有机化学知识点归纳
一、有机物的结构与性质
1、官能团的定义:决定有机化合物主要化学性质的原子、原子团或化学键。
(1)烷烃
A) 官能团:无 ;通式:C n H 2n +2;代表物:CH 4
B) 结构特点:键角为109°28′,空间正四面体分子。烷烃分子中的每个C 原子的四个价键也都如此。 C) 物理性质:1. 常温下,它们的状态由气态、液态到固态,且无论是气体还是液体,均为无色。
一般地,C1~C4气态,C5~C16液态,C17以上固态。
2. 它们的熔沸点由低到高。
3. 烷烃的密度由小到大,但都小于1g/cm^3,即都小于水的密度。
4. 烷烃都不溶于水,易溶于有机溶剂 D) 化学性质:
①取代反应(与卤素单质、在光照条件下) CH 4 + Cl2②燃烧 ③热裂解
光
光
CH 3Cl + HCl ,CH CH 2Cl 2 + HCl ,……。 3Cl + Cl2
点燃
CO 2 + 2H2O C + 2H2
化学键:C=C 、— C ≡ C —
官能团
原子:—X
原子团(基):—OH 、—CHO (醛基)、—COOH (羧基)、C 6H 5— 等
2、常见的各类有机物的官能团,结构特点及主要化学性质
CH 4 + 2O2
CH 4
高温 隔绝空气
催化剂
C 16H 34 C 8H 18 + C8H 16
加热、加压
④烃类燃烧通式:
y y 点燃
C x H t +(x +) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O
42
y z y 点燃
-) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O 422→CH 4↑+Na 2CO 3
△ CaO
⑤烃的含氧衍生物燃烧通式: C x H y O z +(x +
E) 实验室制法:甲烷:CH 3COONa +NaOH
注:1. 醋酸钠:碱石灰=1:3 2. 固固加热 3. 无水(不能用NaAc 晶体) 4.CaO :吸水、稀释NaOH 、不是催化剂
(2)烯烃:
;通式:C n H 2n (n ≥2) ;代表物:H 2C=CH2 A) 官能团:B) 结构特点:键角为120°。双键碳原子与其所连接的四个原子共平面。 C) 化学性质:
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①加成反应(与X 2、H 2、HX 、H 2O 等)
CH 2=CH2 + Br2CH 2=CH2 + HX
CCl 4 催化剂
BrCH 2CH 2Br CH 3CH 2X
催化剂
CH 2—CH 2n
CH 2=CH2 + H2O
催化剂
加热、加压
CH 3CH 2OH
②加聚反应(与自身、其他烯烃) n CH 2=CH2③燃烧
CH 2=CH2 + 3O2
点燃
2CO 2 + 2H2O 催化剂
④氧化反应 2CH 2 = CH2 + O22CH 3CHO
⑤烃类燃烧通式:C x H y +(x +
y y 点燃) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O 42
D) 实验室制法:乙烯:CH 3CH 2H 2C CH 2↑+H 2O
注:1.V 酒精:V 浓硫酸=1:3(被脱水,混合液呈棕色)2. 排水收集(同Cl2、HCl )控温170℃(140℃:乙醚) 3.碱石灰除杂SO2、CO2 4.碎瓷片:防止暴沸
E) 反应条件对有机反应的影响:
CH 2=CH -CH 3+HBr CH 2=CH -CH 3+HBr
CH 3CH 3(氢加在含氢较多碳原子上,符合马氏规则)
CH 3-CH 2-CH 2-Br (反马氏加成)
F )温度不同对有机反应的影响:
CH CH CH CH 2+ Br2
2CH CH 2
CH CH CH CH 2+ Br2
(3)炔烃:
2CH
CH CH 2
A) 官能团:—C≡C— ;通式:C n H 2n —2(n ≥2) ;代表物:HC≡CH
B) 结构特点:碳碳叁键与单键间的键角为180°。两个叁键碳原子与其所连接的两个原子在同一条直线上。 C) 物理性质:纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。微溶于水,易溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂。工业品乙炔带轻微大蒜臭。由碳化钙(电石) 制备的乙炔因含磷化氢等杂质而有恶臭。
C) 化学性质:
①氧化反应:
a .可燃性:2C 2H 2+5O2 → 4CO 2+2H2O
现象:火焰明亮、带浓烟 , 燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。
b .被KMnO4氧化:能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。
3CH ≡CH + 10KMnO4 + 2H2O →6CO 2↑+ 10KOH + 10MnO2↓所以可用酸性KMnO4溶液或溴水区别炔烃与烷烃。
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②加成反应:可以跟Br2、H2、HX 等多种物质发生加成反应。 如:现象:溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色 与H 2的加成CH ≡CH+H2 → CH 2=CH 2
③取代反应:连接在C ≡C 碳原子上的氢原子相当活泼,易被金属取代,生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。 CH ≡CH + Na → CH ≡CNa +
NH 3
1
H 2↑ 21
H 2↑ 2
CH ≡CH + 2Na → CNa ≡CNa +
190℃~220℃
NH 3
CH ≡CH + NaNH2 → CH ≡CNa + NH3 ↑
CH ≡CH + Cu2Cl 2(2AgCl ) → CCu ≡CCu( CAg≡CAg )↓ + 2NH4Cl +2NH3 ( 注意:只有在三键上含有氢原子时才会发生,用于鉴定端基炔RH ≡CH )。
D) 乙炔实验室制法: CaC2+2H-OH →Ca(OH)2+CH≡CH ↑ 注:1. 排水收集 无除杂 2. 不能用启普发生器
3. 饱和NaCl :降低反应速率 4. 导管口放棉花:防止微溶的Ca(OH)2泡沫堵塞导管
(4)苯及苯的同系物:
A) 通式:C n H 2n —6(n ≥6) B) 结构特点:苯分子中键角为120°,平面正六边形结构,6个C 原子和6个H 原子共平面。
C) 物理性质:在常温下是一种无色、有特殊气味的液体,易挥发。苯不溶于水,密度比水。如用冰冷却,可凝成无色晶体。苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。
C) 化学性质:
①取代反应(与液溴、HNO 3、H 2SO 4等)
+ Br2
Fe 或FeBr 3Br + HBr NO 2 硝化反应:
浓H 2SO 4
+ HNO3
60℃
磺化反应:
SO 3
②加成反应(与H 2、Cl 2等)
+ 3H2
Ni
△
+ 3Cl2
紫外线
D)
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(5)卤代烃:
A) 官能团:—X 代表物:CH 3CH 2Br
B) 物理性质:基本上与烃相似,低级的是气体或液体,高级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。比相应的烃沸点高。密度降低(卤原子百分含量降低)。
C) 化学性质:
①取代反应(水解)
CH 3CH 2Br + H2O CH 3CH 2OH + HBr CH 3CH 2 CH 3CH 2OH + NaBr
H O 注:NaOH 作用:中和HBr 加快反应速率
检验—X :加入硝酸酸化的AgNO3 观察沉淀
−→ CH 2=CH2↑+HBr CH 3CH 2Br −
∆
醇
注:相邻C 原子上有H 才可消去
加H 加在H 多处,脱H 脱在H 少处(马氏规律) 醇溶液:抑制水解(抑制NaOH 电离)
(6)醇类:
A) 官能团:—OH (醇羟基);通式: C n H 2n+2O (一元醇 / 烷基醚);代表物: CH 3CH 2OH
B) 结构特点:羟基取代链烃分子(或脂环烃分子、苯环侧链上)的氢原子而得到的产物。结构与相应的烃类似。 C )物理性质(乙醇):无色、透明,具有特殊香味的液体(易挥发),密度比水小,能跟水以任意比互溶(一般不能做萃取剂)。是一种重要的溶剂,能溶解多种有机物和无机物。
C) 化学性质:
①置换反应(羟基氢原子被活泼金属置换)
2CH 3CH 2OH + 2Na
2CH 3CH 2ONa + H2↑ HOCH 2CH 2OH + 2Na
NaOCH 2CH 2ONa + H2↑
△ ②酸性(跟氢卤酸的反应) CH 3CH 2OH + HBrCH 3CH 2Br + H2O ③催化氧化(α—H )
2CH 3CH 2OH + O22CH 33 + O2
OH
Cu 或Ag △ Cu 或Ag △
2CH 3CHO + 2H2O 2CH 33 + 2H2O
O
HOCH 3CH 2OH + O2
Cu 或Ag △
OHC —CHO+ 2H2O
现象:铜丝表面变黑
浸入乙醇后变红
液体有特殊刺激性气味
浓 H 2SO 4
CH 3COOCH 2CH 3 + H2O ④酯化反应(跟羧酸或含氧无机酸) CH 3COOH + CH3CH 2OH △ 注:1. 【酸脱羟基醇脱氢】(同位素示踪法) 2. 碎瓷片:防止暴沸 3. 浓硫酸:催化 脱水 吸水 4. 饱和Na2CO3:便于分离和提纯 ⑤消去反应(分子内脱水):
CH 3CH 2OH CH 2 = CH2↑+ H2O
170℃
浓硫酸 140℃
浓硫酸
⑥取代反应(分子间脱水):C 2H 5OH+C2H 5(7)酚类:
C 2H 5OC 2H 5+H2O
乙醚:无色 无毒 易挥发 液体 麻醉剂
—OH
A)
; 通式:C n H 2n-6O (芳香醇 / 酚)
B 所致。具有特殊的气味,易溶于乙醇等有机溶剂。室温下微溶于水,当温度高于65℃的时候,能与水混容。
C )化学性质:
①酸性:苯酚与氢氧化钠溶液反应
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+
NaOH
— ONa + H2O —OH
22—ONa —OH
+ CO + HO + NaHCO3
无论少量过量一定生成NaHCO 3
OH
+ 3Br2 |
3+
OH
| ↓ + 3HBr
Br ––Br
—OH
酸性:H 2CO 3>
>HCO3-
④显色反应:
加入Fe 溶液呈紫色。 Br
⑤制备酚醛树脂(电木): (8)醛酮
A) 官能团: (或—CHO) 、 — C — (:CnH2nO ;代表物:CH 3CHO —C —H 或—CO —) ;通式(饱和一元醛和酮)B) 结构特点:醛基或羰基碳原子伸出的各键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。 C )物理性质(乙醛):无色无味,具有刺激性气味的液体,密度比水小,易挥发,易燃,能跟水,乙醇等互溶。 D) 化学性质:
①加成反应(加氢、氢化或还原反应)
CH 3CHO + H2
催化剂
CH 3CH 2OH
△
CH 3—C —CH 3 + H2
催化剂 △
OH CH 33
②氧化反应(醛的还原性)
2CH 3CHO + 5O2
点燃
4CO 2 + 4H2O
△
催化剂
2CH 3CHO + O22CH 3COOH
银镜:用稀硝酸洗
CH 3CHO + 2[Ag(NH3) 2OH]
CH 3COONH 4 + 2Ag↓ + 3NH 3 + H2O (银镜反应)
H ——H + 4[Ag(NH3) 2OH]
CH 3CHO + 2Cu(OH)2
(9)羧酸
△
△
(NH4) 2CO 3 + 4Ag↓ + 6NH3 + 2H2O
CH 3COOH + Cu2O ↓ + H2O (费林反应)
A) 官能团::C n H 2n O 2;代表物:CH 3COOH —C —OH (或—COOH) ;通式(饱和一元羧酸和酯)
B) 结构特点:羧基上碳原子伸出的三个键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。
C )物理性质(乙酸):具有强烈刺激性气味,易挥发,易溶于水和乙醇,温度低于熔点时,凝结成晶体,纯净的醋酸又称为冰醋酸。
D) 化学性质:
①具有无机酸的通性: 2CH 3COOH + Na2CO 3
2CH 3COONa + H2O + CO2↑
浓 H 2SO 4 ②酯化反应:CH COOH + CHCH OH CH 3COOCH 2CH 3 + H2O (酸脱羟基,醇脱氢) 332 △
③缩聚反应:(苯二甲酸与乙二醇发生酯化反应)
(10)酯类
—C —O —R
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A) 官能团: (或—COOR )(R 为烃基); 代表物: CH 3COOCH 2CH 3 B) 结构特点:成键情况与羧基碳原子类似 C) 化学性质:
水解反应(酸性或碱性条件下)
稀 H 2SO
CH 3COOCH 2CH 3 + H2O CH 3COOH + CH3CH 2OH
△ △
CH 3COOCH 2CH 3 + NaOHCH 3COONa + CH3CH 2OH (11)氨基酸
2COOH
A) 官能团:—NH 2、—COOH ; 代表物:
2
B) 化学性质: 因为同时具有碱性基团—NH 2和酸性基团—COOH ,所以氨基酸具有酸性和碱性。
3、常见糖类、蛋白质和油脂的结构和性质
(1)单糖
A) 代表物:葡萄糖、果糖(C 6H 12O 6)
B) 结构特点:葡萄糖为多羟基醛、果糖为多羟基酮
C) 化学性质:①葡萄糖类似醛类,能发生银镜反应、费林反应等;②具有多元醇的化学性质。 (2)二糖
A) 代表物:蔗糖、麦芽糖(C 12H 22O 11)
B) 结构特点:蔗糖含有一个葡萄糖单元和一个果糖单元,没有醛基;麦芽糖含有两个葡萄糖单元,有醛基。 C) 化学性质:
①蔗糖没有还原性;麦芽糖有还原性。 ②水解反应 C 12H 22O 11 + H2O 蔗糖
(3)多糖
A) 代表物:淀粉、纤维素 [ (C6H 10O 5) n ]
B) 结构特点:由多个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物。淀粉所含的葡萄糖单元比纤维素的少。 C) 化学性质: ①淀粉遇碘变蓝。
②水解反应(最终产物均为葡萄糖) (4)蛋白质
A) 结构特点:由多种不同的氨基酸缩聚而成的高分子化合物。结构中含有羧基和氨基。 B) 化学性质:
①两性:分子中存在氨基和羧基,所以具有两性。
②盐析:蛋白质溶液具有胶体的性质,加入铵盐或轻金属盐浓溶液能发生盐析。盐析是可逆的,采用多次盐析可分离和提纯蛋白质(胶体的性质)
③变性:蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、酒精、甲醛、紫外线等作用下会发生性质改变而凝结,称为变性。变性是不可逆的,高温消毒、灭菌、重金属盐中毒都属变性。 ④颜色反应:蛋白质遇到浓硝酸时呈黄色。 ⑤灼烧产生烧焦羽毛气味。
⑥在酸、碱或酶的作用下水解最终生成多种α—氨基酸。
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H 2SO 4
(C6H 10O 5) n + n H 2O n C 6H 12O 6
△
淀粉 葡萄糖
H +
C 6H 12O 6 + C6H 12O 6 葡萄糖 果糖
C 12H 22O 11 + H2O 麦芽糖
H +
2C 6H 12O 6 葡萄糖
(5)油脂
A) 组成:油脂是高级脂肪酸和甘油生成的酯。常温下呈液态的称为油,呈固态的称为脂,统称油脂。天然油脂属于混合物,不属于高分子化合物。
B) 代表物:
C 17H 332 C 17H 332
C 17H 352 C 17H 352
C 油酸甘油酯:C 17 H 33 硬脂酸甘油酯: 17H 35R 1—2 R 3—2
R 表示饱和或不饱和链烃基。R 1、R 2、R 3可相同也可不同,相同时为单甘油酯,不同时为混甘油酯。 D) 化学性质:
①氢化:油脂分子中不饱和烃基上加氢。如油酸甘油酯氢化可得到硬脂酸甘油酯。
C 17H 33COO-CH 2 C 17H 35COO-CH 2
C 17H 332 催化剂 C 17H 35C 17H 332 加热、加压 C 17H 352
②水解:类似酯类水解。酸性水解可用于制取高级脂肪酸和甘油。碱性水解又叫作皂化反应(生成高级脂肪酸钠),皂化后通过盐析(加入食盐)使肥皂析出(上层)。 C 17H 35COO-CH 2 2-OH
C 17H 35COO-CH +3NaOH 3C 17H 35 C 17H 35COO-CH 2 2-OH
R 2—C) 结构特点:油脂属于酯类。天然油脂多为混甘油酯。分子结构为:
4、重要有机化学反应的反应机理
(1)醇的催化氧化反应
[O]
CH 3—CH —OH
| H
3—CH —O —CH ┊H
| ┄OH
-H 2O
CH 3—C —H
说明:若醇没有α—H ,则不能进行催化氧化反应。 (2)酯化反应
浓 H 2
CH 3—C OH + HO —CH 2CH 3 CH 3COOCH 2CH 3 + H2O
△ 说明:酸脱羟基而醇脱羟基上的氢,生成水,同时剩余部分结合生成酯。
二、有机化学的一些技巧
1.1mol 有机物消耗H 2或Br 2的最大量
2.1mol 有机物消耗NaOH 的最大量
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3.由反应条件推断反应类型
4.根据反应物的化学性质推断官能团
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5.由官能团推断有机物的性质
6.由反应试剂看有机物的类型
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7.根据反应类型来推断官能团
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8.引入官能团的方法
9.消除官能团的方法
①通过加成消除不饱和键;②通过消去或氧化或酯化等消除羟基(-OH );③通过加成或氧化等消除醛基(-CHO) 。
10.有机合成中的成环反应
①加成成环:不饱和烃小分子加成(信息题);②二元醇分子间或分子内脱水成环;③二元醇和二元酸酯化成环;④羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子的成环。
11.有机物的分离和提纯
12.有机物溶解性规律
根据相似相溶规则,有机物常见官能团中,醇羟基、羧基、磺酸基、酮羰基等为亲水基团,硝基、酯基、C-X 键等为憎水基团。当有机物中碳原子数较少且亲水基团占主导地位时,物质一般易溶于水;当有机物中憎水基团占主导地位时,物质一般难溶于水。
常见不溶于水的有机物:烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素
不溶于水密度比水大:CCI 4、溴乙烷、溴苯、硝基苯
不溶于水密度比水小:苯、酯类、石油产品(烃)
13.分子中原子个数比关系
(1)C︰H=1︰1,可能为乙炔、苯、苯乙烯、苯酚。
(2)C︰H=l︰2,可能分为单烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。
(3)C︰H=1︰4,可能为甲烷、甲醇、尿素[CO(NH2)2]
14.常见式量相同的有机物和无机物
(1)式量为28的有:C2H4 N2 CO
(2) 式量为30的有:C2H6 NO HCHO
(3) 式量为44的有:C3H8 CH3CHO CO2 N2O
(4) 式量为46的有:CH3CH2OH HCOOH NO2
(5) 式量为60的有:C3H7OH CH3COOH HCOOCH3 SiO2
(6) 式量为74的有:CH3COOCH3 CH3CH2COOH
CH3CH2OCH2CH3 Ca(OH)2 HCOOCH2CH3 C4H9OH
(7) 式量为100的有:CH2=C(OH) COOCH3 CaCO3 KHCO3 Mg3N2
16.有机物的通式
烷烃:CnH2n+2 稀烃和环烷烃:CnH2n
炔烃和二稀烃:CnH2n-2 饱和一元醇和醚: CnH2n+2O
饱和一元醛和酮:CnH2nO 饱和一元羧酸和酯:CnH2nO2
苯及其同系物:CnH2n-6
苯酚同系物、芳香醇和芳香醚:CnH2n-6O
三、有机化学计算
1、有机物化学式的确定
有关烃的混合物计算的几条规律
①若平均式量小于26,则一定有CH 4
②平均分子组成中,l
③平均分子组成中,2
2、有机物燃烧规律及其运用
由烃燃烧前后气体的体积差推断烃的组成:
当温度在100℃以上时,气态烃完全燃烧的化学方程式为:
C n H m (g ) +(n +m m 点燃) O 2−−−−→n CO 2+H 2O(g) 42
①△V > 0,m /4 > 1,m > 4。分子式中H 原子数大于4的气态烃都符合。
②△V = 0,m /4 = 1,m = 4。、CH 4,C 2H 4,C 3H 4,C 4H 4。
③△V
四、其他
1.需水浴加热的反应有:
(1)、银镜反应(2)、乙酸乙酯的水解(3)苯的硝化(4)糖的水解 (5)、酚醛树脂的制取(6)固体溶解度的测定 凡是在不高于100℃的条件下反应,均可用水浴加热,其优点:温度变化平稳,不会大起大落,有利于反应的进行。
2.需用温度计的实验有: (1)、实验室制乙烯(170℃) (2)、蒸馏 (3)、固体溶解度的测定(4)、乙酸乙酯的水解(70-80℃) (5)、中和热的测定 (6)制硝基苯(50-60℃)
〔说明〕:(1)凡需要准确控制温度者均需用温度计。(2)注意温度计水银球的位置。
3.能与Na 反应的有机物有: 醇、酚、羧酸等——凡含羟基的化合物。
4.能发生银镜反应的物质有: 醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖——凡含醛基的物质。
5.能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键、碳碳叁键的烃和烃的衍生物、苯的同系物
(2)含有羟基的化合物如醇和酚类物质
(3)含有醛基的化合物
(4)具有还原性的无机物(如SO2、FeSO4、KI 、HCl 、H2O2等)
6.能使溴水褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键和碳碳叁键的烃和烃的衍生物(加成)
(2)苯酚等酚类物质(取代)
(3)含醛基物质(氧化)
(4)碱性物质(如NaOH 、Na2CO3)(氧化还原――歧化反应)
(5)较强的无机还原剂(如SO2、KI 、FeSO4等)(氧化)
(6)有机溶剂(如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、已烷等,属于萃取,使水层褪色而有机层呈橙红色。)
7.密度比水大的液体有机物有:溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
8、密度比水小的液体有机物有:烃、大多数酯、一氯烷烃。
9.能发生水解反应的物质有:卤代烃、酯(油脂)、二糖、多糖、蛋白质(肽)、盐。
10.不溶于水的有机物有:烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素
11.常温下为气体的有机物有:分子中含有碳原子数小于或等于4的烃(新戊烷例外)、一氯甲烷、甲醛。
12.浓硫酸、加热条件下发生的反应有: 苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脱水反应、酯化反应、纤维素的水解
13.能被氧化的物质有: 含有碳碳双键或碳碳叁键的不饱和化合物(KMnO4)、苯的同系物、醇、醛、酚。
大多数有机物都可以燃烧,燃烧都是被氧气氧化。
14.显酸性的有机物有:含有酚羟基和羧基的化合物。
15.能使蛋白质变性的物质有:强酸、强碱、重金属盐、甲醛、苯酚、强氧化剂、浓的酒精、双氧水、碘酒、三氯乙酸等。
16.既能与酸又能与碱反应的有机物:具有酸、碱双官能团的有机物(氨基酸、蛋白质等)
17.能与NaOH 溶液发生反应的有机物:
(1)酚: (2)羧酸: (3)卤代烃(水溶液:水解;醇溶液:消去)
(4)酯:(水解,不加热反应慢,加热反应快) (5)蛋白质(水解)
18、有明显颜色变化的有机反应:
1.苯酚与三氯化铁溶液反应呈紫色;
2.KMnO4酸性溶液的褪色;
3.溴水的褪色;
4.淀粉遇碘单质变蓝色。
5.蛋白质遇浓硝酸呈黄色(颜色反应)
有机化学知识点归纳
一、有机物的结构与性质
1、官能团的定义:决定有机化合物主要化学性质的原子、原子团或化学键。
(1)烷烃
A) 官能团:无 ;通式:C n H 2n +2;代表物:CH 4
B) 结构特点:键角为109°28′,空间正四面体分子。烷烃分子中的每个C 原子的四个价键也都如此。 C) 物理性质:1. 常温下,它们的状态由气态、液态到固态,且无论是气体还是液体,均为无色。
一般地,C1~C4气态,C5~C16液态,C17以上固态。
2. 它们的熔沸点由低到高。
3. 烷烃的密度由小到大,但都小于1g/cm^3,即都小于水的密度。
4. 烷烃都不溶于水,易溶于有机溶剂 D) 化学性质:
①取代反应(与卤素单质、在光照条件下) CH 4 + Cl2②燃烧 ③热裂解
光
光
CH 3Cl + HCl ,CH CH 2Cl 2 + HCl ,……。 3Cl + Cl2
点燃
CO 2 + 2H2O C + 2H2
化学键:C=C 、— C ≡ C —
官能团
原子:—X
原子团(基):—OH 、—CHO (醛基)、—COOH (羧基)、C 6H 5— 等
2、常见的各类有机物的官能团,结构特点及主要化学性质
CH 4 + 2O2
CH 4
高温 隔绝空气
催化剂
C 16H 34 C 8H 18 + C8H 16
加热、加压
④烃类燃烧通式:
y y 点燃
C x H t +(x +) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O
42
y z y 点燃
-) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O 422→CH 4↑+Na 2CO 3
△ CaO
⑤烃的含氧衍生物燃烧通式: C x H y O z +(x +
E) 实验室制法:甲烷:CH 3COONa +NaOH
注:1. 醋酸钠:碱石灰=1:3 2. 固固加热 3. 无水(不能用NaAc 晶体) 4.CaO :吸水、稀释NaOH 、不是催化剂
(2)烯烃:
;通式:C n H 2n (n ≥2) ;代表物:H 2C=CH2 A) 官能团:B) 结构特点:键角为120°。双键碳原子与其所连接的四个原子共平面。 C) 化学性质:
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①加成反应(与X 2、H 2、HX 、H 2O 等)
CH 2=CH2 + Br2CH 2=CH2 + HX
CCl 4 催化剂
BrCH 2CH 2Br CH 3CH 2X
催化剂
CH 2—CH 2n
CH 2=CH2 + H2O
催化剂
加热、加压
CH 3CH 2OH
②加聚反应(与自身、其他烯烃) n CH 2=CH2③燃烧
CH 2=CH2 + 3O2
点燃
2CO 2 + 2H2O 催化剂
④氧化反应 2CH 2 = CH2 + O22CH 3CHO
⑤烃类燃烧通式:C x H y +(x +
y y 点燃) O 2−−−−−→x CO 2+H 2O 42
D) 实验室制法:乙烯:CH 3CH 2H 2C CH 2↑+H 2O
注:1.V 酒精:V 浓硫酸=1:3(被脱水,混合液呈棕色)2. 排水收集(同Cl2、HCl )控温170℃(140℃:乙醚) 3.碱石灰除杂SO2、CO2 4.碎瓷片:防止暴沸
E) 反应条件对有机反应的影响:
CH 2=CH -CH 3+HBr CH 2=CH -CH 3+HBr
CH 3CH 3(氢加在含氢较多碳原子上,符合马氏规则)
CH 3-CH 2-CH 2-Br (反马氏加成)
F )温度不同对有机反应的影响:
CH CH CH CH 2+ Br2
2CH CH 2
CH CH CH CH 2+ Br2
(3)炔烃:
2CH
CH CH 2
A) 官能团:—C≡C— ;通式:C n H 2n —2(n ≥2) ;代表物:HC≡CH
B) 结构特点:碳碳叁键与单键间的键角为180°。两个叁键碳原子与其所连接的两个原子在同一条直线上。 C) 物理性质:纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。微溶于水,易溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂。工业品乙炔带轻微大蒜臭。由碳化钙(电石) 制备的乙炔因含磷化氢等杂质而有恶臭。
C) 化学性质:
①氧化反应:
a .可燃性:2C 2H 2+5O2 → 4CO 2+2H2O
现象:火焰明亮、带浓烟 , 燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。
b .被KMnO4氧化:能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。
3CH ≡CH + 10KMnO4 + 2H2O →6CO 2↑+ 10KOH + 10MnO2↓所以可用酸性KMnO4溶液或溴水区别炔烃与烷烃。
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②加成反应:可以跟Br2、H2、HX 等多种物质发生加成反应。 如:现象:溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色 与H 2的加成CH ≡CH+H2 → CH 2=CH 2
③取代反应:连接在C ≡C 碳原子上的氢原子相当活泼,易被金属取代,生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。 CH ≡CH + Na → CH ≡CNa +
NH 3
1
H 2↑ 21
H 2↑ 2
CH ≡CH + 2Na → CNa ≡CNa +
190℃~220℃
NH 3
CH ≡CH + NaNH2 → CH ≡CNa + NH3 ↑
CH ≡CH + Cu2Cl 2(2AgCl ) → CCu ≡CCu( CAg≡CAg )↓ + 2NH4Cl +2NH3 ( 注意:只有在三键上含有氢原子时才会发生,用于鉴定端基炔RH ≡CH )。
D) 乙炔实验室制法: CaC2+2H-OH →Ca(OH)2+CH≡CH ↑ 注:1. 排水收集 无除杂 2. 不能用启普发生器
3. 饱和NaCl :降低反应速率 4. 导管口放棉花:防止微溶的Ca(OH)2泡沫堵塞导管
(4)苯及苯的同系物:
A) 通式:C n H 2n —6(n ≥6) B) 结构特点:苯分子中键角为120°,平面正六边形结构,6个C 原子和6个H 原子共平面。
C) 物理性质:在常温下是一种无色、有特殊气味的液体,易挥发。苯不溶于水,密度比水。如用冰冷却,可凝成无色晶体。苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。
C) 化学性质:
①取代反应(与液溴、HNO 3、H 2SO 4等)
+ Br2
Fe 或FeBr 3Br + HBr NO 2 硝化反应:
浓H 2SO 4
+ HNO3
60℃
磺化反应:
SO 3
②加成反应(与H 2、Cl 2等)
+ 3H2
Ni
△
+ 3Cl2
紫外线
D)
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(5)卤代烃:
A) 官能团:—X 代表物:CH 3CH 2Br
B) 物理性质:基本上与烃相似,低级的是气体或液体,高级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。比相应的烃沸点高。密度降低(卤原子百分含量降低)。
C) 化学性质:
①取代反应(水解)
CH 3CH 2Br + H2O CH 3CH 2OH + HBr CH 3CH 2 CH 3CH 2OH + NaBr
H O 注:NaOH 作用:中和HBr 加快反应速率
检验—X :加入硝酸酸化的AgNO3 观察沉淀
−→ CH 2=CH2↑+HBr CH 3CH 2Br −
∆
醇
注:相邻C 原子上有H 才可消去
加H 加在H 多处,脱H 脱在H 少处(马氏规律) 醇溶液:抑制水解(抑制NaOH 电离)
(6)醇类:
A) 官能团:—OH (醇羟基);通式: C n H 2n+2O (一元醇 / 烷基醚);代表物: CH 3CH 2OH
B) 结构特点:羟基取代链烃分子(或脂环烃分子、苯环侧链上)的氢原子而得到的产物。结构与相应的烃类似。 C )物理性质(乙醇):无色、透明,具有特殊香味的液体(易挥发),密度比水小,能跟水以任意比互溶(一般不能做萃取剂)。是一种重要的溶剂,能溶解多种有机物和无机物。
C) 化学性质:
①置换反应(羟基氢原子被活泼金属置换)
2CH 3CH 2OH + 2Na
2CH 3CH 2ONa + H2↑ HOCH 2CH 2OH + 2Na
NaOCH 2CH 2ONa + H2↑
△ ②酸性(跟氢卤酸的反应) CH 3CH 2OH + HBrCH 3CH 2Br + H2O ③催化氧化(α—H )
2CH 3CH 2OH + O22CH 33 + O2
OH
Cu 或Ag △ Cu 或Ag △
2CH 3CHO + 2H2O 2CH 33 + 2H2O
O
HOCH 3CH 2OH + O2
Cu 或Ag △
OHC —CHO+ 2H2O
现象:铜丝表面变黑
浸入乙醇后变红
液体有特殊刺激性气味
浓 H 2SO 4
CH 3COOCH 2CH 3 + H2O ④酯化反应(跟羧酸或含氧无机酸) CH 3COOH + CH3CH 2OH △ 注:1. 【酸脱羟基醇脱氢】(同位素示踪法) 2. 碎瓷片:防止暴沸 3. 浓硫酸:催化 脱水 吸水 4. 饱和Na2CO3:便于分离和提纯 ⑤消去反应(分子内脱水):
CH 3CH 2OH CH 2 = CH2↑+ H2O
170℃
浓硫酸 140℃
浓硫酸
⑥取代反应(分子间脱水):C 2H 5OH+C2H 5(7)酚类:
C 2H 5OC 2H 5+H2O
乙醚:无色 无毒 易挥发 液体 麻醉剂
—OH
A)
; 通式:C n H 2n-6O (芳香醇 / 酚)
B 所致。具有特殊的气味,易溶于乙醇等有机溶剂。室温下微溶于水,当温度高于65℃的时候,能与水混容。
C )化学性质:
①酸性:苯酚与氢氧化钠溶液反应
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+
NaOH
— ONa + H2O —OH
22—ONa —OH
+ CO + HO + NaHCO3
无论少量过量一定生成NaHCO 3
OH
+ 3Br2 |
3+
OH
| ↓ + 3HBr
Br ––Br
—OH
酸性:H 2CO 3>
>HCO3-
④显色反应:
加入Fe 溶液呈紫色。 Br
⑤制备酚醛树脂(电木): (8)醛酮
A) 官能团: (或—CHO) 、 — C — (:CnH2nO ;代表物:CH 3CHO —C —H 或—CO —) ;通式(饱和一元醛和酮)B) 结构特点:醛基或羰基碳原子伸出的各键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。 C )物理性质(乙醛):无色无味,具有刺激性气味的液体,密度比水小,易挥发,易燃,能跟水,乙醇等互溶。 D) 化学性质:
①加成反应(加氢、氢化或还原反应)
CH 3CHO + H2
催化剂
CH 3CH 2OH
△
CH 3—C —CH 3 + H2
催化剂 △
OH CH 33
②氧化反应(醛的还原性)
2CH 3CHO + 5O2
点燃
4CO 2 + 4H2O
△
催化剂
2CH 3CHO + O22CH 3COOH
银镜:用稀硝酸洗
CH 3CHO + 2[Ag(NH3) 2OH]
CH 3COONH 4 + 2Ag↓ + 3NH 3 + H2O (银镜反应)
H ——H + 4[Ag(NH3) 2OH]
CH 3CHO + 2Cu(OH)2
(9)羧酸
△
△
(NH4) 2CO 3 + 4Ag↓ + 6NH3 + 2H2O
CH 3COOH + Cu2O ↓ + H2O (费林反应)
A) 官能团::C n H 2n O 2;代表物:CH 3COOH —C —OH (或—COOH) ;通式(饱和一元羧酸和酯)
B) 结构特点:羧基上碳原子伸出的三个键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接的各原子在同一平面上。
C )物理性质(乙酸):具有强烈刺激性气味,易挥发,易溶于水和乙醇,温度低于熔点时,凝结成晶体,纯净的醋酸又称为冰醋酸。
D) 化学性质:
①具有无机酸的通性: 2CH 3COOH + Na2CO 3
2CH 3COONa + H2O + CO2↑
浓 H 2SO 4 ②酯化反应:CH COOH + CHCH OH CH 3COOCH 2CH 3 + H2O (酸脱羟基,醇脱氢) 332 △
③缩聚反应:(苯二甲酸与乙二醇发生酯化反应)
(10)酯类
—C —O —R
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A) 官能团: (或—COOR )(R 为烃基); 代表物: CH 3COOCH 2CH 3 B) 结构特点:成键情况与羧基碳原子类似 C) 化学性质:
水解反应(酸性或碱性条件下)
稀 H 2SO
CH 3COOCH 2CH 3 + H2O CH 3COOH + CH3CH 2OH
△ △
CH 3COOCH 2CH 3 + NaOHCH 3COONa + CH3CH 2OH (11)氨基酸
2COOH
A) 官能团:—NH 2、—COOH ; 代表物:
2
B) 化学性质: 因为同时具有碱性基团—NH 2和酸性基团—COOH ,所以氨基酸具有酸性和碱性。
3、常见糖类、蛋白质和油脂的结构和性质
(1)单糖
A) 代表物:葡萄糖、果糖(C 6H 12O 6)
B) 结构特点:葡萄糖为多羟基醛、果糖为多羟基酮
C) 化学性质:①葡萄糖类似醛类,能发生银镜反应、费林反应等;②具有多元醇的化学性质。 (2)二糖
A) 代表物:蔗糖、麦芽糖(C 12H 22O 11)
B) 结构特点:蔗糖含有一个葡萄糖单元和一个果糖单元,没有醛基;麦芽糖含有两个葡萄糖单元,有醛基。 C) 化学性质:
①蔗糖没有还原性;麦芽糖有还原性。 ②水解反应 C 12H 22O 11 + H2O 蔗糖
(3)多糖
A) 代表物:淀粉、纤维素 [ (C6H 10O 5) n ]
B) 结构特点:由多个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物。淀粉所含的葡萄糖单元比纤维素的少。 C) 化学性质: ①淀粉遇碘变蓝。
②水解反应(最终产物均为葡萄糖) (4)蛋白质
A) 结构特点:由多种不同的氨基酸缩聚而成的高分子化合物。结构中含有羧基和氨基。 B) 化学性质:
①两性:分子中存在氨基和羧基,所以具有两性。
②盐析:蛋白质溶液具有胶体的性质,加入铵盐或轻金属盐浓溶液能发生盐析。盐析是可逆的,采用多次盐析可分离和提纯蛋白质(胶体的性质)
③变性:蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、酒精、甲醛、紫外线等作用下会发生性质改变而凝结,称为变性。变性是不可逆的,高温消毒、灭菌、重金属盐中毒都属变性。 ④颜色反应:蛋白质遇到浓硝酸时呈黄色。 ⑤灼烧产生烧焦羽毛气味。
⑥在酸、碱或酶的作用下水解最终生成多种α—氨基酸。
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H 2SO 4
(C6H 10O 5) n + n H 2O n C 6H 12O 6
△
淀粉 葡萄糖
H +
C 6H 12O 6 + C6H 12O 6 葡萄糖 果糖
C 12H 22O 11 + H2O 麦芽糖
H +
2C 6H 12O 6 葡萄糖
(5)油脂
A) 组成:油脂是高级脂肪酸和甘油生成的酯。常温下呈液态的称为油,呈固态的称为脂,统称油脂。天然油脂属于混合物,不属于高分子化合物。
B) 代表物:
C 17H 332 C 17H 332
C 17H 352 C 17H 352
C 油酸甘油酯:C 17 H 33 硬脂酸甘油酯: 17H 35R 1—2 R 3—2
R 表示饱和或不饱和链烃基。R 1、R 2、R 3可相同也可不同,相同时为单甘油酯,不同时为混甘油酯。 D) 化学性质:
①氢化:油脂分子中不饱和烃基上加氢。如油酸甘油酯氢化可得到硬脂酸甘油酯。
C 17H 33COO-CH 2 C 17H 35COO-CH 2
C 17H 332 催化剂 C 17H 35C 17H 332 加热、加压 C 17H 352
②水解:类似酯类水解。酸性水解可用于制取高级脂肪酸和甘油。碱性水解又叫作皂化反应(生成高级脂肪酸钠),皂化后通过盐析(加入食盐)使肥皂析出(上层)。 C 17H 35COO-CH 2 2-OH
C 17H 35COO-CH +3NaOH 3C 17H 35 C 17H 35COO-CH 2 2-OH
R 2—C) 结构特点:油脂属于酯类。天然油脂多为混甘油酯。分子结构为:
4、重要有机化学反应的反应机理
(1)醇的催化氧化反应
[O]
CH 3—CH —OH
| H
3—CH —O —CH ┊H
| ┄OH
-H 2O
CH 3—C —H
说明:若醇没有α—H ,则不能进行催化氧化反应。 (2)酯化反应
浓 H 2
CH 3—C OH + HO —CH 2CH 3 CH 3COOCH 2CH 3 + H2O
△ 说明:酸脱羟基而醇脱羟基上的氢,生成水,同时剩余部分结合生成酯。
二、有机化学的一些技巧
1.1mol 有机物消耗H 2或Br 2的最大量
2.1mol 有机物消耗NaOH 的最大量
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3.由反应条件推断反应类型
4.根据反应物的化学性质推断官能团
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5.由官能团推断有机物的性质
6.由反应试剂看有机物的类型
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7.根据反应类型来推断官能团
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8.引入官能团的方法
9.消除官能团的方法
①通过加成消除不饱和键;②通过消去或氧化或酯化等消除羟基(-OH );③通过加成或氧化等消除醛基(-CHO) 。
10.有机合成中的成环反应
①加成成环:不饱和烃小分子加成(信息题);②二元醇分子间或分子内脱水成环;③二元醇和二元酸酯化成环;④羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子的成环。
11.有机物的分离和提纯
12.有机物溶解性规律
根据相似相溶规则,有机物常见官能团中,醇羟基、羧基、磺酸基、酮羰基等为亲水基团,硝基、酯基、C-X 键等为憎水基团。当有机物中碳原子数较少且亲水基团占主导地位时,物质一般易溶于水;当有机物中憎水基团占主导地位时,物质一般难溶于水。
常见不溶于水的有机物:烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素
不溶于水密度比水大:CCI 4、溴乙烷、溴苯、硝基苯
不溶于水密度比水小:苯、酯类、石油产品(烃)
13.分子中原子个数比关系
(1)C︰H=1︰1,可能为乙炔、苯、苯乙烯、苯酚。
(2)C︰H=l︰2,可能分为单烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。
(3)C︰H=1︰4,可能为甲烷、甲醇、尿素[CO(NH2)2]
14.常见式量相同的有机物和无机物
(1)式量为28的有:C2H4 N2 CO
(2) 式量为30的有:C2H6 NO HCHO
(3) 式量为44的有:C3H8 CH3CHO CO2 N2O
(4) 式量为46的有:CH3CH2OH HCOOH NO2
(5) 式量为60的有:C3H7OH CH3COOH HCOOCH3 SiO2
(6) 式量为74的有:CH3COOCH3 CH3CH2COOH
CH3CH2OCH2CH3 Ca(OH)2 HCOOCH2CH3 C4H9OH
(7) 式量为100的有:CH2=C(OH) COOCH3 CaCO3 KHCO3 Mg3N2
16.有机物的通式
烷烃:CnH2n+2 稀烃和环烷烃:CnH2n
炔烃和二稀烃:CnH2n-2 饱和一元醇和醚: CnH2n+2O
饱和一元醛和酮:CnH2nO 饱和一元羧酸和酯:CnH2nO2
苯及其同系物:CnH2n-6
苯酚同系物、芳香醇和芳香醚:CnH2n-6O
三、有机化学计算
1、有机物化学式的确定
有关烃的混合物计算的几条规律
①若平均式量小于26,则一定有CH 4
②平均分子组成中,l
③平均分子组成中,2
2、有机物燃烧规律及其运用
由烃燃烧前后气体的体积差推断烃的组成:
当温度在100℃以上时,气态烃完全燃烧的化学方程式为:
C n H m (g ) +(n +m m 点燃) O 2−−−−→n CO 2+H 2O(g) 42
①△V > 0,m /4 > 1,m > 4。分子式中H 原子数大于4的气态烃都符合。
②△V = 0,m /4 = 1,m = 4。、CH 4,C 2H 4,C 3H 4,C 4H 4。
③△V
四、其他
1.需水浴加热的反应有:
(1)、银镜反应(2)、乙酸乙酯的水解(3)苯的硝化(4)糖的水解 (5)、酚醛树脂的制取(6)固体溶解度的测定 凡是在不高于100℃的条件下反应,均可用水浴加热,其优点:温度变化平稳,不会大起大落,有利于反应的进行。
2.需用温度计的实验有: (1)、实验室制乙烯(170℃) (2)、蒸馏 (3)、固体溶解度的测定(4)、乙酸乙酯的水解(70-80℃) (5)、中和热的测定 (6)制硝基苯(50-60℃)
〔说明〕:(1)凡需要准确控制温度者均需用温度计。(2)注意温度计水银球的位置。
3.能与Na 反应的有机物有: 醇、酚、羧酸等——凡含羟基的化合物。
4.能发生银镜反应的物质有: 醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖——凡含醛基的物质。
5.能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键、碳碳叁键的烃和烃的衍生物、苯的同系物
(2)含有羟基的化合物如醇和酚类物质
(3)含有醛基的化合物
(4)具有还原性的无机物(如SO2、FeSO4、KI 、HCl 、H2O2等)
6.能使溴水褪色的物质有:
(1)含有碳碳双键和碳碳叁键的烃和烃的衍生物(加成)
(2)苯酚等酚类物质(取代)
(3)含醛基物质(氧化)
(4)碱性物质(如NaOH 、Na2CO3)(氧化还原――歧化反应)
(5)较强的无机还原剂(如SO2、KI 、FeSO4等)(氧化)
(6)有机溶剂(如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、已烷等,属于萃取,使水层褪色而有机层呈橙红色。)
7.密度比水大的液体有机物有:溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
8、密度比水小的液体有机物有:烃、大多数酯、一氯烷烃。
9.能发生水解反应的物质有:卤代烃、酯(油脂)、二糖、多糖、蛋白质(肽)、盐。
10.不溶于水的有机物有:烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素
11.常温下为气体的有机物有:分子中含有碳原子数小于或等于4的烃(新戊烷例外)、一氯甲烷、甲醛。
12.浓硫酸、加热条件下发生的反应有: 苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脱水反应、酯化反应、纤维素的水解
13.能被氧化的物质有: 含有碳碳双键或碳碳叁键的不饱和化合物(KMnO4)、苯的同系物、醇、醛、酚。
大多数有机物都可以燃烧,燃烧都是被氧气氧化。
14.显酸性的有机物有:含有酚羟基和羧基的化合物。
15.能使蛋白质变性的物质有:强酸、强碱、重金属盐、甲醛、苯酚、强氧化剂、浓的酒精、双氧水、碘酒、三氯乙酸等。
16.既能与酸又能与碱反应的有机物:具有酸、碱双官能团的有机物(氨基酸、蛋白质等)
17.能与NaOH 溶液发生反应的有机物:
(1)酚: (2)羧酸: (3)卤代烃(水溶液:水解;醇溶液:消去)
(4)酯:(水解,不加热反应慢,加热反应快) (5)蛋白质(水解)
18、有明显颜色变化的有机反应:
1.苯酚与三氯化铁溶液反应呈紫色;
2.KMnO4酸性溶液的褪色;
3.溴水的褪色;
4.淀粉遇碘单质变蓝色。
5.蛋白质遇浓硝酸呈黄色(颜色反应)