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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 碳单质及化合物 甲烷 乙醇 乙酸 羧酸的通性 试题正文
  • 填空题
    X、Y、Z、W四种物质均由下列六种基团中的两种组合而成： -H、-OH、-CHO、-COOH和-CH3
    (1)此六种基团中的两两之间可组合成____种酸性物质。
    (2)燃烧0.1 mol X，产生2.24 L CO2，X不能与碳酸钠反应，但能与金属钠反应，X的结构简式是___。
    (3)Y常温下是气体，性质稳定，既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色，写出一个Y能进行反应的化学方程式：____。
    (4)Z呈弱酸性，Z稍受热就分解出气体，Z的分子式是___。
    (5)W分子中含有三种元素，W的水溶液呈酸性，且酸性比碳酸强，是生活中的一种常用调味品，W的结构简式是___。
    (6)在一定条件下，X、W之间发生反应的化学方程式是___。
    本题信息：2011年模拟题化学填空题难度一般 来源:杨云霞
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本试题 “X、Y、Z、W四种物质均由下列六种基团中的两种组合而成： -H、-OH、-CHO、-COOH和-CH3(1)此六种基团中的两两之间可组合成____种酸性物质。(2)燃烧0.1 mol X，...” 主要考查您对

碳单质及化合物

甲烷

乙醇

乙酸

羧酸的通性

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 碳单质及化合物
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  • 羧酸的通性

 碳：

①元素符号：C
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第二周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为0．087％，在自然界中既有游离态，又有化合态
⑥同素异形体：金刚石、石墨、C60、活性炭


碳（活性炭）：


①金刚石：纯净的金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，硬度大，熔点高，不导电，不溶于水
石墨：深灰色的鳞片状固体，硬度小，质软，有滑腻感，熔点高，具有导电性
活性炭：黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，疏松多孔，有吸附性
②碳的化学性质：
a.稳定性：在常温下碳的化学性质稳定，点燃或高温的条件下能发生化学反应
b.可燃性：氧气充足的条件下：C+O2CO2 氧气不充分的条件下：2C+O22CO
c.还原性：
木炭还原氧化铜：C+2CuO2Cu+CO2↑
焦炭还原氧化铁：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
焦炭还原四氧化三铁：2C+Fe3O43Fe+2CO2↑
木炭与二氧化碳的反应：C+CO2CO

二氧化碳：

 
①物理性质：常温下，二氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。固态的二氧化碳叫做干冰。
②化学性质：
a.一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，不供给呼吸，因此当我们进入干枯的深井，深洞或久未开启的菜窖时，应先做一个灯火实验，以防止二氧化碳浓度过高而造成危险
b.二氧化碳和水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变红：CO2+H2O===H2CO3，碳酸不稳定，很容易分解成水和二氧化碳，所以红色石蕊试液又变回紫色：H2CO3===H2O+CO2↑
c.二氧化碳和石灰水反应：Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O
d.二氧化碳可促进植物的光合作用：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
③用途：
a.二氧化碳不支持燃烧，不能燃烧，比空气重，可用于灭火
b.干冰升华时吸收大量的热，可用它做制冷剂或人工降雨
c.工业制纯碱和尿素，是一种重要的化工原料 d.植物光合作用，绿色植物吸收太阳能，利用二氧化碳和水，合成有机物放出氧气。

一氧化碳：


①物理性质：通常状况下，是一种没有颜色，气味的气体，比空气略轻难溶于水。
②化学性质
a.可燃性：2CO+O22CO2
b.还原性：一氧化碳还原氧化铜：CO+CuOCu+CO2 一氧化碳还原氧化铁：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 一氧化碳还原四氧化三铁：4CO+Fe3O43Fe+4CO2
c.毒性：一氧化碳能与人体血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白失去运输氧气的能力，造成机体缺氧。冬天用煤火取暖，如排气不良，就会发生煤气中毒，就CO中毒。CO重要来源是汽车尾气和煤，石油等含碳燃料的不完全燃烧。
③用途：用作燃料，冶炼金属。 ④碳酸：弱酸，不稳定，易分解H2CO3==CO2↑+H2O


碳酸盐：

1.正盐与酸式盐的比较

正盐 酸式盐
水溶性 除K、Na、铵的碳酸盐易溶于水外，其余都难溶于水 都溶于水
热稳定性 较稳定
①K2CO3、Na2CO3等碱金属的正盐受热难分解
②CaCO3、(NH4)2CO3 等受热易分解		 受热易分解
2NaHCO3Na2CO3+ H2O+CO2↑
Ca(HCO3)2 CaCO3+H2O+CO2↑
与酸反应 CO32-+2H+== CO2↑+H2O
CaCO3+2H+=Ca2+ +H2O+CO2↑		 HCO3-+H+==H2O+ CO2↑(相同条件下，NaHCO3与酸反应放出CO2的速率比Na2CO3快)
与碱反应 Na2CO3+Ca(OH)2 ==CaCO3↓+2NaOH NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2==2CaCO3↓+2H2O
转化关系
2．酸式盐性质的一般规律
(1)在水中的溶解性：一般地，相同温度下，难溶性正盐的溶解度小于其酸式盐，可(易)溶性正盐的溶解度大于其酸式盐。如CaCO3，难溶于水，Ca(HCO3)2易溶于水；Na2CO3易溶于水，NaHCO3的溶解度比 Na2CO3的小。
(2)与酸或碱反应：强酸的酸式盐只与碱反应而不与酸反应；弱酸的酸式盐与足量强碱反应生成正盐，与足量强酸反应生成弱酸。
(3)热稳定性：一般地，热稳定性的大小顺序为正盐>酸式盐(盐的阳离子相同，成盐的酸相同)。
3．碳酸钙在自然界中存在广泛，是岩石的主要成分之一。不溶于水，但溶于酸。大理石、石灰石的主要成分是CaCO3，它们既是重要的化工原料，又是重要的建筑材料。其用途图示如下：


 CO2气体与溶液的反应规律:

1．向某溶液中不断通入CO2气体至过量时，现象是“先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解”
(1)向澄清石灰水中不断通入CO2气体的反应为：
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO3+H3O==Ca(HCO3)2
(2)向氧氧化钡溶液中不断通入CO2气体的反应为：
Ba(OH)2+CO2==BaCO3↓+H2O
BaCO3+CO2+H2O==Ba(HCO3)2
(3)向漂白粉溶液中不断通入CO2气体的反应为：
Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO
CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2
2．向某溶液中不断通入CO2气体至过量时，现象为“产生白色沉淀或浑浊，沉淀或浑浊不消失”
(1)在NaAlO2溶液中不断通入CO2气体至过量时，反应为：
2AlO2-+CO2(少量)+3H2O==2Al(OH)3↓ +CO32-
2AlO2-+CO2(过量)+2H2O==Al(OH)3↓ +HCO3-
(2)向Na2SiO3溶液中不断通入CO2气体至过量时，反应为：
SiO32-+CO2+H2O==H2SiO3↓+CO32- 
SiO32-+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2HCO3-
(3)向饱和Na2CO3溶液中不断通入CO2气体，反应为：
2Na++CO32-+CO2+H2O==2NaHCO3↓
3．CO2与NaOH溶液反应后，溶液中溶质的判断将CO2气体逐渐通入NaOH溶液中，先后发生化学反应：
①CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
②CO2+Na2CO3+H2O==2NaHCO3
向一定量的NaOH溶液中通入CO2气体后，溶液中溶质的成分要根据NaOH与CO2的物质的量之比进行讨论。
当时，发生反应①和②，溶液中的溶质为NaHCO3；
当时，发生反应①，溶液中的溶质为 Na2CO3和NaOH；
当时，发生反应①，溶液中的溶质为Na2CO3；
当时，发生反应①和②，溶液中为Na2CO3和NaHCO3

碳酸氢盐与碱反应的规律及CO32- HCO3-的鉴别方法:

 1．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断
如Ca(HCO3)2溶液中滴加NaOH溶液：
Ca(HCO3)2+NaOH==CaCO3↓+NaHCO3+ H2O(NaOH少量)
Ca(HCO2)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+ 2H2O(NaOH过量)
2．CO32-和HCO3-的鉴别
(1)利用正盐和酸式盐的溶解性可区别CO32-和HCO3-，如分别和BaCl2溶液反应，生成的BaCO3不溶，生成的Ba(HCO3)2易溶；
(2)利用与H+反应产生CO2的快慢检验CO32-或HCO3-


碳族元素：

1．在元素周期表中的位置及结构碳旌死素位于第ⅣA族，包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)五种元素。最外层皆有4个电子，这种结构不易得电子也不易失电子，易形成共价键，难形成离子键。
2．主要化合价碳族元素的化合价主要有+2和+4，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物较稳定，而Pb的+2价化合物较稳定。
3．氢化物、最高价氧化物及其对应的水化物
氢化物：
最高价氧化物：RO2；
最高价氧化物对应的水化物为H2RO3、 H4RO4或R（OH）4
4．碳族元素的金属性与非金属性的递变规律由C至Pb，核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减小，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。由碳族元素形成的单质中，碳、硅为非金属，但硅有金属光泽；锗、锡、铅为金属。


甲烷：

(1)结构式： 、球棍模型： 、比例模型：
空间构型为正四面体。
(2)物理性质：无色无味的气体，密度0.717g/L，记忆溶于水。
(3)化学性质：通常情况下甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸强碱不反应，可发生氧化反应、取代反应
①氧化反应：CH4+O2CO2+2H2O
②取代反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，甲烷在光照条件下反应，现象：试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁上有油状液滴，试管中有少量白雾。甲烷中四个氢原子都可以与氯气发生取代，甲烷的4中氯代产物都不溶于水，常温下，一氯甲烷是气体，其他都为液体，三氯甲烷俗称氯仿。

甲烷与氯气等卤素单质反应的注意事项：

1．反应条件为光照，在室温或暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，以免引起爆炸。
2．甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素也能发生类似反应，但不能与溴水、碘水发生反应。
3．甲烷与氯气的反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般是五种物质的混合物。
4．CH4与Cl2在光照条件反应，生成物中HCl的物质的量最多。
5．1mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的物质的量为ymol。

原子共面的判断方法:

判断有机物分子中的原子是否共面，首先要熟悉常见的分子构型。如甲烷分子(CH4)为正四面体结构，其分子中最多有三个原子共面；乙烯分子 (CH2=CH2)中的所有原子共面；苯分子(C6H6)中的所有原子共面。在判断有机物分子中原子共面情况时，把要分析的分子看做是简单的常见分子的衍生物，即复杂问题简单处理
(1)在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，即甲烷分子中有且只有三个原子共面。当甲烷分子中的某个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原来的平面上。
(2)乙烯分子中所有原子在同一平面内，键角为 120。。当乙烯分子中的某个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分子所在的平面内。
(3)苯分子中所有原子在同一个平面内，键角为 120。。当苯分子中的某个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苯分子所在的平面内。说明有机化合物分子中的单键(包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等)可以旋转；而双键、三键不能旋转


乙醇分子的组成与结构:

乙醇分子可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基(一OH)取代而形成的。乙醇分子的组成与结构见下表：


乙醇的性质:

(1)物理性质：俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。
(2)乙醇的化学性质：
①乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。
②乙醇的氧化反应：
2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O（条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热）
③乙醇燃烧：发出淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水（蒸气），并放出大量的热，不完全燃烧时还生成一氧化碳，有黄色火焰，放出热量
完全燃烧：C2H5OH+3O22CO2+3H2O 
④乙醇可以和卤化氢发生取代反应，生成卤代烃和水。
C2H5OH+HBr→C2H5Br+H2O
注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。
⑤乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应，随着温度的不同生成物也不同。  
A. 消去（分子内脱水）制乙烯（170℃浓硫酸）   C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O （消去反应）
B. 缩合（分子间脱水）制乙醚（140℃ 浓硫酸）  2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O（取代反应）


有关醇类的反应规律：

1．消去反应的规律
总是消去和羟基所在碳原子相邻的碳原子上的氢原子，没有相邻的碳原子(如CH3OH)或相邻的碳原子上没有氢原子（）就不能发生消去反应。能发生消去反应的醇的结构特点为：
2．催化氧化反应的规律：
与羟基相连的碳原子上若有2个或3个氢原子，羟基则易被氧化为醛；若有1个氢原子，羟基则易被氧化为酮；若没有氢原子，则羟基一般不能被氧化。即
 
3．酯化反应的规律
醇与羧酸或无机含氧酸发生酯化反应，一般规律是“酸去羟基醇去氢”即酸脱去一OH，醇脱去一H。
例如：

可用氧的同位素：作为示踪原子来确定反应机理。如：


乙醇的工业制法：
(1)乙烯水化法：
(2)发酵法：



乙酸分子的组成与结构:



酸从结构上可以看成是甲基和羧基(-COOH)相连而成的化合物。乙酸的官能团是一COOH。


乙酸的性质:

俗称醋酸，具有强烈刺激性气味的无色液体。沸点117.9℃，熔点16.6℃。温度低于熔点时，乙酸凝结成类似冰一样的晶体，纯净的乙酸称为冰醋酸。乙酸溶于水和乙醇。
(1)乙酸的酸性：乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。 　　
2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+CO2↑+H2O 　　
2CH3COOH+Cu(OH)2=Cu(CH3COO)2+2H2O 　　
CH3COOH+C6H5ONa=C6H5OH(苯酚)+CH3COONa
(2)乙酸与金属反应：
2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑
(3)乙酸的酯化反应：
在浓硫酸作用下乙酸和乙醇反应酯化反应
CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O


羧酸：

1．概念：烃基跟羧基相连构成的有机化合物叫做羧酸。一元羧酸的通式为饱和一元羧酸的通式为
2．羧酸的分类：根据分子中烃基种类的不同，羧酸可分为脂肪酸和芳香酸等。分子中羧基与脂肪烃基相连的羧酸称为脂肪酸，如乙酸、硬脂酸；分子中羧基直接与苯环相连的羧酸称为芳香酸，如苯甲酸。
根据分子中羧基数目的不同，羧酸可分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸等。分子中有一个羧基的羧酸称为一元羧酸，如乙酸；分子中有两个羧基的羧酸称为二元羧酸，如乙二酸(HOOC—COOH，俗称草酸)、对苯二甲酸
在一元羧酸里，酸分子的烃基含较多碳原子的称为高级脂肪酸，硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)都是常见的高级脂肪酸。


羟酸的性质：

1、羧酸的物理性质：
分子中碳原子数在4以下的羧酸能与水互溶。随着分子中碳链的增长，羧酸在水中的溶解度减小，直至与相对分子质量相近的烷烃溶解度相近。
羧酸分子间可以形成氢键。羧基中有两个氧原子，既可以像醇分子那样通过羟基氧和羟基氢形成氢键，也可以通过羰基氧和羟基氢形成氢键。由于羧酸分子形成氢键的机会比相对分子质量相近的醇多，所以羧酸的沸点比相应醇的沸点高。例如，乙酸和1一丙醇的相对分子质量都是60，但乙酸的沸点为117．9℃， 1一丙醇的沸点为97．2℃。
2、羧酸的化学性质
羧基由羰基和羟基组成，由于官能团之间的相互影响，使得羧酸的化学性质并不是羟基具有的化学性质和羰基具有的化学性质的简单加和。与醇羟基相比，羧基中羟基上的氢原子更易以离子形式电离出来，所以羧酸有酸性。与醛、酮的羰基相比，羧基中的羰基较难发生加成反应。羧酸很难通过催化加氢的方法被还原，用强还原剂如LiAlH4时才能将羧酸还原为相应的醇。
羧酸的主要化学性质如下：
(1)酸性
羧酸为弱电解质，羧酸、碳酸、苯酚的酸性由强到弱的顺序是：具有酸的通性。

(2)酯化反应

酯化反应也属于取代反应的范畴。酯化反应是制备酯的一种常用方法。
(3)形成酸酐

酸酐(羧酸分子间脱水的产物)可向有机化合物分 子提供酰基()，是良好的酰化试剂。
5．重要的羧酸
(1)甲酸
甲酸的结构式为，分子中既有羧基又有醛基，所以甲酸既有羧酸的化学性质(如弱酸性、发生酯化反应)，又有像醛一样的还原性(如被银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液氧化)。甲酸是组成最简单的羧酸，最早是从蚂蚁体内提取出来的，故又称蚁酸。甲酸是有刺激性气味的无色液体，有腐蚀性，能与水、乙醇、乙醚、甘油等互溶。甲酸在工业上可用作还原剂，在医疗上可用作消毒剂。
(2)乙酸
乙酸俗称醋酸，通常为无色液体，具有强烈的刺激性气味，沸点117．9℃，熔点16．60C。当温度低于 16．60c时，乙酸就凝结成像冰一样的晶体，所以纯净的乙酸又称冰醋酸。乙酸是一种重要的有机化工原料，用途极为广泛。乙酸可用于生产醋酸纤维、合成纤维(如维纶)、喷漆溶剂、香料、染料、医药以及农药等。乙酸还是人们生活中的调味剂，普通食醋中含3％～5％(质量分数)的乙酸。
目前工业上合成乙酸的主要方法是乙醛氧化法，即用醋酸锰为催化剂，用氧气或空气作氧化剂氧化乙醛生成乙酸。


氢原子活性与物质的性质：

醇、酚、羧酸的结构中均有一OH，可分别称之为 “醇羟基”“酚羟基”和“羧羟基”。由于与这些一OH相连的基团不同，一OH受相连基团的影响就不同。故羟基上的氢原子活性也就不同，表现在性质上也相差较大，可比较如下：


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