高考化学 艺术生精品提分秘籍 专题十五 有机化学基础（选修5）课件.ppt

专题十五 有机化学基础 选修5 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某些物理方法 4 了解有机化合物存在异构现象 能判断简单有机化合物的同分异构体 不包括手性异构体 考纲解读 5 能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物 6 能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响 7 以烷 烯 炔和芳香烃的代表物为例 比较它们的组成 结构 性质上的差异8 了解天然气 石油液化气和汽油的主要成分及其应用 9 能举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用 10 了解卤代烃 醇 酚 醛 羧酸 酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的相互联系 11 了解加成反应 取代反应和消去反应 12 结合实际了解某些有机化合物对环境和健康可能产生的影响 关注有机化合物的安全使用问题 13 了解糖类的组成和性质特点 能举例说明糖类在食品加工和生物能源开发上的应用 14 了解氨基酸的组成 结构特点和主要化学性质 了解氨基酸与人体健康的关系 15 了解蛋白质的组成 结构和性质 16 了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用 17 了解合成高分子的组成与结构特点 能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体 18 了解加聚反应和缩聚反应的特点 19 了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用 20 了解合成高分子化合物在发展经济 提高生活质量方面的贡献 近五年来 对有机物结构 性质 应用的考查共计20次 同分异构体的考查共计4次 有机合成与推断考查共计4次 高考对本模块的考查主要以有机综合题出现 分值约8分 高考对本模块的考查为理解和综合应用 试题难度为较难或难 考查的形式选择题以有机物的结构或有机反应为背景考查有机基础知识 有机综合题以药物合成为背景考查综合应用能力 预测2013年仍将以选择题和一道有机综合题进行考查 有机综合题可能以医药合成为载体变为以新材料的合成为载体 考点探究 一 有机物的分类1 按碳的骨架分类 根据分子中碳原子骨架的形状 分为链状有机化合物和环状有机化合物 1 链烃 碳原子骨架成直链或带支链 如烷烃 烯烃 炔烃等 2 环烃 在有机化合物分子中含有碳原子形成的环 如环烷烃 苯环等 由于在实际的有机化合物中存在着一大类含有苯环的化合物 所有通常把含有苯环的化合物称为芳香族化合物 而把不含苯环的化合物称为脂肪族化合物 基础知识梳理 2 按官能团分类 根据分子含有的特殊原子或原子团 官能团 分为卤代烃 醇 醛 羧酸 酯等 比较如下 二 有机物的命名1 烷烃的命名法 系统命名法 1 选主链 以分子中含碳原子数最多的碳链作为主链 并且以主链上碳原子数目为依据命名为某烷 碳原子数目在10以下的 用甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸来表示 碳原子数在10以上的 就用中文数字来表示 例如 c7h16叫庚烷 c17h36叫十七烷 2 主链编号 给主链编号的目的是为确定支链的位置 编号原则是从距离取代基最近的一端开始编号 3 写出名称 把支链作为取代基 把烃基的名称写在某烷前面 并用1 2 3 注明它在主链上的位置 在序号后用 与烃基的名称隔开 若取代基相同 要合并起来 用 二 三 等表示相同的烃基个数 若取代基不相同 应把简单的烃基写在前面 复杂的写在后面 例如 4 命名 口诀 选主链 称某烷 编号位 定支链 取代基 写在前 标位置 短线连 不同基 简到繁 相同基 合并算 2 烯烃和炔烃的命名 1 确定包括双键或三键在内的碳原子数目最多的碳链为主链 2 主链上碳原子的位号顺序从离双键或三键较近的一端算起 3 双键或三键的位置可以用阿拉伯数字标在某烯 炔字样的前面 例如 的正确名称为 2 乙基 1 戊烯 3 苯的同系物的命名 苯的同系物的命名是以苯做母体的 苯分子中的氢原子被甲基取代后生成甲苯 被乙基取代后生成乙苯 如果两个氢原子被两个甲基取代后 则生成的是二甲苯 由于取代基位置不同 二甲苯有三种同分异构体 它们之间的差别在于两个甲基在苯环上的相对位置不同 可分别用 邻 间 对 来表示其取代基的位置 其普通命名法的命名如 二甲苯的三种同分异构体的普通命名也可以用系统命名法来对含有苯环的有机化合物进行命名 若将苯环上的6个碳原子编号 可将某个甲基所在的碳原子的位置为1号 选取最小位次号给另一甲基编号 则邻二甲苯也可叫做1 2 二甲苯 间二甲苯叫做1 3 二甲苯 对二甲苯叫做1 4 二甲苯 三 有机物的结构1 有机物种类繁多的原因 1 碳原子含有4个价电子 可以跟其他原子形成4个共价键 碳原子易跟多种原子形成共价键 2 碳原子间易形成单键 双键 三键 碳链 碳环等多种复杂的结构单元 3 同分异构现象的存在 2 碳原子的成键特点 1 碳原子价键为四个 2 碳原子间的成键方式 cc cc cc 3 碳链 直线型 支链型 环状型等 3 分子构型 四 同分异构现象 同分异构体1 常见的同分异构现象 1 碳链异构 因碳原子的结合顺序不同而引起的异构现象 如c5h12有3种同分异构体 ch3ch2ch2ch2ch3 2 官能团位置异构 因官能团或取代基在碳链或碳环上的位置不同而引起的异构现象 如1 丙醇与2 丙醇 3 官能团类别异构 因官能团不同而引起的异构现象 常见的有 烯烃与环烷烃 炔烃与二烯烃或环烯烃 醇与醚 酚与芳香醇 醛与酮 羧酸与酯或羟醛 氨基酸与硝基化合物 4 立体异构 顺反异构 如2 丁烯 若甲基在双键同一侧 称为顺式 甲基在双键两侧的 称为反式 对映异构 如乳酸 两种分子结构互为镜像 我们称之为对映异构 2 同分异构体的书写与判断书写同分异构体的顺序可按类别异构 碳链异构 位置异构的思维顺序考虑 不会出现混乱 1 碳链异构可采用 减链法 此法可概括为 两注意 四句话 两注意 选择最长的碳链为主链 找出中心对称线 四句话 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布对邻到间 后三句是针对支链说的 2 等效氢 法 同一碳原子上的h原子等效 例如ch4的一氯代物只有一种 同一碳原子所连甲基上的h原子等效 中2号碳原子上的两个 ch3上的h原子等效 为同种结构 处于镜面对称位置上的氢原子等效 例如 五 有机物分离的主要方法1 洗气法如除去ch4中含有的少量c2h4 可通入装有溴水的洗气瓶中 方法是洗气 装置是洗气瓶 必须是进气管长 出气管短 2 蒸馏法蒸馏是分离 提纯液态有机物的常用方法 当液态有机物含有少量杂质 而且该有机物热稳定性较强 与杂质的沸点相差较大时 一般约大于30 就可以用蒸馏法提纯此液态有机物 3 重结晶法重结晶的首要工作是选择适当的溶剂 要求该溶剂 1 杂质在此溶剂中溶解度很小或溶解度很大 易于除去 2 被提纯的有机物在此溶液中的溶解度受温度的影响较大 该有机物的热溶液中的溶解度较大 冷却后易于结晶析出 等等 如利用苯甲酸的重结晶提纯 分离苯甲酸 4 萃取法萃取包括液 液萃取和固 液萃取 液 液萃取是利用有机物在两种不相溶的溶剂中的溶解性不同 将有机物从一种溶剂中转移到另一种溶剂中的过程 液 液萃取是分离 提纯有机物的常用方法 分液漏斗是萃取操作的常用玻璃仪器 如分离苯的同系物和苯酚 可加入足量naoh溶液 再分液 六 有机物分子式的确定1 元素分析 1 碳 氢元素质量分数的测定最常用的是燃烧分析法 将样品置于氧气流中燃烧 燃烧后生成的二氧化碳和水分别用碱液和吸水剂吸收 称重后即可分别计算出样品中碳 氢元素的质量分数 2 氮元素质量分数的测定将样品通入二氧化碳气流中 在氧化铜的催化下燃烧生成氮气 并借助二氧化碳气流将生成的气体赶出 经koh浓溶液吸收二氧化碳气体后 测得剩余气体的体积 即可计算出样品中氮元素的质量分数 3 卤素质量分数的测定将样品与agno3溶液及浓硝酸混合加热 此时卤素原子转变为卤素离子 并与agno3溶液作用产生卤化银沉淀 根据沉淀的量 即可计算出样品中卤素的质量分数 4 氧元素质量分数的确定 100 2 有机物分子式的确定 七 有机物分子结构的确定常用的分子结构鉴定方法有很多 如质谱 红外光谱 紫外光谱 核磁共振氢谱等 1 红外光谱 原理 在有机物分子中 组成化学键或官能团的原子处于不断振动状态 其振动频率与红外光的振动频率相当 所以 当用红外线照射有机物分子时 分子中的化学键或官能团可发生振动吸收 不同的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 原理 氢原子核具有磁性 如用电磁波照射氢原子核 它能通过共振吸收电磁波能量 发生跃迁 用核磁共振仪可以记录到有关信号 处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同 在谱图上出现的位置也不同 且吸收峰的面积与氢原子数成正比 因此 从核磁共振谱图上可以推知该有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目 除上述方法外 还可根据有机物的某些性质 推断其分子结构 八 烷烃烷烃的组成 结构与性质1 烷烃的组成和结构 1 烷烃的组成元素 c h分子的通式 cnh2n 2 n 1 2 烷烃的结构特点 每个碳原子形成四个共价键 且碳原子之间只能以单键相连成链状 碳原子的剩余价键均与氢原子结合 2 烷烃的性质 1 物理性质烷烃的熔点较低 密度较小 通常难溶于水 易溶于有机溶剂 常温状态随碳原子数的增加由气态 液态 固态 碳原子数小于等于4的烷烃 在常温常压下都是气体 2 化学性质 烷烃性质通常较稳定 不与酸 碱及kmno4酸性溶液等强氧化剂反应 在空气中或氧气中点燃 完全燃烧时生成co2和h2o 在光照条件下 烷烃与cl2等卤素单质的气体发生取代反应 生成种类更多的卤代烃和相应的hcl气体 九 烯烃1 组成与结构烯烃的分子通式为cnh2n n 2 官能团为cc 或碳碳双键 最简单的烯烃为c2h4 2 物理性质 与烷烃相似 3 化学性质 1 加成反应 丙烯与h2在催化剂的作用下发生反应 浓h2so4的作用是催化剂与脱水剂 碎瓷片的作用是防止反应液暴沸 温度计水银球的位置应插入液面以下又不与烧瓶底接触 作用是测量反应液的温度 以便控制反应的进行 反应温度要迅速升高至170 目的是为了减少副反应的发生 在反应过程中 有黑色的炭颗粒和co2气体产生 十 炔烃1 组成与结构炔烃的分子通式为cnh2n 2 n 2 官能团cc 或碳碳三键 最简单的炔烃为c2h2 2 物理性质 与烷烃和烯烃相似 3 化学性质 1 加成反应 乙炔与足量溴水反应的方程式 2 氧化反应 炔烃能使酸性kmno4溶液褪色 4 乙炔的实验室制法 1 反应原理 cac2 2h2o ca oh 2 c2h2 2 发生装置 固 液 气 3 收集方法 排水集气法 4 实验说明 制h2 co2 h2s可用启普发生器 但制乙炔不能用 制取乙炔时 应在导气管附近塞入少量棉花 用饱和食盐水代替水与cac2反应 在点燃乙炔前必须先检查纯度 否则易出现爆炸事故 制得的乙炔有臭味是因为含h2s ph3 除杂宜用cuso4溶液 十一 苯1 结构 平面六边形的稳定结构 键角120 苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键 芳香族化合物 含有1个或多个苯环结构的化合物 苯环是芳香族化合物的母体 芳香烃 含有1个或多个苯环结构的烃 简称芳烃 苯是最简单芳烃 2 物理性质常温下 苯是无色 带有特殊气味的液体 苯有毒 密度比水小 不溶于水 沸点比水的沸点低 80 1 熔点比水高 5 5 用冰冷却 苯凝结成无色的晶体 3 化学性质 1 氧化反应 燃烧2c6h6 15o212co2 6h2o火焰明亮 放出黑烟 与乙炔燃烧现象相同 苯不能被酸性高锰酸钾氧化 2 取代反应在一定条件下 苯易与液溴 浓硝酸和浓硫酸发生取代反应 具备部分饱和烃的性质 苯与溴的取代 苯的溴代 4 用途 基本化工原料 用于生产苯胺 苯酚 尼龙等 十二 苯的同系物1 苯的同系物概念分子中有一个苯环 且侧链上只连接饱和烃基的烃 2 苯的同系物和苯在结构和性质上的异同 1 分子中含有一个苯环 并符合cnh2n 6 n 6 通式的烃 是苯的同系物 等都是苯的同系物 2 化学性质 苯的同系物分子中的侧链和苯环相互影响 使两者的化学活性均有所活化 氧化反应 能被高锰酸钾氧化 若苯环上只有一个侧链 则氧化产物均为 3 苯的同系物的同分异构体苯的同系物的同分异构体 包括侧链的位置异构和侧链上的碳链异构 如芳香烃c8h10的同分异构体有 十三 溴乙烷1 结构和物理性质 1 溴乙烷的分子式为 c2h5br 结构式为 2 纯净的溴乙烷是无色液体 沸点为38 4 难溶于水 密度比水大 2 化学性质 1 由于官能团 br 的作用 溴乙烷的化学性质比乙烷活泼 2 溴乙烷与naoh的醇溶液反应的化学方程式为 3 发生消去反应的条件 强碱的醇溶液 十四 卤代烃1 概念烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物 2 分类 1 根据分子中所含卤素的不同 可分为氟代烃 氯代烃 溴代烃 碘代烃等 2 根据分子中所含烃基的不同 可分为饱和卤代烃 不饱和卤代烃和芳香卤代烃 3 根据分子中卤素原子的数目不同 可分为一卤代烃和多卤代烃 3 卤代烃的一般通性 1 物理通性 都不溶于水 可溶于有机溶剂 氯代烷的沸点随烃基增大呈现升高的趋势 氯代烷的密度随烃基增大呈现减小的趋势 2 化学通性 卤代烃的化学性质通常比烃活泼 能发生许多化学反应 取代反应条件 naoh水溶液 加热 十五 醇1 醇的定义羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇 2 醇的分类 1 根据羟基的数目可分为一元醇 二元醇等 2 根据与羟基连接的烃基种类可分为脂肪醇和芳香醇 3 根据烃基的饱和性可分为饱和醇和不饱和醇 3 醇的性质 1 物理性质通常情况下 含1 11个碳原子的直链饱和一元醇为液体 含12个碳原子以上的醇为无色蜡状固体 直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高 2 化学性质 与乙醇相似 4 醇的其他重要代表物 1 甲醇最初由木材干馏得到 俗称木精 易燃 有酒精的气味 与水 酒精互溶 有毒 饮用后使人眼睛失明 量多时使人死亡 工业酒精常含有甲醇 所以不能饮用 2 乙二醇无色 黏稠 有甜味液体 易溶于水和乙醇 用来做内燃机的防冻液 3 丙三醇无色 黏稠 有甜味液体 易溶于水和乙醇 有很强的吸湿性 用来制硝化甘油 作防冻霜和润滑剂 5 乙醇的结构和化学性质如右图所示 乙醇分子中有五种不同的共价键 在发生不同反应时化学键断裂的部位不同 6 醇的消去反应规律 1 不是所有的醇都可发生消去反应 只有羟基所在碳原子相邻碳原子上有氢原子时 该醇才能发生消去反应 2 醇发生消去反应 都是 oh与羟基碳相邻碳上的h原子相互脱水生成不饱和键 有的醇只有一种脱水方式 有的则有两种或三种脱水方式 如 7 醇的催化氧化 实质上是羟基碳上的一个h与 oh上的h一起失去 产物可能是醛或酮 1 oh所连碳上有两个h的醇类 伯醇 r ch2 oh型 氧化产物为醛 如 十六 酚1 苯酚的结构分子式 c6h6o 2 苯酚的性质 1 物理性质 纯净的苯酚是无色晶体 易被空气氧化而显粉红色 常温时微溶于水 65 时能与水互溶 易溶于乙醇 乙醚等有机溶剂 苯酚有毒 对皮肤有腐蚀性 注意 如果不慎将苯酚沾到皮肤上 应立即用酒精清洗 2 化学性质苯酚的化学性质包括苯环的性质和羟基的性质 易被氧化 在空气中苯酚易被氧化为粉红色 4 显色反应 苯酚稀溶液遇fecl3溶液时变成紫色 鉴定酚的存在 5 聚合 缩聚 反应 十七 乙醛和醛类 一 乙醛1 结构 分子式c2h4o 结构简式ch3 cho 有醛基 cho 官能团 2 物理性质 乙醛是一种无色 有刺激性气味的液体 密度比水小 易挥发 易燃烧 易溶于水及乙醇 乙醚 氯仿等溶剂 2 化学性质 具有醛类通性 氧化性和还原性 具有一定的特性 1molhcho可与4molag nh3 2oh反应 生成4molag 2 醛类饱和一元醛的通式cnh2no n 1 随相对分子质量增大熔 沸点渐高 化学通性主要为强还原性 可与弱氧化剂如银氨溶液 新制cu oh 2浊液反应 生成羧酸 其氧化性一般仅限于与氢加成而生成醇 醛基比较活泼 也能发生加聚和缩聚反应 3 酮类饱和一元酮的通式cnh2no n 3 酮类没有还原性 不与银氨溶液 新制cu oh 2浊液反应 故此可用于鉴别醛和酮 十八 乙酸和羧酸1 乙酸的结构 性质和制法 1 结构 官能团为羧基 cooh 它的结构式如下 注意 浓硫酸的作用 催化剂和吸水剂 盛反应液的试管要向上倾斜45 这样液体受热面积大 导管末端不能插入饱和na2co3溶液中 目的是防止受热不均发生倒吸 不能用naoh代替na2co3 因为naoh溶液碱性很强 会使乙酸乙酯水解 实验中小火加热保持微沸 这样有利于产物的生成和蒸发 饱和na2co3溶液的作用是 冷凝酯蒸气 减小酯在水中溶解度 利于分层 中和乙酸 溶解乙醇 酯化反应中可用18o作示踪原子 证明在酯化反应中由酸分子上的羟基与醇羟基上的氢原子结合而生成水 其余部分结合成酯 酯化反应是一个可逆反应 2 其他几种重要的羧酸由烃基和羧基直接相连的化合物叫做羧酸 一元饱和脂肪酸的通式为 cnh2n 1cooh 分子式通式为 cnh2no2 1 甲酸 甲酸既有羧基又有醛基 所以能表现出羧酸和醛的性质 具有 cooh的性质 2 常见高级脂肪酸 十九 酯类醇跟酸反应生成的一类化合物叫做酯 其通式为r coo r 饱和一元羧酸和一元醇生成的酯的通式为cnh2no2 与同碳原子数的饱和一元羧酸互为同分异构体 1 乙酸乙酯无色具有香味的液体 密度比水小 难溶于水 能发生水解反应 碱性条件下 酯的水解完全 是上述平衡向正方向移动的结果 2 甲酸酯hcoor 由于分子中含有 cho 可被新制的cu oh 2和银氨溶液氧化 二十 有机合成 一 有机反应的主要类型总结 二 官能团及碳链的变化1 官能团的引入 1 引入羟基 oh 烯烃与水加成 卤代烃水解 酯的水解 醛 酮与h2加成等 2 引入卤原子 x 饱和烃的取代 不饱和烃与卤素 x2 hx的加成 醇与hx的取代等 3 引入双键 醇或卤代烃的消去 炔烃的加成 醇的氧化等 2 官能团的消除 1 通过加成消除不饱和键 2 通过加成 加h 或氧化 加o 消除醛基 3 通过消去或氧化或酯化等消去羟基 3 通过某种手段 改变官能团位置 4 碳链的增长或缩短 增长 有机物与hcn加成 单体通过加聚或缩聚等 减少 烃的裂化或裂解 脱羧反应 如制ch4 苯的同系物的氧化 烯烃的氧化等 三 有机合成1 有机合成的过程 1 有机合成是指利用简单 易得的原料 通过有机反应 生成具有特定结构和功能的有机物的过程 2 有机合成遵循的原则有 起始原料要价廉 易得 低毒性 低污染 合成路线简捷 易于分离 产率较高 条件适宜 操作简便 能耗低 易于实现 3 有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化 4 有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料 通过有机反应连上官能团或一段碳链 得到一个中间体 在此基础上利用中间体上的官能团 加上辅助原料 进行第二步反应 合成第二个中间体 经过多步反应 按照目标化合物的要求 合成具有一定碳原子数目 一定结构的目标化合物 其合成过程示意图如下 2 有机合成的方法 正逆合成分析法 1 有机合成的方法包括正向合成分析法和逆向合成分析法等 2 正向合成分析法是从已知的原料入手 找出合成所需要的直接或间接的中间体 逐步推向合成的目标有机物 其合成示意图是 3 逆向合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法 它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体 该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物 而这个中间体 又可以由上一步的中间体得到 依次类推 最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线 如下图所示 考点整合 1 同分异构现象 同分异构体 1 同分异构现象可分为三类 碳链异构 或称碳骨架异构 如乙苯和二甲苯 丁酸和异丁酸 相同官能团的位置异构 如1 丁烯和2 丁烯 官能团的种类异构 2 同分异构体的书写规律 具有官能团的有机物一般的书写顺序 碳链异构 官能团位置异构 官能团类别异构 芳香族化合物同分异构体a 烷基的类别与个数 即碳链异构 b 若有2个侧链 则存在邻 间 对三种位置异构 3 同分异构体数目的判断方法 基元法例如 丁基有4种同分异构体 则丁醇 戊醛 戊酸等都有4种同分异构体 碳链异构 等效氢原子法判断一元取代物数目a 同一碳原子上的氢原子是等效的 b 同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的 c 处于对称位置上的氢原子是等效的 等效氢原子上的一元取代物只计1种 分子中有几种不等效氢原子 一元取代物就有几种同分异构体 替代法例如 二氯苯 c6h4cl2 有3种同分异构体 四氯苯也有3种 将h替代cl 又如ch4的一氯代物只有1种 新戊烷 c ch3 4 的一氯代物也只有1种 4 同分异构体的常见题型及解法对同分异构体的考查 题目类型多变 常见题型有 限定范围书写或补写 解题时要看清所限范围 分析已知的几个同分异构体的结构特点 对比联想找出规律补写 同时注意碳的四价原则和官能团存在位置要求 判断是否同分异构体 对结构不同要从两个方面来考查 一是原子或原子团连接顺序 二是原子的空间位置 判断取代产物同分异构体种类的数目 其分析方法是分析有机物的结构特点 确定不同位置的氢原子种数 再确定取代产物同分异构体数目 或者依据烃基的同分异构体数目进行判断 2 重要的有机反应类型 3 有机化合物结构的确定有机化合物结构的确定 过去常通过利用有机化合物的化学性质 确定分子中所含的官能团 再确定其所在的位置 现代化学确定有机化合物的结构可用现代化的物理方法 如核磁共振谱和红外光谱等 1 确定有机化合物的官能团官能团决定有机化合物的特殊化学性质 通过一些特殊的化学反应和实验现象 我们可以确定有机化合物中含有何种官能团 常见重要官能团的检验方法 2 核磁共振谱和红外光谱分子在特定频率光的照射下 吸收一定的能量 引起分子结构中电子能级的跃迁或分子中原子间价键振动频率的变化等 产生不同的吸收光谱 这些光谱反映了分子结构的某些特征 利用这一原理 可以对有机化合物分子结构进行确定 现代化学确定有机化合物结构的方法比较多 经常采用的是核磁共振谱和红外光谱 核磁共振谱 nmr 核磁共振谱分为氢谱 1h核磁共振 和碳谱两类 其中比较常用的是氢谱 氢谱能够确定有机化合物分子中氢原子在碳骨架上的位置和数目 进而推断出有机化合物的碳骨架结构 红外光谱 ir 每种官能团在红外光谱中都有一个特定的吸收区域 因此从一未知物的红外光谱就可以准确判断该有机化合物中含有哪些官能团 红外光谱不仅可以用于定性鉴定 还可以定量算出样品的浓度 例如 在乙醇分子的核磁共振谱图中出现了三个不同的峰 且峰的面积之比是1 2 3 这说明乙醇分子中存在三种不同化学环境的氢原子 它们的个数比为1 2 3 由乙醇的红外光谱图可知 乙醇分子中含有的化学键为o h c h和c o 根据乙醇的核磁共振谱图和红外光谱得到乙醇的结构 在碳链上引入羟基的途径a 烯烃与水加成 b 醛 酮 与氢气加成 c 卤代烃碱性水解 d 酯的水解 e 醛氧化成羧酸等 最重要的是卤代烃水解 引入卤原子 x 的途径 烃与x2取代 不饱和烃与hx或x2加成 醇与hx取代等 最主要的是不饱和烃的加成 2 碳骨架的构建碳骨架的构建主要是指在原分子及中间体 中间化合物分子 的碳骨架上增长或减短碳链 成环或开环 题目中一般会告诉相关信息 碳骨架的增减增长 有机合成题中碳链的增长 a 醛 酮与hcn的加成 b 醛 酮与格氏试剂反应 c 羟醛缩合 变短 如烃的裂化裂解 某些烃 如苯的同系物 烯烃 的氧化 羧酸钠盐在碱石灰条件下的脱羧反应等 思维拓展1 烃分子式的确定方法 1 若题目给出元素的质量分数 相对密度等 可先求最简式 再根据相对分子质量 确定分子式 也可先求相对分子质量 再确定分子中各元素的原子个数 求出分子式 2 若题目给出燃烧产物的质量 可通过烃燃烧通式或体积差量法求出分子式 2 研究有机化合物的方法 1 研究有机化合物的基本步骤 2 分离和提纯有机物的常用方法 蒸馏 当液态有机物的沸点相差较大时 一般约大于30 可以用蒸馏法提纯此液态有机物 条件 热稳定性较强 与杂质的沸点相差较大 实验中注意以下几点 蒸馏实验中的温度计下端位置 冷却水的流向 防止沸腾时液体剧烈跳动的方法 萃取 是利用有机化合物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同 将有机化合物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 主要仪器是分液漏斗 常见有机物的提纯方法如下 3 有机实验中常用的鉴别法 1 溴水 注意区分 2 酸性高锰酸钾溶液 3 新制cu oh 2悬浊液 7 显色反应 4 重要有机物的制取方法 实验操作中应引起注意的是 1 乙烯 v 乙醇 v 浓硫酸 1 3 温度计水银球应插入液面以下 保持170 控制反应温度得到c2h4 加沸石 防止暴沸 2 乙炔 不用启普发生器 反应放热 cac2遇水会粉化 从而堵住管口 注意水的流速 cac2与水反应剧烈 为得到平稳的c2h2气流 可用饱和食盐水代替水 试管口塞一团疏松的棉花 避免生成的泡沫从导管喷出 3 硝基苯 使用长直导管 冷凝 回流 温度计水银球插入水浴中 保持60 左右 控制反应条件 混合酸冷却后缓慢滴入苯 防止苯挥发 4 石油分馏 冷凝水下进上出 逆流原理 温度计水银球插在蒸馏烧瓶的支管口略低处 以测定生成物沸点 加沸石 防止暴沸 5 乙酸乙酯 小火加热 保证与ch3cooc2h5沸点接近的ch3cooh c2h5oh能充分利用 用饱和na2co3溶液吸收 便于ch3cooc2h5分层析出 且与ch3cooh反应并能溶解乙醇 导管不插入液面下 防止倒吸 5 有机合成题的解题方法解答有机合成题时 首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物 带有何种官能团 然后结合所学过的知识或题给信息 寻找官能团的引入 转换 保护或消去的方法 尽快找出合成目标有机物的关键和突破点 基本方法有 1 正向合成法 此法采用正向思维方法 从已知原料入手 找出合成所需要的直接或间接的中间产物 逐步推向目标合成有机物 其思维程序是 原料 中间产物 产品 2 逆向合成法 此法采用逆向思维方法 从目标合成有机物的组成 结构 性质入手 找出合成所需的直接或间接的中间产物 逐步推向已知原料 其思维程序是 产品 中间产物 原料 3 综合比较法 此法采用综合思维的方法 将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较 得出最佳合成路线 6 有机合成路线的选择方法有机合成往往要经过多步反应才能完成 因此在确定有机合成的途径和路线时 就要进行合理选择 选择的基本要求是原料廉价 原理正确 路线简捷 便于操作 条件适宜 易于分离 产率高 成本低 典例赏析 118 例1 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 蔗糖与麦芽糖a 1 2 3 4 b 2 4 c 1 2 4 5 d 1 2 4 考点一 同系物 同分异构体的判断 119 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 即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 答案 b 120 变式练习1 断肠草 gelsemium 为中国古代九大毒药之一 据记载能 见血封喉 现代查明它是葫蔓藤科植物葫蔓藤 其中的毒素很多 下列是分离出来的四种毒素的结构式 下列推断正确的是 121 a 与 分别互为同分异构体b 互为同系物c 均能与氢氧化钠溶液反应d 等物质的量 分别在足量氧气中完全燃烧 前者消耗氧气比后者少 答案 c 122 例2 下图表示4 溴环己烯所发生的4个不同反应 其中 产物只含有一种官能团的反应是 考点二 有机物官能团的考查 a b c d 123 解析 易知发生四个反应得到的产物如下图所示 显然y z中只含一种官能团 即可 答案 b 124 变式练习2 中药狼把草的成分之一m具有消炎杀菌作用 m的结构如图所示 下列叙述正确的是 a m的相对分子质量是180b 1molm最多能与2molbr2发生反应c m与足量的naoh溶液发生反应时 所得有机产物的化学式为c9h4o5na4d 1molm与足量nahco3反应能生成2molco2 125 答案 c 126 考点三 有机物的命名 答案 b 127 128 答案 d 129 考点四 有机物性质的考查 例4 阿魏酸在食品 医药等方面有着广泛用途 一种合成阿魏酸的反应可表示为 130 下列说法正确的是 a 可用酸性kmno4溶液检测上述反应是否有阿魏酸生成b 香兰素 阿魏酸均可与nahco3 naoh溶液反应c 通常条件下 香兰素 阿魏酸都能发生取代 加成 消去反应d 与香兰素互为同分异构体 分子中有4种不同化学环境的氢 且能发生银镜反应的酚类化合物共有2种 131 答案 d 132 变式练习4 已知 物质a在体内脱氢酶的作用下会氧化为有害物质ghb 下图是关于物质a的一种制备方法及由a引发的一系列化学反应 133 134 请回答下列问题 1 写出反应类型 反应 反应 2 写出化合物b的结构简式 3 与出反应 的化学方程式 下页 4 写出反应 的化学方程式 下页 加成反应 酯化反应 hoch2ch2ch2cho 135 答案 136 5 反应 中除生成e外 还可能存在一种副产物 含结构 它的结构简式为 6 与化合物e互为同分异构体的物质不可能为 填写字母 a 醇b 醛c 羧酸d 酚 d 137 解析 根据hoch2ccch2oh与h2反应可