1、第九章 有机化合物 第一节 甲烷 乙烯 苯 煤、石油、天然气的综合利用 考向一 甲烷、乙烯、苯的结构与性质 反应类型的判断 【通考点融会贯通】1.甲烷、乙烯、苯化学性质的比较 物质甲烷乙烯苯与 Br2 反 应Br2 试剂纯溴溴水(或溴的四氯化碳溶液)纯溴反应 条件光照无FeBr3反应 类型取代加成取代物质甲烷乙烯苯氧 化 反 应酸性 KMnO4 溶液不反应使酸性 KMnO4溶液褪色不反应燃烧火焰呈 淡蓝色火焰明亮,带黑烟火焰明亮,带浓烟鉴 别不能使溴水和酸性 KMnO4溶液褪色能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色将溴水加入苯中振荡,分层,上层呈橙色,下层为无色2.有机反应类型的判断(1)依据概念及
2、所含官能团判断 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 当反应条件是稀硫酸并加热时,通常为酯类或糖类的水解反应。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。当反应条件为催化剂并有H2参加反应时,通常为碳碳双键、苯环的加成反应。当反应条件为光照且与卤素单质(Cl
3、2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。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。【通考题触类旁通】角度1 甲烷、乙烯、苯的结构与性质 1.(2018全国卷)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()【解析】选D。甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,因此观察到试管内颜色变浅,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,且氯气易溶于有机物,故观察到试管内壁有浅黄色的油状液滴,只有CH3
4、Cl和HCl为气体,因此反应后气体的体积减小,且HCl易溶于水,因此导致试管内压强减小,饱和食盐水会进入试管内形成一段水柱,因此答案为D。2.(新题预测)下列有关说法正确的是()A.丙烯和苯中均含不饱和碳原子,均可使高锰酸钾溶液褪色,且原理相同 B.在氧气中燃烧生成二氧化碳和水的有机物一定是烃 C.C4H9Cl有4种同分异构体 D.在一定条件下,苯与液溴、硝酸、氢气作用生成溴苯、硝基苯、环己烷的反应都属于取代反应【解析】选C。丙烯被高锰酸钾氧化,而使其褪色,苯不能使高锰酸钾溶液褪色,A错误;烃的含氧衍生物燃烧也生成二氧化碳和水,B错误;丁基有四种不同的结构:CH3(CH2)2CH2、CH3CH
5、2CH(CH3)、(CH3)3C、(CH3)2CHCH2,则C4H9Cl有四种同分异构体,C正确;苯与液溴、硝酸作用生成溴苯、硝基苯的反应属于取代反应,与氢气生成环己烷的反应属于加成反应,D错误。3.(2019重庆模拟)下列化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是()A.甲苯 B.溴苯 C.2-甲基丙烯 D.2-甲基丙烷【解析】选D。直接连着苯环的原子在苯环所在平面上,直接连着碳碳双键的原子共平面,2-甲基丙烷可以看作甲烷分子中3个氢原子被3个甲基代替,4个碳原子不可能在同一平面内。4.(2019开封模拟)下列关于苯的叙述正确的是()A.反应为取代反应,有机产物与水混合浮在上层 B.反应
6、为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟 C.反应为取代反应,有机产物是一种烃 D.反应中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应,是因为一个苯分子含有三个碳碳双键【解析】选B。反应为苯的溴代,生成的溴苯密度比水大,沉降在水底,A错误;反应为苯的硝化,发生取代反应,生成的硝基苯为烃的衍生物,C错误;苯分子中无碳碳双键,D错误。角度2 有机反应类型的判断 5.(2019西安模拟)下列化学变化属于取代反应的 是()A.甲烷在空气中完全燃烧 B.在镍做催化剂的条件下,苯与氢气反应 C.乙醇与乙酸反应制备乙酸乙酯 D.乙烯通入溴水中【解析】选C。甲烷燃烧生成二氧化碳和水,为氧化反应,A错误;在镍
7、做催化剂的条件下,苯与氢气反应生成环己烷,为加成反应,B错误;C.乙醇与乙酸制备乙酸乙酯,属于酯化反应,也为取代反应,C正确;乙烯含有碳碳双键,与溴水发生加成反应,D错误。6.(2019聊城模拟)下列有关化学反应分类说法不正确的是()A.CH4和Cl2混合光照,属于取代反应 B.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,属于加成反应 C.乙醇使酸性K2Cr2O7溶液变绿,属于氧化反应 D.合成聚乙烯,属于加聚反应【解析】选B。CH4和Cl2混合光照,属于取代反应,A正确;乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,属于氧化反应,B错误;乙醇使酸性K2Cr2O7溶液变绿,属于氧化反应,C正确;合成聚乙烯,属于加聚反应,D
8、正确。7.(2019临沂模拟)环丙叉环丙烷(b)由于其特殊的结构,一直受到结构和理论化学家的注意,根据其转化关系,下列说法正确的是()A.b的所有原子都在一个平面内 B.p在氢氧化钠的乙醇溶液中加热生成烯烃 C.m的同分异构体中属于芳香族化合物的共有5种 D.反应是加成反应,反应是消去反应【解析】选C。b中含有饱和碳原子,所以不可能所有 原子都在一个平面内,故A错误;p分子-碳原子上没 有氢原子,所以不能发生消去反应,故B错误;m的同分 异构体中属于芳香族化合物的有 共5种,故C正确。b中双键断裂,两个碳原子上共结合一个基团,所以反应属于加成反应,物质p为卤代烃,卤代烃要发生水解,生成醇,根据
9、同一个碳上连有两个羟基时要脱水,最终生成物质m,故反应的类型先是取代反应后为消去反应,故D错误。8.(新题预测)下列各组内的反应,其实质属于同一类型的是()A.制备酚醛树脂、制取聚苯乙烯 B.酯化反应,酯的水解 C.煤的干馏,石油分馏 D.乙烯的水化、苯的硝化反应【解析】选B。制备酚醛树脂属于缩聚反应,制取聚苯乙烯发生的是加聚反应,A错误;酯化反应和酯的水解反应均是取代反应,B正确;煤的干馏是化学变化,石油分馏是物理变化,C错误;乙烯的水化发生的是乙烯和水的加成反应生成乙醇,苯硝化反应是取代反应,D错误。【加固训练】1.由乙烯推测丙烯(CH2CHCH3)的结构或性质正确的是()A.不能使酸性高
10、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。丙烯与乙烯具有相同的官能团“”,具有与乙烯类似的化学性质,故C正确;丙烯与HCl加成时产物有两种,D不正确。2.(2019张家口模拟)下列能说明苯环对侧链的性质有影响的是()A.甲苯在30 时与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯 B.甲苯能使热的酸性KMnO4溶液褪色 C.甲苯在FeBr3催化下能与液溴反应 D.1 mol甲苯最多能与3 mol H2发生加成反应【解析】选B。甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代反应,甲苯生成三硝基甲苯说明了甲基对苯环的影响,A错误;甲苯可看作是CH4中
11、的1个氢原子被C6H5取代,苯、甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化使其褪色,甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸,苯环未变化,侧链甲基被氧化为羧基,说明苯环影响甲基的性质,B正确;甲苯和苯都能与液溴发生取代反应,所以不能说明苯环对侧链有影响,C错误;苯、甲苯都能与H2发生加成反应,是苯环体现的性质,不能说明苯环对侧链性质产生影响,D错误。考向二 同系物 同分异构体【通考点融会贯通】1.同系物的判断“一差”分子组成上相差一个或若干个CH2原子团“二同”通式相同;所含官能团的种类、数目都要相同(若有环,必须满足环的种类和数量均相同)“三注意”同系物必须为同一类物质;同系物的结构相似;属于同系物的物
12、质,物理性质不同,但化学性质相似 2.同分异构体的判断和书写(1)同分异构体的判断:分子式相同;结构不同。(2)烷烃同分异构体的书写 烷烃只存在碳链异构,书写时应注意要全面但是不重复,一般采用“减碳法”。【通考法一通百通】同分异构体数目的判断 (1)等效氢法 即有机物中有几种氢原子,其一元取代物就有几种,这是判断该有机物一元取代物种数的方法之一。等效氢的判断方法有:同一碳原子上的氢原子是等效的;同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的;处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。(2)基元法 记住一些常见有机物或基团的异构体数目,如甲烷、乙烷、丙烷均无同分异构体,丁烷有2种同分异构体,戊烷有3种同分异构
13、体。可利用常见有机物或基团的异构体数目来推断其他有机物的同分异构体数目,如丙基有2种结构,则丙醇有2种结构,一氯丙烷有2种结构;丁基有4种结构,则丁醇有4种结构,戊酸有4种结构。(3)定一移二法 对于二元取代物同分异构体的判断,可先固定一个取代基的位置,再移动另一个取代基的位置,以确定其同分异构体的数目。【通考题触类旁通】角度1 同系物 同分异构体的判断 1.下列物质中与CH4互为同系物的是()A.C6H6 B.C2H4 C.C3H8 D.C2H2【解析】选C。CH4属于烷烃,化学式不同的烷烃互为同系物。A.C6H6为苯,结构与甲烷不相似,不属于同系物,故A错误;B.C2H4为乙烯,含有碳碳双
14、键,结构与甲烷不相似,不属于同系物,故B错误;C.C3H8为丙烷,与甲烷属于同系物,故C正确;D.C2H2为乙炔,含有碳碳三键,结构与甲烷不相似,不属于同系物,故D错误。2.(20184月浙江选考)下列说法正确的是()【解析】选C。A项,从离取代基近的一端编号,应命名为2-甲基丁烷,错误;B项,选项中的物质分子式相同结构不同,无特殊官能团,互为同分异构体,错误;C项,甲烷分子呈现正四面体结构,四个位置完全等价,正确;D项,虽然二者具有相同的官能团,但官能团的个数不同,组成也不相差CH2,不互为同系物,错误。3.(2019赣州模拟)有机物m、n、p存在如下转化关系。下列说法正确的是()A.m、n
15、不存在同分异构体,p存在多种同分异构体 B.m、n、p均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.m、n、p中所有原子可能共面 D.等质量的m、n、p,完全燃烧耗氧量不相等【解析】选C。n不存在同分异构体,根据m、p的不饱和 度可形成链状的烯烃或炔烃等多种同分异构体,故A错;m是苯,苯分子中不存在碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾 溶液褪色,n含有碳碳三键、p含有碳碳双键,所以均能使 酸性高锰酸钾溶液褪色。故B错;m为苯所有原子共面,n为乙炔所有原子共线、p为苯乙烯,所有原子可能共面,故C正确;因为苯、苯乙烯和乙炔的最简式相同,所以等 质量的苯、苯乙烯、乙炔完全燃烧耗氧量相等,故D错。角度2 同分异构体的书写或
16、数目的判断 4.(2019淮南模拟)春节期间,一种“本宝宝福禄双 全”的有机物刷爆朋友圈,其结构简式如下:(CHO,一种官能团,其名称为醛基),该物质的同分异 构体中具有“本宝宝福禄双全”谐音且两个醛基位于 苯环间位的有机物有()A.4种 B.6种 C.7种 D.9种【解析】选C。如果醛基处于间位,和 属于等效位置,如F固定在号,则Cl在位置,如果F位于,Cl在位置上,如果F位于号,Cl在位置上,共有7种,故C正确。5.(2019南京模拟)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 ,
17、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。【加固训练】1.(2019贵阳模拟)苯的同系物C12H18有多种同分异构体,其中二取代苯的同分异构体(不考虑立体异构)有()A.48种 B.45种 C.42种 D.以上都不是【解析】选B。两个侧链可以有以下组合方式:CH3(1种)、C5H11(8种),共18=8种组合方式;CH2CH3(1种)、C4H9(4种),共14=4种组合方式;C3H7、C3H7,C3H7有2种结构,共3种组合方式。因此两个侧链可以有8+4+3=15种组合方式,每种组合中两个侧链可以有邻、间、对3
18、种位置关系,故共有153=45种结构,B项正确。2.(2019抚顺模拟)以下有机物同分异构体数目判断中不正确的是()A.立方烷()的六氨基(NH2)取代物有3种 B.C3H7ClO(有羟基)的同分异构体数目有5种 C.甲苯与氢气充分加成后的一溴代物有4种 D.分子式为C5H10O2的有机物中能与NaOH溶液反应的有13种【解析】选C。A.可以看作二氢代物,两个氢原子在同 一棱上、在面对角线、体对角线,因此有3种,故A说法 正确;B.先写出C3H7O的结构形式,即CCCOH(氯 原子有三种位置)、(氯原子两种位置)因此共 有五种,故B说法正确;C.甲苯与氢气发生加成反应后 的产物是:,有5种不同
19、的氢原子,因此一 溴代物有5种结构,故C说法错误;D.能与NaOH反应的 是酸或酯,假设此物质是酸,可能的结构是CH3CH2CH2CH2COOH、(CH3)2CHCH2COOH、CH3CH2CH(CH3)COOH、(CH3)3CCOOH,假设此物质是酯,如果是HCOOC4H9,C4H9有CH2CH2CH2CH3、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)3 有4种结构,如果是CH3COOC3H7,C3H7 有CH2CH2CH3、CH(CH3)2有两种结构,如果是CH3CH2COOCH2CH3,只有一种结构,如果是C3H7COOCH3,C3H7有CH3CH2CH2、(CH3
20、)2CH两种结构,共有13种结构,故D说法正确。考向三 煤、石油、天然气的综合利用【通考点融会贯通】化学中的“三馏”“两裂”比较 (1)化学中的“三馏”:干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点相近的各组分组成的混合物变化 类型化学变化物理变化物理变化(2)化学中的“两裂”:名称定义目的裂化在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量,特别是提高汽油的产量裂解在高温下,使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃【通考题触类
21、旁通】1.(2019武汉模拟)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项错误;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项错误;石油分馏可得到石油气、汽油、煤油、柴油和重油等,D项错误。2.(2019太原模拟)下列说法正确的是()A.石油的催化重整可以得到芳香烃,说明石油中含有芳香烃 B.煤的干馏和石油裂解得到的产物相同 C.石油分馏得
22、到的产物可用来萃取溴水中的溴 D.聚丙烯塑料的结构简式为 【解析】选C。石油的催化重整和煤的干馏均可以得到芳香烃,是通过化学变化得到芳香烃,是芳香烃的主要来源,但并不能说明石油和煤中含有芳香烃,A错误;煤的干馏得到的主要是芳香烃,石油裂解得到的主要是短链不饱和气态烃,B错误;石油分馏得到的产物是饱和烃,可用来萃取溴水中的溴,C正确;丙烯的结构 为CH2CHCH3,发生加聚反应时,碳碳双键打开,聚合后得到 ,D错误。3.(2019吉林模拟)下列说法不正确的是()A.煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径 B.煤的干馏过程属于物理变化,通过干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品 C.煤主要含有
23、碳及少量的其他元素,工业上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”的主要原因 D.煤是由无机物和有机物组成的非常复杂的混合物【解析】选B。A.煤的气化是指将煤与水蒸气反应生 成CO和H2,从而转化为气体燃料,燃烧充分,并除去硫 元素,煤的液化是指将煤与H2在催化剂作用下转化为 液体燃料(直接)或利用煤产生的H2和CO通过化学合成 产生液体燃料或其他液体化工产品(间接)的过程,从 而充分燃烧,减少污染物的产生,A正确;B.煤的干馏是 指在隔绝空气的条件下,将煤加强热分解得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品的过程,是化学变化,B错误;C.煤里主要含有碳及少量的其他元素如S元素,燃烧时S转化为SO2,导致酸雨的形成
24、,C正确;D.煤是由无机物和有机物组成的非常复杂的混合物,D正确。4.下列关于资源综合利用的说法中,错误的是()A.石油主要是由气态烃、液态烃和固态烃组成的混合物 B.轻质油常压蒸馏的主要产品为汽油、煤油和柴油 C.催化裂化的目的是提高汽油、煤油和柴油等轻质 油的产量 D.煤的干馏和石油的分馏均属于化学变化【解析】选D。石油是碳原子数在150的烃类的混合物,而碳原子4的为气态烃,随着碳原子数的增大,逐渐变为液态和固态,故石油中含气态、液态和固态烃,A正确;重油需要减压蒸馏,轻质油常压分馏即可获得汽油、煤油和柴油,B正确;石油的催化裂化的目的是获得轻质油,提高汽油、煤油和柴油等轻质油的质量和产量,C正确;煤的干馏属于化学变化,石油的分馏属于物理变化,D错误。【加固训练】(2019温州模拟)下列关于石油的说法不正确的 是()石油是混合物,其分馏产品汽油为纯净物 煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠 石油产品都可用于聚合反应 石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃 A.B.C.D.【解析】选A。石油分馏获得的汽油、煤油等产品均为混合物,错误;烷烃不能发生聚合反应,错误。
