高考新课标II有机物结构与性质解题方法.docx

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高考新课标II有机物结构与性质解题方法

2017高考新课标II有机物结构与性质解题方法

（一）

近两届新课标II高考此类选择题重点考查“共面”、“同分异构体”、“反应类型的辨析”、“有机物命名”。

下面就此类题型特点进行探究。

考点一、共面问题：

（1）、核心问题：

1、苯型：

苯（C6H6）分子结构是平面正六边形，故苯环上所有原子共面，那么与苯直连的原子与苯环上的所有原子一定共面；

2、乙烯型：

乙烯（C2H4）分子结构是以－C＝C－为核心的平面型，所以双键直连的所有原子一定共面；引申出与“双键直连”的原子一定共面，即与－C＝O－直连的原子也一定共面；

3、直线型：

（H－C≡C－H）即乙炔。

即与碳碳三键直连的原子一定共面。

（2）、苯环或碳碳双键连有－CH3、－CH2或－OH的问题：

1、－CH3、－CH2上碳原子一定与苯环或－C＝C－共面，其余3个H原子最多只有1个与苯环或－C＝C－共面；

2、－OH上O原子一定与苯环或－C＝C－共面H原子最多与苯环或－C＝C－共面；

（3）、注意几个字“一定”、“所有原子”、“碳原子”、“最多”、“可能”等：

1、“一定”：

必有是与苯环或双键上的原子直连的原子才能共面；

2、“所有原子”：

只要与苯环或双键上的原子相连的所有元素原子都要考虑；

3、“碳原子”：

只考虑“碳”原子。

4、“最多”、“可能”：

所有的可能都要考虑（包括－CH3或－OH的情况）。

判断分子中共线、共面原子数的技巧

1．审清题干要求

审题时要注意“可能”、“一定”、“最多”、“最少”、“所有原子”、“碳原子”等关键词和限制条件。

2．熟记常见共线、共面的官能团

（1）与三键直接相连的原子共直线，如

（2）与双键和苯环直接相连的原子共平面，如

3．单键的旋转思想

有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键，均可绕键轴自由旋转。

例1．有关

分子结构的下列叙述中，正确的是（　　）

A．除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上

B．所有的原子都在同一平面上

C．12个碳原子不可能都在同一平面上

D．12个碳原子有可能都在同一平面上

答案　D

解析　本题主要考查苯环、碳碳双键、碳碳三键的空间结构。

按照结构特点，其空间结构可简单表示为下图所示：

由图形可以看到，直线l一定在平面N中，甲基上3个氢只有一个可能在这个平面内；CHF2基团中的两个氟原子和一个氢原子，最多只有一个在双键决定的平面M中；平面M和平面N一定共用两个碳原子，可以通过旋转碳碳单键，使两平面重合，此时仍有CHF2中的两个原子和CH3中的两个氢原子不在这个平面内。

要使苯环外的碳原子共直线，必须使双键部分键角为180°。

但烯烃中键角为120°，所以苯环以外的碳不可能共直线。

考点二、有机物的命名：

（1）、先了解有机物的表示方法：

1.分子式（也称化学式）：

如C4H6

2.最简式（也称实验式）：

分子式中各元素原子数除“最大公约数”得到的式子：

如C4H6?

C2H3

3.电子式：

元素原子最外层电子用“.”或“×”表示的式子：

4.结构式：

电子式中的一对共用电子对用“－”表示，其余的最外层电子省略的得到的式子：

如：

H－C≡C－H

5.结构简式：

只表示官能团而－C—C－和－C－H－单键省略，相同项合并而得到的式子。

如（CH3）CHCH（OH）CH＝CH2

6.键线式：

C、H元素符号都省略，只用短线（“－”）表示共价键，但其他原子（如O、N等）不能省略；（注意：

如键线式上没有其他原子（如O、N等），那么端点和拐点的原子都是碳原子）。

（二）、有机物的命名规则：

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?

-?

-

考点三、有机物的结构和性质：

1、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。

2．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。

常见官能团特征反应如下：

官能团种类

试剂

判断依据

碳碳双键或碳碳三键

溴的CCl4溶液

红棕色褪去

酸性KMnO4溶液

紫色褪去

卤素原子

NaOH溶液，AgNO3和稀硝酸的混合液

有沉淀产生

醇羟基

钠

有氢气放出

酚羟基

FeCl3溶液

显紫色

浓溴水

有白色沉淀产生

醛基

银氨溶液

有银镜生成

新制Cu（OH）2悬浊液

有砖红色沉淀产生

羧基

NaHCO3溶液

有CO2气体放出

（2）物理方法

¡é¨´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。

¡é¨²核磁共振氢谱

不同化学环

境的氢原子—

种数即是“等效氢”的“个数”；面积比即是“每种等效氢”所有氢原子个数比。

1．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3?

?

2的化合物是（　　）

答案　D

解析　A中有2种氢，个数比为3?

?

1；B中据镜面对称分析知有3种氢，个数比为3?

?

1?

?

1；C中据对称分析知有3种氢，个数比为1?

?

3?

?

4；D中据对称分析知有2种氢，个数比为3?

?

2。

2．（2015·武汉部分学校调研）为了测定某气态烃A的化学式，取一定量的A置于一密闭容器中燃烧，实验表明产物是CO2、CO和水蒸气。

学生甲、乙设计了两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式，他们在一定条件下测得有关数据如下（图中的箭头表示气流的方向，实验前系统内的空气已排尽）：

甲方案：

燃烧产物

浓硫酸增重2.52g

碱石灰增重1.32g

生成CO21.76g

乙方案：

燃烧产物

碱石灰增重5.60g

固体减小0.64g

白色沉淀4.00g

请回答下列问题：

（1）你认为________（填?

°甲?

±或?

°乙?

±）方案能求出A的最简式。

（2）请根据你选择的方案，通过计算求出A的最简式为________。

（3）若要确定A的分子式，________（填?

°是?

±或?

°否?

±）需要测定其他数据，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）甲　

（2）CH4　（3）否　最简式中H的含量已经达到最大，所以CH4即为A的分子式

解析　

（1）甲方案中，浓硫酸增重的是水蒸气的质量，碱石灰增重的是CO2的质量，再由点燃生成CO21.76g，可求得CO的质量，进而求出A的最简式；乙方案中，只能确定CO的质量，不能分别求出CO2、H2O的质量，不能求出A的最简式。

（2）2.52gH2O为0.14mol，则A中含氢原子0.28mol,1.32gCO2为0.03mol,1.76gCO2为0.04mol，所以A中含碳原子0.07mol，C和H的个数比为1?

?

4，最简式为CH4。

（3）因为最简式中H的含量已经达到最大，所以CH4即为A的分子式。

3．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。

纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。

为研究A的组成与结构，进行了如下实验：

实验步骤

解释或实验结论

（1）称取A9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍

试通过计算填空：

（1）A的相对分子质量为________

（2）将此9.0gA在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g

（2）A的分子式为________

（3）另取A9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24LH2（标准状况）

（3）用结构简式表示A中含有的官能团：

________、________

（4）A的核磁共振氢谱如图：

（4）A中含有________种氢原子。

（5）综上所述，A的结构简式为________________________________________________________________________

答案　

（1）90　

（2）C3H6O3　（3）—COOH　—OH

（4）4　

解析　

（1）M（A）＝2?

á45＝90。

（2）9.0gA燃烧生成n（CO2）＝

＝0.3mol，

n（H2O）＝

＝0.3mol，

n（A）?

?

n（C）?

?

n（H）?

?

n（O）＝0.1?

?

0.3?

?

0.3?

á2?

?

＝1?

?

3?

?

6?

?

3

所以A的分子式为C3H6O3。

（3）0.1molA与NaHCO3反应生成0.1molCO2，则A分子中含有一个—COOH，与钠反应生成0.1molH2，则还含有一个—OH。

　有机物结构式的确定流程

题组一、常见有机物的性质及应用

高考关键词]　1.结构简式、同分异构体的数目。

2.重要有机物的类别：

饱和烃（烷）、不饱和烃（烯、炔）、芳香烃、烃的衍生物（卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯）。

3.官能团与性质特点：

双键、三键、羟基、醛基、羧基、酯基。

4.反应类型：

氧化反应、还原反应、取代反应、酯化反应、水解反应、加成反应、消去反应、加聚反应、缩聚反应。

5.推断、流程设计。

解题指导]

1．掌握两类有机反应类型

（1）加成反应：

主要以烯烃和苯为代表，碳碳双键、苯环可以发生加成反应。

（2）取代反应：

烷烃、苯、乙醇和乙酸均容易发生取代反应。

2．区分三个易错问题

（1）不能区分常见有机物发生反应的反应类型。

如塑料的老化发生的是氧化反应，不是加成反应，单糖不能发生水解反应等。

（2）不能灵活区分有机反应的反应条件。

如苯与溴水不反应，只与纯液溴反应。

（3）不能准确地对有机物进行分类。

如油脂不是高分子化合物。

3．牢记三种物质的特征反应

（1）葡萄糖：

在碱性、加热条件下与银氨溶液反应析出银；在碱性、加热条件下与新制氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀。

（2）淀粉：

在常温下遇碘变蓝。

（3）蛋白质：

浓硝酸可使蛋白质变黄，发生颜色反应。

4．同分异构体判断时必记的三个基团

丙基（C3H7—）有2种，丁基（C4H9—）有4种，戊基（C5H11—）有8种；已基（C6H13－）有17种。

（一）、常见官能团与性质

官能团

结构

性质

碳碳双键

易加成、易氧化、易聚合

碳碳三键

—C?

?

C—

易加成、易氧化

卤素

—X（X表示Cl、Br等）

易取代（如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇）、易消去（如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯）

醇羟基

—OH

易取代、易消去（如乙醇在浓硫酸、170?

?

条件下生成乙烯）、易催化氧化、易被强氧化剂氧化（如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸）

酚羟基

—OH

极弱酸性（酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色）、易氧化（如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色）、显色反应（如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色）

醛基

COH

易氧化（如乙醛与银氨溶液共热生成银镜）、易还原

易还原（如

在催化加热条件下还原为

）

羧基

酸性（如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应）、易取代（如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应）

酯基

易水解（如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解）

醚键

R—O—R

如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇

硝基

—NO2

如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺：

1．写出下图各物质中所有官能团的名称。

A________　　　　　B________

　　　C________

答案　碳碳双键、羰基

碳碳双键、羟基、醛基

碳碳双键、（醇）羟基、（酚）羟基、羧基、酯基

注意：

官能团的名称时只能用汉字书写，简式则书写官能结构简式：

如－C＝C－、－C≡C－、－COOH等

（二）、使溴水、KMnO4/H+因发生反应而褪色的有机物的辨析：

（表中“v”表示“能褪色”；“×”表示“不能褪色”。

加成等是指反应类型；）

－C=C－

－C≡C－

苯的同系物

醇

酚

醛

溴水

“v”加成

“v”加成

“×”

“×”

“v”取代

“v”氧化

KMnO4/H+

“v”氧化

“v”氧化

“v”氧化

“v”氧化

“v”氧化

“v”氧化

注意：

a.R－CH＝CH2+KMnO4/H+?

R－COOH（产物）；

b.苯的同系物被KMnO4/H+氧化成苯甲酸；

c.

生成白色沉淀（三溴苯酚），这个反应是酚类的定性定量的检验：

（两个核心问题：

①定性：

是酚类的特征反应；②定量：

溴原子易与酚的苯环上的“邻、对”上的氢原子发生取代，即1mol苯酚与3molBr2发生取代）。

（3）、有机物“物理性质”辨析：

1.烃类的“物理性质”通性：

①状态：

碳原子数≦4，在常温常压下为气态；≧4一般为液态或固态；≧4的烃有一个特例是气态，新戊烷为气态；

②溶、沸点：

a.一般随相对分子质量增加而增大；b.相对分子质量相同的烃，支链越多，溶沸点越低。

③密度：

一般都小于水的密度。

④溶解性：

一般不溶于水而易溶于有机溶剂，液态烃一般是良好的有机溶剂。

2、卤代烃的“物理性质”通性：

①状态：

常温下，卤代烃除（CH3Cl、CH2Cl、C2H5Cl、CH3Br和几种氟代烃）外一般为液体或固体；

②溶、沸点：

a.卤素原子相同：

相对分子质量增加而增大，且高于相应的烷烃；相对分子质量相同，支链越多，越低。

b.烃基相同，卤素原子不同，随F、Cl、Br、I依次增大，如R-F

③密度：

一般大于水，随碳原子数的增加而降低，且大于相应的烃；同分异构体随支链越多而越低。

④溶解性：

一般不溶于水，易溶于有机溶剂，且本身一般都是当好的有机溶剂。

3、醇的“物理性质”通性：

①低级醇（一般碳链碳原子数小于6）饱和一元醇为无色中性液体，具有特殊的气味和辛辣味道。

②常温常压下，碳原子数1－3的醇能与水以任意比例互溶；4－11的醇为油状液体，仅可部分溶于水，12以上高级醇为无色无味的蜡状固体，不溶于水。

③醇的沸点随分子中的碳原子数的增加而升高，且远远高于相对分子质量相近的烷烃。

④醇的密度比水的密度小。

⑤乙二醇、丙三醇因凝固点低，可作汽车的防冻液；乙二醇也是合成涤纶的主要原料；丙三醇（俗称甘油）因吸湿性而具有保湿性常用于制造化妆品；还可制造硝化甘油（烈性炸药）。

（四）、烃的燃烧现象及耗氧量的计算：

一般有机物都能燃烧，故大多数有机物都能发生“氧化反应”。

烃的燃烧通式：

CxHy+（x+y/4）O2?

xCO2+y/2H2O

（1）.火焰的明亮程度以及是否有黑烟与含碳量有关，烃中碳的质量分数越大，燃烧时火焰越明亮，黑烟越浓（如CH4安静燃烧，淡蓝色火焰；C2H4，火焰明亮，伴有黑烟；C2H2和苯，火焰明亮，伴有浓烈的黑烟）

（2）.当烃的“物质的量”相同时，（x+y/4）越大，耗氧量越多：

（3）C～O2～CO2，4H～O2～2H2O

12g1mol4g1mol

（4）当烃的“质量”相同时，y/x值越大，耗氧量越大（无论以何种比例混合，耗氧量都相同，如C3H6和C3H8O混合，C3H8O去掉一个H2O（一个最简式相同的烃O，减去2个H；或2个O减去1个C））。

（5）气态烃燃烧时气体的变化

①若温度大于100℃，则水为气态；那么根据燃烧通式：

反应前后体积差量△V＝1－y/4,

则当y=4时，体积无变化；当y>4时，气体体积增大；当y<4时，气体体积减小。

②若温度小于100℃，则水为液态；那么根据燃烧通式：

反应前后体积差量△V＝1+y/4，则气体体积总是减小。

（五）、有机物的各类“同系物”的特征反应：

有机物化学反应的特性：

即每一类的化学反应几乎相同（一般以官能团分成每一类，即重点“掌握”每一种官能团的特征反应即可“照猫画虎”）；而的分子结构着重掌握两点即：

“碳四条”（有机物中每一个碳原子只能连结四条短线“—”，不能多也不能少，依据的是碳原子最外层最多有4个不成对价电子），“碳骨架”（有机物一般是碳碳原子必须相连，缺键用“H原子”补足碳四条）。

1、烷烃（链烃：

CnH2n+2；环烷烃：

CnH2n）与烷基（－CnH2n+1）:

（1）.与Cl2/光照发生“取代”如：

CH4+Cl2?

CH3Cl+HCl（一般生成的是混合物，如果Cl2烷烃上有多少个氢原子即得到多少个产物）

（2）.烷基与Cl2/光照发生“取代”如：

（3）.烷烃的裂化和裂解（即深度的裂化）该反应是将烷烃大分子变成小分子的烷烃和烯烃。

如：

高温

C8H18?

C4H10+C4H8

2、－C＝C－、－C≡C－，一般能发生“加成”（特点：

断一加二，即断开一条或二条短线，在双键或三键两端碳原子上各连接一个原子或原子团；而加成反应没有副产物，符合原子经济学）；“加聚”（加成聚合反应）生成有机高分子、氧化（被强氧化剂反应生成酸，如KMnO4/H+）；

（1）.烯烃和炔烃一般可以与H2、X2（F、Cl、Br、I）、HX、H2O、HCN等发生加成反应；注意与HX、H2O、HCN等发生加成时马氏规则：

－X、－OH、－CN一般连在H原子较少的双键C原子上。

（2）.加聚反应：

a.特点：

链节只能是双键的碳原子，其余的原子或原子团只能做为取代基；

b.通过高聚合物判定“单体”的方法：

两句话即：

①“无双键两个碳割一刀”：

即高聚物分子结构中没有双键，每隔两个碳原子断开，就是该高聚物的单体；

②“见双键四个碳割一刀”：

即高聚物分子结构中有双键，每隔四个碳原子断开，就是该高聚物的单体。

（3）.注意二烯烃的一般发生1，4加成，1，2加成是次要的

3、苯及其苯的同系物（CnH2n-6（n≧6））

苯（C6H6）“碳骨架”的特点是“介于单双键之间”（判断依据：

①C原子之间键长、键能、键角都相等；②邻二甲苯只有一种结构；③苯不能使KMnO4/H+褪色）。

因此苯的化学性质：

“易取代难加成”。

（1）.易取代

①.卤代反应：

a.反应条件：

Fe粉（实际起催化作用的是Fe3+）与液卤（X2）在苯环上发生取代；

B.反应条件：

光照，与苯的同系物在侧链上发生取代。

②硝化反应：

反应条件：

浓HNO3和浓H2SO4/△；（一般水浴加热，温度：

50～60℃；超过70℃会生成苯磺酸）产物：

硝基苯或硝基甲苯（或三硝基甲苯TNT）

（2）“难加成”，即使难加成也能发生

注意“量的关系”即：

1mol苯环需要3molH2.

难点辨析：

注意①苯及其同系物不能与溴水发生化学反应而使溴水褪色，却可以发生“物理变化”即“萃取”而使溴水褪色。

②苯不与强酸、强碱和强氧化剂反应，而苯的同系物因侧链与苯环的相互影响与强氧化剂反应：

如

4、卤代烃：

记住：

“两个反应条件”和“两个反应类型”

①反应条件：

NaOH/H2O/△（即NaOH水溶液加热），则反应类型为：

水解反应（即卤代烃水解成醇）

②反应条件：

NaOH醇溶液/△（即NaOH醇溶液加热），则反应类型为：

消去反应（发生消去反应的必要条件，邻位碳原子上必须连有H原子），产物是烯烃或炔烃。

5、醇－OH与烃基相连的有机物，注意不与苯环直连，注意醇的断键位置：

（1）.置换反应：

与活泼金属（如Na、Zn等）反应得到H2.

（2）.a.与发生取代反应HX（F、Cl、Br、I），反应条件：

般要加酸或盐做催化剂,如与HBr反应,通常要在硫酸存在的条件下进行,与HCl要在ZnCl2存在条件下加热进行.

CH3CH2OH+HBr?

CH3CH2Br+H2O

b.与羧酸发生酯化反应：

（酸脱羟基，醇脱氢）

（3）、醇的“消去反应”断键位置是②④（邻位碳原子必须有氢原子）；

a.醇的“分子内脱水”是消去反应，产物是烯烃

B.醇的“分子间脱水”是取代反应，产物是醚

（4）、醇的催化氧化：

注意两点：

①与－OH相连碳原子上的H原子数不同，产物不同；②反应条件是：

Cu/AgO2△时，连续两步氧化的产物（醇变醛，接着醛变酸）。

①反应条件是：

Cu/AgO2△

a.与－OH相连碳原子上有2个氢原子，产物是醛

2CH3CH2OH+O2?

2CH3CHO+2H2O

2CH3CHO+O2?

2CH3COOH

b.与－OH相连碳原子上有1个氢原子，产物是酮

2CH3CHOHCH3+O2?

2CH3COCH3+2H2O

c.与－OH相连碳原子没有氢原子，反应不能发生。

②反应条件是：

KMnO4/H+与－OH相连碳原子上有2个氢原子，产物是酸

（5）、酚－OH与苯环直连的有机物；苯酚是无色有特殊的气味的晶体，熔点低，常温下在水中的溶解度不大（9.3g），高于65℃与水互溶；注意苯酚的三个特征：

①长期暴露在空气中被氧气氧化而成粉红色；②遇FeCl3显紫色（显色反应）；③与浓溴水反应生成白色沉淀。