有机物的化学性质：烃类物质的化学反应详解

有机物的化学性质：烃类物质的化学反应详解

有机物的化学性质是学懂有机物的最重要的一个环节。有机物的化学分离提纯、有机物的制取、有机合成流程的看懂与设计、各种有机实验等，都离不开有机物的化学性质。

有机物的化学性质的不同，是因为有机物的结构的不同，而结构常常与官能团有关。

一、有机物从单个官能团的角度分类

首先分为两大类，一类是只含有C、H两种原子的有机物叫烃，另一类是除C和H外，也含有其它元素的有机物叫烃的衍生物。

烃包括烷、烯、炔、芳香烃等。

烃的衍生物包括含卤素原子的卤代烃，含氧的醇、酚、醛、酸、酯、醚、酮，含氮的有机物，含硫的有机物，含磷的有机物，含更多种元素的有机物等。

二、烃的化学性质

（常见的烃的物理性质中注意两点，都难溶于水，都比水的密度小。）

所有的烃都有一个共同的化学性质，可燃性。石油的主要成分是饱和烃。天然气的主要成分是甲烷。它们都是重要的燃料和有机工业原料。

CxHy＋[x＋(y/4)]O2→点燃→xCO2＋y/2H2O

甲烷的燃烧现象为淡蓝色火焰，乙烯为明亮火焰伴有黑烟，乙炔和苯为明亮火焰伴有浓烟。随着含碳量的增大，烟的浓度变大。

有机反应的反应条件的书写，如果知道，就写对应的反应条件。如果不知道，一般写催化剂、加热、加压等。气体反应会需要加压，有机反应的加热温度不会很高，因为多数有机物的稳定性低。

1、烷

每个C的周围是四个单键，其余为H。

（1）取代反应：与卤素单质反应。

①化学性质由周围有4个单键的C上的H体现。

有机物中只要有这样的H就有和烷一样的化学性质。

②甲烷与氯气的取代：CH4＋Cl2→光照→CH3Cl＋HCl

反应会继续进行，直到生成CCl4为止。

注意的是，此反应与复分解反应的最大区别是，不分反应阶段，只要反应一开始，四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都存在。除非氯气过量，理论上有机产物只有CCl4。

（2）分解反应：多碳烷会分解。（石油的裂化裂解）

C16H34→催化剂加热加压→C8H18＋C8H16（裂化：产生汽油）

C4H10→催化剂加热加压→C2H6＋C2H4（裂解：产生有机化工原料）

反应原理与消去反应类似。

2、烯

含有碳碳双键（）的官能团。

（1）加成反应：碳碳双键中的一个键不稳定，易断裂。

①乙烯的加成：CH2=CH2＋Br2→CH2BrCH2Br

烯可以与很多物质发生加成反应。卤素单质、O2、HCl、H2O等。但与卤素单质Cl2、Br2等反应不需要条件。与O2、HCl、H2O等反应需要条件。

CH2=CH2＋H2O→催化剂加热加压→CH3CH2OH

②不对称的烯烃与极性分子加成时，会产生同分异构体。

CH3－CH=CH2＋HCl→催化剂→CH3－CHCl－CH3或CH3－CH2－CH2Cl

（2）二烯的1，4－加成和1，4－加聚

这儿的二烯特指的是有“－C=C－C=C－”结构的二烯，它能发生一种特殊的加成方式：1，4－加成和1，4－加聚。

CH2=CH－CH=CH2＋Br2→CH2Br－CH=CH－CH2Br

nCH2=CH－CH=CH2→催化剂→－[－CH2－CH=CH－CH2－]n－

1，4－加聚在合成橡胶时是非常重要的一种反应。加聚后得到的高分子再加入一些化合物进行纵向加聚，就可以得到既有硬度又有韧性的橡胶。

（3）氧化反应：与酸性KMnO4反应。碳碳双键易被氧化断裂。

烯的氧化是从－C=C－中间断开，形成CO2、酸或酮：CH2=生成CO2，R－CH=生成R－COOH，RR’C=生成R

R’。

例如，5CH2=CH2＋12KMnO4＋18H2SO4→10CO2＋6K2SO4＋12MnsO4＋28H2O

CH3CH=CH2＋2KMnO4＋3H2SO4→CH3COOH＋CO2＋K2SO4＋2MnsO4＋4H2O

5(CH3)2C=CHCH3＋6KMnO4＋9H2SO4→5CH3

CH3＋5CH3COOH＋3K2SO4＋6MnsO4＋9H2O

有机物发生氧化反应或还原反应是得失电子数的计算方法是：

每增加一个O，失2e-，每减少一个H，失1e-。

每减少一个O，得2e-，每增加一个H，得1e-。

（4）烯的加聚反应（乙烯之间的连续加成）

nCH2=CH2→催化剂→－[－ CH2－CH2－]n－

3、炔

含有碳碳三键（－C≡C－）的官能团。

（1）加成反应：碳碳三键中有两个键不稳定，都易断裂。

CH≡CH＋Br2→CHBr=CHBr

CHBr=CHBr ＋Br2→CHBr2－CHBr2

（2）氧化反应：与酸性KMnO4反应。碳碳三键易被氧化断裂。

烯的氧化是从－C≡C－中间断开，形成CO2、酸：CH≡生成CO2，R－C≡生成R－COOH。

例如，5CH3C≡CH＋8KMnO4＋12H2SO4→5CH3COOH＋5CO2＋4K2SO4＋8MnSO4＋12H2O

（3）加聚反应：有的可以生成导电塑料。

nCH≡CH→催化剂→－[－ CH=CH－]n－

4、芳香烃

含有苯环的特殊结构。芳香烃注意的是苯环结构用的是键线式，苯环的上C如果没有侧链，则有一个H，如果有侧链，则没有H。

（1）取代反应：芳香烃的取代反应是苯环上的H所具有的性质。

苯与溴的取代：

＋Br2→FeBr3→

Br＋HBr

苯与硝酸的硝化：

＋HNO3→浓H2SO4Δ→

NO2＋H2O（HNO3以HO－NO2的方式反应）

甲苯与硝酸的硝化：

CH3＋3HNO3→浓H2SO4Δ→

＋3H2O

苯的取代反应与烷的取代反应属于不同的化学性质。

（2）加成反应：芳香烃的加成反应是因为苯环上的不饱和的碳碳键所具有的性质。但这种键既不是单键，也不是双键。所以，苯既不能像烷一样和卤素单质在光照下发生取代反应，也不能像乙烯一样被氧化，发生加聚反应或和氯气在常温下加成。

＋3H2→催化剂Δ→

（3）氧化反应：当苯环连有侧链时，跟苯环直接相连的C上的H变得活泼，易被氧化，且无论侧链长短，其氧化产物中都有类似于苯甲酸的产物。如甲苯、均能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

苯不能被酸性KMnO4氧化。甲苯、乙苯能。

5

CH3＋6KMnO4＋9H2SO4→5

COOH＋3K2SO4＋6MnSO4＋14H2O

5

CH2CH3＋12KMnO4＋18H2SO4→5

COOH＋5CO2＋6K2SO4＋12MnSO4＋28H2O

跟苯环直接相连的C上没有H时，不被氧化。