烷烃烯烃炔烃的结构与性质.docx
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烷烃烯烃炔烃的结构与性质
烷烃、烯烃、炔烃的结构与性质
1.烷烃、烯烃、炔烃的组成、结构特点和通式
2.脂肪烃的物理性质
性质
变化规律
状态
常温下含有1~4个碳原子的烃都是气态,随着碳原子数的增多,逐渐过渡到液态、固态
沸点
随着碳原子数的增多,沸点逐渐升高;同分异构体之间,支链越多,沸点越低
相对密度
随着碳原子数的增多,相对密度逐渐增大,密度均比水小
水溶性
均难溶于水
3.脂肪烃的化学性质
(1)烷烃的取代反应
①取代反应:
有机物分子中某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
②烷烃的卤代反应
a.反应条件:
气态烷烃与气态卤素单质在光照下反应。
b.产物成分:
多种卤代烃混合物(非纯净物)+HX。
c.定量关系:
~Cl2~HCl即取代1mol氢原子,消耗1_mol卤素单质生成1molHCl。
(2)烯烃、炔烃的加成反应
①加成反应:
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烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应的化学方程式)
(3)加聚反应
①丙烯加聚反应的化学方程式为
nCH2==CH—CH3
。
②乙炔加聚反应的化学方程式为nCH≡CH
CH===CH。
(4)二烯烃的加成反应和加聚反应
①加成反应
②加聚反应:
nCH2==CH—CH==CH2
CH2—CH==CH—CH2。
(5)脂肪烃的氧化反应
烷烃
烯烃
炔烃
燃烧现象
燃烧火焰较明亮
燃烧火焰明亮,带黑烟
燃烧火焰很明亮,带浓黑烟
通入酸性
KMnO4溶液
不褪色
褪色
褪色
(1)符合通式CnH2n+2的烃一定是烷烃(√)
(2)丙烷分子中的碳原子在同一条直线上(×)
(3)乙烯和乙炔可用酸性KMnO4溶液鉴别(×)
(4)聚丙烯可发生加成反应(×)
(5)烷烃同分异构体之间,支链越多,沸点越高(×)
(6)顺2丁烯和反2丁烯均能使溴水褪色(√)
(7)CH2==CHCH==CH2与Br2发生加成反应可生成Br—CH2CH==CHCH2—Br和
2种物质(×)
1.烃反应类型判断
(1)CH3CH==CH2+________―→
,反应类型:
____________。
(2)CH3CH==CH2+Cl2
____________+HCl,反应类型:
____________。
(3)CH2==CH—CH==CH2+________―→
,反应类型:
____________。
(4)____________+Br2―→
,反应类型:
____________。
(5)____________
,反应类型:
____________。
答案
(1)Cl2 加成反应
(2)
取代反应
(3)Br2 加成反应
(4)CH3—C≡CH 加成反应
(5)nCH2==CHCl 加聚反应
2.烯烃的氧化规律
某烃的分子式为C11H20,1mol该烃在催化剂作用下可以吸收2molH2;用热的酸性KMnO4溶液氧化,得到丁酮(
)、琥珀酸(
)和丙酮
(
)三者的混合物。
该烃的结构简式:
_______________________________________________________________。
答案
烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解
1.科学家在-100℃的低温下合成一种烃X,此分子的结构如图所示(图中的连线表示化学键)。
下列说法正确的是( )
A.X既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色
B.X是一种常温下能稳定存在的液态烃
C.X和乙烷类似,都容易发生取代反应
D.充分燃烧等质量的X和甲烷,X消耗氧气较多
答案 A
解析 观察该烃的球棍模型可知X的结构简式为
,该烃分子中含有碳碳双键,A正确;由于是在低温下合成的,故该分子在常温下不能稳定存在,B错误;X分子中含有碳碳双键,易加成难取代,C错误;该烃的化学式为C5H4,故等质量燃烧时,CH4的耗氧量较多,D错误。
2.(2019·西安模拟)有机物的结构可用“键线式”表示,如:
CH3CH==CHCH3可简写为
,有机物X的键线式为
,下列说法不正确的是( )
A.X与溴的加成产物可能有3种
B.X能使酸性KMnO4溶液褪色
C.X与足量的H2在一定条件下反应可生成环状的饱和烃Z,Z的一氯代物有4种
D.Y是X的同分异构体,且属于芳香烃,则Y的结构简式为
答案 C
解析 X分别与1分子Br2、2分子Br2、3分子Br2加成得到3种加成产物,A项正确;X与足量H2加成后的产物中只有两种不等效氢原子,因而只有两种一氯取代物,C项错误;Y的化学式为C8H8,与X相同,D项正确。
3.某烷烃的结构简式为
。
(1)用系统命名法命名该烃:
______________________________________________________。
(2)若该烷烃是由烯烃和1molH2加成得到的,则原烯烃的结构有________(不包括立体异构,下同)种。
(3)若该烷烃是由炔烃和2molH2加成得到的,则原炔烃的结构有________种。
(4)该烷烃在光照条件下与氯气反应,生成的一氯代烷最多有________种。
答案
(1)2,3二甲基戊烷
(2)5 (3)1 (4)6
解析
(1)该烷烃中最长的碳链上有五个碳原子,属于戊烷,有两个取代基,故其名称为2,3二甲基戊烷。
(2)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少一个H,该位置就有可能是原来存在碳碳双键的位置,除去重复的结构,该烃分子中这样的位置一共有5处。
(3)只要是相邻的两个碳原子上都存在至少两个H,该位置就有可能是原来存在碳碳三键的位置,该烃分子中这样的位置一共有1处。
(4)该烷烃分子中有6种等效氢原子,故与氯气反应生成的一氯代烷最多有6种。
4.烯烃在化工生产过程中有重要意义。
如图所示是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
回答下列问题:
(1)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是________(填字母)。
A.A能发生加成反应、氧化反应、缩聚反应
B.B的结构简式为CH2ClCHClCH3
C.C的分子式为C4H5O3
D.M的单体是CH2==CHCOOCH3和
(2)A分子中所含官能团的名称是________,反应①的反应类型为________。
(3)设计步骤③⑤的目的是_______________________________________________________,
C的名称为______________________。
(4)C和D生成M的化学方程式为__________________________________________________。
答案
(1)D
(2)碳碳双键 取代反应
(3)保护碳碳双键,防止被氧化 丙烯酸甲酯
(4)nCH2==CHCOOCH3+nCH2==
解析 A为烯烃,分子式为C3H6,其结构简式为CH3CH==CH2;结合反应②的生成物为CH2==CHCH2OH,及反应①的条件可知B为ClCH2CH==CH2;生成D的反应物为CH2==CH—CN,由粘合剂M逆推可知D为
,故C为CH2==CHCOOCH3。
(1)CH3CH==CH2可发生加成反应和氧化反应,不能发生缩聚反应,A项错误;B为ClCH2CH==CH2,B项错误;CH2==CHCOOCH3的分子式为C4H6O2,C项错误。
(2)A为CH3CH==CH2,其官能团为碳碳双键,反应①是甲基在光照条件下的取代反应。
(3)反应③是CH2==CHCH2OH通过加成反应,使碳碳双键得以保护,防止后续加入酸性KMnO4溶液时被氧化,待羟基被氧化后,再通过消去反应,得到原来的碳碳双键;C为CH2==CHCOOCH3,其名称为丙烯酸甲酯。
(4)CH2==CHCOOCH3与
通过加聚反应生成
。
考点二 芳香烃
1.苯的同系物的同分异构体
以C8H10芳香烃为例
名称
乙苯
邻二甲苯
间二甲苯
对二甲苯
结构
简式
2.苯的同系物与苯的性质比较
(1)相同点
因都含有苯环
(2)不同点:
烷基对苯环有影响,所以苯的同系物比苯易发生取代反应;苯环对烷基也有影响,所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
完成下列有关苯的同系物的化学方程式:
①硝化:
+3HNO3
+3H2O。
②卤代:
+Br2
+HBr;
+Cl2
+HCl。
③易氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色:
。
(1)某烃的分子式为C11H16,它不能与溴水反应,但能使酸性KMnO4溶液褪色,分子结构中只含有一个烷基,符合条件的烃有7种( )
(2)甲苯与氯气在光照条件下反应,主要产物是2,4二氯甲苯( )
(3)苯的二氯代物有三种( )
(4)己烯中混有少量甲苯,先加入足量溴水,然后加入酸性高锰酸钾溶液,若溶液褪色,则证明己烯中混有甲苯( )
(5)C2H2与
的最简式相同( )
答案
(1)√
(2)× (3)√ (4)√ (5)√
解析
(1)C11H16满足CnH2n-6,属于苯的同系物,只含一个烷基,因而其结构为
,戊基有8种,其中
不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因而符合条件的同分异构体有7种。
(2)Cl2与甲苯在光照条件下发生取代反应,主要取代甲基上的氢原子。
(3)苯的二氯取代物有邻、间、对三种。
(4)己烯与足量溴发生加成反应后,碳碳双键变为单键,只有甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(5)
的化学式为C8H8,最简式为“CH”。
有下列物质:
①乙苯,②环己烯,③苯乙烯,④对二甲苯,⑤叔丁基苯[
]
回答下列问题:
(1)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________(填序号,下同)。
(2)互为同系物的是________。
(3)能使溴的四氯化碳溶液褪色的是________。
(4)写出②④分别被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物的结构简式:
________________、________________。
答案
(1)①②③④
(2)①⑤或④⑤ (3)②③
(4)HOOC(CH2)4COOH
1.异丙苯[
]是一种重要的化工原料,下列关于异丙苯的说法不正确的是( )
A.异丙苯是苯的同系物
B.可用酸性高锰酸钾溶液区别苯与异丙苯
C.在光照条件下,异丙苯与Cl2发生取代反应生成的氯代物有三种
D.在一定条件下能与氢气发生加成反应
答案 C
解析 在光照的条件下,主要发生侧链上的取代反应,可生成多种氯代物,包括一氯代物、二氯代物等。
2.(2018·四川广安、眉山、内江、遂宁二诊)苯乙烯转化为乙苯的反应为
+H2
,下列相关分析正确的是( )
A.Ⅰ→Ⅱ属于取代反应
B.可用CCl4分离Ⅰ和Ⅱ的混合物
C.Ⅰ和Ⅱ都属于苯的同系物
D.可以用溴水鉴别Ⅰ和Ⅱ
答案 D
解析 Ⅰ→Ⅱ属于加成反应,A项错误;Ⅰ和Ⅱ均为有机物,均溶于四氯化碳,不可用CCl4分离Ⅰ和Ⅱ的混合物,B项错误;Ⅱ属于苯的同系物,但Ⅰ不属于苯的同系物,C项错误;Ⅰ中碳碳双键可以与溴发生加成反应,但Ⅱ不能,可以用溴水鉴别Ⅰ和Ⅱ,D项正确。
3.(2018·广东佛山综合能力测试)化合物W、X、Y、Z的分子式均为C7H8,Z的空间结构类似于篮子。
下列说法正确的是( )
A.化合物W的同分异构体只有X、Y、Z
B.X、Y、Z可与酸性KMnO4溶液反应
C.1molX、1molY与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗Br2均为2mol
D.Z的一氯代物只有3种
答案 D
解析 甲苯还有链状结构的同分异构体,如CH2==CH—CH==CH—CH2—C≡CH,A项错误;Z不能与酸性KMnO4溶液反应,B项错误;1molX与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗2molBr2,1molY与足量Br2/CCl4溶液反应最多消耗3molBr2,C项错误;根据Z的结构知,Z有3种类型的氢,其一氯代物有3种,D项正确。
4.(2018·贵阳摸底考试)以含有某种官能团的芳香烃C8H8为主要原料合成药物E的流程(部分反应条件及产物略去)如图:
已知:
(R和R′是烃基或H原子)。
请根据流程图中的转化关系回答下列问题:
(1)芳香烃C8H8的结构简式为________,名称为_______________________________________。
(2)反应②的反应类型为__________________________________________________________。
(3)B中所含官能团的名称为_______________________________________________________。
(4)D转化为E的化学方程式为_____________________________________________________,
该反应的反应类型为_____________________________________________________________。
答案
(1)
苯乙烯
(2)取代反应(或水解反应) (3)羰基
(4)
+H2O 消去反应
解析 本题可以从前向后推导。
由C8H8(芳香烃)与HBr反应得到的物质的结构简式可推出C8H8的结构简式为
,进一步可推出A的结构简式为
,B的结构简式为
,结合已知信息知,C的结构简式为
,则D的结构简式为
。
考点三 卤代烃
1.卤代烃的概念
(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。
通式可表示为R—X(其中R—表示烃基)。
(2)官能团是卤素原子。
2.卤代烃的物理性质
(1)沸点:
比同碳原子数的烃沸点要高;
(2)溶解性:
水中难溶,有机溶剂中易溶;
(3)密度:
一般一氟代烃、一氯代烃比水小,其余比水大。
3.卤代烃的化学性质
(1)卤代烃水解反应和消去反应的比较
反应类型
取代反应(水解反应)
消去反应
反应条件
强碱的水溶液、加热
强碱的醇溶液、加热
断键方式
反应本质
和通式
卤代烃分子中—X被水中的—OH所取代,生成醇;R—CH2—X+NaOH
R—CH2OH+NaX
相邻的两个碳原子间脱去小分子HX;
+NaOH
+NaX+H2O
产物特征
引入—OH,生成含—OH的化合物
消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物
(2)消去反应的规律
消去反应:
有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等),而生成含不饱和键(如双键或三键)的化合物的反应。
①两类卤代烃不能发生消去反应
结构特点
实例
与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子
CH3Cl
与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子
、
②有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。
例如:
+NaOH
CH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)+NaCl+H2O
③
型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡R—C,如BrCH2CH2Br+2NaOH
CH≡CH↑+2NaBr+2H2O
4.卤代烃的获取方法
(1)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应
如CH3—CH==CH2+Br2――→CH3CHBrCH2Br;
CH3—CH===CH2+HBr
CH≡CH+HCl
CH2==CHCl。
(2)取代反应
如乙烷与Cl2:
CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl;
苯与Br2:
+Br2
+HBr;
C2H5OH与HBr:
C2H5OH+HBr
C2H5Br+H2O。
(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高(√)
(2)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯(√)
(3)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀(×)
(4)取溴乙烷的水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到淡黄色沉淀(×)
(5)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应(×)
以下物质中,按要求填空:
①
②CH3CH2CH2Br ③CH3Br ④CH3CHBrCH2CH3
(1)上述物质中既能发生水解反应又能发生消去反应的是________。
(2)物质④发生消去反应的条件为__________________________________________________,
产物有_________________________________________________________________________。
(3)由物质②制取1,2丙二醇经历的反应类型有________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)检验物质③中含有溴元素的试剂有_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案
(1)②④
(2)氢氧化钠的醇溶液,加热 CH2==CHCH2CH3、CH3CH==CHCH3、NaBr、H2O
(3)消去反应、加成反应、水解反应
(4)氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液
1.(2019·西安质检)在卤代烃RCH2CH2X中化学键如图所示,则下列说法正确的是( )
A.发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.发生水解反应时,被破坏的键是①
D.发生消去反应时,被破坏的键是②和③
答案 C
解析 卤代烃水解反应是卤素原子被羟基取代生成醇,只断①键;消去反应是卤代烃中卤素原子和卤素原子相连碳原子的邻位碳上的氢原子共同去掉,断①③键。
2.(2018·大连二十四中月考)有两种有机物Q(
)与P(
),下列有关它们的说法中正确的是( )
A.二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2
B.二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C.一定条件下,二者在NaOH溶液中均可发生取代反应
D.Q的一氯代物只有1种,P的一溴代物有2种
答案 C
解析 Q中两个甲基上有6个等效氢原子,苯环上有2个等效氢原子,峰面积之比应为3∶1,A项错误;Q中苯环上的卤素原子无法发生消去反应,P中与卤素原子相连碳原子的邻位碳原子上缺少氢原子,无法发生消去反应,B项错误;在适当条件下,卤素原子均可被—OH取代,C项正确;Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代,其一氯代物有2种,D项错误。
3.环丙叉环丙烷(b)由于其特殊的结构,一直受到理论化学家的注意,其转化关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.b分子中的所有原子都在同一平面上
B.p可在氢氧化钠的乙醇溶液中加热生成烯烃
C.m的同分异构体中属于芳香族化合物的共有5种(不考虑立体异构)
D.①是加成反应,②是消去反应
答案 C
解析 b分子中含有饱和碳原子,所以不可能所有原子都在同一平面上,A项错误;p分子βC原子上没有氢原子,所以不能发生消去反应,B项错误;m的同分异构体中属于芳香族化合物的有
、
、
、
、
,共5种,C项正确;b分子中双键断裂,与
CBr2结合,所以①属于加成反应,物质p为卤代烃,卤代烃发生水解反应生成醇,同一个碳原子上连有两个羟基时不稳定,发生脱水反应,最终生成m,故②的反应类型先是取代反应后是消去反应,错误。
1.(2016·北京理综,9)在一定条件下,甲苯可生成二甲苯混合物和苯。
有关物质的沸点、熔点如下:
对二甲苯
邻二甲苯
间二甲苯
苯
沸点/℃
138
144
139
80
熔点/℃
13
-25
-47
6
下列说法不正确的是( )
A.该反应属于取代反应
B.甲苯的沸点高于144℃
C.用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分离出来
D.从二甲苯混合物中,用冷却结晶的方法可将对二甲苯分离出来
答案 B
解析 A项,甲苯生成二甲苯是甲苯苯环上的氢原子被甲基取代,属于取代反应,正确;B项,甲苯的相对分子质量介于二甲苯和苯之间,故沸点也介于二甲苯和苯的沸点之间,即介于80℃和144℃之间,错误;C项,苯的沸点和二甲苯的沸点相差很大(大于30℃),可用蒸馏的方法将苯从反应所得产物中首先分离出来,正确;D项,因对二甲苯的熔点较高,可用冷却结晶的方法从二甲苯混合物中将对二甲苯分离出来,正确。
2.(2018·海南,18-Ⅰ改编)下列氯代烃中不能由烯烃与氯化氢加成直接得到的有( )
A.氯代环己烷
B.3甲基3氯戊烷
C.2甲基2氯丙烷
D.2,2,3,3四甲基1氯丁烷
答案 D
解析 D项中2号碳原子连接四个碳原子,且氯原子在1号碳上,故不可能是与氯化氢的加成产物。
3.(2017·海南,15)已知苯可以进行如下转化:
回答下列问题:
(1)反应①的反应类型为________,化合物A的化学名称为________。
(2)化合物B的结构简式为________,反应②的反应类型为________。
(3)如何仅用水鉴别苯和溴苯______________________________________________________。
答案
(1)加成反应 环己烷
(2)
消去反应 (3)加入水,油层在上层的为苯,油层在下层的为溴苯
解析
(1)反应①为加成反应,生成A(
),为环己烷。
(2)环己烷在光照条件下与氯气发生氯代反应生成B(
),B再发生消去反应生成
。
(3)苯的密度比水小,溴苯的密度比水大,加入水,油层在上层的为苯,油层在下层的为溴苯。
4.[2018·北京,25
(1)
(2)(3)(4)(5)(6)]8羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂,也是重要的医药中间体。
下图是8羟基喹啉的合成路线。
已知:
ⅰ.
ⅱ.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。
(1)按官能团分类,A的类别是________________。
(2)A→B的化学方程式是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)C可能的结构简式是________________。
(4)C→D所需的试剂a是________________。
(5)D→E的化学方程式是__________________________________________________________
____________________________________________________
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