高中化学选修5全书第二章微型专题二.docx
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高中化学选修5全书第二章微型专题二
微型专题二 烃和卤代烃
[学习目标定位] 1.熟知各类烃的结构与性质。
2.理解烃的燃烧规律及应用。
3.会确定混合烃的组成。
4.会判断有机物分子中原子共线和共面。
5.掌握卤代烃在有机合成中的应用。
一、各类烃的结构与性质
1.烷烃、烯烃、苯及其同系物的性质
例1 有4种无色液态物质：
己烯、己烷、苯和甲苯,符合下列各题要求的分别是
（1）不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应,但在FeBr3作用下能与液溴反应的是__________________________,生成的有机物名称是__________________________,
反应的化学方程式为_____________________________________________________。
此反应属于__________反应。
（2）与溴水或酸性KMnO4溶液都不反应的是______。
（3）能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是________。
（4）不与溴水反应但与酸性KMnO4溶液反应的是________________________。
答案
（1）苯 溴苯
取代
（2）苯、己烷 （3）己烯 （4）甲苯
解析 己烯、己烷、苯、甲苯四种物质中,既能和溴水反应,又能和酸性KMnO4溶液反应的只有己烯。
均不反应的为己烷和苯。
不能与溴水反应但能被酸性KMnO4溶液氧化的是甲苯。
苯在FeBr3的催化作用下与液溴发生取代反应生成溴苯。
【考点】烃结构与性质的综合考查
【题点】烃结构与性质的综合考查
易误辨析
（1）苯及其同系物使溴水褪色是萃取过程,没有发生化学反应；苯及其同系物只能与纯卤素单质发生取代反应。
（2）苯的同系物在光照时取代的是侧链上的氢原子,铁粉作催化剂时取代的是苯环上的氢原子。
（3）苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但苯的同系物一般能被氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。
2.有机物分子中原子共线和共面的判断
例2 下列关于
的说法正确的是（ ）
A.所有碳原子有可能都在同一平面上
B.最多只可能有9个碳原子在同一平面上
C.有7个碳原子可能在同一直线上
D.至少有6个碳原子在同一直线上
答案 A
解析 由图可以看出,只有虚线c上的碳原子共直线,从而得出共直线的碳原子只可能为5个。
共平面碳原子的判断,应以乙烯式结构为主,平面a和平面b共用两个原子,两个平面可能重合,另外直线c上的所有原子一定在平面b内,从而得出共平面的碳原子可能为所有碳原子。
【考点】芳香烃及芳香族化合物的综合考查
【题点】共线共面问题
规律方法 在判断分子中原子的共线、共面问题时,以某一基团为基准向外进行延伸,如本题中以苯环为基准：
；苯环上的原子均在同一平面内,若某一原子取代苯环上的氢原子,此原子也在此平面内,如
中所有原子在同一平面内；往左延伸：
此基团所有的原子在同一平面内；往右延伸：
碳碳双键确定的平面和苯环的平面有可能重合；平面a和平面b有可能重合,即可判断此有机物的分子结构。
3.各类烃结构与性质综合
例3 （2017·河北石家庄一中高二期中）某有机物的结构简式如图,关于该有机物的下列叙述不正确的是（ ）
A.不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.能使溴水褪色
C.在加热和催化剂作用下,最多能与4molH2反应
D.一定条件下,能发生取代反应
答案 A
解析 含碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色,故A错误；含碳碳双键,与溴水发生加成反应从而使溴水褪色,故B正确；苯环、碳碳双键均与氢气发生加成反应,则在加热和催化剂作用下,最多能和4molH2反应,故C正确；苯环上的H、甲基上的H和—Cl均可发生取代反应,故D正确。
【易错警示】 计算多官能团有机物消耗氢气的物质的量时,一定不要忽视苯环消耗的氢气。
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1.各类烃的结构特点及性质
类别
烷烃
烯烃
炔烃
苯和苯的同系物
通式
CnH2n＋2（n≥1）
CnH2n（n≥2）
CnH2n－2（n≥2）
CnH2n－6
（n≥6）
碳碳键结构特点
仅含C—C键
含有
键
含有—C≡C—键
含有苯环
主要化学反应
取代反应
氧化反应
加成反应
氧化反应
加成反应
氧化反应
取代反应
加成反应
氧化反应
代表物
CH4
CH2===CH2
CH≡CH
C6H6
代表物的空间构型
正四面体型
平面形
直线形
平面形
2.巧用“分割组合法”判断有机物分子中共线、共面的原子个数
（1）一点定面
若在分子结构中有一个碳原子形成四个单键,则该分子中所有原子不可能共面。
（2）巧分割,妙组合
若要分析有机物中碳原子的共线、共面问题,要进行单元分割,必要时要兼顾分子对称性。
如：
下面分子中共面碳原子、共线碳原子最多各有几个？
由于苯环为平面正六边形结构,该有机物的碳架结构如下：
由上图可截取出3种分子的片断,由于单键可以旋转,再根据乙烯、乙炔、苯的分子构型,即确定共面碳原子最多有12个,共线碳原子有6个。
二、烃类燃烧的规律
1.烃完全燃烧前后气体体积变化规律
例4 amL三种气态烃的混合物与足量氧气混合点燃充分反应后,恢复到原来的状况（常温、常压下）,体积共缩小2amL。
则这三种烃可能是（ ）
A.CH4、C2H4、C3H4 B.C2H6、C3H6、C4H6
C.CH4、C2H6、C3H8 D.C2H4、C3H4、C3H6
答案 A
解析 如果分别写出各选项中烃对应的燃烧反应的化学方程式,我们会发现只要烃分子中的氢原子数为4,amL该烃完全燃烧后恢复至常温常压就一定缩小2amL体积,实际上就是常温下水为液态,缩小的体积就是反应后水蒸气占有的体积。
【考点】烃的燃烧规律
【题点】烃的燃烧规律及简单计算
规律方法 设烃的分子式为CxHy,其燃烧的反应方程式为
CxHy＋
O2
xCO2＋
H2O
恢复到常温常压下,即水为液态,
ΔV＝V前－V后＝1＋
可知烃完全燃烧生成液态水时,燃烧前后气体体积的变化只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中碳原子数无关。
例5 400K、101.3kPa时,1.5L某烃蒸气能在aL氧气中完全燃烧,体积增大至（a＋3）L（相同条件下）。
请回答下列问题：
（1）该烃在组成上必须满足的基本条件是______________________________________。
（2）当a＝10L时,该烃可能的分子式为____________________________________________。
（3）当该烃的分子式为C7H8时,a的取值范围为______________________________________。
答案
（1）该烃分子中氢原子数为8
（2）C4H8或C3H8
（3）a≥13.5
解析
（1）根据烃完全燃烧的通式和差量法可以求解,即：
CxHy＋（x＋
）O2
xCO2＋
H2O（g） ΔV
1L （
－1）L
1.5L [a＋3－（a＋1.5）]L
解得y＝8。
（2）由于该烃在O2中完全燃烧,故O2足量,即1.5（x＋
）≤10,且y＝8,解得x≤14/3,且x为整数,结合该烃中的氢原子数为8,可知该烃可能为C4H8或C3H8。
（3）当烃的分子式为C7H8时,烃完全燃烧,
即：
a≥1.5（x＋
）,且y＝8,求得a≥13.5。
【考点】烃的燃烧规律
【题点】烃的燃烧规律及简单计算
2.烃完全燃烧时耗氧量规律
例6 完全燃烧质量相同的①甲烷 ②丙烷 ③乙烯 ④乙炔 ⑤苯 ⑥间二甲苯时,耗氧量由多到少的顺序是________（用序号表示）；当燃烧等物质的量的②、③、⑤时,耗氧量由多到少的顺序是________。
答案 ①＞②＞③＞⑥＞④＝⑤ ⑤＞②＞③
解析 先将各烃转化成CHy/x的形式：
①CH4；②CH8/3；③CH2；④CH；⑤CH；⑥CH5/4。
因为等质量的烃燃烧时耗氧量取决于y/x的大小,y/x越大,耗氧量越多,所以耗氧量由多到少的顺序为①＞②＞③＞⑥＞④＝⑤；等物质的量的烃燃烧时耗氧量取决于（x＋
）的值,（x＋
）的值越大,耗氧量越多,所以耗氧量由多到少的顺序为⑤＞②＞③。
【考点】烃的燃烧规律
【题点】烃的燃烧规律及简单计算
规律方法 比较烃完全燃烧耗氧量时,如果是比较的等质量的有机物的耗氧量时应先将这些有机物的分子式改写成CHy/x的形式,然后再进行比较；如果是比较的等物质的量的有机物的耗氧量时直接比较分子中碳、氢原子数目即可。
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1.烃完全燃烧前后气体体积变化规律
烃完全燃烧的通式：
CxHy＋（x＋
）O2
xCO2＋
H2O
（1）燃烧后温度高于100℃,即水为气态
ΔV＝V后－V前＝
－1
①y＝4时,ΔV＝0,体积不变；
②y>4时,ΔV>0,体积增大；
③y<4时,ΔV<0,体积减小。
（2）燃烧后温度低于100℃时,即水为液态：
ΔV＝V前－V后＝1＋
总体积减小。
2.烃完全燃烧时耗氧量规律
（1）等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时,其耗氧量的大小取决于（x＋
）的值,其值越大,耗氧量越多。
（2）等质量的烃完全燃烧,其耗氧量大小取决于该烃分子中氢的质量分数,其值越大,耗氧量越多。
（3）最简式相同的烃,不论它们以何种比例混合,只要总质量一定,完全燃烧时所消耗的氧气为定值。
（4）脂肪烃完全燃烧耗氧量比较
类别
通式
消耗氧气的量
规律
烷烃
CnH2n＋2
（3n＋1）/2
消耗氧气的量成等差数列
烯烃、环烷烃
CnH2n
3n/2
炔烃、二烯烃
CnH2n－2
（3n－1）/2
三、卤代烃在有机合成中的作用
1.卤代烃的结构和性质
例7 某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
（1）A的结构简式为_____________________________________________________。
（2）A中的碳原子是否都处于同一平面？
________（填“是”或“不是”）。
（3）在下图中,D1、D2互为同分异构体,E1、E2互为同分异构体。
C的化学名称是______________________________________________________；
反应⑤的化学方程式为____________________________________________________；
E2的结构简式是________________________________________________________；
④、⑥的反应类型依次__________、__________。
答案
（1）
（2）是
（3）2,3-二甲基-1,3-丁二烯
加成反应 取代反应（或水解反应）
解析
（1）用商余法先求该烃的化学式,n（CH2）＝84/14＝6,化学式为C6H12,分子中含有一个碳碳双键,又只有一种类型的氢,说明分子结构很对称,结构简式为
（2）由于存在碳碳双键,因此分子中所有碳原子共平面。
（3）A和Cl2发生加成反应,产物再经反应②得共轭二烯烃C（
）,D1是C和Br2发生1,2-加成反应的产物,而D1和D2互为同分异构体,可知D2是C和Br2发生1,4-加成的产物,生成物D1和D2分别再发生水解反应生成醇E1和E2。
【考点】有机物结构式的确定；卤代烃结构与性质的综合考查
【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式；卤代烃性质的综合考查
规律方法 通常情况下卤代烃有两个性质：
（1）在氢氧化钠溶液中发生取代反应生成醇类化合物：
如果此有机物含有一个卤素原子,则发生取代反应时只能在原有机物分子结构中引入一个—OH,若此有机物含有两个或多个卤素原子时,则在原有机物分子结构中会引入两个或多个—OH。
（2）在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应形成不饱和的烃类：
若与和卤原子相连的碳原子相邻的两个碳原子上均含有氢原子时,则此有机物在发生消去反应时可能会形成两种不同结构的烯烃,如发生消去反应可生成：
或,此二者互为同分异构体；若相邻的两个碳原子上均含有卤素原子时,可发生消去反应形成碳碳三键,如发生消去反应可生成。
2.有机合成中卤代烃的作用
例8 用有机物甲可制备1,3-环己二烯（
）,其反应路线如图所示：
甲
乙
丙
下列有关判断正确的是（ ）
A.甲的化学名称是苯
B.乙的结构简式为
C.反应①为加成反应
D.有机物丙既能发生加成反应,又能发生取代反应
答案 B
解析 通过反应①的产物及反应条件（Cl2/光照）可以推断,该反应是烷烃的取代反应,所以甲为环己烷,A、C错误；结合已知反应可知,乙的结构简式为
B正确；
中有不饱和键,在溴的四氯化碳溶液中可以发生加成反应,故丙的结构简式为
丙不能发生加成反应,D错误。
【考点】卤代烃结构与性质的综合考查
【题点】卤代烃性质的综合考查
规律方法 有机合成中,卤代烃发生消去反应形成碳碳双键,碳碳双键与卤素单质发生加成反应可形成二卤代烃,二卤代烃再发生消去反应可形成碳碳三键,也可形成两个碳碳双键,这样就可在原来的有机物的分子结构中引入新的官能团或增加官能团的数目。
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1.卤代烃在有机合成中的作用
卤代烃既可以发生消去反应生成烯烃,又可以发生取代反应引入羟基,所以在有机合成中引入官能团时,常常使用卤代烃作为中间桥梁,经过消去、加成、取代等一系列反应,得到目标产物。
（1）引入羟基官能团制备醇或酚
由于一些卤代烃可以水解生成醇,故在有机合成题中常利用先生成卤代烃,再水解引入羟基的方法来增加羟基的数目。
（2）在分子指定位置引入官能团
在有机反应中,反应物相同而条件不同时,可得到不同的主产物。
（3）改变官能团在碳链上的位置。
由于不对称的烯烃与HX加成时条件不同,会引起卤原子连接的碳原子不同,又有卤代烃在NaOH的水溶液中可发生取代反应生成醇；在NaOH的醇溶液中发生消去反应生成不饱和键,这样可通过：
卤代烃a→消去→加成→卤代烃b→水解,会使卤素原子的位置发生改变或引起其他官能团（如—OH）的位置发生改变。
2.在烃分子中引入卤素原子的方法
卤素原子的引入是改变分子性能的第一步反应,在有机合成和有机推断中起着桥梁的作用。
在烃分子中引入—X有以下两种途径：
（1）烃与卤素单质的取代反应
CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl
＋Br2
＋HBr
（2）不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应
CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3—CHBr—CH2Br
CH3—CH===CH2＋HBr―→CH3—CHBr—CH3
CH≡CH＋HBr
CH2===CHBr
一、烃的性质及其应用
1.1mol某气态烃能与1mol氯化氢发生加成反应,加成后的产物又可与7mol氯气发生完全的取代反应,则该烃的结构简式为（ ）
A.CH2===CH2B.CH3CH===CH2
C.CH3CH2CH===CH2D.CH3CH2CH2CH===CH2
答案 B
解析 此烃与氯化氢以物质的量之比1∶1发生加成反应,可知该烃为烯烃。
加成后的产物1mol中有7molH可以被取代,此烃在与氯化氢加成时引入1molH,所以原烯烃分子中有6个H原子。
【考点】烯烃结构与性质的综合考查
【题点】烯烃的综合分析
2.某烃的分子式为C10H14,它不能使溴水褪色,可使酸性KMnO4溶液褪色,分子结构中只含有三个烷基,符合上述条件的烃有（ ）
A.6种B.3种
C.4种D.5种
答案 A
解析 “定一移二”法：
中再引入一个甲基,位置如图：
有四种,
引入甲基位置如图：
有两种,共六种。
【考点】苯的同系物
【题点】苯的同系物的同分异构现象
二、卤代烃的结构与性质
3.下列关于卤代烃的说法正确的是（ ）
A.在溴乙烷（CH3CH2Br）分子中,溴元素的存在形式为溴离子
B.在卤代烃中,卤素原子与碳原子形成共价键
C.聚四氟乙烯（塑料王）为高分子化合物,不属于卤代烃
D.卤代烃的沸点比相应烷烃的沸点低
答案 B
解析 在卤代烃分子中,卤素原子与碳原子是以共价键结合的,所以溴乙烷分子中溴元素是以溴原子的形式存在的,A错,B对；聚四氟乙烯
虽然是高聚物,但是也属于卤代烃,C错；卤代烃的沸点比相应烷烃的沸点高,D错。
【考点】卤代烃的结构；卤代烃的物理性质及应用
【题点】卤代烃的组成与结构；卤代烃的物理性质
4.下列化合物中,苯环上的氢原子被一个溴原子取代,所得产物只有一种结构的是（ ）
A.①B.②
C.③D.④
答案 D
解析 ①分子中苯环上有3种氢原子,②分子中苯环上有2种氢原子,③分子中苯环上有3种氢原子,④分子中苯环上有1种氢原子,苯环上的氢原子被一个溴原子取代,产物只有一种的是④。
【考点】卤代烃结构与性质的综合考查
【题点】卤代烃结构的综合考查
三、烃分子中共线、共面问题的分析
5.下列有机物分子中的所有碳原子一定在同一平面上的是（ ）
答案 D
解析
中的乙基上的2个碳原子具有甲烷的四面体结构,所有碳原子可能在同一平面上；CH2===CH—CH===CH2为两个乙烯基结构,所有碳原子可能在同一平面上；
为饱和烃,具有甲烷的结构特点,所有碳原子不可能都在同一个平面上；
相当于苯环中的2个H分别被甲基取代,所有碳原子一定在同一平面上。
【考点】芳香烃及芳香族的综合考查
【题点】共线共面问题分析
6.某有机物的分子结构为
下列关于该分子结构的说法正确的是（ ）
A.除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上
B.除苯环外的其余碳原子不可能都在一条直线上
C.12个碳原子不可能都在同一平面上
D.12个碳原子一定都在同一平面上
答案 B
解析 通过转动,可使苯平面与烯平面重合在同一平面,也可使两平面仅交于一条直线,而炔直线在苯平面上,B正确。
【考点】芳香烃及芳香族的综合考查
【题点】共线共面问题分析
四、烃燃烧的有关计算
7.相同碳原子数的烷烃、烯烃、炔烃,在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水,所需空气量的比较中正确的是（ ）
A.烷烃最少B.烯烃最少
C.炔烃最少D.三者一样多
答案 C
解析 在碳原子数相同的条件下,碳的质量分数越大的烃完全燃烧生成二氧化碳和水时,需要的空气（氧气）量越少。
【考点】烃的燃烧规律
【题点】烃燃烧耗氧量的比较
8.25℃时某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25℃,此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器内几乎成为真空。
该烃的分子式可能为（ ）
A.C2H2B.C2H6
C.C3H6D.C3H8
答案 D
解析 设该烃的分子式为CxHy,则
CxHy＋
O2
xCO2＋
H2O
由题意可知,烃和O2的物质的量之和应为CO2物质的量的2倍,即1＋
＝2x,解得x＝1＋
。
讨论：
当y＝2时,x＝1.5；当y＝6时,x＝2.5,不合题意；
当y＝8时,x＝3。
故正确答案为D。
【考点】烃的燃烧规律
【题点】烃的燃烧规律及简单计算
五、综合应用
9.下列化学反应的产物中,存在同分异构体的是（ ）
A.CH3CH2CH2Br在碱性溶液中水解
B.甲苯在催化剂作用下与Cl2发生苯环上的取代反应
C.
与NaOH的醇溶液共热反应
D.
在催化剂存在下与H2完全加成
答案 B
解析 A中有机物水解只能得到CH3CH2CH2OH；B中可得
和
三种同分异构体；C中物质发生消去反应可得CH3CH===CH2一种有机物；D中物质与H2完全加成只生成
一种有机物。
【考点】烃结构与性质的综合考查
【题点】烃结构与性质的综合考查
10.盆烯、月桂烯、柠檬烯等萜类化合物广泛存在于动、植物体内,关于这些有机物的下列说法中正确的是（ ）
①盆烯、月桂烯、柠檬烯都能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 ②盆烯与苯互为同分异构体 ③月桂烯所有碳原子一定在同一平面上 ④月桂烯与柠檬烯互为同系物
A.①②④B.①②③④
C.①②D.①③
答案 C
解析 ①盆烯、月桂烯、柠檬烯均含碳碳双键,均能与溴单质发生加成反应,均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,正确；②盆烯与苯分子式相同,结构不同,互为同分异构体,正确；③月桂烯分子中含2个亚甲基,均为四面体结构,所有C原子不一定共面,错误；④月桂烯与柠檬烯碳原子数均为10个且结构不同,不互为同系物,错误。
【考点】烯烃结构与性质的综合考查
【题点】烯烃的综合分析
11.（2017·开封模拟）工业上可由乙苯生产苯乙烯,过程如图,下列说法正确的是（ ）
A.分子式为C8H10的芳香烃有三种结构
B.可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯
C.乙苯和苯乙烯分子中均含有碳碳双键
D.乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7
答案 B
解析 分子式为C8H10的芳香烃的结构有：
；苯乙烯可与溴发生加成反应,使溶液褪色,而乙苯不反应,可鉴别；乙苯中不含碳碳双键；对于乙苯来说—CH2CH3中的两个碳原子的价键结构均为四面体结构,因C—C单键可以旋转,故这两个碳原子可能同时处于苯环的平面内,对苯乙烯来说,—CH===CH2和
均为平面结构,通过单键旋转有可能使8个碳原子共面,错误。
【考点】芳香烃及芳香族化合物的综合考查
【题点】芳香烃及其衍生物的同分异构现象；芳香烃及芳香族化合物的化学性质的综合考查
12.DDT是人类合成得到的第一种有机农药,它的结构简式如图所示,有关它的说法正确的是（ ）
A.它属于芳香烃
B.分子式为C14H8Cl5
C.1mol该物质能与6molH2加成
D.分子中最多可能有28个原子共面
答案 C
解析 DDT中含有氯原子,因此不属于芳香烃,是一种芳香族化合物；由结构可知分子式为C14H9Cl5；分子结构中含有2个苯环,1mol该物质能与6molH2加成；苯环为平面结构,与苯环直接相连的原子共面,苯环之间的C为四面体构型,则若2个苯环与中间C共面,则最多有13个C、2个Cl、8个H共面,共23个。
【考点】芳香烃及芳香族化合物的综合考查
【题点】共线共面问题；芳香烃及芳香族化合物的化学性质的综合考查
13.烯烃中碳碳双键是重要的官能团,在不同条件下能发生多种变化。
（1）烯烃的复分解反应就是两种烯烃交换双键两端的基团,生成两种新烯烃的反应。
请写出在催化剂作用下,两个丙烯分子间发生复分解反应的化学方程式：
_________________
________________________________________________________________________。
（2）烯烃与酸性高锰酸钾溶液反应的氧化产物有如下的反应关系：
已知某烯烃的化学式为C5H10,它与酸性高锰酸钾溶液反应后得到的产物若为乙酸和丙酸,则此烯烃的结构简式是____________；若为二氧化碳和丁酮（
）,则此烯烃的结构简式是____________。
答案
（1）CH3CH===CH2＋CH3CH===CH2
CH2===CH2＋CH3CH===CHCH3
（2）CH3CH
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