化学方程式 – 启学基地

知识点1 典型的取代反应

一、卤代反应

1．烷烃的卤代反应

（1）反应特点：分步取代，每一步反应均为可逆反应

（2）反应举例

①第一步：CH₄+Cl₂CH₃Cl+HCl

②第二步：CH₃Cl+Cl₂CH₂Cl₂+HCl

③第三步：CH₂Cl₂+Cl₂CHCl₃+HCl

④第四步：CHCl₃+Cl₂CCl₄+HCl

（3）反应条件：漫射光照射，纯净的卤素单质

①直射光照射，会发生爆炸

②烷烃在光照条件下能使溴蒸汽褪色，不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色

③液态烷烃能够和溴水发生萃取，液体分层，上层颜色深，下层颜色浅。

（4）产物种类：多种卤代烷烃的混合物，HX的物质的量最多

2．含α－H的烯烃和卤素单质反应

（1）常温

①反应类型：加成反应

②反应举例：CH₃－CH＝CH₂+Cl₂CH₂－－CH₂Cl

（2）高温

①反应类型：取代反应

②反应举例：CH₃－CH＝CH₂+Cl₂Cl－CH₂－CH＝CH₂+HCl

3．苯的卤代反应

（1）条件不同，反应类型不同

①在铁催化剂下发生取代反应：+Cl₂Cl+HCl

②在光照条件下发生加成反应：+3Cl₂

（2）反应物要求：纯净的卤素单质

①苯不能与溴水、溴的四氯化碳溶液褪色

②苯能够和溴水发生萃取，液体分层，上层颜色深，下层颜色浅

4．苯的同系物的卤代反应

（1）条件不同，取代位置不同

①光照：发生侧链上的取代反应

●CH₃+Br₂CH₂Br+HBr

●CH₂Br+Br₂CHBr₂+HBr

●CHBr₂+Br₂CBr₃+HBr

②卤化铁催化：发生苯环上的取代反应

●+Cl₂+HCl

（2）反应物要求：纯净的卤素单质

5．苯酚与溴水的取代反应

（1）条件：常温下，与浓溴水反应

（2）反应

（3）现象：产生白色沉淀，若为稀溴水，则产生的三溴苯酚溶于苯酚，看不到白色沉淀。

（4）原理：卤素原子取代羟基邻、对位的氢

（5）应用：定性检验酚的存在，定量测定样品中酚的含量

6．醇与氢卤酸的取代反应

（1）反应原理：卤素原子取代羟基形成卤代烃

（2）反应举例：CH₃CH₂CH₂OH+HXCH₃CH₂CH₂X+H₂O

二、硝化反应

1．苯的硝化

（1）加热方式：水浴加热，温度计控温

（2）浓硫酸作用：催化剂和吸水剂

（3）化学反应：+HNO₃（浓）NO₂+H₂O

（4）长玻璃管的作用

①导气，平衡气压

②冷凝回流苯和硝酸，提高原料的利用率

2．甲苯的硝化

（1）化学反应：+3HO－NO₂+3H₂O

（2）产物名称：2，4，6－三硝基甲苯，俗称TNT，是一种黄色炸药

（3）与苯相比发生三硝基取代的原因：甲基使苯环上甲基邻对位的氢原子变活泼，更容易被取代

3．苯酚的硝化

（1）化学反应：+3HNO₃+3H₂O

（2）产物名称：2，4，6－三硝基苯酚，俗称苦味酸

（3）与苯相比发生三硝基取代的原因：羟基使苯环上羟基邻对位的氢原子变活泼，更容易被取代

三、酯化反应

1．酯化反应机理

（1）反应实质：酸脱羟基，醇脱氢

（2）反应条件：浓硫酸、加热

（3）实验验证

①方法：同位素示踪法

②反应：CH₃COOH+H¹⁸OCH₂CH₃CH₃CO¹⁸OCH₂CH₃+H₂O

2．酯化反应类型

（1）一元羧酸和一元醇的酯化反应

R－COOH+R’－CH₂OHR－－O－CH₂R’+H₂O

（2）一元羧酸与二元醇的酯化反应

（3）二元酸与二元醇的酯化反应

①反应生成普通酯

+HOOC－COOCH₂－CH₂OH+H₂O

②反应生成环酯

++2H₂O

③反应生成聚酯

n+n+2nH₂O

（4）无机含氧酸的酯化反应

+3HO－NO₂+3H₂O

（5）高级脂肪酸与甘油的酯化反应

+3C₁₇H₃₅COOH+3H₂O

四、水解反应

1．卤代烃的水解反应

（1）反应条件：碱的水溶液，加热

（2）水解原理：羟基取代卤素原子形成醇

（3）反应举例：CH₃CH₂CH₂Br+NaOHCH₃CH₂CH₂OH+NaBr

（4）卤代烃中卤素原子的检验

2．酯的水解反应

（1）反应条件：条件不同，反应程度不同，反应产物不同

①酸性条件：稀硫酸/加热，酯部分水解生成酸和醇

②碱性条件：NaOH溶液/加热，酯完全水解生成酸钠和醇

（2）水解原理：酯基中的C－O键断裂，C上加－OH，O上加－H

（3）反应举例

①酸性条件：RCOOR’+H₂ORCOOH+R’OH

②碱性条件：RCOOR’+NaOHRCOONa+R’OH

3．油脂的水解反应

（1）酸性水解：制备甘油和高级脂肪酸

（2）碱性水解（皂化反应）：制备甘油和肥皂

4．糖类的水解反应

（1）蔗糖：C₁₂H₂₂O₁₁（蔗糖）+H₂OC₆H₁₂O₆（葡萄糖）+C₆H₁₂O₆（果糖）

（2）麦芽糖：C₁₂H₂₂O₁₁（麦芽糖）+H₂O2C₆H₁₂O₆（葡萄糖）

（3）淀粉：（C₆H₁₀O₅）_n（淀粉）+nH₂OnC₆H₁₂O₆（葡萄糖）

（4）纤维素：（C₆H₁₀O₅）_n（纤维素）+nH₂OnC₆H₁₂O₆（葡萄糖）

5．酰胺基的水解反应

（1）水解原理：肽键（）中的C－N键断裂，形成－COOH和－NH₂

（2）酰胺水解条件不同，产物不同

①强酸性条件：RCONH₂+H₂O+HClRCOOH+NH₄Cl

②强碱性条件：RCONH₂+NaOHRCOONa+NH₃↑

（3）蛋白质的水解反应

①水解条件：酸、碱或酶催化

②水解过程：蛋白质多肽化合物α－氨基酸

五、其他取代反应

1．成醚反应（分子间脱水）

（1）反应条件：浓硫酸、加热

（2）反应原理：1分子醇脱去羟基，另一个醇分子脱去羟基上的氢原子，形成醚键

（3）反应举例：2CH₃CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₃+H₂O

2．成肽反应

（1）反应原理：羧基脱羟基，氨基脱氢，形成肽键（）

（2）氨基酸分子间单分子脱水形成二肽（两种不同的氨基酸可以生成4种二肽）

①H₂N－CH₂－COOH+H₂N－COOH→H₂N－CH₂COOH+H₂O

②H₂N－COOH+H₂N－CH₂－COOH→H₂N－CH₂－COOH+H₂O

③H₂N－CH₂－COOH+ H₂N－CH₂－COOH→H₂N－CH₂CH₂－COOH+H₂O

④H₂N－COOH +H₂N－COOH→H₂N－COOH+H₂O

（3）氨基酸分子间或分子内缩合成环

①分子间双分子脱水成环肽

②分子内单分子脱水成环肽

（4）氨基酸多分子脱水缩合生成多肽或蛋白质

+（n－1）H₂O

【特别提醒】

1．醇、羧酸、苯酚与活泼金属发生置换反应，而不是取代反应

（1）乙醇与钠反应

①化学反应：2CH₃CH₂OH+2Na2CH₃CH₂ONa+H₂↑

②反应现象：钠沉入容器底部，缓慢反应冒气泡，钠在液体中上下跳动

（2）乙酸与钠反应

①化学反应：2CH₃COOH+2Na2CH₃COONa+H₂↑

②反应现象：钠熔成闪亮的小球，浮的液体表面四处游动，剧烈反应冒气泡

（3）苯酚与钠反应

①化学反应：2OH+2NaONa+H₂↑

②反应现象：钠熔成闪亮的小球，浮的液体表面四处游动，剧烈反应冒气泡

2．含羟基物质性质的比较

比较项目	含羟基的物质
比较项目	醇	水	酚	羧酸
羟基上氢原子活泼性
在水溶液中电离程度	极难电离	难电离	微弱电离	部分电离
酸、碱性	中性	中性	很弱的酸性	弱酸性
与Na反应	反应放出H₂	反应放出H₂	反应放出H₂	反应放出H₂
与NaOH反应	不反应	不反应	反应	反应
与Na₂CO₃反应	不反应	不反应	反应	反应
与NaHCO₃反应	不反应	不反应	不反应	反应放出CO₂

（1）弱酸强弱：H₂CO₃＞OH＞HCO₃^－

①石蕊试液：不变红

②Na₂CO₃溶液：OH+Na₂CO₃ONa+NaHCO₃

③NaHCO₃溶液：不反应

④向苯酚钠溶液中通入CO₂，无论CO₂过量与否，产物均是NaHCO₃。

ONa+H₂O+CO₂OH +NaHCO₃

（2）NaOH溶液

①反应：OH+NaOHONa+H₂O

②应用：除试管内壁的苯酚

知识点2 典型的加成反应

1．碳碳双键的加成反应

（1）反应原理：双键变单键，连碳上各加一个原子或原子团

（2）反应举例

①丙烯与Br₂反应：CH₃CH＝CH₂+Br₂CH₃－－CH₂Br

②丙烯与H₂反应：CH₃CH＝CH₂+H₂CH₃CH₂CH₃

③丙烯与HCl反应：CH₃CH＝CH₂+HClCH₃－－CH₃或CH₃CH₂CHCl

④丙烯与H₂O反应：CH₃CH＝CH₂+H₂OCH₃－－CH₃或CH₃CH₂CHOH

2．二烯烃的加成反应

3．碳碳叁键的加成反应

（1）普通加成：同碳碳双键

①乙炔与Br₂反应：CH≡CH+Br₂BrCH＝CHBr，CH≡CH+2Br₂CHBr₂－CHBr₂

②乙炔与H₂反应：CH≡CH+H₂CH₂＝CH₂，CH≡CH+2H₂CH₃CH₃

③乙炔与HCl反应：CH≡CH+HClCH₂＝CHCl

④乙炔与HCN反应：CH≡CH+HCNCH₂＝CHCN

（2）炔烃与水加成：先加成生成烯醇，再发生自身加成生成醛或酮

①CH≡CH+H₂OCH₃CHO（工业上制取乙炔）

②CH₃－C≡C－CH₃+H₂OCH₃－－CH₂－CH₃

③C≡CH+H₂OCH₂CHO或－CH₃

3．苯环的加成反应

（1）加成物质：在催化剂作用下和H₂加成

（2）加成原理：苯环完全加成变成环己环

（3）反应举例

①苯的加成：+3H₂

②甲苯加成：CH₃+3H₂－CH₃

③苯酚加成：OH+3H₂－OH

4．碳氧双键的加成反应

（1）醛酮的加成反应：碳氧双键断裂，氧上加氢，碳上加其他部分

①乙醛的加成反应

②丙酮的加成反应

（2）酸羰基、酯羰基、肽羰基：一般不能发生加成反应

知识点3 典型的消去反应

1．卤代烃的消去反应

（1）消去条件：碱的醇溶液，加热

（2）消去原理：消卤素原子和β－H形成不饱和键

（3）反应举例

①溴乙烷的消去：CH₃CH₂Br+NaOHCH₂＝CH₂↑+NaBr+H₂O

②1－溴丙烷的消去：CH₃CH₂CH₂Br+NaOHCH₂＝CHCH₃↑+NaBr+H₂O

（4）特别提醒

①卤代烃消去反应产物种类的判断：有几种β－H就有几种消去产物

②邻二卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。

或

2．醇的消去反应

（1）消去条件：浓硫酸/加热

（2）消去原理：消羟基和β－H形成不饱和键

（3）反应举例

①乙醇的消去：CH₃CH₂OHCH₂＝CH₂↑+H₂O

②正丙醇的消去：CH₃CH₂CH₂OHCH₃CH＝CH₂↑+H₂O

知识点4 典型的氧化反应

一、有机物与氧气的反应

1．有机物的燃烧反应

（1）烃完全燃烧：C_xH_y+（x+）O₂xCO₂+H₂O

（2）烃的含氧衍生物完全燃烧：C_xH_yO_z+（x+－）O₂xCO₂+H₂O

（3）烃的含氮衍生物完全燃烧：C_xH_yO_zN_p+（x+－）O₂xCO₂+H₂O+N₂

2．醇的催化氧化

（1）断键原理：脱羟基氢和连碳上的氢（α－H）形成－－

（2）反应规律

（3）反应举例

①乙醇的催化氧化：2CH₃CH₂OH+O₂2CH₃CHO+2H₂O

②苯甲醇的催化氧化：2CH₂OH+O₂2CHO+2H₂O

③异丙醇的催化氧化：2CH₃－－CH₃+O₂2CH₃－－CH₃+2H₂O

④乳酸的催化氧化：2CH₃－－COOH+O₂2 CH₃－－COOH+2H₂O

3．醛的催化氧化

（1）反应原理：醛基被氧化成羧基

（2）反应举例

①乙醛的催化氧化：2CH₃CHO+O₂2CH₃COOH

②苯甲醛的催化氧化：2CHO+O₂2COOH

4．酚类在空气中被氧化成粉红色物质

二、醛基的氧化反应

1．醛基的银镜反应

（1）配制银氨溶液

①过程：向AgNO₃溶液中滴加稀氨水，边滴边振荡，至最初产生的沉淀恰好完全溶解为止

②反应：AgNO₃+NH₃·H₂OAgOH↓+NH₄NO₃；AgOH+2NH₃·H₂O［Ag（NH₃）₂］OH+2H₂O

（2）反应环境：碱性环境（银氨溶液自身显强碱性）

（3）加热方式：水浴加热，不可用酒精灯直接加热

（4）实验现象：产生光亮银镜

（5）反应方程式

①化学反应：CH₃CHO+2［Ag（NH₃）₂］OHCH₃COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O

②离子反应：CH₃CHO+2［Ag（NH₃）₂］⁺+2OH^－CH₃COO^－+NH₄⁺+2Ag↓+3NH₃+H₂O

（6）反应应用：用于制镜、保温瓶胆、醛基的检验与测定

（7）能够发生银镜反应的有机物

①醛类物质：甲醛、乙醛、乙二醛等

②甲酸类物质：甲酸（H－－OH）、甲酸盐（H－－ONa）、甲酸酯（H－－OR）等

③还原性糖：葡萄糖、麦芽糖

（8）甲醛银镜反应的特殊性

①部分氧化：HCHO+2Ag（NH₃）₂OHHCOONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O

②完全氧化：HCHO+4Ag（NH₃）₂OH（NH₄）₂CO₃+4Ag↓+6NH₃+2H₂O

2．醛基与新制氢氧化铜悬浊液反应

（1）反应环境：强碱性环境（配制悬浊液时NaOH必须过量）

（2）加热方式：反应液必须直接加热煮沸

（3）反应现象：产生砖红色沉淀

（4）反应方程式

①化学反应：CH₃CHO+2Cu（OH）₂+NaOHCH₃COONa+Cu₂O↓+3H₂O

②离子反应：CH₃CHO+2Cu（OH）₂+OH^－CH₃COO^－+Cu₂O↓+3H₂O

（5）反应应用：用于醛基的检验与测定

（6）甲醛与新制Cu（OH）₂悬浊液反应的特殊性

①部分氧化：HCHO+2Cu（OH）₂+NaOHHCOONa+Cu₂O↓+3H₂O

②完全氧化：HCHO+4Cu（OH）₂+2NaOHNa₂CO₃+2Cu₂O↓+6H₂O

3．醛基与溴水反应

（1）反应：CH₃CHO+Br₂+H₂OCH₃COOH+2HBr

（2）现象：溴水褪色

（3）说明：该反应有水参与，所以醛不能使溴的四氯化碳溶液褪色

三、使酸性高锰酸钾褪色的有机物

1．含碳碳双键的有机物：某烯、聚二烯烃、聚某炔

（1）一材料：天然橡胶

（2）两种油：植物油、裂化汽油

（3）三气体

①液化气：丙烷、丁烷及少量丙烯、丁烯

②裂解气：乙烯、丙烯、丁二烯

③焦炉气：甲烷、氢气、乙烯、一氧化碳

2．含碳碳叁键的有机物：乙炔、丙炔等

3．含羟基的有机物

（1）醇和酚

（2）羧基不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲酸、乙二酸（H₂C₂O₄）能使其褪色

4．含醛基的有机物

（1）醛类物质：甲醛、乙醛、乙二醛等

（2）甲酸类物质：甲酸、甲酸盐、甲酸酯等

（3）还原性糖：葡萄糖、麦芽糖

5．苯的同系物

（1）结构特点：与苯环直接相连的碳原子上有氢原子

（2）反应规律：有几个侧链就氧化成几个羧基

（3）反应举例

①CH₃COOH

②CH₂CH₃COOH

③CH₃CH₂－CH₃HOOC－COOH

知识点5 典型的还原反应

1．氢气参与的加成反应

（1）碳碳双键与氢气的加成反应：CH₂＝CH₂+H₂CH₃CH₃

（2）碳碳叁键与氢气的加成反应：CH≡CH+2H₂CH₃CH₃

（3）苯环与氢气的加成反应：Br+3H₂－Br

（4）醛、酮与氢气的加成反应：CH₃CHO+H₂CH₃CH₂OH

（5）植物油的硬化反应（氢化反应、加成反应）

2．加氢去氧的反应

（1）硝基变成氨基：NO₂NH₂

（2）羧基变成醇羟基：RCOOHRCH₂OH

知识点6 典型的加聚反应

1．加聚反应的常见类型

（1）单烯自聚型：“断双键，分两端，添括号，右下n”

①合成聚乙烯：n CH₂＝CH₂CH₂－CH₂_n

②合成聚氯乙烯：n CH₂＝CH－ClCH₂－_n

③合成聚丙烯腈：nCH₂＝CH－CNCH₂－_n

（2）二烯自聚型：“单变双，双变单，破两头，移中间，添括号，右下n”

①合成顺丁橡胶：nCH₂＝CH－CH＝CH₂CH₂－CH＝CH－CH₂_n

②合成天然橡胶：nCH₂＝CH－CH₂CH₂－CH－CH₂_n

③合成氯丁橡胶：nCH₂＝－CH＝CH₂CH₂－CH－CH₂_n

（3）多烯共聚型：“断双键，中间连，添括号，右下n”

①nCH₂＝CH₂+nCH₃－CH＝CH₂CH₂－CH₂－CH₂_n

②n CH₂＝CHCl+nCH＝CH₂CH₂－－CH₂_n

③nCF₃－CF＝CF₂+nCF₂＝CF₂CF₂－CF₂－CF₂_n

（4）单烯二烯共聚型：“断双键，中间连，单变双，添括号，右下n”

①n CH₂＝CH－CH₂+nCH₂＝CH₂CH₂－CH－CH₂－CH₂－CH₂_n

②n CH₂＝CH－CH＝CH₂+n CH₂＝CHCHOCH₂－CH＝CH－CH₂－_n

（5）单炔自聚型：“断叁键，变双键，中间连，添括号，右下n”

①nCH≡CHCH＝CH_n

②n CH₃C≡CCH₃_n

（6）开环自聚型：“环打开，变单键，添括号，右下n”

①O－CH₂－CH₂_n

②n NH－（CH₂）₅－_n

③n

2．由加聚物推断单体的方法

（1）加聚反应单体的判断

①若主链上碳原子间全部以单键结合，则每隔2个碳原子切开，“单键变双键”即得单体。

单体为：CH₂＝CH₂、CH₂＝CHCl、CH₂＝CHCH₃

②若主链上含碳碳双键，以碳碳双键为中心每隔4个碳原子切开，“单键变双键，双键变单键”即得单体。

单体为：CH₂＝CHCN、CH₂＝CH－CH＝CH₂、CH＝CH₂

③若主链上含碳碳双键，以碳碳双键为中心每隔2个碳原子切开，“单键变双键，双键变叁键”即得单体。

单体为：CH₂＝CHCH₃、CH≡CH、CH＝CH₂、CH₂＝CH₂

知识点7 典型的缩聚反应

1．聚酯类：－OH与－COOH间的缩水

（1）二元酸与二元醇缩聚

①nHOCH₂CH₂OH+nHOOC－COOHHO－－OCH₂CH₂O_nH+（2n－1）H₂O

②nHO－OH+nHOCH₂CH₂OHHO－－OCH₂CH₂O_nH+（2n－1）H₂O

（2）羟基酸缩聚

①n CH₃－－COOHHO－CO_nOH+（n－1）H₂O

②nHO－CH₂－COOHHO－CH₂－_nOH+（n－1）H₂O

2．聚醚类：－OH与－OH间的缩水

（1）二元醇自身缩聚：nHOCH₂－CH₂OHHOCH₂CH₂_nOH+（n－1）H₂O

（2）不同二元醇分子间缩聚：

nHOCH₂－CH₂OH+nHOCH₂CH₂OHHOCH₂－CH₂OCH₂CH₂_nOH+（2n－1）H₂O

3．聚酰胺类：－NH₂与－COOH间的缩水

（1）羟基酸自身缩聚：nH₂N－CH₂－COOHHNH－CH₂－_nOH+（n－1）H₂O

（2）二元酸和二元胺分子间缩聚

nH₂N－NH₂+nHOOC－COOH

HO－－－_nH+（2n－1）H₂O

4．酚醛树脂类：酚去羟基邻位的氢与羰基去碳氧双键

①n+nHCHO+（n－1）H₂O

②nOH+nCH₃CHO+（n－1）H₂O

③nCH₃－OH+n H₂N－－NH₂+（n－1）H₂O

【特别提醒】由缩聚产物推断单体

（1）步骤

①采用“切割法”去掉缩聚物结构简式中的方括号与“n”，变为小分子

②断开分子中的酰胺键或酯基

③将断开的羰基碳原子上连接－OH；在氧或氮原子上连接－H，还原为单体小分子

（2）举例

①酚醛型高聚物：主链上含有酚羟基的结构

高聚物	单体		高聚物	单体
	OH	HCHO		OH

②聚酯型高聚物：主链上含－－O－的结构

③聚酰胺型高聚物：主链上含的结构

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