第二章 烃-2024-2025学年高二化学期末复习系列（十年高考真题同步学与考）

· 烷烃 一、甲烷的结构及性质 1．甲烷分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 CH4 CH4 结构特点 CH4的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。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，键角为109°28′ 2．甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体 3．甲烷的化学性质——通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应 （1）甲烷的氧化反应——燃烧反应 甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O 注意 ①甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源 ②甲烷具有可燃性，点燃甲烷之前一定要检验甲烷的纯度 ③煤矿中的爆炸事故多与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施 （2）甲烷的取代反应 ①实验探究 实验过程 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH4和半试管Cl2，分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象 实验装置 实验现象 A装置 ①试管内气体颜色逐渐变浅 ②试管内壁有油状液滴出现 ③试管中有少量白雾生成 ④试管内液面上升 ⑤水槽中有固体析出 B装置 无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ②反应的机理 ③化学反应方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ④取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应 注意 a．反应条件：光照，其光照为漫射光，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸 b．对反应物状态的要求：卤素单质的气态，如甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，但CH4与氯水、溴水则不反应 c．反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多 d．反应特点——连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行 e．定量关系——n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX) （3）甲烷的受热分解：CH4C＋2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强) 二、烷烃的结构和性质 1．烷烃的结构特点 （1）烷烃的概念：有机化合物中只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃 （2）烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C－C．C－H) ④呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 （3）链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1) 2．烷烃的物理性质 （1）状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔、沸点：随着碳原子数增加，烷烃的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷＞异丁烷 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应 （1）烷烃的氧化反应——可燃性 ①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O ②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相但在同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟 （2）烷烃的特征反应——取代反应 ①烷烃的取代反应：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应 ②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl (只要求写一氯取代) a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C－H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物 b．化学键变化情况：断裂C－H键和Cl－Cl键，形成C－Cl键和H－Cl键 注意： a．烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质反应 b．反应的特点：烷烃与X2取代反应为连锁反应，烷烃中的氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，所以产物较为复杂，不适宜制备卤代烃 c．反应产物：烷烃与氯气也可以是溴蒸气在光照条件下发生的取代反应，随着烷烃碳原子数的增多，产物越将会越来越多，但HCl最多；而生成的取代产物的种类将会更多，如甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物，乙烷的氯代物产物将会更多(9种) d．定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX （3）烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中 烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18 4．烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃 三、同系物 名称 甲烷 乙烷 丙烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 相邻分子间关系 相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团 1．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 2．判断方法 ①一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 ②二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 ③二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 注意： ①同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与(环丙烷)不互为同系物 ②同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物 ③根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 ④同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如：CH2==CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物 ⑤同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) ⑥同系物一定具有不同的分子式 ⑦同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 四、烃基和烷基的概念 1．烃基：烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基，烃基一般用“－R”来表示 2．烷基：像这样由烷烃去掉一个氢原子后剩余的基团叫烷基，烷基的组成通式为－CnH2n＋1。 常见的烷基有： 名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 －CH2CH2CH3 3．特点：中性基团，不能独立存在，烃基中短线表示一个电子 4．基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之和 质子数 电子数 甲基(－CH3) 6＋3＝9 6＋3＝9 羟基(－OH) 8＋1＝9 8＋1＝9 5．根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在 五、烷烃的习惯命名法 1．原则：碳原子数后加“烷”字 2．碳原子数的表示方法 （1）碳原子数在十以内的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表，如：C11H24叫十一烷，C17H36叫十七烷 （2）同分异构体数目较少时：“正”“异”“新”区别，如分子式为C5H12的同分异构体有3种 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 六、烷烃的系统命名法 1．选主链，称“某烷”：最长、最多定主链 (选主链的原则：优先考虑长等长时考虑支链最多) （1）最长：选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，连接在主链上的支链作为取代基。如： 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷” （2）最多：当出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目多的碳链为主链。如： 主链最长(7个碳)时，选主链有A．B．c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确 2．编号位，定支链 (编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”) （1）最近：选定主链中离取代基最近的一端为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链上的各个碳原子编号定位，以确定取代基在主链中的位置。即：首先要考虑“近”，如： （2）最简：若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简”。如： （3）最小：若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如： 方式一的位号和为2＋4＋5＝11 方式二的位号和为2＋3＋5＝10，10＜11 所以方式二正确 3．写名称：按“取代基位次－取代基名称－母体名称”的顺序书写 格式：位号－支链名－位号－支链名某烷 （1）取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开 名称 2－甲基丁烷 （2）不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面 名称 4－甲基－3－乙基庚烷 （3）相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”、“三”等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需用“，”隔开 名称 2，3－二甲基己烷 注意： (1)表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、” (2)名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“－”隔开 (3)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“1” (4)相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“一”省略不写 (5)若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面 (6)在烷烃命名中不可能出现“1－甲基、2－乙基，3－丙基”这样的取代基 七、同分异构体、同分异构现象 1．同分异构体、同分异构现象 （1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 （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 （3）同分异构体特点 ①分子式相同，即：化学组成和相对分子质量相同 ②可以是同类物质，也可以是不同类物质 ③结构不同，性质可能相似也可能不同 ④同分异构体之间的转化是化学变化 注意： ①同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如：CO和C2H4 ②结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH3CH2CH==CH2和 ③同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同 ④烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 2．同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 无机化合物、有机化合物 性质 化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异 化学性质相似，物理性质差异较大 化学性质相似，熔沸点、密度规律性变化 化学性质相似或不同，物理性质有差异 八、烷烃同分异构体的书写： 烷烃只存在碳链异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳对称法” 1．书写步骤：以C6H14为例 第一步 将分子中所有碳原子连成直链作为主链 第二步 从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴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位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 第三步 从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种，②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 故C6H14共有5种同分异构体 （1）两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴 （2）四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间 （3）取代基不能连在末端，否则与原直链时相同 （4）从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数 2．常见烷烃同分异构体书写——CnH2n+2，只可能存在碳链异构 （1）甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的找法 烷烃 甲烷 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) 丁烷 (C4H10) 结构简式 CH4 CH3－CH3 CH3－CH2－CH3 个数 1 1 1 2 （2）戊烷、己烷、庚烷的找法 烷烃 结构简式 个数 戊烷 C5H12 3 己烷 C6H14 5 庚烷 C7H16 9 九、烷烃烃基的找法、一卤代烃的找法和多卤代烃的找法 1．烷烃烃基的找法 （1）甲基、乙基、丙基的找法 烷烃 甲基 乙基 丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 个数 1 1 2 （2）丁基、戊基的找法 烷烃 结构简式 个数 丁基 4 戊基 、 8 2．等效氢原子法(对称法) （1）同一个碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的 （2）同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的 （3）分子中处于对称位置上的氢原子是等效的，如：正丁烷(CH3CH2CH2CH3)分子中两端的甲基6个氢原子等效，中间的两个亚甲基的4个氢原子也是等效的 3．烷烃一元取代物的找法：烃分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体 （1）根据烷基的种类确定一元取代物种类 如：丁基(－C4H9)的结构有4种，戊基(－C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种 （2）等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物 ①CH3Cl、C2H5Cl、C3H7Cl的找法 烷烃 CH3Cl C2H5Cl C3H7Cl 结构简式 CH3Cl C2H5Cl 个数 1 1 2 ②C4H9Cl、C5H11Cl的找法 烷烃 结构简式 个数 C4H9Cl 4 C5H11Cl 8 · 乙烯 一、乙烯的结构与物理性质 1．乙烯的结构 （1）乙烯的表示方式 （2）“乙烯型”分子共线、共面问题 类型 结构式 结构特点 共线、共面情况 乙烯型 平面形结构 所有原子共平面，与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面 规律：有机物分子结构中每出现1个碳碳双键，则整个分子中至少有6个原子共面 分析丙烯(CH3CH＝CH2)原子共面情况 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则(⑤C，⑥C，⑦H构成三角形)，⑦H也可能在这个平面上 即：丙烯分子最多7个原子共平面，至少有6个原子共平面 2．物理性质：乙烯为无色、稍有气味的气体，密度比空气的略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂 3．乙烯的用途 （1）乙烯是重要的化工原料，在一定条件下用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平 （2）在农业生产中乙烯可以调节植物生长，可用于催熟果实 二、乙烯的化学性质： 乙烯分子中含有碳碳双键()，使乙烯表现出较活泼的化学性质 1．乙烯的氧化反应 （1）乙烯与氧气的燃烧反应 ①实验步骤：点燃纯净的乙烯，观察燃烧时的现象 ②实验现象：火焰明亮且伴有黑烟，同时放出大量的热 ③原因解释：产生黑烟是因为乙烯中碳的质量分数(85.7%)比较大，燃烧不完全产生的碳的小颗粒造成的；火焰明亮是由于碳微粒受灼热成炽热状态而发光所致 ④化学方程式：C2H4＋3O22CO2＋2H2O 注：乙烯具有可燃性，点燃乙烯之前一定要检验乙烯纯度 1. 乙烯与酸性高锰酸钾溶液的反应 ①实验步骤：将乙烯通入盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中，观察现象 ②实验现象：酸性高锰酸钾溶液褪色 ③化学方程式：5CH2==CH2＋12KMnO4＋18H2SO410CO2＋12MnSO4＋6K2SO4＋28H2O ④原因解释：乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，高锰酸钾溶液被还原为无色的Mn2＋ ⑤应用：高锰酸钾溶液可用于鉴别乙烷和乙烯，但不能用于除去乙烷中的乙烯 2．乙烯的加成反应 （1）乙烯与溴的四氯化碳溶液(或溴水)反应 ①实验探究 实验步骤 将乙烯通入盛有溴的四氯化碳溶液的试管中，观察现象 实验装置 实验现象 溴的四氯化碳溶液褪色 反应机理 乙烯双键中的一个键断裂，两个溴原子分别加在两个价键不饱和的碳原子上，生成了 1，2－二溴乙烷 化学方程式 也可以写成：CH2==CH2＋Br2CH2Br－CH2Br ②加成反应 a．概念：有机物分子中的不饱和的碳原子(碳碳双键或碳碳三键等)与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应，叫做加成反应 b．特点：断一(断双键中的一个键)，加二(加两个原子或原子团)，只上不下 ③乙烯与溴水或溴的CCl4溶液反应现象的比较 溴水 溴的CCl4溶液 反应现象 褪色，褪色后溶液会分层 褪色，褪色后溶液不分层 应用 鉴别乙烯和乙烷，除去乙烷中的乙烯气体，可以将混合气体通过溴水的洗气瓶，但不能用溴的四氯化碳溶液，因为乙烷能够溶于四氯化碳溶液中 （2）乙烯与其它加成试剂反应：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 ①乙烯在一定条件下与Cl2加成：CH2==CH2＋Cl2CH2Cl－CH2Cl ②乙烯在一定条件下与H2加成：CH2==CH2＋H2CH3CH3 ③乙烯在一定条件下与HCl加成：CH2==CH2＋HClCH3CH2Cl (制取纯净的氯乙烷) ④乙烯在一定条件下与H2O加成：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH (工业制乙醇) 3．乙烯的加聚反应：乙烯分子自身发生加成反应 （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 CH2==CH2＋CH2==CH2＋CH2==CH2＋···－CH2－CH2－＋－CH2－CH2－＋－CH2－CH2－··· ···－CH2－CH2－CH2－CH2－CH2－CH2－··· 反应的化学方程式： （2）聚合反应的相关概念 ①聚合反应：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聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的分子以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子化合物的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应 ②聚合反应的相关概念（以乙烯加成反应为例） 概念 含义 单体 能合成高分子的小分子物质称为单体 CH2==CH2 链节 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元称为链节 －CH2－CH2－ 聚合度 高分子中链节的数目n叫做聚合度 聚合物 由单体聚合形成的相对分子质量很大的物质 () 注意： ①单烯烃的聚合物中碳碳之间是单键，不存在碳碳双键，不具备碳碳双键的性质 ②高分子化合物虽被称为“化合物”，但由于高分子化合物中的n不同，所以高分子化合物均为混合物，而不是纯净物 （3）生活中用来包装食品的塑料袋是聚乙烯，如果将乙烯分子中的一个氢原子用氯原子代替，聚合后成为聚氯乙烯，它就不能用来包装食品了，因为有毒。塑料在高温或长期光照情况下，容易老化，变脆 三、乙烯的制法 1．乙烯的实验室制法 反应原料 乙醇和浓硫酸 实验原理 主反应 CH3CH2OH CH2＝CH2↑＋H2O (消去反应) 副反应 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O (取代反应) C2H5OH＋6H2SO4(浓)6SO2↑＋2CO2↑＋9H2O 制气类型 “液＋液气”型 实验装置 净化装置 浓NaOH溶液或碱石灰 收集装置 排水法 注意： ①加入药品的顺序：在烧杯中先加入5 mL 95%的乙醇，然后滴加15 mL浓硫酸，边滴加边搅拌，冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)；因此加入药品的顺序：碎瓷片无水乙醇浓硫酸 ②反应条件：170°C．浓H2SO4 (加热混合液时，温度要迅速升高并稳定在170 ℃) ③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂 ④因为参加反应的反应物都是液体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，避免液体受热时发生暴沸；若实验时，已开始给浓硫酸跟乙醇的混合物加热一段时间，忘记加碎瓷片，应先停止加热，冷却到室温后，再补加碎瓷片 ⑤温度计的位置：温度计的水银球要插入反应混和液的液面以下，不能接触瓶底，以便控制反应温度为170℃，因为需要测量的是反应物的温度 ⑥实验室制取乙烯时，不能用排空气法收集乙烯：因为乙烯的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙烯 ⑦在制取乙烯的反应中，浓硫酸不但是催化剂、脱水剂，也是氧化剂，在反应过程中易将乙醇氧化，最后生成CO2、C(因此试管中液体变黑)，而浓硫酸本身被还原成SO2，故制得的乙烯中混有CO2、SO2、乙醚等杂质，必须通过浓NaOH溶液或碱石灰后，才能收集到比较纯净的乙烯 ⑧反应物的用量：乙醇和浓硫酸体积比为1:3，且需要的量不要太多，否则反应物升温太慢，副反应较多，从而影响了乙烯的产率，使用过量的浓硫酸可提高乙醇的利用率，增加乙烯的产量 ⑨实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，反之，会导致水被倒吸 2．乙烯的工业室制法——石蜡油分解产物的实验探究 实验操作 实验现象 B中溶液紫色褪去；C中溶液红棕色褪去；D处点燃后，火焰明亮且伴有黑烟 实验结论 石蜡油分解的产物中含有不饱和烃 注意： ①从实验现象得知生成气体的性质与烷烃不同，科学家研究表明，石蜡油分解的产物主要是乙烯和烷烃的混合物。 ②石蜡油：17个C以上的烷烃混合物 ③碎瓷片：催化剂 ④加热位置：碎瓷片 · 烯烃 一、烯烃的结构与性质 1．烯烃及其结构 （1）烯烃结构 定义 含有碳碳双键的烃类化合物 官能团 名称为碳碳双键，结构简式为 通式 烯烃只含有一个碳碳双键时，其通式一般表示为CnH2n(n≥2) 典型烯烃分子结构的分析 名称 乙烯 丙烯 1－丁烯 1－戊烯 球棍模型 分子式 C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 结构简式 CH2==CH2 CH2==CHCH3 CH2==CHCH2CH3 CH2==CHCH2CH2CH3 碳原子杂化类型 sp2 sp3、sp2 sp3、sp2 sp3、sp2 共价键类型 σ键和π键 σ键和π键 σ键和π键 σ键和π键 （2）烯烃分类： ①单烯烃：分子中含有一个碳碳双键，如CH2==CH2、CH2==CH－CH3 ②多烯烃： 分子中含有两个及以上碳碳双键，如CH2==CH－CH==CH－CH==CH－CH3 ③二烯烃：分子中含有二个碳碳双键，如1，3－丁二烯，其结构简式为CH2==CH－CH==CH2。二烯烃又可分为累积二烯烃、孤立二烯烃和共轭二烯烃 累积二烯烃 两个双键连在同一个碳原子上的二烯烃，如：C－C==C==C－C 孤立二烯烃 两个双键被两个或两个以上的单键隔开的二烯烃，如：C==C－C－C==C 共轭二烯烃 两个双键被一个单键隔开的二烯烃，如：C==C－C==C 2．烯烃的物理性质 状态 一般情况下，2～4个碳原子烯烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 溶解性 烯烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 熔沸点 随着碳原子数增多，熔沸点增高；分子式相同的烯烃，支链越多，熔沸点越低 密度 随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烯烃的化学性质 烯烃的官能团是碳碳双键()，决定了烯烃的主要化学性质，化学性质与乙烯相似 （1）烯烃的氧化反应 ①烯烃燃烧的通式：CnH2n＋O2nCO2＋nH2O 丙烯燃烧的反应方程式：2CH3CH==CH2＋9O26CO2＋6H2O ②烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色——烯烃被酸性KMnO4溶液氧化产物规律 烯烃在酸性高锰酸钾溶液的作用下，分子中碳碳双键断裂时可以生成羧酸、二氧化碳或酮，其氧化规律如下： 烯烃与酸性KMnO4溶液反应被氧化的部分与氧化产物的对应关系 烯烃被氧化的部分 氧化产物 （2）烯烃的加成反应 ①对称单烯烃的加成——以“2－丁烯”为例 与溴水加成 与H2加成 与HBr加成 ②不对称单烯烃的加成——以“丙烯”为例 与溴水加成 (1，2－二溴丙烷) 与H2加成 (丙烷) 与HBr加成 马氏规则：当不对称单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的一侧”，即遵循马尔科夫尼科夫规则，简称马氏规则 (氢加氢多，卤加氢少) （3）烯烃的加聚反应 ①单烯烃加聚反应反应： 丙烯的加聚反应 2－丁烯的加聚反应 ②多个烯烃的加聚(共聚)反应: 乙烯与丙烯的加聚反应 4．共轭二烯烃的性质——以“1，3－丁二烯”为例 由于含有双键，共轭二烯烃跟烯烃性质相似，也能发生加成反应、氧化反应和加聚反应，除此之外，由于反应条件的不同，还可以发生1，2－加成反应和1，4－加成反应 （1）n(CH2==CH－CH==CH2)∶n(Br2)＝1∶1的两种加成方式 1，2－加成 (3，4－二溴－1－丁烯) 1，4－加成 (1，4－二溴－2－丁烯) ①1，2－加成和1，4－加成机理 ②一般的，在温度较高的条件下发生1，4－加成，在温度较低的条件下发生1，2－加成) （2）CH2==CH－CH==CH2与足量Br2的完全加成 （3）1，3－丁二烯烃的加聚反应 （4）天然橡胶的合成——异戊二烯加聚成聚异戊二烯 二、烯烃的命名 1．命名方法：烯烃的命名与烷烃的命名相似，即遵循“最长、最多、最近、最简、最小”原则。但不同点是主链必须含有双键，编号时起始点必须离双键最近，写名称时必须标明官能团的位置 2．命名步骤 （1）选主链，称某烯：将含有双键的最长碳链作为主链，并按主链中所含碳原子数称为“某烯”(下面虚线框内为主链) （2）编号位，定支链：从距离双键最近的一端给主链上的碳原子依次编号，使双键碳原子的编号为最小，以确定双键、支链的位次 （3）按规则，写名称：取代基位次－取代基名称－双键位次－某烯 ①用阿拉伯数字标明双键的位置(只需标明双键碳原子编号较小的数字) 名称 5，5，6－三甲基－2－庚烯 ②若为多烯烃，则用大写数字“二、三……”在烯的名称前表示双键的个数 名称 2－甲基－2，4－己二烯 烯烃的名称及名称中的各个部分的意义 注意： ①给烯烃命名时，最长的碳链不一定是主链 ②烯烃命名时应从距离双键最近的一端开始编号，而不能以支链为依据 三、烯烃同分异构体的找法——烯烃与同碳数的环烷烃互为类别异构 通式 CnH2n 官能团异构 烯烃(n≥2) 环烷烃(n≥3) 方法 单键变双键，要求相邻的两个碳上必须各有一个氢原子(箭头是指将单键变成双键) 减环法：先写出最大的碳环，侧链先一个侧链，再两个侧链 以“C5H10”为例 ，， ，，，， （1）烯烃同分异构体书写练习 烯烃 (n≥2) 环烷烃 (n≥3) n＝2 CH2==CH2 (1种) n＝3 CH2==CHCH3 (1种) (1种) n＝4 ，(3种) 、 (2种) n＝6 ，， ，，(13种) 、、、、、 、、、、、 、 (12种) 四、烯烃的立体异构 1．顺反异构现象 通过碳碳双键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转会导致其空间排列方式不同，产生顺反异构现象 2．顺反异构形成的条件 （1）分子中具有碳碳双键结构 （2）组成双键的每个碳原子必须连接不同的原子或原子团 3．顺反异构的类别 （1）顺式结构：两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧 （2）反式结构：两个相同的原子或原子团分别排列在双键的两侧 结构 名称 顺－2－丁烯 反－2－丁烯 物 理 性 质 熔点/℃ －139.3 －105.4 沸点/℃ 4 1 相对密度 0.621 0.604 化学性质 化学性质基本相同 4．性质：顺反异构体的化学性质基本相同，物理性质有一定的差异 · 乙炔及炔烃 一、乙炔的结构和物理性质 1．乙炔分子的组成与结构 （1）乙炔的表示方法 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 C2H2 H－C≡C－H CH≡CH 结构特点 乙炔分子为直线形结构，相邻两个键之间的夹角为180°。碳原子均采取sp杂化，C．H之间均以单键(σ键)相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个σ键和2个π键)相连接 （2）“乙炔型”分子共线、共面问题 ①结构特点：直线形结构 ②共线、共面情况：4个原子位于同一个直线 ③丙炔(CH3C≡CH)原子共面情况： ①H、②C．③C和④C四个原子一定共直线(共面)。根据三角形规则(③C，④C，⑤H构成三角形)，⑤H也可能在这个平面上 即：丙炔分子最多5个原子共平面，至少有4个原子共平面 2．乙炔的物理性质：无色、无臭的气体，微溶于水，密度比空气略小，易溶于有机溶剂 二、乙炔的化学性质： 乙炔分子中含有碳碳三键(－C≡C－)，使乙炔表现出较活泼的化学性质 1．乙炔的氧化反应 （1）与氧气的燃烧反应：2CH≡CH＋5O24CO2＋2H2O ①实验现象：火焰明亮，并伴有浓烈的黑烟 ②原因：乙炔的含碳量很高，没有完全燃烧 ③乙炔在氧气中燃烧时放出大量的热，氧炔焰的温度可达3000℃以上，可用于焊接或切割金属 ④乙炔具有可燃性，点燃乙炔之前一定要检验乙烯纯度 （2）乙炔能使酸性KMnO4溶液褪色，说明乙炔能被酸性KMnO4溶液氧化 2．乙炔的加成反应：乙炔能与溴的四氯化碳溶液、氢气、氢卤酸、水等在适宜的条件下发生加成反应 （1）乙炔与溴的四氯化碳溶液反应：HC≡CH＋Br2CHBr==CHBr (1，2－二溴乙烯) CHBr==CHBr＋Br2CHBr2－CHBr2 (1，1，2，2－四溴乙烷) （2）乙炔与氢气反应：HC≡CH＋H2CH2==CH2；CH2==CH2＋H2CH3－CH3 （3）乙炔与氯化氢反应：HC≡CH＋HClCH2==CH－Cl (氯乙烯) （4）乙炔与水反应：HC≡CH＋H2OCH3－CHO 3．乙炔的加聚反应——聚乙炔可用于制备导电高分子材料 三、乙炔的实验室制法及乙炔有关性质验证 1．乙炔的实验室制法 反应原料 电石(主要成分CaC2、含有杂质CaS、Ca3P2等)、饱和食盐水 实验原理 主反应 CaC2＋2H2OC2H2↑＋Ca(OH)2 (不需要加热) 副反应 CaS＋2H2O==Ca(OH)2＋H2S↑ Ca3P2＋6H2O==3Ca(OH)2＋2PH3↑ 制气类型 “固＋液气”型 (如图1) 实验装置 净化装置 通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶除去H2S、PH3等杂质 收集装置 排水法 注意： ①实验室制取乙炔时，不能用排空气法收集乙炔：乙炔的相对分子质量为26，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙炔 ②电石与水反应剧烈，为得到平稳的乙炔气流，可用饱和氯化钠溶液代替水，并用分液漏斗控制滴加饱和氯化钠溶液的速率，让饱和氯化钠溶液慢慢地滴入 ③CaC2和水反应剧烈并产生泡沫，为防止产生的泡沫涌入导管，应在导管口塞入少许棉花 (图示装置中未画出) ④生成的乙炔有臭味的原因：由于电石中含有可以与水发生反应的杂质(如CaS、Ca3P2等)，使制得的乙炔中往往含有H2S、PH3等杂质，将混合气体通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶可将杂质除去 ⑤盛电石的试剂瓶要及时密封并放于干燥处，严防电石吸水而失效。取电石要用镊子夹取，切忌用手拿 ⑥制取乙炔不能用启普发生器(如图2)或具有启普发生器原理(如图3)的实验装置，原因： a．碳化钙吸水性强，与水反应剧烈，不能随用、随停 b．反应过程中放出大量的热，易使启普发生器炸裂 c．反应后生成的石灰乳是糊状，堵住球形漏斗和底部容器之间的空隙，使启普发生器失去作用 2．乙炔有关性质验证 （1）实验步骤：在圆底烧瓶里放入几小块电石。打开分液漏斗的活塞，逐滴加入适量饱和氯化钠溶液，将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液。最后换上尖嘴导管，先检验气体的纯度，再点燃乙炔，观察现象 （2）实验装置 （3）实验现象及结论 实验现象 结论或化学方程式 A 反应剧烈，产生大量气泡 CaC2＋2H2OCa(OH)2＋C2H2↑ B 有黑色沉淀生成 乙炔中的杂质气体H2S被除去，CuSO4＋H2S==CuS↓＋H2SO4 C 溶液紫红色褪去 CH≡CH可以被酸性KMnO4溶液氧化 D 溶液橙红色褪去 CH≡CH与Br2发生加成反应，CH≡CH＋2Br2CHBr2CHBr2 E 火焰明亮且有浓烈的黑烟 CH≡CH可燃且含碳量高 四、炔烃的结构与性质 1．炔烃及其结构 （1）炔烃：分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃 （2）官能团：名称为碳碳三键，结构简式为－C≡C－ （3）通式：炔烃只有一个碳碳三键时，其通式为CnH2n－2 (n≥2) 2．物理性质 （1）状态：一般情况下，2～4个碳原子炔烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：炔烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔沸点：随着碳原子数增多，熔沸点增高；分子式相同的炔烃，支链越多，熔沸点越低 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．炔烃的化学性质：炔烃的官能团是碳碳三键(－C≡C－)，决定了炔烃的主要化学性质，化学性质与乙炔相似 （1）氧化反应 ①炔烃燃烧的通式：CnH2n－2 ＋O2nCO2＋(n－1)H2O 丙炔燃烧的反应方程式：2CH3C≡CH＋4O23CO2＋2H2O ②炔烃能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，说明碳碳三键能被酸性KMnO4溶液氧化 （2）加成反应 (以丙炔为例) ①与溴水加成：CH3C≡CH＋Br2CH3CBr==CHBr；CH3CBr==CHBr＋Br2CH3CBr2－CHBr2 ②与H2加成：CH3C≡CH＋H2CH3CH==CH2；CH3CH==CH2＋H2CH3CH2CH3 ③与HCl加成：CH3C≡CH＋HClCH3CCl==CH2 ④与H2O加成： （3）加聚反应 (以丙炔为例) 五、炔烃的命名 命名方法 炔烃的命名与烷烃的命名相似，即遵循“最长、最多、最近、最简、最小”原则。但不同点是主链必须含有三键，编号时起始点必须离三键最近，写名称时必须标明官能团的位置 命名步骤 （1）选主链，称某炔：将含有三键的最长碳链作为主链，并按主链中所含碳原子数称为“某炔” （2）编号位，定支链：从距离三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号，使三键碳原子的编号为最小，以确定三键、支链的位次 （3）按规则，写名称：取代基位次－取代基名称－三键位次－某炔 用阿拉伯数字标明三键的位置(只需标明三键碳原子编号较小的数字) 4－甲基－3－乙基－1－戊炔 六、炔烃同分异构体的找法——炔烃与同碳原子数的二烯烃、环烯烃互为同分异构体 （1）炔烃同分异构体的找法 通式 CnH2n—2 官能团异构 炔烃(n≥2) 二烯烃(n≥3) 环烯烃(n≥3) 方法 单键变三键，要求相邻的两个碳上必须各有两个氢原子(箭头是指将单键变成三键) 先找单烯烃，再按照单键变双键的要求画出另外一个双键 先找环烷烃，再按照单键变双键的要求画出双键 (箭头是指将单键变成双键) 以“C4H6”为例 ， 、 （2）炔烃同分异构体书写练习 炔烃(n≥2) 二烯烃(n≥3) 环烯烃(n≥3) n＝2 CH≡CH n＝3 CH≡CCH3 n＝5 、 、 、、 、 、、、 、 · 苯及苯的同系物 一、苯的分子结构与物理性质 1．苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 成键特点 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。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 结构特点 ①苯分子为平面正六边形结构，分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，处于对位的4个原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 共线、共面情况 12个原子共平面，位于对角线位置的4个原子共直线 例：苯环上6个碳原子、5个氢原子与②C一定处在同一个平面。根据三角形规则(①C，②C，③H构成三角形)，③H也可能在这个平面上 即：甲苯分子最多13个原子共平面，至少有12个原子共平面 2．物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水且密度比水小。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃ 3．应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 二、苯的化学性质 1．苯的氧化反应 （1）与氧气的燃烧反应：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O (火焰明亮，产生浓重的黑烟，放出大量的热) （2）苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化 2．苯与溴的取代反应 苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 （1）反应的化学方程式： （2）溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②加入少量铁屑作催化剂 ③把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 注意： ①该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 ②加药品的顺序：铁苯溴 ③长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) ④导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 ⑤导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 ⑥纯净的溴苯是无色的液体，有特殊气味，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 ⑦苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) ⑧AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) ⑧简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 3．苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 （1）反应的化学方程式： （2）硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 （3）硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 注意： ①试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 ②水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 ③为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 ④浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 ⑤玻璃管的作用：冷凝回流 ⑥纯净的硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 ⑦硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 ⑧简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 4．苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 （1）反应的化学方程式： （2）苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5．苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 （1）反应的化学方程式： （2）苯与环己烷的比较 (苯) (环己烷) 结构特点 平面正六边形 不是平面结构 一氯代物 二氯代物 、、(3种) 、、 、(4种) 三、苯的同系物 1．芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物 （1）芳香族化合物：分子里含有苯环的化合物 如：、、、、、、、 、、、、、、、 （2）芳香烃：分子里含有一个苯环或若干个苯环的烃称为芳香烃 如：、、、、、、 、、 （3）苯的同系物：苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7) 如：、、、 （4）芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物之间的关系 2．常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲苯 －95 111 0.867 乙苯 －95 136 0.867 二 甲 苯 邻二甲苯 (1，2－二甲苯) －25 144 0.880 间二甲苯 (1，3－二甲苯) －48 139 0.864 对二甲苯 (1，4－二甲苯) －13 138 0.861 3．苯的同系物的物理性质 （1）苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小 （2）三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ③密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 4．苯的同系物的化学性质：苯的同系物与苯都含有苯环，因此和苯具有相似的化学性质，能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有所不同 【实验探究】 实验内容 实验装置 实验现象 解释 （1） 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置 溴水在下层 溴水的密度大于苯和甲苯 （2） 将上述试管用力振荡，静置 液体分层，上层均为橙红色，下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均不反应，但能萃取溴 （3） 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，静置 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯 （4） 将上述试管用力振荡，静置 苯无明显现象，甲苯中紫红色褪去 苯不与酸性KMnO4溶液反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应 （1）氧化反应——以“甲苯”为例 ①苯的同系物燃烧通式：CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O 甲苯与氧气燃烧：C7H8＋9O27CO2＋4H2O ②苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色 (苯环对侧链的影响) a．反应的化学方程式： (酸性高锰酸钾紫色褪去) b．对烃基的结构要求：与苯环直接相连的碳上必须有氢原子，无论侧链有多长，均将烃基氧化为羧基 如：， (与苯环直接相连的碳原子上买用氢原子，不能使酸性高锰酸钾褪色) c．应用：鉴别苯和苯的同系物 （2）取代反应 ①甲苯的硝化反应：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。生成三硝基的取代产物的化学方程式为： (侧链对苯环的影响) ②甲苯的卤代反应 a．甲苯与液溴在FeBr3催化剂作用下(苯环上取代)： b．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： （3）加成反应：在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷 化学反应方程式为： 5．苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同 苯 苯的同系物 相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟 ②都易发生苯环上的取代反应 ③都能发生加成反应，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，使苯环上烃基邻、对位的氢更活泼而被取代 四、苯的同系物的命名 1．习惯命名法 （1）苯的一元取代物的命名：苯分子中的一个氢原子被烷基取代后，命名时以苯作母体，苯环上的烷基为侧链进行命名。先读侧链，后读苯环，称为“某苯” 甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯 （2）苯的二元取代物的命名：当有两个取代基时，取代基在苯环上有邻、间、对三种位置，所以取代基的位置可用“邻、间、对”来表示 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 （3）苯的三元取代物的命名：若三个氢原子被甲基取代叫三甲苯，三甲苯通常用“连、偏、均”来表示 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 2．系统命名法 （1）当苯环上有两个或两个以上的取代基时，可将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号，并沿使取代基位次和较小的方向进行 (按顺时针或逆时针编号) 编序号 以最简取代基苯环上碳为1号，且使取代基序号和最小 写名称 1，4－二甲基－2－乙基苯 ①二甲苯的系统命名 1，2－二甲苯 1，3－二甲苯 1，4－二甲苯 ②三甲苯的系统命名 1，2，3－三甲苯 1，2，4－三甲苯 1，3，5－三甲苯 （2）若苯环侧链较复杂时，或苯环上含有不饱和烃基时，命名时一般把苯环作取代基，将较长的碳链作主链进行命名 2，5－二甲基－4－乙基－3－苯基庚烷 2－苯基丙烷 2－甲基－2－苯基丙烷 苯乙烯 五、苯的同系物的找法及一氯代物的找法 通式 CnH2n-6 (n≥6) 方法 去掉苯环六个碳原子，先一个侧链、再两个侧链，依次类推 以“C8H10”为例，并找出一氯代物 、、、 （1）苯的同系物的同分异构体及一氯代物书写练习 C7H8 C9H12 、、、 、、、 （2）规律 ①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种 ②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种 ③若苯环上连有－X、－X、－Y 3个取代基，其结构有6种 ④若苯环上连有－X、－Y、－Z 3个不同的取代基，其结构有10种 六、稠环芳香烃 1．定义：由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃 2．常见的稠环芳香烃 分子式 结构简式 结构特点 物理性质 一氯代物 二氯代物 萘 C10H8 ①、④、⑤、⑧位相同，称为α位；②、③、⑦、⑥位相同，称为β位 无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水 2 10 蒽 C14H10 ①、④、⑤、⑧位相同，称为α位 无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯 3 15 1．（2018·浙江·高考真题）下列说法正确的是 A．光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是CCl4 B．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应 C．甲烷与乙烯混合物可通过溴的四氯化碳溶液分离 D．乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键，都能与H2发生加成反应 2．（2009·海南·高考真题）下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是： A．2，2，3，3-四甲基丁烷 B．2，3，4-三甲基戊烷 C．3，4-二甲基己烷 D．2，5-二甲基己烷 3．（2019·全国III卷·高考真题）下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是 A．甲苯 B．乙烷 C．丙炔 D．1,3−丁二烯 4．（2019·全国I卷·高考真题）关于化合物2−苯基丙烯（），下列说法正确的是 A．不能使稀高锰酸钾溶液褪色 B．可以发生加成聚合反应 C．分子中所有原子共平面 D．易溶于水及甲苯 5．（2022·辽宁·高考真题）下列关于苯乙炔()的说法正确的是 A．不能使酸性KMnO4溶液褪色 B．分子中最多有4个原子共直线 C．能发生加成反应和取代反应 D．可溶于水 6．（2024·天津·高考真题）柠檬烯是芳香植物和水果中的常见组分。下列有关它的说法错误的是 柠檬烯 A．属于不饱和烃 B．所含碳原子采取或杂化 C．与氯气能发生1，2-加成和1，4-加成 D．可发生聚合反应 7．（2017·全国I卷·高考真题）已知(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是 A．b的同分异构体只有d和p两种 B．B．D．p的二氯代物均只有三种 C．B．D．p均可与酸性高锰酸钾溶液反应 D．B．D．p中只有b的所有原子处于同一平面 8．（2021·河北·高考真题）苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图。关于该化合物，下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．分子中最少8个碳原子共平面 C．一氯代物有6种(不考虑立体异构) D．分子中含有4个碳碳双键 9．（2010·全国·高考真题）三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖，烯烃复分解反应可示意如下： 下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成 的是 A． B． C． D． 10．（2014·上海·高考真题）催化加氢可生成3－甲基己烷的是 A．CH2=CHCH(CH3)CH2CH2CH2CH3 B．CH2=CH－CH(CH3)－C≡CH C．CH2=CH－C (CH3)=CHCH2CH3 D．CH3CH2CH2CH2C(CH3)=CH2 11．（2020·天津·高考真题）关于的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 12．（2023·浙江·高考真题）丙烯可发生如下转化，下列说法不正确的是 A．丙烯分子中最多7个原子共平面 B．X的结构简式为 C．Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔 D．聚合物Z的链节为   13．（2021·北京·高考真题）用电石（主要成分为CaC2，含CaS和Ca3P2等）制取乙炔时，常用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质。反应为: ①CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 ②11PH3+24CuSO4+12H2O=3H3PO4+24H2SO4+8Cu3P↓ 下列分析不正确的是 A．CaS、Ca3P2发生水解反应的化学方程式：CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S↑、Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3↑ B．不能依据反应①比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱 C．反应②中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3 D．用酸性KMnO4溶液验证乙炔还原性时，H2S、PH3有干扰 14．（2017·上海·高考真题）（1）固体A有如下的转化关系： 根据题意，完成下列反应方程式： ①A→B           ②D→E ③实验室制B气体时为减缓反应速率可用 代替水，且 （填能或不能）用启普发生器。 （2）如图所示：已知A和E为金属单质，B是化合物且常温下为液态，F为两性化合物。按要求回答下列问题： ①E在元素周期表中位于第 周期；第 族 ②写出A和B反应的化学方程式： 。 ③C和E反应的化学反应方程式为 。 15．（2007·全国·高考真题）在室温和大气压强下，用图示的装置进行实验，测得ag含CaC290%的样品与水完全反应产生的气体体积bL。现欲在相同条件下，测定某电石试样中CaC2的质量分数，请回答下列问题： （1）CaC2和水反应的化学方程式是 。 （2）若反应刚结束时，观察到的实验现象如图所示，这时不能立即取出导气管，理由是 。 （3）本实验中测量气体体积时应注意的事项有 。 （4）如果电石试样质量为cg，测得气体体积为dL，则电石试样中CaC2的质量分数计算式ω（CaC2）＝ 。（杂质所生成的气体体积忽略不计）。 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．（2021·浙江·高考真题）下列说法不正确的是 A．联苯()属于芳香烃，其一溴代物有2种 B．甲烷与氯气在光照下发生自由基型链反应 C．沥青来自于石油经减压分馏后的剩余物质 D．煤的气化产物中含有CO、H2和CH4等 2．（2013·新课标Ⅱ·高考真题）下列叙述中，错误的是（ ） A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55-60℃反应生成硝基苯 B．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷 C．乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷 D．甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯 3．（2017·上海·高考真题）下列物质间在一定条件下发生反应，主要为取代反应类型的是 A．甲烷和氯气混合光照 B．乙烯通入浓溴水中 C．乙醛和氢气混合加催化剂后的反应 D．乙烯在一定条件下变成聚乙烯 4．（2016·全国III卷·高考真题）已知异丙苯的结构简式如图，下列说法错误的是 A．异丙苯的分子式为 B．异丙苯的沸点比苯高 C．异丙苯中碳原子可能都处于同一平面 D．异丙苯和苯为同系物 5．（2017·上海·高考真题）下列物质中与CH4互为同系物的是 A．C6H6 B．C2H4 C．C3H8 D．C2H2 6．（2018·全国III卷·高考真题）苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是 A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 7．（2018·全国II卷·高考真题）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 A． B． C． D． 8．（2021·辽宁·高考真题）有机物A．B．c的结构如图。下列说法正确的是 A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体 C．c中碳原子的杂化方式均为 D．A．B．c互为同分异构体 9．（2024·湖南·高考真题）下列有关化学概念或性质的判断错误的是 A．分子是正四面体结构，则没有同分异构体 B．环己烷与苯分子中键的键能相等 C．甲苯的质谱图中，质荷比为92的峰归属于 D．由与组成的离子液体常温下呈液态，与其离子的体积较大有关 10．（2023·山东·高考真题）抗生素克拉维酸的结构简式如图所示，下列关于克拉维酸的说法错误的是 A．存在顺反异构 B．含有5种官能团 C．可形成分子内氢键和分子间氢键 D．1mol该物质最多可与1molNaOH反应 11．（2010·上海·高考真题）生活中使用的塑料食品盒、水杯等通常由聚苯乙烯制成，其结构简式为。根据所学知识，可以判断（ ）。 A．聚苯乙烯能使溴水褪色 B．聚苯乙烯是一种天然高分子化合物 C．聚苯乙烯可由苯乙烯通过化合反应制得 D．聚苯乙烯单体的分子式为C8H8 12．（2024·广西·高考真题）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 13．（2019·全国I卷·高考真题）实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，关于实验操作或叙述错误的是 A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色 C．装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯 14．（2021·湖南·高考真题）己二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线： 下列说法正确的是 A．苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色 B．环己醇与乙醇互为同系物 C．己二酸与溶液反应有生成 D．环己烷分子中所有碳原子共平面 二、解答题（共58分） 15．（2007·上海·高考真题）（14分）乙炔是一种重要的有机化工原料，以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成以下化合物。完成下列各题： （1）正四面体烷的分子式为 ，其二氯取代产物有 种。 （2）关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是 。 A．能使KMnO4酸性溶液褪色 B．1 mol乙烯基乙炔能与3 mol Br2发生加成反应 C．乙烯基乙炔分子内含有两种官能团 D．等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同 （3）写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式： 。 （4）写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（举两例）： 、 。 16．（2015·上海·高考真题）（15分）对溴苯乙烯与丙烯的共聚物是一种高分子阻燃剂，具有低毒、热稳定性好等优点。完成下列填空： （1）.写出该共聚物的结构简式 。 （2）.实验室由乙苯制取对溴苯乙烯，需先经两步反应制得中间体。 写出该两步反应所需的试剂及条件 。。 （3）.将与足量氢氧化钠溶液共热得到A，A在酸性条件下遇FeCl3溶液不显色。 A的结构简式为 。 由上述反应可推知 。 由A生成对溴苯乙烯的反应条件为 。 （4）.丙烯催化二聚得到2,3-二甲基-1-丁烯，B与2,3-二甲基-1-丁烯互为同分异构体，且所有碳原子处于同一平面。 写出B的结构简式 。。 设计一条由2,3-二甲基-1-丁烯制备B的合成路线 。。 （合成路线常用的表示方式为：） 17．（2012·新课标卷·高考真题）（14分）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下： 苯 溴 溴苯 密度/g·cm-3 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 按下列合成步骤回答问题： （1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑，在b中小心加入4.0mL液态溴，向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了 气体。继续滴加至液溴滴完，装置d的作用是 ； （2）液溴滴完后，经过下列步骤分析提纯： ①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑； ②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是 ③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤，加入氯化钙的是 ； （3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为 ，要进一步提纯，下列操作中必须的是 (填入正确选项前的字母)； A．重结晶  B．过滤     C．蒸馏      D．萃取 （4）在该实验中，a的容积最适合的是 (填入正确选项前的字母)。 A．25mL       B．50mL       C．250mL        D．500mL 18．（2016·全国III卷·高考真题）（15分）端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应，2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线： 回答下列问题： （1）B的结构简式为 ，D 的化学名称为 。 （2）①和③的反应类型分别为 、 。 （3）E的结构简式为 。用1 mol E合成1,4−二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气 mol。 （4）化合物（）也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为 。 （5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3:1，写出其中3种的结构简式 。 （6）写出用2−苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线 。 44 / 45 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ · 烷烃 一、甲烷的结构及性质 1．甲烷分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 CH4 CH4 结构特点 CH4的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。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，键角为109°28′ 2．甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体 3．甲烷的化学性质——通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应 （1）甲烷的氧化反应——燃烧反应 甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O 注意 ①甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源 ②甲烷具有可燃性，点燃甲烷之前一定要检验甲烷的纯度 ③煤矿中的爆炸事故多与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施 （2）甲烷的取代反应 ①实验探究 实验过程 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH4和半试管Cl2，分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象 实验装置 实验现象 A装置 ①试管内气体颜色逐渐变浅 ②试管内壁有油状液滴出现 ③试管中有少量白雾生成 ④试管内液面上升 ⑤水槽中有固体析出 B装置 无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ②反应的机理 ③化学反应方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ④取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应 注意 a．反应条件：光照，其光照为漫射光，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸 b．对反应物状态的要求：卤素单质的气态，如甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，但CH4与氯水、溴水则不反应 c．反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多 d．反应特点——连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行 e．定量关系——n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX) （3）甲烷的受热分解：CH4C＋2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强) 二、烷烃的结构和性质 1．烷烃的结构特点 （1）烷烃的概念：有机化合物中只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃 （2）烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C－C．C－H) ④呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 （3）链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1) 2．烷烃的物理性质 （1）状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔、沸点：随着碳原子数增加，烷烃的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷＞异丁烷 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应 （1）烷烃的氧化反应——可燃性 ①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O ②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相但在同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟 （2）烷烃的特征反应——取代反应 ①烷烃的取代反应：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应 ②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl (只要求写一氯取代) a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C－H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物 b．化学键变化情况：断裂C－H键和Cl－Cl键，形成C－Cl键和H－Cl键 注意： a．烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质反应 b．反应的特点：烷烃与X2取代反应为连锁反应，烷烃中的氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，所以产物较为复杂，不适宜制备卤代烃 c．反应产物：烷烃与氯气也可以是溴蒸气在光照条件下发生的取代反应，随着烷烃碳原子数的增多，产物越将会越来越多，但HCl最多；而生成的取代产物的种类将会更多，如甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物，乙烷的氯代物产物将会更多(9种) d．定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX （3）烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中 烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18 4．烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃 三、同系物 名称 甲烷 乙烷 丙烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 相邻分子间关系 相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团 1．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 2．判断方法 ①一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 ②二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 ③二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 注意： ①同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与(环丙烷)不互为同系物 ②同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物 ③根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 ④同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如：CH2==CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物 ⑤同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) ⑥同系物一定具有不同的分子式 ⑦同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 四、烃基和烷基的概念 1．烃基：烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基，烃基一般用“－R”来表示 2．烷基：像这样由烷烃去掉一个氢原子后剩余的基团叫烷基，烷基的组成通式为－CnH2n＋1。 常见的烷基有： 名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 －CH2CH2CH3 3．特点：中性基团，不能独立存在，烃基中短线表示一个电子 4．基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之和 质子数 电子数 甲基(－CH3) 6＋3＝9 6＋3＝9 羟基(－OH) 8＋1＝9 8＋1＝9 5．根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在 五、烷烃的习惯命名法 1．原则：碳原子数后加“烷”字 2．碳原子数的表示方法 （1）碳原子数在十以内的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表，如：C11H24叫十一烷，C17H36叫十七烷 （2）同分异构体数目较少时：“正”“异”“新”区别，如分子式为C5H12的同分异构体有3种 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 六、烷烃的系统命名法 1．选主链，称“某烷”：最长、最多定主链 (选主链的原则：优先考虑长等长时考虑支链最多) （1）最长：选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，连接在主链上的支链作为取代基。如： 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷” （2）最多：当出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目多的碳链为主链。如： 主链最长(7个碳)时，选主链有A．B．c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确 2．编号位，定支链 (编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”) （1）最近：选定主链中离取代基最近的一端为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链上的各个碳原子编号定位，以确定取代基在主链中的位置。即：首先要考虑“近”，如： （2）最简：若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简”。如： （3）最小：若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如： 方式一的位号和为2＋4＋5＝11 方式二的位号和为2＋3＋5＝10，10＜11 所以方式二正确 3．写名称：按“取代基位次－取代基名称－母体名称”的顺序书写 格式：位号－支链名－位号－支链名某烷 （1）取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开 名称 2－甲基丁烷 （2）不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面 名称 4－甲基－3－乙基庚烷 （3）相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”、“三”等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需用“，”隔开 名称 2，3－二甲基己烷 注意： (1)表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、” (2)名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“－”隔开 (3)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“1” (4)相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“一”省略不写 (5)若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面 (6)在烷烃命名中不可能出现“1－甲基、2－乙基，3－丙基”这样的取代基 七、同分异构体、同分异构现象 1．同分异构体、同分异构现象 （1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 （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 （3）同分异构体特点 ①分子式相同，即：化学组成和相对分子质量相同 ②可以是同类物质，也可以是不同类物质 ③结构不同，性质可能相似也可能不同 ④同分异构体之间的转化是化学变化 注意： ①同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如：CO和C2H4 ②结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH3CH2CH==CH2和 ③同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同 ④烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 2．同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 无机化合物、有机化合物 性质 化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异 化学性质相似，物理性质差异较大 化学性质相似，熔沸点、密度规律性变化 化学性质相似或不同，物理性质有差异 八、烷烃同分异构体的书写： 烷烃只存在碳链异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳对称法” 1．书写步骤：以C6H14为例 第一步 将分子中所有碳原子连成直链作为主链 第二步 从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴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位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 第三步 从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种，②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 故C6H14共有5种同分异构体 （1）两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴 （2）四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间 （3）取代基不能连在末端，否则与原直链时相同 （4）从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数 2．常见烷烃同分异构体书写——CnH2n+2，只可能存在碳链异构 （1）甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的找法 烷烃 甲烷 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) 丁烷 (C4H10) 结构简式 CH4 CH3－CH3 CH3－CH2－CH3 个数 1 1 1 2 （2）戊烷、己烷、庚烷的找法 烷烃 结构简式 个数 戊烷 C5H12 3 己烷 C6H14 5 庚烷 C7H16 9 九、烷烃烃基的找法、一卤代烃的找法和多卤代烃的找法 1．烷烃烃基的找法 （1）甲基、乙基、丙基的找法 烷烃 甲基 乙基 丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 个数 1 1 2 （2）丁基、戊基的找法 烷烃 结构简式 个数 丁基 4 戊基 、 8 2．等效氢原子法(对称法) （1）同一个碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的 （2）同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的 （3）分子中处于对称位置上的氢原子是等效的，如：正丁烷(CH3CH2CH2CH3)分子中两端的甲基6个氢原子等效，中间的两个亚甲基的4个氢原子也是等效的 3．烷烃一元取代物的找法：烃分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体 （1）根据烷基的种类确定一元取代物种类 如：丁基(－C4H9)的结构有4种，戊基(－C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种 （2）等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物 ①CH3Cl、C2H5Cl、C3H7Cl的找法 烷烃 CH3Cl C2H5Cl C3H7Cl 结构简式 CH3Cl C2H5Cl 个数 1 1 2 ②C4H9Cl、C5H11Cl的找法 烷烃 结构简式 个数 C4H9Cl 4 C5H11Cl 8 · 乙烯 一、乙烯的结构与物理性质 1．乙烯的结构 （1）乙烯的表示方式 （2）“乙烯型”分子共线、共面问题 类型 结构式 结构特点 共线、共面情况 乙烯型 平面形结构 所有原子共平面，与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面 规律：有机物分子结构中每出现1个碳碳双键，则整个分子中至少有6个原子共面 分析丙烯(CH3CH＝CH2)原子共面情况 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则(⑤C，⑥C，⑦H构成三角形)，⑦H也可能在这个平面上 即：丙烯分子最多7个原子共平面，至少有6个原子共平面 2．物理性质：乙烯为无色、稍有气味的气体，密度比空气的略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂 3．乙烯的用途 （1）乙烯是重要的化工原料，在一定条件下用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平 （2）在农业生产中乙烯可以调节植物生长，可用于催熟果实 二、乙烯的化学性质： 乙烯分子中含有碳碳双键()，使乙烯表现出较活泼的化学性质 1．乙烯的氧化反应 （1）乙烯与氧气的燃烧反应 ①实验步骤：点燃纯净的乙烯，观察燃烧时的现象 ②实验现象：火焰明亮且伴有黑烟，同时放出大量的热 ③原因解释：产生黑烟是因为乙烯中碳的质量分数(85.7%)比较大，燃烧不完全产生的碳的小颗粒造成的；火焰明亮是由于碳微粒受灼热成炽热状态而发光所致 ④化学方程式：C2H4＋3O22CO2＋2H2O 注：乙烯具有可燃性，点燃乙烯之前一定要检验乙烯纯度 1. 乙烯与酸性高锰酸钾溶液的反应 ①实验步骤：将乙烯通入盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中，观察现象 ②实验现象：酸性高锰酸钾溶液褪色 ③化学方程式：5CH2==CH2＋12KMnO4＋18H2SO410CO2＋12MnSO4＋6K2SO4＋28H2O ④原因解释：乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，高锰酸钾溶液被还原为无色的Mn2＋ ⑤应用：高锰酸钾溶液可用于鉴别乙烷和乙烯，但不能用于除去乙烷中的乙烯 2．乙烯的加成反应 （1）乙烯与溴的四氯化碳溶液(或溴水)反应 ①实验探究 实验步骤 将乙烯通入盛有溴的四氯化碳溶液的试管中，观察现象 实验装置 实验现象 溴的四氯化碳溶液褪色 反应机理 乙烯双键中的一个键断裂，两个溴原子分别加在两个价键不饱和的碳原子上，生成了 1，2－二溴乙烷 化学方程式 也可以写成：CH2==CH2＋Br2CH2Br－CH2Br ②加成反应 a．概念：有机物分子中的不饱和的碳原子(碳碳双键或碳碳三键等)与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应，叫做加成反应 b．特点：断一(断双键中的一个键)，加二(加两个原子或原子团)，只上不下 ③乙烯与溴水或溴的CCl4溶液反应现象的比较 溴水 溴的CCl4溶液 反应现象 褪色，褪色后溶液会分层 褪色，褪色后溶液不分层 应用 鉴别乙烯和乙烷，除去乙烷中的乙烯气体，可以将混合气体通过溴水的洗气瓶，但不能用溴的四氯化碳溶液，因为乙烷能够溶于四氯化碳溶液中 （2）乙烯与其它加成试剂反应：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 ①乙烯在一定条件下与Cl2加成：CH2==CH2＋Cl2CH2Cl－CH2Cl ②乙烯在一定条件下与H2加成：CH2==CH2＋H2CH3CH3 ③乙烯在一定条件下与HCl加成：CH2==CH2＋HClCH3CH2Cl (制取纯净的氯乙烷) ④乙烯在一定条件下与H2O加成：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH (工业制乙醇) 3．乙烯的加聚反应：乙烯分子自身发生加成反应 （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 CH2==CH2＋CH2==CH2＋CH2==CH2＋···－CH2－CH2－＋－CH2－CH2－＋－CH2－CH2－··· ···－CH2－CH2－CH2－CH2－CH2－CH2－··· 反应的化学方程式： （2）聚合反应的相关概念 ①聚合反应：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聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的分子以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子化合物的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应 ②聚合反应的相关概念（以乙烯加成反应为例） 概念 含义 单体 能合成高分子的小分子物质称为单体 CH2==CH2 链节 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元称为链节 －CH2－CH2－ 聚合度 高分子中链节的数目n叫做聚合度 聚合物 由单体聚合形成的相对分子质量很大的物质 () 注意： ①单烯烃的聚合物中碳碳之间是单键，不存在碳碳双键，不具备碳碳双键的性质 ②高分子化合物虽被称为“化合物”，但由于高分子化合物中的n不同，所以高分子化合物均为混合物，而不是纯净物 （3）生活中用来包装食品的塑料袋是聚乙烯，如果将乙烯分子中的一个氢原子用氯原子代替，聚合后成为聚氯乙烯，它就不能用来包装食品了，因为有毒。塑料在高温或长期光照情况下，容易老化，变脆 三、乙烯的制法 1．乙烯的实验室制法 反应原料 乙醇和浓硫酸 实验原理 主反应 CH3CH2OH CH2＝CH2↑＋H2O (消去反应) 副反应 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O (取代反应) C2H5OH＋6H2SO4(浓)6SO2↑＋2CO2↑＋9H2O 制气类型 “液＋液气”型 实验装置 净化装置 浓NaOH溶液或碱石灰 收集装置 排水法 注意： ①加入药品的顺序：在烧杯中先加入5 mL 95%的乙醇，然后滴加15 mL浓硫酸，边滴加边搅拌，冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)；因此加入药品的顺序：碎瓷片无水乙醇浓硫酸 ②反应条件：170°C．浓H2SO4 (加热混合液时，温度要迅速升高并稳定在170 ℃) ③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂 ④因为参加反应的反应物都是液体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，避免液体受热时发生暴沸；若实验时，已开始给浓硫酸跟乙醇的混合物加热一段时间，忘记加碎瓷片，应先停止加热，冷却到室温后，再补加碎瓷片 ⑤温度计的位置：温度计的水银球要插入反应混和液的液面以下，不能接触瓶底，以便控制反应温度为170℃，因为需要测量的是反应物的温度 ⑥实验室制取乙烯时，不能用排空气法收集乙烯：因为乙烯的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙烯 ⑦在制取乙烯的反应中，浓硫酸不但是催化剂、脱水剂，也是氧化剂，在反应过程中易将乙醇氧化，最后生成CO2、C(因此试管中液体变黑)，而浓硫酸本身被还原成SO2，故制得的乙烯中混有CO2、SO2、乙醚等杂质，必须通过浓NaOH溶液或碱石灰后，才能收集到比较纯净的乙烯 ⑧反应物的用量：乙醇和浓硫酸体积比为1:3，且需要的量不要太多，否则反应物升温太慢，副反应较多，从而影响了乙烯的产率，使用过量的浓硫酸可提高乙醇的利用率，增加乙烯的产量 ⑨实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，反之，会导致水被倒吸 2．乙烯的工业室制法——石蜡油分解产物的实验探究 实验操作 实验现象 B中溶液紫色褪去；C中溶液红棕色褪去；D处点燃后，火焰明亮且伴有黑烟 实验结论 石蜡油分解的产物中含有不饱和烃 注意： ①从实验现象得知生成气体的性质与烷烃不同，科学家研究表明，石蜡油分解的产物主要是乙烯和烷烃的混合物。 ②石蜡油：17个C以上的烷烃混合物 ③碎瓷片：催化剂 ④加热位置：碎瓷片 · 烯烃 一、烯烃的结构与性质 1．烯烃及其结构 （1）烯烃结构 定义 含有碳碳双键的烃类化合物 官能团 名称为碳碳双键，结构简式为 通式 烯烃只含有一个碳碳双键时，其通式一般表示为CnH2n(n≥2) 典型烯烃分子结构的分析 名称 乙烯 丙烯 1－丁烯 1－戊烯 球棍模型 分子式 C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 结构简式 CH2==CH2 CH2==CHCH3 CH2==CHCH2CH3 CH2==CHCH2CH2CH3 碳原子杂化类型 sp2 sp3、sp2 sp3、sp2 sp3、sp2 共价键类型 σ键和π键 σ键和π键 σ键和π键 σ键和π键 （2）烯烃分类： ①单烯烃：分子中含有一个碳碳双键，如CH2==CH2、CH2==CH－CH3 ②多烯烃： 分子中含有两个及以上碳碳双键，如CH2==CH－CH==CH－CH==CH－CH3 ③二烯烃：分子中含有二个碳碳双键，如1，3－丁二烯，其结构简式为CH2==CH－CH==CH2。二烯烃又可分为累积二烯烃、孤立二烯烃和共轭二烯烃 累积二烯烃 两个双键连在同一个碳原子上的二烯烃，如：C－C==C==C－C 孤立二烯烃 两个双键被两个或两个以上的单键隔开的二烯烃，如：C==C－C－C==C 共轭二烯烃 两个双键被一个单键隔开的二烯烃，如：C==C－C==C 2．烯烃的物理性质 状态 一般情况下，2～4个碳原子烯烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 溶解性 烯烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 熔沸点 随着碳原子数增多，熔沸点增高；分子式相同的烯烃，支链越多，熔沸点越低 密度 随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烯烃的化学性质 烯烃的官能团是碳碳双键()，决定了烯烃的主要化学性质，化学性质与乙烯相似 （1）烯烃的氧化反应 ①烯烃燃烧的通式：CnH2n＋O2nCO2＋nH2O 丙烯燃烧的反应方程式：2CH3CH==CH2＋9O26CO2＋6H2O ②烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色——烯烃被酸性KMnO4溶液氧化产物规律 烯烃在酸性高锰酸钾溶液的作用下，分子中碳碳双键断裂时可以生成羧酸、二氧化碳或酮，其氧化规律如下： 烯烃与酸性KMnO4溶液反应被氧化的部分与氧化产物的对应关系 烯烃被氧化的部分 氧化产物 （2）烯烃的加成反应 ①对称单烯烃的加成——以“2－丁烯”为例 与溴水加成 与H2加成 与HBr加成 ②不对称单烯烃的加成——以“丙烯”为例 与溴水加成 (1，2－二溴丙烷) 与H2加成 (丙烷) 与HBr加成 马氏规则：当不对称单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的一侧”，即遵循马尔科夫尼科夫规则，简称马氏规则 (氢加氢多，卤加氢少) （3）烯烃的加聚反应 ①单烯烃加聚反应反应： 丙烯的加聚反应 2－丁烯的加聚反应 ②多个烯烃的加聚(共聚)反应: 乙烯与丙烯的加聚反应 4．共轭二烯烃的性质——以“1，3－丁二烯”为例 由于含有双键，共轭二烯烃跟烯烃性质相似，也能发生加成反应、氧化反应和加聚反应，除此之外，由于反应条件的不同，还可以发生1，2－加成反应和1，4－加成反应 （1）n(CH2==CH－CH==CH2)∶n(Br2)＝1∶1的两种加成方式 1，2－加成 (3，4－二溴－1－丁烯) 1，4－加成 (1，4－二溴－2－丁烯) ①1，2－加成和1，4－加成机理 ②一般的，在温度较高的条件下发生1，4－加成，在温度较低的条件下发生1，2－加成) （2）CH2==CH－CH==CH2与足量Br2的完全加成 （3）1，3－丁二烯烃的加聚反应 （4）天然橡胶的合成——异戊二烯加聚成聚异戊二烯 二、烯烃的命名 1．命名方法：烯烃的命名与烷烃的命名相似，即遵循“最长、最多、最近、最简、最小”原则。但不同点是主链必须含有双键，编号时起始点必须离双键最近，写名称时必须标明官能团的位置 2．命名步骤 （1）选主链，称某烯：将含有双键的最长碳链作为主链，并按主链中所含碳原子数称为“某烯”(下面虚线框内为主链) （2）编号位，定支链：从距离双键最近的一端给主链上的碳原子依次编号，使双键碳原子的编号为最小，以确定双键、支链的位次 （3）按规则，写名称：取代基位次－取代基名称－双键位次－某烯 ①用阿拉伯数字标明双键的位置(只需标明双键碳原子编号较小的数字) 名称 5，5，6－三甲基－2－庚烯 ②若为多烯烃，则用大写数字“二、三……”在烯的名称前表示双键的个数 名称 2－甲基－2，4－己二烯 烯烃的名称及名称中的各个部分的意义 注意： ①给烯烃命名时，最长的碳链不一定是主链 ②烯烃命名时应从距离双键最近的一端开始编号，而不能以支链为依据 三、烯烃同分异构体的找法——烯烃与同碳数的环烷烃互为类别异构 通式 CnH2n 官能团异构 烯烃(n≥2) 环烷烃(n≥3) 方法 单键变双键，要求相邻的两个碳上必须各有一个氢原子(箭头是指将单键变成双键) 减环法：先写出最大的碳环，侧链先一个侧链，再两个侧链 以“C5H10”为例 ，， ，，，， （1）烯烃同分异构体书写练习 烯烃 (n≥2) 环烷烃 (n≥3) n＝2 CH2==CH2 (1种) n＝3 CH2==CHCH3 (1种) (1种) n＝4 ，(3种) 、 (2种) n＝6 ，， ，，(13种) 、、、、、 、、、、、 、 (12种) 四、烯烃的立体异构 1．顺反异构现象 通过碳碳双键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转会导致其空间排列方式不同，产生顺反异构现象 2．顺反异构形成的条件 （1）分子中具有碳碳双键结构 （2）组成双键的每个碳原子必须连接不同的原子或原子团 3．顺反异构的类别 （1）顺式结构：两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧 （2）反式结构：两个相同的原子或原子团分别排列在双键的两侧 结构 名称 顺－2－丁烯 反－2－丁烯 物 理 性 质 熔点/℃ －139.3 －105.4 沸点/℃ 4 1 相对密度 0.621 0.604 化学性质 化学性质基本相同 4．性质：顺反异构体的化学性质基本相同，物理性质有一定的差异 · 乙炔及炔烃 一、乙炔的结构和物理性质 1．乙炔分子的组成与结构 （1）乙炔的表示方法 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 C2H2 H－C≡C－H CH≡CH 结构特点 乙炔分子为直线形结构，相邻两个键之间的夹角为180°。碳原子均采取sp杂化，C．H之间均以单键(σ键)相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个σ键和2个π键)相连接 （2）“乙炔型”分子共线、共面问题 ①结构特点：直线形结构 ②共线、共面情况：4个原子位于同一个直线 ③丙炔(CH3C≡CH)原子共面情况： ①H、②C．③C和④C四个原子一定共直线(共面)。根据三角形规则(③C，④C，⑤H构成三角形)，⑤H也可能在这个平面上 即：丙炔分子最多5个原子共平面，至少有4个原子共平面 2．乙炔的物理性质：无色、无臭的气体，微溶于水，密度比空气略小，易溶于有机溶剂 二、乙炔的化学性质： 乙炔分子中含有碳碳三键(－C≡C－)，使乙炔表现出较活泼的化学性质 1．乙炔的氧化反应 （1）与氧气的燃烧反应：2CH≡CH＋5O24CO2＋2H2O ①实验现象：火焰明亮，并伴有浓烈的黑烟 ②原因：乙炔的含碳量很高，没有完全燃烧 ③乙炔在氧气中燃烧时放出大量的热，氧炔焰的温度可达3000℃以上，可用于焊接或切割金属 ④乙炔具有可燃性，点燃乙炔之前一定要检验乙烯纯度 （2）乙炔能使酸性KMnO4溶液褪色，说明乙炔能被酸性KMnO4溶液氧化 2．乙炔的加成反应：乙炔能与溴的四氯化碳溶液、氢气、氢卤酸、水等在适宜的条件下发生加成反应 （1）乙炔与溴的四氯化碳溶液反应：HC≡CH＋Br2CHBr==CHBr (1，2－二溴乙烯) CHBr==CHBr＋Br2CHBr2－CHBr2 (1，1，2，2－四溴乙烷) （2）乙炔与氢气反应：HC≡CH＋H2CH2==CH2；CH2==CH2＋H2CH3－CH3 （3）乙炔与氯化氢反应：HC≡CH＋HClCH2==CH－Cl (氯乙烯) （4）乙炔与水反应：HC≡CH＋H2OCH3－CHO 3．乙炔的加聚反应——聚乙炔可用于制备导电高分子材料 三、乙炔的实验室制法及乙炔有关性质验证 1．乙炔的实验室制法 反应原料 电石(主要成分CaC2、含有杂质CaS、Ca3P2等)、饱和食盐水 实验原理 主反应 CaC2＋2H2OC2H2↑＋Ca(OH)2 (不需要加热) 副反应 CaS＋2H2O==Ca(OH)2＋H2S↑ Ca3P2＋6H2O==3Ca(OH)2＋2PH3↑ 制气类型 “固＋液气”型 (如图1) 实验装置 净化装置 通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶除去H2S、PH3等杂质 收集装置 排水法 注意： ①实验室制取乙炔时，不能用排空气法收集乙炔：乙炔的相对分子质量为26，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙炔 ②电石与水反应剧烈，为得到平稳的乙炔气流，可用饱和氯化钠溶液代替水，并用分液漏斗控制滴加饱和氯化钠溶液的速率，让饱和氯化钠溶液慢慢地滴入 ③CaC2和水反应剧烈并产生泡沫，为防止产生的泡沫涌入导管，应在导管口塞入少许棉花 (图示装置中未画出) ④生成的乙炔有臭味的原因：由于电石中含有可以与水发生反应的杂质(如CaS、Ca3P2等)，使制得的乙炔中往往含有H2S、PH3等杂质，将混合气体通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶可将杂质除去 ⑤盛电石的试剂瓶要及时密封并放于干燥处，严防电石吸水而失效。取电石要用镊子夹取，切忌用手拿 ⑥制取乙炔不能用启普发生器(如图2)或具有启普发生器原理(如图3)的实验装置，原因： a．碳化钙吸水性强，与水反应剧烈，不能随用、随停 b．反应过程中放出大量的热，易使启普发生器炸裂 c．反应后生成的石灰乳是糊状，堵住球形漏斗和底部容器之间的空隙，使启普发生器失去作用 2．乙炔有关性质验证 （1）实验步骤：在圆底烧瓶里放入几小块电石。打开分液漏斗的活塞，逐滴加入适量饱和氯化钠溶液，将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液。最后换上尖嘴导管，先检验气体的纯度，再点燃乙炔，观察现象 （2）实验装置 （3）实验现象及结论 实验现象 结论或化学方程式 A 反应剧烈，产生大量气泡 CaC2＋2H2OCa(OH)2＋C2H2↑ B 有黑色沉淀生成 乙炔中的杂质气体H2S被除去，CuSO4＋H2S==CuS↓＋H2SO4 C 溶液紫红色褪去 CH≡CH可以被酸性KMnO4溶液氧化 D 溶液橙红色褪去 CH≡CH与Br2发生加成反应，CH≡CH＋2Br2CHBr2CHBr2 E 火焰明亮且有浓烈的黑烟 CH≡CH可燃且含碳量高 四、炔烃的结构与性质 1．炔烃及其结构 （1）炔烃：分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃 （2）官能团：名称为碳碳三键，结构简式为－C≡C－ （3）通式：炔烃只有一个碳碳三键时，其通式为CnH2n－2 (n≥2) 2．物理性质 （1）状态：一般情况下，2～4个碳原子炔烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：炔烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔沸点：随着碳原子数增多，熔沸点增高；分子式相同的炔烃，支链越多，熔沸点越低 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．炔烃的化学性质：炔烃的官能团是碳碳三键(－C≡C－)，决定了炔烃的主要化学性质，化学性质与乙炔相似 （1）氧化反应 ①炔烃燃烧的通式：CnH2n－2 ＋O2nCO2＋(n－1)H2O 丙炔燃烧的反应方程式：2CH3C≡CH＋4O23CO2＋2H2O ②炔烃能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，说明碳碳三键能被酸性KMnO4溶液氧化 （2）加成反应 (以丙炔为例) ①与溴水加成：CH3C≡CH＋Br2CH3CBr==CHBr；CH3CBr==CHBr＋Br2CH3CBr2－CHBr2 ②与H2加成：CH3C≡CH＋H2CH3CH==CH2；CH3CH==CH2＋H2CH3CH2CH3 ③与HCl加成：CH3C≡CH＋HClCH3CCl==CH2 ④与H2O加成： （3）加聚反应 (以丙炔为例) 五、炔烃的命名 命名方法 炔烃的命名与烷烃的命名相似，即遵循“最长、最多、最近、最简、最小”原则。但不同点是主链必须含有三键，编号时起始点必须离三键最近，写名称时必须标明官能团的位置 命名步骤 （1）选主链，称某炔：将含有三键的最长碳链作为主链，并按主链中所含碳原子数称为“某炔” （2）编号位，定支链：从距离三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号，使三键碳原子的编号为最小，以确定三键、支链的位次 （3）按规则，写名称：取代基位次－取代基名称－三键位次－某炔 用阿拉伯数字标明三键的位置(只需标明三键碳原子编号较小的数字) 4－甲基－3－乙基－1－戊炔 六、炔烃同分异构体的找法——炔烃与同碳原子数的二烯烃、环烯烃互为同分异构体 （1）炔烃同分异构体的找法 通式 CnH2n—2 官能团异构 炔烃(n≥2) 二烯烃(n≥3) 环烯烃(n≥3) 方法 单键变三键，要求相邻的两个碳上必须各有两个氢原子(箭头是指将单键变成三键) 先找单烯烃，再按照单键变双键的要求画出另外一个双键 先找环烷烃，再按照单键变双键的要求画出双键 (箭头是指将单键变成双键) 以“C4H6”为例 ， 、 （2）炔烃同分异构体书写练习 炔烃(n≥2) 二烯烃(n≥3) 环烯烃(n≥3) n＝2 CH≡CH n＝3 CH≡CCH3 n＝5 、 、 、、 、 、、、 、 · 苯及苯的同系物 一、苯的分子结构与物理性质 1．苯的分子组成及结构 分子式 结构式 结构简式 空间充填模型 C6H6 成键特点 苯分子中的6个碳原子均采取sp2杂化，分别与氢原子及相邻碳原子的sp2杂化轨道以σ键结合，键间夹角均为120°，连接成六元环。每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。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 结构特点 ①苯分子为平面正六边形结构，分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，处于对位的4个原子在同一条直线上 ②6个碳碳键键长完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键 共线、共面情况 12个原子共平面，位于对角线位置的4个原子共直线 例：苯环上6个碳原子、5个氢原子与②C一定处在同一个平面。根据三角形规则(①C，②C，③H构成三角形)，③H也可能在这个平面上 即：甲苯分子最多13个原子共平面，至少有12个原子共平面 2．物理性质：苯是一种无色、有特殊气味的液体，有毒，不溶于水且密度比水小。苯易挥发，沸点为80.1 ℃，熔点为5.5 ℃ 3．应用：苯是一种重要的化工原料和有机溶剂 二、苯的化学性质 1．苯的氧化反应 （1）与氧气的燃烧反应：2C6H6＋15O212CO2＋6H2O (火焰明亮，产生浓重的黑烟，放出大量的热) （2）苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能被酸性KMnO4溶液氧化 2．苯与溴的取代反应 苯与溴在FeBr3催化下可以发生反应，苯环上的氢原子可被溴原子取代，生成溴苯 （1）反应的化学方程式： （2）溴苯的制备 反应原料 苯、纯溴、铁 实验原理 实验步骤 ①安装好装置，检查装置气密性 ②加入少量铁屑作催化剂 ③把苯和少量液态溴放入烧瓶中 ④用带导管的橡胶塞塞紧瓶口 实验装置 实验现象 ①剧烈反应，圆底烧瓶内液体微沸，烧瓶内充满大量红棕色气体 ②锥形瓶内的管口有白雾出现，溶液中出现淡黄色沉淀 ③左侧导管口有棕色油状液体滴下，把烧瓶里的液体倒入冷水里，有褐色不溶于水的液体 尾气处理 用碱液吸收，一般用NaOH溶液，吸收HBr和挥发出来的Br2 注意： ①该反应要用液溴，苯与溴水不反应；加入铁粉起催化作用，实际上起催化作用的是FeBr3 ②加药品的顺序：铁苯溴 ③长直导管的作用：导出气体和充分冷凝回流逸出的苯和溴的蒸气 (冷凝回流的目的是提高原料的利用率) ④导管未端不可插入锥形瓶内水面以下的原因是防止倒吸，因为HBr气体易溶于水 ⑤导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴 ⑥纯净的溴苯是无色的液体，有特殊气味，密度比水大，难溶于水。反应完毕以后，将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯里可以观察到烧杯底部有褐色不溶于水的液体，这可能是因为制得的溴苯中混有了溴的缘故 ⑦苯能萃取溴水中的溴，萃取分层后水在下层，溴的苯溶液在上层，溴水是橙色的，萃取后溴的苯溶液一般为橙红色 (溴水也褪色，但为萃取褪色) ⑧AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，说明有HBr气体生成，该反应应为取代反应，但是前提必须是在圆底烧瓶和锥形瓶之间增加一个CCl4的洗气瓶，吸收Br2(g)，防止对HBr检验的干扰 (若无洗气瓶，则AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，不能说明该反应为取代反应，因为Br2(g)溶于水形成溴水也能使AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀) ⑧简述获得纯净的溴苯应进行的实验操作：先用水洗后分液(除去溶于水的杂质如溴化铁等)，再用氢氧化钠溶液洗涤后分液(除去溴)，最后水洗(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)、干燥(除去水)，蒸馏(除去苯)可得纯净的溴苯 3．苯与浓硝酸的取代反应：在浓硫酸作用下，苯在50～60℃能与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基苯 （1）反应的化学方程式： （2）硝化反应：苯分子里的氢原子被硝基取代的反应叫做硝化反应，苯的硝化反应属于取代反应 （3）硝基苯的制备 反应原料 苯、浓硝酸、浓硫酸 实验原理 实验步骤 ①配制混合酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却 ②向冷却后的混合酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀 ③将大试管放在50～60 ℃的水浴中加热 ④粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤 ⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯 实验装置 实验现象 将反应后的液体倒入一个盛有水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物质生成 注意： ①试剂加入的顺序：先将浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入浓硫酸，并及时摇匀和冷却，最后注入苯 ②水浴加热的好处：受热均匀，容易控制温度 ③为了使反应在50～60℃下进行，常用的方法是水浴加热；温度计的位置：水浴中 ④浓硫酸的作用：催化剂和吸水剂 ⑤玻璃管的作用：冷凝回流 ⑥纯净的硝基苯是无色、难溶于水、密度比水大，具有苦杏仁味气味的油状液体，实验室制得的硝基苯因溶有少量HNO3分解产生的NO2而显黄色 ⑦硝基苯有毒，沾到皮肤上或它的蒸汽被人体吸收都能引起中毒。如果硝基苯的液体沾到皮肤上，应迅速用酒精擦洗，再用肥皂水洗净 ⑧简述粗产品获得纯硝基苯的实验操作：依次用蒸馏水和氢氧化钠溶液洗涤(除去硝酸和硫酸)，再用蒸馏水洗涤(除去氢氧化钠溶液及与其反应生成的盐)，然后用无水氯化钙干燥，最后进行蒸馏(除去苯)可得纯净的硝基苯 4．苯与浓硫酸的取代反应：苯与浓硫酸在70～80℃可以发生磺化反应，生成苯磺酸 （1）反应的化学方程式： （2）苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作是硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。磺化反应可用于制备合成洗涤剂 5．苯的加成反应：在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷 （1）反应的化学方程式： （2）苯与环己烷的比较 (苯) (环己烷) 结构特点 平面正六边形 不是平面结构 一氯代物 二氯代物 、、(3种) 、、 、(4种) 三、苯的同系物 1．芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物 （1）芳香族化合物：分子里含有苯环的化合物 如：、、、、、、、 、、、、、、、 （2）芳香烃：分子里含有一个苯环或若干个苯环的烃称为芳香烃 如：、、、、、、 、、 （3）苯的同系物：苯环上的氢原子被烷基取代的产物，其分子中有一个苯环，侧链都是烷基，通式为CnH2n－6(n≥7) 如：、、、 （4）芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物之间的关系 2．常见的苯的同系物及其部分物理性质 苯的同系物 名称 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲苯 －95 111 0.867 乙苯 －95 136 0.867 二 甲 苯 邻二甲苯 (1，2－二甲苯) －25 144 0.880 间二甲苯 (1，3－二甲苯) －48 139 0.864 对二甲苯 (1，4－二甲苯) －13 138 0.861 3．苯的同系物的物理性质 （1）苯的同系物为无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小 （2）三种二甲苯的熔、沸点与密度 ①熔点：对二甲苯＞邻二甲基＞间二甲苯 ②沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 ③密度：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 4．苯的同系物的化学性质：苯的同系物与苯都含有苯环，因此和苯具有相似的化学性质，能在一定条件下发生溴代、硝化和催化加氢反应，但由于苯环和烷基的相互影响，使苯的同系物的化学性质与苯和烷烃又有所不同 【实验探究】 实验内容 实验装置 实验现象 解释 （1） 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴溴水，静置 溴水在下层 溴水的密度大于苯和甲苯 （2） 将上述试管用力振荡，静置 液体分层，上层均为橙红色，下层几乎无色 苯、甲苯与溴水均不反应，但能萃取溴 （3） 向两支分别盛有2 mL苯和甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液，静置 酸性KMnO4溶液在下层 酸性KMnO4溶液的密度大于苯和甲苯 （4） 将上述试管用力振荡，静置 苯无明显现象，甲苯中紫红色褪去 苯不与酸性KMnO4溶液反应，甲苯与酸性KMnO4溶液反应 （1）氧化反应——以“甲苯”为例 ①苯的同系物燃烧通式：CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O 甲苯与氧气燃烧：C7H8＋9O27CO2＋4H2O ②苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色 (苯环对侧链的影响) a．反应的化学方程式： (酸性高锰酸钾紫色褪去) b．对烃基的结构要求：与苯环直接相连的碳上必须有氢原子，无论侧链有多长，均将烃基氧化为羧基 如：， (与苯环直接相连的碳原子上买用氢原子，不能使酸性高锰酸钾褪色) c．应用：鉴别苯和苯的同系物 （2）取代反应 ①甲苯的硝化反应：甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，生成一硝基取代物、二硝基取代物和三硝基取代物，硝基取代的位置均以甲基的邻、对位为主。生成三硝基的取代产物的化学方程式为： (侧链对苯环的影响) ②甲苯的卤代反应 a．甲苯与液溴在FeBr3催化剂作用下(苯环上取代)： b．甲苯与氯气在光照条件下(侧链取代)： （3）加成反应：在一定条件下甲苯与H2发生加成反应，生成甲基环己烷 化学反应方程式为： 5．苯与苯的同系物在分子组成、结构和性质上的异同 苯 苯的同系物 相同点 结构组成 ①分子中都含有一个苯环 ②都符合分子通式CnH2n－6(n≥6) 化学性质 ①燃烧时现象相同，火焰明亮，伴有浓烟 ②都易发生苯环上的取代反应 ③都能发生加成反应，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，使苯环上烃基邻、对位的氢更活泼而被取代 四、苯的同系物的命名 1．习惯命名法 （1）苯的一元取代物的命名：苯分子中的一个氢原子被烷基取代后，命名时以苯作母体，苯环上的烷基为侧链进行命名。先读侧链，后读苯环，称为“某苯” 甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯 （2）苯的二元取代物的命名：当有两个取代基时，取代基在苯环上有邻、间、对三种位置，所以取代基的位置可用“邻、间、对”来表示 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 （3）苯的三元取代物的命名：若三个氢原子被甲基取代叫三甲苯，三甲苯通常用“连、偏、均”来表示 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯 2．系统命名法 （1）当苯环上有两个或两个以上的取代基时，可将苯环上的6个碳原子编号，以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号，并沿使取代基位次和较小的方向进行 (按顺时针或逆时针编号) 编序号 以最简取代基苯环上碳为1号，且使取代基序号和最小 写名称 1，4－二甲基－2－乙基苯 ①二甲苯的系统命名 1，2－二甲苯 1，3－二甲苯 1，4－二甲苯 ②三甲苯的系统命名 1，2，3－三甲苯 1，2，4－三甲苯 1，3，5－三甲苯 （2）若苯环侧链较复杂时，或苯环上含有不饱和烃基时，命名时一般把苯环作取代基，将较长的碳链作主链进行命名 2，5－二甲基－4－乙基－3－苯基庚烷 2－苯基丙烷 2－甲基－2－苯基丙烷 苯乙烯 五、苯的同系物的找法及一氯代物的找法 通式 CnH2n-6 (n≥6) 方法 去掉苯环六个碳原子，先一个侧链、再两个侧链，依次类推 以“C8H10”为例，并找出一氯代物 、、、 （1）苯的同系物的同分异构体及一氯代物书写练习 C7H8 C9H12 、、、 、、、 （2）规律 ①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种 ②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种 ③若苯环上连有－X、－X、－Y 3个取代基，其结构有6种 ④若苯环上连有－X、－Y、－Z 3个不同的取代基，其结构有10种 六、稠环芳香烃 1．定义：由两个或两个以上的苯环共用相邻的两个碳原子的芳香烃是稠环芳香烃 2．常见的稠环芳香烃 分子式 结构简式 结构特点 物理性质 一氯代物 二氯代物 萘 C10H8 ①、④、⑤、⑧位相同，称为α位；②、③、⑦、⑥位相同，称为β位 无色片状晶体，有特殊气味，易升华，不溶于水 2 10 蒽 C14H10 ①、④、⑤、⑧位相同，称为α位 无色晶体，易升华，不溶于水，易溶于苯 3 15 1．（2018·浙江·高考真题）下列说法正确的是 A．光照下，1 mol CH4最多能与4 mol Cl2发生取代反应，产物中物质的量最多的是CCl4 B．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下能发生取代反应 C．甲烷与乙烯混合物可通过溴的四氯化碳溶液分离 D．乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键，都能与H2发生加成反应 【答案】B 【解析】A．甲烷和氯气发生取代反应生成多种氯代烃，同时生成氯化氢，产物中物质的量最多的是氯化氢，A错误；B．苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在一定条件下可发生取代反应，生成硝基苯，B正确；C．乙烯能与溴反应而被消耗，不能分离，C错误；D．苯不含碳碳双键，但可与氢气发生加成反应，D错误。答案选B。 2．（2009·海南·高考真题）下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是： A．2，2，3，3-四甲基丁烷 B．2，3，4-三甲基戊烷 C．3，4-二甲基己烷 D．2，5-二甲基己烷 【答案】D 【解析】A． 该分子的结构简式为：，只含一种H原子，其核磁共振氢谱中只显示一组峰，A错误；B． 该分子的结构简式为：，含四种H原子，其核磁共振氢谱中只显示四组峰，B错误；C． 该分子的结构简式为：，含四种H原子，其核磁共振氢谱中只显示四组峰，C错误；D． 该分子的结构简式为：，含三种H原子，其核磁共振氢谱中只显示三组峰，D正确；故合理选项为D。 3．（2019·全国III卷·高考真题）下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是 A．甲苯 B．乙烷 C．丙炔 D．1,3−丁二烯 【答案】D 【解析】A．甲苯中含有饱和碳原子，所有原子不可能共平面，A不选；B．乙烷是烷烃，所有原子不可能共平面，B不选；C．丙炔中含有饱和碳原子，所有原子不可能共平面，C不选；D．碳碳双键是平面形结构，因此1，3－丁二烯分子中两个双键所在的两个面可能重合，所有原子可能共平面，D选。答案选D。 4．（2019·全国I卷·高考真题）关于化合物2−苯基丙烯（），下列说法正确的是 A．不能使稀高锰酸钾溶液褪色 B．可以发生加成聚合反应 C．分子中所有原子共平面 D．易溶于水及甲苯 【答案】B 【解析】2-苯基丙烯的分子式为C9H10，官能团为碳碳双键，能够发生加成反应、氧化反应和加聚反应。A．2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键，能够与高锰酸钾溶液发生氧化反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色，故A错误；B．2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键，一定条件下能够发生加聚反应生成聚2-苯基丙烯，故B正确；C．有机物分子中含有饱和碳原子，所有原子不可能在同一平面。2-苯基丙烯中含有甲基，所有原子不可能在同一平面上，故C错误；D．2-苯基丙烯为烃类，分子中不含羟基、羧基等亲水基团，难溶于水，易溶于有机溶剂，则2-苯基丙烯难溶于水，易溶于有机溶剂甲苯，故D错误。故选B。 5．（2022·辽宁·高考真题）下列关于苯乙炔()的说法正确的是 A．不能使酸性KMnO4溶液褪色 B．分子中最多有4个原子共直线 C．能发生加成反应和取代反应 D．可溶于水 【答案】C 【解析】A．苯乙炔含碳碳三键，能使酸性KMnO4溶液褪色，A错误；B．如图所示：，分子中最多有6个原子共直线，B错误；C．苯环上能发生取代反应和加成反应，碳碳三键能发生加成反应，C正确；D．苯乙炔难溶于水，D错误；故选C。 6．（2024·天津·高考真题）柠檬烯是芳香植物和水果中的常见组分。下列有关它的说法错误的是 柠檬烯 A．属于不饱和烃 B．所含碳原子采取或杂化 C．与氯气能发生1，2-加成和1，4-加成 D．可发生聚合反应 【答案】C 【解析】A．如图，柠檬烯中含有碳碳双键，属于不饱和烃，A正确；B．如图，柠檬烯中含有碳碳双键和单键，碳碳双键上的碳原子为杂化，单键上的碳原子为杂化，B正确；C．如图，柠檬烯不是共轭二烯烃，不能发生1，4-加成，C错误；D．如图，柠檬烯中含有碳碳双键，能发生加聚反应，D正确； 故选C。 7．（2017·全国I卷·高考真题）已知(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是 A．b的同分异构体只有d和p两种 B．B．D．p的二氯代物均只有三种 C．B．D．p均可与酸性高锰酸钾溶液反应 D．B．D．p中只有b的所有原子处于同一平面 【答案】D 【解析】A．b的化学式为C6H6，同分异构体除d和p之外，还有等，故A错误；B．B．D．p都是高度对称结构，中只有一种化学环境氢原子，二氯代物有3种(氯原子处于邻、间、对位)，中具有两种化学环境氢原子，其二氯代物有、，共6种，中只有一种化学环境氢原子，二氯代物有3种(氯原子分别处于邻位和面对角线位)，故B错误；C．、中不含有碳碳双键等官能团，不能与酸性高锰酸钾溶液反应，中含有碳碳双键，能与酸性高锰酸钾溶液反应而褪色，故C错误；D．、中均含有饱和碳原子，与饱和碳原子相连的化学键呈四面体结构，因此其中所有原子不可能共平面，为苯，其中所有原子一定共平面，故D正确；故选D。 8．（2021·河北·高考真题）苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图。关于该化合物，下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．分子中最少8个碳原子共平面 C．一氯代物有6种(不考虑立体异构) D．分子中含有4个碳碳双键 【答案】B 【解析】A．苯的同系物必须是只含有1个苯环，侧链为烷烃基的同类芳香烃，由结构简式可知，苯并降冰片烯的侧链不是烷烃基，不属于苯的同系物，故A错误；B．由结构简式可知，苯并降冰片烯分子中苯环上的6个碳原子和连在苯环上的2个碳原子共平面，共有8个碳原子，故B正确；C．由结构简式可知，苯并降冰片烯分子的结构上下对称，分子中含有5类氢原子，则一氯代物有5种，故C错误；D．苯环不是单双键交替的结构，由结构简式可知，苯并降冰片烯分子中只含有1个碳碳双键，故D错误；故选B。 9．（2010·全国·高考真题）三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖，烯烃复分解反应可示意如下： 下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成 的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据烯烃复分解反应的规律，A．发生复分解反应生成和CH2=CH2，A项符合题意；B．发生复分解反应生成 和CH3CH=CH2，B项不符合题意；C．发生复分解反应生成和CH2=CH2，C项不符合题意；D．发生复分解反应生成和CH3CH=CH2，D项不符合题意；答案选A。 10．（2014·上海·高考真题）催化加氢可生成3－甲基己烷的是 A．CH2=CHCH(CH3)CH2CH2CH2CH3 B．CH2=CH－CH(CH3)－C≡CH C．CH2=CH－C (CH3)=CHCH2CH3 D．CH3CH2CH2CH2C(CH3)=CH2 【答案】C 【解析】A．CH2=CHCH(CH3)CH2CH2CH2CH3经催化加氢后，生成3-甲基庚烷，A不选；B．CH2=CH-CH(CH3)-C≡CH经催化加氢后，生成3-甲基戊烷，B不选；C．CH2=CH-C(CH3)=CHCH2CH3经催化加氢后，能生成3-甲基己烷，C选；D．CH3CH2CH2CH2C(CH3)=CH2经催化加氢后，能生成2-甲基己烷，D不选；故选C。 11．（2020·天津·高考真题）关于的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 【答案】A 【解析】A．—CH3的碳原子有4个σ键，无孤对电子，是sp3杂化，苯环上的碳原子有3个σ键，无孤对电子，是sp2杂化，—C≡CH的碳原子有2个σ键，无孤对电子，是sp杂化，因此分子中有3种杂化轨道类型的碳原子，故A正确；B．根据苯中12个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，甲烷中三个原子共平面，因此分子中共平面的原子数目最多为15个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面)，故B错误；C．分子中的苯环中碳碳键是介于碳碳单键和双键之间独特的键，故C错误；D．该有机物有8个氢原子，与Cl2发生取代反应，可以生成一氯代物、二氯代物或多卤代物，因此取代反应生成产物远大于2种，故D错误。综上所述，答案为A。 12．（2023·浙江·高考真题）丙烯可发生如下转化，下列说法不正确的是 A．丙烯分子中最多7个原子共平面 B．X的结构简式为 C．Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔 D．聚合物Z的链节为   【答案】B 【解析】CH3-CH=CH2与Br2的CCl4溶液发生加成反应，生成  (Y)；CH3-CH=CH2与Br2在光照条件下发生甲基上的取代反应，生成  (X)；CH3-CH=CH2在催化剂作用下发生加聚反应，生成  (Z)。A．乙烯分子中有6个原子共平面，甲烷分子中最多有3个原子共平面，则丙烯分子中，两个框内的原子可能共平面，所以最多7个原子共平面，A正确；B．由分析可知，X的结构简式为  ，B不正确；C．Y(  )与足量KOH醇溶液共热，发生消去反应，可生成丙炔(CH3C≡CH)和KBr等，C正确；D．聚合物Z为  ，则其链节为  ，D正确；故选B。 13．（2021·北京·高考真题）用电石（主要成分为CaC2，含CaS和Ca3P2等）制取乙炔时，常用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质。反应为: ①CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 ②11PH3+24CuSO4+12H2O=3H3PO4+24H2SO4+8Cu3P↓ 下列分析不正确的是 A．CaS、Ca3P2发生水解反应的化学方程式：CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S↑、Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3↑ B．不能依据反应①比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱 C．反应②中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3 D．用酸性KMnO4溶液验证乙炔还原性时，H2S、PH3有干扰 【答案】C 【解析】A．水解过程中元素的化合价不变，根据水解原理结合乙炔中常混有H2S、PH3可知CaS的水解方程式为CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S↑；Ca3P2水解方程式为Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3↑，A项正确；B．该反应能发生是因为有不溶于水也不溶于酸的CuS生成，因此反应①不能说明H2S的酸性强于H2SO4，事实上硫酸的酸性强于氢硫酸，B项正确；C．反应②中Cu元素化合价从+2价降低到+1价，得到1个电子，P元素化合价从-3价升高到+5价，失去8个电子，则24molCuSO4完全反应时，可氧化PH3的物质的量是24mol÷8＝3mol，C项错误；D．H2S、PH3均被KMnO4酸性溶液氧化，所以会干扰KMnO4酸性溶液对乙炔性质的检验，D项正确；答案选C。 14．（2017·上海·高考真题）（1）固体A有如下的转化关系： 根据题意，完成下列反应方程式： ①A→B           ②D→E ③实验室制B气体时为减缓反应速率可用 代替水，且 （填能或不能）用启普发生器。 （2）如图所示：已知A和E为金属单质，B是化合物且常温下为液态，F为两性化合物。按要求回答下列问题： ①E在元素周期表中位于第 周期；第 族 ②写出A和B反应的化学方程式： 。 ③C和E反应的化学反应方程式为 。 【答案】 （1）CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑ nCH2=CHCl 饱和食盐水 不能 （2）三 III A 3Fe +4 H2O(g) Fe3O4 + 4H2 3Fe3O4 + 8Al4Al2O3 + 9Fe 【解析】（1）根据框图，溶液C与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，溶液C中含有钙离子，说明A中含有钙元素；气体D在催化剂条件下反应生成聚氯乙烯，说明D为氯乙烯，则B为乙炔，因此A为碳化钙，C为氢氧化钙，以此解题； （2）B是化合物且常温下为液态，B为水，A为金属，A与B在高温下反应得到C与D，C与E高温下反应生成A和F，F为两性化合物，结合框图，C与F的反应为铝热反应，F为氧化铝，C为金属氧化物，则A为铁，D为氢气，C为四氧化三铁，E为铝。 （1） ①A→B的反应方程式为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑，故答案为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑； ②D→E的反应方程式为nCH2=CHCl，故答案为nCH2=CHCl； ③实验室制B气体时为减缓反应速率可用饱和食盐水代替水，反应放热，不能用启普发生器作为反应发生装置，故答案为：饱和食盐水；不能； （2） ①E为铝，原子序数为13，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，则位于周期表第三周期ⅢA族，故答案为三；ⅢA； ②A和B反应的化学方程式为3Fe+4 H2O(g) Fe3O4+4H2，故答案为3Fe+4 H2O(g) Fe3O4+4H2； ③C和E反应的化学反应方程式为3Fe3O4+8Al4Al2O3+9Fe，故答案为3Fe3O4+8Al4Al2O3+9Fe。 15．（2007·全国·高考真题）在室温和大气压强下，用图示的装置进行实验，测得ag含CaC290%的样品与水完全反应产生的气体体积bL。现欲在相同条件下，测定某电石试样中CaC2的质量分数，请回答下列问题： （1）CaC2和水反应的化学方程式是 。 （2）若反应刚结束时，观察到的实验现象如图所示，这时不能立即取出导气管，理由是 。 （3）本实验中测量气体体积时应注意的事项有 。 （4）如果电石试样质量为cg，测得气体体积为dL，则电石试样中CaC2的质量分数计算式ω（CaC2）＝ 。（杂质所生成的气体体积忽略不计）。 【答案】（1）CaC2＋2H2O→Ca(OH)2＋C2H2↑ （2）因为装置内气体的温度没有恢复到室温，气体压强不等于大气压强 （3）待装置内气体的温度恢复至室温后，调节量筒使其内外液面持平 （4） 【解析】电石中的CaC2与水反应生成Ca(OH)2和C2H2，用排水法测量反应生成的C2H2的体积，结合化学方程式和阿伏加德罗定律的推论计算电石试样中CaC2的质量分数。 （1）CaC2与水反应生成Ca(OH)2和C2H2，反应的化学方程式为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑；答案为：CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑。 （2）由于CaC2与H2O的反应为剧烈的放热反应，反应刚结束时，装置内的温度没有恢复到室温，图示实验现象中量筒内气体压强不等于大气压强，故不能立即取出导气管；答案为：因为装置内气体的温度没有恢复到室温，气体压强不等于大气压强。 （3）欲在相同条件下测定电石与水反应生成的乙炔的体积，应使测定的乙炔气体处于室温和大气压强下，由于该反应是放热反应，故测量气体体积时应注意的事项是待装置内气体的温度恢复至室温后，调节量筒使其内外液面持平，然后平视读取读数；答案为：待装置内气体的温度恢复至室温后，调节量筒使其内外液面持平。 （4）根据反应CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑知反应生成的C2H2物质的量n(C2H2)=n(CaC2)=，在相同条件下气体物质的量之比等于气体的体积之比，则两次实验中消耗的CaC2的质量之比等于反应生成的乙炔的体积之比，即(ag×90%):[cg×ω(CaC2)]=bL:dL，解得ω(CaC2)=。 一、选择题（每题只有一个正确答案，每题3分，共42分） 1．（2021·浙江·高考真题）下列说法不正确的是 A．联苯()属于芳香烃，其一溴代物有2种 B．甲烷与氯气在光照下发生自由基型链反应 C．沥青来自于石油经减压分馏后的剩余物质 D．煤的气化产物中含有CO、H2和CH4等 【答案】A 【解析】A．由联苯()的分子结构可知，其分子由2个苯基直接相连，故其属于芳香烃；根据对称分析法可知，其一溴代物共有3种，A说法不正确；B．甲烷与氯气在光照下发生反应，氯气分子先吸收光能转化为自由基氯原子，然后由氯原子引发自由基型链反应，B说法正确；C．石油经常压分馏后可以得到的未被蒸发的剩余物叫重油，重油经经减压分馏可以得到重柴油、石蜡、燃料油等，最后未被气化的剩余物叫沥青，C说法正确；D．煤的气化是指煤与水蒸气在高温下所发生的反应，其产物中含有CO、H2和CH4等，D说法正确。综上所述，本题选A。 2．（2013·新课标Ⅱ·高考真题）下列叙述中，错误的是（ ） A．苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55-60℃反应生成硝基苯 B．苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷 C．乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷 D．甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯 【答案】D 【解析】A．苯与浓硝酸、浓硫酸在55-60℃反应生成硝基苯，正确；B．苯乙烯催化加氢可生成乙基环己烷，正确；C．乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，生成1,2-二溴乙烷，正确；D．甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应，生成C6H5-CH2Cl，错误；答案选D。 3．（2017·上海·高考真题）下列物质间在一定条件下发生反应，主要为取代反应类型的是 A．甲烷和氯气混合光照 B．乙烯通入浓溴水中 C．乙醛和氢气混合加催化剂后的反应 D．乙烯在一定条件下变成聚乙烯 【答案】A 【解析】A．甲烷和氯气混合光照发生取代反应，A项正确；B．乙烯通入浓溴水中发生加成反应，B项错误；C．乙醛和氢气混合加催化剂后的反应发生加成反应，C项错误；D．乙烯在一定条件下变成聚乙烯发生了加聚反应，D项错误；答案选A。 4．（2016·全国III卷·高考真题）已知异丙苯的结构简式如图，下列说法错误的是 A．异丙苯的分子式为 B．异丙苯的沸点比苯高 C．异丙苯中碳原子可能都处于同一平面 D．异丙苯和苯为同系物 【答案】C 【解析】A．由有机物结构简式可知有机物的分子式为，故A正确； B．异丙苯和苯均为分子晶体，异丙苯的相对分子质量比苯大，故分子间作用力强于苯，沸点比苯高，故B正确； C． 分子中带有特殊标记的这五个原子构成四面体形，故四个带特殊标记的碳原子不在同一平面上，故C错误； D．异丙苯和苯的结构相似，分子组成上相差3个原子团，互为同系物，故D正确。 答案选C。 5．（2017·上海·高考真题）下列物质中与CH4互为同系物的是 A．C6H6 B．C2H4 C．C3H8 D．C2H2 【答案】C 【解析】CH4属于烷烃，化学式不同的烷烃互为同系物。A．C6H6为苯，结构与甲烷不相似，不属于同系物，故A错误；B．C2H4为乙烯，含有碳碳双键，结构与甲烷不相似，不属于同系物，故B错误；C．C3H8为丙烷，与甲烷属于同系物，故C正确；D ．C2H2为乙炔，含有碳碳三键，结构与甲烷不相似，不属于同系物，故D错误；故选：C。 6．（2018·全国III卷·高考真题）苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是 A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 【答案】C 【解析】本题考查的是有机物的化学性质，应该先确定物质中含有的官能团或特定结构（苯环等非官能团），再根据以上结构判断其性质。A．苯乙烯中有苯环，液溴和铁粉作用下，溴取代苯环上的氢原子，所以选项A正确。B．苯乙烯中有碳碳双键可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色，选项B正确。C．苯乙烯与HCl应该发生加成反应，得到的是氯代苯乙烷，选项C错误。D．乙苯乙烯中有碳碳双键，可以通过加聚反应得到聚苯乙烯，选项D正确。 7．（2018·全国II卷·高考真题）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代甲烷，结合有关物质的溶解性分析解答。在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代甲烷，由于Cl2被消耗，气体的颜色逐渐变浅；氯化氢极易溶于水，所以液面会上升；但氯代甲烷是不溶于水的无色气体或油状液体，所以最终水不会充满试管，答案选D。 8．（2021·辽宁·高考真题）有机物A．B．c的结构如图。下列说法正确的是 A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体 C．c中碳原子的杂化方式均为 D．A．B．c互为同分异构体 【答案】A 【解析】A．根据等效氢原理可知，a的一氯代物有3种如图所示：，A正确；B．b的加聚产物是：，的单体是苯乙烯不是b，B错误；C．c中碳原子的杂化方式由6个，2个sp3，C错误；D．A．B．c的分子式分别为：C8H6，C8H6，C8H8，故c与A．b不互为同分异构体，D错误；故答案为：A。 9．（2024·湖南·高考真题）下列有关化学概念或性质的判断错误的是 A．分子是正四面体结构，则没有同分异构体 B．环己烷与苯分子中键的键能相等 C．甲苯的质谱图中，质荷比为92的峰归属于 D．由与组成的离子液体常温下呈液态，与其离子的体积较大有关 【答案】B 【解析】A．为四面体结构，其中任何两个顶点都是相邻关系，因此没有同分异构体，故A项说法正确；B．环己烷中碳原子采用sp3杂化，苯分子中碳原子采用sp2杂化，由于同能层中s轨道更接近原子核，因此杂化轨道的s成分越多，其杂化轨道更接近原子核，由此可知sp2杂化轨道参与组成的C-H共价键的电子云更偏向碳原子核，即苯分子中的C-H键长小于环己烷，键能更高，故B项说法错误；C．带1个单位电荷，其相对分子质量为92，因此其质荷比为92，故C项说法正确；D．当阴阳离子体积较大时，其电荷较为分散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温，故D项说法正确；综上所述，错误的是B项。 10．（2023·山东·高考真题）抗生素克拉维酸的结构简式如图所示，下列关于克拉维酸的说法错误的是 A．存在顺反异构 B．含有5种官能团 C．可形成分子内氢键和分子间氢键 D．1mol该物质最多可与1molNaOH反应 【答案】D 【解析】A．由题干有机物结构简式可知，该有机物存在碳碳双键，且双键两端的碳原子分别连有互不同的原子或原子团，故该有机物存在顺反异构，A正确；B．由题干有机物结构简式可知，该有机物含有羟基、羧基、碳碳双键、醚键和酰胺基等5种官能团，B正确；C．由题干有机物结构简式可知，该有机物中的羧基、羟基、酰胺基等官能团具有形成氢键的能力，故其分子间可以形成氢键，其中距离较近的某些官能团之间还可以形成分子内氢键，C正确；D．由题干有机物结构简式可知，1mol该有机物含有羧基和酰胺基各1mol，这两种官能团都能与强碱反应，故1mol该物质最多可与2molNaOH反应，D错误；故答案为：D。 11．（2010·上海·高考真题）生活中使用的塑料食品盒、水杯等通常由聚苯乙烯制成，其结构简式为。根据所学知识，可以判断（ ）。 A．聚苯乙烯能使溴水褪色 B．聚苯乙烯是一种天然高分子化合物 C．聚苯乙烯可由苯乙烯通过化合反应制得 D．聚苯乙烯单体的分子式为C8H8 【答案】D 【解析】A．不含碳碳双键，则聚苯乙烯不能使溴水褪色，故A错误；B．为苯乙烯发生加聚反应生成的合成高分子，不是天然高分子，故B错误；C．为苯乙烯发生加聚反应生成，故C错误；D．单体为苯乙烯，分子式为C8H8，故D正确；答案选D。 12．（2024·广西·高考真题）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 【答案】B 【解析】A．HCl中氢带正电荷、氯带负电荷，结合机理可知，乙烯与HCl反应的中间体为氢和乙烯形成正离子：，A正确；B．氯水中存在HClO，其结构为H-O-Cl，其中Cl带正电荷、OH带负电荷，结合机理可知，乙烯与氯水反应可能会有生成，B错误；C．由机理，第一步反应为慢反应，决定反应的速率，溴原子半径大于氯，HBr中氢溴键键能更小，更容易断裂，反应更快，则卤化氢与乙烯反应的活性：，C正确； D．已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小；则烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易，D正确；故选B。 13．（2019·全国I卷·高考真题）实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，关于实验操作或叙述错误的是 A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色 C．装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯 【答案】D 【解析】在溴化铁作催化剂作用下，苯和液溴反应生成无色的溴苯和溴化氢，装置b中四氯化碳的作用是吸收挥发出的苯和溴蒸汽，装置c中碳酸钠溶液呈碱性，能够吸收反应生成的溴化氢气体，倒置漏斗的作用是防止倒吸。A．若关闭K时向烧瓶中加注液体，会使烧瓶中气体压强增大，苯和溴混合液不能顺利流下。打开K，可以平衡气压，便于苯和溴混合液流下，故A正确；B．装置b中四氯化碳的作用是吸收挥发出的苯和溴蒸汽，溴溶于四氯化碳使液体逐渐变为浅红色，故B正确；C．装置c中碳酸钠溶液呈碱性，能够吸收反应生成的溴化氢气体，故C正确；D．反应后得到粗溴苯，向粗溴苯中加入稀氢氧化钠溶液洗涤，除去其中溶解的溴，振荡、静置，分层后分液，向有机层中加入适当的干燥剂，然后蒸馏分离出沸点较低的苯，可以得到溴苯，不能用结晶法提纯溴苯，故D错误。故选D。 14．（2021·湖南·高考真题）己二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线： 下列说法正确的是 A．苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色 B．环己醇与乙醇互为同系物 C．己二酸与溶液反应有生成 D．环己烷分子中所有碳原子共平面 【答案】C 【解析】A．苯的密度比水小，苯与溴水混合，充分振荡后静置，有机层在上层，应是上层溶液呈橙红色，故A错误；B．环己醇含有六元碳环，和乙醇结构不相似，分子组成也不相差若干CH2原子团，不互为同系物，故B错误；C．己二酸分子中含有羧基，能与NaHCO3溶液反应生成CO2，故C正确；D．环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，与每个碳原子直接相连的4个原子形成四面体结构，因此所有碳原子不可能共平面，故D错误；答案选C。 二、解答题（共58分） 15．（2007·上海·高考真题）（14分）乙炔是一种重要的有机化工原料，以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成以下化合物。完成下列各题： （1）正四面体烷的分子式为 ，其二氯取代产物有 种。 （2）关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是 。 A．能使KMnO4酸性溶液褪色 B．1 mol乙烯基乙炔能与3 mol Br2发生加成反应 C．乙烯基乙炔分子内含有两种官能团 D．等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同 （3）写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式： 。 （4）写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（举两例）： 、 。 【答案】 （1） C4H4 1 （2） d （3） （4） 【解析】（1）根据正四面体烷的每个顶点代表一个碳原子,碳可形成4对共用电子对,每个碳原子上都连有一个氢原子,正四面体烷的分子式为C4H4 ；分子为正四面体对称结构,分子中只有1种H原子、每个C原子上只有1个H原子,二氯代产物只有1种； （2）A．因乙烯基乙炔为CH2=CH-C≡CH，乙烯基乙炔分子中含有一个碳碳双键、一个碳碳三键,而碳碳双键、碳碳三键都能使酸性KMnO4溶液褪色,选项a正确； B．因1mol乙烯基乙炔分子中1mol碳碳双键、1mol碳碳三键,1mol碳碳双键能和1摩尔Br2发生加成反应,1mol碳碳三键能和2摩尔Br2发生加成反应,所以1摩尔乙烯基乙炔能与3摩尔Br2发生加成反应,选项b正确； C．乙烯基乙炔分子中含有的官能团有:碳碳双键、碳碳三键,选项c正确； D．因等质量的烃（CXHy）完全燃烧时耗氧量取决于y/x,而乙烯基乙炔为CH2=CH-C≡CH，最简式为CH,乙炔C2H2的最简式为CH,二者最简式相同,二者质量相同,消耗氧气相同,选项D错误； 答案选d； （3）环辛四烯的分子式为C8H8，不饱和度为5,属于芳香烃的同分异构体,含有1个苯环,侧链不饱和度为1,故含有1个侧链为-CH=CH2,属于芳香烃的同分异构体的结构简式 ； （4）与苯互为同系物,侧链为烷基,一氯代物只有两种,说明该有机物中只有2种H原子,与苯互为同系物且一氯代物有两种物质,必须考虑对称结构,考虑最简单的取代基-CH3情况,符合条件的物质的结构简式为 或 等。 16．（2015·上海·高考真题）（15分）对溴苯乙烯与丙烯的共聚物是一种高分子阻燃剂，具有低毒、热稳定性好等优点。完成下列填空： （1）.写出该共聚物的结构简式 。 （2）.实验室由乙苯制取对溴苯乙烯，需先经两步反应制得中间体。 写出该两步反应所需的试剂及条件 。。 （3）.将与足量氢氧化钠溶液共热得到A，A在酸性条件下遇FeCl3溶液不显色。 A的结构简式为 。 由上述反应可推知 。 由A生成对溴苯乙烯的反应条件为 。 （4）.丙烯催化二聚得到2,3-二甲基-1-丁烯，B与2,3-二甲基-1-丁烯互为同分异构体，且所有碳原子处于同一平面。 写出B的结构简式 。。 设计一条由2,3-二甲基-1-丁烯制备B的合成路线 。。 （合成路线常用的表示方式为：） 【答案】 （1） （2） 液溴和Fe作催化剂；溴蒸气和光照 （3） 苯环上的卤素原子比侧链的卤素原子难发生取代反应 浓硫酸，加热 （4） 【解析】（1）对溴苯乙烯与丙烯CH2=CH—CH3都含有碳碳双键，它们在一定条件下可以发生加聚反应，形成共聚物，反应的方程式是。 （2）实验室由乙苯制取对溴苯乙烯，首先是乙苯与液溴在Fe作催化剂时发生苯环上的取代反应产生对溴乙苯和HBr，产生的对溴乙苯与溴蒸气在光照时发生侧链的取代反应产生和HBr。 （3）将与足量氢氧化钠溶液共热得到A，A在酸性条件下遇FeCl3溶液不显色，说明卤代烃发生水解反应时是侧链的卤素原子发生取代，而苯环上的溴原子没有发生取代反应，则A的结构简式是：。苯环上的卤素原子不如侧链的卤素原子容易发生取代反应，卤代烃的消去反应的条件是：NaOH醇溶液，加热。 （4）丙烯催化二聚得到2,3-二甲基-1-丁烯，B与2,3-二甲基-1-丁烯互为同分异构体，且所有碳原子处于同一平面。结合乙烯分子是平面结构，可知B分子应该含有乙烯的结构，乙烯分子的四个H原子被四个甲基取代，就得到B，其结构简式是。由2,3-二甲基-1-丁烯制备B的方法是：2,3-二甲基-1-丁烯在过氧化物存在时与HBr发生加成反应产生，产生的与NaOH的乙醇溶液在加热时发生消去反应形成，合成路线是。 17．（2012·新课标卷·高考真题）（14分）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下： 苯 溴 溴苯 密度/g·cm-3 0.88 3.10 1.50 沸点/℃ 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 按下列合成步骤回答问题： （1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑，在b中小心加入4.0mL液态溴，向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了 气体。继续滴加至液溴滴完，装置d的作用是 ； （2）液溴滴完后，经过下列步骤分析提纯： ①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑； ②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是 ③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤，加入氯化钙的是 ； （3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为 ，要进一步提纯，下列操作中必须的是 (填入正确选项前的字母)； A．重结晶  B．过滤     C．蒸馏      D．萃取 （4）在该实验中，a的容积最适合的是 (填入正确选项前的字母)。 A．25mL       B．50mL       C．250mL        D．500mL 【答案】 （1） HBr 吸收HBr和Br2 （2）除去HBr和未反应的Br2 干燥 （3）苯 C （4）B 【解析】苯和液溴在铁作用下发生取代反应生成溴苯和溴化氢。Br2＋2NaOH==NaBr＋NaBrO＋H2O，由此可知装置d的作用是吸收HBr和Br2。无水氯化钙是一种干燥剂，其作用是干燥。经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，要经过蒸馏。 （1）溴苯制取的原理为： ，HBr极易溶于水形成白雾；而d装置恰好可以很好的防止倒吸。 （2）苯与液溴反应生成HBr，HBr遇水蒸气形成白雾；苯的卤代反应是放热反应，液溴易挥发，所以尾气中有HBr及挥发出的Br2，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染大气； （3）经过水、碱液洗涤，氯化钙干燥后，其中主要存在的杂质即是苯，根据苯与溴苯的沸点的不同可采用蒸馏的方法除去杂质。 （4）烧瓶中注入的液体一般不超过其容积的2/3，不少于其体积的1/3，故反应液的体积为20ml左右，最好选择50ml的烧瓶。 18．（2016·全国III卷·高考真题）（15分）端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应，2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线： 回答下列问题： （1）B的结构简式为 ，D 的化学名称为 。 （2）①和③的反应类型分别为 、 。 （3）E的结构简式为 。用1 mol E合成1,4−二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气 mol。 （4）化合物（）也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为 。 （5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3:1，写出其中3种的结构简式 。 （6）写出用2−苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线 。 【答案】（1） 苯乙炔 （2） 取代反应 消去反应 （3） 4 （4） （5） （6） 【解析】（1）A与氯乙烷发生取代反应生成B，则根据B分子式可知A是苯，B是苯乙烷，则B的结构简式为；根据D的结构简式可知D 的化学名称为苯乙炔。 （2）①是苯环上氢原子被乙基取代，属于取代反应；③中产生碳碳三键，是卤代烃的消去反应。 （3）D发生已知信息的反应，因此E的结构简式为。1个碳碳三键需要2分子氢气加成，则用1 mol E合成1,4−二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气4mol。 （4）根据已知信息可知化合物（）发生Glaser偶联反应生成聚合物的化学方程式为。 （5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3:1，结构简式为。 （6）根据已知信息以及乙醇的性质可知用2−苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线为。 55 / 57 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$