IGCSE化学反应大全 这样学不要背单词一样能够拿A

IGCSE化学对于刚接触国际教育的同学们来说总体上难度并不是太难，但是由于一些专业名词的原因，让很多年中国学员在学习时常常感到手足无措。本期就给大家盘点一些IGCSE阶段所涉及到的化学反应，希望同学们早点预习这9大IGCSE化学反应，早日拿A*。

1、燃烧 Combustion

Combustion应该是hydrocarbon的reactions中最常见的一种。当hydrocarbons在氧气中被点燃时就会燃烧。这个过程中，所有的Carbon-Carbon bonds与Carbon-Hydrogen bonds都会断开。如果氧气充足，则会完全生成carbon dioxide（CO2）与water（H2O）。

IGCSE中比较喜欢考完全燃烧方程式的配平。那么我们来讲讲如何快速配平。假设一个hydrocarbon完全燃烧，那么燃烧产物只有carbon dioxide与water。因为只有carbon dioxide含有carbon元素，那么hydrocarbon里面的carbon全跑这儿来了。同理，因为只有water含有hydrogen元素，那么hydrocarbon里面的hydrogen全在water里。而因为在一个carbon dioxide分子中，一个carbon对应着两个oxygen，所以hydrocarbon里边每个carbon都会消耗两个oxygen atoms。所以有多少个carbon，就生成多少个carbon dioxide。同理，在一个water分子中，两个hydrogen对应着一个oxygen，所以hydrocarbon里边每两个hydrogen都会消耗一个oxygen atom。所以，每两个hydrogen生成一个water。那么，我们再把carbon所消耗的oxygen atom数量与hydrogen所消耗的oxygen atom数量加起来，就是总消耗oxygen atom数量了。因为参加反应的是diatomic oxygem（O2）不是monoatmoic oxygen（O），所以我们得把oxygen atom的数量除以二，才能得到oxygen molecules的数量。

2、裂解 Cracking

碳链很长的alkane在高温与催化剂的条件下，会断裂成若干个短一点的碳链，形成若干个小alkane和alkene碎片，有时也会产生hydrogen。这一过程被称为裂解（Cracking）。注意，alkane在cracking的时候，一定会产生alkene。（原因是，当一个大alkane，CnH（2n+2）断裂，产生一个小的alkane，CmH（2m+2）的时候，carbon数量减少了（n-m）个，而hydrogen数量减少了（2n+2-2m-2）个，所以是2（n-m）个。那么如果把这些减少的东西拼成一个化合物，那么它的化学式是CxH（2x），x=n-m。这是符合alkene的通式的。多推导几次你就可以发现，cracking一定产生alkene。不管其它产物有多少个alkane和hydrogen。）

也就是说，hydrogen数量是carbon数量的刚好两倍时，这是一个alkene，或者是一个cyclic alkane。如果题目中指明了是straight chain hydrocarbon，那么就是alkene了。对于cracking的题目，也就是让你补全方程式。看看题目里给的条件：是否已经表明了有hydrogen产生？生成一个alkane和一个alkene吗？看清楚题目后，在分配hydrogen到carbon的时候，记得注意一下alkane与alkene的general formulae与配平问题。

3、氯取代 Chlorine Substitution

这个反应可以对任何含有hydrogen atom的hydrocarbon发生。反应需要chlorine gas，并且有sunlight/ultraviolet light照射。因而，这个反应也被归类到光化学反应（Photochemical Reactions）中。

反应将会在所有的hydrogen atom都被subsitute掉后停止。产物分别为用作有机溶剂的二氯甲烷，dichloromethane, 在曾经用作麻醉剂的氯仿，trichloromethane (chloroform), 与同样作为有机溶剂的四氯化碳，tetrachloromethane (carbon tetrachloride)。

4、溴化 Bromination

这是一个常见的test unsaturation的方法。当aqueous bromine与alkene或者小环cycloalkane，比如cyclopropane，会发生反应。对于alkene，是因为它的very reactive carbon-carbon double bond，所以很容易发生addition reaction。而对于cyclopropane，则是因为其环张力。发生反应后，环被打开。这一过程被称为ring-opening。这一addition reaction的结果就是，把水溶液中带有brown颜色的bromine给去除了。所以，反应发生的直观结果就是aqueous bromine turns from brown to colorless。注意，straight-chain alkane不会发生这种反应。

我们在这里举一个例子：ethene与aqueous bromine的反应：

生成的产物是液态，无色的1,2-dibromoethane。

5、水合 Hydration

alkene的carbon-carbon double bond的high reactivity towards addition reactions，那么它和水也可以通过相似的方式反应。当alkene与steam在高温高压以及催化剂存在的情况下可以进行addition reaction，形成alcohol。比如，ethene与steam的反应生成ethanol：

事实上，这其实是工业生产乙醇的方法之一。另外一个方法是通过酵母无氧分解葡萄糖。这一种方法可持续性更强，对环境更友好。另外，这一反应的条件也是需要牢记的：570摄氏度，60-70大气压，phosphoric acid催化剂。

6、加氢 Hydrogenation

hydrogen gas也可以与alkene发生addition reaction，产生对应的alkane。这个反应的条件也很苛刻，需要600摄氏度的高温，高压，以及催化剂，通常是Pd/C，Nickel （Ni）也常见。

7、酯化 Esterification

当alcohol与carboxylic acid在concentrated sulfuric acid的催化下，会进行condensation/esterification reaction，dehydrate，并生成ester。比如，ethanol与ethanoic acid生成ethyl ethanoate的过程：

注意此反应是可逆的。所以如果只想要正向反应，需要把水从反应体系中移除，推动平衡。esterification reaction在polymer那期推送中有详细解释，在这里就不多讲了。一定要记得concentrated sulfuric acid的催化条件。

8、脱水 Dehydration 

此反应为alkene hydration的逆反应，通常需要加热条件与silicon(IV) oxide (SiO2)的催化。反应即为，去除hydroxyl group（—OH），并把旁边的carbon上的hydrogen去除一个，再生成alkene。这一反应属于elimination reaction，因为从一个物质生成了两个产物。同时，生成了一个degree of unsaturation。

Alcohol dehydration有时也可以被acid来catalyze。比如，ethanol经过dehydration，生成ethene与water：

9、氧化 Oxidation

这是一个从alcohol生成carboxylic acid的方法。简单来说，就是把一个alcohol的-CH-OH部分，氧化变成-COOH，也就是carboxyl group。条件是acidified potassium manganate(VII)。比如，propan-1-ol氧化变成propanoic acid：

在这一反应中，呈现出purple颜色的manganate(VII) ion被reduce了，所以反应现象是turn from purple to colourless。

以上就是本期给大家盘点的IGCSE化学员涯中9大化学反应，每个反应都有不同的过程以及特点，同学们可以结合教材和教辅查漏补缺在，早日掌握这些内容。如果您有辅导需求的话，欢迎您前来橡沐，精英在等您。

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