烃和烃的衍生物复习 主讲人：王瀛 一.主要的有机物间的相互转化关系 1.烃的衍生物的主要化学性质 类别 卤代烃R-X 醇R-OH 苯酚C6H5-OH 醛RCHO 羧酸RCOOH 酯RCOOR′  代表物 CH3CH2Br CH3CH2OH -OH CH3CHO CH3COOH CH3COOCH2CH3  代 表 物 的 主 要 化 学 性 质 ①与稀NaOH溶液作用生成乙醇 ②与浓NaOH醇溶液作用，发生消去反应生成乙烯 ①与Na发生置换反应生成乙醇钠和氢气 ②与浓硫酸共热到170℃发生消去反应生成乙烯 ③在催化剂作用下，被O2氧化成乙醛 ④与酸发生酯化反应成酯 ⑤与氢卤酸作用生成卤代烃 ①与NaOH反应生成苯酚钠和水 ②与浓溴水作用生成白色三溴苯酚沉淀 ③和FeCl3溶液作用显紫色 ④易被氧化显红色 ⑤液态苯酚与Na反应，生成苯酚钠放出H2 ①发生银镜反应 ②被氧化剂氧化乙酸 ③与H2加成（被还原）生成乙醇 ①具有酸的通性，是弱酸 ②用浓H2SO4作催化和吸水试剂，与醇发生酯化反应生成酯 用稀硫酸做催化剂与水发生水解反应（属于取代）生成乙酸和乙醇  2.烃及其衍生物的相互转化关系 3.苯、甲苯、苯酚化学性质的比较——官能团的相互影响 从煤焦油里分离出苯、甲苯和苯酚，它们的主要化学性质有些相似，也有很大的差别。 （1）与KMnO4(H+)溶液的反应 CH3 苯（ ）不能被KMnO4（H+）氧化，而 ， -C2H5等苯的同系物都能被 KMnO4（H+）氧化，生成苯甲酸，而使KMnO4溶液褪色。无论苯环上的取代烃基含多少个碳原子，总是α-碳被氧化成羧基。 -CH2CH2CH3
-COOH 苯酚不仅使KMnO4溶液褪色，而且由于接触空气后，被氧气氧化而变成红色。 （2）与溴水的反应 苯、甲苯跟溴水均不发生反应，只是萃取水中的溴。而苯酚在室温下与浓溴水顺利发生取代反应而生成三溴苯酚。 （3）芳环上的取代和加H2反应 苯、甲苯、苯酚都能发生卤代、硝化、磺化但反应条件不同。
-Br；
-NO2；
-SO3H+
（C6H12） CH3 CH3 环已烷 -Br -SO3H
CH3 ；
O2N- -NO2；
CH3 ；
（C7H14） (甲基环已烷) Br SO3H 如果不使用催化剂，而是在光照的条件下，则取代反应发生在侧链上 CH2Cl CHCl2 CCl3 -CH3
+ + OH OH
Br- -Br；
-NO2+ ；

-OH 环已醇 多官能团之间要相互影响，如上所述，-CH3，-OH使苯环的邻位和对位碳上的H活泼，比苯更易发生取代反应，而使新引入的取代基定位在-CH3和-OH的邻、对位上。苯环也影响甲基和羟基，使它们也变得活泼，例如，甲烷不能被KMnO4氧化，而甲苯能被KMnO4（H+）氧化，生成苯甲酸。而苯环影响酚羟基，使酚羟基容易失去H原子，被空气氧化，而呈红色。 4.三种羟基性质的比较 （1）羟基中H原子的反应 有机物 电离常数 与Na反应 与NaOH反应 与Na2CO3反应 与NaHCO3反应  醇CH3CH2OH Ka=3.0×10-20 √ — — —  酚C6H5OH Ka=1.0×10-10 （液）√ √ √ —  羧酸CH3COOH Ka=1.8×10-5 √ √ √ √  （2）生成酯的反应条件 乙醇和乙酸成酯反应，需浓硫酸存在的条件下，加热，可生成乙酸乙酯。 O O CH3-C - OH+H - OCH2CH3 CH3C-OCH2CH3+H2O 如果是多元醇制取乙酸酯，应该在乙酸存在的条件下，与乙酸酐反应生成 CHO CHO 酯，如：CHOH +（CH3CO）2O CHOCOCH3 +H2O CH2OH CH2OCOCH3 苯酚也能成酯，但教材中没介绍，在97年高考试题中涉及到酚羟基成酯，现介绍两种苯酚成酯的反应。 酚跟醇不一样，它不能与酸直接酯化成酯，但是可以用酸酐或酰氯等化合物与酚作用制备有机酸酯及无机酸酯。例如： CH3CO O -OH + O —→ -O-C-CH3+CH3COOH CH3CO 醋酸苯酯 醋酸酐 O O -OH +CH3-C-Cl —→ -O-C-CH3+HCl 乙酰氯 3 -OH+POCl3 —→( -O)3PO+3HCl 磷酰氯 磷酸三苯酯 例1:某芳香烃衍生物的化学式为C8H8O4，已知等量的该芳香烃衍生物分别与Na、NaOH、NaHCO3完全反应时，所需三种物质的量之比为3：2：1；又知该化合物分子中苯环上的一氯取代物有两种，写出该衍生物的结构简式。 解：由于与Na反应的取代基，应该有酚羟基、醇羟基和羧基；与NaOH反应的有酚羟基和羧基；而与NaHCO3反应的只有羧基。又由于苯环上的一氯取代物只有两种，那么芳环上应有两种不同的氢原子，那么必然有两种不同的取代基连在苯环的对位上，这个芳烃衍生物的结构简式应该是：HO- -CH-COOH OH 例2：（1997年全国高考第33题）通常情况下，多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的，容易自动失水，生成碳氧双键的结构 -C-OH—→-C=O+H2O，下面8个化合物的转化关系： OH （1）化合物①是_______，它跟氯气发生反应的条件A是_______。 （2）化合物⑤跟⑦可在酸催化下去水生成化合物⑨，⑨的结构简式是_______，名称是_______。 （3）化合物⑨是重要的定香剂，香料工业上常用化合物②和⑧直接合成它，此反应的化学方程式是______________。 解：题给信息是-C-OH—→-C=O+H2O，这是解题关键。根据这一信息，联系 OH 题中化合物①与Cl2反应生成②，②水解生成 -CH2OH，②化合物就是 -CH2Cl ③是 -CHCl2则④是 -CCl3。①一定是 -CH3，条件A是光照。 OH 化合物④是 -CCl3，水解应生成 -C-OH ，不稳定失去1分子水得⑦， OH O O ⑦是 -C-OH。 -C-OH和 -CH2OH在酸催化下发生酯化反应生成化合物⑨， O ⑨是酯，其结构简式是 -C-OCH2- ，名称叫苯甲酸苯甲酯。 O O 化合物②是 -CH2Cl，化合物⑧是2 -C-OH + Na2CO3→2 -C-ONa O +H2O+CO2的产物 -C-ONa。②和⑧直接反应的化学方程式是： O O -CH2Cl+ -C-ONa→ -C-OCH2- +NaCl 例3:为实现以下各步的转化，请在括号中填入适当的常用的试剂（要求写化学式） -COOH -COONa -COONa -COONa 解：①试剂不与酚羟基和醇羟基反应，只与羧羟基反应，应该用NaHCO3。②不与醇羟基反应，而与酚羟基反应，应该用NaOH。③与醇羟基反应应该是金属Na。④试剂是把羧酸盐恢复成羧酸，应该是比苯甲酸更强的酸，可以是HCl或H2SO4。⑤把酚钠盐恢复为苯酚，应该通入CO2。 二.几种重要的有机反应类型: 1.取代反应：有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。例如： ①卤代：CH4+Cl2
CH3Cl+…… +Br2
-Br + HBr ②硝化： +HNO3
-NO2+H2O CH3 +3HNO3
O2N- -NO2 +3H2O ③磺化： +HOSO3H（浓）
-SO3H +H2O OH OH +HOSO3H（浓）
-SO3H + +H2O ④水解：CH3CH2Br+H2O
CH3CH2OH+HBr （HBr+NaOH=NaBr+H2O） CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOH+CH3CH2OH O O ⑤酯化：CH3-C-OH+HOCH3
CH3-C-OCH3+H2O 2.加成反应：有机物分子里的不饱和碳原子与其它原子或原子团直接结合而生成别的物质的反应。因为加成反应发生在具有不饱和键的有机物质中，所以烯烃、炔烃、芳香烃、醛类都能发生加成反应。例如： ①烯烃的加成 CH2=CH2+H2
；CH2=CH2+Br2→ CH2=CH2+H2O
CH3CH2OH ②炔烃的加成 CH≡CH+2H2
；CH≡CH+Br2（2Br2）→ CH≡CH+HCl
CH2=CHCl CH≡CH+H2O
CH3CHO CH≡CH+HCN
CH2=CH-CN（丙烯腈） ③苯的加成（苯没有典型的双键故加成反应比烯、炔要难得多） +3H2
（C6H12） 环已烷 ④醛的加成 O CH3-C-H+H2
CH3CH2OH 因为有机物加氢（或去氧）称为还原反应，故这一反应又是还原反应。 O O OH O CH3-C-H+CH3-C-H
CH3-CH-CH2C-H 3.聚合反应：由不饱和的单体（相同或不相同）通过相互加成的方式结合成高分子化合物的反应叫加聚反应。单体相互作用生成高分子化合物的同时，还有小分子生成的反应叫缩聚反应。二者合称聚合反应。 ①烯的加聚 nCH2=CH2
[ CH2-CH2 ]n 聚乙烯 Cl nCH2=CH
[ CH2-CH ]n Cl 聚氯乙烯 ②苯酚和甲醛的缩聚 OH O OH n +nH-C-H
[ -CH2 ]n +nH2O 酚醛树脂 4.消去反应：有机化合物在适当条件下，从一个分子里相邻的两个原子上脱去一个小分子（如水、卤化氢等），而生成具有不饱和键化合物的反应。例如： ①卤代烃的消去反应 CH3-CH-CH2+NaOH
CH3CH=CH2-NaBr+H2O H Br ②醇的消去反应 CH2-CH2
CH2=CH2+H2O H OH 5.酯化反应：酸和醇作用生成酯和水的反应。 ①有机酸和醇的酯化反应 O O CH3-C—OH+H—O-CH2CH3 CH3C-OCH2CH3+H2O ②无机酸和醇的酯化反应 CH2-OH CH2-O-NO2 CH-OH +3HONO2
CH-O-NO2 +3H2O CH2-OH CH2-O-NO2 三硝酸甘油酯 6.水解反应：化合物和水作用生成两种或两种以上的物质的反应。例如： ①卤代烃的水解 CH3CH2Br+H2O
CH3CH2OH+HBr （HBr+NaOH=NaBr+H2O） ②酯的水解反应 CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOH+CH3CH2OH 7.氧化反应：有机化合物分子中加进氧原子或去掉氢原子的反应。烯、炔、苯同系物的侧链、醇、醛等都能被氧化。例如： ①伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮。 2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O O 2CH3CHCH3+O2
2CH3CCH3+2H2O OH 丙酮 ②醛氧化成酸 2CH3CHO+O2
2CH3COOH ③乙烯氧化成乙醛 2CH2=CH2+O2
2CH3CHO ④丁烷氧化成乙酸 2CH3CH2CH2CH3+5O2
2CH3COOH+6H2O 8.还原反应：有机化合物分子中加氢原子或去掉氧原子的反应。例如： 醛还原为醇CH3CHO+H2
CH3CH2OH 9.颜色反应（显色反应） ①苯酚遇三氯化铁溶液—→紫色 ②淀粉遇碘溶液—→蓝色 例4．1mol烃A，充分燃烧可得8molCO2和4molH2O，烃A可通过如下图的各个反应得到各种化合物和聚合物。 （1）写出8种化合物的分子式（G写结构简式） A _______ B _______ C _______ D _______ E _______ F _______ G _______ H _______ （2）写出化学方程式，指出各属于哪个反应类型 A→B______________；属于_______反应。 A→C______________；属于_______反应。 C→D______________；属于_______反应。 D→H______________；属于_______反应。 A→CO2+H2O______________；属于_______反应。 解：（1）A：C8H8；B：(C8H80n；C：C8H9Br；D：C8H10O；E：C8H8Br2；F：C8H6； Br Br G： -C - CH；H：C10H12O2 Br Br （2）A→B n -CH=CH2
[ CH-CH2 ]n聚合反应 Br A→C -CH=CH2 +HBr—→ -CH-CH3 加成反应 Br OH C→D -CH-CH3 +H2O
-CH-CH3 +HBr 取代反应 （NaOH+HBr=NaBr+H2O） OH D→H -CH-CH3+ O
-CH-CH3 O-C-CH3 属于酯化反应 O A→CO2+H2O C8H8+10O2
8CO2+4H2O 属于氧化反应 三.有机物燃烧的规律: 1.等物质的量的有机物完全燃烧消耗氧气、生成水及二氧化碳的量的比较
烃完成燃烧耗氧气的量由
决定，生成CO2的量由x决定，生成H2O的量由y决定。 含C、H、O三种元素的含氧有机物完全燃烧，也把含氧有机物的化学式改写成烃与氧化物（水及二氧化碳）的组合形式，即CxHy(H2O)n(CO2)m。等物质的量的衍生物完全燃烧耗氧也由
决定，生成CO2的量由化学式中碳原子总数(x+m)决定，生成水的量由氢原子总数(y+2n)决定。 例5：燃烧相同物质的量的下列有机物 A CH3CH3 B CH2=CH2 C CH≡CH D CH3CH2OH E CH3CH2COOH F CH3CH2CHO G CH3CHO （1）消耗O2的量由多到少的顺序是______________。 （2）生成CO2的量由多到少的顺序是______________。 （3）生成H2O的量由多到少的顺序是______________。 解：先改写含氧衍生物的分子式， D．CH3CH2OH→C2H4·H2O E．CH3CH2COOH→C2H6·CO2 F．CH3CH2CHO→C3H4·H2O G．CH2-CH2 O 所以消耗O2的量由多到少的顺序是： F>A=E>B=D>C=G 生成CO2的量由多到少的顺序是： F=E>A=B=C=D=G 生成H2O的量由多到少的顺序是： A=D=E=F>B=G>C 结论：（1）相同物质的量的不同有机物CxHy（H2O）n（CO2）m与CxHy（H2O）n’（CO2）m’（m、n、m′、n′取0、1、2……）完全燃烧耗O2量相同。 （2）在总物质的量相同的前提下，由符合上述条件的有机物组成的混合物，无论以何种比例混合，完全燃烧消耗O2的物质的量相同，且等于相同物质的量所在任一组分充分燃烧的耗O2量。 例6:（95年全国高考试题）有机化合物A、B分子式不同，它们只可能含有碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混合，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时所耗O2和生成水的物质的量也不变。那么，A、B组成必须满足的条件是_______。若A是甲烷，则符合上述条件的化合物B中，分子量最小的是_______，并写出分子量最小的含甲基的B的2种同分异构体的结构简式_______，_______。 解：由于消耗O2的量和生成水的量相同，所以A、B必须符合通式CxHy(CO2)m（m取0，1，2……），即满足化学式中氢原子数相同，且相差m个碳原子，同时相差2m个氧原子。若A是CH4，则通式符合CH4（CO2）m，当m=1时，B的分子量最小，即C2H4O2，其结构简式分别为，CH3COOH和HCOOCH3。 2.等质量的烃完全燃烧时消耗O2，生成CO2和H2O的量的比较 1molC，质量12g，燃烧生成CO2，消耗O21mol，4molH，质量4g，燃烧生成H2O，消耗O21mol。所以等质量的烃完全燃烧，H%越高，耗O2越多，生成H2O的量越多，CO2越少。 通常把CxHy改换成
，
值越大，H%越高，消耗O2的量越多。 例7:燃烧相同质量的下列烃 A CH3CH3 B CH2=CH2 C CH≡CH D CH4 E C6H6 F C8H10 耗O2量由多到少的顺序是______________ 解：A CH3CH3的实验式是CH3，B的实验式是CH2，C的实验式是CH，D实验式是CH4，E的实验式是CH，F的实验式CH1.25，比较实验式得出耗O2由多到少的顺序是：D>A>B>F>C=E。 结论：（1）等质量具有相同实验式的有机物完全燃烧时，耗O2的量相同，生成CO2和H2O的量也相同。 （2）实验式相同的有机物无论以何种比例混合，只要总质量相同，充分燃烧耗O2的量及生成CO2和H2O的量也相同。 （3）质量相等时，无论实验式相同与否，只要H%相同，充分燃烧生成H2O的量相同，如C12H8与 C8H8O3，C12H8与C2H4O3。同理若C%相同，充分燃烧生成CO2的量相同，如 CH4和C10H8O2但耗O2量就不一定相同。 例8:A．B是分子量不等的两种有机物，无论以何种比例混合，只要混合物的总质量不变，完全燃烧后，产生水的质量不变。试写出两组符合上述情况的有机物的分子式，并回答A、B应满足什么条件。 解：在混合物总质量不变的条件下，实验式相同的有机物完全燃烧生成水的质量一定不变。 实验式相同的有：（1）C2H2 -CH=CH2 （2）CH2O C2H4O2 C3H6O3 C6H12O6 （3）C2H4O C4H8O2…… 实验式不同，若H%相等，充分燃烧产生水的质量一定相同，如C12H8与C2H4O3，C8H8O3与C6H4。 B应满足的条件是两化合物H%相等。 四.几条规律： 1.关于相对分子质量: （1）具有n个碳原子的烷烃相对分子质量等于具有（n-1）个碳原子的饱和一元醛的相对分子质量。 例如：Mr（C2H6）=Mr（HCHO）=30 Mr（C3H8）=Mr（CH3CHO）=44 Mr（C5H12）=Mr（CH3(CH2)2CHO）=72 （2）具有n个碳原子的饱和一元醇相对分子质量等于具有（n-1）个碳原子的饱和一元羧酸的相对分子质量。 例如：Mr（C2H5OH）=Mr（HCOOH）=46 Mr（C3H7OH）=Mr（CH3COOH）=60 Mr（C5H11OH）=Mr（C4H8O2）=88 （3）∵R-CHO
RCOOH R-CHO
RCH2OH ∴Mr（RCOOCH2R）=2Mr（RCHO） （4）醇、羧酸、酯、醛（只含C、H、O三种元素）相对分子质量均为偶数。 2.关于通式与同分异构体: CnH2n+2 n≥1仅代表烷烃 CnH2n n≥3时，既代表单烯烃又代表环烷烃 CnH2n-2 n≥4时，既代表单炔烃又代表二烯烃 CnH2n+2O n≥2时，既代表饱和一元不醇又代表饱和一元醚 CnH2nO n≥3时，既代表饱和一元醛又代表饱和一元酮 CnH2nO2 n≥2时，既代表饱和一元羧酸又代表饱和一元酯 当n值相同时，分子式相同，分子结构不同，彼此互称为同分异构体。属于同一类化合物时，称为碳链异构或位置（官能团移位）异构。例如：C4H10O， CH3 在饱和一元醇里，CH3CH2CH2CH2OH与CH3CHCH2OH属于碳链异构，CH3CH2CH2CH2OH与CH3CH2CHOHCH3属于位置异构。C4H10O也符合饱和一元醚的通式，醚结构简式可写成CH3-O-CH2CH2CH3，CH3CH2OCH2CH3，它们属于位置异构。CH3-O-CH2CH2CH3 CH3 与CH3-O-CH-CH3属于碳链异构。而上面写到的任何一种醇和任何一种醚它们属于不同的类别化合物，则称为类别异构或官能团异构。 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u

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