烯烃（Edexcel IAL 化学 U1）

Q: 烯烃的阳性鉴别实验现象是什么？

室温下（无需紫外光）加入橙色溴水。若存在 C=C 双键，溶液会从橙色褪为无色，通过加成反应生成二卤代烷。

化学· 5.1–5.8· 25 分钟阅读

1. 烯烃结构与几何异构★★☆☆☆⏱ 5 min

📘 定义

烯烃

非环烯烃通式为 CₙH₂ₙ，环烯烃通式为 CₙH₂ₙ₋₂，至少含有一个 C=C 双键的不饱和烃。

例:

乙烯 (C₂H₄)、丙烯 (C₃H₆)

C=C 双键由一个强 σ 键（sp² 轨道头碰头重叠）和一个较弱的 π 键（p 轨道侧面重叠）组成。π 键限制了 C=C 键轴方向的旋转，因此产生几何异构现象。

📐 例题

画出并标注丁-2-烯的顺式和反式异构体，解释此处无需使用 E-Z 命名的原因。

1
1. 丁-2-烯的结构为 CH₃CH=CHCH₃：双键的两个碳分别连接一个 CH₃ 基团和一个 H 原子。
2
1. 顺式异构体：两个 CH₃ 基团位于 C=C 双键的同一侧：
3
$CH_3\qquad CH_3\\diagdown\quad\diagup\\quad C=C\\diagup\quad\diagdown\H\qquad H$
4
1. 反式异构体：两个 CH₃ 基团位于双键的两侧：
5
$CH_3\qquad H\\diagdown\quad\diagup\\quad C=C\\diagup\quad\diagdown\H\qquad CH_3$
6
1. 此处无需 E-Z 命名，因为双键的两个碳具有完全相同的取代基，顺反标记不存在歧义。

Exam tip:

绘制几何异构体时，需清晰展示 C=C 双键周围基团的平面排布，才能拿到全部分数。

2. 烯烃加成反应与不饱和性测试★★★☆☆⏱ 6 min

烯烃可发生加成反应，弱 π 键断裂后形成两个新的 σ 键，原子加成到双键两端生成饱和产物。U1 单元要求掌握的核心反应如下：

氢化：H₂ 气体，Ni 催化剂，150°C → 烷烃
卤化：卤素（如 Br₂），室温，避光 → 二卤代烷
氢卤化：卤化氢（如 HBr），室温 → 一卤代烷
水合：水蒸气，浓 H₃PO₄ 催化剂，300°C，60 atm → 醇
氧化：冷稀酸性 KMnO₄ → 二醇（两个相邻 -OH 基团）

📘 定义

C=C 不饱和性测试

室温下向烯烃中加入橙色溴水，无需紫外光即可立即观察到橙色褪为无色，同时生成 1,2-二溴代烷。

📐 例题

预测丙烯与冷稀酸性 KMnO₄ 反应的有机产物，写出其结构式。

1
1. 该反应将 C=C 双键氧化生成二醇，不会发生碳链断裂。
2
1. 双键的每个碳各连接一个 -OH 基团。丙烯结构为 CH₂=CHCH₃，因此产物为丙烷-1,2-二醇：
3
$HOCH_2CH(OH)CH_3$

Exam tip:

冷稀 KMnO₄ 反应仅要求掌握生成二醇的产物：热浓 KMnO₄ 氧化的断链产物不属于 U1 考纲范围。

3. 亲电加成机理★★★★☆⏱ 7 min

亲电加成的过程是富电子的 C=C π 键进攻缺电子的亲电试剂。双弯箭头表示一对电子的移动，起点必须是化学键或孤对电子，不能是单个原子。

📘 定义

碳正离子

亲电加成过程中生成的带正电碳中间体。稳定性随给电子烷基数量增加而升高：3° > 2° > 1° > 甲基。

例:

CH₃CH⁺CH₃ 是二级碳正离子，比一级 CH₃CH₂CH₂⁺ 更稳定。

📐 例题

画出 HBr 与丙烯反应的完整亲电加成机理，结合碳正离子稳定性解释主产物。

1
1. HBr 是极性分子：H 带 δ⁺（亲电），Br 带 δ⁻。C=C π 键进攻 δ⁺ 的 H 原子，H-Br 键断裂生成 Br⁻ 离子：
2
$CH_3CH=CH_2 + HBr \rightarrow CH_3CH^+CH_3 + Br^-$
3
1. 可以生成两种碳正离子：更稳定的二级碳正离子（CH₃CH⁺CH₃，主产物前体）和稳定性更低的一级碳正离子（CH₃CH₂CH₂⁺，副产物前体）。
4
1. Br⁻ 进攻二级碳正离子的带正电碳，生成主产物 2-溴丙烷：
5
$CH_3CH^+CH_3 + Br^- \rightarrow CH_3CHBrCH_3$
6
1. 该过程符合马氏规则：氢原子加到双键上氢原子更多的碳上，生成最稳定的碳正离子。

Exam tip:

绘制机理时，弯箭头必须从 C=C 键中心（代表 π 电子）或孤对电子出发，避免失分。

4. 加聚反应★★☆☆☆⏱ 3 min

加聚反应中烯烃单体互相加成形成长聚合物链，无其他副产物生成。每个单体的 C=C 双键断裂，相邻单体单元之间形成新的单键。

📘 定义

重复单元

聚合物链中最小的重复片段，绘制时需将延伸键伸出方括号外，右下角标注下标 'n' 表示大量重复。

📐 例题

由单体氯乙烯（CH₂=CHCl）画出聚氯乙烯（PVC）的重复单元。

1
1. 从单体结构开始，标出 C=C 双键：
2
$H_2C=CHCl$
3
1. 断裂 C=C 双键，在两个碳的两侧向外延伸单键，用方括号括起后标注下标 'n'：
4
$\left[ -CH_2-CHCl- \right]_n$

Exam tip:

绘制重复单元时，必须保证延伸出的单键超出方括号边界，才能拿到全部分数。

5. 聚合物处置★★★☆☆⏱ 4 min

大多数加聚产物不可生物降解，其强非极性 C-C 键无法被环境微生物分解。常见的处置方法如下：

填埋：成本低但占用大量空间，数百年都不会分解
焚烧：释放的热能可用于发电，但可能产生有毒气体（例如 PVC 焚烧释放 HCl）
回收：降低化石燃料消耗，但需要人工分类不同类型的聚合物

📐 例题

写出焚烧 PVC 废弃物的一个优点和一个缺点。

1
优点：焚烧释放的热能可用于发电，降低对化石燃料的依赖。
2
缺点：PVC 含有氯元素，未经处理的焚烧会释放有毒 HCl 气体，引发酸雨和呼吸道损伤。

6. 常见陷阱

错误做法:

机理绘制时将弯箭头的起点画在单个原子上，而非 C=C π 键或孤对电子上

原因:

弯箭头代表电子对的移动，电子对位于化学键或孤对电子中，不在原子核上

正确做法:

所有弯箭头的起点都要放在 C=C 键中心，或者负离子（如 Br⁻）的孤对电子上

错误做法:

将溴水测试的现象描述为‘透明’而非‘无色’

原因:

透明描述的是透光性，不是颜色：橙色溶液也可以是透明的。阳性测试的核心是颜色变化

正确做法:

不饱和性测试的颜色变化必须明确表述为橙色 → 无色

错误做法:

将 HBr 和丙烯反应的主产物预测为 1-溴丙烷

原因:

主产物由最稳定的碳正离子中间体决定：二级碳正离子比一级更稳定

正确做法:

先识别最稳定的碳正离子，再将亲核试剂连接到带正电的碳上得到主产物

错误做法:

绘制聚合物重复单元时，在单体的两个碳之间保留双键

原因:

加聚反应过程中单体的 C=C 双键完全断裂

正确做法:

重复单元中两个单体碳之间仅保留单键，延伸键伸出方括号外

错误做法:

双键两个碳上没有共同取代基的烯烃使用顺反命名

原因:

顺反命名要求至少有一个共享基团才能判断同侧/异侧位置

正确做法:

这类情况使用 E-Z 命名，根据相连原子的原子序数分配优先级

7. 速查表

反应	试剂与条件	产物
氢化	H₂，Ni 催化剂，150°C	烷烃
卤化	Br₂，室温，避光	二卤代烷
氢卤化	HBr，室温	一卤代烷
水合	水蒸气，H₃PO₄，300°C，60 atm	醇
KMnO₄ 氧化	冷稀酸性 KMnO₄	二醇
不饱和性测试	Br₂(aq)，室温	橙色 → 无色

8. 常见问题

烯烃的阳性鉴别实验现象是什么？

室温下（无需紫外光）加入橙色溴水。若存在 C=C 双键，溶液会从橙色褪为无色，通过加成反应生成二卤代烷。

为什么烯烃会存在几何异构现象？

C=C 双键中的 π 键限制了键轴方向的旋转，因此双键碳上连接的取代基相对位置固定，形成室温下无法互变的不同异构体。

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下一步

现在你已经掌握了 Edexcel IAL 化学 U1 的核心烯烃内容，接下来可以学习卤代烷的亲核取代反应，这类反应的机理也使用完全相同的弯箭头表示法。结合烯烃反应和其他官能团转化巩固有机合成技能，完成历年真题熟悉机理和异构题的评分标准。重点复习碳正离子稳定性和马氏规则，这两个是高频高分考点。