液中的溶解度远远大于其在水中的溶解度，CCl4溶液能萃取溴水中的Br2而使水层接近无色，此过程为物理过程；乙烯含有碳碳双键，与Br2发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色；甲烷和氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失，是因为发生了取代反应。 6．(2022·武汉校级期末)下列各组物质之间的加成反应，反应产物一定为纯净物(不考虑立体异构)的是(　　) A．和Br2 B．CH2==CH—CH2—CH3和HBr C．CH2==CH—CH3和H2O D．nCH2==CH2和nCH3—CH==CH2 答案　A 解析　A项，为不对称烯烃，但溴单质是对称分子，加成产物只有一种，即反应产物一定为纯净物，符合题意；B项，CH2==CH—CH2CH3是不对称烯烃，与HBr加成，可得到两种加成产物，不符合题意；C项，CH3—CH==CH2是不对称烯烃，与水加成，可得到两种不同产物，不符合题意；D项，该反应为加聚反应，反应产物为高聚物，聚合度n不确定，属于混合物，不符合题意。 7．从柑橘中炼制1,8-萜二烯()，下列有关它的推测不正确的是(　　) A．分子式为C10H16 B．常温下为液态，难溶于水 C．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．1,8-萜二烯能与HBr发生1,4-加成 答案　D 解析　该有机物分子式为C10H16，A项正确；分子中碳原子数大于4的烃一般为液态，且烃难溶于水，B项正确；该分子中含有，能使酸性KMnO4溶液褪色，C项正确；两个碳碳双键中间隔一个碳碳单键的二烯烃才可以发生1,4-加成，D项错误。 题组三　炔烃的化学性质 8．下列各选项能说明分子式为C4H6的某烃是CH≡C—CH2—CH3，而不是CH2==CH—CH==CH2的事实是(　　) A．燃烧有浓烟 B．能使酸性KMnO4溶液褪色 C．能与溴以1∶2发生加成反应 D．与足量溴水反应，生成物中只有2个碳原子上有溴原子 答案　D 解析　无论CH≡C—CH2—CH3还是CH2==CH—CH==CH2，A、B、C中反应均能发生，无法推断出该烃的结构；而与足量Br2加成后前者产物为，后者产物为，可以推断出该烃的结构。 9．(2023·南京高二检测)某烃的结构简式为，下列说法不正确的是(　　) A．1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2 B．与氢气完全加成后的产物分子中含2个甲基 C．1 mol该烃与Br2完全加成，消耗Br2的物质的量为3 mol D．该烃的1H核磁共振谱有6组峰 答案　B 解析　由该烃的结构简式可知分子式为C8H12，则1 mol该烃完全燃烧消耗O2的物质的量为(8＋) mol＝11 mol，故A正确；碳碳双键、碳碳三键均能与氢气发生加成反应，则该烃与H2完全加成后的产物分子中含3个甲基，故B错误；碳碳双键、碳碳三键均能与Br2发生加成反应，则1 mol该烃与Br2完全加成消耗Br2的物质的量为3 mol，故C正确；该烃分子中含有6种不同化学环境的氢原子，则该烃的1H核磁共振谱有6组峰，故D正确。 10．下图是制备和研究乙炔的性质实验装置图，已知电石的主要成分为CaC2。下列说法不正确的是(　　) A．制备乙炔的反应原理是CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑ B．c的作用是除去影响后续实验的杂质 C．e中的现象说明乙炔能被酸性高锰酸钾溶液氧化 D．f处观察到的现象是安静燃烧，火焰呈淡蓝色 答案　D 解析　A项，b中饱和食盐水与电石发生的反应是CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑，为制备乙炔的反应原理，正确；B项，c中硫酸铜除去杂质硫化氢等，防止硫化氢对后续实验的影响，正确；C项，e中乙炔与高锰酸钾发生氧化反应，酸性高锰酸钾溶液褪色可说明乙炔能被氧化，正确；D项，f处点燃的气体应为乙炔，燃烧会发出明亮火焰，冒黑烟，错误。 11．烯烃被酸性KMnO4溶液氧化时发生断裂，RCH==CHR′可以被氧化成RCOOH和R′COOH。下列烯烃分别被氧化后，产物只有丙酸的是(　　) A．CH3CH2CH==CH(CH2)2CH3 B．CH2==CH(CH2)2CH3 C．CH3CH==CH—CH==CHCH3 D．CH3CH2CH==CHCH2CH3 答案　D 解析　烯烃氧化产物只有丙酸时，则烯烃中只含CH3CH2CH==结构，故D项符合题意。 12．(2023·河北沧州高二期中)聚乙炔经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平，可广泛应用于太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物的制备，下列说法错误的是(　　) A．聚乙炔分子中所有碳原子在同一直线上 B．聚乙炔能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．聚乙炔没有固定的熔、沸点 D．聚乙炔的结构简式为CH==CH 答案　A 解析　聚乙炔中含碳碳双键，所有碳原子不可能在同一直线上，A错误；聚乙炔中含碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；聚乙炔为高分子，是混合物，没有固定的熔、沸点，C正确。 13．(2023·长沙高二期中)以原油为原料生产聚烯烃的几个步骤如图所示，下列说法正确的是(　　) A．C4～C10的烷烃类化合物中含有12个氢原子的烷烃有三种同分异构体 B．乙烯、丙烯互为同系物，它们与分子式为C5H10的物质也一定互为同系物 C．丙烯与溴的四氯化碳溶液反应可以得到有机物BrCH2CH2CH2Br D．乙烯分子中所有原子共平面，聚乙烯分子中的所有原子也共平面 答案　A 解析　戊烷分子中含有12个氢原子，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体，A正确；分子式为C5H10的物质可能为环烷烃，与烯烃不互为同系物，B错误；丙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成CH3CHBrCH2Br，C错误；聚乙烯分子中没有碳碳双键，不是所有原子都共平面，D错误。 14．(2023·北京海淀高二期中)如图是由4个碳原子构成的5种有机物(氢原子没有画出)： 下列说法不正确的是(　　) A．(b)、(c)、(e)互为同分异构体 B．(b)、(c)、(d)都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．(a)和(e)的一氯代物都只有一种 D．(a)和(e)都不能使溴的四氯化碳溶液褪色 答案　C 解析　(b)、(c)、(e)分子式均为C4H8，结构不同但分子式相同，三者互为同分异构体，A正确；(b)、(c)、(d)均含碳碳双键或碳碳三键，均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；(a)中有两种等效氢，一氯代物有两种。(e)中等效氢只有一种，一氯代物只有一种，C错误；(a)、(e)中均不含不饱和碳碳键则无法与Br2发生加成反应而使溴的四氯化碳溶液褪色，D正确。 15．已知烯烃、炔烃在臭氧作用下可发生以下反应： CH3—CH==CH—CH2—CH== CH2CH3—CHO＋OHC—CH2—CHO＋HCHO； CH3—C≡C—CH2—CCH3COOH＋HOOC—CH2—COOH＋HCOOH (1)某烃分子式为C10H10，在同样条件下，发生反应： C10H10CH3COOH＋3HOOC—CHO＋CH3CHO。 则C10H10分子中含有________个双键，________个三键。其结构简式为___________________。 (2)从香精油中分离出一种化合物，分子式为C10H16，1 mol 该化合物催化加氢时可吸收2 mol H2；1 mol该化合物经上述反应可得到1 mol (CH3)2C==O和1 mol ，试写出该化合物的结构简式：_________________(含有六元环)。 答案　(1)2　2 CH3C≡C—CH==CH—C≡C—CH==CH—CH3 (2) 解析　(1)由C10H10CH3COOH＋3HOOC—CHO＋CH3CHO，结合题目所提供的信息知，在C10H10分子中应有1个CH3—C≡、3个≡C—CH==、1个CH3—CH==，其中CH3—C≡、CH3—CH==只能连接在两端，所以C10H10的结构简式为CH3C≡C—CH==CH—C≡C—CH==CH—CH3，分子中含有2个双键、2个三键。 (2)由分子式C10H16和C10H22相比，缺少6个H，1 mol该化合物催化加氢只能吸收2 mol H2，所以该分子结构中应含有2个双键和1个环，由于含六元环，其结构简式应为。 学科网（北京）股份有限公司 $$