第2章 第1节 第1课时 有机化学反应类型-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（鲁科版2019）

第1节　有机化学反应类型 第1课时　有机化学反应的主要类型 核心素养 学业要求 宏观辨识与微观探析 根据有机物的结构特点，认识有机反应类型与结构的关系，掌握有机反应原理和方程式的书写。 1.知道有机反应的主要类型、原理及其特点并进行归纳与论证。 2．掌握常见有机反应方程式的书写。 证据推理与模型认知 根据有机反应原理与规律，建立判断有机反应类型的思维模型。 加成反应 1．定义 有机化合物分子中不饱和键两端的两个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。 2．能发生加成反应的不饱和键、有机物类别和试剂 (1)常见的不饱和键：碳碳双键、碳碳三键、苯环、碳氧双键。 (2)能发生加成反应的物质类别：烯烃、炔烃、芳香族化合物、醛、酮等。 (3)能发生加成反应的试剂：H2、卤素单质、氢卤酸、水、氢氰酸(HCN)等。 3．加成反应的电性原理 (1)原理： 1===1＋2—2。 (2)实例 CH3—CH==CH2＋HCl(名称：2­氯丙烷)。 4．加成反应的应用 (1)合成乙醇 CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH。 (2)制备化工原料——丙烯腈 CH≡CH＋HCNCH2==CHCN。 (3)制备溴乙烷 CH2==CH2＋HBrCH3CH2Br。 取代反应 1．定义 有机化合物分子中的某个(或某些)原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应。 2．有机化合物与极性试剂的取代反应 (1)原理 1—1＋2—2―→A1—B2＋A2—B1。 (2)类型 ①烷烃、芳香烃中的氢原子被取代。例 ＋—NO2(浓)＋H2O。 ②有机物分子中与碳原子相连的卤素原子、羟基等被取代。例 CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O； CH3CH2Cl＋NH3―→CH3CH2NH2＋HCl； CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr。 3．α­H的取代反应 在含有官能团的有机化合物分子中，与官能团直接相连的碳原子称为α­C，其上的氢原子称为α­H；与α­C相连的碳原子称为β­C，其上的氢原子称为β­H。由于受官能团影响，α­C上的碳氢键最容易断裂而发生取代反应。 如：CH3—CH==CH2＋Cl2 ＋HCl。 消去反应 1．在一定条件下，有机化合物脱去小分子物质(如H2O、HBr等)生成分子中有不饱和键的有机化合物的反应，叫消去反应。 2．能够发生消去反应的有机化合物除了醇之外，还有卤代烃。 3．在发生消去反应时，反应的产物与反应条件紧密相关。由醇脱水制烯烃时常选用浓硫酸等试剂，由卤代烷脱去氢卤酸制烯烃时常选用NaOH的乙醇溶液等试剂。利用醇或卤代烷等的消去反应可以在碳链上引入双键、三键等不饱和键。 4．常见反应 (1)乙醇在浓硫酸作用下，加热到170 ℃，生成乙烯：CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O。 (2)氯乙烷与NaOH的乙醇溶液共热反应生成乙烯，化学方程式为CH3CH2Cl＋NaOHCH2==CH2↑＋NaCl＋H2O。 有机化学中的氧化反应和还原反应 1．定义 2．有机反应中常见的氧化剂和还原剂 (1)在氧化反应中，常见的氧化剂有氧气、酸性KMnO4溶液、臭氧、银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液等。 (2)在还原反应中，常见的还原剂有氢气、氢化铝锂(LiAlH4)和硼氢化钠(NaBH4)等。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)丙烯与HCl加成可以得到两种产物。(　　) (2)乙醇与浓H2SO4混合加热到140 ℃可得产物乙烯。(　　) (3)溴乙烷与NaOH的水溶液共热可得乙烯。(　　) (4)乙酸在一定条件下可与H2发生加成反应制得乙醇。(　　) (5)丙烯与Cl2共热可发生取代反应生成3­氯丙烯。(　　) (6)乙醛与H2作用生成乙醇的反应既属于加成反应，又属于氧化反应。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 2．下列有机反应中符合事实且属于加成反应的是(　　) A．苯和液溴在Fe催化作用下反应生成溴苯 B．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．乙烯与HCl气体反应生成一氯乙烷 D．CH3—CH==CH2和氯气在一定条件下反应生成CH2Cl—CH==CH2 答案　C 3．下列反应中属于取代反应的是(　　) A．甲苯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 C．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液共热反应 D．在苯中滴入溴水，溴水层变为无色 答案　C 4．下列反应属于消去反应的是(　　) A．苯与浓硝酸、浓硫酸混合，温度保持在50～60 ℃ B．乙醇与浓硫酸共热，温度保持在170 ℃ C．乙醇与浓硫酸共热，温度保持在140 ℃生成C2H5—O—C2H5 D．乙醇、乙酸和浓硫酸共热 答案　B 5．已知乙烯在酸性KMnO4溶液的作用下，碳碳双键完全断裂，生成CO2；在银做催化剂时，可与氧气反应生成环氧乙烷。即： 下列说法正确的是(　　) A．反应①是还原反应，反应②是氧化反应 B．反应①是氧化反应，反应②是还原反应 C．反应①②都是氧化反应 D．反应①②都是还原反应 答案　C 探究一　加成反应、取代反应与消去反应的比较 1．卤代烃、醇的消去反应特点 (1) ＋NaOH＋NaX＋H2O CH3—CH==CH2↑＋H2O (2)当卤代烃、醇的分子结构中，与—X、—OH相连碳原子的邻位碳原子上无氢原子时，如，则不能发生消去反应。 2．取代反应、加成反应、消去反应的区别 类型 项目 取代反应 加成反应 消去反应 反应物种类 两种 两种 一种或两种 有机物的结构特征 含—H、—X、—OH、—COOH、 等 含、—C≡C—、 、 等 含—OH、 —X及β­H 生成物 两种(一般是一种有机物和一种无机物) 一种(有机物) 两种(一种是不饱和有机物，另一种是水或卤化氢) 碳碳键变化 无变化 或—C≡C— 等不饱和键打开后结合其他原子或原子团 生成 或—C≡C— 1．下列有机物：①、②CH3CH2CH2OH、③CH2==CHCH2OH、④CH2==CHCOOCH3、⑤CH2==CHCOOH中既能发生酯化反应、加成反应、加聚反应，又能发生氧化反应的是(　　) A．③⑤ B．①③⑤ C．②④ D．①②③⑤ 答案　A 2．如图所示是一些常见有机物间的转化关系，下列关于反应①～⑦的说法中，不正确的是(　　) A．反应①是加成反应 B．反应②是加聚反应 C．只有反应⑦是取代反应 D．反应④⑤⑥⑦都是取代反应 答案　C (1)若与卤素原子或羟基相连的碳原子的邻位各碳原子上都有氢原子，则可能有多种消去方式，如在发生消去反应时，生成物可能为或。 (2)水解、硝化、磺化、卤代反应均属于取代反应。 探究二　乙烯的实验室制法 1．原理 乙醇在浓H2SO4作用下加热至170 ℃，发生分子内脱水，生成乙烯： 2．装置 液—液加热制气装置(与固—液加热制气装置相似，但需要温度计)。 3．实验步骤 (1)在圆底烧瓶中注入约20 mL乙醇与浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液，加入几块碎瓷片。 (2)加热混合溶液，迅速升温到170 ℃，将生成的气体除杂后分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中，观察现象。 4．实验现象 酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色。 5．试剂的作用 试剂 作用 浓硫酸 催化剂和脱水剂 氢氧化钠溶液 除去乙醇和SO2(都能使酸性KMnO4溶液褪色) 酸性KMnO4溶液 验证乙烯的还原性 溴的CCl4溶液 验证乙烯的不饱和性 6.注意事项 (1)温度计水银球插入液体中，不可接触烧瓶底。 (2)制混合液时应将浓H2SO4缓缓注入乙醇中并不断搅拌，使混合过程中产生的热量及时散失。 (3)由于反应物都是液体而无固体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，以防液体受热时暴沸。 (4)实验中要使混合物的温度迅速上升并维持在170 ℃左右，因为在140 ℃时乙醇易发生分子间脱水生成乙醚(2CH3CH2OHCH3CH2—O—CH2CH3＋H2O)。 (5)反应过程中，浓硫酸使乙醇炭化，烧瓶内液体变黑，进一步反应生成SO2、CO2等，故乙烯气体中混有CO2、SO2等杂质，需进一步净化处理。 3．关于实验室制取乙烯的说法不正确的是(　　) A．温度计插入反应物液面以下 B．加热时要注意使温度缓慢上升到170 ℃ C．反应过程中溶液的颜色会逐渐变黑 D．生成的乙烯混有刺激性气味的气体 答案　B 4．如图是一套实验室制取乙烯并验证乙烯具有还原性的实验装置。 请回答： (1)实验步骤： ①______________________________________________________________； ②在各装置中加入相应的试剂(如图所示)； ③_____________________________________________________________； 实验时，烧瓶中液体混合物逐渐变黑。 (2)能够说明乙烯具有还原性的现象是________________________________ ______________________；装置甲的作用是______________________________。 若无甲装置，是否也能检验出乙烯具有还原性，简述其理由：_____________________________________________________________________ ____________________。 答案　(1)①组装仪器，检查装置的气密性　③加热，使温度迅速升到170 ℃ (2)乙中酸性KMnO4溶液紫色褪去　除去乙烯中混有的乙醇、CO2、SO2气体　不能，SO2和乙醇均具有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色 本课小结 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列反应在一定条件下进行，反应类型不正确的是(　　) A．CH3CH2OH＋HO—NO2―→H2O＋CH3CH2ONO2(取代反应) B．＋H2(消去反应) C．nCH2==CHCH3―→(加聚反应) D．＋H2O(消去反应) 答案　D 2．硝基苯在铁粉和盐酸的作用下发生了以下反应：＋3Fe＋6HCl―→＋2H2O＋3FeCl2，对上述反应叙述正确的是(　　) A．硝基苯发生了还原反应 B．硝基苯发生了氧化反应 C．硝基苯未发生氧化还原反应 D．该反应为取代反应 答案　A 3．下列现象因发生加成反应而产生的是(　　) A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．苯中滴入溴水，振荡后水层接近无色 C．乙炔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几乎消失 答案　C 解析　A项，乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，是因为发生了氧化反应；B项，苯中滴入溴水，振荡后水层接近无色，是因为苯的萃取作用；D项，甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色几乎消失，是因为发生了取代反应。 4．1­溴丙烷和2­溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热发生反应，两反应(　　) A．产物相同，反应类型相同 B．产物不同，反应类型不同 C．碳氢键断裂的位置相同 D．碳溴键断裂的位置相同 答案　A 解析　1­溴丙烷发生消去反应的方程式为CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH==CH2↑＋NaBr＋H2O，2­溴丙烷发生消去反应的方程式为CH3CHBrCH3＋NaOHCH3CH==CH2↑＋NaBr＋H2O，都发生消去反应生成丙烯，故A正确。 5．有机化学中取代反应的范畴很广。下列4个反应中，不属于取代反应范畴的是(　　) A．＋HNO3(浓) ＋H2O B．CH3CH==CH2＋Cl2＋HCl C．＋3Cl2(六氯环己烷) D．＋NaCN―→＋NaCl 答案　C 6．由1，3­丁二烯合成2­氯­1，3­丁二烯的路线如下： 该路线中各步的反应类型分别为(　　) A．加成、取代、加成、消去反应 B．取代、取代、取代、消去反应 C．加成、取代、取代、消去反应 D．取代、取代、加成、氧化反应 答案　A 7．已知醇在浓硫酸作用下，发生消去反应的机理为，由此判断，下列各种醇能发生消去反应，且有机产物只有一种的是(　　) A．CH3OH B．(CH3)2CHOH C．CH3CHOHCH2CH3 D．(CH3)3CCH2OH 答案　B 解析　醇发生消去反应的机理是断裂α­C上的碳氧键及β­C上的一个碳氢键，形成碳碳双键。A项只有一个C原子，不能发生消去反应；C项有两种β­H，发生消去反应可以生成两种烯烃，分别是CH2==CHCH2CH3和CH3CH==CHCH3；D项没有β­H，不能发生消去反应。 8.实验室用如图装置制备乙烯，下列有关说法错误的是(　　) A．圆底烧瓶中应加入碎瓷片防止暴沸 B．烧瓶中应先加入乙醇，再缓慢加入浓硫酸 C．实验时，加热迅速升温至170 ℃ D．将产生的气体直接通到溴水中，检验是否有乙烯生成 答案　D 9．1912年，法国化学家格利雅(Victor Grignard)因发现了有机镁试剂(也称为格式试剂，简写为RMgX)及其在有机合成中的应用而获得了诺贝尔化学奖。其反应机理是带有负电性的烃基与带有正电性的基团结合，从而发生取代或者加成反应，下列反应的有机产物不合理的是(　　) A．RMgBr＋H2O―→ROH B．RMgBr＋R′Br―→R—R′ C．RMgBr＋CO2RCOOH D．RMgBr＋RCH2CH2OH 答案　A 解析　RMgBr＋H2O―→ROH反应中负电性的烃基R—与负电性的—OH结合，不符合题述反应机理，故A不合理。 10．分子式为C7H15OH的有机化合物发生消去反应的产物有3种，则此有机化合物的结构简式为(　　) 答案　D 解析　醇的消去反应原理是羟基和β­H结合生成H2O，无β­H的不能发生消去反应。选项中的4种同分异构体，A、C两项的消去反应产物均有2种，B项的消去反应产物只有1种，D项的消去反应产物有3种。 11．中科院化学所合成了一种C60的衍生物ICBA(结构如图)，以其为受体与聚3­己基噻吩(P3HT)共混制备聚合物太阳能电池，该电池能量转换效率达到5.44%。下列有关说法正确的是(　　) A．合成ICBA的原料茚不能使酸性KMnO4溶液褪色 B．反应2属于加成反应 C．C60是碳元素的一种同位素 D．ICBA与C60互为同素异形体 答案　B 解析　茚中含有碳碳双键，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故A错误；反应2中碳碳双键断裂，形成碳碳单键，属于加成反应，故B正确；同位素研究对象是原子，故C错误；同素异形体是指单质间的关系，ICBA为化合物，故D错误。 12．某有机物的结构简式如图所示。下列关于该有机物的叙述不正确的是(　　) A．能与NaOH的醇溶液共热发生消去反应 B．能使溴水褪色，因为发生了加成反应 C．一定条件下，能发生加聚反应 D．一定条件下，能发生取代反应 答案　A 解析　氯原子所连碳原子的相邻碳原子上没有氢原子，所以不能发生消去反应，A错误。 二、非选择题 13．A、B、C、D1、D2均为有机化合物，请根据图示转化关系回答下列问题： (1)直链有机化合物A的结构简式是________________。 (2)①的反应类型是________。 (3)②的反应类型是________。 (4)③的反应类型是________。 答案　(1)CH2==CHCH3　(2)取代反应 (3)加成反应　(4)加成反应 解析　(4)从D1和D2的分子组成来看，D1、D2均是B中双键的1个C原子上加了Cl原子，另1个碳原子上加了羟基，即D1、D2是B的加成产物。 14．乙酸苯甲酯具有类似茉莉花香的气味，可以用甲苯和乙醇进行人工合成，其合成路线如下： (1)写出反应①的化学方程式：______________________________________。 (2)反应③的反应类型为____________。 (3)反应________(填序号)的原子利用率为100%，符合绿色化学的要求。 (4)C的结构简式为________________，试写出C的另外两种不同类别的芳香类同分异构体的结构简式：________________________________。 答案　(1)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O　 (2)取代(或酯化)反应　(3)② (4) 、(或、) 解析　由反应③的生成物逆推可知，B为CH3COOH，C为，反应②只有一种生成物，原子利用率为100%。 15．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所示装置，证明乙烯中混有CO2、SO2，并验证乙烯的性质。 回答下列问题： (1)A装置是乙烯的发生装置，反应的化学方程式为____________________ ________，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装置中所得气体含有SO2，可将混合气体直接通入________(填代号，下同)装置；若要检验A装置中所得气体含有CH2===CH2，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装置，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________、________、________。 答案　(1)CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O　温度计水银球没有插入液面以下　防止混合液在受热时暴沸 (2)C　D(或F或G)　G (3)乙烯被酸性KMnO4溶液氧化，生成CO2 (4)乙烯　SO2　CO2 解析　(1)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，因此温度计水银球必须插入液面以下。由于反应物都是液体，因此需要加入碎瓷片，防止暴沸。 (2)根据CO2、SO2和CH2==CH2三种物质的性质可知，CO2和SO2都能与NaOH、Ca(OH)2溶液反应，SO2和CH2==CH2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CH2==CH2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CH2==CH2。 (3)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，即只能是乙烯被氧化后的产物。 (4)必须先检验乙烯。若把检验乙烯放在后面，前期要除去有干扰的SO2，若用NaOH除SO2，CO2也会被吸收，若用酸性KMnO4溶液或溴水来除SO2，乙烯也会反应，所以必须先检验乙烯。检验乙烯可直接用Br2的CCl4溶液，检验CO2前，除SO2时，应该用溴水，不能用酸性KMnO4溶液，因为乙烯会被酸性KMnO4溶液氧化成CO2。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$