2011届高三化学高考一轮复习有机物的性质、推断、鉴别.pdf

高三高三化学化学第一轮复习 有机物的性质 推断 鉴别与合成第一轮复习 有机物的性质 推断 鉴别与合成 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 有机物的性质 推断 鉴别与合成 二 教学目标 掌握有机合成的关键 碳骨架构建和官能团的引入及转化 熟练应用有关反应类型的知识推测有机物的结构 性质 并能进行有机合成 掌握高分子化合物的结构 合成方法和单体的推断 了解有机合成的意义及应用 三 教学重点 难点 有机物结构与性质的推断 有机合成方法 四 教学过程 1 各类烃的代表物的结构 特性 烷烃烯烃炔烃苯及同系物 代表物结构式H C C H 碳碳键长 10 10m 1 541 331 201 40 键角109 28 约 120 180 120 分子形状正四面体平面型直线型平面六边形 主要化学性质 光照下的卤代 裂 化 不 使 酸 性 KMnO4溶液褪色 跟 X2 H2 HX H2O 的加成 易被氧化 可加 聚 跟 X2 H2 HX 加成 易被氧化 跟 H2加成 Fe 催化下的卤代 硝化 碘化反应 高分子化合物的合成反应 高分子的合成反应有两类 即加聚反应和缩聚反应 其比较见表 类别加聚反应缩聚反应 反应物特征含不饱和键 如 C C 含特征官能团 如 OH COOH 等 产物特征高聚物与单体具有相同的组成高聚物和单体有不同的组成 产物种类只产生高聚物高聚物和小分子 反应种类单烯 双烯加聚酚醛 酯 肽键类 2 烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质 类别通式官能团代表物 分子结 构特点 主要化学性质 卤代 烃 R X XC2H5Br 卤 素 原 子 直 接 与 烃 基 结 合 1 与 NaOH 溶液共热发 生取代反应 2 与 NaOH 醇溶液共热 发生消去反应 醇R OH OHC2H5OH 羟 基 直 接 与 链烃基结合 O H 及 C O 均有极性 1 跟活泼金属反应产生 H2 2 跟氢卤酸反应生成卤 代烃 3 脱水反应 生成烯 4 催化氧化为醛 5 与羧酸及无机含氧酸 反应生成酯 酚 OH OH 直接与 苯 环 上 的 碳 相连 1 弱酸性 2 与浓溴水发生取代反 应 3 遇 FeCl3呈紫色 醛 有极 性 和 不 饱 和 性 1 与 H2加成为醇 2 被氧化剂氧化为酸 如 Ag NH3 2 Cu OH 2 O2等 羧酸 受羧基影响 O H 能电离 出 H 1 具有酸的通性 2 酯化反应 酯 分子 中 RCO 和 OR 之间的 C O 键易断裂 发生水解反应生成羧酸 和醇 说明 一 有机物的推断突破口 1 根据物质的性质推断官能团 如 能使溴水变成褐色的物质含有 C C 或 C C 能发生银镜反应的物质含有 CHO 能与钠发生置换反应的物质含有 OH 或 COOH 能与 碳酸钠溶液作用的物质含有 COOH 能水解产生醇和羧酸的物质是酯等 2 根据性质和有关数据推知官能团个数 如 CHO 2Ag Cu2O 2 OH H2 2 COOH 2 3 CO CO2 COOH 3 HCO CO2 3 根据某些反应的产物推知官能团的位置 如 1 由醇氧化得醛或羧酸 OH 一定连接在有 2 个氢原子的碳原子上 由醇氧化得酮 OH 接在 只有一个氢原子的碳原子上 2 由消去反应产物可确定 OH 或 X 的位置 3 由取代产物的种类可确定碳链结构 4 由加氢后碳的骨架 可确定 C C 或 C C 的位置 二 有机物的鉴别 鉴别有机物 必须熟悉有机物的性质 物理性质 化学性质 要抓住某些有机物的特征反应 选用 合适的试剂 一一鉴别它们 常用的试剂及某些可鉴别物质种类和实验现象归纳如下 试剂 名称 酸性高锰 酸钾溶液 溴水 银氨 溶液 新制 Cu OH 2 FeC l3 溶液 碘水 酸碱 指示剂少量 过量 饱 和 被鉴别 物质种 类 含 的物质 烷基苯 含 的物质 苯酚 溶液 含醛基 化合物 及葡萄 糖 果 糖 麦 芽糖 含醛基 化合物 及葡萄 糖 果 糖 麦芽 糖 苯酚 溶液 淀粉羧酸 现象 高锰酸钾 紫红色褪 色 溴水褪色 出现白 色沉淀 出现银 镜 出现红 色沉淀 呈现 紫色 呈现 蓝色 使石蕊或甲 基橙变红 三 有机物的合成 1 合成有机高分子化合物的方法主要有两种 加聚和缩聚反应 加聚反应是含有不饱和 C C C O 或 C C 的物质在一定条件下发生聚合反应生成的有机高分子化合物 此时 不饱和有机物 双键变单 键 组成不改变 两边伸出手 彼此连成链 发生加聚反应的有机物必含有不饱和键 结构中主键原子数 必为偶数 而缩聚反应则是由含有两个官能团的有机物通过缩合脱水所生成的有机高分子化合物 一般为 含有两个官能团的二元羧酸和二元醇 也可以是既有羟基又有羧基的羟基酸或氨基酸等含有两个官能团的 有机物 2 有机合成的常规方法 官能团的引入 引入羟基 OH a 烯烃与水加成 b 醛 酮 与氢气加成 c 卤代烃碱性水解 d 酯的水解等 引入卤原子 X a 烃与 X2取代 b 不饱和烃与 HX 或 X2加成 c 醇与 HX 取代等 引入双键 a 某些醇或卤代烃的消去引入 C C b 醇的氧化引入 C O 等 官能团的消除 通过加成消除不饱和键 通过消去或氧化或酯化等消除羟基 OH 通过加成或氧化等消除醛基 CHO 官能团的衍变 根据合成需要 有时题目信息中会明示某些衍变途径 可进行有机物的官能团衍变 以使中间物向 产物递进 常见的有三种方式 利用官能团的衍生关系进行衍变 如伯醇 O 醛 O 羧酸 通过某种化学途径使一个官能团变为两个 如 CH3CH2OH OH2 消去 CH2 CH2 2 Cl 加成 Cl CH2 CH2 Cl 水解 HO CH2 CH2 OH 通过某种手段 改变官能团的位置 碳骨架的增减 闭环与开环 增长 有机合成题中碳链的增长 一般会以信息形式给出 常见方式为有机物与 HCN 反应以及不 饱和化合物间的加成 聚合等 变短 如烃的裂化裂解 某些烃 如苯的同系物 烯烃 的氧化 羧酸盐脱羧反应等 3 有机合成题的解题思路 解答有机合成题目的关键在于 选择出合理简单的合成路线 熟练掌握好各类有机物的组成 结构 性质 相互衍生关系以及重要官能团的引进和消去等基础知 识 有机合成路线的推导 一般有两种方法 一是 直导法 二是 反推法 比较常用的是 反推法 该方法的思维途径是 1 首先确定所要合成的有机产物属何类别 以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关 系 2 以题中要求最终产物为起点 考虑这一有机物如何从另一有机物甲经过一步反应而制得 如果 甲不是所给的已知原料 再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得 一直推导到题目中 给定的原料为终点 3 在合成某一种产物时 可能会产生多种不同的方法和途径 应当在兼顾原料省 产率高的前提 下选择最合理 最简单的方法和途径 典型例题 典型例题 例例 1 1 1 1 某烃类化合物 A 的质谱图表明其相对分子质量为 84 红外光谱表明分子中含有碳碳双键 核磁共 振氢谱表明分子中只有一种类型的氢 1 A 的结构简式为 2 A 中的碳原子是否都处于同一平面 填 是 或者 不是 3 在下图中 D1 D2互为同分异构体 E1 E2互为同分异构体 C C6H10 A B D1 D2 E2 Cl2 NaOH 1 2 加成 Br2 CCl4NaOH H2O C6H12O2 E1 NaOH H2O Br2 CCl4 C2H5OH 反 应 的 化 学 方 程 式 为 C 的 化 学 名 称 是 E2的结构简式是 的反应类型依次是 解析解析 根据题给信息 A 的相对分子质量为 84 分子中所有 H 原子呈对称结构且存在双键 则 A 的 结构为 C CH3 H3CCCH3 CH3 由于双键属于 sp2杂化 与 C C 双键直接相连的原子处于同一平面 故 A 中 碳原子全部共面 根据上述框图可知 A 与 Cl2发生加成反应后 在 OHHC NaOH 52 作用下发生消去反应生成 C CH3 H2CCCH2 CH3 然后 C 与 Br2在一定条件下发生 1 2 加成或 1 4 加成 产物在碱的水溶液作用下发生 水解反应生成二元醇 答案答案 1 C CH3 H3CCCH3 CH3 2 是 3 C CH3 H3CC CH3 CH3 ClCl 2NaOH C2H5OH C CH3 H2CCCH2 CH3 2NaCl 2H2O 2 3 二甲基 1 3 丁二烯 C CH3 HOH2CC CH3 CH2OH 1 4 加成反应 取代反应 例例 2 2 2 2 酚酞是常用的酸碱指示剂 其结构如下图 其生产过程是 1 在加热和催化剂作用下 用空气氧化邻二甲苯得邻苯二甲酸 2 邻苯二甲酸加热到 200 时脱水得邻苯二甲酸酐 3 邻苯二甲酸酐在 ZnCl2存在时与苯酚缩合成酚酞 请写出以苯 氯气 邻二甲苯 水 空气为原料 在一定条件下制取酚酞的化学方程式 解析解析 首先应分析酚酞的分子结构 它是由邻苯二甲酸酐打开一个与两分子苯酚 对位上氢原子缩合一分子水而成 然后分别制取苯酚和邻苯二甲酸酐 由苯制取氯苯 氯苯水解 得苯酚 制邻苯二甲酸酐的反应虽在中学未学到 但可由题目所给予的信息提示而解 答案 答案 例例 3 3 3 3 以为原料 并以 Br2等其他试剂制取 写出有关反应的化学方程式 并 注明反应条件 注 已知碳链末端的羟基能转化为羧基 解析 解析 1 原料要引入 COOH 从提示可知 只有碳链末端的 OH 伯醇 可氧化成 COOH 所以首先要考虑在引入 OH 2 引入 OH 的方法 与 H2O 加成 转化成卤代烃 由卤代烃水解 在中 由于碳碳双键不对称 与 H2O 加成得到的是 叔醇 叔醇中 OH 不 能氧化成 COOH 所以应采用方法 若将先脱水成再氧化的话 会使和 OH 同时氧化 所以必须先氧 化后脱水 多官能团化合物中 在制备过程中要考虑到官能团之间互相影响 互相制约 本题中 在制备 COOH 时 先将以形式保护 掩蔽起来 待末端碳链上 OH 氧化成 COOH 后 再用脱水方法将演变过来 答案答案 例例 4 4 4 4 在醛 酮中 其它碳原子按与羰基相连的顺序 依次叫 碳原子 如 在稀碱或稀酸的作用下 2 分子含有 碳原子的醛能自身加成生成 1 分子 羟基醛 如 巴豆酸 CH3 CH CH COOH 主要用于有机合成中制合成树脂或作增塑剂 现应用乙醇和其它 无机原料合成巴豆酸 请写出各步反应的化学方程式 西安市模拟题 解析 解析 用反推法思考 本题合成涉及官能团的引入 消除 衍变及碳骨架增长等知识 综合性强 需要熟练掌握好各类有机 物性质 相互衍变关系以及官能团的引进和消去等知识 答案 答案 例例 5 5 5 5 为扩大现有资源的使用效率 在一些油品中加入降凝剂 J 以降低其凝固点 扩大燃料油品的使 用范围 J 是一种高分子聚合物 它的合成路线可以设计如下 其中 A 的氧化产物不发生银镜反应 试写出 l 反应类型 a b p 2 结构简式 F H 3 化学方程式 D E E K J 解析解析 根据产物 J 的结构特点 说明 J 是两个烯烃间通过加聚反应得到的高分子化合物 采用逆推的 方法得到 K H G F 中含有碳碳双键 所以 F 为 1 4 加成产物 即 E 为 CH2 C CH3 COOC16H33 D 为 CH2 C CH3 COOH K 为 H 为 HOOC CH CH COOH G 为 HO CH2CH CHCH2OH F 为 Cl CH2CH CHCH2 Cl 则 A 为 CH3CH OH CH3 答案答案 l 加成 消去 取代 水解 2 F Cl CH2CH CHCH2 Cl H HOOC CH CH COOH 3 D E CH2 C CH3 COOH C16H33OH CH2 C CH3 COOC16H33 H2O E K J nCH2 C CH3 COOC16H33 n 一定条件 模拟试题 模拟试题 1 有机物 CH2OH CHOH 4CHO CH3CH2CH2OH CH2 CH CH2OH CH2 CH COOCH3 CH2 CH COOH 中 既能发生加成反应和酯化反应 又能发生氧化反应的是 A B C D 2 花青苷是引起花果呈现颜色的一种花色素 广泛存在于植物中 它的主要结构在不同 pH 条件下有 以下存在形式 O OGIC OGIC OH OH HO 红色 OH H O O OGIC OGIC OH HO 蓝色 GIC 葡萄糖基 下列有关花青苷说法不 正确的是 A 花青苷可作为一种酸碱指示剂 B I 和 II 中均含有二个苯环 C I 和 II 中除了葡萄糖基外 所有碳原子可能共平面 D I 和 II 均能与 FeCl3溶液发生显色反应 3 从甜橙的芳香油中可分离得到如下结构的化合物 CHO 现在试剂 KMnO4酸性溶液 H2 Ni Ag NH3 2OH 新制 Cu OH 2 能与该化合物 中所有官能团都发生反应的试剂有 A B C D 4 咖啡鞣酸具有较广泛的抗菌作用 其结构简式如下所示 OH OH COOHHO HO OH OOCCHCH 关于咖啡鞣酸的下列叙述不正确 的是 A 分子式为 C16H18O9 B 与苯环直接相连的原子都在同一平面上 C 1 mol 咖啡鞣酸水解时可消耗 8 mol NaOH D 与浓溴水既能发生取代反应又能发生加成反应 5 氧氟沙星是常用抗菌药 其结构简式如图所示 下列对氧氟沙星叙述错误 的是 N O O N OH O N CH3 F H3C A 能发生加成 取代反应B 能发生还原 酯化反应 C 分子内共有 19 个氢原子D 分子内共平面的碳原子多于 6 个 6 化合物 C 和 E 都是医用功能高分子材料 且有相同的元素质量分数 均可由化合物 A C 4H8O3 制得 如下图所示 B 和 D 互为同分异构体 试写出 1 化学方程式 A D B C 2 反应类型 A B B C A E 3 E 的结构简式 A 的同分异构体 同类别且有支链 的结构简式 7 已知有机物分子的烯键可发生臭氧分解反应 例如 R CH CH CH2OH 3 2 O Zn HO R CH O O CH CH2OH 有机物 A 的分子式是 C20H26O6 它可在一定条件下发生缩聚反应合成一种感光性高分子 B B 在微 电子工业上用作光刻胶 A 的部分性质如图所示 试根据上述信息结合所学知识 回答 1 化合物 A C E 中具有酯的结构的是 2 写出化合物的结构简式 C D E B 3 写出反应类型 反应 反应 4 写出反应 的化学方程式 有机物要写结构简式 8 克矽平是一种治疗矽肺病的药物 其合成路线如下 反应均在一定条件下进行 NCH3NCH2CH2OHNCHCH2 N CHCH2 n N CHCH2 n O I 克矽平 1 化合物 I 的某些化学性质类似于苯 例如 化合物 I 可以一定条件下与氢气发生加成反应生成 N H CH3 其反应方程式为 不要求标出反应条件 2 化合物 I 生成化合物 是原子利用率 100 的反应 所需另一种反应物的分子式为 3 下列关于化合物 II 和化合物 III 的化学性质 说法正确的是 填字母 A 化合物 II 可以与 CH3COOH 发生酯化反应 B 化合物 II 不可以 与金属钠生成氢气 C 化合物 III 可以使溴的四氯化碳溶液褪色 D 化合物 III 不可以 使酸性高锰酸钾溶液褪色 4 化合物 III 生成化合物 IV 的反应方程式为 不要求标出 反应条件 5 用氧化剂氧化化合物 IV 生成克矽平和水 则该氧化剂为 9 已知苯甲醛在一定条件下可以通过 Perkin 反应生成肉桂酸 产率 45 50 另一个产物 A 也呈 酸性 反应方程式如下 C6H5CHO CH3CO 2OC6H5CH CHCOOH A 苯甲醛肉桂酸 1 Perkin 反应合成肉桂酸的反应式中 反应物的物质的量之比为 1 1 产物 A 的名称是 2 一 定 条 件 下 肉 桂 酸 与 乙 醇 反 应 生 成 香 料 肉 桂 酸 乙 酯 其 反 应 方 程 式 为 不要求标出反应条件 3 取代苯甲醛也能发生 Perkin 反应 相应产物的产率如下 取代苯甲醛 CHO CH3 CHO H3C CHOH3CCHO CH3 CH3 产率 1523330 取代苯甲醛 CHO Cl CHO Cl CHOClCHO Cl Cl 产率 71635282 可见 取代基对 Perkin 反应的影响有 写出 3 条即可 4 溴苯 C6H5Br 与丙烯酸乙酯 CH2 CHCOOC2H5 在氯化钯催化下可直接合成肉桂酸乙酯 该 反 应 属 于 Beck反 应 是 芳 香 环 上 的 一 种 取 代 反 应 其 反 应 方 程 式 为 不要求标出反应条件 5 Beck 反应中 为了促进反应的进行 通常可加入一种显 填字母 的物质 A 弱酸性B 弱碱性C 中性D 强酸性 10 以石油裂解气为原料 通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂 G CH2CHCHACH2 CH2CHCHCH2 OHOH HCl BC D E C4H4O4 HOCH2CH2CH2OHCHCH2BrCH2CHCH3CH2 O HCl F HBr 一定条件 H G 缩聚物 请完成下列各题 1 写出反应类型 反应 反应 2 写出反应条件 反应 反应 3 反应 的目的是 4 写出反应 的化学方程式 5 B 被氧化成 C 的过程中会有中间产物生成 该中间产物可能是 写出一 种物质的结构简式 检验该物质存在的试剂是 6 写出 G 的结构简式 11 下图中 A B C D E F G 均为有机化合物 A B C D E F G C13H16O4 NaOH H2O H 浓H2SO4 O O 浓H2SO4 C4H8O2 C2H4 浓H2SO4170 C2H6O 根据上图回答问题 1 D 的化学名称是 2 反应 的化学方程式是 有机物须用结构简式表示 3 B 的分子式是 A 的结构简式是 反应 的反应类 型是 4 符合下列 3 个条件的 B 的同分异构体的数目有 个 含有邻二取代苯环结构 与 B 有相同官能团 不与 FeCl3溶液发生显色反应 写出其中任意一个同分异构体的结构简式 5 G 是重要的工业原料 用化学方程式表示 G 的一种重要的工业用途 12 乙基香草醛 CHO OC2H5 OH 是食品添加剂的增香原料 其香味比香草醛更加浓郁 1 写出乙基香草醛分子中两种含氧官能团的名称 2 乙基香草醛的同分异构体 A 是一种有机酸 A 可发生以下变化 KMnO4 H COOH A C9H10O3 B C9H8O3 C C9H9O2Br 能发生银镜反应 HBr CrO3 H2SO4 提示 RCH2OH CrO3 H2SO4 RCHO 与苯环直接相连的碳原子上有氢时 此碳原子才可被酸性 KMnO4溶液氧化为羧基 a 由 A C 的反应属于 填反应类型 b 写出 A 的结构简式 3 乙基香草醛的另一种同分异构体 D COOCH3CH3O 是一种医药中间体 请设计合理方案 用茴香醛 CHOCH3O 合成 D 其他原料自选 用反应流程图表示 并注明必要的反应条件 例如 Br H2 催