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文档简介
1、选修五部分第一章认识有机化合物 第一节有机化合物的分类 一、有机物和无机物的区分有机物的含义1、旧义:含碳元素的化合物碳的氧化物、碳酸以及碳酸盐金属碳化物、象化物除外2、新义:以碳原子为主要骨架的化合物二、有机物的分类1、按碳原子骨架区分1)链状化合物:分子中碳原子连接成链例如:丁烷 ch3-ch2-ch2-ch3、乙醇 ch3-ch2-oh、乙酸CH3-COOH等2)环状化合物:分子中碳原子连接成环a、脂环化合物:如环己烷 O、环戊烷分子中不含有苯环b、芳香化合物:如苯 工、1苯甲酸分子中只含有一个苯环2、按官能团分类1)官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团2)炫:只含有碳、氢元素的有机
2、化合物,如:烷炫、烯炫、快炫、芳香炫3)煌的衍生物:烧分子里的氢原子被其他原子或原子团所取代而形成 的一系列新的化合物a、卤代炫:炫分子中的氢原子被卤族原子取代而形成的化合物b、炫的含氧衍生物:烧分子中的氢原子被含氧原子的官能团 所取代而形成的化合物4)常见的官能团*碳碳双键c=c1 1羟基OH酯基0 OHII 1YC碳碳三键c=c醛基0IICH醍键c0C;卤族原子Cl竣基0II-COH玻基0IIc5)官能团和根(离子)、基的区别*a、基与官能团基:有机物分子里含有的原子或原子团。官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。两者的关系:“官能团”属于“基” 但“基”不一定是“官能团” b、基与根
3、类别基根实例羟基氢氧根区别电子式t 6 i H:6 x电性电中性个单位负电荷存在有机化合物无机化合物电子数9106)常见有机物的主要类别、官能团和代表物质 *类别官能团代表物质和结构筒式烷煌甲烷CH+c=< 1乙烯CH2CH.块烧YK一乙焕CH=CH芳香授米0卤代授X(X表示卤族原子)溪乙烷CHjCH2Br爵OH乙醇 CH3CH2OH酚-OH (羟茶与笨环直连)紫酚醛OII CH0乙薛J 睡 CH:CH竣酸oIIC0H0乙酸 CH5C-<H0 oII 1-C CH乙酸乙帝 CH,CO-CH:OH屣三 c一o乙酸 CH?CH?-O-CHjCH:的0 II -C丙酮 CH5C CH?第
4、二节有机化合物的结构特点一、有机化合物中碳原子的成键特点1、碳原子有4个价电子,能与其他原子形成4个共价键,碳碳之间的结 合方式有单键、双键或三键;多个碳原子之间可以相互形成长短不一 的碳链和碳环,碳链和碳环也可以相互结合,所以有机物结构复杂, 数量庞大。2、单键一一甲烷的分子结构CH4分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键,构成以碳原子为 中心、4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构HH; C?II XH甲烷的电子式甲烷的结构式甲烷分子结构示意图球棍模型比例模型H I HYH I H在甲烷分子中,4个碳氢键是等同的,碳原子的4个价键之间的夹角(键 角)彼此相等,都是109° 28
5、'。4个碳氢键的键长都是1.09X 10-10m。经测定,CH键的键能是413.4 kJ - mOl3、不饱和键1)不饱和键:未与其他原子形成共价键的电子对,常见有双键、三键2)不饱和度:与烷炫相比,碳原子缺少碳氢单键的程度也可理解为缺氢程度3)不饱和度(Q)计算*a、煌CxHy的不饱和度的计算2x 2 y2与碳原子以单键直连的卤族原子或无碳基视为氢原子b、根据结构计算一个双键或环相当于一个不饱和度一个三键相当于两个不饱和度一个碳氧双键相当于一个不饱和度、有机化合物的同分异构现象1、同分异构化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构的现象叫做同分异构。具有同分异构现象的化合物互称为同分异
6、构体。它是有机物种类繁多 的重要原因之一。同分异构体之间的转化是化学变化。同分异构体的 特点是分子式相同,结构不同,性质不同2、同分异构的类别1)碳链异构:由于碳链骨架不同引起的同分异构书写方法(减碳法):主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,苯环排布邻、间、对例如:GHL的同分异构体书写 CH,-CHZ-CHZ-CH2 -CH3-CH3CH CHTHCHlCHlC%ch3I CH3CCHjCHjIch3Ch CHjI ICHjCH-CHCH3注意:从母体取下的碳原子数不得多于母链所剩部分2)位置异构:由官能团位置不同引起的同分异构29官能用 (C=C) 位置异构 CH-CH3- CH?C
7、H =CHs CH-CHC4CH-CR C&CHCH=(H3. H C©CH.CHZC=CH2Ich3 CHyCHTCHj碟架异构产能团,、位置异构3)官能团异构:由于具有不同官能团引起的同分异构4)空间异构(手性异构)由于具有空间四面体结构、互为镜像引起的同分异构3、常见异类异构具有相同C原子数的异类异构有:a、烯炫与环烷炫(CnH2n)b、快炫、二烯炫和环烯炫(CnH2n-2)C、苯的同系物、二快炫和四烯炫等(CnH2n-6)d、饱和一元醇和醍、烯醇和烯醍等(CnH2n+2O)e、饱和一元醛和酮、烯醛和烯酮等(CnH2nO)f、饱和一元竣酸、饱和一元酯和饱和一元羟醛等 (
8、CnHnQ)g、苯酚同系物、芳香醇和芳香醍(CnHUO)h、氨基酸和硝基化合物(CnH2n+1NQ三、有机化合物分子结构的表示方法 1、有机物结构的各种表示方法不性实例含义化学式乙烯GH4、 戊烷GHL用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映 出一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)乙烷CH、烯炫CH表示物质组成的各元素原子最简整数比的式 子,由最简式可求最简式量乙烯用“ ”或“X”表示电子,表示分子中各原 子最外层电子成键情况的式子电子式J-I:H H » C : : C :H球棍模型d乙烯0小球表示原子,短棍表示共价键,用于表示分 子的空间结构(立体形状)比例模型乙烯更用不同
9、体积的小球表示不同的原子大小,用于 表示分子中各原子的相对大小及结合顺序乙烯H H1 1H-C=CH具有化学式所能表本的意义,能反映物质的结 构;能完整地表示出有机物分子中每个原子的 成键情况的式子,但不表示空间结构结构简式乙醇CHCH2OH结构式的简便写法,着重突出官能团键线式乙/酸()人0H表示有机化合物分子的结构,只要求表示出碳 碳键以及与碳原子相连的基团,图式中的每个 拐点和终点均表示一个碳原子书写结构简式时要注意:a、表示原子间形成单键的“一”可以省略;b、C= C OC中的“="、“三”不能省略,但是醛基、竣基则可进一步简写为一CHO -COOH2、有机物分子共线共面1)
10、共线需要碳碳三键,三键与其周围的原子形成共线结构2)共面需要碳碳双键,双键与其周围的原子形成共面结构3、同与不同“相同”的内容“不同”的内容适用范围同系物结构相似、化学性质 相似、分子通式相同分子式不同、物理性质 不完全相同有机物(化合物)同分异构体分子式相同结构不同,物理性质不 完全相同,不同类时化 学性质不同有机物(化合物)同素异形体组成元素相同分子内原子个数不同、 结构不同无机单质同位素质子数相同,化学性 质相同中子数不同,质量数不 同,物理性质有差别原子同种物质组成、结构、性质都相同分子式、结构式的形式及状态可能不同无机物或有机物第三节有机化合物的命名一、链状有机物的命名1、烷炫的命名
11、1)烷基的认识炷分子失去一个氢原子所剩余的原子团叫做炫基。烷炫失去一个氢原子剩余的原子团就叫烷基,用“一R”表示。2)煌基的同分异构碳数较多的烷炫,失去不同位置的氢原子所形成的炫基有所不同,呈现同分异构现象例如:丙烷失去末端碳原子上的氢(一 CH2CH2CH3),和中间碳原子上的氢原子所形成的的炫基(fK )不同3)烷炫的习惯命名法(普通命名法)一CH CH3根据分子里所含碳原子数目来命名。碳原子数在十以内的用甲、乙、 丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示;碳原子数在十以上的用 数字来表示。戊烷的三种异构体,可用“正戊烷”、“异戊烷”、“新戊烷”来区别,这种命名方法叫习惯命名法。4)烷炫的系统
12、命名法a、选主链选择包含碳原子数最多的碳链作为主链,将支链视为H原子,所得烷炫即为母体,碳链等长,要选支链多的为主链b、编序号,定支链以靠近支链的一端为起点,将主链中的碳原子用阿拉伯数字编号,以确定支链的位置,靠支链最近的一端开始编号;靠近简 单支链的一端开始编号;从使各支链编号的和为最小的一端 开始编号c、写名称在写名称时,需要使用短横线“一”、逗号”等符号把支 链的位置、支链的名称以及母体的名称等联系在一起。一般情 况下,阿拉伯数字与中文文字之间用“一”隔开;当具有几个 相同的支链时,则将这些支链合并表示,在支链名称前加上“二”、“三”等表示支链的个数;表示支链位置的阿拉伯数字之间用“,”
13、间隔开;若有多种支链,则按照支链由简到繁 的顺序先后列出。例:一C NTHlCC HTHs2 3H HC3HC系统命名为:3,4,6-三甲基辛烷2,4二甲基一3乙基己烷 的结构式为ch3 chchchch <:h3 I I I CHs CH3 CH3I ch3 2、烯炫、快炫的系统命名烷炫相似,即坚持最长、最多、最近、最简、最小原则,但不同点是 主链必须含有双键或三键1)选主链:选择包含双键或三键的最长碳链作主链,称为“某烯”或 “某快”。2)编号定位:从距双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号 定位。3)写名称:用阿拉伯数字标明双键或三键的位置,用二、三等标明双 键或三键的个数。
14、CH5CCHCH-CHCH3ICHa名称:2甲基一 2,4己烯名称:4甲基一1戊快如:ch2=chch2CH3名称:1 丁烯CH=CC 电CHC H3、苯的同系物的命名一1、苯的同系物的特征”1)只含有一个苯环。2)侧链均为饱和烷炫基。2、苯的同系物的命名苯的同系物的命名是以苯环为母体,侧链为取代基。1)习惯命名法如称为甲苯,称为乙苯二甲苯有三种同分异构体名称分别为邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。2)系统命名法以苯环为主体,将苯环上的支链所在碳编号,原则为:使所有支链所在碳原子的编号之和最小,命名原则:与链状化合物相相同第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法一分离提纯主要方法:1蒸馏1)蒸馏是分
15、离提纯液态有机物的常用方法。2)适用条件:a、有机物的热稳定性较强;b、有机物与杂质的沸点相差较大(一般相差大于30 C)。2重结晶1)将晶体进行溶解或熔融而后又重新从溶液或熔体里析出晶体的过程称之为重结晶2)重结晶原理就是利用被提纯物质与杂质在某溶剂中溶解度的不同将它们分离,从而达到纯化的目的。3)主要步骤:a、溶解一一将样品溶于适当溶剂中,制成饱和溶液。b、热过滤一一利用热过滤装置,除去不溶性杂质。c、冷却一一使结晶析出,可溶性杂质仍留在母液中。d、抽滤一一将结晶与母液分离。注意:晶体经过洗涤干燥后测熔点,如纯度不符合要求,可重复上面操作直到满意为止。4)、剂的选取原则a、不与被提纯物质发
16、生反应。b、被提纯物在高温溶解度较大,在室温或低温溶解度较小。c、杂质在热溶剂中不溶或难溶(过滤除去),或者在冷溶剂中易溶 (留在母液中分离) 。d、易挥发,易与晶体分离。e、能得到较好的晶体。f、环境友好,价廉易得。3萃取与分液1)萃取包括液液萃取和固液萃取。液液萃取的原理是:利用有机物在两种互不相、的、剂中的、解性不同,将有机物从一种、剂中转移到另一种、剂中的过程。固液萃取的原理是: 用有机、剂从固体物质中、解出有机物的过程。2)分液:利用互不相、的液体的密度不同,用分液漏斗将它们一一分离出来。3)操作方法:混合振荡;静置分层;分液4、色谱法原理:利用吸附剂对不同有机物吸附作用的不同,分离
17、、提纯有机物,这种方法就是色谱法。常用吸附剂:碳酸钙、硅胶、氯化铝、活性炭等。、有机物分子结构的确定1、元素分析定性分析:用化学方法鉴定有机物分子的元素组成,如燃烧后C-CO2, H H2O, ClHCl。定量分析:将一定量有机物燃烧后分解为简单有机物,并测定各产物 的量,从而推算出各组成元素的质量分数。实验式:表示有机物分子所含元素的原子最简单的整数比。1)实验方法a、李比希氧化产物吸收法用CuO将仅含C、H、O元素的有机物氧化,氧化后产物 H2O 用无水CaC2吸收,CO2用KOH浓溶液吸收,分别称出吸收前 后吸收剂的质量,计算出碳、氢原子在分子中的含量,其余的 为氧原子的含量。b、现代元
18、素分析法数据处理碳、氢、氧在某有机物中的原子个数比:m(C) m(HzO) 2 m(O)n(C): n(H): n(O) :-441816元素分析只能确定组成分子的各原子最简单的整数比2.相对分子质量的测定一一质谱法1)原理:用高能电子流等轰击样品分子,使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子具有不同 的相对质量,它们在磁场的作用下,到达检测器的时间将因2)质量的不同而有先后, 质荷比:分子离子与碎片 离子的相对质量与其电 荷的比值。由右图可看出,质荷比 最大的数据是46,这就 表示了未知物质A的相 对分子质量。其结果被记录为质谱图。10080-60-203145t
19、t420I |1 I I I I I I I I I I I T1 I304050质荷比未知物a的啜谐图3、红外光谱在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态, 其振动频率与红外光的振动频率相当。所以,当用红外线照射有机物 分子时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或 官能团吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置,从而可以 获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。例如:上面提到的未知物 A的红外光谱图(如下图)上发现有OH键、 CH键和C O键的振动吸收。波蜘cnP4000 3000 2000 15001000 <>50 850 7001006
20、040200 3 4 5 6 7 ft 9 10 11 12 B 14 15波我fpjn未知物A的红外光湃因此,可以初步推测该未知物 A是含羟基的化合物,结构简式 可写为C2H5OHo4、核磁共振氢谱氢原子核具有磁性,如用电磁波照射氢原子核,它能通过共振吸收电 磁波能量,发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号,处在不同 化学环境中的氢原子因产生共振时吸收的频率不同,在谱图上出现的 位置也不同,且吸收峰的面积与氢原子数成正比。从核磁共振氢谱图 上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目。未知物A(C2H5OH)的核磁共振氢谱有三个峰(如图1),峰面积之比是 1 : 2 : 3,它
21、们分别为羟基的一个氢原子、 亚甲基(一CH2一)上的两个氢 原子和甲基上的三个氢原子的吸收峰。 而二甲醍(CH3OCH3)中的六个氢原子均处于相同的化学环境,只有一种氢原子,应只有一个吸收峰(如图2)。吸收强度吸收强度4321043210ppmppm图1未知物A的核磁共振氢谱图2二甲8t的核磁共振氨谱5、各类分析方法的作用传统化学分析法元素分析仪质谱红外光谱核磁共振谱现代仪器分析法第二章烽和卤代烽第一节脂肪烧一、烷炫1、基本概念1)通式:CnH2n+22)不饱和度:0 (高中阶段主要研究链状烷炫)3)代表物质:甲烷CH42、甲烷1)物理性质:无色,气体,无味,密度比空气小,难溶于水,无毒烷炫中
22、碳原子数大于等于4时,烷炫为液态或固态HH2)基本结构:结构式:HiH电子式:H; C: H空间构型:正四面体 I乂HH3)制取方法:使用无水醋酸钠和碱石灰共热制取CH3cOONa+NaOH - CH4+Na2co34)化学性质:比较稳定,与高镒酸钾、强酸、强碱等不反应a、与氧气的反应(燃烧、氧化反应)CH4+2O2 - CO2+2H2O现象:淡蓝色火焰,无烟延伸:I、烷炫燃烧通式CnH“ 3。2nCO2 (n 1)也02II、氧化反应(有机范围)使有机物得到氧原子或者失去氢原子的反应称为氧化反应 b、与氯气的反应(取代反应,光照条件)有机物中的原子或原子团被其他原子或原子团替换的反应 烷炫或
23、烷基上的氢原子发生取代反应的条件一般为光照CH4+CI2 - CH3CIW +HC1 (第一步反应)CH3CI+CI2 - CH2C12(i)+HC1 ©(第二步反应)CH2cI2+CI2 - CHC" +HC1 ©(第三步反应)CHCI3+CI2 CC14 +HCl(g)(第四步反应)现象:无色气体逐渐形成油状液滴,由于溶有部分氯气,液滴 略呈黄绿色、烯炫 1、基本概念1)通式:CnH2n实验式:CH22)不饱和度:1 (单烯炫,只含有一个双键)3)代表物质:乙烯 CH2=CH22、乙烯1)物理性质:无色,气体,稍有气味,密度比空气小,难溶于水2)3)基本结构:
24、化学性质结构式:H H电子式:H : C : : C : H结构简式:CH2=CH2空间构型:六个原子共面结构a、氧化反应i、CH2=CH2+3O2 - 2CO2+2H2O (有黑烟)ii、可使酸性高镒酸钾溶液褪色延伸:烯炫的燃烧通式CnH 2n %O2 nCO2 hfO 2b、与CJ B2、HCl、匕。的反应一一加成反应 有机物通过获得氢原子的方式使三键或双键转变为双键或单键 的反应称为加成反应CH2=CH2+Cl2 - CH2clCH2cl CH2=CH 2+Br2 - CH2BrCH2BrCH2=CH2+HCl - CH2clCH3 CH2=CH2+H2O - CH3CH2OH 共钝二烯
25、的加成方式 1、CH2=CH-CH=CH 2+C12f CH2clCH=CHCH 2cl方式 2、CH2=CH-CH=CH 2+C12f CH2c1CHC1CH=CH2完全力口成:CH2=CH-CH=CH 2+2C12f CH2c1CHC1CHC1CH2c1c、加聚反应ncH2cH2 cH2cH2n一(聚乙烯)加聚反应:有机物通过双键或三键转变单键或双键的方式,使小分子聚合形成大分子的反应4)制取方法:乙醇和浓硫酸共热制取乙烯cH3cH20H cH2=cH2+H2O 温度控制在170C,浓硫酸催化操作关键:由于反应物在140c时会生成乙醍(cH3cH2-O-cHzcH。,所以加热时应迅速,使反
26、应物温度尽快达到 170 c产物验证:需要预先出去混有乙醇蒸汽、S02等杂质,试剂一般选用NaOH溶液,除杂后将气体通入酸性高镒酸钾溶液, 如高镒酸钾褪色,则证明生成了乙烯三、烷炫、烯凝性质的比较1、物理性质递变规律随着碳原子数的增多:1)状态:由气态到液态,再到固态。2)溶解性:都不易溶于水,易溶于有机溶剂。3)熔、沸点:熔、沸点逐渐升高。4)密度逐渐增大。2、化学性质煌的类别代表物质主要化学性质烷炫甲烷取代:与卤族单质在光照 条件下反应氧化:空气或氧气中燃烧烯炫乙烯加成:与H2、X2、HX或 水反应氧化:空气或氧气中燃烧四、烯炫的顺反异构1、烯炫的同分异构体烯炫存在同分异构现象:碳链异构、
27、位置异构、官能团异构、顺反异构2、顺反异构由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式 不同而产生的异构现象称为顺反异构。两个相同的原子或原子团排列 在双键的同一侧称为顺式结构;两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧称为反式异构。如:顺2 丁烯名称:反2丁烯H3C CH3 /G-C/ H H五、快炫1、基本概念1)通式:CnH2n 22)不饱和度:2 (单焕炫,只含有一个三键)3)代表物质:乙快 CH三CH2、乙快1)基本结构:结构式:H C=C-H 电子式: HiC : IC9H 结构简式:CH=CH 空间构型:四个原子共线结构2)物理性质:无色,气体,带有特殊气味,难溶于水
28、,密度比空气小3)化学性质a、氧化反应2CH= CH+5O2 - 4CO2+2H 20 (燃烧,有浓烟)可使酸性高镒酸钾溶液褪色延伸:快炫的燃烧通式3n 1CnH 2n 2 3nO2hCO? g 1)0b、加成反应i、与氢气加成CH = CH+H2 - CH2=CH2CH = CH+2H2 - CH3CH3ii、与氯气加成CH = CH+Cl2 - CHCl=CHClCH = CH+2Cl2 CHC12cHel2iii、与氯化氢加成CH = CH+HCl CH2=CHClCH= CH+2HC1 - CH3cHel2 (情况 1)CH= CH+2HC1 - CH2ClCH2Cl (情况 2)iv
29、与水加成CH = CH+H2O . CH2=CHOHCH=CH+2H2O - CH3CH(OH)2 - CH3CHO+H 2O (情况 1)CH= CH+2H 2O - HOCH2CH2OH (情况 2)c、加聚反应i、单独加聚nCH = CH CH=CHnii、聚氯乙烯的形成CH = CH+HCl CH2=CHClClnCH2=CHCl - -ECHlCH 主4)制取方法a、反应原理:电石与水混合反应制得CaC2+2H 2O - CH = CH+Ca(OH)2由于电石与水反应激烈,为控制反应平稳发生,所以采用食盐水代替水,并 用分液漏斗控制水流速度;碳化钙与水反应剧烈了、且大量放热,另外生成
30、 物之一消石灰在始终呈糊状,极易堵塞孔洞、管口,所以该反应不适宜用启 普发生器进行b、除杂、产物检验除杂:由于电石中常混有硫化钙、磷化钙等杂志,所以制得的乙快中常常混 有硫化氢、磷化氢的杂质,一般选用浓 NaOH溶液或硫酸铜溶液除杂 检验:将除杂后的气体通入修水或者酸性高镒酸钾,若溶液褪色,证明生成 物为乙快六、脂肪炫的来源及其应用1、脂肪炫的来源及其应用脂肪炫的来源有石油、天然气、煤等。石油通过常压分储可以得到石油气、汽油、煤油、柴油等;减压分储可以得到润滑油、石蜡等分子量较大的烷炫;石油的催化裂化及裂解可以得到较多的轻质油和气态烯凝,气态烯炫 是最基本的化工原料;而催化重整是获得芳香煌的主
31、要途径。煤焦油的分储可以获得各种芳香炫;煤的直接或间接液化,可以获得燃料油及多种化工原料。2、比较两种化学工艺:分储与催化裂化石油分储是利用石油中各组分的沸点不同而加以分离的技术。分为常 压分储和减压分储石油催化裂化是将重油成分(如石油)在催化剂存在下,在460520 C及100200 kPa的压强下,长链烷炫断裂成短链的烷炫和烯炫,从而大大提高汽油的产量,如 Ci6H34-C8H18+C8H16。拓展:烧的燃烧规律烧的燃烧通式:4x y _ y _CxHy yO2XCO2 2 H2O421、等物质的量的炫完全燃烧耗氧量决定于"上。 42、在同温同压下,1体积气态炫完全燃烧生成x体积
32、CO2。当为混合炫时, 若x<2,则必含甲烷。3、等质量的炫完全燃烧时,因 1 mol C耗O2 1 mol, 4 mol H耗O2 1 mol,故质量相同的炫,H%越高,耗氧量越多,生成的水越多, CO2越少。4、实验式相同的有机物,不论以何种比例混合,只要混合物的总质量一定,完全燃烧后生成CO2和 匕。及其耗氧量也一定相等。5、同温同压下1体积气态炫完全燃烧前后体积的变化规律CxHy"。2XCO2-H2O42x4x yyy4221)当水为液态时,必为体积缩小的反应yV V后-V前七142)当水为气态时:y 4,体积缩小V V后-V前y-1 y 4,等体变化4y 4,体积增大
33、由此可知,体积的变化与水的状态和氢原子的个数有关,而与碳原子的个数 无关。特别注意CH4、C2H4、C3H4及平均组成为CxH4的气态炫完全燃烧, 水为气态时,为等体反应。补充:常见脂肪炷分子结构和性质的比较1、含碳量比较1)含碳量最低(或含氢最高)的炫是甲烷,烯炫的含碳量均为85.7%, 含碳量最高的是乙快。2)随碳原子的增多,烷炫的含碳量逐渐升高,快炫的含碳量逐渐 降低,二者的极限含量均为85.7%。3)甲烷含碳量低,燃烧时火焰为淡蓝色,燃烧充分;而乙烯、乙快含 碳量较高,燃烧时火焰明亮,且有黑烟,乙快燃烧的火焰更明亮, 烟更浓,燃烧不充分。(利用燃烧现象可以鉴别甲烷、乙烯、乙快)2、脂肪
34、炫分子的几种空间构型1)甲烷型:正四面体,凡是碳原子与四个原子形成四个共价键时 空间结构都是四面体,五个原子中最多三个原子共面。2)乙烯型:平面结构,凡是位于乙烯结构上的六个原子共平面。3)乙快型:直线结构,凡是位于乙快结构上的四个原子共直线。3、结构和性质比较乙烷乙烯乙快分子式C2H6C2H4C2H2H H1 1 11-C-CH1 1H HH H 1 1 HTI'HHC 三 CH分子结构碳原子饱和碳原子未饱和,平面型分子碳原子未饱和,直线型分子活动性稳定活泼活泼取代反应卤代加成反应与 h2、x2、hx、H2O等发生加成与 h2、x2、hx、H2O等发生加成加聚反应能发生能发生氧化反应
35、不能使KMnO4(H+)褪色不能使 KMnO4(H + )褪色不能使 KMnO4(H + )褪色火焰比较明亮火焰明亮,带黑烟火焰明亮,带浓烟鉴别澳水或KMnO4(H+)不褪色澳水或 KMnO4(H + )褪色澳水或 KMnO4(H + )褪色第二节芳香烧一、芳香炫1、定义:结构上由苯环和烷基组成的炫叫做芳香烧,包含苯2、苯的同系物:只含有一个苯环的芳香烧,不含苯芳香烧包含苯的同系物3、苯的同系物的基本概念通式:CnH2n-6结构特点:只含有一个苯环,以苯环为主体,烷基为侧链状态:液体或固体,一般都带有特殊气味4、代表物质:芳香炫:苯苯的同系物:甲苯二、苯1、基本结构化学式:C6H6结构简式:(
36、凯库勒式) 或 苯分子中并没有碳碳双键,不饱和度:42、物理性质无色,液体,带有特殊气味,密度比水小,难溶于水,易挥发,有毒3、化学性质1)氧化反应2c6H6+15O2 - 12CO2+6H2O (带浓烟)2)取代反应a、与液澳反应:需要加入少量铁粉,铁与液澳生成澳化铁,澳化铁可以催化苯的澳代+Br2 -+HBrb、与浓硝酸反应(硝化反应)反应需要浓硫酸催化和吸水+HO NO2+H 203)加成反应苯在一定条件下可与氢气加成,生成环己烷三、甲苯1、基本结构化学式:C7H8,结构简式:不饱和度:4' '2、物理性质无色,液体,无味,密度比水小,难溶于水,有毒3、化学性质1)氧化反
37、应燃烧:弓+9。2 - 7CO2+4H2。(带浓烟)KMnO4氧化:侧链上的甲基被氧化为竣基2)取代反应苯环上的取代:与液澳混合反应,FeBr3催化+3HBr侧链上的取代:与氯气在光照条件下硝化反应:在浓硫酸和浓硝酸共热情况下反应+3HO-NO 2 一+3H2O3)加成反应:一定条件下与氢气催化加成+3H2四、苯、甲苯的结构以及性质的相似点和不同点苯甲苯结构相同点都含后苯环结构不同点苯环上无取代基含甲基分子间的关系结构相似,组成相差CH2,互为同系物化Br2 的 CCl4不反应不反应学KMnO4 (H + )不反应被氧化溶液褪色性浓HNO3、浓硝化硝化质H2SO4混合液第三节卤代烽一、卤代炫的
38、代表物质一一澳乙烷B-HI CHHICIH-H结构简式:CH3cH2Br1、基本结构化学式:C2H 5Br结构式:官能团:一Br2、物理性质无色,液体,无味,密度比水大,难溶于水,易溶于有机溶剂3、化学性质1)取代反应卤代炫的水解:强碱水溶液、加热条件下发生第一步:CH3CH2Br + HO H CH3CH2OH + H Br第二步:HBr + NaOH - NaBr + H 2O总反应:CH3CH2Br + NaOH CH3CH20H + NaBr2)消去反应从分子中脱去一个或几个小分子(匕。、HX等)而形成不饱和键 强碱的醇溶液、加热条件下发生CH3CH2Br + NaOH CH2=CH
39、2 T +NaBr+H 2O产物验证:因生成物中常混有乙醇蒸汽,需要出去杂质,试剂选用水,除杂后将气体通入酸性 KMnO,,如溶液褪色可证明生成物 、卤代炫1、卤代炫的分类1)根据卤族原子分类:分为氟代炫、氯代炫、澳代炫和碘代炫2)根据炫基分类:分为饱和卤代炫、不饱和卤代炫和芳香卤代炫3)根据卤族原子数目分类:分为一卤代炫和多卤代炫2、卤代炫的物理性质1)都不溶于水,可溶于大多数的有机溶剂。2)卤代炫的沸点和密度都大于同碳原子的炫。3)沸点随碳原子数的增加而升高,密度却随碳原子数的增加而减小。4)所含碳原子数相同时,支链越多,沸点越低。5)室温下,少数卤代炫(如CH3CI)为气体,其余为液体,
40、碳原子数较 多的卤代炫为固体。3、卤代煌的化学性质1)取代(水解)反应RX+H2O R OH + HX 或 RX + NaOH R OH + NaX 注意:a、所有的卤代炫都可发生水解反应。b、利用卤代炫的水解可制取醇类物质例:CH3C1 + H2O - CH30H+HC1(一卤代烃可制一元醇),BrCHzCHzBi 2H2O - HOCH 2CH2OH+2HBr(二卤代烃可制二元醇)。如同一个碳原子上连有两个卤族原子,水解产生的两个羟基连在同一个碳上,这种不稳定结构会自行脱水,形成醛基,如:CH2Br2+2NaOH HOCH 20H HCHO2)卤代烃的消去规则:能发生消去反应的卤代烃,在结
41、构上必须具备两个条件:一是分子中碳原子数A 2;二是与X相连的碳原子的相邻碳原 子上必须有氢原子。注意:卤代烃发生消去反应和水解反应的外界条件不同,在醇和强碱存在的条件下发生消去反应,在水和强碱存在条件下发生水解反应。R CH2CH2X+NaOH R CH=CH 23)多卤代烃的消去:遵守卤代烃消去规则第一步消去:XCH2cH2X+NaOH CH2=CHX+NaX+H 20第二步7肖去:CH2=CHX+NaOH CH三CH+NaX+H 20总反应:XCH2cH2X+2NaOH CH 三 CH+2NaX+2H 204、卤代烃中卤族元素的检验卤代烃不溶于水, 也不能电离出 X -, 分子中卤族元素
42、的检验步骤如下:1)将卤代烃与过量NaOH 溶液混合,充分振荡。2)然后,向混合液中加入过量的稀HNO 3以中和过量的 NaOH 。3)最后,向混合液中加入AgN03溶液。若有白色沉淀生成,则证明卤代烃中含氯原子; 若有浅黄色沉淀生成, 则证明卤代烃中含溴原子。注意:也可用强碱的醇溶液共热产生X -,无论用何种方式,都必须在加入AgN03溶液之前,先加过量稀 HNO3中和过量的NaOH, 以免对 X - 的检验产生干扰5、卤代烃的同分异构体主要考虑两个方面:碳的骨架异构(碳链异构)和卤素原子的位置异构。第三章烧的含氧衍生物第一节醇和酚一、醇1、醇的定义:羟基直接连在脂肪炫基上形成的化合物叫做醇
43、2、醇的分类1)煌基:区分为饱和醇和不饱和醇2)羟基数目:区分为一元醇和多元醇3)是否含芳香炫基:区分为芳香醇和脂肪醇4)与羟基直连碳上的直连氢数:伯醇(2)、仲醇(1)、叔醇(0)3、醇的通式1)链状饱和醇:CnH2n+2。2)链状烯醇:CnH2nO 3)芳香醇:&H2n-6。4、代表物质:乙醇、乙醇1、基本结构? F分子式:C2H60 结构式:H-C-C-)-H 结构简式:CH3CH2OHH H2、物理性质:无色,液体,带有特殊气味,密度比水小,可与水互溶,易挥发,是一种良好的有机溶剂,俗称酒精2、化学性质1)取代反应a、与金属白反应(K、Na、Ca、Mg等)2CH3CH2O-H+
44、2Na - 2CH3CH2ONa+H 2 T断键基理:氧氢键断裂,氢原子构成氢气分子b、与卤化氢的取代CH3CH2-OH+H-X CH3CH2X+H 2。断键基理:碳氧键断裂,羟基与卤化氢中的氢原子形成水分子c、分子间脱水:与浓硫酸混合共热(140C)条件下反应2CH3CH2-OH CH3CH2-O-CH2CH3+H2O断键基理:一个乙醇分子中碳氧键断裂,另一个分子中的氧氢键断裂,两个分子脱下的羟基和氢原子形成水分子2)消去反应与浓硫酸混合共热(170C)条件下反应CH3CH2-OH CH2=CH2+H2O断键基理:碳氧键断裂,同时羟基直连碳上的碳氢键断裂,脱下的羟基和氢原子形成水分子,两个碳
45、原子间形成双键实验步骤:在长颈圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1 : 3)的混合液20 mL,放入几片碎瓷片,以避免混 合液在受热时暴沸。加热混合液,使液体温度迅速 升至170 C,将生成的气体分别通入酸性高镒酸钾 溶液和澳的四氯化碳溶液中。实验现象:a、温度升至170 C左右,有气体产生,该气体使澳 的四氯化碳溶液的橙色和酸性高镒酸钾溶液的 紫色依次褪去。b、烧瓶内液体的颜色逐渐加深,最后变成黑色。实验结论:乙醇在浓硫酸的作用下,加热至 170 C时发生消去 反应生成乙烯。3)氧化反应a、燃烧反应C2H5OH+3O2 - 2CO2+3H2。b、催化氧化:与氧气在加热条件、铜或银的催化作
46、用下发生反应2Cu+O2 2CuOCuO+CH3CH2OH - Cu+CH3CHO+H2O总、:2CH3CH2OH+O 2 7 2CH3CHO (乙醛)+2H2O断键基理:氧氢键断裂、碳氢键断裂,同时碳氧之间形成双键c、叔醇的催化氧化2CH3CHOHCH 3+O2 7 2CH3COCH3 (丙酮)+2H2Od、乙醇可被酸性高镒酸钾溶液和重铭酸钾溶液氧化氧化过程:CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH补充:醇氧化成醛或酮的必要条件:与羟基直连的碳原子上必须有直连氢, 否则,不能被氧化氧化规律:若羟基碳上有两个直连氢,则可被氧化成醛 若羟基碳上有一个直连氢,则可被氧化成酮 4、乙醇发生化学
47、反应乙醇分子中5种不同的化学键如图所示:H HIIHCC0HIIH H反应类型断裂的键与金属反应取代反应1脱水反 应分子内消去反应25分子间取代反应12催化氧化氧化反应13与卤化氢反应取代反应2燃烧氧化反应12345三、苯酚1、酚的定义:羟基和苯环直接相连形成的化合物叫做酚2、代表物质:苯酚3、苯酚的基本结构1)化学式:C6H6。2)结构简式: O0H 或C6H5OH4、苯酚的物理性质纯净的苯酚是无色晶体,但放置时间较长的苯酚往往呈粉红色 ,这是由 于部分苯酚被空气中的氧气氧化。苯酚具有特殊的气味 ,熔点为43 C。 苯酚易溶于乙醇等有机溶剂,室温下,在水中的溶解度是9.3 g,当温度 高于6
48、5 C时,能与水混溶。苯酚有毒,但含0.3%0.6%苯酚的水溶液, 常用于医院消毒,称为来苏水5、苯酚的化学性质1)取代反应a、苯酚的酸性(俗称:石碳酸) 苯酚可与碱或强碱性物质反应 C6H5OH+NaOH - C6H5ONa+H2O C6H5OH+Na 2CO3 - C6H5ONa+NaHCO 3 苯酚钠易溶于水C6H5ONa+HCl - C6H5OH J+NaClC6H5ONa+CO2+H2O - C6H50H ; +NaHCO3(无论C02通入多少,都只生成NaHC03)b、苯酚(稀溶液)与滨水的反应0110H日、X卅广、+3Br2 71. (三澳苯酚) +3HBr&由于三澳苯酚
49、时白色难溶物,呈现的现象是出现白色沉淀2)显色反应苯酚遇Fe3+呈现紫色溶液,可用于检验Fe3+3)苯酚分子中,苯环与羟基的相互影响a、在苯酚分子中,苯基影响了羟基上的氢原子,促使它比乙醇分 子中羟基上的氢更易电离,使溶液显弱酸性。在化学性质方面 主要体现在苯酚能与 NaOH反应,而乙醇不与NaOH反应。b、苯酚分子中羟基反过来影响了与其相连的苯基上的氢原子,使 邻、对位上的氢原子更活泼,比苯更容易被其他原子或原子团 取代,主要体现在:苯反应物液澳、苯澳水、苯酚催化剂需要FeBb催化不需要催化剂取代氢原子数13反应速率慢快注意:a苯酚溶液虽然显酸性,但酸性极弱,不能使酸碱指示剂变色。b、苯酚的
50、酸性比碳酸弱,但比HCO3一的酸性强。苯酚会与Na2CO3溶液反应:C6H5OH + Na2CO3.C6H5ONa + NaHCO3, 向苯酚钠溶液中通入CO2时,无论CO2过量与否,产物均为 NaHCO3。四、醇和酚的比较物质乙醇苯甲醇9官能团醇羟基一OH醇羟基一OH酚羟基一OH结构特点-OH与链炫 基相连OH与苯环侧 链碳原子相连OH与苯环直接相 连主要化学性质与钠反应、取代反应氧化反应、酯化反应 无酸性,不与NaOH反应弱酸性、取代反应 显色反应、加成反应 氧化反应特性将灼热的铜丝插入醇中,有*U激 性气味生成(醛或酮)与FeC3溶液反应显 紫色第二节醛一、醛1、含义:由醛基(一CHO)
51、与炫基组成的化合物2、醛的分类1)按醛基数目:区分为一元醛、二元醛、多元醛2)按炫基饱和度:区分为饱和醛、不饱和醛2)按炫基是否含有苯环:区分为脂肪醛、芳香醛3、通式1) 一元醛:R CHO2) 一元饱和醛:CnH加+i CHO 或 CnH2nO 分子式相同的醛、酮、烯醇互为同分异构体4、醛的状态除甲醛为气体,其他醛常温下都呈业态或固态,醛类的熔沸点随碳原子数的增加而升高、乙醛1、基本机构H O结构式: HcCh 结构简式:CH3cHOIH分子式:C2H4。2、物理性质无色,液体,有刺激性气味,液体的密度比水小,沸点低,易挥发, 能跟水、乙醇、氯仿等互溶,有毒,3、化学性质乙醛的化学性质主要由醛基决定1)氧化反应a、与银氨溶液反应(水浴加热)I、银氨的制取在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液,然后一边摇动 试管,一边逐滴滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶 解为止(这时得到的溶液通常叫做银氨溶液),银氨必须现用现 制,使用长期保存的银氨有爆炸的危险Ag+ + NH3 H 2O = AgOH J + NH4+AgOH + 2NH 3 H 2O = Ag(NH 3)2+ OH + 2H2OII、乙醛和乙醛的反应滴入3滴乙醛溶液,振荡后将试管放在热水浴中温热,观察现象。CH3CHO +2Ag(NH3)2OH - CH3COONH 4+ 2Ag ; +
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