届高考化学一轮复习第九章有机化合物.docx
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届高考化学一轮复习第九章有机化合物
第九章有机化合物
【编者按】 没有选修《有机化学基础》的班级请使用本章复习，选修《有机化学基础》的班级请使用第十章复习。
第1节 甲烷、乙烯、苯 煤、石油、天然气的综合利用
[高考导航]
1．了解有机化合物中碳的成键特征及同分异构现象。
2．了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质。
3．了解乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。
1．甲烷、乙烯和苯的比较
甲烷
乙烯
苯
分子
式
CH4
C2H4
C6H6
空间
构型
正四面
体形
平面形
平面正六边形
结
构
式
结构
简式
CH4
CH2===CH2
结构
特点
碳原子间以
单键结合成
链状，剩余
价键被氢原
子饱和
分子结构中含
有碳碳双键
苯环含有介于单键和双键
之间的独特的键
物理
性质
无色气体，难溶于水
无色有特殊气味的透明液体，不溶于水，密度比水小
续表
甲烷
乙烯
苯
化
学
性
质
比较稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色
（1）氧化反应
（2）光照卤化
（取代反应）
（1）氧化反应：
燃烧；能使酸性KMnO4溶液褪色
（2）加成反应：
使溴水褪色、与H2O加成生成乙醇
（3）加聚反应：
加聚生成聚乙烯
（1）易取代：
卤代、硝化
（2）能加成：
与H2加成生成环己烷
（3）难氧化：
燃烧，但不能使酸性KMnO4溶液褪色
2.甲烷、乙烯和苯发生反应的类型
（1）氧化反应：
写出甲烷、乙烯、苯燃烧反应的化学方程式
①甲烷：
CH4＋2O2
CO2＋2H2O
②乙烯：
CH2===CH2＋3O2
2CO2＋2H2O
③苯：
＋15O2
12CO2＋6H2O
（2）取代反应：
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
①完成甲烷与Cl2发生取代反应的化学方程式：
②完成下列关于苯的取代反应的化学方程式：
（3）加成反应：
①定义：
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乙烯与溴水、H2、HCl、H2O反应的化学方程式如下：
③苯和H2发生加成反应的化学方程式：
（4）加聚反应：
合成聚乙烯塑料的化学方程式：
nCH2===CH2
CH2—CH2。
3．烷烃
（1）烷烃的结构与性质
通式
CnH2n＋2（n≥1）
结构
链状（可带支链）分子中碳原子呈锯齿状排列；碳原子间以单键相连，其余价键均被氢原子饱和
特点
一个碳原子与相邻四个原子构成四面体结构；1molCnH2n＋2含共价键的数目是（3n＋1）NA
物理性质
密度：
随分子中碳原子数的增加而增大，但都小于水的密度
熔沸点：
随分子中碳原子数的增加而升高
状态：
气态→液态→固态，碳原子数小于5的烷烃常温下呈气态
化学性质
取代反应；氧化反应（燃烧）；分解反应（高温裂解）
（2）烷烃的习惯命名法
①当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；当n>10时，用汉字数字表示。
②当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。
如：
CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，（CH3）2CHCH2CH3称为异戊烷，C（CH3）4称为新戊烷。
问题1 加成反应和取代反应的比较与应用
（1）写出下列三种情况的反应类型
①CH4与Cl2混合光照后黄绿色褪去，__________________________________________。
②乙烯与溴水作用使溴水褪色，________________________________________。
③乙烯通入酸性KMnO4溶液中溶液褪色，_________________________________。
（2）乙烯先与Cl2发生加成反应，再与Cl2在光照条件下发生取代反应，且生成的有机物中不再含有氢元素，则1mol乙烯共需要________molCl2。
（3）制备一氯乙烷有以下两种方案：
①乙烷和Cl2在光照条件下发生取代反应；②乙烯和HCl发生加成反应。
采用________种方案更好，原因是_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
（1）①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应
（2）5 （3）② 因为乙烯与HCl的加成反应产物只有一种，而乙烷与Cl2的取代反应产物是多种氯代烷的混合物
问题2 有机反应类型的判断方法
（1）依据概念及所含官能团判断
①取代反应：
取代反应的特点是“有上有下”，反应中一般有副产物生成；卤代、水解、硝化、酯化均属于取代反应。
②加成反应：
加成反应的特点是“只上不下”，反应物中一般含碳碳双键、碳碳三键、苯环等。
③氧化反应：
主要包括有机物的燃烧，碳碳不饱和键被酸性KMnO4溶液氧化，葡萄糖（含醛基）与新制Cu（OH）2悬浊液、银氨溶液的反应，醇的催化氧化等。
（2）依据反应条件判断
①当反应条件是稀酸并加热时，通常为酯或糖类的水解反应。
②当反应条件为Cu或Ag作催化剂、加热，并有O2参加反应时，通常为醇的催化氧化。
③当反应条件为催化剂并有H2参加反应时，通常为碳碳双键、碳碳三键、苯环的加成反应。
④当反应条件为光照且与卤素单质（Cl2或溴蒸气）反应时，通常为烷烃或苯环侧链烷烃基上的氢原子发生的取代反应。
⑤当反应条件为铁或FeX3作催化剂且与X2反应时，通常为苯环上的氢原子被取代，发生取代反应。
[对点练] 有机化学中的反应类型较多，将下列反应归类（填序号）。
①由乙烯制氯乙烷 ②乙烷在氧气中燃烧 ③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 ④乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 ⑤由乙烯制聚乙烯 ⑥甲烷与氯气在光照的条件下反应
其中属于取代反应的是________；属于氧化反应的是________；属于加成反应的是________；属于聚合反应的是________。
解析：
①是乙烯与氯化氢的加成反应；②是烷烃与氧气的氧化反应（燃烧）；③是乙烯与溴的加成反应；④是乙烯与酸性高锰酸钾溶液的氧化还原反应；⑤是乙烯的加成聚合反应；⑥是烷烃与卤素在光照条件下的取代反应。
答案：
⑥ ②④ ①③ ⑤
角度一 烃的结构
1．下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是（ ）
A．四个C—H键完全相同
B．CH4的一氯代物只有一种
C．在常温常压下CH2Cl2为液体
D．CH2Cl2只有一种空间结构
解析：
选D 不管CH4的结构如何，CH4中四个C—H键完全相同，CH4的一氯代物只能有一种；若甲烷是平面四边形结构，则CH2Cl2有两种结构：
，而实际上CH2Cl2只有一种空间结构，故D正确。
2.苯环实际上不具有碳碳单键和双键的简单交替结构，下列均不可作为证据证明这一事实的一组是（ ）
①苯的间位二元取代物只有一种 ②苯的对位二元取代物只有一种 ③苯分子中碳碳键的键长（即分子中两个成键的原子的核间距离）均相等 ④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑤苯能在加热和催化剂存在的条件下与氢气发生加成反应生成环己烷 ⑥苯在催化剂存在的条件下同液溴发生取代反应
A．①②⑤ B．②③④
C．①②⑥D．②⑤⑥
解析：
选A ①苯分子结构中若单、双键交替出现，则苯的间位二元取代物也只有一种结构
，因此不能用以说明苯环不存在单、双键交替的结构。
②如果苯环存在单、双键交替的结构，其对位二元取代物也只有一种
，所以②
不可以作为证据。
③如果苯环是单、双键交替的结构，由于碳碳单键的键长和碳碳双键的键长不等，所以苯环就不可能是平面正六边形结构。
实际上，苯环中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的共价键。
④苯环中如存在单、双键交替的结构就存在碳碳双键，就会使酸性KMnO4溶液褪色。
而实验证实苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，这就证明苯环中不存在单、双键交替的结构。
⑤苯与H2发生加成反应生成环己烷，只能说明有不饱和键的存在，不能作为判断依据。
⑥苯与液溴不发生加成反应，但可发生取代反应，可以作为判断依据。
3．在①丙烯、②乙烯、③苯、④甲苯四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
解析：
选B 甲基（—CH3）四个原子不在一个平面上，故丙烯和甲苯分子内不是所有原子都在同一平面上。
角度二 几种重要的烃的性质和反应类型
4．1mol某链烃最多能和2molHCl发生加成反应，生成1mol氯代烷，1mol该氯代烷能和6molCl2发生取代反应，生成只含碳元素和氯元素的氯代烃，该烃可能是（ ）
A．CH3CH===CH2B．CH3C≡CH
C．CH3CH2C≡CHD．CH2===CHCH===CH2
解析：
选B 1mol某链烃最多能和2molHCl发生加成反应，生成1mol氯代烷，则该链烃中含有2个
或1个—C≡C—；又知生成的氯代烷1mol能和6molCl2发生完全取代反应，可知该氯代烷分子中含有6个氢原子，则原链烃中有4个氢原子。
据此可知符合题意的只有B项。
5．下列过程中所发生的化学变化属于取代反应的是（ ）
①光照射甲烷与氯气的混合气体 ②乙烯通入溴水中③在镍作催化剂的条件下，苯与氢气反应 ④苯与液溴混合后加入铁粉
A．①② B．①③ C．②④ D．①④
解析：
选D ①④属于取代反应，②③属于加成反应。
角度三 几种重要烃的鉴别与除杂
6．既可以用来鉴别甲烷和乙烯，又可以用来除去甲烷中的少量乙烯的操作方法是（ ）
A．混合气通过盛酸性KMnO4溶液的洗气瓶
B．混合气通过盛溴水的洗气瓶
C．混合气通过盛蒸馏水的洗气瓶
D．混合气跟适量氯化氢混合
解析：
选B 乙烯可被酸性KMnO4溶液氧化生成CO2，与溴加成生成1,2二溴乙烷，常温下为液体。
7．使用一种试剂就能鉴别出来的是（ ）
A．苯、甲苯、己烯B．甲苯、己烯、四氯化碳
C．己烯、汽油、苯D．苯、甲苯、二甲苯
解析：
选B 烃难溶于水，密度比水小；CCl4难溶于水，密度比水大。
B项可用溴水鉴别，甲苯萃取溴后，上层为橙红色，己烯使溴水褪色，四氯化碳萃取溴后，下层为橙红色，正确。
1．有机物中碳原子的成键特征
（1）碳原子的最外层有4个电子，可与其他原子形成4条共价键，而且碳原子之间也能相互形成共价键。
（2）碳原子不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键。
（3）多个碳原子可以相互结合形成碳链，也可以形成碳环，碳链或碳环上还可以连有支链
。
2．同系物
（1）定义：
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
（2）烷烃同系物：
分子式都符合CnH2n＋2，如CH4、CH3CH3、
互为同系物。
（3）同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。
3．同分异构体
（1）概念：
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
（2）常见的同分异构体（写结构简式）：
甲烷、乙烷、丙烷无同分异构现象；
丁烷的同分异构有2种，分别为：
戊烷的同分异构体有3种，分别为：
4．有机物结构的表示方法
（1）球棍模型：
用来表现化学分子的三维空间分布。
棍代表共价键，球表示构成有机物分子的原子。
如图所示分别为丙烷、乙烯的球棍模型。
（2）比例（填充）模型：
是一种与球棍模型类似，用来表现分子三维空间分布的分子模型。
球代表原子，大和小代表原子直径的大小，球和球紧靠在一起。
比例模型表示的是原子的相对大小及连接形式，更接近分子的真实结构。
如图分别是甲烷和乙酸的比例模型。
（3）结构式：
用元素符号和短线表示有机物分子中原子的排列和结合方式的式子。
例如：
乙烷、乙烯的结构式分别为
（4）结构简式：
结构简式是结构式的简单表达，应能表现该物质的官能团。
例如：
丙烷、乙烯、乙醇的结构简式分别为CH3CH2CH3、CH2===CH2、CH3CH2OH。
（5）键线式：
碳碳键用线段来体现。
拐点或端点表示碳原子，碳原子上的氢原子不必标出，其他原子或其他原子上的氢原子都要指明。
例如：
丙烯、正丙醇的键线式分别为、OH。
问题 同分异构体数目的判断
（1）记忆法：
记住常见异构体的数目。
①凡只含有一个碳原子的分子均无同分异构体。
②甲烷、乙烷、新戊烷、苯的一卤代物只有一种。
③丁烷、丙基（—C3H7）有2种，如丙烷的一氯代物有2种。
④戊烷有3种。
⑤丁基（—C4H9）有4种，如丁烷的一氯代物有4种。
（2）换元法：
例如：
二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种。
（3）等效氢法：
分子中有多少种“等效”氢原子，其一元取代物就有多少种。
①同一个碳原子上的氢原子属于“等效”氢原子。
如
中—CH3上的3个氢原子是“等效”氢原子。
②同一分子中处于轴对称
位置或镜面对称位置上的氢原子属于“等效”氢原子。
如
分子中有两种“等效”氢原子，即甲基上的氢原子和苯环上的氢原子。
③同一个碳原子上相同取代基上的氢原子属于“等效”氢原子。
如
分子中有两种“等效”氢原子。
[对点练]
（1）丙烷有____种同分异构体，其一氯取代物有____种。
（2）丁烷有____种同分异构体，其一氯取代物有____种。
（3）戊烷有____种同分异构体，其一氯取代物有____种。
（4）苯的一氯代物有____种，二氯代物有____种，四氯代物有____种。
（5）甲基环己烷可由甲苯与氢气加成制得，则甲苯的一氯代物有____种，二氯代物有____种，甲基环己烷的一氯代物有____种。
答案：
（1）0 2
（2）2 4 （3）3 8 （4）1 3 3
（5）4 10 5
角度一 同系物、同分异构体概念辨析
1．判断下列说法的正误
（1）CH4、C2H6、C3H8互为同系物，都能与氯气发生取代反应。
（ ）
（2）
互为同分异构体。
（ ）
（3）丁烷的一氯代物有4种。
（ ）
（4）
的沸点相同。
（ ）
（5
互为同分异构体。
（ ）
（6）具有相同通式的有机物一定是同系物。
（ ）
（7）相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体。
（ ）
提示：
（2）同分异构体为分子式相同、结构不同的化合物，
的空间结构相同，所以不属于同分异构体。
（3）丁烷的碳链结构有C—C—C—C、
两种，C—C—C—C的一氯代物有2种，
的一氯代物有2种，共4种。
（4）烷烃的同分异构体中，支链越多，沸点越低。
（6）如CH2===CH2与
，通式相同，均可写为CnH2n，但二者不是同系物（结构不相似）。
（7）如C2H6与HCHO，二者的相对分子质量都为30，但不是同分异构体（分子式不同）。
答案：
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× （7）×
角度二 有机化合物结构模型及表示方法
2．下列化学用语表达不正确的是（ ）
①丙烷的球棍模型
②丙烯的结构简式为CH3CHCH2
③
的分子式为C8H14
④
与C8H6互为同分异构体
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
解析：
选D ②结构简式应能表现出物质的官能团，丙烯的结构简式为CH3CH===CH2；④C8H6是有机物的分子式，不能反映出有机物的结构，它可能与
是同一种物质，也可能是同分异构体。
3．下列有关化学用语能确定为丙烯的是（ ）
A.
B．C3H6
C．
D．CH2===CH—CH3
解析：
选D 大黑球和小黑球不一定分别代表碳原子和氢原子，不能确定该球棍模型表示丙烯，A错误；C3H6是丙烯和环丙烷的分子式，B错误；C项中的电子式中甲基少一个氢原子，C错误；CH2===CH—CH3表示丙烯的结构简式，D正确。
（1）球棍模型要注意各原子的价键数，碳4、氮3、氧2、氢1。
（2）结构简式中的碳碳双键不可忽略。
（3）电子式中各原子的电子数目要写全，如CCl4容易错写成
角度三 同系物的性质
4．（2016·枣庄模拟）由乙烯推测丙烯（CH2===CH—CH3）的性质正确的是（ ）
A．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B．不能在空气中燃烧
C．能使溴水褪色
D．与HCl在一定条件下能加成只得到一种产物
解析：
选C 由于丙烯与乙烯组成相似，都能在空气中燃烧，B错误；由于丙烯中也含有碳碳双键，故能与溴单质等物质发生加成反应而使溴水褪色，也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，C正确、A错误；由于CH2===CH—CH3与HCl在一定条件下加成，氯原子连接的位置有两种情况，加成产物也应有两种可能，分别为Cl—CH2—CH2—CH3和
，它们互为同分异构体，但不是同一种物质，D错误。
5．丁烷（分子式C4H10）广泛应用于家用液化石油气，也用于打火机中作燃料，下列关于丁烷叙述不正确的是（ ）
A．在常温下，C4H10是气体
B．C4H10与CH4互为同系物
C．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体
D．C4H10进行一氯取代后生成两种沸点不同的产物
解析：
选D 在常温下，C4H10是气体，C4H10与CH4均是烷烃，碳原子数不同，互为同系物，A、B均正确；丁烷有正丁烷（CH3CH2CH2CH3）和异丁烷（
）两种同分异构体，它们进行一氯取代后共生成2＋2＝4种沸点不同的产物，故C正确，D错误。
角度四 同分异构体的判断
6．（2014·新课标全国卷Ⅱ）四联苯
的一氯代物有（ ）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
解析：
选C 推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴，四联苯是具有两条对称轴的物质，即
，在其中的一部分上有几种不同的氢原子（包括对称轴上的氢原子），就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。
7．（2016·济南质检）分子式为C4H8Cl2，且分子中含有两个甲基的同分异构体共有（不考虑立体异构）（ ）
A．2种B．3种C．4种D．5种
8．某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，则该烃的分子式不可能的是（ ）
A．CH40B．C2H6C．C4H10D．C5H12
解析：
选C CH4、CH3CH3只有1种一氯代物，C4H10有2种同分异构体：
9．烷烃的结构如图所示：
（1）B的分子式为________，H的名称为________。
（2）表示同一种物质的有________、________（填字母）。
（3）A、B、C三者的关系是_____________________________________________________。
（4）写出C的同分异构体的结构简式：
________。
（5）H、I的关系是______，H的同分异构体有______种。
答案：
（1）C2H6 戊烷
（2）A、D、E、F B、G （3）同系物（4）CH3CHCH3CH3 （5）同分异构体 3
1．煤的综合利用
（1）煤的组成：
（2）煤的加工：
①煤的干馏：
思考1：
煤的干馏与石油分馏有何不同？
提示：
煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理和化学变化的过程，而石油分馏是根据沸点不同将石油中各成分分离的过程，是物理变化。
②煤的气化：
制水煤气，反应方程式为C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g）。
③煤的液化：
a．直接液化：
煤与氢气作用生成液体燃料。
b．间接液化：
先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成CH3OH等，反应方程式为：
CO＋2H2
CH3OH。
思考2：
煤的气化和液化都是物理变化吗？
提示：
不是，都是化学变化。
2．天然气的综合利用
（1）天然气是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，它的主要成分是甲烷。
（2）天然气与水蒸气反应制取H2的化学方程式：
CH4＋H2O（g）
CO＋3H2。
3．石油的综合利用
（1）石油的组成：
多种碳氢化合物组成的混合物。
（2）石油的加工：
方法
过程
目的
分馏
把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物
获得汽油、煤油、柴油等轻质油
裂化
把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃
得到更多的汽油等轻质油
裂解
深度裂化，产物呈气态
得到乙烯
、丙烯、甲烷等化工原料
思考3：
为什么不能用裂化汽油萃取溴水中的溴？
提示：
由于裂化汽油中含有烯烃，能与溴水中的溴发生加成反应，所以不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。
4．高分子材料的合成及应用
（1）三大合成材料：
塑料、合成橡胶、合成纤维。
（2）合成反应（以乙烯的加聚反应为例）：
（3）应用：
包装材料、食品周转箱、农用薄膜、衣料等。
角度一 化石燃料的组成及综合利用
1．化学与生产、生活、环境保护、资源利用、能源开发等密切相关。
下列说法错误的是（ ）
A．煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源
B．利用二氧化碳制造全降塑料，可以缓解温室效应
C．利用生物方法脱除生活污水中的氮和磷，防止水体富营养化
D．高纯硅广泛应用于太阳能电池、计算机芯片和光导纤维
解析：
选D 光导纤维的成分为二氧化硅。
2．下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是（ ）
A．煤的干馏是将煤在空气中加强热使之分解的过程
B．煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C．天然气除了作燃料之外，还可用于合成氨和生产甲醇
D．石油分馏可获得乙酸、苯及其衍生物
解析：
选C 煤的干馏是在隔绝空气的条件下加强热分解的过程，A错误；煤的气化是碳与水蒸气发生化学反应，生成水煤气的过程，B错误；石油为多种碳氢化合物组成的混合物，分馏不可能得到乙酸，D错误。
3．把下列各物质的制取、加工方法填写在题后的横线上。
（1）煤―→焦炭 。
（2）煤焦油―→苯 。
（3）石蜡―→汽油 。
（4）煤―→水煤气 。
（5）石油―→汽油、煤油、柴油。
答案：
（1）干馏
（2）蒸馏 （3）裂化 （4）煤的气化
（5）分馏
角度二 合成有机高分子
4．（2015·北京高考，稍改动）合成导电高分子材料PPV的反应：
下列说法中正确的是（ ）
A．合成PPV的反应为加聚反应
B．PPV与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元
C．
和苯乙烯互为同系物
D．通过一定方法测定PPV的平均相对分子质量，可得其聚合度
解析：
选D 反应中有小分子物质生成，为缩聚反应，A错误。
PPV结构中含有碳碳双键，而聚苯乙烯结构中不含碳碳双键，B错误。
两种物质中官能团个数不同，不能为同系物，C错误。
5．下列对聚丙烯的描述中，错误的是（ ）
A．聚丙烯的分子长链是由C—C键连接而成的
B．聚丙烯分子的长链上有支链
C．聚丙烯的结构简式为
D．聚丙烯不能使溴水褪色
解析：
选C 丙烯生成聚丙烯的化学方程式为：
可见聚丙烯分子的长链是由C—C键连接而成的，并且有—CH3支链，A、B正确，C错误；聚丙烯分子没有碳碳双键，与溴水不反应，不能使溴水褪色，D正确。
[全国卷]
1．（2015·新课标全国卷Ⅰ节选）
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