高 三 化 學（第10周）
【內容】
復習有機化學《烴》
【目標】
1、熟練掌握有機物分子組成確定的方法。
2、掌握同系物同分異構體、同位素、同素異形體概念的內涵。掌握烷烴、炔烴苯及其同系物的結構、性質、用途。
【知識講解】
一、有機物――含碳元素的化合物。一般不含碳元素的物質稱為無機物。但CO、CO2、CO32－、SCN－、CaC2等雖然含有碳元素，由于其性質與無機物相近，仍屬無機物。
有機物特點：1、種類繁多：接近一千萬種，原因是①碳原子有四個價電子，通過共價鍵結合其它原子②碳與碳之間形成C－C共價鍵的長鏈③普遍存在同分異 構現象。
2、絕大多數屬于非電解質（CH3COOH等除外）
3、易溶于有機溶劑，難溶于水。
4、絕大多數熱穩定性差，易燃燒（CCl4例外）
5、有機反應多數速率慢，需催化劑，副反應多，反應復雜。
有機物具有以上共同特點的原因：以共價鍵結合，形成分子晶體。有機物與無機物性質上的差異是相對
的。如：NaHCO3與Na2CO3的溶解性與有機酸鹽的溶解性一致，即酸式鹽溶解度小于正鹽。且有機物與無機物可相互轉化。如：NH4CNO △ CO(NH2)2
二、甲烷
1、分子組成和結構：甲烷的分子組成確定是經典確定分子式的方法，其步驟是：先測定標準狀況甲烷的密度根據其密度。求出分子量M=e×22.4=16,通過對甲烷進行的定量測定: 碳的百分含量75%, 氫的百分含量25%,從而得出: C: , 其化學式為CH4,而現在很多涉及有關分子式的計算均由這個經典求法衍變而來,現舉二例:
例1:嗎啡和海洛因都是嚴格查禁的毒品,嗎啡分子含C: 71.58%, H: 6.67%, N: 4.91%, 其余為O, 已知其分子量不超過300,試求:
(1)嗎啡的分子量;(2)嗎啡的分子式
(3)已知海洛因是嗎啡的二乙酸酯,試求海洛因的分子量和分子式
解析:本題從表面看與求甲烷分子組成不相同,因為分子量未知.顯然,不知道分子量,僅知道各元素及其百分含量可以求出分子式即先確定最簡式,然后,根據分子量不超過300,可以確定分子量和分子式.姑且不談這種求法,只能先得出分子式,再得出分子量與題目要求的順序相反,更主要的是這種求法很繁,很難得出準確的最簡式.這時需要逆向思維:根據分子量和元素含量可確定原子個數,反之,可否根據原子個數和元素含量確定分子量?因為有機物中N原子數一般比較少,假設嗎啡中只含一個N原子則分子量M= <300,則假設成立, C: , H: , O： ,C17H19NO3
海洛因是嗎啡的二乙酸酯,即嗎啡+2CH3COOH →海洛因+2H2O
分子量=285+2×60－2×18=369 分子式:嗎啡中所有原子+2CH3COOH－2H2O→C21H23NO5
例2:A、B都是芳香族化合物,1mol A水解得到1mol B 和1mol醋酸,A、B的式量都不超過200,完全燃燒都只生成CO2和H2O,且B分子中碳和氫元素總的質量分數為0.652, A溶液具有酸性,不能使FeCl3溶液顯色.
(1)A、B式量之差為________________(2)1個B分子中應該有______個氧原子.
(3)A的化學式是___________________(4)B可能的結構簡式是_ _____________.
解析:本題將經典求化學式的方法與有機物的化學性質有機的結合,并運用推理的方法來確定化學式,這是考查同學們綜合運用知識能力的好 題.
具體解法如下:由于A能水解且生成B和CH3COOH,說明A可能是酯,顯然:
A+H2O→B+CH3COOH 根據質量守恒定律: MA+18=MB+60
MA－MB=60－18=42 得出式量之差為42, 同時得到MB≤200－42=158(因為A、B式量均不超過200,而B的式量又比A小42),.又知A屬于酯,但有酸性.但不使FeCl3顯色說明又屬于羧酸(不是酚),那么A水解后的B至少應含有3個氧原子(A本身至少含一個－CCOH, 水解后B相當于醇,又含至少一個－OH),且B中O元素的質量分數為1－0.652=0.348. 若B中只含3個氧原子MB= <158合理.所以B中只含3 個氧原子.如何得出A、B的分子式?根A、B均為芳香族化合物且B中有5個不飽和度,B的分子式為CnH2n－8O3,即14n－8+48=138,n=7 A+H2O→C7H6O3+CH3COOH A的分子式C9H8O4(原子守恒法)
OH OH OH
B可能的結構簡式為 －COOH、
－COOH
COOH
甲烷的分子結構：正四面體結構，由此得出多碳原子的烷烴C原子不可能在一條直線上。
2、甲烷化學性質
（1）取代反應（鹵代）這也是烷烴共同具有的一個性質。有關該反應應注意：
①純鹵素（不能是鹵素的任何溶液）②光照條件③逐步取代④1mol鹵素只取代1molH原子。
思考：①1mol烴A與2mol HCl恰好加成，生成化合物B， 1mol B完全取代需4molCl2，則烴A屬于什么烴？
②1molCH4完全以代需幾molCl2？在所得產物中：物質的量最大的是_____________?
含H量最小的是_______________?產物為非極性分子的是____________?
③在烴的衍生物中,常溫下為氣態的有_______________?
④烷烴中C原子數在10以內的一鹵代物只有一種的烷烴有__________種?
(①A+2HCl－B，B需4mol Cl2完全取代，說明B分子中含4mol H原子，A中則含2mol H原子。因此為CH=CH
O CH3
②4molCl2、HCl、CCl4、CCl4。③CH3Cl、H－C－H。④CH4、C2H6、CH3－C－CH3、
CH3 CH3 CH3
CH3－C－C－CH3）
CH3 CH3
（2）氧化反應――僅指在空氣或氧氣中燃燒
（3）分解反應：CH4 高溫 C+2H2
O
3、CH4制取：CH3－C－ONa+NaOH CaO CH4↑+Na2CO3
該反應的基本類型為取代反應（脫羧），在運用中有以下幾例：
（1）1mol CH3COOH與含2mol NaOH溶液反應后，蒸干灼燒，所得固體物質是什
么？
（2）有機物A只含C、H、O三種元素，并含有苯環，苯環上的一取代物只有二種。
A（C7H6O3） 堿石灰 B C6H6O（遇濃溴水有白色沉淀），推測A的結構。并寫出有關化學方程式。
解析：（1）CH3COOH與NaOH中和后得到等物質的量的CH3COONa和NaOH，蒸干灼燒后理論上應生成CH4和Na2CO3固體。
（2）A化學式為C7H6O3通過堿石灰反應后，生成C6H6O（顯然為苯酚），少了一個碳原子，證明發生了脫羧反應，同時說明A中應有一個－COOH和一個酚羥基，由于一取代物只有二種同分異構體，則其結
COOH
構應為 。有關反應方程式為：
OH
COOH ONa
+3NaOH △ +Na2CO3+H2O
OH
ONa OH
+HCl→ +NaCl
OH OH
+3Br2→Br－ －Br +3HBr
Br
三、烷烴、同系列、同系物、同分異構
1、烷烴――飽和鏈烴，只要符合CnH2n+2通式的即為烷烴。
而立方烷 雖然稱為烷，但不是鏈烴，因此不能稱為烷烴。
2、同系列：結構式符合A [ W ]n-B(n=0，1，2……),A、B為任意原子或原子團W為二價基團，n為系差。例如：CH3－CH=CH－CH2OH、CH3－CH=CH－C=C－CH2OH、CH3－CH=CH－CH=CH－CH=CH－CH2OH，可互稱為同系列，A為CH3－,B為－CH2OH，W為－CH=CH－。
3、同系物。判斷同系物首先看C原子數是否相同（至少相差一個－CH2－），其次看結構是否相似。
4、同分異構體：（1）碳鏈異物；（2）官能團位置異構。
烯烴與環烷烴
炔烴與二烯烴或環烯烴
醇與醚互為異構
（３）官能團異構 芳香醇與酚互為異構
羧酸與酯或羥醛互為異構
醛與酮或烯醇互為異構
氨基酸與硝基化合物互為異構
例1：主鏈有4個C原子的烷烴只有二種同分異構體，含有相同碳原子數的單烯烴其主鏈亦為4個碳原子的烯烴同分異構體有幾種？
解析：先確定主鏈有4個C原子烷烴的二種同分異構體，只能為
CH3
CH3－CH2－C－CH3和
CH3
CH3－CH－CH－CH3，在確定烯烴的同分異構體時眼光不能僅僅落在這二種同分異構
CH3 CH3
體上，因為對上述烷烴來講取代基不可能有乙基，而烯烴則可以含有乙基，即將上述烷烴中的兩個－CH3合并為一個取代基乙基。
CH3
因此烯烴的同分異構體應有: CH2=CH－C－CH3、CH2=C－CH－CH3、CH3－C = C－CH3
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
以及 CH2=C－CH2－CH3共四種。
CH2
CH3
例2：有機物A的式量為128，燃燒只生成CO2和H2O。
（1）寫出A的可能分子式五種_________________.
（2）若A能與純堿溶液反應,分子結構有含一個六元碳環,環上一個氫原子被－NH2取代所得產物為B,B
的同分異構體甚多,其中含有一個六元碳環和一個硝基的同分異構體有__________(寫結構簡式)
解析:據題意,A可能為烴或烴的含氧衍生物,若為烴, ……余2則為C9H20，若再多一個C原子則為C10H8（ ）。若含氧，則每增加一個氧原子，C9H2O中少一個C原子和4個H原子。（式量必須為12），可能的分子式為C9H20、C10H8、C8H16O、C7H12O2、C6H8O3。
（2）A含六元碳環，且能與Na2CO3溶液反應，應含一個－COOH，即A至少含7個C原子和2個O
原子，應為C7H12O2，其結構簡式是 -COOH，環上有一個H原子被－NH2取代后的物質為氨基酸，氨基酸與
CH3 CH3 CH3 CH3
硝基化合物互為同分異構體，其結構簡式 -NO2、 、 、 NO2 。
- NO2
四、乙烯 H H NO2
1、分子結構 C=C 。 同學們一定要掌握以下幾點：
H H
（1）鍵角1200，分子中所有原子在同一平面，除了C=C 共面外，還有苯環結構，在判斷原子共面上經常用到。
（2） C=C 鍵能不等于兩個單鍵鍵能之和，比二倍略小，說明雙鍵中有一個鍵易斷裂。
2、化學性質――以乙烯為主線，將常見烴及其衍生物的轉化關系弄熟。
[ CH2?C H2 ]n 催化劑 CH2=CH2 HX CH3?CH2
H2O NaOH X
Br2/H2O 溶液 △
CaC2 H2O CH=CH NaOH/醇 CH2?CH2 [O] CH3?CH2OH
△ Br Br ↓[O] O
NaOH △ CH3CHO →酯CH3?C?O?C2H5
溶液 ↓[O]
CH3COOH
O O 分子間脫水 CH2?CH2 →酯
(取代) OH OH
↓[O] 鏈狀酯HOOC?COOCH2?CH2?OH
O O
OHC?CHO → 環酯 C CH2
C CH2
↓[O] O O O O
HOOC?COOH 高分子酯[ C?C?O?CH2?CH2?O ]n
3、乙烯制法
CH3CH2OH 濃H2SO4 CH2=CH2↑+H2O
思考：實驗室制乙烯實驗中，濃H2SO4作用？乙醇與濃H2SO4混合液為何發黑？從實驗裝置中排出乙烯直接通入溴水與用排水法收集的乙烯通入溴水哪個褪色速率快？為什么？（濃H2SO4是催化劑，脫水劑。濃硫酸的副作用：強氧化性 CH3CH2OH+ H2SO4(濃) △ C+SO2+H2O。直接通入溴水速率快，因為乙烯中含有SO2氣體，迅速與溴水反應）
4、二烯烴，通式為CnH2n－2與同碳原子炔烴互為同分異構
化學性質與烯烴相似，主要是在加成反應時有多種情況
1.2－加成(非極性溶劑中)
CH2=CH－CH=CH2+Br2―― 1.4－加成(極性溶劑中)
完全加成(Br 2足量)
其中抓住1,4一加成的特點:二個雙鍵同時斷裂(即每個C原子上均有一個未成對電子,1,4位的C上電子與Br原子配對成鍵,中間二個C原子上未成 對電子自身配對,形成一個新的雙鍵)
思考:硫化橡膠(簡稱為A)的局部結構可以寫作:
CH3
?CH2?C?CH?CH2?
S
S
?CH2?C?CH?CH2?
CH3
磺酸型離子交換樹脂(簡稱為B)的局部結構可寫成:
?CH?CH2?CH?CH2?CH?CH2?
SO3H
?CH?CH2?CH?CH2?CH?CH2?
CH3
硫化橡膠(A)的單體是CH2=C－CH=CH2,由單體聚合成生膠片(線型結構)后,再用硫磺將生膠片硫化成體型網狀高分子.硫叫交聯劑.
(1)磺酸型離子交換樹脂(B)所用的單體是(寫結構簡式,單體簡稱為C)_____________;
交聯劑(簡稱為D)的結構簡式是_____________.(注:B是由C和D經先聚合成高分子化合物后再經磺化制的的).
(2)由于(B)中含有__________(官能團),B軟化工業用水后會使軟化后的水呈______
性(填寫堿性,中性,酸性)
(3)不同的用途,要求B的交聯程度不同,如何控制(B)的交聯程度?
(提示本題第(1)問實質是找高分子化合物的單體,不要被硫化橡膠所迷惑.方法是:先
去掉高聚物兩頭的[ ] 或~,然后按C原子必須是四價補充價鍵,補充后如有C原子超過4價,將另外一個鍵再斷掉,依次類推即可找出單體.
如找 [ CH2－CH－CH2－CH=CH－CH2－CH2－CH2 ]n
CH3
其單體為: CH2=CH2、CH2=CH－CH=CH2。
CH3
CH=CH2
答：（1）C： ?CH=CH2 D： （2）－SO3H，酸性
CH=CH2
（3）控制C和D的量，交聯程度高D的量多，交聯程度低C的用量多一些）
五、乙炔
1、分子結構H－C=C－H直線型，判斷分子中原子是否共線，一般含－C=C－
例：舉二例，其二氯代物只有一種且為非極性分子。
解：二氯化物只有一種，該烴只能含二個氫原子，且為非極性分子，分別是：
H－C=C－H和H －C=C－C=C－H， （均為直線型）
2、化學性質
（1）加成反應，特點：逐步加成，由于－C=C－鍵能比C=C 鍵能大，因此使溴水褪
色的速率CH=CH比CH2=CH2慢。
思考：如何制取CH2?CHCl?
Br Br
（先將CH=CH與HCl加成，注意條件，再將加成產物與Br2加成）
注意：CH=CH+H2O 催化劑 CH2=CH（不穩定）→CH3CHO
（加成） OH
（2）氧化反應 燃燒――現象？有何應用？（簽別乙烯、乙炔）及氧炔焰。
KMnO4/H+褪色
思考:等物質的量乙烷、乙烯、乙炔分別在足量氧氣中燃燒，放出的熱量誰最多？為什么？誰火焰溫度最高？為什么？
（乙烷最多，含H原子最多，但火焰溫度最高的是乙炔，因為含H原子最少，生成的水最少，水氣化吸收的熱量最少）
（3）聚合反應 3CH=CH 催化劑 。
【能力訓練】
1、已知某有機物的式量為58，根據下列條件，回答：
（2）若該有機物為烴，則可能的結構簡式為______________
（3）若為含氧衍生物,且分子中有－CH3,則可能的結構簡式為________________
（4）若分子中無－CH3, 又無－OH,但能發生銀鏡反應,則可能的結構簡式為_______.
（5）分子中有－OH, 無C=C,則結構簡式為________
2、化合物A O 的同分異構體B中無甲基,但有酚羥基,符合此條件的同分異構體有______種.
【能力訓練答案】
1、(1)CH3－CH2－CH2－CH3和CH3－CH－CH3 、
CH3
O O
(2)CH3CH2CHO、CH2－CH－CH3 、CH3-C-CH3
O O
(3)H－C－C－H (4)△-OH
2、 27種
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