第二章 不饱和烃-烯烃、二烯烃和炔烃 课件 -2024--2025学年中职《有机化学（第三版）》（化工版）

第二章 不饱和烃—烯烃、二烯烃和炔烃 §1 烯烃的结构和命名 学习目标 1.说出烯烃的结构特点。 2.记住烯烃的通式。 3.复述烯烃命名方法，学生能够正确命名烯烃。 教学重点 烯烃的命名 教学难点 烯烃的命名 2.烯烃的结构与同系物 分子中含有碳碳双键的不饱和链烃，称为烯烃，其官能团是碳碳双键 以乙烯为基础，可以得到一系列乙烯的同系物，烯烃分子中都含有碳碳双键，比含相同碳原子数的烷烃少2个氢原子，因此，烯烃的通式为CｎH2ｎ(n≥2) 烯烃的同分异构体比含相同碳原子数的烷烃要多。这是因为烯烃除了碳链异构外，还有官能团异构。例如，丁烯C３H６有三种同分异构体： 二、烯烃的命名 烯烃的命名是以烷烃的命名为基础的，具体命名原则如下： (1)选主链：选择分子中含碳双键的最长碳链为主链，称为“某烯”。 (2)编号：从靠近碳碳双键端开始，给主链碳原子编号，标出双键和取代基的 位次。双键的位次编号写在“某烯”之前，中间用半字“-”线隔开。 (3)写名称：将取代基的位次、数目和名称写在双键位次的前面。 【练习】练习下列烯烃的命名 作业 1.下列有机物命名正确的是( )。 A．2-甲基-3-丁烯 B. l-甲基-2-丁烯 C. 2-戊烯 D. 3-戊烯 2.用系统命名法给以下物质命名 3.下列物质中，与2-戊烯互为同系物的是 ( ) A. 1-戊烯 B. 2-甲基-1-戊烯 C .2-甲基-2-丁烯 　D. 4-甲基-2-戊烯 4.分子式为C6H12烯烃，其同分异构体的数目是 （ ） A.10 B.11 C.12 D.13 §2 烯烃的性质 学习目标 1.记住烯烃的物理性质 2.复述烯烃的化学性质及其应用 教学重点 烯烃的化学性质 教学难点 氧化反应、加成反应 §2 烯烃的性质 一、烯烃的物理性质 1.物态 常温下C2～C4的烯烃为气体，C5～C18的烯烃为液体，C19以上的烯烃为固体。 2.颜色、气味 纯的烯烃都是无色的。乙烯略带甜味，液态烯烃具有汽油的气味。 3．沸点 烯烃的沸点随分子中碳原子数目的增加而升高，在顺反异构体中，顺式异构体的沸点略高于反式异构体。 4．熔点 烯烃的熔点随分子中碳原子数目的增加而升高。但在顺反异构体中，反式异构体的熔点比顺式异构体高。 5．溶解性 烯烃难溶于水，易溶于有机溶剂。 6．相对密度 烯烃的相对密度都小于1，比水轻。 C=C 二、烯烃的化学性质 1.氧化反应 烯烃的 双键非常活泼，容易发生氧化反应，当氧化剂和氧化条件不 同时，产物也不相同。 （1）被氧气氧化 在点燃的情况下，乙烯与纯净的氧气发生反应生成二氧化碳和水。 （2）催化氧化 在活性银催化剂作用下，乙烯被空气中的氧直接氧化，生成环氧乙烷。 该反应必须严格控制反应温度，反应温度低于220℃，则反应太慢，超过300℃，便部分地氧化生成二氧化碳和水，致使产率下降。当乙烯或丙烯在氯化钯等催化剂存在下，也能被氧化，产物为乙醛或丙酮，它们都是重要的化工原料。 该反应必须严格控制反应温度，反应温度低于220℃，则反应太慢，超过300℃，便部分地氧化生成二氧化碳和水，致使产率下降。当乙烯或丙烯在氯化钯等催化剂存在下，也能被氧化，产物为乙醛或丙酮，它们都是重要的化工原料。 （3）氧化剂氧化 常用的氧化剂有高锰酸钾、重铬酸钾—硫酸和有机过氧化物等。 用适量冷的高锰酸钾稀溶液作氧化剂，在碱性或中性介质中，烯烃双键中的π键断裂，被氧化成邻二醇，而高锰酸钾被还原为棕色的二氧化锰从溶液中析出，由此来鉴定不饱和烃的存在。 2.加成反应 在双键的两个碳原子上各加一个原子或基团，生成饱和化合物的反应叫加成反应，这是烯烃最普遍、最典型的反应。 （1）催化加氢（H2）在催化剂存在下，烯烃能与氢气反应生成烷烃，故称为催化加氢。 工业上常用的催化剂有Pt、Pd、Ni等，实验常用活性较高的雷内镍。应用催化加氢反应，可把汽油中的不饱和烃转变为烷烃，可提高汽油的质量。还可使油脂中的不饱和脂肪酸转变为饱和脂肪酸用于生产肥皂，也可用于烯烃的化学分析，根据吸收氢气的何种可以计算出混合物中不饱和化合物的含量或双键的数目（不饱和度）。 (2)加卤素（X2） 烯烃容易与卤素发生加成反应，生成邻位二卤化烃。不同的卤素反应活性不同，氟与烯烃的反应非常激烈，常使烯烃完全分解，氯与烯烃反应较氟缓和，但也要加溶液稀释、溴与烯烃可正常反应，碘与烯烃难以发生加成反应，即活性顺序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2如： 此反应前后有明显的颜色变化，因此可用来鉴别烯烃，工业上即用此来检验汽油，煤油中是否含有不饱烃。 (3)加卤化氢（HX） 烯烃与卤化氢气体或浓的氢卤酸在加盐下发生加成反应，生成一卤代烷，卤化氢的洁性顺序为：HI＞HBr＞HCl例如： 氯乙烷常温下是无色气体，能与空气形成爆炸性混合物，它能在皮肤表面很快蒸发，使皮肤冷至麻木而不致冻伤皮下组织，因此用作局部麻醉剂，也被称为足球场上的“化学大夫”。 乙烯是对称分子，不论氢原子和卤原子加在哪个碳原子上都得到同样的一卤代乙烷，但对于结构不对称的烯烃，与卤化氢加成时，可以得到两种加成产物。如： 实验证明，上述反应的主要产物是2-卤丙烷，1869年俄国化学家马尔科夫（MarkovniKov）根据大量的实验事实总结出一条经验规律：不对称烯烃与HX加成时，氢原子主要加在含氢较多的双键碳原子上，而卤原子加到含氢较少的双键碳原子上，此规律叫做马尔科夫尼科夫规则，简称马氏规则。 反马氏规则加成——过氧化物效应：在过氧化物存在下，烯烃与HBr加成时，得到的产物是反马氏规则的。如： 注意：过氧化物的存在对不对称烯烃与HCl和HI的加成反应无影响，仍然遵循马氏规则。 作业 1．能鉴别丙烯与丙烷的试剂是( )。 A．溴水 B. 氢氧化钠溶液 C.盐酸 D.浓硫酸 2．完成下列反应 3.下列反应不属于加成反应的是( )。 A.乙烯与水在催化剂作用下反应 B．乙烯与氧气混合后点燃 C．乙烯与氢气在催化剂作用下反应 D.乙烯与溴化氢的反应 4.烯烃因含有 ，化学性质比较活泼，能发生 、 、 反应。其典型反应为 反应。 §3 二烯烃的结构和命名 学习目标 1.说出二烯烃的结构特点 2.记住二烯烃的通式 3.归纳二烯烃的分类，解释了解常见的共轭二烯烃及其应用 教学重点 二烯烃的命名 教学难点 二烯烃的命名 §3 二烯烃的结构和命名 分子中含有两个碳碳双键的不饱和烃叫做二烯烃，二烯烃的分子中比相应的单烯烃少两个氢原子，故通式为：CnH2n-2(n≥3) 一、二烯烃的分类和命名 1.分类 在二烯烃分子中，由于两个碳碳双键的相对位置不同，致使其性质也有差异，因此通常根据二烯烃的分子中两个碳碳双键相对位置的不同，将二烯烃分为三种类型。 （1）累积二烯烃 分子中两个双键连接在同一个碳原子上的二烯烃，如：CH2=C=CH2（丙二烯）。 累积双键不稳定容易发生异构化——双键位置改变，因此一般它很活泼，但也不容易制备。 （2）共轭二烯烃 分子中两个双键被一个单键隔开的二烯烃，如：CH2=CH—CH=CH2 1，3-丁二烯（简称丁二烯）。 共轭二烯烃是二烯烃中最重要的一类，它在理论和应用方面都具有重要意义。 （3）孤立二烯烃 分子中两个双键被两个或两个以上单键隔开的二烯烃。如：CH2=CH—CH2—CH=CH2（1，4一戊二烯）。孤立二烯烃的性质与单烯烃相似。 2.命名 二烯烃的命名与烯烃相似，步骤如下： (1)选主链作为母体选取含有两个双键的最长碳链作为主链(母体)，母体名叫“某二烯”。 (2)给主链碳原子编号 由距双键最近的一端依次编号，并用阿拉伯数字分别标明两个双键和取代基的位次。 (3)写出二烯烃的名称将取代基的位次、相同取代基的数目、取代基的名称、两个双键的位次依次写在母体名称某二烯之前。 二、共轭二烯烃的来源、制法及重要的二烯烃 1. 1，3-丁二烯的来源、制法及用途 （1）从石油裂解气中提取。在石油裂解生产乙烯和丙烯时，副产物C4馏分中含有大量1，3-丁二烯。采用合适的溶剂，可从这种C4馏分中将1，3-丁二烯提取出来。 此法的优点是原料来源丰富，价格低廉，生产成本低，经济效益高。目前世界各国用此法生产1，3-丁二烯的越来越多，西欧已全部用这一生产方法。 （2）由丁烷和丁烯脱氢制取。 （3）由乙醇脱水、脱氢制取。 1，3一丁二烯是无色气体，沸点－44℃，不溶于水，可溶于汽油、苯等有机溶剂。是合成橡胶的重要单体，也用作ABS树脂、尼龙纤维、医药及染料等的原料。 2. 2-甲基-1，3-丁二烯（异戊二烯）的来源、制法及用途。 （1）从石油裂解馏分中提取。工业上可从石油裂解的C5馏分中提取异戊二烯，这也一个越来越广泛采用的很经济的方法。 （2）由异戊烷和异戊烯脱氢制取 异戊二烯是无色液体，沸点34℃不溶于水，易溶于汽油、苯等有机溶剂，主要用作学成橡胶的单体，也用于制造医药、农药、麦料和粘合剂等。 作业 命名下列二烯烃： §4 炔烃的结构和命名 学习目标 1.说出炔烃的结构特点。 2.记住炔烃的通式。 3.复述炔烃命名方法，学生能够正确命名烯烃。 教学重点 炔烃的命名 教学难点 炔烃的命名 §4 炔烃的结构和命名 分子中含有碳碳三键(－C≡C－)的开链不饱和烃叫做炔烃，碳碳三键是炔烃的官能团。炔烃比相同碳原子数的单烯烃少两个氢原子。通式为:CnH2n－2(n≥2)，与二烯烃互为同分异构体。 一、炔烃的结构 1.乙炔的结构 乙炔是最简单和最重要的炔烃，是重要的化工原料，乙炔可以合成塑料、橡胶、纤维等化工产品，广泛应用于工农业生产与生活中。分子式为C2H2。结构式为 结构简式为HC≡CH实验测得乙炔分子的2个碳原子和2个氢原子处于一条直线上，为直线型分子。乙炔分子中所含的碳碳三键同样不是三个单键的组合，只有一个共价键较牢固，另外两个都比较活泼，容易断裂如右图。分子模型见下图。 乙炔的分子模型 (a)球棍模型 （ｂ）比例模型 2.其他炔烃分子的结构 炔烃分子中都含有碳碳三键，比含相同碳原子数的烷烃少4个氢原子，因此，炔烃的通式为CｎH２ｎ－２(n≥2)。其他炔烃分子中－C≡C－的结构与乙炔一样。 二、炔烃的构造异构和命名 1.构造异构 炔烃的构造异构主要表现为碳链构造异构和三键位置异构，因为三键碳原子上只能连接一个原子或基团，故炔烃没有顺反异构，如炔烃C5H8有3种异构体： 2.炔烃的命名 炔烃的系统命名法步骤如下 (1)选主链：选择分子中含碳双键的最长碳链为主链，称为“某炔”。 (2)编号：从靠近碳碳双键端开始，给主链碳原子编号，标出双键和取代基的位次。双键的位次编号写在“某烯”之前，中间用半字“-”线隔开。 (3)写名称：将取代基的位次、数目和名称写在双键位次的前面。 3-甲基-1-丁炔 4，4-二甲基-2-戊炔 【练习】请写出分子式为C6H10的7种炔烃同分异构体，并用系统命名法命名。 ①C≡C-C-C-C-C、 ②C-C≡C-C-C-C、 ③C-C-C≡C-C-C、 ④ ⑤ ⑦ ⑥ 作业 1. 根据以下名称写出相应的结构简式 3，4-二甲基戊炔 5-甲基-4-乙基-2-己炔 2.用系统命名法给以下物质命名： §5 炔烃的性质 学习目标 1.记住炔烃的物理性质 2.复述炔烃的化学性质及其应用 教学重点 炔烃的化学性质 教学难点 氧化反应、加成反应 §5 炔烃的性质 一、炔烃的物理性质 1.物态 通常情况下，C2～C4的炔烃是主体，C5～C17的炔烃是液体；C18以上的炔烃是固体。 2.熔、沸点 炔烃的熔、沸点都随碳原子数目增加而升高。一般比相应的烷烃、烯烃略高，这是因为碳碳三键键长较短，分子间距离较近，作用力较强的缘故。 3.相对密度 炔烃的相对密度都小于1，比水轻，相同碳原子数的烃的相对密度为：炔烃＞烯烃＞烷烃。 4.溶解性 炔烃难溶于水，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、苯和四氯化碳等有机溶剂。 二、炔烃的化学性质 由于－C≡C－中含有两个π键，故炔烃的化学性质比较活泼，与烯烃相似，也可以发生氧化、加成和聚合反应，另外受－C≡C－的影响，炔烃还有一些特殊的性质。 1.氧化反应 （1）燃烧 乙炔在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热（火焰温度可达3000℃以上，故工业上广泛用作切割和焊接金属） 3CH≡CH+10KMnO4+2H2O→6CO2+10MnO2↓+10KOH （2）被高锰酸钾氧化 碳碳叁键也能进行氧化反应。将乙炔通入KMnO4的水溶液中，KMnO4被还原为棕褐色的二氧化锰沉淀，原来的紫色消失，叁键断裂，生成二氧化碳和水。 2.加成反应 （1）催化加氢（H2） 炔烃催化加氢可以生成相应的烯烃或烷烃。 若选择活性适当的催化剂，如用醋酸铅处理过的附在碳酸钙上的钯做催化剂也称林德拉（Lindlar）催化剂，可使炔烃加氢生成烯烃。 (2)加卤素（X2） 炔烃容易与氯或溴发生加成反应。与1mol卤素加成生成二卤代烯烃，与2mol卤素加成生成四卤代烷烃，在较低温度下，反应可控制在二卤代烯烃阶段。 溴与炔烃发生加成反应后，其红棕色褪去，可由此检验碳碳三键或碳碳双键的存在。 （4）加水（H—OH） 一般情况下，炔烃与水不发生反应，但在催化剂（如硫酸汞的稀硫酸溶液）存在下，炔烃与水反应生成醛或酮。不对称炔烃与水加成时遵循马氏规则。例如： 工业上利用上述反应来制取乙醛和丙酮，但汞和汞盐的毒性很大，影响健康并严重污染环境，现已利用铜、锌等非汞催化剂来代替汞盐类。 4.炔氢的反应 与三键碳原子直接相连的氢原子叫做炔氢原子，它具有微弱的酸性，比较“活泼”，可以与强碱、碱金属或某些重金属离子反应生成金属炔化物，与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液反应 将乙炔通入硝酸银或氯化亚铜的氨溶液中，炔氢原子可被Ag＋或Cu＋离子取代生成灰白色的乙炔银或棕红色的乙炔亚铜的沉淀。 其他分子中含有炔氢原子的炔烃，也可以发生这一反应，例如： 故实验室中常由此来鉴别乙炔和末端炔烃，也可利用这一性质分离、提纯炔烃，或从其他烃类中除去少量炔烃杂质。 作业 1.请写出丙炔与O2、KMnO4、H2、Br2、HCl、H2O、HCN反应的方程式，并注明反应条件。 2.用化学方法鉴别下列化合物：丙烷、丙烯、丙炔。 §6 专题：甲烷、乙烯、乙炔的制备 学习目标 1.记住三种烃的的实验室制法原理、条件； 2.复述三种烃的工业来源及用途 教学重点 反应原理 教学难点 反应条件的理解 §6 专题：甲烷、乙烯、乙炔的制法 一、甲烷的制取和性质 1. 制备 实验室中常用无水醋酸钠和碱石灰共热来制备甲烷： 取3g无水醋酸钠和6g碱石灰，放在研钵内研细，混合均匀后，装入干燥洁净的大试管中，用带有玻璃导气管的塞子塞住试管口。然后，将试管横夹在铁架台上，使管口微微向下倾斜，并通过单孔塞将导气管插入装有水的洗气装置中。 实验结束时，应先去掉洗气装置，然后移去酒精灯，以免造成倒吸，使大试管破裂。 2.甲烷的用途 甲烷等低级烷烃是常用的民用燃料，也用作化工原料。中级烷烃如汽油、煤油、柴油等是常用的工业燃料，石油醚、液体石蜡等是常用的有机溶剂，润滑油则是常用的润滑剂和防锈剂。 二、乙烯的制取和性质 1.制备 在50mL的蒸馏瓶中倒入5mL95%酒精，然后一边摇动，一边慢慢加入15mL浓硫酸（相对密度1.84），再投入少量碎瓷片（防止加热时暴沸）。用带有温度计的塞子塞住瓶口，并使温度计的水银球没入混合液中。将蒸馏瓶固定在铁架台并置于石棉网上，蒸馏瓶的支管通过导气管与盛有10%氢氧化钠溶液的洗气装置相连。加热蒸馏瓶内的混合液体，当温度快速上升到160℃时，调整火焰的高度，使液体的温度保持在160～180℃之间，用排水集气法收集乙烯。 2.乙烯的用途 乙烯是无色略带甜味的气体。微溶于水，比空气轻，在空气中燃烧时火焰比甲烷明亮这是因为乙烯分子中碳的质量分数高于甲烷，乙烯与空气混合，遇明火会发生爆炸，爆炸极限为3%～9%（体积分数）。 乙烯是有机化学工业最重要的起始原料之一。由乙烯出发，通过各类化学反应，可以制得许多有用的化工产品和中间体。 乙烯还具有催促水果成熟的作用。 三、乙炔的制法与用途 纯净的乙炔为无色无臭气体，微溶于水，易溶于丙酮。乙炔与空气混合点火则发生爆炸，爆炸极限为2.6%～80%(体积分数)，范围相当宽，使用时一定要注意安全。 1.乙炔的制法 (1)实验室制法—电石法 将生石灰和焦炭在高温电炉中加热至2200～2300℃就生成电石（碳化钙）。电石水解即生成乙炔： 2.乙炔的用途 乙炔是三大合成材料工业重要的基本原料之一。由乙炔出发，通过化工过程，可以生产出塑料、橡胶、纤维以及其他许多化工原料和化工产品。另外，乙炔在氧气中燃烧，火焰温度高达3000～4000℃，一般称为氧炔焰，广泛用于焊接和切割金属材料。 作业 学生对比三种制法的方程式、操作条件及注意事项等。 $$