廣東版高考化學(xué)總復(fù)習(xí)專題十四烴及其衍生物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（講解練）教學(xué)講練

1、專題十四烴及其衍生物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高考化學(xué) 廣東專用考點(diǎn)清單考點(diǎn)一烴鹵代烴一、烴1.烴的組成、結(jié)構(gòu)與通式2.烴的物理性質(zhì)烴不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,密度均小于水。物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)遞增產(chǎn)生規(guī)律的變化。(1)相對(duì)密度:隨碳原子數(shù)的增加,密度增大。(2)熔、沸點(diǎn):隨碳原子數(shù)增加,熔、沸點(diǎn)升高,一般情況下碳原子數(shù)相同碳原子數(shù)時(shí),熔、沸點(diǎn)隨支鏈數(shù)增加而下降,如熔、沸點(diǎn)排序:正戊烷異戊烷新戊烷。3.烴的化學(xué)性質(zhì)(1)甲烷的化學(xué)性質(zhì)(2)乙烯的化學(xué)性質(zhì)(3)乙炔的化學(xué)性質(zhì)(與乙烯相似,但能分步加成)另外,乙炔與氧氣按一定比例混合可形成氧炔焰,產(chǎn)生高溫用于切割金屬。(4)1,3-丁二烯的性質(zhì)順?lè)串悩?gòu):由于碳碳

2、雙鍵無(wú)法旋轉(zhuǎn),當(dāng)碳碳雙鍵上的碳原子各連接兩個(gè)不同的原子或原子團(tuán)時(shí),會(huì)產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)。如:與互為順?lè)串悩?gòu)。當(dāng)相同原子或原子團(tuán)在同一側(cè)稱為順式,反之則為反式,如為反式結(jié)構(gòu),為順式結(jié)構(gòu),形成高分子后若滿足上述情況,仍會(huì)出現(xiàn)順?lè)串悩?gòu),如稱作順丁橡膠。(5)苯與苯的同系物化學(xué)性質(zhì)的比較二、鹵代烴1.鹵代烴的分類烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后所生成的化合物叫鹵代烴。按鹵原子數(shù)可分為一鹵代烴和二鹵代烴等;按烴基的不同可分為脂肪族鹵代烴和芳香族鹵代烴。一鹵代烴的通式:RX;飽和一鹵代烴的通式:CnH2n+1X(n1)。2.1-溴丙烷的物理性質(zhì)純凈的1-溴丙烷是無(wú)色、難溶于水、密度比水大的液體,易溶于有機(jī)溶劑。

3、3.1-溴丙烷的結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)1-溴丙烷的結(jié)構(gòu)式為,官能團(tuán)為溴原子。1-溴丙烷可看作是丙烷分子里的一個(gè)氫原子被溴原子取代的產(chǎn)物。1-溴丙烷分子中CBr鍵具有較強(qiáng)的極性,在一定條件下易斷裂,能發(fā)生取代反應(yīng);另一方面由于烴基受鹵素原子(Br)的影響,-碳原子上的溴原子與-碳原子上的氫原子能發(fā)生消去反應(yīng)。(1)消去反應(yīng):在一定條件下,從一個(gè)有機(jī)化合物分子中脫去一個(gè)或幾個(gè)小分子(如H2O、HBr等)生成不飽和(含雙鍵或三鍵)化合物的反應(yīng)。如:CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CHCH2+NaBr+H2O+NaOH CH2BrCH2CH2Br+2NaOH+2NaBr+2H2O(2)水解反應(yīng)(屬于取

4、代反應(yīng))CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBrBrCH2CH2Br+2NaOH HOCH2CH2OH+2NaBr(3)鹵代烴的水解反應(yīng)和消去反應(yīng)的比較鹵代烴發(fā)生水解反應(yīng)還是發(fā)生消去反應(yīng),首先取決于分子的結(jié)構(gòu),其次受反應(yīng)外部條件(如溶劑、溫度等)影響。 消去反應(yīng)水解反應(yīng)(取代反應(yīng))反應(yīng)條件強(qiáng)堿的醇溶液(如NaOH的乙醇溶液),并加熱強(qiáng)堿的水溶液(如NaOH的水溶液),并加熱反應(yīng)實(shí)質(zhì)從分子中相鄰的兩個(gè)碳原子上脫去鹵化氫(HX)分子鹵代烴分子中的官能團(tuán)X被官能團(tuán)OH代替反應(yīng)產(chǎn)物的特點(diǎn)一般有含或的物質(zhì)生成生成醇類物質(zhì)(含有羥基)注意1)并不是所有的鹵代烴都能發(fā)生消去反應(yīng),只有當(dāng)連有鹵素

5、原子的碳原子的相鄰碳原子上連有氫原子時(shí),才能發(fā)生消去反應(yīng)。如CH3Br、等不能發(fā)生消去反應(yīng)。2)由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性,所以一般條件下鹵代苯難發(fā)生消去反應(yīng)和水解反應(yīng)。4.鹵代烴分子中鹵素原子的檢驗(yàn)方法由于鹵代烴均難溶于水,鹵代烴分子中所含的鹵素原子不能像可溶性的金屬鹵化物中的鹵素離子那樣電離出來(lái)后直接用硝酸銀溶液檢驗(yàn),因此要通過(guò)以下的步驟才能檢驗(yàn):(1)將鹵代烴與過(guò)量NaOH溶液混合加熱,充分振蕩、靜置,使鹵代烴水解。(2)向混合液中加入過(guò)量的稀HNO3,中和過(guò)量的NaOH溶液。(3)向混合溶液中加入硝酸銀溶液,觀察生成沉淀的顏色。若有白色沉淀生成,則證明是氯代烴;若有淺黃色沉淀生成,則證明是

6、溴代烴;若有黃色沉淀生成,則證明是碘代烴。考點(diǎn)二醇酚一、醇1.醇的概念和分類(1)概念:烴分子中飽和碳原子上的氫原子被羥基取代形成的化合物稱為醇。(2)分類:可按所含醇羥基數(shù)分為一元醇、二元醇、三元醇等;也可按所含的烴基分為脂肪醇、芳香醇。如CH3CH2OH為脂肪醇、一元醇;為脂肪醇、二元醇;為芳香醇、一元醇。2.醇的物理性質(zhì)(1)溶解度:羥基為親水基,低級(jí)醇易溶于水(乙醇與水以任意比互溶),隨烴基碳原子增加,溶解度減小,隨羥基個(gè)數(shù)的增加,溶解度增大。(2)沸點(diǎn):醇分子間存在氫鍵,醇的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于相對(duì)分子質(zhì)量相近的烷烴。3.醇的化學(xué)性質(zhì)(1)醇的分子結(jié)構(gòu)飽和一元醇的結(jié)構(gòu):,甲醇的結(jié)構(gòu)式:,飽和一

7、元醇的通式:CnH2n+1OH(n1)。飽和一元醇可以看作是烷烴分子里的一個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物,羥基的影響使得-碳原子和-碳原子形成的碳?xì)滏I比烷烴分子中的碳?xì)滏I易斷裂;飽和一元醇也可以看作是水分子里的氫原子被烷基取代后的產(chǎn)物,但烷基對(duì)羥基的影響使羥基中的氫原子不如水分子中的氫原子活潑。(2)醇的化學(xué)性質(zhì)1)與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng):如與Na、Mg、Al的反應(yīng),反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵a斷裂。2ROH+2Na 2RONa+H2利用此反應(yīng)可檢驗(yàn)羥基的存在,并可用關(guān)系式ROHH2計(jì)算分子中羥基的數(shù)目。2)與HX發(fā)生取代反應(yīng):b鍵斷裂。ROH+HX RX+H2O(用于由醇制鹵代烴)可看作鹵代烴水解反應(yīng)的逆反應(yīng),

8、堿性環(huán)境有利于水解,酸性環(huán)境有利于取代。3)分子間發(fā)生脫水反應(yīng)生成醚:a、b鍵斷裂。2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O4)發(fā)生消去反應(yīng):b、d鍵斷裂。CH3CH2OH CH2CH2+H2O-碳原子上必須含有氫原子,常用于實(shí)驗(yàn)室制烯烴。5)發(fā)生催化氧化:a、c鍵斷裂。2RCH2OH+O2 2RCHO+2H2O(工業(yè)制醛類)或RCH2OH+CuO RCHO+Cu+H2O6)發(fā)生燃燒反應(yīng)C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O(作燃料)7)酯化反應(yīng):a鍵斷裂。a.與有機(jī)酸的酯化CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2Ob.與無(wú)機(jī)含氧酸(如HNO3)的酯化C2H5O

9、H+HONO2 C2H5ONO2+H2O硝酸乙酯注意消去反應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求:鹵代烴、醇在一定條件下能發(fā)生消去反應(yīng),生成CC鍵或鍵及小分子化合物,但并不是所有的鹵代烴、醇均可發(fā)生消去反應(yīng),需滿足與羥基、鹵素原子相連的碳原子相鄰的碳原子上有“H”(即碳上有“H”)才能發(fā)生消去反應(yīng)。由于碳上無(wú)“H”,不能發(fā)生消去反應(yīng)。4.生活中常見(jiàn)的有機(jī)物乙醇乙醇俗稱酒精,是一種無(wú)色且具有特殊香味的液體,密度比水小,沸點(diǎn)低,具有揮發(fā)性,能與水以任意比互溶。體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇溶液可作醫(yī)用酒精。無(wú)水乙醇的制備方法:加入新制的生石灰,蒸餾制無(wú)水乙醇。檢驗(yàn)酒精中是否含有水的方法:加入無(wú)水CuSO4,若變藍(lán),說(shuō)明酒精中含水;

10、否則,不含水。二、酚1.概念:羥基與苯環(huán)直接相連而形成的有機(jī)物,最簡(jiǎn)單的酚為苯酚,化學(xué)式為。2.物理性質(zhì):純凈的苯酚是無(wú)色晶體,有特殊氣味,在空氣中易被氧化而呈粉紅色。常溫下溶解度較小,易溶于酒精,當(dāng)溫度高于65 時(shí),與水以任意比互溶。3.化學(xué)性質(zhì):OH與苯環(huán)直接相連,基團(tuán)之間相互活化,由于苯環(huán)影響,酚羥基活性強(qiáng)于醇羥基;由于羥基影響,使苯酚中OH的鄰、對(duì)位氫原子活化,更容易發(fā)生反應(yīng)。 考點(diǎn)三醛羧酸酯一、醛1.物理性質(zhì):甲醛為無(wú)色、有刺激性氣味的氣體,35%40%的甲醛水溶液被稱為福爾馬林;乙醛為無(wú)色、有刺激性氣味的液體,由于CHO為親水基團(tuán),低級(jí)醛的溶解度較大。2.化學(xué)性質(zhì)醇、醛、酸相互轉(zhuǎn)化

11、關(guān)系:醇醛酸。 注意1.銀氨溶液配制:往AgNO3溶液中逐滴滴加稀氨水,先生成沉淀,再繼續(xù)滴加至沉淀恰好完全溶解。2.CHO與新制Cu(OH)2懸濁液、銀氨溶液反應(yīng)時(shí),均需在堿性條件中進(jìn)行。3.能與H2發(fā)生催化加氫的含氧官能團(tuán)為、;不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)的官能團(tuán)為、。3.甲醛的特性(1)俗稱蟻醛,是烴的含氧衍生物中唯一一種常溫下為氣體的有機(jī)物。其中35%40%的甲醛水溶液叫福爾馬林,具有殺菌作用和防腐能力,常用于浸制標(biāo)本等。甲醛也常用于制造酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等。(2)甲醛的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HCHO,四個(gè)原子在同一平面上;結(jié)構(gòu)式為,其結(jié)構(gòu)中相當(dāng)于含有兩個(gè)醛基。1 mol HCHO能與4 mol Cu(

12、OH)2或4 mol Ag(NH3)2OH反應(yīng)。二、羧酸1.組成:由烴基與羧基相連構(gòu)成的化合物,官能團(tuán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為COOH,常見(jiàn)的羧酸有:HCOOH(甲酸)、CH3COOH(乙酸)(苯甲酸)、C15H31COOH(軟脂酸)、C17H33COOH(硬脂酸),羧基為親水基團(tuán),其化合物溶解度隨烴基碳原子數(shù)的增加而減小,如:CH3COOH(與水任意比互溶),(微溶于水)。 2.化學(xué)性質(zhì)注意甲酸結(jié)構(gòu)式為,既含有醛基,又含有酯基,故甲酸能與銀氨溶液及新制Cu(OH)2反應(yīng)。同理,甲酸酯類()中也含有醛基,故甲酸酯類物質(zhì)也能與銀氨溶液及新制Cu(OH)2反應(yīng)。3.酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究(1)原理CH3COOH+CH

13、3CH2OH CH3COOC2H5+H2O(2)裝置(3)反應(yīng)的特點(diǎn)通常反應(yīng)速率很慢。反應(yīng)是可逆的,即反應(yīng)生成的乙酸乙酯在同樣的條件下又部分發(fā)生水解反應(yīng)生成乙酸和乙醇。(4)反應(yīng)的條件及其意義加熱。加熱的主要目的是提高反應(yīng)速率,其次是使生成的乙酸乙酯揮發(fā)而被收集,使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。用濃硫酸作催化劑,提高反應(yīng)速率。用濃硫酸作吸水劑,提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。(5)實(shí)驗(yàn)室里制取乙酸乙酯時(shí)的注意事項(xiàng)化學(xué)藥品加入大試管時(shí),不能先加濃硫酸。加熱要小心均勻地進(jìn)行,以防乙酸、乙醇大量揮發(fā),液體暴沸。導(dǎo)氣管不能伸入飽和Na2CO3溶液內(nèi),以防倒吸。(6)實(shí)驗(yàn)室里制乙酸乙酯時(shí)用飽和碳

14、酸鈉溶液吸收乙酸乙酯的主要優(yōu)點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)的乙酸與碳酸鈉反應(yīng)生成易溶于水的鹽,乙醇易溶于碳酸鈉溶液,利于乙酸乙酯與乙酸、乙醇的分離。乙酸乙酯在無(wú)機(jī)鹽溶液中溶解度較小,易于分層。(7)反應(yīng)的規(guī)律有機(jī)酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí),酸脫羥基醇脫氫。4.生活中常見(jiàn)的有機(jī)物乙酸乙酸是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色液體,沸點(diǎn)為117.9 ,熔點(diǎn)為16.6 。當(dāng)溫度低于16.6 時(shí),乙酸就凝結(jié)成類似冰的晶體,故純凈的乙酸又稱冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇。三、酯1.組成與物理性質(zhì):酯可看作是中OH被ROH中的RO取代后的產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,可簡(jiǎn)寫(xiě)為RCOOR。低級(jí)酯具有芳香氣味,是密度小于水的液體,難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。2.

15、化學(xué)性質(zhì): 注意若R為苯環(huán)時(shí),由于生成的有酸性,能與NaOH反應(yīng),故反應(yīng)為+2NaOH +H2O知能拓展限定條件下同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)有機(jī)推斷題中通常倒數(shù)第二問(wèn)會(huì)考查限定條件下某種有機(jī)物同分異構(gòu)體的種類及特定核磁共振氫譜面積比的有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書(shū)寫(xiě)。1.常見(jiàn)限定條件與對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)能與NaHCO3反應(yīng)產(chǎn)生氣體:含有COOH;能與NaCO3反應(yīng):含有COOH或;能發(fā)生水解反應(yīng):含有X(鹵代烴)或(酯基);能發(fā)生銀鏡反應(yīng):含有CHO;能與濃溴水反應(yīng)生成白色沉淀:含有;能與FeCl3發(fā)生顯色反應(yīng):含有。注意某些情況由于分子式的限制,需一種結(jié)構(gòu)同時(shí)符合兩個(gè)限定條件,以為例:(1)其中一種同分異構(gòu)體滿足以下條件:

16、能發(fā)生銀鏡反應(yīng)能發(fā)生水解反應(yīng)由于滿足條件則分子中含CHO,滿足條件則分子中含,若同時(shí)存在兩個(gè)獨(dú)立的官能團(tuán),氧原子個(gè)數(shù)不足,故此時(shí)應(yīng)考慮甲酸酯類結(jié)構(gòu)。(2)其中一種同分異構(gòu)體滿足以下條件:能發(fā)生水解反應(yīng)水解產(chǎn)物能與FeCl3溶液發(fā)生變色反應(yīng)此時(shí)若同時(shí)滿足條件、,需有酯基且水解后有苯酚生成,故此時(shí)應(yīng)考慮苯酚酯類化合物()。2.含苯環(huán)的同分異構(gòu)體數(shù)目分析(1)若苯環(huán)上含有兩個(gè)取代基,不管是否相同,均有鄰、間、對(duì)3種同分異構(gòu)體。(2)若苯環(huán)上含有三個(gè)取代基,有以下分析:三取代基相同時(shí)有、3種。兩相同一不同,先固定相同取代基,通過(guò)對(duì)稱性分析。鄰位時(shí),有2種結(jié)構(gòu);間位時(shí),有3種結(jié)構(gòu),對(duì)位時(shí),有1種結(jié)構(gòu),共

17、有2+3+1=6種結(jié)構(gòu)。三個(gè)取代基全不相同時(shí),有:,共4種結(jié)構(gòu);,共4種結(jié)構(gòu),共2種結(jié)構(gòu),共有4+4+2=10種結(jié)構(gòu)。例(2019廣東七校聯(lián)考一,36)聚合物H()是一種聚酰胺纖維,廣泛用于各種剎車(chē)片,其合成路線如下:已知:C、D、G均為芳香族化合物,分子中均只含兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。Diels-Alder反應(yīng):+(1)生成A的反應(yīng)類型是,D的名稱是,F中所含官能團(tuán)的名稱是。(2)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是;BC的反應(yīng)中,除C外,另外一種產(chǎn)物是。(3)D+GH的化學(xué)方程式是。(4)Q是D的同系物,相對(duì)分子質(zhì)量比D大14,則Q可能的結(jié)構(gòu)有種,其中核磁共振氫譜有4組峰,且峰面積比為1223的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(任

18、寫(xiě)一種)。(5)已知:乙炔與1,3-丁二烯也能發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)。請(qǐng)以1,3-丁二烯和乙炔為原料,選用必要的無(wú)機(jī)試劑合成,寫(xiě)出合成路線(用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示有機(jī)物,用箭頭表示轉(zhuǎn)化關(guān)系,箭頭上注明試劑和反應(yīng)條件):。解題導(dǎo)引乙醇在濃硫酸、170 作用下生成A(乙烯),結(jié)合已知可知乙烯和發(fā)生了加成反應(yīng)得到B()。根據(jù)C、D均為芳香化合物且分子中只含兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,結(jié)合D的分子式可知D為,結(jié)合反應(yīng)條件逆推C為,故BC形成了苯環(huán),脫去了水;E為,最終G分子中也只含兩種不同化學(xué)環(huán)境的H,故取代基為對(duì)位結(jié)構(gòu),E硝化后變?yōu)镕(),再經(jīng)過(guò)還原反應(yīng)變?yōu)镚(對(duì)苯二胺),最后為對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酸發(fā)生縮聚反應(yīng),得到高分子化合物H。解析(2)由B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及原子守恒可推知BC的反應(yīng)中,除C外,另一種產(chǎn)物為H2O。(3)D與G發(fā)生縮聚反應(yīng)生成H。(4)Q分子中苯環(huán)上的取代基可以是、,結(jié)構(gòu)共有1+3+6=10種。答案(1)消去反應(yīng)對(duì)苯二甲酸或1,4-苯二甲酸硝基、氯原子(2)H2O(3)n+n+(2n-1)H2O(4)1