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2022届高考化学一轮复习 第12章 有机化学基础 第2节 烃和卤代烃教案 新人教版

2022届高考化学一轮复习 第12章 有机化学基础 第2节 烃和卤代烃教案 新人教版

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- 22 -

第二节　烃和卤代烃
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1.掌握烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃的结构与性质。
2.掌握卤代烃的结构与性质以及它们之间的相互转化。掌握取代、加成、消去等有机反应类型。
3.了解烃类的重要应用。
4.了解有机化合物分子中官能团之间的相互影响。

　脂肪烃——烷烃、烯烃和炔烃

知识梳理
1．脂肪烃的结构特点和分子通式
烃类
结构特点
一般组成通式
烷烃
分子中碳原子之间以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部以单键结合的饱和烃
CnH2n＋2(n≥1)
烯烃
分子里含有碳碳双键的不饱和链烃
CnH2n(n≥2)
炔烃
分子里含有碳碳三键的不饱和链烃
CnH2n－2(n≥2)
2.烯烃的顺反异构
(1)顺反异构的含义
由于碳碳双键不能旋转而导致分子中的原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象。
(2)存在顺反异构的条件
每个双键碳原子上连接了两个不同的原子或原子团。
(3)两种异构形式

顺式结构
反式结构
特点
两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧
两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧
实例

顺­2­丁烯

反­2­丁烯
[辨易错]
(1)所有烯烃通式均为CnH2n，烷烃通式均为CnH2n＋2。 (　　)
(2)C2H6与C4H10互为同系物，则C2H4与C4H8也互为同系物。 (　　)
(3)符合C4H8的烯烃共有4种。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)√
3．脂肪烃的物理性质

4．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(以Cl2为例)：～Cl2～HCl即取代1 mol氢原子，消耗 1_mol Cl2生成1 mol HCl。
(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、炔烃的加成示例

③共轭二烯烃的加成反应

④烯烃、炔烃的加聚反应

(3)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
注意：烃(CxHy)燃烧的化学方程式为CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O。

命题点　脂肪烃的结构与性质
1．盆烯是近年合成的一种有机物，它的分子结构可简化表示为(其中C、H原子已略去)。下列关于盆烯的说法中错误的是(　　)
A．盆烯是苯的一种同分异构体
B．盆烯分子中所有的碳原子不可能在同一平面上
C．盆烯在一定条件下与HCl加成只得到一种氯代烃
D．盆烯属于烯烃，是丙烯的同系物
[答案]　D
2．β­月桂烯的键线式如图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物(只考虑位置异构)理论上最多有(　　)

A．2种　　　　　　　 B．3种
C．4种 D．6种
C　[与两分子Br2加成的产物有、、、，共4种。]
3．某烷烃的结构简式为

(1)若该烃是单烯烃与氢气加成的产物，则该单烯烃可能有_____种结构。
(2)若该烃是炔烃与氢气加成的产物，则该炔烃可能有________种结构。
(3)若该烃是二烯烃与氢气加成的产物，则该二烯烃可能有________种结构，写出其中的一种___________________________。
[解析]　该烷烃的碳骨架结构为

(1)对应的单烯烃中双键可位于①、②、③、④、⑤五个位置。(2)对应的炔烃中三键只能位于①位置。(3)对应的二烯烃，当一个双键位于①时，另一个双键可能位于③、④、⑤三个位置，当一个双键位于②时，另一个双键可能位于⑤一个位置，另外两个双键还可能分别位于④和⑤两个位置。
[答案]　(1)5　(2)1 (3)5　

某烃的分子式为C11H20,1 mol该烃在催化剂作用下可以吸收2 mol H2；用热的酸性KMnO4溶液氧化，得到丁酮

该烃的结构简式为__________________________________。
[答案]　
5．某气态烃1 mol能与2 mol HCl加成，所得的加成产物每摩尔又能与8 mol Cl2反应，最后得到一种只含C、Cl两种元素的化合物，则气态烃的结构简式可能为______________________________
______________________________________________________。
[解析]　根据题意可知，气态烃含C少于5个，且含一个—C≡C—或两个，氢原子个数为6，则气态烃可能的结构简式为CH≡C—CH2CH3、CH3—C≡C—CH3、CH2===CH—CH===CH2。
[答案]　CH≡CCH2CH3、CH3C≡CCH3、
CH2===CH—CH===CH2
　芳香烃的结构与性质

知识梳理
1．芳香化合物的分类

2．苯及苯的同系物的组成、结构特点

苯
苯的同系物
分子式
C6H6
通式：CnH2n－6(n＞6)
结构特点
①苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的化学键
②分子中所有原子一定(填“一定”或“不一定”，右同)在同一平面内
①分子中含有一个苯环；与苯环相连的是烷基
②与苯环直接相连的原子在苯环平面内，其他原子不一定在同一平面内
[深思考]
分子式为C9H12的苯的同系物有几种？写出苯环上有三个取代基的结构简式，并用系统命名法命名。
[答案]　8；，名称依次为1,2,3­三甲基苯、1,2,4­三甲基苯、1,3,5­三甲基苯。
3．苯的同系物与苯的性质比较
(1)相同点——苯环性质

(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：

注意：①苯的同系物或芳香烃侧链为烃基时，不管烃基碳原子数为多少，只要直接与苯环相连的碳原子上有氢原子，就能被酸性KMnO4溶液氧化为羧基，且羧基直接与苯环相连。
②苯的同系物在FeX3催化作用下，与X2发生苯环上烷基的邻、对位取代反应；在光照条件下，与X2则发生烷基上的取代反应，类似烷烃的取代反应。
[深思考]
写出分子式为C9H12且能被酸性KMnO4氧化为二元酸的芳香烃的结构简式。

命题点1　芳香烃的结构与性质
1．下列关于芳香烃的说法错误的是(　　)
A．稠环芳烃菲()在一定条件下能发生加成反应、硝化反应
B．化合物是苯的同系物
C．等质量的与苯完全燃烧消耗氧气的量相等
D．光照条件下，异丙苯[]与Cl2发生取代反应生成的一氯代物有2种
[答案]　B
2．下列关于化合物(b)、(d)、(p)的说法正确的是(　　)
A．b、d、p都属于芳香烃，且互为同分异构体
B．b、d、p的一氯代物均只有三种
C．b、d、p均可与溴的四氯化碳溶液反应
D．b、d均可发生硝化反应
D　[A项，p不是芳香烃，且b、d、p也不互为同分异构体，错误；B项，d的一氯代物只有2种，p的一氯代物只有一种，错误；C项，b、d与溴的CCl4溶液不反应，错误。]
3．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________。
(2)互为同系物的是________。
(3)因化学反应而使溴的四氯化碳溶液褪色的是________。
(4)写出②、④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　
命题点2　烃的共线、共面问题分析
4．某有机物结构简式为
，关于该有机物的空间构型的说法中正确的是(　　)
A．该分子中所有的碳原子均可能处于同一平面上
B．该分子中一定共面的碳原子数至少为8个
C．该分子中至少有9个碳原子处于同一条直线上
D．该分子中可能处于同一平面的原子总数最多为16个
B　[将此有机物中部分碳原子按如图所示编号，，其中1、2、3、8号这4个碳原子不可能在同一平面上，故A错误；该分子中，碳碳三键中的3、4号碳原子与双键中的5、6号碳原子一定在同一平面上，与3号碳原子相连的2号碳原子一定在这个平面内，与6号碳原子相连的苯环上的碳原子以及其对位上的碳原子和7号碳原子一定在同一平面内，故在同一平面内的碳原子数最少是8个，故B正确；乙炔中所有原子共直线，故最多有4个碳原子在同一条直线上，故C错误；2、3、4、5、6、7号碳原子以及苯环上所有的原子都可能在同一平面内，故可能处于同一平面的原子数大于16个，故D错误。]
5．请把下列物质中一定共面的碳原子数分别填在横线上。

[答案]　3　3　8　8　8　10　11

有机物分子的共面、共线分析模板
(1)直接连在饱和碳原子上的四个原子形成四面体形。
(2)直接连在双键碳原子上的四个原子与双键两端的碳原子处在同一平面上(6原子共面)。
(3)直接连在三键碳原子上的两个原子与三键两端的碳原子处在同一直线上(4原子共线)。
(4)直接连在苯环上的六个原子与苯环上的六个碳原子处在同一平面上(12原子共面)。
注意：①有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键，均可绕键轴自由旋转。
②注意题目要求，如“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“至少”“最多”“共线”“共面”等限制要求。
　卤代烃的结构、性质及应用

知识梳理
1．卤代烃的物理性质及对环境的影响
烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，官能团为—X(Cl、Br、I)，饱和一元卤代烃的通式为CnH2n＋1X(n≥1)。
(1)物理性质

(2)卤代烃对环境的影响
氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层，是造成臭氧空洞的主要原因。
2．卤代烃的化学性质
(1)水解反应
①反应条件：氢氧化钠的水溶液、加热。
②C2H5Br在碱性条件下水解的反应方程式为
C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr。
(2)消去反应
①概念
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(如碳碳双键或碳碳三键)化合物的反应。
②反应条件：氢氧化钠的醇溶液、加热。
③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为
CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。

提醒：卤代烃中所含卤素原子的检验

(3)卤代烃水解反应和消去反应的比较
反应类型
水解反应(取代反应)
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
应用
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化合物
[深思考]
写出以溴乙烷为原料合成乙二醇的路线图(指出条件与试剂)。

3．卤代烃的获取方法
(1)取代反应
乙烷与Cl2反应的化学方程式：
CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
苯与Br2反应的化学方程式：

C2H5OH与HBr反应的化学方程式：
C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。
(2)不饱和烃的加成反应
丙烯分别与Br2、HBr反应的化学方程式：

[深思考]
制取溴乙烷有下列两种方法：
方法1：CH3CH3＋Br2(g)CH3CH2Br＋HBr；
方法2：CH2===CH2＋HBrCH3CH2Br。
请评价方法1与方法2哪种方法更合理？为什么？
[答案]　方法2更合理。可利用乙烯与氯化氢发生加成反应制取纯净的氯乙烷，而不能用乙烷和氯气的取代反应制取，方法2的产物只有一种，而后者的产物是多种氯代乙烷的混合物。

命题点1　卤代烃的检验与性质
1．(2020·玉溪模拟)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是(　　)

A．四种物质中分别加入氯水，均有红棕色液体生成
B．四种物质中加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成
C．四种物质中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成
D．乙发生消去反应得到两种烯烃
B　[这四种有机物均不能与氯水反应，A项不正确；B项描述的是卤代烃中卤素原子的检验方法，操作正确，B项正确；甲、丙和丁均不能发生消去反应，C项不正确；乙发生消去反应只有一种产物，D项不正确。]
2．下列物质中，既能发生水解反应，又能发生加成反应，但不能发生消去反应的是(　　)

[答案]　D
3．化合物X的分子式为C5H11Cl，用NaOH的醇溶液处理X，可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z，Y、Z经催化加氢后都可得到2­甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理，则所得有机产物的结构简式可能是___________________________________
______________________________________________________。
[解析]　由2­甲基丁烷的结构可推知X的碳骨架结构为，从而推知有机物X的结构简式为或，则用NaOH的水溶液处理所得有机产物的结构简式可能是。
[答案]　

消去反应的规律
(1)两类卤代烃不能发生消去反应
①与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子，如CH3Cl。
②与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子，如。
(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：

命题点2　卤代烃在有机合成中的应用
4．下面是几种有机化合物的转换关系：

请回答下列问题：
(1)根据系统命名法，化合物A的名称是__________________。
(2)上述框图中，①是________(填反应类型，下同)反应，③是________反应。
(3)化合物E是重要的工业原料，写出由D生成E的化学方程式：
______________________________________________________。
(4)C2的结构简式是________，F1的结构简式是______________，F1和F2互为______________。
[解析]　分析转化过程：烷烃卤代烃消去,单烯烃加成,二卤代烃二烯烃加成,1,4­加成产物或1,2­加成产物。
[答案]　(1)2,3­二甲基丁烷　(2)取代　加成

5．化合物A可由环戊烷经三步反应合成：

反应1的试剂与条件为________；反应2的化学方程式为
_____________________________________________________；
反应3可用的试剂为________，化学方程式为____________
______________________________________________________。

卤代烃在有机合成中的四大作用
(1)桥梁作用

(2)改变官能团的个数
如CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br。
(3)改变官能团的位置
。
(4)进行官能团的保护
如在氧化CH2===CHCH2OH的羟基时，碳碳双键易被氧化，常采用下列方法保护：CH2===CHCH2OH

[真题验收]

2．(2018·全国卷Ⅲ，节选)
(1)B为单氯代烃，由B生成C的化学方程式为_______________
______________________________________________________。
(2)由A生成B的反应类型是________。
[答案]　(1)HC≡C—CH2Cl＋NaCNHC≡C—CH2CN＋NaCl　(2)取代反应
3．(2017·全国卷Ⅰ，节选)写出用环戊烷和2­丁炔为原料制备化合物的合成路线________________________________
________________________________________(其他试剂任选)。
(已知：)

[新题预测]
1．以硝基苯和2­丁烯为原料可制备化合物，合成路线如图：

已知：硝基为苯环的间位定位基，它会使第二个取代基主要进入它的间位。
(1)写出P、Q的结构简式：P________，Q________。
(2)上述转化中，属于取代反应的有________(填序号)。
(3)写出下列转化的化学方程式：
②____________________________________________________。
③___________________________________________________。

2．已知：反应

设计由1,2­二氯乙烷与制备的合成路线___________________(无机试剂任选)。