高二化学讲义讲述.docx
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高二化学讲义讲述
有机化学总复习
专题一、有机化学基本概念
[知识要点]
1、掌握有机物的结构特点及其结构与性质的关系；了解有机物与无机物的特点
2、了解有机化合物数目众多和同分异构现象普遍存在的本质原因。
理解同分异构、同系物等概念，能够辨认同分异构体、同系物，能够书写、补写同分异构体及同分异构体种类。
3、在掌握烷烃命名原则的基础上，了解各类常见有机物的基本命名原则
4、掌握基本有机分子的空间构型，并能由此发散，应用到分析其它有机分子的空间构型。
[知识要点讲解]
一、有机物
1、有机物及有机化学的概念
有机物指的是含碳元素的化合物，其组成元素除碳外，通常还含有氢、氧、氮、硫、磷、卤素等元素，少数含碳元素的化合物（如CO、CO2、碳酸及其碳酸盐、HCN、HSCN及金属碳化物等含碳化合物）的结构和性质跟无机物相似，鼓仍属于无机物。
研究有机物的化学简称有机化学。
注意：
1828年，德国年轻化学家乌勒首次有无机物合成了有机物——尿素：
2、有机物的结构特点
有机物分子中，碳原子间能以共价键（单键、双键、三键等）结合形成长的碳链或碳环，即使是分子式相同的有机物也会因同分异构而导致结构甚至种类不同。
这些结构特点也是导致有机物种类繁多的主要原因。
3、有机物和无机物的特点比较：
特点
有机物
无机物
种类多少
溶解性
耐热性
可燃性
导电性
化学键类型
晶体类型
化学反应特点
（认真阅读教材，用心比较后填写上表）
注意：
有机物分子多为非极性或弱极性分子，分子间通过范德华力结合成分子晶体。
例1下列说法中错误的是
A有机物和无机物都可以从动植物的有机体中提取。
B所有有机物在一定条件下，可以相互转化。
C有机物参与的反应，一般都比较复杂，反应速率较慢，且常伴有副反应发生。
D有机物和无机物在性质上的差别不是绝对的。
解析有机物有天然合成的也有人工合成的，因此有的物质不能从动植物体中提取；有机物之间的反应是复杂的，有的有机物在一定条件下可以相互转化，有些则不能相互转化；有机物和无机物之间没有绝对的界限区分，在性质上有些是类似的，有些是不同的。
正确选项为A、B。
二、同系物、同分异构
1、同系物
搞清同系物的概念；把握同系物的判断标准；认识并掌握同系物的特点和一般规律。
（1）同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数及连接方式相同，分子组成通式相同。
（2）同系物间相对分子质量相差14或14的整数倍。
（3）同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。
例2、下列各组物质，其中属于同系物的是：
（1）乙烯和苯乙烯
（2）丙烯酸和油酸（3）乙醇和丙二醇（4）丁二烯与异戊二烯（5）蔗糖与麦牙糖
（A）
（1）
（2）（3）（4）（B）
（2）（4）
（C）
（1）
（2）（4）（5）（D）
（1）
（2）（4）
解析同系物是指结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数相同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团及分子组成通式相同的物质。
乙烯和苯乙烯，后者含有苯环而前者没有；丙烯酸和油酸含有的官能团都是双键和羧基，而且数目相同所以是同系物；乙醇和丙二醇官能团的数目不同；丁二烯与异戊二烯都是共轭二烯烃，是同系物；蔗糖和麦芽糖是同分异构体而不是同系物。
正确选项为B。
2、同分异构
（1）同分异构体的概念：
凡分子式相同，但分子结构不同，因而性质也不同的几种化合物互称同分异构体。
同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质。
可以是有机物，也可以是无机物。
中学阶段涉及到的有机物的同分异构体常见的有三类：
（1）碳链异构
（2）位置（官能团位置）异构（3）异类异构（又称官能团异构）
例3、下列各组物质中，两者互为同分异构体的是：
1CuSO4•3H2O和CuSO4•5H2O②NH4CNO和CO（NH2）2
③C2H5NO2和NH2CH2COOH④[Pu（H2O）4]Cl3和[Pu（H2O）2Cl2]•2H2O•Cl
A、①②③B、②③④C、②③D、③④
解析同分异构体是分子式相同，但结构不同。
CuSO4•3H2O和CuSO4•5H2O组成就不同，肯定不能称为同分异构体；NH4CNO和CO（NH2）2分子式相同，但前者是盐，而后者是尿素，是有机物，结构肯定不同，互为同分异构体；C2H5NO2和NH2CH2COOH，一个是硝基化合物，一个是氨基酸，分子式又相同，互为异类异构；[Pu（H2O）4]Cl3和[Pu（H2O）2Cl2]•2H2O•Cl，前者表示四个水分子直接和Pu相结合，后者中是两分子的水和两个氯离子与Pu相结合，所以结构不同，互为同分异构体。
正确选项为B。
例4、如果定义有机物的同系列是一系列结构简式符合AB
（其中n=0、1、2、3……）的化合物。
式中A、B是任意一种基团（或氢原子），w为2价的有机基团，又称为该同系列的系差。
同系列化合物的性质往往呈现规律性变化。
下列四组化合物中，不可称为同系列的是：
A.CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3
B.CH3CH=CHCHOCH3CH=CHCH=CHCHOCH3（CH=CH）3CHO
C.CH3CH2CH3CH3CHClCH2CH3CH3CHClCH2CHClCH3
D.ClCH2CHClCCl3ClCH2CHClCH2CHClCCl3ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3
解析此题是95年全国高考题，也是一个信息题，信息中给出了一个新的概念同系列。
在课堂上我们学习过同系物这一概念。
这就形成了两个非常相近的概念，需要我们在理解新信息的基础上，进行对比、辨析，然后运用解题。
同系物是指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。
而同系列是指结构相似，在结构上相差一个或若干个重复结构单元的物质。
据此可迅速作出判断，正确选项为C。
（嗨！
你找出了A、B、D的系差即W，并写出A、B、D的通式了吗？
）
（2）类别异构的常见情况
烯烃——环烷烃炔烃——二烯烃——（环烯）
苯及苯的同系物——（多烯）饱和一元醇和醚
酚类——芳香醇——芳香醚醛——酮——烯醇——环氧烷烃
羧酸——酯——羟基醛硝基化合物——氨基酸
葡萄糖——果糖蔗糖——麦芽糖
说明：
1、括号内的类别异构为了解内容，如果没有信息提示不做考虑。
2、请大家写出他们的分子组成通式或分子式并注意碳原子的取值范围。
3、淀粉和纤维素不属于类别异构，不是同分异构体。
各类有机物分子组成通式的推算和书写这也是大家必须要掌握的内容之一，而且这也是理科综合的重要内容。
要注意总结并寻找规律。
我们知道，当烃分子中的碳原子个数为n时，其中氢原子个数的最大数值为2n+2，这是氢原子个数的上限值。
以链状烷烃分子结构和分子组成通式CnH2n+2为基础进行分析和比较：
在结构中，若增加一个
或
双键，就少2H；在结构中若出现一个
就少4H；在结构中若出现一个环状结构也少2H。
所以，烯烃和环烷烃的分子组成通式都为CnH2n；炔烃和二烯烃的分子组成通式都为CnH2n-2；苯和苯的同系物，结构中有苯环结构，苯环可以看成是具有3个
双键和一个环状结构，氢原子个数应在烷烃的基础上减去4X2=8个，故苯和苯的同系物的分子组成通式为：
CnH2n+2-4X2即CnH2n-6（n≥6）。
这种书写分子组成通式的方法一般叫做“烷烃衍生法”。
其他各类烃及烃的衍生物的分子组成通式，也可以用同样的方法进行书写。
但是，对于像：
……，这样一组有机化合物的分子组成通式，用上面的“烷烃衍生法”书写就比较困难了。
观察这组物质很像数学上的等差数列，化学上把这样一组结构相似，在结构上相差一个或若干个重复结构单元的物质称为同系列。
所以，这组物质的分子组成通式就可以利用等差数列的通项公式：
an=a1+（n–1）d写出。
对比可以看出系差d为C4H2，因此上面这组物质的分子组成通式为：
C6H6+（n–1）C4H2即C4n+2H2n+4。
我们把这种书写同系物的分子组成通式的方法叫做“数列公式法”。
注意：
1、“烷烃衍生法”适用于书写可称为同系物的一系列物质的分子组成通式；而“数列公式法”适用于书写不可称为同系物但可称为同系列的一系列物质的分子组成通式。
2、这两种不同方法书写出来的分子组成通式中n的化学意义是不同的。
要注意体会和把握。
——你注意到了吗？
？
？
例5：
萘和萘的同系物的分子组成通式为：
A、CnH2n-6（n≥11）B、CnH2n-8（n＞10）
C、CnH2n-10（n≥10）D、CnH2n-12（n≥10）
解析本题明确提出要求确定“萘和萘的同系物的分子组成通式”。
因此应用“烷烃衍生法”书写。
根据它们分子中含有萘环结构，碳原子个数为n时，氢原子个数应在2n+2的基础上减少14，得到萘和萘的同系物的分子组成通式为CnH2n+2-14。
即CnH2n-12，其中n值不得小于10。
故正确答案为选项D。
思考若用通式表示下面这一系列化合物，则其通式可表示为什么形式？
提示可视为同系列，用“数列公式法”书写，系差为C6H2，通式为C6n+4H2n+6。
（3）同分异构体的书写
Ⅰ、把握结构对称性：
采用“对称轴”法
对于碳链异构和官能团的位置异构，都重在把握结构的对称性，采用“对称轴”法确定。
有了对称轴之后，只需考虑分子结构中对称轴一侧的支链或官能团的取代位置，不能超越对称轴至另一侧，但可以在对称轴的轴线的当前位置上。
例6、进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是
A、（CH3）2CHCH2CH2CH3B、（CH3CH2）2CHCH3
C、（CH3）2CHCH（CH3）2D、（CH3）3CCH2CH3
解析首先要能快速的把这种缩写的结构简式改写成展开的结构简式，甚至可以写成碳架结构，然后根据对称性确定其一氯代物异构体数目。
不同的异构体的沸点肯定不同。
（相同的数字代表等效位置）
Ⅱ、实现思维有序性
书写同分异构体时要思维有序，先写碳链异构的各种情况，然后书写官能团的位置异构，最后书写类别异构，这样可避免漏写。
二价取代物一般是在一价取代物的基础上书写，这也是一种有序性的体现。
注意：
把握好这两点可有效的避免重复书写和漏写
同时，一定要掌握从已知有机化合物的分子式，导出可能的同分异构体的结构简式这一基本技能。
通常情况下，写出异构体结构简式时一般应下列步骤有序写出：
（1）根据分子式先确定可能的官能团异构有几类；
（2）在每一类异构中先确定不同的碳链异构；（3）再在每一条碳链上考虑官能团的位置异构有几种，这样考虑思路清晰，写出有序思维不会混乱。
写出时还要注意避免出现重复或遗漏的现象，还应注意遵循碳原子价数为4，氧原子价数为2，氢原子价数为1的原则。
例7：
请写出C5H12O的同分异构体
解析根据分子式可知，其类别异构有饱和一元醇和醚两类。
五个碳原子可形成的碳链异构如下：
当起为醇时，利用对称性，可能的结构即—OH的位置异构可表示如下：
由以上可看出属于醇的结构有8种。
同理，根据对称性，属于醚的可能结构即“—O—”在碳链中的可能位置有以下6种。
所以，C5H12O的同分异构体共有14种。
Ⅲ、热门烃基——丁基
丁基共有四种，而丙基只有两种，戊基则多达八种。
因丙基数目太少，而戊基数目又太多，所以在近年的高考和模拟题中常涉及丁基异构的问题。
但是，2003年春季高考中也涉及到了的同分异构体。
所以，要求大家：
丙基、丁基、戊基的同分异构体都要能熟练书写。
例8、已知丁基共有四种，不必试写，立即可断定分子式为C5H10O的醛应有几种
A、3种B、4种C、5种D、6种
解析分子式为C5H10O的醛可以看作是丁基上连接一个醛基所得，而丁基只有四种，所以选B
例9、液晶是一类新型材料。
MBBA是一种研究较好的液晶化合物。
它可以看作是由醛A和胺B去水缩合产物：
（1）对位上有一个—C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是：
____________________________________、____________________。
（2）醛A有异构体甚多。
其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个，它们是：
____________________________________、____________________。
解析：
（1）还是要熟练书写丁基的四种结构。
（2）补写同分异构体时一定要注意分析已经提供的结构中所展现出来的信息。
酚羟基与羧酸所形成的酯，教材中没有涉及到，但根据本题的信息可以分析出来，自学能力、分析信息、理解信息、应用信息的能力正是中学阶段要培养的。
答案：
Ⅳ、“占位”思想的应用
解析环上已经连接有两个甲基了，还有六个位置可以被取代，二溴代物的苯环上有4个H，2个Br；而四溴代物的苯环上连的是4个Br，2个H；如把四溴代物的4个Br换成4个H，2个H换成2个Br；就恰好为二溴代物，即两种结构相当，所以异构体数目也一定相等。
只要注意运用这种“占位”意识，同时注意数据“互补”，就不必一一试写，而有已知情况推导。
所以，A的一溴代物有多少种，五溴代物就有多少种。
即A的。
一元取代物和6-1元取代物的异构体数目相等，二元取代物和6-2元取代物的异构体数目相等，n元取代物和6-n元取代物的异构体数目相等。
其它类似情况，可以由此发散推导解决。
Ⅴ、“先多后少”的思想
在有多种取代基，而且取代基的数目不同时，一般先写取代基数目比较多的，然后再写取代基数目相对比较少的。
如：
要写二甲基氯苯的可能结构，考虑到取代基有两种，一种是甲基，一种是氯原子。
甲基有两个而氯原子只有一个，所以先在苯环上固定两个甲基的位置，再在它的基础上考虑氯原子的位置。
这样就比较有序，而且快捷。
以上书写过程，清楚的体现了一个有序书写的过程。
根据苯分子是一个平面正六边形结构，甲苯只有一种；根据甲苯的对称性，写出了三种二甲苯；根据三种二甲苯各自的对称性，写出了二甲基氯苯的六种结构。
如果有多种取代基，但各种取代基的数目相等，则可以一一考虑，层层深入。
例11、2000年,国家药品监督管理局发布通告崭停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂.苯丙醇胺（英文缩写为PPA）结构简式如下:
苯丙醇胺是一种一取代苯,取代基是:
将苯基、氨基、羟基在碳链上的位置变换，可写出多种同分异构体，请写出H2N—、HO—不连在同一个碳原子上的同分异构体的结构简。
解析此题是2000年的高考对同分异构体的考察题。
属于有条件限制的同分异构体的书写问题，其中的条件限制信息有两点：
1苯基、氨基、羟基在碳链上的位置变换，据此可知碳链仅是：
。
2H2N—、HO—不连在同一个碳原子上。
同时我们知道苯基、氨基、羟基的数目也是相等的，都是一个。
所以可以根据信息依次固定。
可以先在碳链上固定苯基，根据碳链的对称性：
。
苯基在碳链上有两种不同的位置：
在这两种结构中，前者没有对称性，而后者仍有对称性（如虚线所示），因此，如果再连接氨基，前者有三种，而后者只有两种，具体如下所示：
在以上所得结构中，只有最后一种有对称性（如上虚线所示），而H2N—、HO—不连在同一个碳原子上，所以前四种中，HO—各有两种连接方式，最后一种HO—只有一种连接方式共得到九种结构，具体如下所示：
在以上的九种结构中补齐碳链上的氢原子即为题目所要求书写的同分异构体的结构简式。
Ⅵ、几种重要的立体异构
例12、1，2，3--三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷环平面的上下，因此有如下2个异构体。
[
]是苯基，环用键线表示，C、H原子都未画出，
据此，可判断1，2，3，4，5--五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同一平面上）的异构体数是：
A、4B、5C、6D、7
解析此题是98年全国高考题。
以三元环取代物的几何异构来给予信息，突出考察自学能力、信息迁移能力，并在此基础上考察逻辑思维、抽象思维和空间概念。
解题时，我们把环戊烷用键线式写在纸平面上。
在纸平面下方的氯原子可不写出，在纸平面前方的则用碳原子上画小圈的方法表示。
五个氯原子都在下方、一个氯原子在前方的都只有一种结构，在纸平面前方有两个氯原子的则有两种结构：
在纸平面前方有三个氯原子的与在纸平面前方有两个氯原子的结构重复；在纸平面前方有四个、五个氯原子的分别跟在纸平面前方有一个氯原子、全部在纸平面下方的重复。
所以共有4个异构体。
正确答案为选项A。
例13、金刚烷的结构如图，它可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型。
请根据中学学过的异构现象判断由氯原子取代金刚烷亚甲基（—CH2—）中氢原子所形成的二氯取代物的种类
A、4种B、3种C、2种D、6种
解析：
此题属于有条件限制的同分异构体数目的判断。
判断的仅是由氯原子取代金刚烷亚甲基（—CH2—）上的氢原子所形成的二氯取代物的种类。
但此题还有一点关键是要根据金刚烷的结构可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型，判断出它是一个高度对称的结构整个结构由四个完全等同的立体六元环构成。
因此，金刚烷六个亚甲基（—CH2—）上的氢原子是完全等效的，金刚烷亚甲基（—CH2—）中氢原子所形成的一氯取代物只有一种。
而二氯代物可以在一氯代物的基础上书写：
（相同的数字代表等效位置）
由以上左图可以看出当亚甲基有一个氯原子取代后，亚甲基上氢原子有右图所示的三种环境。
所以，由氯原子取代金刚烷亚甲基（—CH2—）中氢原子所形成的二氯取代物只有三种。
正确选项为B。
思考：
1、金刚烷的一氯取代物有多少种？
二氯取代物有多少种？
2、已知药物乌洛托品是一种有机生物碱，该共价化合物含C、H、N三种元素，每个分子内有四个N原子，且每个N原子排列成内空的四面体（如白磷分子），每两个N原子间都镶嵌着一个C原子，又知其分子内没有C—C单键和
不饱和键，则该化合物的分子式为；该化合物中共有个六元环。
例14、[PtCl6]2-离子具有正八面体的空间结构，如图所示。
Pt原子位于正八面体的中心，Cl-离子位于正八面体的6个顶点，若用2个NH3分子替换2个Cl-离子，则[Pt（NH3）2Cl4]分子的同分异构体数目是多少？
提示大家一定要树立比较强的空间想象能力，首先要注意到
正八面体的八个顶点是完全等效的，所以[Pt（NH3）Cl5]-只有一种，[Pt（NH3）2Cl4]分子的同分异构体数目只有两种。
（相同的数字代表等效位置）
[参考练习]
1：
下列化合物分别和溴与铁粉反应，苯环上的氢原子被取代，所得的一溴代物有3种同分异构体的是：
2、某有机物结构简式为：
。
写出与它
互为同分异构体的属于芳香族衍生物的结构简式______
3、分子式为C8H16O2的某不溶于水且浮于水面的有机物A，能在酸性条件下水解生成另外两种有机物C和D，且C在一定条件下能转化为D，则A的可能结构有
A、1种B、2种C、3种D、4种
4、某些稠环环芳烃的结构简式如下：
这些结构简式共表示的化合物有：
A、一种B、二种C、三种D、四种
5、已知分子式为C5H11OH的醇的同分异构体有8种,则分子式为C6H12O2的羧酸有几种:
A.4B.8C.16D.6
6、甘氨酸和丙氨酸混合在一定条件下发生缩合反应生成二肽的化合物共有:
A.4种B.3种C.2种D.1种
7、化学式C4H9O2N的氨基酸,属于氨基酸的同分异构体数目有:
A:
2种B:
3种C:
4种D:
5种
8、羧酸A（分子式为C5H10O2）是由醇B氧化生成。
A和B可以生成相对分子质量为172的酯C，符合这些条件的酯只有4种。
请写出这4种酯的结构简式、、、。
9、有机物A，俗名水杨酸，其结构简式为：
（1）将A跟（填物质序号）哪种物质的溶液反应可得到一种钠盐（其化学式为C7H5O3Na）。
A、NaOHB、Na2CO3C、NaHCO3D、NaCl
（2）水杨酸的同分异构体中，属于酚类，同时还属于酯类的化合物有3种，其结构简式分别为：
、、。
（3）水杨酸的同分异构体中，属于酚类，但不属于酯类，也不属于羧酸类的化合物必定含有基（填写除了羟基以外的官能团名称）。
10、A、B两种有机化合物,分子式都是C9H11O2N化合物A是天然蛋白质的水解产物,光谱测定显示,分子结构中不存在甲基（—CH3）,化合物A的结构简式是__________。
化合物B是某分子式是C9H12的芳香烃硝化后的唯一产物（硝基连在苯环上）,化合物B的结构简式是____________。
11、（2003海淀区一模试题）苯佐卡因是一种局部麻醉剂，可用于粘膜溃疡、创面及痔疮的镇痛，一般制成软膏或栓剂使用。
其合成路线如下图所示，其中有机物B具有酸性。
已知：
①苯环上的取代反应有如下定位规律：
当苯环上的碳原子连有甲基时，可在其邻位或对位上引入官能团；当苯环上的碳原子连有羧基时，可在其间位上引入官能团；
②
③
⑴反应类型：
反应1；反应2；
⑵化合物A、C的结构简式：
A；C；
⑶写出下列转化的化学方程式
C→D：
B+D→E：
⑷苯佐卡因有多种同分异构体，其中氨基直接连在苯环上，分子结构中含有—COOR官能团，且苯环上的一氯代物只有两种的同分异构体共有六种，除苯佐卡因外，其中三种的结构简式为：
则剩余两种同分异构体的结构简式为：
、。
12、“立方烷”是一种新合成的一种烃，其分子为正立方体结构，其碳骨架结构如图所示：
（1）写出立方烷的分子式。
（2）其二氯代物共有几种同分异构体
（3）有一种芳香族化合物与立方烷互为同分异构体,
其结构简式为：
。
（4）这种芳香烃与丙烯腈（CH2=CH-CN）、1，3-丁二烯按1：
1：
1摩尔比发生聚合反应，可以得到一种工程塑料ABS树脂，它的结构简式可表示为。
[参考练习要点提示与答案]
1、答案：
A、C。
提示：
首先要审清题意，是问溴与铁粉反应，苯环上的氢原子被取代，所得的一溴代物的同分异构体，而不包括侧链上的氢原子被取代。
然后利用对称性立即可解。
2、提示：
由信息所提供的结构简式可知，此结构不饱和度为4，分子式为C7H8O。
同时，限制条件是“属于芳香族衍生物”。
所以，其类别异构有芳香醇、芳香醚、酚三类，答案如下：
3、答案：
B。
提示：
有题意可知A是酯，由于A、C、D之间有如下转化关系；
所以C是醇，而D是羧酸。
且C、D碳原子数目相同。
因此，A的结构应符合
，R1、R2完全相同，都为C3H7。
C3H7有两种结构。
因此，正确选项为B。
4、答案：
B。
提示：
第一种和第三种相同，第二种和第四种相同
5、答案：
B。
提示：
C5H11OH的醇的同分异构体有8种，说明戊基—C5H11的结构有八种。
C6H12O2的羧酸可表示为：
C5H11—COOH，可变的也只是戊基—C5H11，因此，分子式为C6H12O2的羧酸也有八种结构。
6、答案：
A。
提示：
甘氨酸和丙氨酸都是双官能团的物质，二肽是两个氨基酸分子脱去一分子的水所形成的化合物。
甘氨酸和丙氨酸根据脱水的形式不同，可形成以下四种二肽：
因此，正确选项为A。
7、答案：
D。
提示：
氨基酸必然含有氨基和羧基。
根据分子式为C4H9O2N，可
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