高中化學(xué)選修五重要知識(shí)點(diǎn).docx

只有碳、氫兩種元素組成的化合物稱為烴。烴分子中的氫原子被有關(guān)原子或原子團(tuán)取代后的產(chǎn)物，這些有機(jī)物稱為烴的衍生物。 在烴中，分子的碳原子間結(jié)合成鏈的稱為鏈烴（又稱脂肪烴），分子中含有碳環(huán)的稱為環(huán)烴。 鏈烴中，分子中的碳原子之間都以單鍵相連的稱為烷烴；分子中的碳原子間有碳碳雙見得稱為烯烴；分子中碳原子間有碳碳三鍵的稱為炔烴。 環(huán)烴中，分子中有苯環(huán)的稱為芳香烴，分子中沒有苯環(huán)的稱為脂環(huán)烴。脂環(huán)烴中，碳環(huán)中的碳原子之間完全以單鍵相連的稱為環(huán)烷烴。 烴分子中一個(gè)或幾個(gè)氫原子被鹵素原子取代后所生成的化合物，稱為鹵代烴。 有機(jī)化合物分子中，比較活潑、容易發(fā)生反應(yīng)并放映著某類有機(jī)化合物共同特性的原子或原子團(tuán)稱為官能團(tuán)。 含有官能團(tuán)的有機(jī)化合物分子中，與官能團(tuán)直接相連的碳原子稱為-C，其上的氫原子稱為-H；與-C相連的碳原子稱為-C，其上的氫原子稱為-H。 分子結(jié)構(gòu)相似，組成上彼此相差一個(gè)CH2或其整數(shù)倍的一系列有機(jī)化合物為同系列。同系列中的各化合物互稱為同系物。 分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的有機(jī)化合物互為同分異構(gòu)體。 碳骨架異構(gòu)、官能團(tuán)位置異構(gòu)和官能團(tuán)類型異構(gòu)的現(xiàn)象都是結(jié)構(gòu)異構(gòu)現(xiàn)象不同的表現(xiàn)形式。 取代反應(yīng)是有機(jī)化合物分子中某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)代替的反應(yīng)。 烯烴、炔烴、醛、酮、羧酸等分子中的烷基部分能發(fā)生取代反應(yīng)，其中與官能團(tuán)直接相連的碳原子（-C）上的碳?xì)滏I最容易斷裂，發(fā)生取代反應(yīng)。 加成反應(yīng)是有機(jī)化合物分子中的不飽和鍵兩端的原子與其他原子或原子團(tuán)結(jié)合，生成飽和的或比較飽和的有機(jī)化合物的反應(yīng)。 與有機(jī)化合物發(fā)生加成反應(yīng)的試劑有：H2、鹵素單質(zhì)、氫鹵酸、水和氫氰酸等。 消去反應(yīng)是在一定條件下，有機(jī)化合物拖脫去小分子物質(zhì)生成分子中有雙鍵或叁鍵的化合物的反應(yīng)。 溴己烷與NaOH的乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)。 欲由醇脫去水制烯烴，常選用濃硫酸等試劑；欲由鹵代烷脫去氫鹵酸時(shí)，常選用NaOH的乙醇溶液等堿性試劑。 將有機(jī)化合物分子中增加氧原子或減少氫原子的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)。在氧化反應(yīng)中，常見的氧化劑有氧氣、KMnO4溶液、臭氧、銀氨溶液和新制的氫氧化銅的懸濁液。 將有機(jī)化合物分子中增加氫原子或減少氧原子的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。在還原反應(yīng)中，常見的還原劑有氫氣、氫化鋁鋰（LiAlH4）和硼化氫鈉（NaBH4）等。 烷烴、烯烴與炔烴具有相似的物理性質(zhì)。它們均為無色液體，不溶于水而易溶于苯、乙醚等有機(jī)溶劑，密度比水小。分子中有14個(gè)碳原子的鏈烴在室溫下均為氣體；隨著分子中碳原子數(shù)的增加鏈烴的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)逐漸升高，其存在狀態(tài)逐漸由液態(tài)過渡到氣態(tài)。 烷烴、烯烴與炔烴的物理性質(zhì)隨分子中碳原子數(shù)的遞增，呈現(xiàn)如下變化規(guī)律：1. 沸點(diǎn)逐漸升高2. 相對密度（或密度）逐漸增大3. 分子式相同的烴，支鏈越多，沸點(diǎn)越低 不同的烴，碳元素所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所不同。質(zhì)量相同時(shí)分子中碳原子數(shù)相同而碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低的烴，完全燃燒時(shí)放出的熱量越多。 烷烴CnH2n(n1)的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，通常不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，不能是酸性高錳酸鉀溶液褪色。在特殊條件下才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1. 烷烴在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。 燃燒發(fā)生氧化反應(yīng)。 2.分解反應(yīng)。 （制取炭黑） 烯烴CnH2n(n2)的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但比烷烴活潑?？紤]到烯烴中的碳碳雙鍵比烷烴中的碳碳單鍵強(qiáng)，所以大部分烯烴的反應(yīng)都有雙鍵的斷開并形成兩個(gè)新的單鍵。1. 氧化反應(yīng)。a燃燒 b強(qiáng)氧化劑氧化。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。 2.加成反應(yīng)。a能使溴的四氯化碳溶液褪色： b與H2加成： c與水加成 d與HX加成 3.加聚反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)室制乙烯 原理： 濃硫酸與乙醇以體積比3:1混合，加碎瓷片防止爆沸。濃硫酸作用是催化劑，脫水劑。 副反應(yīng)：炔烴CnH2n-2(n2)不穩(wěn)定并且非?；钴S。因此乙炔燃燒發(fā)出大量的熱，乙炔火焰常被用來焊接。1. 氧化反應(yīng)。a氧化燃燒 （火焰明亮并伴有濃烈黑煙） b強(qiáng)氧化劑氧化。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色2.加成反應(yīng)。a能使溴的四氯化碳溶液褪色 a b與HX加成 實(shí)驗(yàn)室制乙炔。 原理 烯烴或炔烴在酸性KMnO4溶液的作用下，分子中的不飽和鍵完全斷裂，生成羧酸、二氧化碳或酮。用酸性KMnO4溶液氧化碳碳雙鍵或碳碳叁鍵可以減短碳鏈。 苯為無色液體，有毒，沸點(diǎn)為80，熔點(diǎn)為5.5；不溶于水，能溶解許多物質(zhì)，是良好的有機(jī)溶劑。1. 氧化反應(yīng) （發(fā)出明亮并帶有濃烈黑煙的火焰）2. 取代反應(yīng) 3. 加成反應(yīng) 苯的同系物1. 取代反應(yīng)甲苯和濃硝酸反應(yīng)制三硝基甲苯(TNT)2. 加成反應(yīng) 3. 氧化反應(yīng)。在苯的同系物中，如果側(cè)鏈所連烴基中與苯環(huán)直接相連的碳原子上有氫原子，它就能被酸性KMnO4溶液氧化側(cè)鏈烴基，常被氧化成羧基。 鹵代烴 所有的鹵代烴與NaOH的水溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)，分子中的官能團(tuán)鹵原子被羥基所取代，發(fā)生取代反應(yīng)生成相應(yīng)的醇。 某些鹵代烴在一定條件下發(fā)生消去反應(yīng)。 醇、酚 烴分子中飽和碳原子上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物稱為醇。 芳香烴分子中苯環(huán)上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物稱為酚。 甲醇是組成最簡單的一元醇，也稱木醇。甲醇是無色，具有揮發(fā)性的液體，沸點(diǎn)為65，有毒，誤服會(huì)損傷視神經(jīng)，甚至死亡。 乙二醇是無色、無臭、具有甜味的粘稠液體，熔點(diǎn)為-16，沸點(diǎn)為197，能與水任意比例互溶，能夠降低水的凝固點(diǎn)，是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)防凍液的主要化學(xué)成分。 丙三醇俗稱甘油，是無色、無臭、有甜味的粘稠液體，沸點(diǎn)為290（分解），能與水任意比例互溶，具有很強(qiáng)的吸水能力。 若醇分子中的烴基是烷基，這種醇稱為飽和醇。CnHn+1OH（n1） 常溫常壓下，飽和一元醇分子中碳原子數(shù)為13的醇能與水任意比例互溶；分子中碳原子數(shù)為411的醇為油狀液體，盡可部分溶于水；分子中碳原子更多的醇為固體，不溶于水。 多元醇分子中的羥基較多，增加了醇分子與水分子間形成氫鍵的幾率，使多元醇的沸點(diǎn)較高，易溶于水。 所有的醇與濃的氫鹵酸發(fā)生反應(yīng)時(shí)，分子中的碳氧鍵發(fā)生斷裂，羥基被鹵原子所取代生成相應(yīng)的鹵代烴和水。 在酸做催化劑及加熱的條件下可發(fā)生分子間的取代反應(yīng)，生成醚和水。 分子中含有-H的醇在一定溫度下發(fā)生消去反應(yīng)生成相應(yīng)的烯烴。 醇羥基中氫氧鍵的極性比較強(qiáng)，容易斷裂，所以羥基中的氫比較活潑，能與鈉、鉀等活潑金屬反應(yīng)。 醇與羧酸也可以發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯和水。酯化反應(yīng)中與脫掉羥基的是羧酸，脫掉氫原子的是醇。 醇可以燃燒生成二氧化碳和水。 有些醇還可以被催化氧化。 醇被氧化成醛的條件是至少有兩個(gè)-H。 醇被氧化成酮的條件是只有一個(gè)-H。 并不是所有的醇的催化氧化反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)由醇到酮、醛的轉(zhuǎn)化。 苯酚俗稱石炭酸，是有特殊氣味的無色晶體，熔點(diǎn)為43，暴露在空氣中會(huì)因部分被氧化而呈粉紅色。常溫下苯酚在水中溶解度不大，溫度高于65時(shí)，則能與水互溶。有一定的殺菌能力，可以做殺菌消毒劑。因苯酚有毒，其濃溶液對皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕性。 受苯環(huán)影響，苯酚分子中的氫氧鍵比醇分子中的氫氧鍵更容易斷裂，能在水溶液中發(fā)生微弱的電離產(chǎn)生H。 苯酚具有弱酸性，能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而醇不能。 苯酚的酸性比碳酸弱。 苯酚分子中的碳氧鍵因受苯環(huán)的影響而不易斷裂，因此苯酚不能與氫鹵酸反應(yīng)生成鹵苯。 苯酚分子的羥基使苯環(huán)容易發(fā)生取代反應(yīng)，在發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，羥基的鄰位和對位上的氫原子較容易被取代。 (這個(gè)反應(yīng)很靈敏，很稀的苯酚溶液就能與溴水反應(yīng)生成白色沉淀。此反應(yīng)可用于鑒別苯酚。) 苯酚的稀溶液遇FeCl3溶液會(huì)立即顯紫色。大多數(shù)酚都能與FeCl3溶液反應(yīng)顯出顏色。 苯酚分子中的苯環(huán)受羥基的影響而被活化，還表現(xiàn)為苯酚能與甲醛發(fā)生聚合反應(yīng)，生成酚醛樹脂。酚醛樹脂是最早生產(chǎn)和使用的合成樹脂。它不易燃燒，具有良好的絕緣性，俗稱電木。 醛、酮 在醛分子中，羰基碳原子分別與氫原子和烴基(或氫原子)相連。 在酮分子中，與羰基碳原子相連的兩個(gè)基團(tuán)均為烴基且二者可以相同也可以不相同。 飽和一元酮和飽和一元醛的通式均為CnH2nO，分子中碳原子數(shù)相同的飽和一元酮與飽和一元醛互為同分異構(gòu)體。 甲醛是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體，沸點(diǎn)為-21，易溶于水。 乙醛是有刺激性氣味的無色液體，沸點(diǎn)為20.8，易溶于水，可由乙醇氧化而得。 苯甲醛是一種有杏仁氣味的液體，沸點(diǎn)為178，工業(yè)上稱其為苦杏仁油。 丙酮是一種有特殊氣味的無色液體，沸點(diǎn)為56.2，能與水任意比例互溶，并能溶解多種有機(jī)化合物。 羰基中的不飽和碳原子，可以發(fā)生加成反應(yīng)。能與醛、酮發(fā)生加成反應(yīng)的試劑有氫氰酸、氨及氨的衍生物、醇等。 酮或醛與氫氰酸加成，反應(yīng)產(chǎn)物的分子比原來的醛分子或酮分子中多了一個(gè)碳原子。所以此類反應(yīng)在有機(jī)合成中可用長碳鏈。 醛和酮都能發(fā)生氧化反應(yīng)。空氣中的氧氣就能氧化醛，一些弱氧化劑如銀氨溶液、新制氫氧化銅的懸濁液也能氧化醛，氧化產(chǎn)物通常為相應(yīng)的羧酸。而酮對一般的氧化劑比較穩(wěn)定，只有很強(qiáng)的氧化劑才能將其氧化。 醛與新制銀氨溶液的反應(yīng)，因生成的薄層附著在潔凈的試管內(nèi)壁形成光亮的銀鏡，也稱銀鏡反應(yīng)。 醛與酮的羰基可以發(fā)生多種還原反應(yīng)，還原產(chǎn)物一般為醇。 糖類是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的醛或酮以及水解后可以生成多羥基醛或多羥基酮的有機(jī)化合物。1mol糖水解后能產(chǎn)生2mol單糖的稱為低聚糖。雙糖是最重要的低聚糖。 單糖是不能水解為更小的糖分子的糖類。葡萄糖和果糖是最重要的單糖，二者互為同分異構(gòu)體，分子式為C6H12O6。 葡糖糖分子CH2-OH(CHOH)4-CHO中有一個(gè)醛基、五個(gè)羥基，是一種六碳醛糖，可發(fā)生銀鏡反應(yīng)和酯化反應(yīng)。 果糖是自然界中甜度最大的單糖，是一種六碳酮糖。 核糖(C5H10O5)和脫氧核糖（C5H10O4）是單糖中兩種重要的五碳醛糖。 雙糖又稱二糖，1mol雙糖能水解成2mol單糖。常見的雙糖有麥芽糖和蔗糖。它們分子式均為C12H22O11。但麥芽糖分子式中含有醛基，具有還原性，蔗糖分子中不含醛基，不具有還原性。 多糖是1mol能水解成n mol(n10)單糖的糖類。多糖廣泛存在于自然界，是一類天然的有機(jī)高分子化合物。常見的多糖有淀粉和纖維素，組成通式為（C6H10O5）n。淀粉與纖維素沒有甜味且不溶于水。淀粉和纖維素水解的最終產(chǎn)物相同，都是葡萄糖。 淀粉是植物的主要儲(chǔ)能子形式，也是人類膳食纖維中糖類的主要來源。 纖維素是自然界里分布最廣的天然高分子有機(jī)化合物。它是植物細(xì)胞壁的主要成分，木材成分的50%和棉花成分的90%都是纖維素。纖維素分子中約有幾千個(gè)葡萄糖單元（C6H10O5），其中每個(gè)葡萄糖單元有三個(gè)醇羥基，因此纖維素的組成通式可寫成C6H7O2(OH)3n。纖維素比淀粉難水解，但可以表現(xiàn)出醇的性質(zhì)。羧酸 分子由烴基（或氫原子）和羧基相連而組成的有機(jī)化合物叫做羧酸。 根據(jù)分子中烴基種類的不同，羧酸可以分為脂肪酸（如乙酸、硬脂酸）和芳香酸（如苯甲酸）。 分子中碳原子數(shù)在4以下的羧酸能與水互溶。隨著分子中碳鏈的增長，羧酸在水中的溶解度迅速減小，直至與相對分子質(zhì)量相近的烷烴的溶解度相近。羧酸的沸點(diǎn)較高，比其相應(yīng)得醇的沸點(diǎn)高。 甲酸(HCOOH)，又稱蟻酸。甲酸是有刺激性氣味的無色液體，能與水、乙醇、乙醚、甘油等互溶。甲酸在工業(yè)上可用作催化劑，在醫(yī)療上可用作消毒劑。 苯甲酸俗稱安息香酸，是白色針狀晶體，易升華，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚。 乙二酸(HOOC-COOH)俗稱草酸，是無色透明晶體，通常含有結(jié)晶水，能溶于水或乙醇，以鈉鹽或鈣鹽的形式廣泛存在于植物中。草酸鈣難溶于水，是人體腎結(jié)石和膀胱結(jié)石的主要成分。 與醇羥基相比，羧基中的羥基可發(fā)生取代反應(yīng)。 羧基中羥基上的氫原子更容易以離子形式電離出來，多以羧酸具有酸性，且酸性強(qiáng)于碳酸。 羧基中的羰基較難發(fā)生加成反應(yīng)，只有在特定的條件或催化劑的條件下，反應(yīng)才能進(jìn)行。 羧酸很難通過催化加氫的方式被還原，用強(qiáng)氧化劑如氫化鋁鋰（LiAlH4）時(shí)才能將羧酸還原為相應(yīng)的醇。另外，羧酸分子中的-H比較活躍，易被取代。 酯 羧酸分子中羧基上的羥基被其他源自或原子團(tuán)取代得到的產(chǎn)物稱為羧酸衍生物。羧酸分子中的羧基去掉羥基后剩余的基團(tuán)被稱為?；?。 酯是一種羧酸衍生物，其分子由?；蜔N氧基（RO）相連構(gòu)成。酯廣泛的存在于自然界中，密度一般比水小，易溶于乙醇和乙醚等有機(jī)溶劑。低級(jí)酯是有香味的液體。 酯能水解是酯的重要化學(xué)性質(zhì)。在酸或堿催化的條件下，酯可以發(fā)生水解反應(yīng)生成相應(yīng)的酸或醇。酯的水解反應(yīng)是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。酯在堿性條件下的水解程度大于在酸性條件的水解程度。 肥皂的主要成分是高級(jí)脂肪酸鹽（鈉鹽或鉀鹽）。高級(jí)脂肪酸鹽可通過油脂在堿性條件下水解制得，所以油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)稱為皂化反應(yīng)。 氨基酸 氨基酸是氨基羧酸分子中羥基上的氫原子形成的取代羧酸。蛋白質(zhì)水解后可以得到氨基酸且得到的均為-氨基酸，即分子中氨基和羧基連在同一個(gè)碳原子上的氨基酸，其結(jié)構(gòu)可表示為。氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基，是一種兩性化合物，通常以兩性離子形式存在。溶液的pH不同，氨基酸分子可以發(fā)生不同的解離。 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有20中，其中8種是人體不能合成的，需要從食物中攝取，它們是賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸和色