归纳与整理教案设计

章末重难点专题突破

[目标定位]

1.熟知各类烃的结构与性质。

2.理解烃的燃烧规律及应用。

3.会确定混合烃的组成。

4.会判断有机物分子中原子共线和共面。

5.掌握卤代烃在有机合成中的应用。

一、各类烃的结构与性质

1．各类烃的结构特点、性质和常见的同分异构体

特别提示

(1)烷烃与苯和苯的同系物都能发生取代反应，但反应条件不同，前者为光照，后者为铁粉。

(2)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但苯的同系物一般能被氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。

2．各类烃的检验

特别提示：应用上述性质可以解决不同类型烃的鉴别问题，同时要特别注意条件(如液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、光照、催化剂等)对反应的影响。

例1

有4种无色液态物质：己烯、己烷、苯和甲苯，符合下列各题要求的分别是

(1)不能与溴水或酸性KMnO4溶液反应，但在FeBr3作用下能与液溴反应的是__________________________，生成的有机物名称是_____________________________，

反应的化学方程式为___________________________________________________。

此反应属于__________反应。

(2)与溴水或酸性KMnO4溶液都不反应的是______。

(3)能与溴水和酸性KMnO4溶液反应的是________。

(4)不与溴水反应但与酸性KMnO4溶液反应的是________________________。

3．烯烃的顺反异构

(1)并不是所有的烯烃都存在顺反异构，只有当双键两端的同一碳原子上连接不同的原子或原子团时烯烃才存在顺反异构。

(2)判断烯烃是否存在顺反异构的方法：①分子中有不能自由旋转的碳碳双键；②双键两端的同一碳原子上不能连接相同的基团。如乙烯，因为每个碳原子都连有两个氢原子，所以乙烯没有顺反异构体。如果用a、b、c表示双键碳原子上的原子或原子团，因双键所引起的顺反异构可以表示如下：其中前两种为顺式，后两种为反式。

例2

下列有机物分子中，可形成顺反异构的是(

) A．CH2===CHCH3

B．CH2===CHCH2CH3

C．CH3CH===C(CH3)2

D．CH3CH===CHCl 二、烃类燃烧的规律

1．烃完全燃烧前后气体体积变化规律

烃完全燃烧的通式：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O 42(1)燃烧后温度高于100℃，即水为气态

ΔV＝V后－V前＝－1 4①y＝4时，ΔV＝0，体积不变；

②y>4时，ΔV>0，体积增大；

yyy

1

③y<4时，ΔV<0，体积减小。

(2)燃烧后温度低于100℃时，即水为液态

ΔV＝V前－V后＝1＋，总体积减小。

4特别提示

烃完全燃烧时，无论水是气态还是液态，燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中碳原子数无关。

例3

amL三种气态烃的混合物与足量氧气混合点燃充分反应后，恢复到原来的状况(常温、常压下)，体积共缩小2amL。则这三种烃可能是(

) A．CH4、C2H4、C3H4

B．C2H6、C3H6、C4H6

C．CH4、C2H6、C3H8

D．C2H4、C3H4、C3H6

2．烃完全燃烧时耗氧量规律

(1)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于(x＋)的值，其值越大，耗氧4量越多。

(2)等质量的烃完全燃烧，其耗氧量大小取决于该烃分子中氢的质量分数，其值越大，耗氧量越多。

(3)最简式相同的烃，不论它们以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时所消耗的氧气为定值。

(4)脂肪烃完全燃烧耗氧量比较

类别

通式

消耗氧气的量

规律

烷烃

CnH2n＋2

(3n＋1)/2 消耗氧气

烯烃、环烷烃

CnH2n

3n/2 的量成等

差数列

炔烃、二烯烃

CnH2n－2

(3n－1)/2 例4

完全燃烧质量相同的①甲烷

②丙烷

③乙烯

④乙炔

⑤苯

⑥间二甲苯时，耗氧量由多到少的顺序是________________(用序号表示)。

3．烃完全燃烧产物规律

yy

n(CO2)∶n(H2O) 1∶1 ＞1∶1 通式

CnH2n

CnH2n－x

类别

烯烃、环烷烃

炔烃、二烯烃、

苯及其同系物

＜1∶1 CnH2n＋2

烷烃

(1)质量相同的烃，碳的质量分数越大，完全燃烧生成的CO2越多。

(2)碳的质量分数相同的烃，只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后，产生的CO2的量总是一个定值。

4．燃烧时火焰亮度与含碳量的关系比较规律

(1)含碳量越高，燃烧现象越明显，表现为火焰越明亮，黑烟越浓。如C2H2、、等燃烧时火焰明亮，并伴有大量浓烟；而含碳量越低，燃烧现象越不明显，无黑烟，如甲烷；对于C2H4及单烯烃的燃烧则是火焰较明亮，并伴有少量黑烟。

(2)含碳原子较少的各类烃，燃烧时的现象是不同的，烷烃无黑烟产生，烯烃有少量黑烟产生，炔烃及芳香烃有浓黑烟产生。应用燃烧来鉴别简单的烷烃、烯烃和炔烃是一种简单而有效的方法。

三、确定混合烃组成的四种方法

1．平均相对分子质量法

2

假设混合烃的平均相对分子质量为M，则必含相对分子质量比M小或相等(由同分异构体组成的混合气体)的烃。如M<26(烷、炔相混)，则混合烃中一定有CH4，或M<28(烷、烯相混)，则混合烃中一定有CH4。

例5

某温度和压强下，有三种炔烃(分子中均只含一个—CC—)组成的混合气体4g，与足量的H2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．乙烷B．异丁烷C．丁烷D．丙烷

2．平均分子组成法

假设混合烃的平均分子式为CxHy，根据其平均分子组成情况有以下规律：若1

例6

两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.16molCO2和3.6gH2O，下列说法正确的是(

) A．混合气体一定是CH4和C2H4 B．混合气体中一定有CH4，可能含有C2H4

C．混合气体中一定含有CH4，可能含有C2H6 D．混合气体中可能含有C2H2

3．根据烃燃烧规律分析

遇到烃类物质的燃烧问题时，有很多规律可直接应用于解题，如最简式相同的烃，无论以何种比例混合，当总质量一定时，耗氧量不变且生成CO2和H2O的质量均不变；又如分子式为CxHy的烃，当y＝4时，完全燃烧反应前后物质的物质的量相等。

例7

两种气态烃以任意比例混合，在105℃时，1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体的体积仍是10L。下列各组混合烃中不符合此条件的是(

) A．CH4、C2H4 B．CH4、C3H4 C．C2H4、C3H4 D．C2H2、C3H6

四、巧妙分割，判断有机物分子中原子的共线和共面

1．记住几种有机物分子的空间构型

(1)甲烷，正四面体型结构，C原子居于正四面体的中心，分子中的5个原子中没有任何4个原子处于同一平面内。其中任意三个原子在同一平面内，任意两个原子在同一直线上。

(2)乙烯，平面形结构，分子中的6个原子处于同一平面内，键角为120˚。

(3)乙炔H—C≡C—H，直线形结构，分子中的4个原子处于同一直线上。同一直线上的原子当然也处于同一平面内。

(4)苯，平面形结构，分子中的12个原子都处于同一平面内。

特别提示

(1)以上4种分子中的H原子如果被其他原子(如C、O、N、Cl等)所取代，则取代后的分子构型基本不变。

(2)共价单键可以自由旋转，共价双键和共价三键则不能旋转。

(3)有关判断规律

①任何两个直接相连的原子在同一直线上。

②任何满足炔烃结构的分子，若只含一个碳碳三键，与其三键碳相连的所有原子均在同一直线上。

③在中学所学的有机物中，所有的原子能够共平面的有

3

CH2===CH2、CH≡CH、C6H6、、

CH2===CH—CH===CH2、。

2．巧妙分割，“分片”组合

(1)一点定面

若在分子结构中有一个碳原子形成四个单键，则该分子中所有原子不可能共面。

(2)巧分割，妙组合

若要分析有机物中碳原子的共线、共面问题，要进行单元分割，必要时要兼顾分子对称性。

如：下面分子中共面碳原子、共线碳原子最多各有几个？

由于苯环为平面正六边形结构，该有机物的碳架结构如下：

由上图可截取出3种分子的片断，由于单键可以旋转，再根据乙烯、乙炔、苯的分子构型，即确定共面碳原子最多有12个，共线碳原子有6个。

例8

下列关于的说法正确的是(

) A．所有的碳原子不可能在同一平面内 B．最多只可能有9个碳原子在同一平面内

C．有7个碳原子可能在同一条直线上 D．只可能有5个碳原子在同一条直线上

五、卤代烃在有机合成中的作用

1．卤代烃的作用

卤代烃既可以发生消去反应生成烯烃，又可以发生取代反应引入羟基，所以在有机合成中引入官能团时，常常使用卤代烃作为中间桥梁，经过消去、加成、取代等一系列反应，得到目标产物。

(1)引入羟基官能团制备醇或酚

由于一些卤代烃可以水解生成醇，故在有机合成题中常利用先生成卤代烃，再水解引入羟基的方法来增加羟基的数目。如1丙醇―→1,2丙二醇，思路是1丙醇消去,丙烯X2,1,2二卤代丙烷1,2丙二醇。又如乙烯→乙二醇，丙烯→1,2丙二醇等均是利用先生成卤代烃再水解得到醇的。

(2)在分子指定位置引入官能团

在有机反应中，反应物相同而条件不同时，可得到不同的主产物，如下式中—R代表烃基，副产物均已略去。条件不同，H和Br所主要加成的位置不同。如

4

例9

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“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__________、__________。

2．在烃分子中引入卤素原子的方法

卤素原子的引入是改变分子性能的第一步反应，在有机合成和有机推断中起着桥梁的作用。

在烃分子中引入—X有以下两种途径：

(1)烃与卤素单质的取代反应

CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl

(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应

CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3—CHBr—CH2Br CH3—CH===CH2＋HBr―→CHBrCH3CH3

CH≡CH＋HBrCH2===CHBr 例10

用有机物甲可制备环己二烯()，其反应路线如图所示：

下列有关判断正确的是(

)

A．甲的化学名称是苯 B．乙的结构简式为

C．反应①为加成反应 D．有机物丙既能发生加成反应，又能发生取代反应

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