高三化学一轮复习精品 选修5 第1节认识有机化合物.docx

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高三化学一轮复习精品选修5第1节认识有机化合物

选修5　有机化学基础

第一节　认识有机化合物

考纲定位

1.能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。

2．了解常见有机化合物的结构。

了解有机物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。

3．了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法（如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等）。

4．能正确书写有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）。

5．能正确命名简单的有机化合物。

6．了解有机分子中官能团之间的相互影响。

考点1|有机物的分类与结构　

[基础知识整合]

1．有机物的分类

（1）根据元素组成分类。

有机化合物

（2）根据碳骨架分类

（3）按官能团分类

①烃的衍生物：

烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所代替，衍生出一系列新的有机化合物。

②官能团：

决定化合物特殊性质的原子或原子团。

③有机物主要类别、官能团

2.有机物的结构

（1）有机化合物中碳原子的成键特点

（2）有机物的同分异构现象

a．同分异构现象：

化合物具有相同的分子式，但结构不同，因而产生了性质上的差异的现象。

b．同分异构体：

具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。

（3）同系物

[考点多维探究]

角度1　有机物的分类及官能团

1．（2017·南阳模拟）下列叙述正确的是（　　）

D．分子式为C4H10O的物质，可能属于醇类或醚类

2．下列化合物：

①CH3CH2CH2CH2CH3　②C2H5OH

（1）请你对以上有机化合物进行分类，其中：

属于烷烃的是________；属于烯烃的是________；

属于芳香烃的是________；属于卤代烃的是________；

属于醇的是________；属于醛的是________；

属于羧酸的是________；属于酯的是________；

属于酚的是________。

（2）写出与上述化合物④碳链相同的同分异构体的结构简式

________________________________________________________________。

（3）写出化合物⑧的属于芳香烃的同分异构体的结构简式_________________________________________________________________。

【答案】　

（1）①③　④　⑤⑧⑨　⑫　②⑥　⑦⑪

（1）官能团的书写必须注意规范性，常出现的错误有把“

”错写成“C===C”，“—CHO”错写成“CHO—”或“—COH”。

（2）苯环不属于官能团，但是芳香化合物与链状有机物或脂环有机物相比，有明显不同的化学特性，这是由苯环的特殊结构所决定的。

（3）醇类和酚类物质的官能团都是羟基（—OH），二者的差别是羟基是否直接连在苯环上，羟基直接连在苯环上的是酚类，如

，羟基不直接连在苯环上的是醇类，如

。

角度2　同系物与同分异构体的判断

3．（2017·松原模拟）下列物质一定属于同系物的是（　　）

A．⑦⑧　　　　　　　　B．⑤⑦

C．①②③D．④⑥⑧

B　[A项，官能团个数不同，不相差一个或若干个CH2原子团；C项，结构不相似，不相差一个或若干个CH2原子团；D项，⑥可能为环烷烃，不一定与④⑧互为同系物。

]

4．（2014·全国卷Ⅰ）下列化合物中同分异构体数目最少的是（　　）

A．戊烷　　　　　　　B．戊醇

C．戊烯D．乙酸乙酯

A　[A.戊烷有3种同分异构体：

CH3CH2CH2CH2CH3、（CH3）2CHCH2CH3和（CH3）4C。

B．戊醇可看作C5H11—OH，而戊基（—C5H11）有8种结构，则戊醇也有8种结构，属于醚的还有6种。

C．戊烯的分子式为C5H10，属于烯烃类的同分异构体有5种：

CH2===CHCH2CH2CH3、CH3CH===CHCH2CH3、

CH2===C（CH3）CH2CH3、CH2===CHCH（CH3）2、

，属于环烷烃的同分异构体有5种：

、

、

、

、

。

D．乙酸乙酯的分子式为C4H8O2，其同分异构体有酯类、酸类、羟醛类、羟酮类、环二醇类、烯二醇类等，数目远大于3种。

]

考点2|有机物的命名

[基础知识整合]

1．烷烃的习惯命名法

2．烷烃系统命名三步骤

命名为2,3,4三甲基6乙基辛烷。

3．其他链状有机物的命名

（1）选主链——选择含有官能团在内（或连接官能团）的最长的碳链为主链。

（2）编序号——从距离官能团最近的一端开始编号。

（3）写名称——把取代基、官能团和支链位置用阿拉伯数字标明，写出有机物的名称。

如

命名为4甲基1戊炔；

　命名为3甲基3_戊醇。

4．苯的同系物的命名

（1）以苯环作为母体，其他基团作为取代基。

如果苯分子中两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示。

（2）系统命名时，将某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次给另一个甲基编号。

如

[考点多维探究]

角度　有机物的命名

用系统命名法命名下列有机物。

（1）

命名为________________；

（2）

，命名为________________；

（3）

，命名为________________；

【答案】　

（1）3,3,4－三甲基己烷

（2）2－甲基－2－戊烯

（3）5,5－二甲基－3－乙基－1－己炔

（4）1,2,3,5四甲苯

（5）4－甲基－2－戊醇

（6）2乙基1,3丁二烯

（7）4氨基戊酸

（8）2,4二甲基3,4己二醇

1．明晰有机物系统命名中常见的错误

（1）主链选取不当（不包含官能团，不是主链最长、支链最多）；

（2）编号错（官能团的位次不是最小，取代基位号之和不是最小）；

（3）支链主次不分（不是先简后繁）；

（4）“”、“，”忘记或用错。

2．弄清系统命名法中四种字的含义

（1）烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团；

（2）二、三、四……指相同取代基或官能团的个数；

（3）1、2、3……指官能团或取代基的位置；

（4）甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……

考点3|研究有机化合物的一般步骤和方法

[基础知识整合]

1．研究有机化合物的基本步骤

2．分离、提纯有机化合物的常用方法

（1）蒸馏和重结晶

适用对象

要　求

蒸馏

常用于分离、提纯液态有机物

①该有机物热稳定性较强

②该有机物与杂质的沸点相差较大

重结晶

常用于分离、提纯固态有机物

①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大

②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大

（2）萃取分液

①常用的萃取剂：

苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

②液液萃取：

利用有机物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。

③固液萃取：

用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

3．有机物分子式的确定

（1）元素分析

（2）相对分子质量的测定——质谱法

质荷比（分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值）最大值即为该有机物的相对分子质量。

4．分子结构的鉴定

（1）化学方法：

利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。

（2）物理方法

①红外光谱

分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

②核磁共振氢谱

（3）有机物分子不饱和度的确定

[应用体验]

有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。

16.8g该有机物燃烧生成44.0gCO2和14.4gH2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。

（1）A的分子式是________。

（2）A的结构简式是___________________________________________。

[提示]　

（1）C5H8O　

[考点多维探究]

角度1　有机物的分离、提纯

1．在实验室中，下列除杂的方法正确的是（　　）

A．溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取出溴

B．乙烷中混有乙烯，通入H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷

C．硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入NaOH溶液中，静置，分液

D．乙烯中混有CO2和SO2，将其通过盛有NaHCO3溶液的洗气瓶

C　[Br2可与KI反应生成I2，I2易溶于溴苯和汽油，且溴苯也与汽油互溶，A错；乙烷中混有乙烯，通入H2使乙烯转化为乙烷时，无法控制加入H2的量，B错；CO2和SO2通过盛有NaHCO3溶液洗气瓶时，只有SO2被吸收，应通过NaOH溶液洗气，D错。

]

2．已知：

密度/（g·cm－3）

熔点/（℃）

沸点/（℃）

溶解性

环己醇

0.96

25

161

能溶于水

环己烯

0.81

－103

83

难溶于水

环己烯的精制

（1）环己烯粗品中含有环己醇、少量酸性杂质等。

加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在________层（填“上”或“下”），分液后用________（填入编号）洗涤。

a．KMnO4溶液　b．稀H2SO4　　c．Na2CO3溶液

（2）再将环己烯按如图装置蒸馏，蒸馏时要加入生石灰，目的是__________。

（3）收集产品时，控制的温度应在________左右。

【解析】　

（1）环己烯不溶于饱和氯化钠溶液，且密度比水小，振荡、静置、分层后，环己烯在上层。

分液后环己烯粗品中含有少量的酸性杂质和环己醇，KMnO4溶液可以氧化环己烯，稀H2SO4无法除去酸性杂质，由乙酸乙酯的制备中用饱和Na2CO3溶液提纯产物，可以类推分液后用Na2CO3溶液洗涤环己烯粗品。

（2）蒸馏时加入生石灰的目的是吸收剩余少量的水。

（3）环己烯的沸点为83℃，故蒸馏时控制的温度为83℃左右。

【答案】　

（1）上　c　

（2）吸收剩余少量的水　（3）83℃

有机物的分离提纯

混合物

试剂

分离方法

主要仪器

甲烷（乙烯）

溴水

洗气

洗气瓶

苯（乙苯）

酸性高锰

酸钾溶液、

NaOH溶液

分液

分液漏斗

乙醇（水）

CaO

蒸馏

蒸馏烧瓶、

冷凝管

溴乙烷（乙醇）

水

分液

分液漏斗

醇（酸）

NaOH溶液

蒸馏

蒸馏烧瓶、

冷凝管

硝基苯（NO2）

NaOH溶液

分液

分液漏斗

苯（苯酚）

NaOH溶液

分液

分液漏斗

酯（酸）

饱和

Na2CO3溶液

分液

分液漏斗

角度2　有机物分子式和结构式的确定

3．某含氧元素有机物A可以作为无铅汽油的抗爆震剂，它的相对分子质量为88.0，其中碳元素的质量分数为68.2%，氢元素的质量分数为13.6%，经红外光谱和核磁共振氢谱显示该分子中有4个甲基，则A的结构简式为（　　）

C　[N（C）＝

≈5，

N（H）＝

≈12，

N（O）＝

＝1，

则A的分子式为C5H12O。

]

4．化合物A经李比希法测得其中含C72.0%、H6.67%，其余为O，质谱法分析得知A的相对分子质量为150。

现代仪器分析有机化合物的分子结构有以下两种方法。

图1图2

方法一：

核磁共振仪可以测定有机物分子里不同化学环境的氢原子及其相对数量。

如乙醇（CH3CH2OH）的核磁共振氢谱有3个峰，其面积之比为3∶2∶1，如图1所示。

现测出A的核磁共振氢谱有5个峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3。

方法二：

利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得A分子的红外光谱如图2所示。

已知：

A分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基，试回答下列问题：

（1）A的分子式为__________________。

（2）A的结构简式为________________________（任写一种，下同）。

（3）A的芳香类同分异构体有多种，请按要求写出其结构简式。

①分子中不含甲基的芳香酸：

___________________________________。

②遇FeCl3溶液显紫色且苯环上只有对位取代基的芳香醛：

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

【解析】　

（1）C、H、O的个数之比为

∶

∶

≈4.5∶5∶1＝9∶10∶2。

根据相对分子质量为150，可求得其分子式为C9H10O2。

（2）通过红外光谱图可知：

A分子中除含一个苯环外，还含有

，所以A的结构简式可为

（合理即可）。

（3）A的芳香类同分异构体中不含甲基的芳香酸是

；遇FeCl3溶液显紫色，说明含酚羟基，又因为含醛基，且只有两个取代基，所以遇FeCl3溶液显紫色且苯环上只有对位取代基的芳香醛是

【答案】　

（1）C9H10O2　

有机物分子式、结构式的确定流程

专项突破20　同分异构体的书写与数目的确定

命题点1　同分异构体数目的确定

1．同分异构体的类型

（1）碳链异构：

分子中碳原子排列顺序不同，如正丁烷与异丁烷。

（2）位置异构：

分子中官能团的位置不同，如CH2===CHCH2CH3和CH3CH===CHCH3。

（3）类别异构：

分子中官能团类别不同，如HC≡C—CH2—CH3和CH2===CH—CH===CH2。

2．同分异构体的书写

（1）烷烃：

先碳架，不挂氢，成直链，一条线；摘一碳，挂中间，往边移，不到端；摘二碳，成乙基，二甲基，同、邻、间。

（2）具有官能团的有机物：

碳链异构→位置异构→类别异构→顺反异构。

（3）芳香族化合物：

两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。

3．一元取代产物数目的判断

（1）等效氢原子法：

连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。

（2）烷基种数法：

烷基有几种，一元取代产物就有几种。

如—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7有两种，—C4H9有四种。

（3）替代法：

如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种（将H替代Cl）。

4．二元取代或多元取代产物数目的判断

定一移一或定二移一法：

对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。

5．叠加相乘法

先考虑取代基的种数，后考虑位置异构的种数，相乘即得同分异构体的总数目。

分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数目。

[对点训练1]　立方烷结构为立方体，其结构简式如图所示：

，立方烷的六氯代物有（　　）

A．2种　　　　　　　B．3种

C．4种D．5种

B　[立方烷所有顶点氢原子均为等效氢原子，其六氯代物与二氯代物数目相同，有邻位、面对角线、体对角线三种。

]

[对点训练2]　有机物M中只含C、H、O三种元素，其相对分子质量不超过100。

若M中含O的质量分数为36.36%，则能与NaOH溶液反应的M共有（不考虑立体异构）（　　）

A．5种B．6种

C．7种D．8种

B　[M的相对分子质量不超过100，其中含O的质量分数为36.36%，则N（O）≤

≈2.3。

若N（O）＝1，则M的相对分子质量约为44，分子式为C2H4O，没有能与NaOH反应的同分异构体；若N（O）＝2，则M的相对分子质量约为88，分子式为C4H8O2，能与NaOH溶液反应的M的同分异构体有CH3CH2CH2COOH、（CH3）2CHCOOH、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（CH3）2、

CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3，共6种。

]

[对点训练3]　某脂肪族化合物A的相对分子质量为118，其中C的质量分数为41%，H为5%，O为54%。

化合物A能与碳酸氢钠溶液反应放出气体，也能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，符合条件的A的醇羟基类同分异构体有

（　　）

A．2种B．3种

C．4种D．5种

C　[根据题意知，A分子中碳原子的个数为

≈4，氢原子的个数为

≈6，则氧原子的个数为

＝4，故A的分子式为C4H6O4。

由“化合物A能与碳酸氢钠溶液反应放出气体”可知，A分子中含有—COOH；又由“与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀”可知，A分子中含有—CHO。

而A的不饱和度为2，故A分子中除—CHO、—COOH以外的基团都为饱和结构。

符合条件的A的同分异构体有：

[对点训练4]　某芳香族化合物的分子式为C8H8Cl2O2，该物质能使FeCl3溶液显紫色，其分子结构中有三种不同化学环境的H原子，三种H原子的数目之比为2∶1∶1，且分子中的Cl原子皆形成C—Cl键，则其同分异构体数目为（　　）

A．5　　　B．6

C．7　　　D．8

C　[该芳香族化合物的分子式为C8H8Cl2O2，分子中含有1个苯环，不饱和度为

＝4，故侧链不含不饱和键，由于该物质能使FeCl3溶液显紫色，故苯环上连有（酚）—OH。

分子结构中有三种不同化学环境的H原子，它们的数目之比为2∶1∶1，由于分子中共有8个H原子，故该化合物应为对称结构，苯环上连有2个—CH2Cl,2个—OH。

符合条件的同分异构体有：

命题点2　限定条件下同分异构体的书写

1．几种异类异构体

（1）CnH2n（n≥3）：

烯烃和环烷烃。

（2）CnH2n－2（n≥4）：

二烯烃和炔烃。

（3）CnH2n＋2O（n≥2）：

饱和一元醇和饱和一元醚。

（4）CnH2nO（n≥3）：

饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮。

（5）CnH2nO2（n≥2）：

饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯等。

（6）CnH2n＋1O2N（n≥2）：

氨基酸、硝基烷。

（7）CnH2n－6O（n≥7）：

酚、芳香醇和芳香醚。

2．三种同分异构体的书写技巧

（1）减碳法：

①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布先对、再邻、后间。

（2）插入法：

①写出一些比较简单的物质的同分异构体；②将其他原子或原子团插入前面所写的同分异构体中。

（3）平移法：

①确定对称轴；②接上一个取代基；③将其他取代基在已有的碳链上进行移动。

[对点训练5]　化合物I

的同系物J比I相对分子质量小14，J的同分异构体中能同时满足如下条件：

①苯环上只有两个取代基，②既能发生银镜反应，又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2，共有________种（不考虑立体异构）。

J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为2∶2∶1，写出J的这种同分异构体的结构简式_________________________________________________________________。

【解析】　J的同分异构体分子内含有羧基和醛基，其可能的结构简式有

对三种位置关系，共有18种结构。

其中发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为2∶2∶1的为

【答案】　18　

[对点训练6]　（2015·天津高考节选）写出符合下列条件的F（

）的所有同分异构体（不考虑立体异构）的结构简式：

_______________________。

①属于一元酸类化合物

②苯环上只有2个取代基且处于对位，其中一个是羟基

【解析】　F的同分异构体具备的条件是，有一个—COOH，分子中有两个处于对位的取代基，其中一个是—OH，根据碳链异构和—Br的位置异构，可以写出F的同分异构体有4种，分别是

、

【答案】　

[课堂小结·反馈达标1＋1]　　　　　　全新理念　探究高考　明确考向　　　

1．一个高考题，展示高考怎么考

（2015·全国卷Ⅱ）聚戊二酸丙二醇酯（PPG）是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。

PPG的一种合成路线如下：

已知：

①烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢

②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8

③E、F为相对分子质量差14的同系物，F是福尔马林的溶质

回答下列问题：

（1）A的结构简式为__________________。

（2）由B生成C的化学方程式为__________________________________。

（3）由E和F生成G的反应类型为_________________________________，

G的化学名称为____________。

（4）①由D和H生成PPG的化学方程式为________________________________________________________________________________________________；

②若PPG平均相对分子质量为10000，则其平均聚合度约为______（填标号）。

a．48　b．58　　　c．76　　d．122

（5）D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________________种（不含立体异构）；

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应

其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是____________（写结构简式）；D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是__________（填标号）。

a．质谱仪　　　　b．红外光谱仪

c．元素分析仪　　d．核磁共振仪

【解析】　

（1）烃A的相对分子质量为70，则A的分子式为C5H10。

烃A的核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢，说明A分子中所有氢原子所处的化学环境相同，则其结构简式为

。

（2）由“A（

）

B及化合物B为单氯代烃”可知，B为

，B在NaOH/乙醇、△条件下发生消去反应生成C，则C为

。

B转化为C的化学方程式为

＋NaOH

＋NaCl＋H2O。

（3）F是福尔马林的溶质，则F为HCHO；E、F为相对分子质量差14的同系物，则E为CH3CHO。

结合信息反应④可知，CH3CHO和HCHO在稀NaOH溶液中发生加成反应生成HOCH2CH2CHO（G），其系统名称为3羟基丙醛（或β羟基丙醛）。

（4）①C（

）经酸性KMnO4溶液氧化生成D，则D为HOOC（CH2）3COOH。

G（HOCH2CH2CHO）与H2发生加成反应生成H，则H为HOCH2CH2CH2OH。

HOOC（CH2）3COOH与HOCH2CH2CH2OH在浓硫酸、加热条件下发生缩聚反应生成PPG，反应的化学方程式为

（2n－1）H2O。

②PPG的结构简式为

，其重复链节为

，若其平均相对分子质量为10000，则其平均聚合度n＝（10000－18）/172≈58。

（5）D的结构简式为HOOC（CH2）3COOH，其同分异构体满足条件：

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有—COOH；②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明含有—CHO和—COO—（酯基），结合D的分子式分析可知，其同分异构体为甲酸酯，含有（HCOO—）结构，则符合条件的同