高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲.docx

资源描述

高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲.docx

《高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲.docx

高三化学炔烃和卤代烃人教实验版知识精讲

高三化学炔烃和卤代烃人教实验版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

炔烃和卤代烃

1.乙炔和炔烃

2.溴乙烷和卤代烃

二.复习重点：

1.了解乙炔的分子组成和分子结构特点，掌握乙炔重要的化学性质和主要用途。

2.掌握溴乙烷的主要化学性质，理解水解反应和消去反应。

三.复习过程：

（一）乙炔和炔烃

1、乙炔的分子结构

（1）分子式：

C2H2

（2）电子式：

（3）结构式：

H—C≡C—H

（4）结构简式：

CH≡CH或HC≡CH

【归纳总结】

（1）乙炔分子中碳原子为sp杂化，键角为180°，含有叁键结构的相邻四原子在同一直线上。

（2）C≡C的键能和键长并不是C－C的三倍，也不是C＝C和C—C之和。

说明叁键中有二个键不稳定，容易断裂，有一个键较稳定。

（3）链烃分子里含有碳碳叁键的不饱和烃称为炔烃，乙炔是最简单的炔烃。

2、乙炔的实验室制法

（1）反应原理：

CaC2＋2H2O→C2H2↑＋Ca（OH）2

（2）制取装置：

固＋液→气（类似于制H2、CO2，但不能用启普发生器）

（3）收集方法：

乙炔的相对分子质量为26，与空气比较接近，不能用排空气取气法，用排水取气法。

（4）注意事项：

①实验装置在使用前要先检验气密性；②盛电石的试剂瓶要及时密封，严防电石吸水而失效；③取电石要用镊子夹取，切忌用手拿电石；④作为反应容器的烧瓶在使用前要进行干燥处理；⑤向烧瓶里加入电石时，要使电石沿烧瓶内壁慢慢滑下，严防让电石打破烧瓶；⑥电石与水反应比较剧烈，为防止产生的泡沫涌入导管，制取时在导气管口附近塞入少量棉花。

为了得到平稳的乙炔气流，向烧瓶里加水时要使水逐滴慢慢地滴下，当乙炔气流达到所需要求时，要及时关闭分液漏斗活塞，停止加水；或用饱和食盐水代替水（食盐跟碳化钙不起反应）；⑦实验室中不可用启普发生器或具有启普发生器原理的实验装置制备乙炔气体（因为碳化钙与水反应较剧烈，难以控制反应速率；反应会放出大量热量，如操作不当，会使启普发生器炸裂）。

⑧纯净的乙炔气体是无色无味的气体。

用电石和水反应制取的乙炔，常闻到有恶臭气味，是因为在电石中含有少量硫化钙、砷化钙、磷化钙等杂质，跟水作用时生成H2S、AsH3、PH3等气体有特殊的气味所致。

3、乙炔的化学性质

（1）氧化反应

①燃烧：

乙炔可以燃烧，产物为H2O和CO2，在相同条件下与乙烯相比，乙炔燃烧得更不充分，因为碳原子的质量分数乙炔比乙烯更高，碳没有得到充分燃烧而冒浓黑烟。

2C2H2＋5O2

4CO2＋2H2O

②被强氧化剂氧化：

乙炔可使酸性高锰酸钾溶液褪色。

（2）加成反应

①跟卤素的加成：

CH≡CH＋Br2→CHBr＝CHBr（1，2－二溴乙烯）

CHBr＝CHBr＋Br→CHBr2CHBr2（1，1，2，2－四溴乙烷）

②跟氢气的加成：

CH≡CH＋H2

CH2＝CH2

CH2＝CH2＋H2

CH3CH3

③跟卤化氢的加成：

CH≡CH＋HCl

CH2＝CHCl（氯乙烯）

【归纳总结】乙烷、乙烯、乙炔的有关化学性质及反应现象.

乙烷

乙烯

乙炔

氧化反应

燃烧时火焰不明亮，火焰呈淡蓝色，不冒烟

燃烧时火焰较明亮，常带有黑烟

燃烧时火焰明亮，冒浓黑烟

不能使酸性高锰酸钾

溶液褪色

能使酸性高锰酸钾

溶液褪色

能使酸性高锰酸钾溶液褪色

取代反应

光照下发生卤代

一般不发生

加成反应

不发生

常温下可使溴水褪色

一定条件下能与水、氢气、卤化氢等加成

加聚反应

不发生

一定条件下发生

4、炔烃：

链烃分子里含有碳碳叁键的不饱烃叫做炔烃。

通式为CnH2n－2（n≥2）。

C原子数小于等于4时为气态，随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高，液态时的密度逐渐增加。

与乙炔相似，能发生氧化反应，加成反应。

（二）溴乙烷和卤代烃

1、溴乙烷的分子结构

分子式结构式结构简式官能团

C2H5Br

CH3CH2Br或C2H5Br—Br

2、溴乙烷的化学性质：

由于官能团（—Br）的作用，溴乙烷的化学性质比乙烷活泼，能发生许多化学反应。

（1）水解反应：

C2H5—Br＋H—OH

C2H5—OH＋HBr。

①卤代烃水解反应的条件：

NaOH的水溶液。

②由于可发生反应HBr＋NaOH＝NaBr＋H2O，故C2H5Br的水解反应也可写成：

C2H5Br＋NaOH→C2H5OH＋NaBr。

（2）消去反应：

①卤代烃消去反应的条件：

与强碱的醇溶液共热。

②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小分子（如H2O、HBr等），而生成不饱和（含双键或三键）化合物的反应。

如果发生消去反应，含溴原子碳的相邻碳原子上要有氢原子。

卤代烃中无相邻C或相邻C原子上无H的不能发生消去反应。

③卤代烃消去反应的实质：

从分子中相邻的两个碳原子上脱去一个HBr分子。

由此可推测，CH3Br、（CH3）3C—CH2Br等卤代烃不能发生消去反应。

【归纳总结】

（1）溴乙烷的水解反应与消去反应的反应条件与产物

反应类型

反应条件

主要产物

相互关系

水解（取代）反应

NaOH的水溶液，△

CH3CH2OH

同时发生的两个互相平行，互相竞争的反应

消去反应

NaOH的醇溶液，△

CH2═CH2

（2）检验卤代烃分子中卤素的方法

①实验步骤：

取少量卤代烃→加入NaOH溶液→加热煮沸→冷却→加入稀硝酸酸化→加入硝酸银溶液

②注意事项：

加热煮沸是为了加快水解反应的速率，因为不同的卤代烃水解难易程度不同。

加入稀硝酸酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。

3、卤代烃

（1）物理通性：

都不溶于水，可溶于有机溶剂。

氯代烷的沸点随烃基增大呈现升高的趋势；氯代烷的密度随烃基增大呈现减小的趋势。

（2）化学通性：

卤代烃的化学性质通常比烃活泼，能发生许多化学反应。

①取代反应：

CH3Cl＋H2O

CH3OH＋HCl（一卤代烃可制一元醇）

BrCH2CH2Br＋2H2O

HOCH2CH2OH＋2HBr（二卤代烃可制二元醇）

②消去反应：

BrCH2CH2Br＋NaOH

CH2═CH—Br＋NaBr＋H2O（消去1分子HBr）

BrCH2CH2Br＋2NaOH

CH≡CH＋2NaBr＋2H2O（消去2分子HBr）

【归纳总结】氟氯烃（氟利昂）对环境的影响

（1）氟氯烃破坏臭氧层的原理：

①氟氯烃在平流层中受紫外线照射产生Cl原子。

②Cl原子可引发损耗臭氧的循环反应。

③实际上氯原子起了催化作用。

Cl＋O3

ClO＋O2

ClO＋O

Cl＋O2

总的反应式：

O3＋O

2O2

（2）臭氧层被破坏的后果：

臭氧层被破坏，会使更多的紫外线照射到地面，会危害地球上的人类、动物和植物，造成全球性的气温变化。

【典型例题】

例1.下图中的实验装置可用于制取乙炔。

请填空：

（1）图中，A管的作用是。

制取乙炔的化学方程式是。

（2）乙炔通入KMnO4酸性溶液中观察到的现象是，

乙炔发生了反应。

（3）乙炔通入溴的CCl4溶液中观察到的现象是，

乙炔发生了反应。

（4）为了安全，点燃乙炔前应，

乙炔燃烧时的实验现象是。

分析：

本题以乙炔的制取为背景，考查了基本实验操作能力和分析解决问题的能力。

由图示可以看出A管通过橡胶管与右侧相连，A管的高低可调节右管中的水是否与电石接触，从而可以控制反应能否发生；乙炔能被高锰酸钾氧化而使高锰酸钾褪色；乙炔也可以和溴发生加成反应而使溴水褪色；可燃性气体检验前应检验纯度以防止爆炸，这是基本的实验常识。

由于乙炔含碳量较高，燃烧时火焰明亮并伴有浓烟产生。

答案：

（1）调节水面高度以控制反应的发生和停止CaC2＋2H2O→Ca（OH）2＋C2H2↑

（2）KMnO4溶液褪色氧化

（3）溴的四氯化碳溶液褪色加成

（4）检验乙炔的纯度火焰明亮并伴有浓烈的黑烟

例2.某些废旧塑料可采用下列方法处理：

将废塑料隔绝空气加强热，使其变成有用的物质，实验装置如下图。

加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：

产物

氢气

甲烷

乙烯

丙烯

苯

甲苯

碳

质量分数（%）

（1）试管A中残余物有多种用途，如下列转化就可制取高聚物聚乙炔。

A中残留物

电石

乙炔

聚乙炔

写出反应②~③的化学方程式

（2）试管B收集到的产品中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质，其一氯代物有_______种。

（3）锥形瓶C中观察到的现象_______________。

经溴水充分吸收，剩余气体经干燥后的平均相对分子质量为_______________。

（4）写出C中逸出的气体在工业上的两种用途、。

分析：

废塑料是当前威胁环境的严重问题，如何变废为宝是我们化学学科义不容辞的责任，探究这些化学工艺也是应当掌握的问题。

解答本题的关键是分析已知产物成分中各物质的性质，然后确定问题中各物质是什么，最后回答所提出的问题。

答案：

（1）CaC2＋2H2O→Ca（OH）2＋C2H2↑

（2）4（3）棕黄色溶液变无色或褪色4.8（4）合成氨原料，作燃料或有机化工原料（其他合理答案也可）

例3.1，2—二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18g/cm3，沸点131.4℃，熔点9.79℃，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂，在实验中可以用下图所示装置制备1，2—二溴乙烷，其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）。

填写以下空白。

（1）写出本题中制备1，2—二溴乙烷的两个反应的化学方程式。

（2）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞。

请写出发生堵塞时瓶b中的现象。

（3）容器c中NaOH溶液的作用：

_________。

（4）某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量比正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因。

分析：

由于1，2—二溴乙烷的熔点为9.79℃，要注意试管d外面的冷却水温度，如果温度低于此熔点，1，2—二溴乙烷就会在试管d中凝固而发生堵塞，使容器c和它前面的容器a和b由于乙烯排不出去而压强增大，会将安全瓶b内的水压入长玻璃管里，使玻璃管内的水面上升甚至溢出，与此同时瓶b内的水面会有所下降。

由于副反应的发生，反应中有SO2、CO2等酸性气体生成，因而要用NaOH溶液洗涤，如果温度不迅速升到170℃，则会使乙醇和浓H2SO4反应生成乙醚等副产物，另外，反应过快乙烯没有被完全吸收，亦使反应物量消耗太多。

答案：

（1）CH3CH2OH

CH2＝CH2↑＋H2O、H2C＝CH2＋Br2→CH2Br—CH2Br

（2）b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出（3）除去乙烯中带出的酸性气体（SO2、CO2等）（4）①乙烯反应速度过快；②实验过程中乙烯和浓H2SO4的混合液没有迅速达到170℃（或写“控温不当”）。

例4.为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：

先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。

乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。

请回答问题：

（1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式。

（2）甲同学设计的实验（填能或不能）验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是。

（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应

（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔（d）使溴水褪色的物质，就是乙炔

（3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是，它与溴水反应的化学方程式是。

验证过程中必须全部除去。

（4）请你选用上列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。

（5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是。

分析：

（1）本小题是按实验目的，写出实验原理的有关化学反应式，只要基础扎实，很容易写出化学方程式，见答案。

（2）根据“乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体”，因此可得出“使溴水褪色的物质，未必是乙炔；使溴水褪色的反应，未必是加成反应”的结论。

故甲同学设计的实验不能证明乙炔与溴水发生了加成反应。

（3）根据褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，可推知是硫，说明乙炔气体中含有硫化氢杂质，所发生的反应式是Br2＋H2S＝S↓＋2HBr。

产生硫化氢的原因是电石中含有硫化钙杂质，发生的反应是CaS＋2H2O→H2S↑＋Ca（OH）2。

（4）由于乙炔中含有硫化氢杂质，首先可利用CuSO4溶液除去H2S，然后再用CuSO4溶液检验H2S有无除净，只有无H2S存在方可根据溴水的褪色来验证乙炔与溴水是发生了加成反应。

（5）用pH试纸是验证溶液的酸碱性的，实际上暗示“若发生取代反应，必定生成HBr”的结论，因此可用pH试纸检验溶液酸性有无明显增强，即可得出结论。

答案：

（1）CaC2＋2H2O

C2H2↑＋Ca（OH）2HC≡CH＋Br2

CH（Br）＝CH（Br）［或HC≡CH＋2Br2

CH（Br）2—CH（Br）2］

（2）不能（a）（c）（3）H2SBr2＋H2S＝S↓＋2HBr（4）cb（CuSO4溶液）（CuSO4溶液）（5）如若发生取代反应，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸来验证

例5.碱存在下，卤代烃与醇反应生成醚（

）：

化合物A经下列四步反应可得到常用溶剂四氢呋喃，反应框图如下：

请回答下列问题：

（1）1molA和1molH2在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醇Y，Y中碳元素的质量分数约为65%，则Y的分子式为，A分子中所含官能团的名称是，A的结构简式为。

（2）第①②步反应类型分别为①②。

（3）化合物B具有的化学性质（填写字母代号）是。

a.可发生氧化反应b.强酸或强碱条件下均可发生消去反应

c.可发生酯化反应d.催化条件下可发生加聚反应

（4）写出C、D和E的结构简式：

C、D和E。

（5）写出化合物C与

水溶液反应的化学方程式：

。

（6）写出四氢呋喃链状醚类的所有同分异构体的结构简式：

。

分析：

本题为有机信息推断题，综合考查了有机物分子式、结构简式、化学方程式、同分异构体的书写等知识，侧重考查利用所学知识结合所给信息分析问题、解决问题的能力。

（１）由１molA和1molH２恰好反应生成饱和一元醇Y可知，A中有一个碳碳双键，且Y的组成符合CnH2n＋2O，再由Y中碳元素的质量分数为65％，则有12n/（12n＋2＋16）×100%＝65%n＝4则Y的分子式为C4H10O，从而推出A的结构简式是CH2＝CHCH2CH２OH。

（２）结合信息，A→B应发生A与溴的加成反应，B→C应发生生成醚的取代反应。

（３）因B为二溴丁醇，含有－Br、－OH官能团，故有a、b、c的化学性质。

然后推出C、D、E的结构，并回答（４）（５）题。

（６）因四氢呋喃为环状醚，要写成链状醚时，分子中要有碳碳双键，从而写出可能的同分异构体。

答案：

（1）

；羟基；碳碳双键；

（2）加成取代　　

（3）a；b；c（4）C：

D和E：

（5）

或

＋

（6）

【模拟试题】

1.（2007年高考·上海）乙炔是一种重要的有机化工原料，以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成以下化合物。

完成下列各题：

（1）正四面体烷的分子式为，其二氯取代产物有种。

（2）关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是：

a.能使酸性KMnO4溶液褪色

b.1mol乙烯基乙炔能与3molBr2发生加成反应

c.乙烯基乙炔分子内含有两种官能团

d.等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同

（3）写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式：

_______。

（4）写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（举两例）：

、。

2.烷烃A只可能有三种一氯取代产物B、C和D。

C的结构简式是

。

B和D

分别与强碱的醇溶液共热，都只能得到有机化合物E。

以上反应及B的进一步反应如下图所示。

请回答：

（1）A的结构简式是。

（2）H的结构简式是。

（3）B转变为F的反应属于反应（填反应类型名称）。

（4）B转变为E的反应属于反应（填反应类型名称）。

（5）1.16gH与足量NaHCO3作用，标准状况下可得CO2的体积是mL。

3.卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。

例如

该反应式也可表示为：

下面是八个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是反应，③是反应。

（填反应类型）

（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。

（5）上述八个化合物中，属于二烯烃的是。

二烯烃的通式是。

4.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”或者“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。

反应②的化学方程式为____________________；C的化学名称是___________________；E2的结构简式是____________；④、⑥的反应类型依次是______________________。

5.物质A（C11H18）是一种不饱和烃，它广泛存在于自然界中，也是重要的有机合成中间体之一。

某化学实验小组从A经反应①到⑤完成了环醚F的合成工作：

该小组经过上述反应，最终除得到F1（

）外，还得到它的同分异构体，其中B、C、D、E、F、分别代表一种或多种物质。

已知：

（R1，R2，R3，R4为烃基或H）

请完成：

（1）写出由A制备环醚F1的合成路线中C的结构简式：

_______________________。

（2）①写出B的一种结构简式：

____________________；②写出由B出发经过上述反应得到的F1的同分异构体的结构简式：

________________________________________。

（3）该小组完成由A到F的合成工作中，最多可得到________种环醚化合物。

6.在室温和大气压强下，用图示的装置进行实验，测得ag含CaC290%的样品与水完全反应产生的气体体积为bL。

现欲在相同条件下，测定某电石试样中CaC2的质量分数，请回答下列问题：

（1）CaC2和水反应的化学方程式是______________________________________。

（2）若反应刚结束时，观察到的实验现象如图所示，这时不能立即取出导气管，理由是___。

（3）本实验中测量气体体积时应注意的事项是___________________________。

（4）如果电石试样质量为cg，测得气体体积为dL，则电石试样中CaC2的质量分数计算式w（CaC2）＝___________。

（杂质所生成的气体体积忽略不计）。

7.酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、粘合剂及印刷、纺织等工业。

乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O

请根据要求回答下列问题：

（1）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有________________、___________等。

（2）若用如图所示装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能为_________、_________等。

（3）此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成____________________、______________等问题。

（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。

实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）。

同一反应时间

同一反应温度

反应温度

/℃

转化率

（%）

选择性

（%）*

反应时间

转化率

（%）

选择性

（%）*

77.8

100

80.2

100

92.3

100

87.8

100

92.6

100

92.3

100

120

94.5

98.7

93.0

100

*选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水

①根据表中数据，下列（填字母）为该反应的最佳条件。

（A）120℃，4h（B）80℃，2h（C）60℃，4h（D）40℃，3h

②当反应温度达到120℃时，反应选择性降低的原因可能为_______________。

【试题答案】

（1）C4H4；1。

（2）d。

（3）

。

（4）

，

（1）（CH3）3CCH2CH3

（2）（CH3）3CCH2COOH

（3）取代（或水解）

（4）消去

（5）224

（1）2，3－二甲基丁烷

（2）取代加成

（3）

（4）

，

，同分异构体

（5）E，C0H2n－2（n≥3）

（1）

（2）是

（3）

＋2NaOH

＋2NaCl＋2H2O；

2，3－二甲基－1，3－丁二烯；

；1，4－加成反应、取代反应。

（1）

。

（2）①

或

；②

和

，或：

和

。

（3）5。

（1）CaC2＋2H2O＝Ca（OH）2＋C2H2↑。

（2）因为装置内气体的温度没有恢复到室温，气体压强还不等于大气压强。

（3）待装置内气体的温度恢复到室温后，调节量筒使其内外液面持平。

（4）

×90%。

（1）增大乙醇的浓度；移去生成物。

（2）温度过高，发生了副反应；冷凝效果不好，部分原料被蒸出（或部分产物挥发）（任填两种）。

（3）部分原料炭化；留有酸性废液污染环境（或产生SO2污染环境）；催化剂重复使用困难；催化效果不理想（任填两种）。

（4）①C；②乙醇脱水生成了乙醚。

展开阅读全文