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高三化学一轮复习资料第三部分 有机化学
有机化学给学生的印象通常是比较复杂,没有什么头绪,对看似纷繁复杂的反应有一种摸不着头脑的感觉,而这部分知识无论是在高考中的分娄比例还是个人的化学素养的体现上都有着极重析理论及现实意义,而且有机化学在如今的化学发展中居于较活跃的地位。 以官能团为核心,根据官能团的性质来掌握该物质的化学性质,并掌握此一类物质的化学性质,这是学好有机化学知识的前提条件。
指点迷津
牢牢地抓住一些基本的有机概念,基本官能团的反应,由此扩展到整个有机系统的知识是有机知识体系的基本要求。
本部分知识可分为如下三大块: 烃;烃的衍生物;糖类及蛋白质。
在“烃”一章中,主要目的是学习一些有机化学中的基本概念,属有机化学启蒙章节,主要包括:有机物烷、烯、炔的及苯性质,同系物,同分异构体及加成、消除反应等。 无论从考试中的题目含量上,还是知识本身的灵活变通性上,“烃的衍生物”都是有机化学中的核心,也是我们在学习有机化学中应着重花费功夫的地方。包括“醇”、“酚”、“醛”、“羧酸”、“酯”等几大知识块。 在中学阶段,“糖类、蛋白质”知识只能达到初步涉猎的层次,一些基本的概念及知识在本章显得尤为重要。
在有机计算及有机推断中经常用到一个强有力的工具——不饱和度的应用,这在后面的知识中有所叙述。
有机物燃烧前后,掌握压强的变化也是比较重要的能力。
有机实验是很有代表性的,根据一些基本原理设计出新的实验也是我们要掌握的内容。
二、学海导航
思维基础
(一)知识基础
1.列举有机物碳碳键之间彼此连接的可能形式及性质递变。 答:①单键;②苯环中碳碳键;③双键;④叁键. 键长 ①>②>③>④ 键能 ①<②<③<④ 反应活性:③>④>②>①
2.甲烷的空间结构为正四面体型结构.H—C—H键角为109?28’,应将这个规律推广——凡是一个碳原子周围以4个单键与其它原子相结合,无论这些原子是否相同,所形成的以该碳原子为顶点的键角均约为109?28’,这在判断有机分子中各碳原子是否在同一平面上有着积极的意义。
3.烷烃的化学性质:
烷烃在常温下比较稳定,不与强酸、强碱、强氧化剂起反应。
①取代反应:Cl2与甲烷在光照条件下可以发生取代反应,生成CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4及HCl的混合物。
取代反应是一类范围很广的反应,包括硝化、磺化、酯化及卤代烃或酯类的水解等。 ②氧化:烷烃可以燃烧,生成CO2及H2O
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>1000CCH4 C+2H2C4H10△CH4+C3H6,C4H10△C2H6+C2H4③高温分解、裂化裂解: 4. 实验室中制甲烷的方法:
CH3COONa+NaOHCaO△CH4↑+Na2CO3将无水醋酸钠与碱石灰共热可制得甲烷气体。我们需要把这个反应理解为羧酸盐的脱羧反应,这在有机判定上极有意义。
CH2COONa COONaCaO+NaOH△CH35. 根、基、原子团:
答:①根:带电的原子或原子团,如:SO2-4,NH+4,Cl-。 根带电荷,但带电荷的不全都是“根”,如H+,Na+等。 ②基:电中性的原子或原子团,一般都有未成对电子。 H如氯基 Cl ,羟基 O H, C H,一般情况下存在于共价化合物中,但特殊条件下 甲基 H光可形成自由基。Cl:Cl Cl·+Cl·
④原子团:多个原子组成的基团, 可以是根,也可以是基;但是,单原子的基或根不能称为原子团。 6. 同系物:结构相似,在分子组成相差一个或若干个—CH2原子团的物质互相称为同系物。 ①结构相似的理解:同一类物质,且有类似的化学性质。
OHCH2OH例与 不能互称为同系物.②组成上相差“—CH2”原子团:组成上相差指的是分子式上是否有n个—CH2的差别,而不限于分子中是否能真正找出—CH2的结构差别来。 CH 3 如 CH 3 C CH CH 3 CH 2 CH OH 在结构上看不出“—CH2”来, 3 与 OH但仍互为同系物。
H H7.乙烯分子为 C C ,6个原子共平面,键角为120?。 HH
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将此结构扩展,碳碳双键周围的六个原子都共平面。
C2H5OH浓H2SO4170CCH2CH2↑+H2O7. 乙烯的实验室制法:
①反应中浓H2SO4与酒精体积之比为3:1。
②反应应迅速升温至170C,因为在140C时发生了如下的副反应。
H2SO42C2H5OH浓CH3CH2OCH2CH3+H2O140C③反应加碎瓷片,为防止反应液过热达“爆沸”。 ④浓H2SO4的作用:催化剂,脱水剂。
副作用:使乙醇炭化也使炭颗粒氧化,因则所得的乙烯气体中混有SO2、CO2、乙醚蒸气及酒精蒸气等杂质。
⑤该反应温度计应插在液面之下,因为测的是反应液的温度。 9. 烯烃的化学性质(包括二烯烃的一部分) ①加成反应:
1.与卤素单质反应,可使溴水褪色,
CH2CH2+Br2CH2BrCH2BrII.当有催化剂存在时,也可与H2O、H2、HCl、HCN等加成反应
CH2CHCHCH2+Br2CH2BrCHBrCHCH2(1,2-加成)CH2CH2CHCHCHCHCH2+Br2CH2+2Br2CH2BrCH2BrCHCHBrCHCHBrCH2Br(1,4-加成)CH2Br(1,2,3,4-加成) ②氧化反应: I.燃烧
II.使KmnO4/H+褪色
Ⅲ.催化氧化:2CH2 +OCH22催化剂 △2CH3CHO有机反应中,氧化反应可以看作是在有机分子上加上氧原子或减掉氢原子还,原反应可看作是在分子内加上氢原子或减掉氧原子.以上可简称为“加氧去氢为氧化;加氢去氧为还原”,这与无机反应中爱这化合价升降来判断氧化一还原反应并不矛盾。
③聚合:烯烃的聚合过程又是一个加成反应的过程,因而又称为加成一聚合反应,简称加聚反应。 I. 烯烃加聚 nR CH 2 催化剂 CH CH CH2 nRII. 二烯烃加聚
nCH2CHCH2催化剂 CH2CHCHCH2CHnIII. 混合聚合
nCH2CH2+nCH2CHCHCH2+nCH2CHCH2CH2CH2CHCH3
CH2CH2CHt
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10.乙炔: C C H ,线形分子 ,键角为180 °,凡是叁键周围的4个原子CH都在一条直线上. 11.乙炔的化学性质: ①乙炔的氧化反应:
I.燃烧:火焰明亮,产生浓烟,产物为水及二氧化碳 II. 由于“C C”的存在,乙炔可被酸性KmnO4溶液氧化并使其褪色 ②加成反应
CC”的不饱和性引起的,其加成可以控制条件使其仅停留在加炔烃的加成反应是由于“ 1mol的反应物,当然也可以使叁键与2mol反应物发生加成反应. I.加X2(其中可以使溴水褪色).
XHCCH+X2HCXCH,HCXXCH+X2XHCXXCXH
II. 加HCl: HC C H +HCl MgCl 2 CHCl CH2△
III.加H2 : CH+H催HCH2CCH2,H2CCH22+H2催CH3CH3 O
HCIV.加H2O: C H +H 2 O HgSO 4 CH 3 CH (工业制乙醛的方法)
△
12.苯:C6H6,有两种写结构简式的方法: 及凯库勒式 ,从科学性的角度上看,前
者的表述更加合理,因为某分子是平面正六边形结构,各碳碳键完全平匀化,分化中无单纯的碳碳单键及碳碳双键,凯库勒式也有一定的积极意义,如:在数每个碳原子上有几个氢原子,推算分子中不饱和库(见原文详述)时,尤其是涉及到稠环芳烃,优越性自然显露无疑。因而,两种表达方式是通用的,但我建议书写时写凯库勒式,理解分子时按另一种表示法。 对于苯分子中的12个原子同在一平面上,我们可以扩展:与苯环直妆相邻的第一原子与苯环共处同一平面。
13.芳香烃的化学性质:
芳香烃都具有芳香性,但现在意义不是指其气味如何的芳香,而是指性质:芳时性就意味着 “易取代,难加成”这条性质。
(1)取代反应:包括卤代|、硝化及磺化反应
①卤代: 2 Fe Br +Br+HBr I. 只有与液溴反应,则不能与溴水发生反应。
II. 本反应的实际催化剂是Fe与Br2反应生成 FeBr3。 III. 导管末端离吸收液有一定距离,目的防止HBr极易溶于水而使吸收液倒吸,当然,本处吸收也可以改是为一上倒扣于水面的水漏斗。 IV. 导管口附近有白雾生成:由于产生的HBr吸收空气中的水蒸气而形成的氢溴酸小
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液滴。
V. 检验是否生成HBr气体的方法:向吸收液中加入AgNO3溶液,并用HNO3酸化溶液,观察是否有淡黄色沉淀生成。 VI. 本实验导管足够长,起两方面作用:首先是导气,另外可以使由于反应液较热而挥发出的苯及Br2在沿长导管上行的过程中被冷凝而流回反应瓶,防止反应物的损失,此作用可称为“冷凝回流”作用。
BrVII. 最终生成的 呈褐色,因为其中溶解了并没有参加反应的Br2单质,
Br提纯的方法:将不纯的 及NaOH溶液转移至分液漏斗中振荡、分液。
SO4 NO②硝化: +HO-NO ( ) 浓 H 2 2 浓2+H2O60C 水溶
I. 在试管中先加入HNO3,再将H2SO4沿管壁缓缓注入浓HNO3中,振荡混匀,冷却至50~60℃之下,再滴入苯。
II. 水溶温度应低于60℃,若温度过高,可导致苯挥发,HNO3分解,及生成苯磺酸等副反应发生。
NOIII.生成的硝基苯中因为溶有HNO3及浓H2SO4等而显黄色,为提纯 2 ,可用
NaOH溶液及蒸溜水在分液漏斗中洗涤混合物。 IV.纯净的硝基苯无色有苦杏仁味的油状液体。
中毒:硝基苯与皮肤接触或其蒸气被人体吸收均引起中毒,使用时应特别的小心。
CH3
V.同于测链对苯环的影响,使 的取代反应比 更溶易进行。
CH3+3HO-NO2(浓)浓H2SO4CH3 O2NNO2NO2+3H2O
③磺化: ( 浓 ) 70~80C SO 3 H +3HO-NO2+H2O
+3H2Ni(2)加成反应: △
+3Cl2光 C6H6Cl6+6HCl
(3)氧化反应:
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