《有机物的组成、结构和性质》与推断与合成.docVIP

专题十 有机物的组成、结构和性质【命题趋向】考试大纲中对有机基本概念的要求主要有以下几点：（1）理解基团、同分异构、同系物的概念。（2）了解常见简单烷烃、烯烃、炔烃等常见有机物的命名方法。了解有机物的基本分类方法。近几年高考试题关于有机物基本概念的考查主要有以下几种常见题型：（1）关于有机物的分类。根据组成元素将有机物分成烃、烃的衍生物两大类。烃可以分成饱和烃与不饱和烃两类，也可根据烃分子中碳碳键特征分成烷、烯、炔、芳香烃等。烃的衍生物可以根据其中所含的官能团分成酚、醇、醛、酸等几大类。还可以分成合成有机物、天然有机物等等。高考试题常会列出一些生活中常见的有机物、中学化学未出现过的有机物等，要求考生判断其类别。（2）有机物与生活在常识问题的联系。联系实际、联系生活是新课程改革的一个重要导向，分省命题后的高考中可能会更加强调联系生活实际问题。（3）有机物命名。有机物命名是一个重要基础知识，往年高考也出现过考查有机物命名的试题。只要平时复习中整理过这类知识，遇到这类试题就较容易解答，所以复习中对这类知识要加以重视，不要留下盲点。（4）有机反应类型的判断。判断有机反应类型是高考试题必考内容之一，可以有选择题、有机推断题等题型来考查这个知识点。专题十二 有机物的组成、结构和性质【主干知识整合】一、有机化学基本概念1基和根的比较(1) “基”指的是非电解质（如有机物）分子失去原子或原子团后残留的部分。(2)“根”指的是电解质由于电子转移而解离成的部分。如：OH、CH3+、NH4+等.两者区别：基中含有孤电子，不显电性，不能单独稳定存在；根中一般不含孤电子，显电性，大多数在溶液中或熔化状态下能稳定存在。2官能团：决定有机物化学特性的原子或原子团。3表示有机物的分子式（以乙烯为例）分子式C2H4 最简式（实验式）CH24同系物与同分异构体(1)同系物：结构相似，分子组成相差一个或多个“CH2”原子团的物质。它们的通式相同，官能团种类和数目相同。(2)同分异构体:具有相同分子式和不同结构的化合物。二、有机物的命名：有机物的命名方法有习惯命名法（如正戊烷、异戊烷、新戊烷等）、系统命名法，有些有机物还有俗名（如：硬脂酸、安息香酸、葡萄糖、草酸等）烷烃的系统命名原则：（1）最长的碳键作主链（2）支链作取代基，取代基的位次最小三、有机化学基本反应类型（一）取代反应：1、酯化反应 2、水解反应 3、卤代反应4、硝化反应等（二）加成反应（不同于化合反应）（三）消去反应：CH3CH2OH CH2=CH2+H2O（氢少失氢）（四）聚合反应：1、加聚反应 2、缩聚反应四、烃的性质对比(一)烷烃1结构：通式CH（n1），分子中全是单键，原子均饱和，其中碳氢键、碳碳键键能较大，因此烷烃的性质较稳定。2化学性质（1）在光照条件下与卤素单质发生取代反应如：CHCHCH + Cl CHCHCHCl + CHCHClCH （1-氯丙烷） （2-氯丙烷）（2）氧化反应（燃烧）CH+O nCO+（n+1）HO(二)烯烃1结构：通式CH（n2），存在不饱和碳原子，其中碳碳双键中有一个键很活泼容易断裂，因此烯烃的性质不稳定。2化学性质（1）容易与H、X、HO、HX、HCN等发生加成反应CHCHCH+BrCHCHBrCHBr（2）容易发生氧化反应燃烧：CH+O nCO+nHO(三)苯及其同系物1结构：通式CH（n6），含有一个苯环，存在不饱和碳原子，但苯环是一个较稳定的结构，分子中的碳碳键是一种介于单键和双键之间的特殊的化学键。2化学性质（1）易发生取代反应在铁粉的催化下与液溴（不是溴水）发生取代反应；与浓硫酸和浓硝酸，60水浴，发生硝化反应；与浓硫酸和浓硝酸在加热的条件下发生磺化反应。（2）较难与H等发生加成反应，如： （3）苯的同系物与酸性高锰酸钾溶液的反应，如： 五、烃的衍生物性质对比1脂肪醇、芳香醇、酚的比较（自己填写完成表中内容）类别脂肪醇芳香醇酚实例结构特点官能团主要化学性质2苯、甲苯、苯酚的分子结构及典型性质比较类别苯甲苯苯酚结构简式氧化反应不被KMnO4溶液氧化可被KMnO4溶液氧化常温下在空气中呈红色溴代反应溴状态液溴液溴溴水条件催化剂催化剂无催化剂产物C6H5Br邻、间、对三种溴苯三溴苯酚结论苯酚与溴的取代反应比苯、甲苯易进行原因酚羟基对苯环的影响使苯环上的氢原子变得活泼、易被取代3醛、羰酸、酯（油脂）的综合比较通式醛RCHO羰酸RCOOH酯RCOOR油脂化学性质加氢银镜反应催化氧化成酸酸性酯化反应脱羰反应酸性条件水解碱性条件水解氢化（硬化、还原）代表物甲醛、乙醛甲酸 硬脂酸乙酸 软脂酸丙烯酸 油酸硝酸乙酯乙酸乙酯硬脂酸甘油酯油酸甘油酯4烃的羟基衍生物性质比较物质结构简式羟基中氢原子活泼性酸性与钠反应与NaOH的反应与Na2CO3的反应乙醇苯酚乙酸CH3CH2OHC6H5OHCH3COOH增强中性能不能不能比H2CO3弱能能能强于H2CO3能能能5烃的羰基衍生物性质比较物质结构简式羰基稳定性与H2加成其它性质乙醛CH3CHO不稳定容易醛基中C-H键易被氧化乙酸CH3COOH稳定不易羧基中C-O键易断裂（酯化）乙酸乙酯CH3COOCH2CH3稳定不易酯链中C-O键易断裂（水解）6酯化反应与中和反应的比较酯化反应中和反应反应的过程酸脱-OH醇去-H结合生成水酸中H+与碱中OH结合生成水反应的实质分子间反应离子反应反应的速率缓慢迅速反应的程序可逆反应可进行彻底的反应是否需要催化剂需浓硫酸催化不需要催化剂六、有机物燃烧规律1烃的燃烧规律用CxHy表示烃的通式，则烃的燃烧反应方程式：反应前后气体体积的变化(V)：如果反应前后的温度和压强相同且温度高于100，水以气体存在，则当V=O时，时，y=4，即满足CxH4通式的烃在燃烧前后体积不变，如CH4、C2H4、C3H4等。当V0时，即氢原子数少于4个的烃，完全燃烧后体积减少(只有C2H2)当V0时，即氢原子数多于4个的烃，完全燃烧后体积增大，如C2H6、C3H6、C3H8；等。2烃及烃的含氧衍生物完全燃烧耗氧量规律 若烃的分子组成为CxHy，而烃的含氧衍生物的分子组成可以改写成CxHy(H2O)m或CxHy(CO2)m形式，则等物质的量的烃及烃的含氧衍生物完全燃烧所需氧气的量相等；或在物质的量不变的情况下，满足上述各种组成的烃或烃的含氧衍生物无论按何种比例混合，完全燃烧时所需氧气的量相等。七、有机化合物的空间结构“基”的空间结构是构成有机化合物空间结构的基本要素，不同的“基”相互连接形成了空间各异的有机物。掌握这些“基”的结构，对了解有机化合物空间结构，培养学生空间想象能力具有指导意义。常见部分“基”的空间结构如下：【典例精析】1. 化合物A的结构简式为 ，A的同分异构体中： （1）属于酚类，同时还属于酯类的化合物有种，其结构简式分别是；（2）属于酚类，但不属于酯类，也不属于羧酸类的化合物必定含基。【解析】(1)将COOH改写成OOCH，就属于甲酸酯，结构简式三种：（2）不属于酯类，也不属于羧酸类说明所含基团中不可能两个氧原子处于一个基团，则只能将COOH拆分成一个CHO和一个OH，如结构：所以，必含醛基。2胡椒酚是植物挥发油的成分之一，它的结构简式为：HOCH2CH=CH2，下列叙述中不正确的是( ) A1mol胡椒酚最多可与4molH2发生反应 B1mol胡椒酚最多可与4mol溴发生反应C胡椒酚可与甲醛发生反应，生成聚合物 D胡椒酚在水中的溶解度小于苯酚在水中的溶解度【解析】1mol该物质的结构中含有4molCC，所以可以和4mol的H2发生加成反应，酚类物质发生的取代反应的位置在OH的邻对位，加上一个CC，所以反应的Br2为3mol；甲醛与苯酚发生缩聚反应的位置在OH的两个邻位，而该物质结构的邻位上无取代基，所以在一定条件下可以生成缩合物；该物质的C原子个数比苯酚多，且OH的对位上的基团为憎水基，所以在水中的溶解度比苯酚小。 【答案】B3. 下列各组混合物中，无论以何种比例混合，取n mol使之充分燃烧，耗氧量为定值的是 AC2H2、C2H4O BC2H4、C3H6 CC2H4、C2H6O DC6H12O6、C2H4O2【解析】C2H2和C2H4O分别完全燃烧时，其每mol耗O22.5mol，而C2H4和C2H6O分别完全燃烧时，其每mol耗O23mol，故选A、C。由此可知：CnH2n和CnH2n+2O、CnH2n-2和CnH2nO两物质不论以何种比例混和时，只要总物质的量一定，完全燃烧时耗氧量为定值。 【答案】AC 4下图是某有机物分子的比例模型，有关该物质的推断不正确的是（ ）A分子中可能含有羟基 B分子中可能含有羧基C分子中可能含有氨基 D该物质的分子式可能为C3H6O3【解析】中学化学课本中有许多分子结构的模型图，主要有球棍模型和比例模型两种。对分子结构模型的认识，既需要一定的空间想像能力，也需要有关分子结构的基础知识。这样命题可以测试考生对分子结构和空间思维能力。先观察题给模型，可得该模型所表示的分子中有三种原子（黑球3个、斜线球3个、小白球6个），再根据有机化合物中原子形成共价键的规律来分析处理观察结果，黑球应该是C原子、斜线球是氧原子、小白球是氢原子。 【答案】C5天然蛋白质水解产物中含某A，A由C、H、O、N元素组成，A能与NaOH反应，也能与盐酸反应，在一定条件下，两分子A发生缩聚后生成B和一个分子的水，B的分子量为312，当与浓硝酸反应时显黄色。据此推断AB的结构简式。 A ，B 。【解析】蛋白质水解可生成多肽或氨基酸等，又因为水解产物可发生两分子缩合，因此A为氨基酸，A+AB+H2O，可知A的分子量。又因为B与浓HNO3发生显色反应，因此B中含有苯环，那么A中必有苯环、COOH、NH2，剩余基团的相对分子质量为16577451627，剩余基团为C2H3。苯基 羧基 氨基CH2CHCOOHNH2【答案】A：CH2CHCONHCHCH2COOHNH2B：专题十一 有机物的推断与合成【主干知识整合】一、有机物的推断有机推断的常见突破口：解题的突破口也叫做题眼，题眼可以是一种特殊的现象、反应、性质、用途或反应条件，或在框图推断试题中，有几条线同时经过一种物质，往往这就是题眼。根据有机的知识，突破口可从下列几方面寻找：1 特殊的结构或组成（1）分子中原子处于同一平面的物质乙烯、苯、甲醛、乙炔、CS2（后二者在同一直线）。（2）一卤代物只有一种同分异构体的烷烃（C10）甲烷、乙烷、新戊烷、还有2，2，3，3四甲基丁烷（3）烃中含氢量最高的为甲烷，等质量的烃燃烧耗氧量最多的也是甲烷（4）常见的有机物中C、H个数比CH=11的有：乙炔、苯、苯酚、苯乙烯CH=12的有：烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖CH=14的有：甲烷、尿素、乙二胺2特殊的现象和物理性质（1）特殊的颜色：酚类物质遇Fe3+呈紫色；淀粉遇碘水呈蓝色；蛋白质遇浓硝酸呈黄色；多羟基的物质遇新制的Cu(OH)2悬浊液呈绛蓝色溶液；苯酚无色，但在空气中因部分氧化而显粉红色。（2）特殊的气味：硝基苯有苦杏仁味；乙醇和低级酯有香味；甲醛、乙醛、甲酸、乙酸有刺激性味；乙二醇、丙三醇、蔗糖、葡萄糖有甜味；苯及其同系物、苯酚、石油、萘有特殊气味；乙炔（常因混有H2S、PH3等而带有臭味）、甲烷无味。（3）特殊的水溶性、熔沸点等：苯酚常温时水溶性不大，但高于65以任意比互溶；常温下呈气态的物质有：碳原子小于4的烃类、甲烷、甲醛、新戊烷、CH3Cl、CH3CH2Cl等。（4）特殊的用途：甲苯、苯酚、甘油、纤维素能制备炸药；乙二醇可用做防冻液；甲醛的水溶液可用来消毒、杀菌、浸制生物标本；葡萄糖或醛类物质可用于制镜业。3. 特殊的化学性质、转化关系和反应（1）与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液反应的物质有：醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、果糖、麦芽糖。（2）使溴水褪色的物质有：含碳碳双键或碳碳三键的物质因加成而褪色；含醛基的物质因氧化而褪色；酚类物质因取代而褪色；液态饱和烃、液态饱和酯、苯及其同系物、氯仿、四氯化碳因萃取而褪色。（3）使高锰酸钾溶液褪色的物质有：含碳碳双键或碳碳三键的物质、醛类物质、酚类物质、苯的同系物、还原性糖，都是因氧化而褪色。O2O2O2O2（4）直线型转化：（与同一物质反应）加H2加H2醇 醛 羧酸 乙烯 乙醛 乙酸炔烃 稀烃 烷烃 醇酯羧酸醛卤代烃烯烃醇（5）交叉型转化 淀粉葡萄糖麦芽糖蛋白质氨基酸二肽（6）能形成环状物质的反应有：多元醇（大于或等于二元，以下同）和多元羧酸酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子内或分子间脱水、多元羧酸分子间或分子内脱水。（7）数据的应用：应用好数据可以为解推断题提供很多捷径。如一元醇与醋酸酯化反应，每反应1mol醋酸，产物质量增加42g；能与钠反应产生H2的物质可以是醇、酚或羧酸，且根据有机物与产生H2的物质的量之比，可以确定原物质含官能团的数目。等等。二、有机合成中官能团的引入方法(1)引入CC：CC或CC与H2加成；(2)引入CC或CC：卤代烃或醇的消去；(3)苯环上引入(4)引入X：在饱和碳原子上与X2（光照）取代；不饱和碳原子上与X2或HX加成；醇羟基与HX取代。(5)引入OH：卤代烃水解；醛或酮加氢还原；CC与H2O加成。(6)引入CHO或酮：醇的催化氧化；CC与H2O加成。(7)引入COOH：醛基氧化；CN水化；羧酸酯水解。(8)引入COOR：醇酯由醇与羧酸酯化；酚酯由酚与羧酸酐取代。(9)引入高分子：含CC的单体加聚；酚与醛缩聚、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）酯化缩聚、二元羧酸与二元胺（或氨基酸）酰胺化缩聚。三、有机合成中官能团的消除方法(1)通过加成反应可以消除CC或CC。如CH2CH2 H2 CH3CH3(2)通过消去、氧化可消除OH。如CH3CH2OHCH2CH2 H2O 、2CH3CH2OH O22CH3CHO 2H2O(3)通过加成或氧化可消除CHO。如2CH3CHO O2 2CH3COOH 、CH3CHO H2 CH3CH2OH (4)通过水解反应消除COO。如CH3COOC2H5 H2O CH3COOH C2H5OH。四、有机合成中官能团位置和数目1官能团数目的改变：如(1)CH3CH2OHCH2CH2 X-CH2CH2-XHO-CH2CH2OH 。(2)。2官能团位置的改变：如(1) CH3CH2CH2ClCH3CHCH2CH3CHClCH3(2) CH3CH2CH2OH CH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。【典例精析】例1.已知两个羟基同时连在同一碳原子上的结构是不稳定的，它要发生脱水反应：现有分子式为C9H8O2X2（X为一未知元素）的物质M，可在一定条件下发生下述一系列反应。试回答下列问题： X为 （填元素符号）； A中所含的官能团为 ，上述转化中其中属于氧化反应的共有_步（填数字）；M与NaOH溶液共热反应的所属类型是 反应。 M的结构简式为 。写出下列反应的化学方程：BD ；E和银氨溶液反应的化学方程式： 。【答案】（1）Br （2）醛基 4 取代（或水解） （3） （4） 2 CH3OHO2 2HCHO 2H2O HCOOH2Ag(NH3)2OH (NH4)2CO32Ag2NH3H2O【解析】本题中给出的新信息是：当两个羟基连在同一个碳上时不稳定易脱水，所以在卤代烃水解后能直接生成醛，这样的卤代烃应是在一个碳原子上有两个卤原子。不少学生由于在阅读新信息时不能正确的转化而进入死胡同，无法再接下去进行思考。根据反应可以判断A中有醛基和羧酸钠，B为醇，由于醇B经两步氧化得到的羧酸也能发生银镜反应，说明E是甲酸，则B为甲醇。进而推断M中存在一个酯基，两个溴原子（在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应转化为两个羟基，进而转化为醛基存在于A中），再加上F与盐酸反应的产物结构，可得到A和M的结构简式。【考点分析】本题以信息为载体考查学生对信息的分析和处理能力，在此基础上考查学生对元素推断、反应类型的判断、以及基本有机反应的书写能力。例2请仔细阅读以下转化关系：A是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；B称作冰片，可用于医药和制香精，樟脑等；C.的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子；D中只含一个氧原子，与Na反应放出H2 ；F.为烃。 请回答下列问题：（1）B的分子式为_。（2）B不能发生的反应是（填序号）_。a.氧化反应b.聚合反应c.消去反应