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烯烃的化学性质-氟的化学性质除了具有强氧化性,与一些有机物反应烯烃炔烃,还有什么?

发布时间:2017-08-19 所属栏目:烯烃的同分异构体

一 : 氟的化学性质除了具有强氧化性,与一些有机物反应烯烃炔烃,还有什么?

氟的化学性质

氟的性质除了具有强氧化性,与一些有机物反应烯烃炔烃,还有什么性质?


氟气的概述、化学性质

一、概述

氟气为浅黄色、剧毒、强腐蚀性气体。具有强烈刺激性特征气味。其沸点为-188.2℃

二、化学性质

氟气是已知的最强的氧化剂。除具有最高价态的金属氟化物和少数纯的全氟有机化合物外,几乎所有有机物和无机物均可以与氟反应。即使是全氟有机化合物,如果被可燃物污染,也可以在氟气氛中燃烧。

氢与氟的化合物异常剧烈,反应生成氟化氢。一般情况下,氧与氟不反应。尽管如此,还是存在两种已知的氧氟化物,即OF2和O2F2。由卤素自身形成的化合物有ClF、ClF3、BrF3、IF5。如上所述,碳或大多数烃与过量氟的反应,将生成四氟化碳及少量四氟乙烯或六氟丙烷。通常,氮对氟而言是惰性的,可用作气相反应的稀释气。氟还可以从许多含卤素的化合物中取代其它卤素。大多数有机化合物与氟的反应将会发生爆炸。

氟气是已知的最强的氧化剂。除具有最高价态的金属氟化物和少数纯的全氟有机化合物外,几乎所有有机物和无机物均可以与氟反应。即使是全氟有机化合物,如果被可燃物污染,也可以在氟气氛中燃烧。

二 : 烯烃的结构特点、化学性质

15周化学辅导(烯烃的结构特点、化学性质)

一、烯烃的结构特点

从乙烯的结构知,乙烯的两个C原子、四个氢原子在同一平面上,如果把乙烯中的四

2个氢原子换成甲基,由于CH2=CH2进行的是SP杂化,所有原子在同一平面上,-CH3却进行

的是SP3杂化,每个C原子处于小四面体的中心,C原子不在同一平面。[www.61k.com]此物质中一定在同一平面的C原子有三个。所以,在烯烃中只有C=C周围原来乙烯的六个原子的位置是一定在同一平面,这往往是考查点,再就是

例1、描述

分子结构的下列叙述中,正确的是:( )

A、有6个碳原子可能都在同一条直线上

B、7个碳原子有可能都在同一平面上

C、有6个碳原子可能在同一平面上

D、不可能有6个碳原子在同一平面上

解析:乙烯的六个原子的位置是一定在同一平面,乙炔的四个原子在同一条直线上。该结构中的后四个原子确实在一条直线上,但三个必定有键角接近与120°,所以A项不正确,而在中双键两边的碳原子共面,而叁键碳两边的碳原子共直线,所以这六个碳原子共面,而甲基的碳原子不能与它们共面。故本题选C。 点拨:乙烯分子中所有原子都在同一平面内,键角为120°。当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时,则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内。

二、烯烃主要化学性质

结构决定性质,由烯烃的结构可以得出含有碳碳双键,双键中的∏键容易断裂而发生加成反应,不稳定易被氧化。

1、加成反应

①CH3-CH=CH2 + H2 CH 3 - CH 2 - CH3

②CH3-CH=CH2 + Br2

3-CHBr-CH2Br

③CH3-CH=CH2 + HCl CH3-CHCl-CH3

由反应②得出可使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色,此反应可区别烷烃和烯烃。同时还可以用来除杂。反应③符合马氏规则,注意方程式的书写。

例2、除去CH4气体中混有的少量乙烯,选用的最佳试剂是 ( )

A、NaOH溶液 B、溴水 C、浓H2SO4 D、酸性KMnO4溶液

解析:要除掉甲烷中的乙烯,可以运用两者的性质,即能除掉杂质,但又不能带入新的杂质,乙烯不与NaOH溶液和浓H2SO4反应,故排除A、C;可以与溴水反应,并且可以除掉乙烯,B正确;也能与酸性KMnO4溶液反应,但是反应后可生成CO2,有新的杂质生成。故本题选B。

点拨:常运用溴水除杂,也可用来鉴别。

2、氧化反应

(1)可燃性:CnH2n + 3n/2 O2 n CO2 + n H2O

例3、一定量的某烃完全燃烧后,将其生成物通入足量石灰水中,经过滤可以得到10g 第1页

烯烃的化学性质 烯烃的结构特点、化学性质

沉淀,称其滤液质量时,其质量减少3.8g,此有机物可能是 ( )

A.CH4 B.C2H2 C.C2H4 D.C2H6

解析:由题意得燃烧: CnH2n + 3n/2 O2

n CO2 + n H2O后产物通入足量石灰水中会有:

Ca(OH)2 + CO2 =CaCO3 + H2O 质量减少

1mol 100g 56g

n 10g m

n(C)= n(CO2) = 0.1mol

m=(56×10)/100g=5.6g

而实际减少为3.8 g,即该烃完全燃烧后生成水5.6-3.8=1.8 g

故有:n(H)=2n(H2O)=1.8/18mol×2=0.2 mol

n(C):n(H)=0.1:0.2=1:2 符合要求的只有C。[www.61k.com)

点拨:燃烧计算是有机化学中的考查热点,烃的燃烧关键是计算C、H的量,或体积变化来考查。

(2)与KMnO4(H+)溶液的反应:

CH3-CH=CH2CH3-=O + CO2 ↑ + H2O

OH

CH3-=CH-CH3CH3 - =O + O=-CH3

CH3 3 烯烃使高锰酸钾溶液褪色,可以用来鉴别烯烃及除掉析烃,但要注意:当双键在1号位时,会生成CO2。

例4、下列各组中,能用高锰酸钾溶液而不能用溴水鉴别的是: ( )

A、甲烷与乙烯 B、环己烷与环己烯

C、己烷与环己烷 D、1-己烯与2-己烯

解析:A、B项,烯烃与高锰酸钾溶液和溴水均反应,两者可鉴别;C项中高锰酸钾溶液和溴水都不能与己烷与环己烷反应,都不能用来鉴别;D项中两烯烃都与高锰酸钾溶液和溴水反应,但现象不同,1-己烯与高锰酸钾溶液反应会有二氧化碳生成。故本题选D。

点拨:高锰酸钾溶液和溴水都可用来对烯烃鉴别,但反应原理不同,导致出现不同的现象,可根据实际情况对试剂选择。

3、聚合反应:

n CH3-CH=CH2 -CH2n

CH3

n CH2=CH2 + n CH3-CH=CH2 CH2-CH2--CH2n

CH3

加聚反应的实质是:不饱和键的断裂和相互加成,不论加成还是聚合,根本原因都是含有不饱和的C=C双键,该知识点的考查主要是化学方程式的书写、结构单元(链节)及单体的判断。

第2页

烯烃的化学性质 烯烃的结构特点、化学性质

例5、某高聚物的结构式如图, 其单体的名称为: ( )

A、2-甲基-1,3-戊二烯和乙烯

B、2,4-二甲基1,3-已二烯

C、2-甲基-1,3-丁二烯和丙烯

D、2,4-二甲基2-已烯

解析:我们可以运用逐次折键法,如图结构式根据结构将结构单元从右端拆开,断开化学键后,断键还会继续成键,需要断开结构式中双键,依次类推,可以断成2-甲基-1,3-戊二烯和乙烯,故本题选A。(www.61k.com)

点拨:找准链节逐次折键,单体的判断应刃而解。

三、强化练习:

1、乙烯与某烷烃以1:4的体积比混合,其体积在相同条件下是等质量氢气体积的1/26,则该烷烃为 ( )

A、C4H10 B、C3H8 C、C2H6 D、CH4

2、把Mmol H2和N mol C2H4混合,在一定条件下使它们一部分发生反应生成W mol C2H6,将反应后的混合气体完全燃烧,消耗氧的物质的量为 ( )

A、M+3N B、MM7M7+3N C、+3N+W D、+3N—W 22222

3、关于烷烃和烯烃的下列叙述正确的是 ( )

A、符合CnH2n组成的烃不一定是烯烃,而符合CnH2n+2组成的烃一定是烷烃

B、碳原子数相同的烯烃X和烷烃Y,X的同分异构体数目一定比Y多

C、碳原子数相同的烯烃X和烷烃Y,X的含碳量一定比Y高

D、碳原子数相同的烯烃和烷烃,完全燃烧生成二氧化碳的质量一定相同

4、可用于区别乙烯和乙烷的试剂是 ( )

A、酸性高锰酸钾 B、溴水 C、溴化钠溶液 D、浓硫酸

5、写出形成CH2-CH=CH-CH2-CH2--

CH3 n聚合物的单体:

________________________________________________________________。

第3页

三 : 烯烃的化学性质

烯烃的化学性质

烯烃的化学性质很活泼,可以和很多试剂作用,主要发生在碳碳双键上,能起加成、氧化聚合等反应。[www.61k.com)此外,由于双键的影响,与双键直接相连的碳原子(α-碳原子)上的氢(α-H)也可发生一些反应。

一. 加成反应

在反应中π键断开,双键上两个碳原子和其它原子团结合,形成两个σ-键的反应称为加成反应。

( 一) 催化加氢

烯烃在催化剂作用下,低温低压既与氢加成生成烷烃。

RCH=CHR + H2RCH2CH2R

( 二) 亲电加成

在烯烃分子中,由于π电子具流动性,易被极化,因而烯烃具有供电子性能,易受到缺电子试剂(亲电试剂)的进攻而发生反应,这种由亲电试剂的作用而引起的加成反应称为亲电加成反应。

对电子具有亲和力的试剂叫做亲电试剂。亲电试剂由于缺少电子,容易进攻反应物上带部分负电荷的位置,由这类亲电试剂进攻而发生发反应称为亲电反应。亲电试

+剂通常为路易斯酸。如: H Br+、Cl+、H3O+、RC+=O、Cl2、Br2、I2、HCl、HBr、HOCl、

H2SO4、F3C─COOH、BF3、AlCl3等

烯烃的亲电加成反应历程

烯烃的亲电加成反应历程可由实验证明

CH2=CH2Br222

BrBr22

BrCl无22

ClCl实验说明:

1.与溴的加成不是一步,而是分两步进行的。因若是一步的话,则两个溴原子应同时

–加到双键上去,那么Cl就不可能加进去,产物应仅为1,2-二溴乙烷,而不可能有1-氯-2-

–溴乙烷。但实际产物中竟然有1-氯-2-溴乙烷,没有1,2-二氯乙烷。因而可以肯定Cl是在

第二步才加上去的,没有参加第一步反应。

2.反应为亲电加成历程

δ

烯烃的性质 烯烃的化学性质

溴在接近碳碳双键时极化成 ,由于带微正电荷的溴原子较带微负电荷的溴原子

δ

更不稳定,所以,第一步反应是Br+首先进攻双键碳中带微负电荷的碳原子,形成溴鎓离子,第二步负离子从反面进攻溴鎓离子生成产物(反面进攻的证明见P142~144)。(www.61k.com]

HH

δδ

H

烯烃的性质 烯烃的化学性质

H

H

烯烃的性质 烯烃的化学性质

Br

HH

第一步

Br

CH2

BrCH2( Cl )

Cl

Br

第二步

在第一步反应时体系中有Na+、Br+,但Na+具饱和电子结构,有惰性,故第一步只有

δ

Br+参与反应,因而无1,2-二氯乙烷生成。烯烃与各种酸加成时,第一步是H+ 加到双键碳上,生成碳正离子中间体,第二步再加上负性基团形成产物。

δ

CC

H

CH

X

H

X

要明确两点:

1)亲电加成反应历程有两种,都是分两步进行的,作为第一步都是形成带正电的中间体(一种是碳正离子,另一种是鎓离子)。 2)由于形成的中间体的结构不同,第二步加负性基团时,进攻的方向不一样,中间体为鎓离子时,负性基团只能从反面进攻,中间体为碳正离子时,正反两面都可以。

烯烃的性质 烯烃的化学性质

烯烃的性质 烯烃的化学性质

烯烃的性质 烯烃的化学性质

δE

δNu

反面进攻

Et

反式加成产物Nu

E反式加成

烯烃的性质 烯烃的化学性质

(第一步)

E

顺式加成

(第二步)

混合产物

烯烃的性质 烯烃的化学性质

一般Br2, I2通过鎓离子历程,HX等通过碳正离子历程。(www.61k.com]

1) 与HX的加成

CH2=CH2 + HX → CH3CH2-X (HX等通过碳正离子历程)

1° HX的反应活性

HI > HBr > HCl > (HF的加成无实用价值。)

2°不对称烯烃的加成产物遵守马氏规则(有一定的取向,即区位选择性)。 例如:

CH3CH=CH2 + HBr

CH3-C=CH2 + HCl

CH33 + CH3-CH22Br80%(主)20%Br3CH33Cl100%上述两例说明不对称烯烃加HX时有一定的取向,马尔可夫尼可夫总结了这个规律,我们把它称为马尔可夫尼可夫规则,简称马氏规则。

马氏规则 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成时,试剂中带正电荷的部分E+ 总是加到含氢较多的双键碳原子上,试剂中带负电荷的部分(

烯烃的性质 烯烃的化学性质

Nu

键碳原子上。

碳正离子的稳定性顺序为:

CH3

CH3CH3

叔(3°))总是加到含氢较少的双CH3>CH3H仲(2°)H>CH3H伯(1°)>CH3

3° 过氧化物效应

当有过氧化物(如 H2O2, R-O-O-R等)存在时,不对称烯烃与HBr的加成产物不符合

烯烃的性质 烯烃的化学性质

马氏规则(反马氏取向)的现象称为过氧化物效应。(www.61k.com)

例如: 过氧化物

CH3-CH=CH2 + HBr

CH3-CH2-CH2-Br反马氏产物(2)加卤素 CH2=CH2 + Br2

烯烃的性质 烯烃的化学性质

CH2BrCH2Br

将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中,溴的颜色很快褪去,常用这个反应来检验烯烃。 (3)加硫酸(加水) 烯烃能与浓硫酸反应,生成硫酸氢烷酯。硫酸氢烷酯易溶于硫酸,用水稀释后水解生成醇。工业上用这种方法合成醇,称为烯烃间接水合法。

CH3CH(OH)CH3 + H2SO4 CH3CH=CH2 + H2SO4 CH3CH(OSO3

烯烃的性质 烯烃的化学性质

H)CH3(4)加次卤酸

烯烃与次卤酸加成,生成β– 卤代醇。由于次卤酸不稳定,常用烯烃与卤素的水溶液反应。如:

CH2=CH2 + HOCl CH2(OH)CH2Cl

5

+ 1 / 2 B2H6CC

HBH2

此反应是用末端烯烃来制取伯醇的好方法,其操作简单,副反应少,产率高。在有机合成上具有重要的应用价值。硼氢化反应是美国化学家布朗(Brown)

与1957年发现的,由此布朗获得了1979年的诺贝尔化学奖。

二、氧化反应

1.用KMnO4或OsO4氧化

1) 用稀的碱性KmnO4氧化,可将烯烃氧化成邻二醇。

3RCH=CH22KMnO44H2O或中性2

OHOH2MnO2KOH

烯烃的性质 烯烃的化学性质

反应中KMnO4褪色,且有MnO2沉淀生成。(www.61k.com)故此反应可用来鉴定不饱合烃。 此反应生成的产物为顺式-1,2-二醇,可看成是特殊的顺式加成反应。

也可以用OsO4代替KMnO4进行反应,见P61。

2)用酸性KMnO4氧化

在酸性条件下氧化,反应进行得更快,得到碳链断裂的氧化产物(低级酮或羧酸)。 KMnOH2SO4R-CH=CH2R-COOH羧酸

烯烃的性质 烯烃的化学性质

CO2 + H2O

RCHR''KMnORO

烯烃的性质 烯烃的化学性质

R

烯烃的性质 烯烃的化学性质

1HR2SO4R''-COOH羧酸

2° 制备一定结构的有机酸和酮,

3° 推测原烯烃的结构。

2.臭氧化反应(用含有臭氧6~8%的氧气作氧化剂)

将含有臭氧(6~8%)的氧气通入液态烯烃或烯烃的四氯化碳溶液,臭氧迅速 而定量地与烯烃作用,生成臭氧化物的反应,称为臭氧化反应。

RR'R''HR''R'HRROOR''HO3H2O2臭氧化物粘糊状,易爆炸,不必分离,

可直接在溶液中水解。2O

为了防止生成的过氧化物继续氧化醛、酮,通常臭氧化物的水解是在加入还原剂(如Zn / H2O)或催化氢化下进行。

例如:

1) O2) Zn/H2OCH33CH3CH3CH3COCH3CHO乙醛丙酮

烯烃的性质 烯烃的化学性质

烯烃臭氧化物的还原水解产物与烯烃结构的关系为:

烯烃结构 臭氧化还原水解产物

CH2= HCHO(甲醛)

RCH= RCHO(醛)

R2C= R2C=O(酮)

故可通过臭氧化物还原水解的产物来推测原烯烃的结构。[www.61k.com]

例如:

臭氧化还原水解产物,

CH3COCH3 OCHCH2CHO HCHO,

原烯烃的结构

3CH3CH

烯烃的性质 烯烃的化学性质

烯烃的性质 烯烃的化学性质

3OCH3CH3-C-CH2CHCH2CHOCH32CH=CH2

3.催化氧化

某些烯烃在特定催化剂存在下能被氧化生成重要的化工原料:

此类反应是特定反应,不能泛用。例如,如要将其它烯烃氧化成环氧烷烃,则要用过氧酸来氧化。

CH3CH=CH2CH3CH32

CH3COOH

烯烃的性质 烯烃的化学性质

四、聚合反应

烯烃在少量引发剂或催化剂作用下,键断裂而互相加成,形成高分子化合物的 反应称为聚合反应。

例如,乙烯的聚合 少量引发剂高压聚乙烯

高压法

烯烃的性质 烯烃的化学性质

n CH2=CH2

乙烯

(单体)2-CH2150~250℃150~300Mpa聚乙烯(高分子)

低压法TiCl4 2H5)3低压聚乙烯

烯烃的性质 烯烃的化学性质

聚乙烯是一个电绝缘性能好,耐酸碱,抗腐蚀,用途广的高分子材料(塑料)。(www.61k.com)

TiCl4 2H5)3 nCH3CH=CH2

50℃10Mpa2CH3

烯烃的性质 烯烃的化学性质

聚丙烯

TiCl4-Al(C2H5)3 称为齐格勒(Ziegler 德国人)、纳塔(Natta 意大利人)催化剂。1959年齐格勒 纳塔利用此催化剂首次合成了立体定向高分子,人造天然橡胶。为有机合成做出了具大的贡献。为此,两人共享了1963年的诺贝尔化学奖。

五、α-H(烯丙氢)的卤代反应

双键是烯烃的官能团,凡官能团的邻位统称为α位,α位(α碳)上连接的氢原子称为α- H(又称为烯丙氢)。α- H由于受C=C的影响,αC-H键离解能减弱。

.故α- H比其它类型的氢易起反应。其活性顺序为:

α- H(烯丙氢)> 3°H > 2°H > 1°H > 乙烯H

有α- H的烯烃与氯或溴在高温下(500~600℃),发生α- H原子被卤原子取代的反应而不是加成反应。

例如:

Cl2CH3-CH=CH2 + Cl2CH2-CH=CH2 + HClClCl+ HCl

烯烃的性质 烯烃的化学性质

卤代反应中α- H的反应活性为:3°α- H > 2°α- H > 1°α- H 例如:

3CH

CH3CH-CH=CH-CH3Br2(1mol)CH3CH33

Br

主要产物CH3CH32Br次要产物

高温下发生取代而不是加成的原因:

高温时反应为自由基取代历程。[www.61k.com)

Cl2 2Cl?

HCl + ?CH2CH=CH2

CL-CH2CH=CH2 CH3CH=CH2 + Cl??CH2CH=CH2 + Cl2

当烯烃在温度低于250℃时与氯反应,则主要是进行加成反应。

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