有机化学基础（专题1-3）高二化学下学期苏教版

有机化学基础（1~3单元考点清单） 专题01 有机化合物的研究方法 专题02 有机物的结构与分类 专题03 石油化工的基础物质——烃 专题01 有机化合物的研究方法 ◆考点01 有机化合物的分离、提纯 1. 重结晶 重结晶是提纯固体有机化合物常用的方法。 (1)原理：将混合物中第一次结晶得到的晶体溶于一定量的溶剂中，再进行蒸发（或冷却）、结晶、过滤，如此的多次操作称为重结晶。 重结晶是利用混合物中各组分在同一溶剂中的溶解度不同而使它们相互分离。  (2)溶剂的选择 ①杂质在所选溶剂中的溶解度很小或很大，易于除去。 ②被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大，冷却后易于结晶析出。 2．萃取 萃取分为液-液萃取和固-液萃取两种。 (1)萃取的原理 萃取是利用混合物中各组分在萃取剂中的溶解度不同而使它们相互分离的操作。 (2)液-液萃取 ①原理：液-液萃取是向待分离溶液中加入与之不互溶(或部分互溶)的萃取剂，形成共存的两个液相，一般是用有机溶剂从水中萃取某种组分 。 ②实例：四氯化碳萃取溶解在水中的碘，几乎所有的碘都溶解到四氯化碳中，碘得以与大量的水分离。 ③分液漏斗是液-液萃取常用的操作仪器。 ④常用的与水不互溶的有机溶剂有乙醚、石油醚和二氯甲烷等。 (3)固-液萃取 ①原理：固-液萃取是利用溶剂使固体物料中的可溶性物质溶解于其中而加以分离的操作，又称浸取。 ②实例：从植物种子中提取食用油，从甜菜中提取糖。 3．蒸馏 蒸馏是分离和提纯液态有机化合物的常用方法。 (1)原理：利用混合物中各组分沸点不同(一般有机物与杂质的沸点应相差30℃以上)，达到分离液态混合物的目的。 当液态混合物中含有多种沸点不同的有机物组分时，经过多次汽化和冷凝可以将这些成分（馏分）逐步分离，这一过程称为分馏，如石油的分馏等。 (2)优点：蒸馏的优点是不需要使用混合物组分以外的其他溶剂，不易引入新的杂质。 (3)实验装置 注意事项： ①温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处。 ②碎瓷片的作用：使液体平稳沸腾，防止暴沸。 ③冷凝管中水流的方向是下口进入，上口流出。 【归纳小结】有机物的分离、提纯方法 方法 目的 主要仪器 实例 蒸馏 分离、提纯沸点相差很大的液态混合物 蒸馏烧瓶、冷凝管 分离乙酸和乙醇 萃取 将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂 分液漏斗 用四氯化碳将碘水中的碘提取出来 分液 分离互不相溶的液态混合物 分液漏斗 分离汽油和水 重结晶 利用温度对溶解度的影响提纯有机物 烧杯、酒精灯、蒸发皿、漏斗 提纯苯甲酸 洗气 分离提纯气体混合物 洗气瓶 除去甲烷中的乙烯 ◆考点02 有机化合物组成和结构的研究 1．有机化合物组成的研究 (1)定性分析有机物的组成元素 测定方法 原理及确定元素 燃烧法 根据燃烧产物CO2、H2O、SO2确定C、H、S 元素 钠熔法 根据生成的钠的化合物定性分析确定N、Cl、Br、S等元素 铜丝燃烧法 根据蘸有试样的铜丝灼烧火焰是否为绿色，确定是否存在卤素 (2)确定有机物中各元素的质量分数（李比希定量分析） 利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂（简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉）吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，进而确定有机化合物中氢和碳的质量分数 (3)仪器分析法 元素分析仪的工作原理是在不断通入氧气流的条件下，把样品加热到950～1 200 ℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。 【归纳小结】有机化合物分子式的确定方法 (1)直接法 ①由题意求算出1 mol 有机化合物中各元素原子的物质的量，从而确定各原子的个数，即可推出分子式。 ②利用相对分子质量及各元素质量分数直接求算出1分子有机物中各元素的原子个数，从而确定分子式。例如：N(C)＝，N(H)＝，N(O)＝。 (2)实验式法 先利用有机物中各元素的质量分数求出有机物的最简式，再结合有机物的相对分子质量求得分子式。例如： N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最简整数比)，则最简式为CaHbOc，分子式为(CaHbOc)n，n＝。 (3)商余法 用烃(CxHy)的相对分子质量除以14，看商数和余数。 ＝n……2，该烃分子式为CnH2n＋2。 ＝n……0，该烃分子式为CnH2n。 ＝(n－1)……12，该烃分子式为CnH2n－2。 ＝(n－1)……8，该烃分子式为CnH2n－6。 (Mr：相对分子质量　n：分子式中碳原子的数目) (4)化学方程式法 利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。 利用燃烧反应的化学方程式，由题给条件并依据下列燃烧通式所得CO2和H2O的量求解x、y、z。 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O、CxHyOz＋(x＋－)O2xCO2＋H2O。 2．测定有机化合物结构的分析方法 (1)1H核磁共振谱（1H-NMR） ①原理：有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ）也就不同。 ②在1H核磁共振谱中：特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的种类；特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的个数比。 ③乙醇和二甲醚的1H核磁共振谱分析 乙醇 二甲醚 核磁共振氢谱 结论 氢原子类型有3种，不同氢原子的个数之比＝3：2：1。 氢原子类型有1种。 (2)红外光谱法 ①原理：利用有机化合物分子中不同基团在红外光辐射的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②应用：初步判断该有机物中具有哪些基团。 (3)质谱法 ①原理：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量（m）和所带电荷（z）的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰。可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。 ②质荷比（m/z）：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。 专题02 有机物的结构与分类 ◆考点01 有机化合物的结构 一、有机物中碳原子的成键特点 1．碳原子的结构及成键特点 (1)碳原子最外层有4个电子，在有机物中总是形成4个共价键。 (2)碳原子的结合方式： ①碳原子之间的结合方式有碳碳单键（C—C）、碳碳双键（C=C）、碳碳三键（C≡C）。 ②碳原子和氢原子只能形成碳氢单键（C—H），和氧原子可以形成碳氧单键（C—O）和碳氧双键（C=O）。 (2)碳原子的连接方式： 碳原子通过共价键结合形成碳链或碳环。 2．碳原子的类型 (1)仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子。 (2)以双键或三键等方式成键的碳原子称为不饱和碳原子。 3．几种简单有机物分子中碳原子轨道的杂化方式 (1)甲烷分子中碳原子的杂化方式 甲烷分子中，碳原子2s轨道的一个电子跃迁到2p轨道中，并与2p轨道混杂形成4个sp3杂化轨道。 为了使杂化轨道相互间的排斥最小，4个sp3杂化轨道彼此尽可能远离，分别指向正四面体的四个顶点。每个sp3杂化轨道上有一个未成对的电子，与氢原子1s轨道沿轨道对称轴方向重叠成键，形成四个等同的C—H共价键。 (2)几种简单有机分子中碳原子轨道的杂化方式 有机物分子 CH4 CH2=CH2 CH≡CH C6H6 碳原子轨道的杂化方式 sp3 sp2 sp sp2 分子空间结构 正四面体 平面 直线 平面 4．有机化合物中的基本结构 结构 代表物 CH4 CH2=CH2 CH≡CH 苯 HCHO 空间构型 四面体 平面 直线 平面 平面 共线（面）情况 3点共面 6点共面 4点共线 12点共面 4点共面 【归纳小结】有机化合物空间结构分析方法 (1)碳原子以4个单键与相同(或不同)的原子或基团连接时，所有原子肯定不共面。例如丙烯分子的甲基中4个原子不共面，因此丙烯分子中所有的原子不可能同处于一个平面。对于也可以同样考虑。 (2)掌握CH2==CH2、分子中所有原子共面，CH≡CH分子中所有原子在同一条直线上，则可以得出、CH2==CH—CH==CH2分子中所有原子可能共面。CH2==CH—CN中的氰基结构可写作—C≡N，由它联想炔烃中的三键，因有同样的三键结构，可推知CH2==CH—CN分子中有两个碳原子与氮原子在同一直线上。 (3)由苯、HCHO的结构可知、分子中所有的原子可能处于同一平面。 二、有机物结构的表示方法 1．结构式： 表示出每个原子的成键情况，以一条短线代替一对共用电子对，结构式能完整地表示出有机化合物分子中每个原子的成键情况。如：乙醇。 2．结构简式： (1)结构简式：把结构式中单键省略，氢原子合并，但不能影响表示其结构特点的原子或原子团的表示方法。如：乙醇CH3CH2OH。 (2)结构简式的表示方法 ①表示原子间形成单键的“—”可以省略。如乙醇的结构简式可写为CH3CH2OH或HO—CH2CH3等。 ②“C==C”和“C≡C”中的“==”和“≡”不能省略。如乙烯的结构简式可写为CH2==CH2，而不能写为CH2CH2。 ③有些特征基团也存在结构简式，如羧基“—COOH”、醛基“—CHO”、酯基“-COO-”等。 3．键线式： (1)键线式：无须标出碳原子和氢原子，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的除氢以外的其他原子或基团，每个拐点和端点均表示一个碳原子。如：乙醇 。 (2)键线式的表示方法 ①省去碳、氢元素符号，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团（基团上的氢原子必须标出）。 ②图式中的每个拐点和终点均表示一个碳原子，每个碳原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足。 三、同分异构体 1．同分异构现象和同分异构体 (1)同分异构现象是指分子式相同而结构不同的现象。分子式相同而结构不同的化合物分子互为同分异构体。 (2)产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的结合顺序、成键方式等不同。 (3)同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的结构。 2．同分异构现象的分类 异构方式 形成原因 示例 构造异构 碳链异构 碳链骨架不同 正丁烷：CH3CH2CH2CH3 异丁烷： 位置异构 官能团或取代基在碳骨架(碳链或碳环)上位置不同 1-丁烯：CH2==CH—CH2—CH3 2-丁烯：CH3—CH==CH—CH3 官能团异构 官能团不同 乙醇：CH3CH2OH 二甲醚：CH3—O—CH3 立体异构 顺反异构 双键碳原子所连的不同原子或基团在空间的排列方式不同 顺-2-丁烯： 反-2-丁烯： 对映异构 存在手性碳原子，互为镜像，彼此不能重合 乳酸： 3．同分异构现象与物质性质 (1)同分异构体虽然分子式相同，但结构不同，性质也存在差异，如三种戊烷沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 (2)天然植物油主要含顺式脂肪酸，因其抗氧化能力差，稳定性不好，人们会将其进行氢化处理，在此过程中会生成一定量的反式脂肪酸。过多食用富含反式脂肪酸的食物易引发肥胖症和心脑血管疾病。 (3)人体剧烈运动后糖类代谢出乳酸，乳糖发酵也会产生乳酸，这两种乳酸分子构造相同，化学性质相同，但两者互为对映异构体，其旋光性不同，很多药物也都存在对映异构现象，其生物活性可能不同。 四、构造异构体的书写 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃的碳链异构，一般可采用“减碳法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)： (1)确定碳链 ①先写最长的碳链：C—C—C—C—C—C。 ②减少1个碳原子，将其作为甲基放在主链上并移动位置。注意碳链的对称性，不要重复，甲基不放1号位。 、。 ③减少2个碳原子，将其作为一个乙基或两个甲基放在主链上并移动位置。注意a.乙基不放2号位，b.两个甲基按连在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子的顺序依次放在主链上。 c．从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链所剩部分的碳原子数。 、。 (2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子数。 (3)写出C6H14所有同分异构体的结构简式： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 2．烯烃(或炔烃)同分异构体的书写 书写方法：首先碳链异构，然后根据碳的四个共价键关系，加上官能团(或—C≡C—)。 以C4H8(含有一个碳碳双键)为例，具体步骤如下： (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤，写出可能的碳链结构：C—C—C—C、。 (2)根据碳链结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳链上可能的位置添加双键： 。 (3)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (4)C4H8共有3种同分异构体(不考虑立体异构)，其键线式分别为、、。 3．含有不同官能团的同分异构体的书写： 书写方法：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序来书写。下面以C4H10O为例说明。 (1)碳链异构：4个碳原子的碳链有2种连接方式：C—C—C—C、。 (2)位置异构：对于醇类，在碳链各碳原子上连接羟基，用“↓”表示连接的不同位置。 (3)官能团异构：通式为CnH2n＋2O的有机物在中学阶段只能是醇或醚，对于醚类，位置异构是因氧元素的位置不同而导致的。 故分子式为C4H10O的有机物共有4种醇和3种醚，共7种同分异构体。 【归纳小结】同分异构体数目的确定 (1)烃基数确定一取代产物数目 —CH3、—C2H5各1种；—C3H7：2种；—C4H9：4种；—C5H11：8种。 (2)替代法 如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H替代Cl)。 (3)等效氢法 ①同一甲基上的氢原子是等效的。 ②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。 (4)组合法：的苯环上的一氯代物有3×4=12种。 五、立体异构 1．立体异构 (1)概念：分子式相同、原子或基团连接的顺序相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布方式不同产生的异构现象。 (2)分类：立体异构可分为顺反异构和对映异构。 2．顺反异构 (1)2-丁烯的顺反异构体： 顺式 反式 甲基在双键的同一侧，称为顺式；甲基在双键的两侧，称为反式。这种异构称为顺反异构体 (2)顺反异构在空间旋转无法重叠。 (3)顺反异构的原因：由于碳碳双键不能转动，因此当乙烯分子中的氢原子被多个其他原子代换后，可形成顺反异构体。 如与或者与 在构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团不相同时才会出现顺反异构现象。也就是说，当双键的任何一个碳原子所连接的两个原子或基团相同时就没有顺反异构现象。 3．对映异构 (1)某些有机化合物组成相同，分子中原子连接顺序也相同，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为镜像，彼此不重合，称为对映异构，也叫旋光异构。 例如，乳酸的对映异构体可表示如图： (2)手性分子和手性碳原子 分子不能与其镜像重叠，这样分子称为手性分子；与4个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子；存在对映异构的分子中必须含有手性碳原子。 ◆考点02 有机化合物的分类 1．官能团 (1)概念：反映一类有机化合物共同特性的原子或原子团叫做官能团。 (2)官能团的作用 官能团决定有机物的化学性质，具有相同官能团的有机物化学性质相似。官能团是有机化合物的重要分类依据之一。 2．有机物中常见的官能团与有机物的类别 官能团符号 官能团名称 典型有机化合物 物质名称 所属类别 碳碳双键 CH2=CH2 乙烯 烯 —C≡C— 碳碳三键 CH≡CH 乙炔 炔 碳卤键 CH3CH2-Cl 氯乙烷 卤代烃 —OH 羟基 CH3CH2OH 乙醇 醇 苯酚 酚 醚键 CH3CH2—O—CH2CH3 乙醚 醚 醛基 乙醛 醛 羰基 丙酮 酮 酯基 乙酸乙酯 酯 羧基 乙酸 羧酸 —NH2 氨基 CH3—NH2 甲胺 胺 酰胺基 甲酰胺 酰胺 3．同系物 (1)同系物的概念 结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物称为同系物。 (2)同系物的特点 ①具有相同个数及种类的官能团，属同类物质。 ②具有相同的通式，如链烷烃的通式为CnH2n+2（n≥1），链状饱和一元羧酸的通式为CnH2nO2。 ③物理性质不同，化学性质相似。 4．有机化合物的分类 (1)根据官能团分类 ①烃：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。 ②烃的衍生物：卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺和酰胺等。 (2)按碳的骨架分类 ①按是否含苯环分类 脂肪族化合物：不含有苯环 芳香族化合物：含有苯环 ②根据碳原子连接成链状还是环状，分为链状化合物和环状化合物。 【归纳小结】官能团、基、根的比较 (1)基与官能团 基是指有机物分子中含有的原子或原子团；官能团是决定有机物特殊性质的原子或原子团。 “官能团”属于“基”，但“基”不一定是“官能团”，如甲基（—CH3）不是官能团。 (2)基与根 ①基是化合物分子中去掉某些原子或原子团后，剩下的原子团，因此基是电中性的。如羟基（—OH）是H2O分子去掉一个氢原子后得到的，电子式为：。氧原子的最外层只有7个电子，因此基不稳定，不能独立存在。 ②根是指带电荷的原子或原子团，是电解质的组成部分，是电解质典礼后的产物，因此带有电荷。如H2O电离产生H+和OH-，OH-的电子式为：。根的原子的最外层都达到稳定结构，因此可以稳定存在于溶液中或熔融状态下。 ◆考点03 有机化合物的命名 一、习惯命名法 烷烃可以根据分子里所含碳原子的数目来命名，碳原子数后加“烷”字，就是简单烷烃的命名。 (1)碳原子数≤10，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；碳原子数＞10，用中文数字表示。 如C5H12叫戊烷；如C14H30叫十四烷。 (2)碳原子数相同时，用“正”、“异”、“新”等来区别。为了区分同分异构体，“正”表示直链，“异”表示具有结构的异构体，“新”表示具有结构的异构体。 如C5H12的同分异构体有3种，用习惯命名法命名分别为： CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷、 异戊烷、 新戊烷。 对简单的醇，CH3CH2CH2—OH命名为正丙醇，(CH3)2CH2—OH命名为异丙醇，(CH3)3CCH2—OH命名为新戊醇。 二、系统命名法 1．烷烃的系统命名步骤 (1)选母体（主链）。选择分子中包含碳原子数最多的碳链为主链，按主链中碳原子数目采用天干或中文数字命名为某烷。 (2)编序号。以靠近支链的一端开始编号；当两个相同支链离两端主链相同时，从离第三个支链最近的一端开始编号，等近时按支链最简。 (3)写名称。 ①将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的名称前面用阿拉伯数字注明其在主链位置，并在数字与名称之间用短线隔开； ②如果主链上有相同的支链，将支链合并，用中文数字表示支链的个数；两个表示支链位置的阿拉伯数字之间用逗号隔开。 如的名称为2，3-二甲基己烷。 ③有多种支链，按照“次序规则”，按取代基大小顺序年后列出支链。 例如：命名为2，3-二甲基戊烷，命名为2，4-二甲基己烷。 2．烯烃、炔烃和其他衍生物的命名步骤 (1)选主链，定名称：将含官能团的最长碳链作为主链，称为“某烯”或“某炔”或“某醇”或“某醛”等。 (2)近官能团，定号位：从距离官能团最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。 (3)官能团，合并算：用阿拉伯数字标明官能团的位置（如是双键或叁键，只需标明双键或叁键碳原子编号较小的数字）。用“二”、“三”等表示官能团的数目。 (4)几种常见有机物及系统名称。 CH2==CH—CH2—CH3　1-丁烯 　1，3-丙二醇 　2-乙基-1，3-丁二烯 3．环状化合物的命名 (1)以环作为母体，环的侧链作为取代基。 (2)若有多个取代基，可对环编号或用邻、间、对来表示。 (3)从官能团连接的碳原子开始编号。 (4)几种常见的含有脂环或苯环的有机物的结构和名称。 环戊烷 甲基环己烷 邻二甲苯（或1，2-二甲苯） 间二甲苯（或1，3-二甲苯） 对苯二酚（或1，4-苯二酚） 【归纳小结】 (1)烯烃、炔烃的命名和烷烃差不多，但也有不同之处，具体如下： ①要选含碳碳双键(碳碳三键)的碳原子数最多的链为主链； ②要注明碳碳双键(碳碳三键)的位置； ③要从离碳碳双键(碳碳三键)最近的一端开始编号。 如： 3，4-二甲基-2-乙基-1-己烯 (2)简单烷基苯的命名是以苯环作为母体，把烷基当作取代基。烯基苯和炔基苯则相反，把不饱和烃作为母体，而苯环却作为取代基(苯基)。如： (3)烃的衍生物命名： ①卤代烃：以卤素原子作为取代基像烷烃一样命名，如 4-甲基-2-氯戊烷： ②醇：以羟基作为官能团像烯烃一样命名，如 4，6-二甲基-2-庚醇： ③酚：以酚羟基为1号位官能团像苯的同系物一样命名。 ④醚、酮：命名时注意碳原子数的多少，如CH3—O—CH2—CH3，甲乙醚。 ⑤醛、羧酸：某醛、某酸(官能团总在1号位，无需指出) 如4-甲基戊酸： ⑥酯：某酸某酯，如2，2-二甲基丙酸乙酯： 专题03 石油化工的基础物质——烃 ◆考点01 脂肪烃的性质及应用 一、烃的分类 1．烃的分类 烃是指只含碳氢两种元素的有机物。 根据烃分子中是否含有苯环，可以分为脂肪烃和芳香烃。脂肪烃一定不含苯环，芳香烃一定含有苯环。 2．脂肪烃的分类 含有双键或三键等不饱和键的脂肪烃称为不饱和脂肪烃，简称不饱和烃； 不含不饱和键的脂肪烃称为饱和脂肪烃，简称饱和烃。 二、烷烃的性质 1．烷烃的物理性质 (1)常温常压下的状态：碳原子数≤4的烷烃为气态，其他为液态或固态(注意：新戊烷常温下为气态)。 (2)熔沸点：随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高；相同碳原子数时，支链越多，熔沸点越低。 (3)密度：相对密度随碳原子数的增加而逐渐增大，但均小于1。 (4)溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。 2．烷烃的化学性质 (1)氧化反应： 烷烃可在空气或氧气中燃烧生成CO2和H2O，燃烧通式为： CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O (2)卤代反应 烷烃在光照条件下与氯气、溴蒸气发生取代反应生成多种卤代烷烃，并放出卤化氢的反应称为卤代反应。 如丙烷与氯气的卤代反应： (3)分解反应 烷烃受热时会分解生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H18＋C8H16。 【特别提醒】 a．烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。 b.连续反应：反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。 c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX。 三、烯烃的结构与性质 1．烯烃的结构特点 烯烃分子结构中含有碳碳双键，乙烯是最简单的烯烃。 2．化学性质 (1)氧化反应 ①能使酸性KMnO4溶液褪色，常用于的检验。 ②燃烧：火焰明亮，并伴有黑烟，其燃烧通式为：CnH2n+O2nCO2+nH2O。 (2)加成反应： ①烯烃可以与X2、HX(X表示卤素)、H2、H2O等在一定条件下发生加成反应。例如： 乙烯与HCl反应：CH2＝CH2+HClCH3CH2Cl 乙烯与H2O反应：CH2＝CH2+H2OCH3CH2OH ②当不对称烯烃与卤化氢发生加成反应时，通常“氢加到含氢多的不饱和碳原子一侧”，例如丙烯和溴化氢的加成反应主要产物为2-溴丙烷： CH2＝CH—CH3+HBr 3．二烯烃的加成反应 分子中含有两个双键的链烃叫做二烯烃，二烯烃可用通式CnH2n-2(n≥3，且为正整数)表示。1，3-丁二烯是最重要的代表物。其与Br2按1∶1发生加成反应时分为两种情况。 1，2-加成： 1，4-加成： 四、炔烃的结构与性质 1．乙炔的结构特点 乙炔是最简单的炔烃，其结构式为H—C≡C—H，分子中4个原子在同一条直线上，结构特征是含有碳碳三键。 2．乙炔的化学性质 (1)氧化反应： 能使KMnO4溶液褪色；在空气中燃烧火焰明亮，并伴有浓烈黑烟。乙炔燃烧的化学方程式为：2C2H2+5O24CO2+2H2O (2)加成反应： ①与Br2加成： CH≡CH+Br2→，CH≡CH+2Br2→CHBr2—CHBr2 ②与H2加成： CH≡CH+H2CH2＝CH2，CH≡CH+2H2CH3—CH3 ③与HCl加成： CH≡CH+HClCH2＝CHCl ④与H2O反应(制乙醛)：CH≡CH+H2OCH3CHO 3．加聚反应 (1)具有不饱和键的有机物通过加聚反应得到高分子化合物的反应称为加聚反应。 (2)用以形成高分子化合物的小分子称为单体；高分子化合物中不断重复的基本结构单元称为链节；链节的数目称为聚合度。 单烯烃可在一定条件下发生加成聚合反应，如丙烯生成聚丙烯： 氯乙烯的加聚反应为：n CH2＝CHCl 。  (3)应用：加聚反应是获得高分子材料的重要途径之一，如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS工程塑料、顺丁橡胶等材料。 【归纳小结】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== 【归纳小结】烷烃、烯烃、炔烃的比较 烷烃 烯烃 炔烃 分子结构特点 全部为单键，饱和链烃 含有，不饱和链烃 含有—C≡C—，不饱和链烃 化学活动性 稳定 活泼 活泼 取代反应 光卤代 / / 加成反应 / 能与H2、X2、H2O等发生加成反应 能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应 加聚反应 不能发生 能发生 能发生 氧化反应 酸性KMnO4溶液不褪色 酸性KMnO4溶液褪色 酸性KMnO4溶液褪色 燃烧火焰较明亮 燃烧火焰明亮，带黑烟 燃烧火焰很明亮，带浓烟 鉴别 溴水不褪色，酸性KMnO4溶液不褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 溴水褪色，酸性KMnO4溶液褪色 ◆考点02 脂肪烃和石油化工 1．石油的物理性质和成分 石油是一种黄绿色至黑褐色的粘稠液体，主要是气态烃、液态烃和固态烃组成的混合物，其中还含有少量不属于烃的物质。 2．石油化工产品 以石油和天然气为原料制造的化学品，统称为石油化工产品。 石油经过各种加工过程，可制得汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等石油产品。并可以为塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、化肥等产品提供丰富的原料。 3．石油和天然气的组成成分 (1)石油的组成成分随产地不同有所不同。我国黑龙江出产的石油以烷烃为主，新疆、辽宁和山东出产的石油主要由烷烃和环烷烃组成，我国台湾出产的石油则以芳香烃为主。 (2)天然气的主要成分是甲烷。 4．石油化工 (1)石油的分馏： ①石油的分馏是指对石油加热，使其汽化，然后再按沸点的不同，分离出不同的馏分。 ②石油常压分馏可得到碳原子数较少、沸点较低的石油气、汽油、煤油、轻柴油等馏分，未被蒸发的碳原子数较多，沸点较高的物质，叫重油。 ③重油减压蒸馏可得到重柴油、润滑油、石蜡、燃料油等馏分，未被汽化的剩余物质为沥青。 (2)裂化 ①石油的裂化是利用重油中较长碳链的烃在高温下分解生成较短链烃来获得较多轻质油和气态烯烃。 使用催化剂的裂化称为催化裂化，不使用催化剂的裂化称为热裂化。 ②裂化的目的：获得轻质油，解决石油分馏所得汽油、煤油、柴油等轻质油产量低的问题。 ③常见裂化反应 C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8；C8H16C5H10＋C3H6。 (3)裂解 ①石油的裂解是采用比石油裂化更高的温度，可以由轻质油生产气态烯烃，又称深度裂化。 ②裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃。 (4)催化重整和加氢裂化 石油的催化重整和加氢裂化，是为了提高汽油等轻质油品质的石油加工工艺。催化重整是获得芳香烃的主要途径。 【归纳小结】直馏汽油与裂化汽油的区别与鉴别 原油直接分馏得到的汽油为直馏汽油，重油通过裂化分解可得到裂化汽油，直馏汽油与裂化汽油的区别与比较如下： 主要化学成分 燃烧质量 鉴别方法 直馏汽油 一般是C5～C12的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定 差，爆震性强 能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油 裂化汽油 含有较多的C5～C12的烯烃，性质活泼 好，爆震性弱 ◆考点03 苯的结构和性质 一、苯的分子结构 1．苯分子的组成 分子式：C6H6，最简式：CH，结构式：，结构简式：或。 2．苯的分子结构特点 (1)苯分子中6个碳原子和6个氢原子处于同一平面上，为平面正六边形结构。 (2)6个碳碳键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的共价键。 (3)6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子形成σ键，键角均为120°；碳碳键的键长相等，介于单键和双键之间。每个碳原子余下的p轨道垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 苯的分子结构 (1)苯中碳原子采取sp2杂化，除σ键外还含有大π键。苯分子为平面形结构，分子中的6个碳原子和6个氢原子共平面。 (2)苯不存在单双键交替结构，可以从以下几个方面证明： ①结构上：苯分子中六个碳碳键均等长，六元碳环呈平面正六边形； ②性质上：苯不能发生碳碳双键可发生的反应，如使酸性KMnO4溶液褪色等； ③二氯代苯的结构：邻二氯苯只有一种结构，而若为单双键交替应有两种结构(和)。 二、苯的化学性质 1．氧化反应 ①苯在空气中燃烧，发出明亮的火焰并伴有浓烟。化学方程式为： 2C6H6+15O212CO2+6H2O ②不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 2．取代反应 在一定条件下，苯容易发生取代反应。 (1)苯的卤代反应 苯与液溴在FeBr3催化条件下的反应： +Br2+HBr 溴苯()：无色液体，有特殊气味，不溶于水，密度比水的大。 (2)硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化条件下的反应： +HO—NO2+H2O 硝基苯()：无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 3．加成反应 苯与H2在温度为180~250 ℃，压强为18 MPa，以Ni为催化剂的情况下发生加成反应生成环己烷，化学方程式为+3H2。 【归纳小结】 (1)苯易取代，难加成，原因在于苯分子结构稳定，加成反应需破坏苯环结构，取代反应不需要破坏苯环结构。 (2)苯的取代反应只要在催化剂存在的条件下即可发生，苯的加成则需要较高温度、高压和催化剂，其本质源于苯的分子结构。 三、苯的取代反应实验 1．苯的溴化反应 (1)实验原理： +Br2+HBr (2)实验现象：三颈烧瓶内反应剧烈，锥形瓶内有白雾(HBr遇水蒸气形成)出现，溶液底部有褐色油状液体出现，滴加NaOH溶液后三颈烧瓶中有红褐色沉淀形成。 (3)注意事项 ①应该用纯溴； ②要使用催化剂FeBr3，需加入铁屑； ③锥形瓶中的导管不能插入液面以下，防止倒吸，因HBr极易溶于水。 (4)产品处理(精制溴苯) 2．苯的硝化反应 (1)实验原理 +HNO3+H2O (2)实验现象：将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，烧杯底部有黄色油状物质(溶有NO2)生成，然后用NaOH(5%)溶液洗涤，最后用蒸馏水洗涤后得无色油状、有苦杏仁味、密度比水大的液体。 【特别提醒】 ①试剂添加顺序：浓硝酸+浓硫酸+苯 ②浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂 ③长导管作用：平衡气压，冷凝回流挥发的苯和硝酸。 ④水浴加热的原因：a.使反应物受热均匀，便于控制温度。b.防止温度过高，导致反应物挥发和硝酸分解。 ⑤如温度升高至100～110 ℃时，会生成间二硝基苯，反应的化学方程式为＋2HNO3＋2H2O。 ⑥温度计的放置：温度计应放在水浴中，控制水浴温度。 ◆考点04 芳香烃的来源与应用 一、芳香烃和苯的同系物 1．芳香烃 (1)概念：芳香烃是分子里含有一个或多个苯环的烃。 (2)芳香烃的来源 芳香烃最初来源于煤焦油中，现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化学工业中的催化重整和裂化。 2．苯的同系物的组成和结构特点 (1)苯的同系物是指只含有一个苯环，且侧链均为烷基的芳香烃。 (2)苯的同系物的通式：CnH2n-6(n≥7)。 (3)常见的苯的同系物 甲苯 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 二、苯的同系物的性质及应用 1．物理性质 具有类似苯气味的无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 2．化学性质 (1)氧化反应： ①可燃性：CnH2n-6+O2nCO2+(n-3)H2O ②如果苯环侧链直接相连接的碳原子上连接有氢原子，该苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。 应用：区别苯和苯的同系物。 (2)取代反应 ①卤代反应： 苯的同系物在卤化铁作催化剂时，苯环上与侧链邻位或对位的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Br2反应： +Br2(或)+HBr 苯的同系物在光照或加热条件下时，苯环侧链上的氢原子被卤原子取代，如甲苯与Cl2反应： +Cl2 ②硝化反应： +3HNO3+3H2O　 三硝基甲苯是一种黄色烈性炸药，俗称TNT，常用于国防和民用爆破。 (3)加成反应：甲苯与氢气的加成反应为： +3H2 【归纳小结】苯环与侧链的关系 (1)苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烷基性质活泼而被氧化。苯的同系物被氧化时，不论它的侧链长短如何，氧化都发生在跟苯环直接相连的碳原子上。 (2)侧链对苯环的影响，使苯环上与侧链相连的碳原子的邻、对位上的氢原子变得活泼，如甲苯与硝酸在100 ℃反应时，生成三硝基甲苯，而苯与硝酸在100～110 ℃反应才能生成二硝基苯。 【归纳小结】苯和苯的同系物的比较 苯 苯的同系物 相同点 组成与结构 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子式通式CnH2n-6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟，燃烧通式 CnH2n-6+(n-1)O2nCO2+(n-3)H2O ②都易发生苯环上的取代反应 ③都能发生加成反应，但反应都比较困难 不同点 取代反应 易发生取代反应主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应常得到多元取代产物 氧化反应 难被氧化，不能使酸性KMnO4溶液褪色 易被氧化剂氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色 差异原因 苯的同系物分子中，苯环与侧链相互影响，苯环影响侧链，使侧链烃基性质活泼而易被氧化。侧链烃基影响苯环，使苯环邻、对位的氢更活泼而易被取代 3．乙苯、异丙苯的制取及应用 (1)乙苯是制苯乙烯的原料，工业上制备乙苯、异丙苯的化学方程式为： +CH2=CH2 +CH3-CH=CH2 (2)乙苯脱氢制得苯乙烯，苯乙烯加聚可以得到聚苯乙烯，苯乙烯与丁二烯加聚可以得到丁苯橡胶。 n n+nCH2=CH-CH=CH2 三、多环芳烃 1．概念 分子中含有多个苯环的芳香烃称为多环芳烃。 2．分类 苯环之间通过脂肪烃基连接的称为多苯代脂肪烃，苯环之间通过碳碳单键直接相连的称为联苯或联多苯；苯环之间通过共用苯环的若干条环边而形成的称为稠环芳烃。 3．简单的多环芳烃 二苯甲烷()、联苯()、萘()、蒽()等。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$