内容正文:
专题06 认识有机物 乙烯与有机高分子材料
【思维导图串知识】
【知识清单】
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷的分子结构
甲烷(CH4)分子中的碳原子以最外层的 个电子分别与 个氢原子的电子形成 个C—H共价键,其电子式和结构式分别表示为 。
2.有机物中碳原子的成键特点
(1)碳原子间的成键方式多样
有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成 个共价键,而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键,可以形成 ()、 ()或 (—C≡C—)。
(2)有机物碳骨架的基本类型多样
多个碳原子之间可以结合成 ,也可以结合成 ,构成有机物 的碳骨架。
(3)构成有机物的碳原子数目灵活
有机物分子可能只含有一个或几个碳原子,也可能含有成千上万个碳原子(有机高分化合物)。
二、烷烃的结构
1.甲烷分子的空间结构
(1)甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了 的空间结构。
(2)分子中的4个C—H的长度和强度 ,相互之间的夹角 。
2.烷烃的组成和结构特点
3.烷烃的命名
碳原子数不多于10时,以 、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数;碳原子数在10以上时,以 代表,如CH3(CH2)9CH3称为 。
4.分子通式:链状烷烃的分子通式为
三、同系物与同分异构体
1.同系物
(1)概念:结构 ,在分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
2.同分异构体
(1)同分异构现象:化合物具有相同的 ,但具有不同 的现象。
(2)同分异构体:具有 现象的化合物互称为同分异构体 。
例如丁烷有 两种同分异构体,其名称分别为 。
3.烷烃同分异构体的书写——减碳链法
(1)遵循的原则:主链由长到短,支链由整到散;位置由心到边,排列由邻到间。
(2)书写的步骤
①先写出碳原子数最多的主链。
②写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。
③写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上,以此类推。
(3)实例(以C6H14为例)
a.将分子中全部碳原子连成直链作为母链。
C—C—C—C—C—C
b.从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架有两种:
甲基不能连在①位和⑤位上,否则会使碳链变长,②位和④位等效,只能用一个,否则重复。
c.从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种:
②位或③位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子,使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。
四、烷烃的性质
1.烷烃的物理性质
(1)烷烃 溶于水, 溶于汽油、苯等有机溶剂。
(2)常温下,碳原子数小于或等于4的烷烃为气态(新戊烷常温下也为气态)。
(3)烷烃的熔、沸点随着分子中碳原子数的增加逐渐 ,碳原子数相同时,支链 ,熔、沸点 。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
2.烷烃的化学性质
(1)通常较稳定,不能被高锰酸钾等强氧化剂氧化,也不能与强酸、强碱发生反应。
(2)链状烷烃完全燃烧的通式为
CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
(3)在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应,生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。
3.甲烷发生取代反应的有关规律
(1)反应条件和反应物
反应条件为光照,但不能用太阳光直射,以防爆炸,反应物为甲烷与卤素单质,与氯水、溴水等不反应。
(2)反应产物
甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但很难出现全部是某一种产物的情况。
(3)反应特点
①连锁反应
甲烷的取代反应是一种连锁反应,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行。生成物中各物质均含有,其中HCl的物质的量最多。
②数量关系
CH4与Cl2发生取代反应时,每1 mol H被取代,消耗1 mol Cl2,同时生成1 mol HCl。即1 mol CxHy与Cl2发生完全取代,消耗Cl2最多为y mol。n(Cl2)=n(H)=n(HCl)。
五、乙烯的性质与用途
(一)乙烯的物理性质
颜色
状态
气味
密度
水溶性
无色
气体
稍有气味
略小于空气
难溶于水
(二)乙烯的化学性质
1.氧化反应
实验
现象
点燃纯净的乙烯
火焰明亮且伴有 ,同时放出大量的热
通入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液
(1)乙烯燃烧的化学方程式为 C2H4+3O22CO2+2H2O 。
(2)乙烯被酸性KMnO4溶液氧化为 ,所以除去甲烷中的乙烯时不能用酸性高锰酸钾溶液。
2.加成反应
(1)加成反应的概念:有机物分子中的 碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。(2)实例:如乙烯使溴的四氯化碳溶液(或溴水) ,反应的化学方程式为:
+Br—Br→
1,2-二溴乙烷
也可以写成:CH2==CH2+Br2→(或CH2==CH2+Br2→CH2Br—CH2Br)
乙烯不仅可以与溴发生加成反应,在一定条件下,还可以与氯气、氢气、氯化氢和水等物质发生加成反应。
反应
化学方程式
与Cl2加成
CH2==CH2+Cl2―→
与H2加成
CH2==CH2+H2
与HCl加成
CH2==CH2+HCl
与H2O加成
CH2==CH2+H2O (工业制乙醇)
3.聚合反应
(1)乙烯的聚合反应
在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下,乙烯分子中碳碳双键中的 断裂,分子间通过碳原子相互结合形成很长的碳链,生成相对分子质量 的聚合物——聚乙烯,反应的化学方程式:
(2)聚合反应的概念
由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的聚合物的反应叫做聚合反应。乙烯的聚合反应同时也是加成反应,这样的反应又被称为加成聚合反应,简称 。
③聚合反应的相关概念
概念
含义
示例
链节
高分子中重复的结构单元
聚合度
高分子中链节的数目n
单体
能合成高分子的小分子物质
聚合物
由单体聚合形成的相对分子质量很大的物质
3.乙烯的用途
(1)重要化工原料,可用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。
(2)用来做植物生长 。
六、烃的概念与分类
1.烃的概念:仅含 两种元素的有机化合物称为碳氢化合物,也称为烃。
2.烃的分类
3.烃的代表物分子结构及其性质
(1)烷烃、烯烃、炔烃的结构及其性质比较
类别
链状烷烃
链状单烯烃
链状单炔烃
代表物
CH4
CH2==CH2
CH≡CH
通式
CnH2n+2(n≥1)
CnH2n(n≥2)
CnH2n-2(n≥2)
结构
特点
含碳碳双键
—C≡C—
含碳碳三键
化
学
性
质
取代
反应
光照
—
—
加成
反应
—
与H2、X2、HX、H2O等
发生加成反应
与H2、X2、HX、H2O等
发生加成反应
氧化
反应
燃烧火焰较明亮
燃烧火焰明亮,伴有黑烟
燃烧火焰明亮,伴有浓烈黑烟
与KMnO4溶液不反应
使KMnO4溶液褪色
使KMnO4溶液褪色
加聚
反应
—
能发生
能发生
鉴别
KMnO4溶液和溴水均不褪色
KMnO4溶液和溴水均褪色
(2)苯: 苯是芳香烃的母体,是一种具有环状分子结构的不饱和烃,其结构式习惯上简写为。实际上苯分子中6个碳原子之间的键 ,常用来表示苯分子的结构,结构式为,分子式为C6H6。
【注意】苯环中的碳碳之间的键是一种介于 之间的独特的键,苯分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内,是平面 。
七、有机高分子材料
1.有机高分子材料的分类
有机高分子材料分为 有机高分子材料(如棉花、羊毛、天然橡胶等)和 有机高分子材料(如塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)
2.有机高分子材料
(1)塑料
名称
结构简式
用途
聚乙烯
可制成食品包装袋等
聚氯乙烯
可制成电线的绝缘层、管道等
聚苯乙烯
可制成泡沫包装材料、绝缘材料等
聚四氟乙烯
可制成实验仪器、化工用品等
聚丙烯
可制成管道、包装材料等
有机玻璃(聚甲
基丙烯酸甲酯)
可制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等
脲醛塑料(电玉)
可制成电器开关、插座等
(2)橡胶
①橡胶是一类具有高弹性的高分子材料,是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,结构简式为,其单体为;天然橡胶分子中含有,易发生加成反应和氧化反应。
②橡胶的分类
橡胶
(3)纤维
再生纤维与合成纤维统称为化学纤维。
①再生纤维
用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工成黏胶纤维、大豆蛋白纤维等再生纤维。
②合成纤维
以石油、天然气、煤 等为原料制成有机小分子单体,再经聚合反应生产合成纤维。 合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等优良性能。
一、单选题
1.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法正确的是
A.碳原子性质活泼,可以跟多种元素原子形成共价键
B.含5个碳原子的烃,最多可以形成4个碳碳单键
C.所有烃均含有极性键和非极性键
D.在正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链不在一条直线上
2.甲烷、乙烯都能发生的反应为
A.氧化反应 B.酯化反应 C.还原反应 D.加成反应
3.下列有关化学用语表示错误的是
A.乙烯的结构式:
B.乙醇的官能团:
C.的填充模型:
D.聚乙烯的结构简式:
4.如图所示是碳原子相互结合的方式,小球表示碳原子,小棍表示化学键,碳原子上其余的化学键都与氢原子结合。下列说法正确的是
A.的分子式为 B.、、属于饱和烃
C.、互为同系物 D.可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
5.下列说法不正确的是
A.石墨烯和互为同素异形体
B.和互为同系物
C.和互为同分异构体
D.和互为同位素
6.下列说法正确的是
A.羊毛、蚕丝、塑料、橡胶都属于天然有机高分子材料
B.单体是
C.乙烯分子中所有原子都在同一平面上
D.乙烯合成聚乙烯,原子利用率未达到100%,不符合“绿色化学”
7.下列反应中,属于加成反应的是
A.甲烷燃烧生成二氧化碳和水 B.氢气与氧气反应生成水
C.乙烯与溴反应生成1,2—二溴乙烷 D.甲烷与氯气反应生成一氯甲烷和氯化氢
8.下列化合物中,与互为同分异构体的是
A. B.
C. D.
9.甲、乙两种有机物的球棍模型如下,下列有关二者的描述不正确的是
A.甲、乙互为同系物
B.甲、乙互为同分异构体
C.甲、乙一氯取代物的数目相同
D.甲、乙分子中含有的共价键数目相同
10.下列关于乙烯的叙述中,不正确的是
A.属于饱和烃 B.官能团为碳碳双键
C.难溶于水 D.能使酸性溶液褪色
11.四氯乙烯()是一种衣物干洗剂,聚四氟乙烯()是家用不粘锅内侧涂层的主要成分。下列关于四氯乙烯和聚四氟乙烯的叙述正确的是
A.四氯乙烯对油脂有较好的溶解作用,聚四氟乙烯的化学性质比较活泼
B.聚四氟乙烯的单体是
C.它们的分子中都不含氢原子
D.它们都可以由乙烯发生加成反应得到
12.由七个碳原子形成的烷烃,若其主链碳原子数为5,则其结构式有
A.4种 B.5种 C.6种 D.7种
13.丁烷裂解可得到乙烷和乙烯。下列说法不正确的是
A.乙烷与丁烷互为同系物 B.丁烷有三种同分异构体
C.光照条件下,乙烷能与氯气发生取代反应 D.乙烯可用于催熟果实
14.下列关于烷烃的说法不正确的是
A.烷烃的分子式可用通式表示
B.戊烷存在三种同分异构体
C.中三个碳原子处于一条直线上
D.与互为同系物
15.下列说法错误的是
A.和互为同分异构体
B.与互为同系物
C.异戊烷的一氯代物共有4种同分异构体
D.与是同一种物质
16.碳原子数小于8的链状烷烃中,一氯代物不存在同分异构体的烷烃有多少种
A.2 B.3 C.4 D.5
二、填空题
17.已知有下列烃分子:
①;② ;③ ;④ ;⑤ ;⑥
(1)写出①的一种同分异构体的结构简式: ;
(2)写出②的结构式: ;②在一定条件下与水反应的化学方程式为: ;
(3)④为 模型,与它互为同系物的是 (填序号);
(4)③的二氯代物有 种;
(5)写出的⑤分子式: ;⑤分子中最多有 个原子共平面;
(6)乙烯能发生聚合反应,写出化学方程式 ;该反应产物的用途之一是 。
18.乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。如图是有关乙烯的一些变化,根据乙烯的转化图,完成下列问题:
(1)乙烯的电子式 。
(2)①③的反应类型为 、 。
(3)丙的结构简式为 ,丁中的官能团为 。
(4)反应②的化学方程式为 。
(5)写出用丁及其它物质反应生成乙醛的化学方程式 。
19.乙烯是石油化工的重要基本原料。通过一系列化学反应,可以由乙烯得到有机高分子材料、药物等成千上万种有用的物质。根据图示装置,回答下列问题:
(1)已知:1,2-二溴乙烷的密度比水的大,难溶于水,易溶于四氯化碳。预测:试管①中装有溴的四氯化碳溶液,写出试管①中发生反应的化学方程式: 。试管②中装有溴水溶液,则试管②中可能出现的实验现象为 。
(2)试管③中装有的是酸性高锰酸钾溶液,则试管③发生反应的类型为 。
(3)做乙烯燃烧实验之前必须进行的操作是 ,乙烯燃烧可能观察到的现象是 。
(4)下列属于有机高分子化合物的是___________(填标号)。
①聚乙烯(PE) ②光导纤维 ③聚四氟乙烯(PTFE) ④聚丙烯(PP) ⑤聚氯乙烯(PVC) ⑥石墨纤维
A.①②③④ B.②③④⑥ C.③④⑤⑥ D.①③④⑤
20.回答下列问题:
(1)将一定量的 CH4和Cl2混合,光照条件下反应。请写出生成具有正四面体构型的有机产物的化学方程式: 。
(2)相对分子质量为114的烷烃,其分子式为 ,若此有机物的一氯代物只有一种,请写出此有机物的结构简式 。
(3)已知是由某单烯烃与HCl加成而获得,该单烯烃的结构简式为 。
(4)苯乙烯在一定条件下有如图转化关系,根据框图回答下列问题:
①苯乙烯与Br2的CCl4溶液生成B的化学方程式为 。
②苯乙烯生成高聚物D的化学方程式为 ,该反应类型是 。
③物质C中的官能团名称是 ,写出物质C的结构简式 。
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专题06 认识有机物 乙烯与有机高分子材料
【思维导图串知识】
【知识清单】
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷的分子结构
甲烷(CH4)分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键,其电子式和结构式分别表示为 、 。
2.有机物中碳原子的成键特点
(1)碳原子间的成键方式多样
有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键,而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键,可以形成单键()、双键()或三键(—C≡C—)。
(2)有机物碳骨架的基本类型多样
多个碳原子之间可以结合成碳链,也可以结合成碳环,构成有机物链状或环状的碳骨架。
(3)构成有机物的碳原子数目灵活
有机物分子可能只含有一个或几个碳原子,也可能含有成千上万个碳原子(有机高分化合物)。
二、烷烃的结构
1.甲烷分子的空间结构
(1)甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的空间结构。
(2)分子中的4个C—H的长度和强度相同,相互之间的夹角相等。
2.烷烃的组成和结构特点
3.烷烃的命名
碳原子数不多于10时,以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数;碳原子数在10以上时,以汉字数字代表,如CH3(CH2)9CH3称为十一烷。
4.分子通式:链状烷烃的分子通式为CnH2n+2
三、同系物与同分异构体
1.同系物
(1)概念:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
2.同分异构体
(1)同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构 的现象。
(2)同分异构体:具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 。
例如丁烷有CH3CH2CH2CH3 和两种同分异构体,其名称分别为 正丁烷 和 异丁烷 。
3.烷烃同分异构体的书写——减碳链法
(1)遵循的原则:主链由长到短,支链由整到散;位置由心到边,排列由邻到间。
(2)书写的步骤
①先写出碳原子数最多的主链。
②写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。
③写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上,以此类推。
(3)实例(以C6H14为例)
a.将分子中全部碳原子连成直链作为母链。
C—C—C—C—C—C
b.从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架有两种:
甲基不能连在①位和⑤位上,否则会使碳链变长,②位和④位等效,只能用一个,否则重复。
c.从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种:
②位或③位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子,使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。
四、烷烃的性质
1.烷烃的物理性质
(1)烷烃难溶于水,易溶于汽油、苯等有机溶剂。
(2)常温下,碳原子数小于或等于4的烷烃为气态(新戊烷常温下也为气态)。
(3)烷烃的熔、沸点随着分子中碳原子数的增加逐渐升高,碳原子数相同时,支链越多,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
2.烷烃的化学性质
(1)通常较稳定,不能被高锰酸钾等强氧化剂氧化,也不能与强酸、强碱发生反应。
(2)链状烷烃完全燃烧的通式为
CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
(3)在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应,生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。
3.甲烷发生取代反应的有关规律
(1)反应条件和反应物
反应条件为光照,但不能用太阳光直射,以防爆炸,反应物为甲烷与卤素单质,与氯水、溴水等不反应。
(2)反应产物
甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但很难出现全部是某一种产物的情况。
(3)反应特点
①连锁反应
甲烷的取代反应是一种连锁反应,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行。生成物中各物质均含有,其中HCl的物质的量最多。
②数量关系
CH4与Cl2发生取代反应时,每1 mol H被取代,消耗1 mol Cl2,同时生成1 mol HCl。即1 mol CxHy与Cl2发生完全取代,消耗Cl2最多为y mol。n(Cl2)=n(H)=n(HCl)。
五、乙烯的性质与用途
(一)乙烯的物理性质
颜色
状态
气味
密度
水溶性
无色
气体
稍有气味
略小于空气
难溶于水
(二)乙烯的化学性质
1.氧化反应
实验
现象
点燃纯净的乙烯
火焰明亮且伴有黑烟,同时放出大量的热
通入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
(1)乙烯燃烧的化学方程式为 C2H4+3O22CO2+2H2O 。
(2)乙烯被酸性KMnO4溶液氧化为CO2 ,所以除去甲烷中的乙烯时不能用酸性高锰酸钾溶液。
2.加成反应
(1)加成反应的概念:有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。(2)实例:如乙烯使溴的四氯化碳溶液(或溴水)褪色,反应的化学方程式为:
+Br—Br→
1,2-二溴乙烷
也可以写成:CH2==CH2+Br2→(或CH2==CH2+Br2→CH2Br—CH2Br)
乙烯不仅可以与溴发生加成反应,在一定条件下,还可以与氯气、氢气、氯化氢和水等物质发生加成反应。
反应
化学方程式
与Cl2加成
CH2==CH2+Cl2―→CH2ClCH2Cl
与H2加成
CH2==CH2+H2CH3CH3
与HCl加成
CH2==CH2+HClCH3CH2Cl
与H2O加成
CH2==CH2+H2OCH3CH2OH(工业制乙醇)
3.聚合反应
(1)乙烯的聚合反应
在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下,乙烯分子中碳碳双键中的一个键断裂,分子间通过碳原子相互结合形成很长的碳链,生成相对分子质量很大的聚合物——聚乙烯,反应的化学方程式:
(2)聚合反应的概念
由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的聚合物的反应叫做聚合反应。乙烯的聚合反应同时也是加成反应,这样的反应又被称为加成聚合反应,简称加聚反应。
③聚合反应的相关概念
概念
含义
示例
链节
高分子中重复的结构单元
聚合度
高分子中链节的数目n
单体
能合成高分子的小分子物质
聚合物
由单体聚合形成的相对分子质量很大的物质
3.乙烯的用途
(1)重要化工原料,可用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。
(2)用来做植物生长调节剂(催熟剂) 。
六、烃的概念与分类
1.烃的概念:仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物,也称为烃。
2.烃的分类
3.烃的代表物分子结构及其性质
(1)烷烃、烯烃、炔烃的结构及其性质比较
类别
链状烷烃
链状单烯烃
链状单炔烃
代表物
CH4
CH2==CH2
CH≡CH
通式
CnH2n+2(n≥1)
CnH2n(n≥2)
CnH2n-2(n≥2)
结构
特点
含碳碳双键
—C≡C—
含碳碳三键
化
学
性
质
取代
反应
光照
—
—
加成
反应
—
与H2、X2、HX、H2O等
发生加成反应
与H2、X2、HX、H2O等
发生加成反应
氧化
反应
燃烧火焰较明亮
燃烧火焰明亮,伴有黑烟
燃烧火焰明亮,伴有浓烈黑烟
与KMnO4溶液不反应
使KMnO4溶液褪色
使KMnO4溶液褪色
加聚
反应
—
能发生
能发生
鉴别
KMnO4溶液和溴水均不褪色
KMnO4溶液和溴水均褪色
(2)苯: 苯是芳香烃的母体,是一种具有环状分子结构的不饱和烃,其结构式习惯上简写为。实际上苯分子中6个碳原子之间的键完全相同,常用来表示苯分子的结构,结构式为,分子式为C6H6。
【注意】苯环中的碳碳之间的键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键,苯分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内,是平面正六边形。
七、有机高分子材料
1.有机高分子材料的分类
有机高分子材料分为天然有机高分子材料(如棉花、羊毛、天然橡胶等)和合成有机高分子材料(如塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)
2.有机高分子材料
(1)塑料
名称
结构简式
用途
聚乙烯
可制成食品包装袋等
聚氯乙烯
可制成电线的绝缘层、管道等
聚苯乙烯
可制成泡沫包装材料、绝缘材料等
聚四氟乙烯
可制成实验仪器、化工用品等
聚丙烯
可制成管道、包装材料等
有机玻璃(聚甲
基丙烯酸甲酯)
可制成飞机和车辆的风挡、光学仪器等
脲醛塑料(电玉)
可制成电器开关、插座等
(2)橡胶
①橡胶是一类具有高弹性的高分子材料,是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,结构简式为,其单体为;天然橡胶分子中含有,易发生加成反应和氧化反应。
②橡胶的分类
橡胶
(3)纤维
再生纤维与合成纤维统称为化学纤维。
①再生纤维
用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工成黏胶纤维、大豆蛋白纤维等再生纤维。
②合成纤维
以石油、天然气、煤 等为原料制成有机小分子单体,再经聚合反应生产合成纤维。 合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等优良性能。
一、单选题
1.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法正确的是
A.碳原子性质活泼,可以跟多种元素原子形成共价键
B.含5个碳原子的烃,最多可以形成4个碳碳单键
C.所有烃均含有极性键和非极性键
D.在正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链不在一条直线上
【答案】D
【详解】A.碳原子的最外层4个电子,化学性质不活泼,A错误;
B.含5个碳原子的有机物,可形成环状结构,则最多能形成5个碳碳单键,B错误;
C.甲烷中只含有极性共价键、没有非极性键,C错误;
D.烷烃中C原子均为sp3杂化,导致烷烃中碳原子呈锯齿形排布,不在同一直线上,D正确;
故选D。
2.甲烷、乙烯都能发生的反应为
A.氧化反应 B.酯化反应 C.还原反应 D.加成反应
【答案】A
【详解】A.甲烷、乙烯都能燃烧,物质发生的燃烧反应属于氧化反应,故甲烷、乙烯都能发生氧化反应,A正确;
B.甲烷、乙烯分子中无羧基、羟基,因此二者都不能发生酯化反应,B错误;
C.甲烷分子中C原子达到结合H原子的最大数目,不能发生还原反应;乙烯能够与H2在一定条件下发生加成反应产生乙烷,物质与氢气的加成反应属于还原反应,C错误;
D.甲烷不能发生加成反应,乙烯能够发生加成反应,D错误;
故合理选项是A。
3.下列有关化学用语表示错误的是
A.乙烯的结构式:
B.乙醇的官能团:
C.的填充模型:
D.聚乙烯的结构简式:
【答案】C
【详解】
A.乙烯的结构式:,故A正确;
B.乙醇的结构简式:CH3CH2OH,官能团:-OH,故B正确;
C.CCl4分子结构类似于甲烷分子,且Cl原子的原子半径应该比C原子的原子半径大,则其空间填充模型为 ,故C错误;
D.乙烯通过加聚反应生成聚乙烯,则聚乙烯的结构简式为,故D正确;
故答案选C。
4.如图所示是碳原子相互结合的方式,小球表示碳原子,小棍表示化学键,碳原子上其余的化学键都与氢原子结合。下列说法正确的是
A.的分子式为 B.、、属于饱和烃
C.、互为同系物 D.可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】B
【分析】a为CH3CH2CH2CH3;b为CH2=CHCH3;c为CH(CH3)3,d为CH3C≡CCH3,e为环丁烷,据此分析解题。
【详解】A.每个小球表示一个碳原子,每根小棍表示一个单键,可知c的分子式为C4H10,故A错误;
B.饱和烃是指分子中的每个碳原子都是以碳碳单键结合的烃,主要包括:烷烃和环烷烃,可知图中表示饱和烃的是a、c、e,故B正确;
C.b为烯烃,d为炔烃,两者所含官能团不同,结构不相似,不互为同系物,故C错误;
D.c为CH(CH3)3,没有能与酸性高锰酸钾溶液反应的基团,故D错误;
故答案选B。
5.下列说法不正确的是
A.石墨烯和互为同素异形体
B.和互为同系物
C.和互为同分异构体
D.和互为同位素
【答案】C
【详解】A.和石墨烯是碳元素的不同单质,两者互为同素异形体,A正确;
B.和都是烷烃,分子结构相似,组成上相差1个CH2,两者互为同系物,B正确;
C.和为同种物质,C错误;
D.和的质子数相同,中子数不同,两者互为同位素,D正确;
故选C。
6.下列说法正确的是
A.羊毛、蚕丝、塑料、橡胶都属于天然有机高分子材料
B.单体是
C.乙烯分子中所有原子都在同一平面上
D.乙烯合成聚乙烯,原子利用率未达到100%,不符合“绿色化学”
【答案】C
【详解】A.羊毛、蚕丝、天然橡胶都属于天然有机高分子材料,但塑料和合成橡胶不是,故A错误;
B.的单体是CH2=CH2,—CH2—CH2-是链节,故B错误;
C.乙烯中含碳碳双键,为平面结构,则所有原子都在同一平面上,故C正确;
D.乙烯合成聚乙烯是加聚反应,原子利用率达到100%,符合“绿色化学”,故D错误;
答案选C。
7.下列反应中,属于加成反应的是
A.甲烷燃烧生成二氧化碳和水 B.氢气与氧气反应生成水
C.乙烯与溴反应生成1,2—二溴乙烷 D.甲烷与氯气反应生成一氯甲烷和氯化氢
【答案】C
【分析】加成反应是有机物发生化学反应生成唯一产物的反应类型,常见于具有不饱和键的有机物中,据此回答问题。
【详解】A.甲烷燃烧生成二氧化碳和水,产物不唯一,属于氧化反应,A错误;
B.氢气与氧气反应生成水,属于氧化反应,B错误;
C.乙烯与溴反应生成1,2-二溴乙烷,产物唯一,发生加成反应,C正确;
D.甲烷与氯气反应生成一氯甲烷和氯化氢,产物不唯一,属于取代反应,D错误;
故选C。
8.下列化合物中,与互为同分异构体的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
A.与比分子少1个“CH2”原子团,二者互为同系物,A不符合题意;
B.与的分子式都为C4H10,但结构不同,二者互为同分异构体,B符合题意;
C.与的分子式不同,二者不互为同分异构体,C不符合题意;
D.比的分子少2个H原子,二者的分子式不同,不互为同分异构体,D不符合题意;
故选B。
9.甲、乙两种有机物的球棍模型如下,下列有关二者的描述不正确的是
A.甲、乙互为同系物
B.甲、乙互为同分异构体
C.甲、乙一氯取代物的数目相同
D.甲、乙分子中含有的共价键数目相同
【答案】A
【详解】A.由甲、乙的球棍模型知,甲、乙的分子式相同,空间结构不同,所以二者互为同分异构体,不互为同系物,A错误;
B.由甲、乙的球棍模型知,甲、乙的分子式相同,空间结构不同,所以二者互为同分异构体,B正确;
C.甲和乙中都有2种不同化学环境的氢原子,其一氯取代物都有2种,C正确;
D.由甲、乙的球棍模型知,甲分子中含有13个共价键,乙分子中含有13个共价键,甲、乙分子中含有的共价键数目相同,D正确;
故选A。
10.下列关于乙烯的叙述中,不正确的是
A.属于饱和烃 B.官能团为碳碳双键
C.难溶于水 D.能使酸性溶液褪色
【答案】A
【详解】A.乙烯能够发生加成反应,属于不饱和烃,A错误;
B.乙烯为烯烃,官能团为碳碳双键,B正确;
C.烃类物质难溶于水,故乙烯难溶于水,C正确;
D.乙烯的碳碳双键能使酸性高锰酸钾褪色,D正确;
答案选A。
11.四氯乙烯()是一种衣物干洗剂,聚四氟乙烯()是家用不粘锅内侧涂层的主要成分。下列关于四氯乙烯和聚四氟乙烯的叙述正确的是
A.四氯乙烯对油脂有较好的溶解作用,聚四氟乙烯的化学性质比较活泼
B.聚四氟乙烯的单体是
C.它们的分子中都不含氢原子
D.它们都可以由乙烯发生加成反应得到
【答案】C
【详解】A.聚四氟乙烯中不含碳碳不饱和键,性质较稳定,所以聚四氟乙烯中化学性质不活泼,故A错误;
B.根据聚四氟乙烯的聚合物逆推单体是,故B错误;
C.二者都只含C和卤族元素,所以二者都不含氢原子,故C正确;
D.四氯乙烯可由乙炔发生加成反应得到,聚四氟乙烯是由四氟乙烯发生加聚反应得到,所以二者都不能用乙烯发生加成反应得到,故D错误;
答案选C。
12.由七个碳原子形成的烷烃,若其主链碳原子数为5,则其结构式有
A.4种 B.5种 C.6种 D.7种
【答案】B
【分析】主链上含有5个碳原子,分子中共有7个碳原子的烷烃,则可能含有1个支链为-CH2CH3,可能含有2个-CH3,据此书写符合条件的结构进行解答。
【详解】主链上含有5个碳原子,分子中共有7个碳原子的烷烃,若含有1个支链为-CH2CH3,则为CH3CH2CH2(CH2CH3)2,只有1种;
若含有2个侧链,则有侧链个,则为:CH3CH2C(CH3)2CH2CH3,CH3CH2CH2C(CH3)2CH3,CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3,CH3CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3,有4种;共有5种;
故选B。
13.丁烷裂解可得到乙烷和乙烯。下列说法不正确的是
A.乙烷与丁烷互为同系物 B.丁烷有三种同分异构体
C.光照条件下,乙烷能与氯气发生取代反应 D.乙烯可用于催熟果实
【答案】B
【详解】A.乙烷与丁烷结构相似,组成上相差2个CH2,互为同系物,A正确;
B.丁烷有2种同分异构体,分别为CH3CH2CH2CH3、CH(CH3)3,B错误;
C.烷烃与氯气可以在光照条件下发生取代反应,C正确;
D.乙烯可用于催熟果实,D正确;
故选B。
14.下列关于烷烃的说法不正确的是
A.烷烃的分子式可用通式表示
B.戊烷存在三种同分异构体
C.中三个碳原子处于一条直线上
D.与互为同系物
【答案】C
【详解】A.烷烃的通式为,故A正确;
B.戊烷存在CH3CH2H2CH2CH3、、三种同分异构体,故B正确;
C.根据甲烷的正四面体结构可判断中三个碳原子不在同一条直线上,故C错误;
D.与结构相似、分子组成相差3个CH2,互为同系物,故D正确;
答案选C。
15.下列说法错误的是
A.和互为同分异构体
B.与互为同系物
C.异戊烷的一氯代物共有4种同分异构体
D.与是同一种物质
【答案】A
【详解】A.两者为同种物质,故A项错误;
B.CH3CH3与CH3CH(CH3)2均为饱和烷烃,分子式相差2个CH2,互为同系物,故B项正确;
C.异戊烷为2-甲基丁烷,结构简式为:(CH3)2CHCH2CH3,一氯代物有CH2ClCH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CClCH2CH3、(CH3)2CHCHClCH3、(CH3)2CHCH2CH2Cl的共有4种同分异构体,故C项正确;
D.与均含有苯环和2个甲基,且都处于苯环的邻位,是同一种物质,故D正确;
故本题选A。
16.碳原子数小于8的链状烷烃中,一氯代物不存在同分异构体的烷烃有多少种
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【详解】碳原子数小于8的链状烷烃中,一氯代物不存在同分异构体的烷烃有CH4、CH3CH3、C(CH3)4,共3种,选B。
二、填空题
17.已知有下列烃分子:
①;② ;③ ;④ ;⑤ ;⑥
(1)写出①的一种同分异构体的结构简式: ;
(2)写出②的结构式: ;②在一定条件下与水反应的化学方程式为: ;
(3)④为 模型,与它互为同系物的是 (填序号);
(4)③的二氯代物有 种;
(5)写出的⑤分子式: ;⑤分子中最多有 个原子共平面;
(6)乙烯能发生聚合反应,写出化学方程式 ;该反应产物的用途之一是 。
【答案】(1)或
(2) CH2=CH2+H2O CH3CH2OH
(3)球棍 ①⑥
(4)3
(5) C7H8 13
(6) n CH2=CH2 做塑料袋
【详解】(1)
①是正戊烷,可将①中一个甲基作为支链即可得到其中一种同分异构体得到异戊烷,结构简式:,还有新戊烷: ;
(2)
②为乙烯,黑球代表C原子,白球代表H原子,结构式是: ;乙烯在一定条件下与水发生加成反应生成乙醇,反应的化学方程式为:CH2=CH2+H2O CH3CH2OH;
(3)④为球棍模型,该物质属于乙烷,成键方式都是单键,则与它互为同系物的是①⑥;
(4)
③是苯,只有1种H原子,固定一个Cl原子,另一个Cl原子可取代在邻、间、对位,即二氯代物有 共3种;
(5)⑤为苯环C6H6和一个甲基取代苯环上的一个H原子,则分子式C7H8;苯环是平面型结构,与苯环上的碳相连的原子共平面,甲基是四面体结构,最多有3个原子共面,则⑤分子中最多有13个原子共平面;
(6)
乙烯能发生聚合反应生成聚乙烯,反应的化学方程式为n CH2=CH2 ,聚乙烯的用途是做塑料袋。
18.乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。如图是有关乙烯的一些变化,根据乙烯的转化图,完成下列问题:
(1)乙烯的电子式 。
(2)①③的反应类型为 、 。
(3)丙的结构简式为 ,丁中的官能团为 。
(4)反应②的化学方程式为 。
(5)写出用丁及其它物质反应生成乙醛的化学方程式 。
【答案】(1)
(2)加成反应 加成反应
(3)
(4)
(5)
【分析】
乙烯和氯化氢发生加成反应生成甲,甲是CH3CH2Cl;乙烯燃烧生成二氧化碳和水;乙烯和溴水发生加成反应生成,丙是;乙烯和水发生加成反应生成乙醇,丁是乙醇;
【详解】(1)
乙烯分子中含有碳碳双键,乙烯的电子式为;
(2)①是乙烯和HCl发生加成反应生成CH3CH2Cl;③是乙烯和溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷;
(3)
丙是1,2-二溴乙烷,结构简式为,丁是CH3CH2OH,官能团为羟基;
(4)反应②是乙烯燃烧生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为;
(5)乙醇发生催化氧化生成乙醛和水,反应的化学方程式为。
19.乙烯是石油化工的重要基本原料。通过一系列化学反应,可以由乙烯得到有机高分子材料、药物等成千上万种有用的物质。根据图示装置,回答下列问题:
(1)已知:1,2-二溴乙烷的密度比水的大,难溶于水,易溶于四氯化碳。预测:试管①中装有溴的四氯化碳溶液,写出试管①中发生反应的化学方程式: 。试管②中装有溴水溶液,则试管②中可能出现的实验现象为 。
(2)试管③中装有的是酸性高锰酸钾溶液,则试管③发生反应的类型为 。
(3)做乙烯燃烧实验之前必须进行的操作是 ,乙烯燃烧可能观察到的现象是 。
(4)下列属于有机高分子化合物的是___________(填标号)。
①聚乙烯(PE) ②光导纤维 ③聚四氟乙烯(PTFE) ④聚丙烯(PP) ⑤聚氯乙烯(PVC) ⑥石墨纤维
A.①②③④ B.②③④⑥ C.③④⑤⑥ D.①③④⑤
【答案】(1) 橙黄色褪去,液体分层
(2)氧化反应
(3)检验乙烯的纯度 产生明亮火焰并伴有黑烟
(4)D
【详解】(1)
乙烯与溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,发生反应的化学方程式为。1,2-二溴乙烷的密度比水的大,难溶于水,试管②中可能出现的实验现象为橙黄色褪去,液体分层。
(2)乙烯能被酸性高锰酸钾氧化,试管③中装有的是酸性高锰酸钾溶液,则试管③发生反应的类型为氧化反应。
(3)乙烯是可燃性气体,为防止不纯的气体燃烧发生爆炸,做乙烯燃烧实验之前必须进行的操作是检验乙烯的纯度,乙烯燃烧可能观察到的现象是产生明亮火焰并伴有黑烟。
(4)①聚乙烯(PE)是有机高分子化合物; ②光导纤维是无机物; ③聚四氟乙烯(PTFE) 是有机高分子化合物; ④聚丙烯(PP) 是有机高分子化合物; ⑤聚氯乙烯(PVC) 是有机高分子化合物; ⑥石墨纤维是无机物,故属于有机高分子化合物的是①③④⑤,选D。
20.回答下列问题:
(1)将一定量的 CH4和Cl2混合,光照条件下反应。请写出生成具有正四面体构型的有机产物的化学方程式: 。
(2)相对分子质量为114的烷烃,其分子式为 ,若此有机物的一氯代物只有一种,请写出此有机物的结构简式 。
(3)已知是由某单烯烃与HCl加成而获得,该单烯烃的结构简式为 。
(4)苯乙烯在一定条件下有如图转化关系,根据框图回答下列问题:
①苯乙烯与Br2的CCl4溶液生成B的化学方程式为 。
②苯乙烯生成高聚物D的化学方程式为 ,该反应类型是 。
③物质C中的官能团名称是 ,写出物质C的结构简式 。
【答案】(1)CH4 + 4Cl2CCl4 +4HCl
(2) C8H18 (CH3)3CC(CH3)3
(3)CH3 CH=CHCH3、CH3CH2CH=CH2
(4) +Br2→ n 加聚反应 羟基 和
【详解】(1)甲烷和氯气在光照条件下,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,其中空间构型为正四面体的有机产物是CCl4,即反应方程式为CH4 + 4Cl2CCl4 +4HCl;
(2)
烷烃的通式为CnH2n+2,烷烃相对分子质量为114,14n+2=114,n=8,该烷烃为C8H18;一氯代物只有一种,只有一种氢原子,应是高度对称结构,即结构简式为;
(3)该有机物是由单烯烃与HCl发生加成反应得到,推出单烯烃的结构简式为CH3CH2CH=CH2或CH3CH=CHCH3;
(4)
①苯乙烯含有碳碳双键,能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,其反应方程式为+Br2→;
②苯乙烯发生加聚反应生成聚苯乙烯,其反应方程式为n;
③物质C为苯乙烯与水加成,官能团名称是羟基,C的结构简式 和 。
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