9-1 化学/烯烃和醇的反应

烯烃的反应

烯烃分子是不饱和的烃，因为它们比具有相同碳原子数的烷烃少2个氢原子，并且也具有碳双键而不是全部单键。烷烃是饱和的烃。您可以通过溴试验来区分饱和和不饱和烃。

烯烃的燃烧

在空气中，氧气不足以使烯烃完全燃烧，完全燃烧只会产生二氧化碳和水（与烷烃的完全燃烧相同）。与其他燃烧反应一样，这是一个放热反应；会释放能量。相反，它们在空气中燃烧会产生冒烟的黄色火焰

${\text{Alkene + Oxygen}}\rightarrow {\text{Carbon + Carbon Monoxide + Carbon Dioxide + Water}}$

形成的精确产物取决于氧气的含量，因此您可能会有没有碳产生的反应。以下是在存在少量氧气的情况下戊烯（5个碳）的不完全燃烧的示例

${\ce {C5H10 + 4O2 -> 3C + CO + CO2 + 5H2O}}$

或者您也可以使用相同的反应

${\ce {4C5H10 + 25O2 -> 10CO + 10CO2 + 20H2O}}$

但是碳允许您更容易地平衡它，因此是首选选择。

加成反应

烯烃与氢气、水和卤素反应，通过在 ${\ce {C=C}}$ 处添加原子，使双键变为单键。

将烯烃转化为烷烃（加氢）

烯烃与氢气反应时可以转化回烷烃。以下是以丙烯为例

${\ce {C3H6 + H2 -> C3H8}}$

请记住，烷烃和烯烃的通式之差是2个氢原子。您还需要能够绘制显示式

+   →

丙烯 + 氢气 → 丙烷

如我们所见，烯烃的官能团（同系物系列的特征结构，赋予其所有特殊性质）碳双键被转化为与氢气的单键。但是，这种反应只能在催化剂的存在下进行。

卤素与烯烃的反应

卤素也会去除烯烃官能团。以下是以乙烯和溴为例的化学式

${\ce {C2H4 + Br2 -> C2H4Br2}}$

文字方程式有助于理解发生了什么

${\text{Ethene + Bromine}}\rightarrow {\text{dibromoethane}}$

“二”指的是化合物中存在两个溴原子，而“-烷”则表示不再存在碳双键；它具有与烷烃相同的官能团（所有单键）。结构式如下：

+ Br—Br →

乙烯 + 溴 → 二溴乙烷

正如我们所见，这与氢化几乎相同，只是我们使用的是卤素。这也解释了为什么溴试剂有效，因为溴水中溴原子会发生反应形成新化合物，而它们不会与烷烃反应。

将烯烃转化为醇（加水）

醇是具有羟基官能团（-OH）的饱和烃同系物。当烯烃与水反应（需要催化剂的存在）时，我们可以形成醇。例如：

+  →

丁烯-1 + 水 → 丁醇-1 ${\ce {C4H8 + H2O -> C4H9OH}}$

我们可以很容易地算出醇的化学式，因为我们知道末端的官能团（必须存在-OH），并且所有碳和氢必须平衡。产物称为丁醇，其中“-醇”表示它是醇。上面显示了结构式：与烷烃结构相比，醇结构唯一的区别是氧原子，正如我们所见。

醇

有时，醇的写法略有不同，以反映其结构。例如

${\ce {CH3CH2OH}}$ 是乙醇的化学式，也可以写成 ${\ce {C2H5OH}}$。${\ce {CH3}}$指的是化合物的其中一端，${\ce {CH2}}$指的是中间的碳链，而${\ce {OH}}$表示官能团。醇的一般式为

${\ce {C_nH_{2n + 1}OH}}$

所有醇类都可溶于水，其溶液呈中性 pH 值。由于其溶解性，它们常被用作工业溶剂。较小的醇类也被用作燃料，例如乙醇被用作酒精灯燃料。然而，它（乙醇）最常见的用途是在酒精饮料中。

醇类的燃烧

醇类是易燃的，在空气中燃烧时会发生完全燃烧

${\ce {2CH3OH + 3O2 -> 2CO2 + 4H2O}}$

与钠的反应

${\text{Sodium + Methanol}}\rightarrow {\text{Sodium methoxide + Hydrogen}}$

${\ce {2Na + 2CH3OH -> 2CH3ONa + H2}}$

醇类的氧化

醇类可以被氧化（添加氧气）形成羧酸，这些反应发生在与燃烧不同的条件下。

发酵过程

当糖溶液在酵母酶的作用下发酵时，会产生乙醇的水溶液。

${\ce {C6H12O6 ->[yeast] 2C2H5OH + 2CO2}}$

这表明葡萄糖，一种简单的糖，被转化为乙醇和二氧化碳。该反应需要厌氧（无氧）条件，相当高的温度（37 摄氏度）和略微酸性的 pH 值。

羧酸

羧酸具有 ${\ce {-COOH}}$ 的官能团，其名称以“-酸”结尾。它们的结构图类似于醇类，不过添加了一个碳氧双键。以下是丁醇和丁酸的比较

丁醇

丁酸

正如我们所看到的，2 个氢原子被移除并被一个氧双键取代。羧酸的一般式为

${\ce {C_{n}H_{2n + 1}COOH}}$

重要的是要注意，对于第 n 项，我们使用不包含在官能团中的碳原子，因此，虽然丁酸有 4 个碳原子，但它有 3 个碳原子不属于官能团，从而得到以下公式

${\ce {C3H7COOH}}$

另一种写法是

${\ce {CH3C2H4COOH}}$

与碳酸盐反应

像任何其他酸一样，羧酸与碳酸盐反应生成盐、水和二氧化碳

与水反应

羧酸能够溶于水。但是，当它们溶解时，它们会电离，释放 H+ 离子，从而形成弱酸性溶液，因为它们不会完全电离。

与醇反应

羧酸与酸性催化剂反应生成酯（一种新的同系物）和水。

${\text{Alcohol + Carboxylic acid}}\rightarrow {\text{Ester + Water}}$

${\ce {C2H5OH + CH3COOH -> CH3COOC2H5 + H2O}}$

从化学方程式中可以看出，酯在一端具有相同的 ${\ce {CH3}}$，以及 ${\ce {COO}}$，就像羧酸一样。但是，氢被移除并被醇的烃链 ${\ce {C2H5}}$ 取代。因此，酯被称为乙酸乙酯（醇是 -yl，羧酸是 -anoate）并不奇怪。但是，绘制酯可能会很棘手

绘制酯的最简单方法是首先绘制没有 OH 的羧酸。然后，您将醇添加到与碳连接的碳上，并完成醇的结构，除了氢。这些原子结合产生由反应生成的的水。

快速问题

能量的定义是什么？ 系统（物体或物体组）可能发生的能量变化的最大值

能量储存的两种主要类型是什么？它们之间有什么区别？ 与运动相关的能量储存（动能）和与物体在空间中的位置相关的势能储存。

能量的测量单位是什么？ 焦耳

比热容是什么？ 使 1 公斤物质升温 1 摄氏度所需的能量。

功率是什么？ 能量传递率

进一步阅读

主要文章：9-1 物理/能量问题