有机化学专题复习讲义.doc

有机化学专题复习讲义专题一 有机物的概念、有机物的命名、同系物和同分异构体一、有机物的概念1、含碳元素的化合物叫做有机物（除碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、硫氰化物外）。2、有机物的性质（1）大多数有机物难溶于水，易溶于苯、汽油、四氯化碳等有机溶剂。（2）大多数有机物是非电解质，不易导电。（3）大多数有机物是分子晶体，熔沸点较低。（4）大多数有机物易燃，受热易分解。二、有机物的命名1、烃基烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的呈电中性的部分，一般用“R”表示。例如，甲烷分子CH4失去一个氢原子后剩余的部分CH3叫做甲基。“根”与“基”的区别电性化学性质根带电荷稳定，能独立存在基不带电荷，显电中性活泼，不能单独存在例1写出羟基和氢氧根的电子式。例2碳正离子例如CH3+、CH5+、(CH3)3C+是有机反应的重要中间体。欧拉（GOlah）因在此领域中的卓越成就而荣获1994年诺贝尔化学奖。碳正离子CH5+可以通达CH4在“超强酸”中再获得一个H+而得到，而CH5+失去H2可以得CH3+。（1）CH3+是反应性很强的正离子，是缺电子的，其电子式是 。（2）CH3+中4个原子是共平面的，3个C-H键之间的夹角（键角）相等，则C-H键之间的夹角是 。（3）(CH3)2CH+在NaOH的水溶液中反应将得到电中性的有机分子，其结构简式为 。（4）(CH3)3C+去掉H+后将生成电中性的有机分子，其结构简式为 。答案（1） （2）120 （3）(CH3)2CHOH （4）(CH3)2CH=CH22、习惯命名法(普通命名法)习惯命名法在命名简单有机化合物时比较方便。如对烷烃的命名，其中碳原子数在10以内时，用天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；大于10时，则用中文数字十一、十六等来表示。同时为了区别同分异构体，在名称前面加“正、异、新”等冠词。例如C5H12的3种同分异构体命名：CH2CH3CHCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH33、系统命名法（1）烷烃的系统命名法长选最长碳链为主链。 错误名称：2-乙基丁烷 正确名称：3-甲基戊烷多遇等长碳链时，支链最多为主链。看下面结构简式，从第3号碳往右或往下查，均可查出含5个碳原子的主链，但按图示编号时，主链上的支链最多，故是正确编号。 正确名称：2,4-二甲基-3-乙基戊烷近离支链最近一端编号。由距离支链最近的一端开始，将主链上的碳原子用1，2，3 ，等数字依次编号，以确定支链的位置。 错误名称：3-甲基丁烷 正确名称：2-甲基丁烷小支链编号之和最小。看下面结构简式，从右端或左端看，均符合“近离支链最近一端编号”的原则，但按图示编号时，支链编号之和最小，故是正确编号。简两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号。如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。如：（2）含有官能团的化合物的命名定母体：根据化合物分子中的官能团确定母体。如含碳碳双键、醇羟基、醛基、羧基的化合物分别以烯、醇、醛、酸为母体。定主链：以含有尽可能多官能团的最长碳链为主链。命名：官能团编号最小化。其他规则与烷烃相似。CH3CH3CCHCH3CH3OH如： 2,3-二甲基-2-丁醇CH3CH3CHCCHOCH3CH2CH3 2,3-二甲基-2-乙基丁醛（3）苯的同系物的命名苯环上的氢被烷基取代后，以苯作为母体进行命名。如： 甲苯 乙苯CH3CH3有多个取代基时，可用邻、间、对或1、2、3、4、5等标出各取代基的位置，编号时从位次小的取代基开始，并沿使取代基位次之和较小的方向进行。如：CH3CH3CH3CH3 邻二甲苯或1,2-二甲苯 间二甲苯或1,3-二甲苯 对二甲苯或1,4-二甲苯COHO = CH2CH当苯环上连有其他较高级别的官能团时，以苯基作为取代基。如：CHO 苯（基）乙烯 苯（基）甲酸 苯（基）甲醛例2萘环上的碳原子的编号如式，根据系统命名法，可称为2-硝基萘，则化合物的名称应是（ ）A.2,6-二甲基萘 B.1,4-二甲基萘 C.4,7-二甲基萘 D.1,6-二甲基萘答案D例3请写出以下物质的结构简式：（1）二乙酸二乙酯；（2）乙二酸二乙酯；（3）二乙酸乙二酯；（4）乙二酸乙二酯。三、同系物同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个原子团的物质物质。同系物的判断要点：1、通式相同，但通式相同不一定是同系物。2、结构相似指具有相同的官能团类别和数目。3、同分异构体之间不是同系物。同系物通式的推算例4下面是苯和一组稠环芳香烃的结构简式： （1）写出化合物的分子式：C6H6 （2）这组化合物的分子式通式是C H （请以含m的表示式填在横线上，m=1,2,3,4,5）。答案（1）C10H8 C14H10 C18H12 C22H14 （2）4m+2 2m+4四、同分异构体同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。问：互为同分异构体的物质一定是有机物吗？（否）1、同分异构体的种类（1）碳链异构：指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构。如C5H12有三种同分异构体，即正戊烷、异戊烷和新戊烷。（2）位置异构：指官能团或取代基在在碳链上的位置不同而造成的异构。如1-丁烯与2-丁烯、1-丙醇与2-丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯。（3）类别异构：指官能团不同而造成的异构，也叫官能团异构。如1-丁炔与1,3-丁二烯、丙烯与环丙烷、乙醇与甲醚、丙醛与丙酮、乙酸与甲酸甲酯、葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖等。（4）其他异构方式：如顺反异构、对映异构（也叫做镜像异构或手性异构）等，虽然在高中阶段不要求掌握，但在信息题中屡有涉及。例5已知与互为同分异构体（称为“顺反异构”），则化学式为C3H5Cl的链状的同分异构体有（ ）A.3种 B.4种 C.5种 D.6种答案B2、类别异构归纳：（1）CnH2n+2：烷烃。 （2）CnH2n：单烯烃、环烷烃。（3）CnH2n-2：炔烃、二烯烃。 （4）CnH2n-6：芳香烃（苯及其同系物）。（5）CnH2n+2O：饱和脂肪醇、醚。 （6）CnH2nO：醛、酮、环醚、环醇、烯醇。（7）CnH2nO2：羧酸、酯、羟基醛、羟基酮。（8）CnH2n+1NO2：硝基烷、氨基酸。（9）Cn(H2O)m：糖类。例6请写出分子式为C7H8O的含苯环的所有同分异构体的结构简式。答案 2、同分异构体的书写规律：（1）烷烃（只可能存在碳链异构）的书写规律：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间。（2）具有官能团的化合物如烯烃、炔烃、醇、酮等，它们具有碳链异构、官能团位置异构、异类异构，书写按顺序考虑。一般情况是碳链异构官能团位置异构类别异构。（3）芳香族化合物：二元取代物的取代基在苯环上的相对位置具有邻、间、对三种。3、判断同分异构体的常见方法：（1）基团连接法：将有机物看成由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机物的异构体数目。如：丁基有四种，丁醇（看作丁基与羟基连接而成）也有四种，戊醛、戊酸（分别看作丁基跟醛基、羧基连接而成）也分别有四种。例7某有机物A的分子式为C6H12O2。已知A有如下转化，其中D不与Na2CO3溶液反应，C、E都能发生银镜反应，那么A的结构可能有（ ）A.2种 B.3 种 C.4 种 D.5种答案C（2）等同转换法：将有机物分子中的不同原子或基团进行等同转换。如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也有两种结构。（用组合数性质帮助理解）（3）等效氢法（对称法）：等效氢指在有机物分子中处于相同位置的氢原子。等效氢任一原子若被相同取代基取代所得产物都属于同一物质。其判断方法有：同一碳原子上连接的氢原子等效。CH3CH3C CCH3CH3CH3CH3同一碳原子上连接的CH3中氢原子等效。如：新戊烷中的四个甲基连接于同一个碳原子上，故新戊烷分子中的12个氢原子等效。同一分子中处于镜面对称（或轴对称）位置的氢原子等效。如：分子中的18个氢原子等效。例8菲的结构简式为，若它与硝酸反应，可能生成的一硝基取代物有（ ）A.4种 B.5种 C.6种 D.10种答案B同位素、同素异形体、同分异构体和同系物的辨别概念同系物同分异构体同素异形体同位素分子式不同相同不同/结构相似不同不同/研究对象化合物化合物单质原子例9下列对每组中物质间关系的叙述不正确的是（ ）A.和互为同位素 B.和属于同系物C.S2和S8互为同素异形体 D.丙酸和乙酸甲酯属于同分异构体答案B专题二 烃的结构与性质、烃的燃烧规律1、烃的物理性质比较同类烃的沸点：碳原子数多沸点高；碳原子数相同，支链多沸点低；常温常压下，碳原子数14的烃、新戊烷为气体。难溶于水，密度随分子量的增大而增大，但比水小。例10下列五种烷烃：2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷戊烷丙烷丁烷，按它们的沸点由高到低的顺序排列正确的是（ ）A. B. C. D.答案C2、烃的结构与化学性质归纳类别通 式官能团代表物分子结构结点主要化学性质烷 烃CnH2n+2(n1)/CH4正四面体有3个原子共面1、光照下的卤代2、裂化3、不使酸性KMnO4溶液褪色4、可燃烯 烃CnH2n(n2)CH2=CH2分子的所有原子在同一个平面上1、加成：X2、H2、HX、HCN2、聚合3、易氧化：与O2（条件：催化剂加压加热）反应生成CH3CHO4、使Br2水（加成）、酸性KMnO4（氧化）褪色5、燃烧现象：明亮火焰，伴有黑烟炔 烃CnH2n-2(n2)CCHCCH分子成直线型1、加成：X2、H2、HX、HCN2、聚合3、易氧化：与H2O （条件： 催化剂加压加热）反应生成CH3CHO4、使Br2水（加成）、酸性KMnO4（氧化）褪色5、燃烧现象：明亮火焰，浓烈黑烟苯及其同系物CnH2n-6(n6)/平面结构，12个原子共面1、易取代：与液溴在Fe做催化剂下生成溴苯、硝化和磺化2、难加成：与H2（Ni作催化剂）环己烷有机物分子结构基本方法：碳碳单键可以旋转，碳碳双键和碳碳三键不能旋转。苯环可以绕任一碳氢键为轴旋转，轴上有四个原子共直线。稠环芳香烃由于共用碳碳键，所有原子共平面。例11以M原子为中心形成的MX2Y2分子中，X和Y分别只以单键与M结合，下列说法正确的是（ ）A.若MX2Y2分子为平面四边形就有两种同分异构体B.若MX2Y2分子为平面四边形则无同分异构体C.若MX2Y2分子为四面体形就有两种同分异构体D.若MX2Y2分子为四面体形则无同分异构体答案AD例12 在分子中，处于同一平面上的原子数最多可能是（ ）A.12个 B.14个 C.18个 D.20个答案D例13人们对苯的认识有一个不断深化的过程。（1）1834年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸（）和石灰的混合物得到液体，命名为苯，写出苯甲酸钠与碱石灰共热生成苯的化学方程式： 。（2）由于苯的含碳量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式 。苯不能使溴水褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发生取代反应的化学方程式： 。（3）烷烃中脱水2mol氢原子形成1mol双键要吸热，但1,3-环己二烯（）脱去2mol氢原子变成苯却放热，可推断苯比1,3-环己二烯 （填“稳定”或“不稳定”）。（4）1866年凯库勒（右图）提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有一些问题尚未解决，它不能解释下列 （填入编号）事实。a.苯不能使溴水褪色 b.苯能与H2发生加成反应c.溴苯没有同分异构体 d.邻二溴苯只有一种（5）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是 。答案 （1）（2） （3）稳定 （4）ad （5）介于单键和双键之间的特殊的键分子式为(CH)n的烃例14立方烷（C8H8）、棱晶烷（C6H6）是近年来运用有机合成的方法制备的具有如图所示立体结构的环状有机物。萜类化合物是广泛存在于动、植物体内的一类有机物（例如盆烯、月桂烯、柠檬烯等）。对上述有机物的下列说法正确的是（ ）盆烯、月桂烯、柠檬烯都能使溴水褪色 棱晶烷、盆烯与苯互为同分异构体月桂烯、柠檬烯互为同分异构体 立方烷、棱晶烷是环烷烃的同系物A. B. C. D.答案A例15乙炔是一种重要的有机化工原料，以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成以下化合物。完成下列各题：（1）正四面体烷的分子式为 ，其二氯取代产物有 种。（2）关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是： 。a.能使酸性KMnO4溶液褪色b.1mol乙烯基乙炔能与3molBr2发生加成反应c.乙烯基乙炔分子内含有两种官能团d.等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同（3）写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式： 。（4）写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（举两例）： 、 。答案（1）C4H4 1（2）d（3）（4） 3、烃的燃烧规律（1）烃的燃烧化学方程式不论是烷烃、烯烃、炔烃还是苯及苯的同系物，它们组成均可用来表示，这样当它在氧气或空气中完全燃烧时，其方程式可表示如下：。（2）烃燃烧时物质的量的变化烃完全燃烧前后，各物质的总物质的量变化值与上述燃烧方程式中的化学计量数变化值一致，即。也就是说，燃烧前后物质的量变化值仅与烃分子中的氢原子数有关，而与碳原子数无关。当时，即物质的量增加；当时，即物质的量不变；当时，即物质的量减少。（3）气态烃燃烧的体积变化要考虑燃烧时的体积变化，必须确定烃以及所生成的水的聚集状态。因此，当气态烃在通常压强下燃烧时，就有了两种不同温度状况下的体积变化：在时，。说明任何烃在100以下燃烧时，其体积都是减小的；在时，。当时，即体积增大；当时，即体积不变；当时，即体积减小。（4）烃燃烧时耗氧量（）、生成二氧化碳量（）、生成水量（）的比较在比较各类烃燃烧时消耗或生成的量时，常采用两种量的单位来分别进行比较：物质的量相同的烃，燃烧时，；质量相同的烃，燃烧时，。也就是说：质量相同的含氢质量分数大的烃，燃烧时耗氧量大、生成二氧化碳量小、生成水量大；最简式相同的烃，不论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧后的耗氧量、生成二氧化碳量、生成水的量也一定。（5）混合烃燃烧时的加和性尽管烃的混合物燃烧时，具有单一烃各自的燃烧特征，但它们具有加和性。因此，可以将看作为混合烃的“平均分子式”。这样就找到了将“混合烃”转换成“单一烃”的支点，从而根据“一大一小法”或“十字交叉法”就很容易求解出混合物中具有哪些组份以及这些组份的物质的量分数。例16 、时，2L常见烃A的蒸气能在bL氧气中完全燃烧，反应后体积增至(b+4)L（体积在同前的条件下测定）。（1）烃A在组成上应满足的条件是_；（2）当b=15时，该烃可能的化学式_；（3）当A在常压常温下为气态，b的取值范围是_。答案（1）该烃分子中氢原子数为8（2）、（3）专题三 烃的衍生物1、烃的衍生物的结构与性质类别官能团代表物分子结构结点主要化学性质卤代烃卤原子XC2H5Br卤素原子直接与烃基结合。-碳上要有氢原子才能发生消去反应。1、与NaOH水溶液共热发生取代反应生成醇2、与NaOH醇溶液共热发生消去反应生成烯醇醇羟基OHCH3OH-碳上有氢原子才能发生消去反应。-碳上有氢原子才能被催化氧化，伯醇氧化为醛，仲醇氧化为酮，叔醇不易被催化氧化。1、跟活泼金属反应产生H22、跟卤化氢反应生成卤代烃3、脱水反应：乙醇140分子间脱水成醚170分子内脱水生成烯4、催化氧化为醛或酮5、一般断OH键与羧酸反应生成酯醚醚键CH3OCH3CO键有极性性质稳定，一般不与酸、碱、氧化剂反应酚酚羟基OHOH直接与苯环上的碳相连，受苯环影响能微弱电离。1、弱酸性2、与浓溴水发生取代反应生成沉淀3、遇FeCl3呈紫色4、易被氧化（显粉红色）醛醛基HCHOHCHO相当于两个CHO羰基有极性、能加成。1、与H2、HCN等加成为醇2、被氧化剂（O2、多伦试剂、斐林试剂、酸性高锰酸钾等）氧化为羧酸酮羰基羰基有极性、能加成1、与H2、HCN加成，2、不能被氧化剂氧化为羧酸羧酸羧基受羰基影响，OH能电离出H+，羰基受羟基影响不能与H2加成。1、具有酸的通性2、酯化反应时一般断羧基中的碳氧单键，不能被H2加成3、能与含NH2物质缩去水生成酰胺（肽键）酯酯基HCOOCH3酯基中的碳氧单键易断裂1、发生水解反应生成羧酸（盐）和醇2、也可发生醇解反应生成新酯和新醇硝酸酯硝酸酯基ONO2不稳定易爆炸硝基化合物硝基NO2硝基化合物较稳定一般不易被氧化剂氧化，但多硝基化合物易爆炸氨基酸氨基NH2羧基COOHH2NCH2COOHNH2能以配位键结合H+；COOH能部分电离出H+两性化合物能形成肽键蛋白质肽键氨基NH2羧基COOH酶1、两性2、水解3、变性4、颜色反应（生物催化剂）5、灼烧分解糖羟基OH醛基CHO羰基葡萄糖CH2OH(CHOH)4CHO淀粉(C6H10O5) n纤维素C6H7O2(OH)3 n多羟基醛或多羟基酮或它们的缩合物1、氧化反应（还原性糖）2、加氢还原3、酯化反应4、多糖水解5、葡萄糖发酵分解生成乙醇油脂酯基可能有碳碳双键酯基中的碳氧单键易断裂烃基中碳碳双键能加成1、水解反应（皂化）2、硬化反应（氢化）卤代烃的化学性质例17在有机反应中，反应物相同而条件不同，可得到不同的主产物，下式中R代表烃基，副产物均已略去。请写出实现下列转变的各步反应的化学方程式，特别注意写明反应条件。（1）由CH3CH2CH2Br分两步转变为CH3CH2CHBrCH3。（2）由(CH3)2CHCHCH2分两步转变为(CH3)2CHCH2CH2OH。答案（1）CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2CH3CH2CHCH2CH3CH2CHBr-CH3（2）(CH3)2CHCHCH2(CH3)2CHCH2CH2Br(CH3)2CHCH2CH2Br(CH3)2CHCH2CH2OH乙醇的分子结构例18乙醇分子结构中各种化学键如右下图所示，关于乙醇在各反应中断裂的说明不正确的是（ ）A.和金属钠反应时键断裂B.和浓H2SO4共热到170 时断键和C.和浓H2SO4共热到140 时断键，其他键不断D.在银催化下与O2反应时断键和答案C乙醇的催化氧化例19某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。（1）实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学方程