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第二章烃和卤代烃考向一烃类物质的结构与性质【通考点·融会贯通】1.结构决定性质不同的碳碳键对有机物的性质有着不同的影响:(1)碳碳单键有稳定的化学性质,典型反应是取代反应。(2)碳碳双键中有一个化学键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加聚反应。(3)碳碳三键中有两个化学键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加聚反应。(4)苯的同系物支链易被酸性高锰酸钾溶液氧化,是因为苯环对取代基的影响。而苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。2.烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应图解【通考法·一通百通】有机物分子中原子共面、共线的判断方法(1)单键旋转思想有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等均可旋转。但是碳碳双键和碳碳三键等不能旋转,对原子的空间位置具有“定格”作用。如(CH3)2C＝C(CH3)C(CH3)＝C(CH3)2,其结构简式也可写成:,该分子中至少有6个碳原子共面(连接两个平面的碳碳单键旋转,两平面不重合时)、至多有10个碳原子共面(连接两个平面的碳碳单键旋转,两平面重合时)。(2)定平面规律共平面的不在同一直线上的3个原子处于另一平面时,两平面必定重叠,两平面内的所有原子必定共平面。(3)定直线规律直线形分子中有2个原子处于某一平面内时,该分子中的所有原子也必在此平面内。在解决有机化合物分子中共面、共线问题的时候,要特别注意题目中的隐含条件和特殊规定(如题目中的“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“最少”“最多”“共线”和“共面”等)在判断中的应用。【通考题·触类旁通】角度1烃类物质的结构特点1.(2019·唐山模拟)下列有机物中,对于可能在同一平面上的最多原子数的判断正确的是()A.丙烷最多有6个原子处于同一平面上B.甲苯最多有12个原子处于同一平面上C.苯乙烯最多有14个原子处于同一平面上D.CH3—CH＝CH—C≡C—CF3最多有10个原子处于同一平面上【解析】选D。根据甲烷空间构型为正四面体,以及三点确定一个平面可知,3个碳原子及两端甲基上各1个氢原子可共面,故丙烷中最多有5个原子共面,故A错误;根据苯环是平面正六边形,苯上的6个碳原子和6个氢原子共面,甲基取代苯环上的1个氢原子,以及三点确定一个平面可知,甲苯最多有13个原子共面,故B错误;乙烯是平面结构,2个碳原子和4个氢原子共面,苯环取代乙烯上的1个氢原子,通过碳碳单键旋转,苯乙烯中最多有16个原子共面,故C错误;乙炔是直线形,因此该有机物中最多有10个原子共面,故D正确。2.(2019·南昌模拟)下列说法不正确的是()A.苯和甲苯分子中所有原子均在同一平面上B.苯不可以使KMnO4酸性溶液褪色而甲苯可以C.苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应D.苯的同系物的分子通式是CnH2n-6(n≥7)【解析】选A。A.苯为平面形结构,但甲苯含有甲基,具有甲烷的结构特点,所有原子不可能在同一个平面上,故A错误;B.苯性质稳定,但甲苯中苯环对甲基的影响,导致甲苯可被氧化,可使高锰酸钾酸性溶液褪色,故B正确;C.苯、甲苯在催化条件下可发生取代反应,可生成硝基苯、三硝基甲苯等,故C正确;D.苯的同系物含有一个苯环,且烃基为烷基,通式为CnH2n-6(n≥7),故D正确。角度2烃的结构与性质3.(2019·南宁模拟)对于苯乙烯的下列叙述:①能使酸性KMnO4溶液褪色,②可发生加聚反应,③可溶于水,④可溶于苯,⑤苯环能与溴水发生取代反应,⑥所有的原子可能共平面。其中完全正确的是()A.①②③④B.①②④⑥C.①②④⑤⑥D.①②③④⑤⑥【解析】选B。苯乙烯中含有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色,可发生加聚反应,①②正确;苯乙烯属于烃类,不溶于水,易溶于有机溶剂如苯,③错误,④正确;苯乙烯中,苯环不能与溴水发生取代反应,⑤错误;苯乙烯中,和—CH＝CH2均为平面结构,两结构可能处于同一平面,则所有原子可能处于同一平面内,⑥正确。4.(2019·哈尔滨模拟)有关化合物(b)、(d)、(p)的叙述正确的是()A.b的一氯代物有三种B.b、d、p的化学式均为C8H10,均属于碳水化合物C.b、d、p分子所有碳原子均不可能在同一平面上D.一分子d与两分子Br2发生加成反应的产物最多有4种【解析】选D。b中苯环上有3种不同的氢原子,甲基上有1种氢原子,共有4种不同化学环境下的氢原子,其一氯代物有4种,A错误;b、d、p的化学式均为C8H10,均属于烃,B错误;b分子所有碳原子可能在同一平面上,C错误;一分子d与两分子Br2发生加成反应的产物,如图,可加成1,2,3,4或1,2,5,6或3,4,5,6或1,4,5,6共4种,D正确。5.脂肪烃是煤、石油、天然气的主要成分,在化工生产和人们的日常生活中扮演着重要的角色。根据有关脂肪烃的性质回答下列问题:(1)在光照条件下,1mol甲烷和氯气反应生成的4种氯代甲烷的物质的量相同,则反应共消耗氯气___mol。(2)①丁烷②2-甲基丙烷③戊烷④2-甲基丁烷⑤2,2-二甲基丙烷,物质的沸点由高到低排列顺序是________________。(3)立方烷是一种新合成的烃,其分子为正方体结构,其碳骨架结构为①立方烷的分子式为_________________。②该立方烷的一氯代物具有的同分异构体的数目为________种,二氯代物具有的同分异构体的数目为________种。【解析】(1)四种取代物物质的量相同,甲烷的物质的量为1mol,所以CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量均为0.25mol,根据甲烷与氯气反应的四个反应式,可以求得消耗氯气为2.5mol。(2)烷烃碳原子数越多,沸点越高,相同碳原子数的烷烃,支链越多,沸点越低。(3)立方烷的分子式为C8H8,八个碳原子完全等效,所以一氯代物仅一种,二氯代物有3种,两个氯的连线分别为立方体的一条棱,面的对角线,体的对角线。答案:(1)2.5(2)③④⑤①②(3)①C8H8②13【加固训练】1.某温度和压强下,将4g由三种炔烃(分子中都只含有一个—C≡C—)组成的混合气体与足量的H2反应,充分加成后,生成4.4g三种对应的烷烃,则所得烷烃中一定有()A.异丁烷B.乙烷C.丙烷D.丁烷【解析】选B。n(H2)==0.2mol,因为1mol炔烃可以与2molH2完全加成,故n(炔)=0.1mol。三种炔烃的平均摩尔质量=40g·mol-1,即平均相对分子质量为40。由平均值原理可知,三种炔烃中必有相对分子质量小于40的炔烃,而相对分子质量小于40的炔烃只有乙炔,由此可推知加成后所得烷烃中必含乙烷。14.4g4g2gmol4gM0.1mol＝2.(2019·金华模拟)关于,下列结论正确的是()A.该有机物分子式为C13H16B.该有机物属于苯的同系物C.该有机物分子至少有4个碳原子共直线D.该有机物分子最多有13个碳原子共平面【解析】选D。A项,该有机物分子式为C13H14,A项错误;B项,该有机物含有碳碳双键和碳碳三键,不属于苯的同系物,B项错误;C项,分析碳碳三键附近的原子,单键可以自由旋转,所以该有机物分子至少有3个碳原子共直线,C项错误;D项,该有机物可以看成是由甲基、苯环、乙基、乙烯、乙炔连接而成,单键可以自由旋转,该有机物分子最多有13个碳原子共平面,D项正确。考向二卤代烃的水解和消去反应【通考点·融会贯通】卤代烃水解反应和消去反应比较反应类型取代反应(水解反应)消去反应反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热断键方式反应类型取代反应(水解反应)消去反应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+NaOHR—CH2OH+NaX相邻的两个碳原子间脱去小分子HX;反应类型取代反应(水解反应)消去反应产生特征引入—OH,生成含—OH的化合物消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键等不饱和键的化合物【通考法·一通百通】消去反应的规律(1)两类卤代烃不能发生消去反应,结构特点实例与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子CH3Cl结构特点实例与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子(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:(3)型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡C—R,如BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O【通考题·触类旁通】1.下列化合物中,既能发生水解反应,又能发生消去反应,且消去反应生成的烯烃不存在同分异构体的是()【解析】选B。题给四种物质均可发生水解反应。但是消去反应必须具备与卤素原子相连碳原子的邻位碳上有氢原子的条件才可发生,分析四种物质:A中只有一个碳原子,C中卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,所以A、C均不能发生消去反应;B、D既可以发生水解反应,又可以发生消去反应,其中B消去后只能生成一种烯烃,而D消去后可以得到两种烯烃、。2.(2019·北京顺义区模拟)下列实验能获得成功的是()A.为鉴别苯和甲苯,可使用溴水,观察其能否褪色B.用水即可以鉴别苯、四氯化碳和乙醇C.为了检验溴乙烷中含有溴元素,可加入NaOH水溶液加热,冷却后加入AgNO3溶液D.为了检验溴乙烷发生消去反应生成的乙烯,可将产生的气体直接通入酸性KMnO4溶液【解析】选B。苯和甲苯都不与溴水反应,二者密度均小于水的密度,能够萃取溴,有机层均在上层,不能区分苯和甲苯,A错误;苯与水互不相溶,分层,苯在上层;四氯化碳与水互不相溶,分层,四氯化碳在下层;乙醇和水互溶,不分层,可以区分,B正确;检验溴离子应该在酸性环境中,应该加硝酸至溶液显酸性,再滴入AgNO3溶液,观察有无浅黄色沉淀生成,C错误;溴乙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应,生成的乙烯气体中会混有乙醇,乙醇也能被酸性KMnO4溶液氧化,影响了乙烯的检验,D错误。3.(2019·廊坊模拟)2-氯丁烷常用于有机合成等,有关2-氯丁烷的叙述正确的是()A.分子式为C4H8Cl2B.与硝酸银溶液混合产生不溶于稀硝酸的白色沉淀C.微溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂D.与氢氧化钠、乙醇在加热条件下的消去反应有机产物只有一种【解析】选C。2-氯丁烷分子中含有一个氯原子,分子式为C4H9Cl,A项错误;2-氯丁烷不会电离出氯离子,不会与硝酸银溶液反应生成白色沉淀,B项错误;2-氯丁烷在水中溶解度不大,但易溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂,C项正确;2-氯丁烷发生消去反应可以生成1-丁烯和2-丁烯,D项错误。【加固训练】1.(2019·烟台模拟)从溴乙烷制取1,2-二溴乙烷,下列制备方案中最好的是()【解析】选D。在有机合成中,理想合成方案有以下特点:①尽量少的步骤;②选择生成副产物最少的反应原理;③试剂价廉;④实验安全;⑤符合环保要求。在有机合成中引入卤原子或引入卤原子作中间产物,用加成反应,而不用取代反应,因为光照下卤代反应产物无法控制,得到产品纯度低。A项,发生三步反应,步骤多,产率低;B项,溴与烷烃发生取代反应,是连续反应,不能控制产物种类,副产物多;C项,步骤多,且发生卤代反应难控制产物纯度;D项,步骤少,产物纯度高。2.(2019·福州模拟)由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,依次发生的反应类型和反应条件都正确的是()选项反应类型反应条件A加成反应、取代反应、消去反应KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热、常温B消去反应、加成反应、取代反应NaOH醇溶液/加热、常温、NaOH水溶液/加热选项反应类型反应条件C氧化反应、取代反应、消去反应加热、KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热D消去反应、加成反应、水解反应NaOH水溶液/加热、常温、NaOH醇溶液/加热【解析】选B。CH3CH2CH2Br→CH3CH＝CH2→CH3CHXCH2X(X代表卤素原子)→CH3CH(OH)CH2OH。依次发生消去反应、加成反应、水解反应(取代反应),由对应的反应条件可知B项正确。