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新课标 高考式复习全方位指导 化学选修5 1 目录 第一章认识有机化合物第一节有机化合物的分类第二节有机化合物的结构特点第三节有机化合物的命名第四节研究有机化合物的一般步骤和方法本章小结第二章烃和卤代烃第一节脂肪烃第2课时炔烃第二节芳香烃第三节卤代烃本章小结第三章烃的含氧衍生物第一节醇酚 第二节醛第三节羧酸酯第四节有机合成本章小结第四章生命中的基础有机化学物质第一节油脂第二节糖类第三节蛋白质和核酸本章小结第五章进入合成有机高分子化合物的时代第一节合成高分子化合物的基本方法第二节应用广泛的高分子材料第三节功能高分子材料本章小结 2 第一章认识有机化合物第一节有机化合物的分类三维目标思维激活1 在已发现或人工合成的两千多万种物质中 大部分是含碳元素的有机化合物 那么这么多的有机化合物是如何分类的呢 2 乙酸 和甲酸甲酯 的分子式都是C2H4O2 二者的性质是否相同 3 大多数含碳元素的化合物 CO CO2 碳酸 碳酸盐 金属碳化物 氰化物归为无机物 有机物的概念 有机物的特点 种类繁多 反应慢 副反应多 大多数能燃烧 4 自学导引有机化合物从结构上有两种分类方法 一是按照构成有机化合物分子的碳的骨架来分类 二是按照反映有机化合物特性的特定原子团来分类 一 按碳的骨架分类 5 二 按官能团分类1 烃的衍生物是指烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所取代而形成的一系列新的化合物 烃的衍生物的定义只是针对结构而言 并非一定是烃衍变而来的 2 官能团是指决定化合物特殊性质的原子或原子团 乙烯的官能团为 乙醇的官能团为 OH 乙酸的官能团为 COOH 一氯甲烷的官能团为 Cl 6 3 有机物的主要类别 官能团和典型代表物 7 8 3 有机物的主要类别 官能团和典型代表物 9 10 注意 1 一种物质按不同的分类方法 可以属于不同的类别 2 一种物质具有多种官能团 在按官能团分类时可以认为属于不同的类别 3 醇和酚的区别 4 一些官能团的写法 11 名师解惑官能团和根 离子 基的区别 1 基与官能团基 有机物分子里含有的原子或原子团 官能团 决定化合物特殊性质的原子或原子团 两者的关系 官能团 属于 基 但 基 不一定是 官能团 2 基与根 12 典例导析知识点1 有机化合物的分类例1请同学们根据官能团的不同对下列有机物进行分类 CH3CH2OH CH3CH2Br 13 1 芳香烃 2 卤代烃 3 醇 4 酚 5 醛 6 酮 7 羧酸 8 酯 14 解析此题是按官能团的不同来进行分类的 所以找准有机化合物所含有的官能团是正确答题的关键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 15 跟踪练习1下列有机物中 1 属于芳香族化合物的是 2 属于芳香烃的是 3 属于苯的同系物的是 芳香化合物 含有苯环的化合物 芳香烃 含有苯环的烃 苯的同系物 只含有1个苯环 侧链为饱和烃基 烷基 16 知识点2 官能团 根和基的区别例2有9种微粒 NH2 NH2 Br OH NO2 OH NO2 CH3 CH3 1 上述9种微粒中 属于官能团的有 填序号 下同 2 其中能跟 C2H5结合生成有机物分子的微粒有 3 其中能跟C2H5 结合生成有机物分子的微粒有 17 解析 1 官能团属于基 而基不一定是官能团 容易判断 是官能团 要注意的是烷基 苯环都不是官能团 2 C2H5是基 根据 基与基之间能直接结合成共价分子 的原则可知 能跟 C2H5结合生成有机物分子的微粒有 3 C2H5 带正电荷 根据 带异性电荷的微粒相互吸引结合成化合物 的原则可知 能跟C2H5 结合生成有机物分子的微粒有 答案 1 2 3 18 跟踪练习2化合物是一种取代有机氯农药DDT的新型杀虫剂 它含有官能团 A 5种B 4种C 3种D 2种答案C 19 烃的含氧衍生物的通式是CnH2n 2 2 Ox N原子与CH原子团作用相当 如果知n和 可求N H 为不饱和度 双键 1 单键环 1 三键 2 苯环 3 1 4 求烃的含N化合物分子式 通式法不及分区统计法简捷 通常不推荐使用 由结构式求分子式 通常有2种方法 分区统计法和通式法 20 09年江苏化学 19 14分 多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物 多沙唑嗪的合成路线如下 1 写出D中两种含氧官能团的名称 和 21 第二节有机化合物的结构特点三维目标思维激活由O H两种元素构成的化合物只发现了H2O和H2O2两种 而由C H构成的有机物目前却超过了几百万种 你知道其中的原因吗 分子式为C5H12的物质一定是纯净物吗 22 自学导引一 有机化合物中碳原子的成键特点1 碳原子的成键特点碳原子有4个价电子 能与其他原子形成4个共价键 碳碳之间的结合方式有单键 双键或三键 多个碳原子之间可以相互形成长短不一的碳链和碳环 碳链和碳环也可以相互结合 所以有机物结构复杂 数量庞大 2 甲烷的分子结构科学实验证明CH4分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键 构成以碳原子为中心 4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构 23 甲烷分子的电子式甲烷分子的结构式甲烷分子的结构示意图 24 科学实验还表明 在甲烷分子中 4个碳氢键是等同的 碳原子的4个价键之间的夹角 键角 彼此相等 都是109 28 4个碳氢键的键长都是1 09 10 10m 经测定 C H键的键能是413 4kJ mol 1 25 二 有机化合物的同分异构现象1 同分异构现象的概念化合物具有相同的分子式 但具有不同的结构的现象叫做同分异构现象 具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 它是有机物种类繁多的重要原因之一 同分异构体之间的转化是化学变化 同分异构体的特点是分子式相同 结构不同 性质不同 2 同分异构现象的类别 1 碳链异构 由于碳碳骨架不同产生的异构现象 2 位置异构 由于官能团位置不同产生的异构现象 如CH3CH CHCH3和CH2 CH CH2 CH3 3 官能团异构 由于具有不同的官能团而产生的异构现象 如和 26 名师解惑一 同分异构体的书写同分异构体的书写技巧一般采用 减链法 可概括为 两注意四句话 两注意 一是有序性 即从某一种形式开始排列 依次进行 防止遗漏 二是等效法 即位置相同的碳原子上的氢被取代时会得到相同的物质 不要误认为是两种或三种 四句话 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 苯环排布对 邻 间 1 以烷烃C6H14为例 写出所有同分异构体 烷烃只有碳链异构 27 注意 从母体取下的碳原子数不得多于母链所剩部分 28 2 烯烃的同分异构现象由于分子组成符合CnH2n的烃除烯烃以外 当n 3 4 5 时 还有 等叫做环烷烃的一类烃 所以分子组成为CnH2n的烃的同分异构现象较烷烃更加突出 对这种同分异构现象的认识 现以C5H10的各同分异构体加以说明 29 30 31 二 有机化合物分子结构的表示方法 32 续表 33 书写结构简式时要注意 表示原子间形成单键的 可以省略 C C C C中的 不能省略 但是醛基 羧基 则可进一步简写为 CHO COOH 34 典例导析知识点1 有机化合物中碳原子的成键特点例1大多数有机物分子中的碳原子与碳原子或碳原子与其他原子相结合的化学键是 A 只有非极性键B 只有极性键C 有非极性键和极性键D 只有离子键解析碳原子最外层有4个电子 不易失去或得到电子而形成阳离子或阴离子 碳原子通过共价键与H O N S P等多种非金属形成共价化合物 碳原子与碳原子或碳原子与其他原子相结合时均形成共价键 碳原子与碳原子之间以非极性键结合 碳原子与其他原子之间以极性键结合 答案C 35 跟踪练习1某共价化合物含碳 氢 氮三种元素 分子中共有四个氮原子 且都位于正四面体的顶点 每两个氮原子间都有一个碳原子 已知其分子内既没有碳碳单键 也没有碳碳双键 则该化合物的分子式为 A CH8N4B C4H8N4C C6H10N4D C6H12N4答案D CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 36 知识点2 有机物同分异构体的书写例2分子式为C10H14的有机物是苯的同系物 其苯环上只有一个侧链 写出这些同系物的结构简式 解析题目要求是写苯的同系物 苯环上只有一个侧链 可知为 C4H9 它有 CH2CH2CH2CH3 四种烃基 由此可得同系物结构简式 37 答案 38 跟踪练习2某化合物A的化学式为C5H11Cl 分析数据表明 分子中有两个 CH2 两个 CH3 一个 和一个 Cl 试写出它的同分异构体的结构简式 答案 39 40 常见异类异构 具有相同C原子数的异类异构有 烯烃与环烷烃 CnH2n 炔烃 二烯烃和环烯烃 CnH2n 2 苯的同系物 二炔烃和四烯烃等 CnH2n 6 饱和一元醇和醚 烯醇和烯醚等 CnH2n 2O 饱和一元醛和酮 烯醛和烯酮等 CnH2nO 饱和一元羧酸 饱和一元酯和饱和一元羟醛等 CnH2nO2 苯酚同系物 芳香醇和芳香醚 CnH2n 6O 氨基酸和硝基化合物 CnH2n 1NO2 41 C原子的成键方式 决定了分子的空间构型 四键C原子跟它周围的原子形成四面体结构 三键C原子跟它周围的原子形成平面结构 二键C原子跟它周围的原子 链状分子中 形成直线型结构 42 第三节有机化合物的命名第1课时烷烃的命名三维目标 43 思维激活有一种虎蛾 雌虎蛾为了吸引雄虎蛾 分泌出一种叫做2 甲基十七烷的物质 为了捕杀害虫 人们利用化学反应合成了这种2 甲基十七烷 将其放在诱集器内 就可以把雄蛾诱杀 你能写出2 甲基十七烷的结构简式吗 44 自学导引烷烃的命名1 烃基烃分子失去一个氢原子所剩余的原子团叫做烃基 烷烃失去一个氢原子剩余的原子团就叫烷基 用 R 表示 1 丙烷 CH3CH2CH3 分子失去一个氢原子后的烃基的结构简式有 CH2CH2CH3和两种不同的结构 它们分别叫做正丙基和异丙基 2 常见的烃基种类 甲基 乙基只有1种 丙基有2种 丁基有4种 戊基有8种 45 2 烷烃的习惯命名法 普通命名法 烷烃可以根据分子里所含碳原子数目来命名 碳原子数在十以内的用甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸来表示 碳原子数在十以上的用数字来表示 戊烷的三种异构体 可用 正戊烷 异戊烷 新戊烷 来区别 这种命名方法叫习惯命名法 3 烷烃的系统命名法 以2 3 二甲基己烷为例 对一般烷烃的系统命名可图示如下 46 名师解惑烷烃的系统命名法1 应用举例 1 选主链 最长碳链 选择包含碳原子数最多的碳链作为主链 将支链视为H原子 所得烷烃即为母体 如 烷烃中最长的碳链有8个碳原子 母体命名为辛烷 47 2 编序号 定支链以靠近支链的一端为起点 将主链中的碳原子用阿拉伯数字编号 以确定支链的位置 如 48 3 写名称在写名称时 需要使用短横线 逗号 等符号把支链的位置 支链的名称以及母体的名称等联系在一起 一般情况下 阿拉伯数字与中文文字之间用 隔开 当具有几个相同的支链时 则将这些支链合并表示 在支链名称前加上 二 三 等表示支链的个数 表示支链位置的阿拉伯数字之间用 间隔开 若有多种支链 则按照支链由简到繁的顺序先后列出 上述烷烃的名称为2 4 二甲基 5 乙基辛烷 49 2 注意事项 1 碳链等长 要选支链多的为主链 如 命名为2 甲基 3 乙基戊烷 2 编号的原则 靠支链最近的一端开始编号 靠近简单支链的一端开始编号 从使各支链编号的和为最小的一端开始编号 如 命名为3 4 5 三甲基 6 乙基辛烷 50 3 口诀总结选主链 称某烷 编序号 定支链 取代基 写在前 注位置 短线连 不同基 简到繁 相同基 合并算 烷烃的命名原则可归纳为 一长一近一多一小 即 一长 是主链要长 一近 是编号起点离支链要近 一多 是支链数目要多 一小 是支链位置号码之和要最小 51 典例导析知识点1 烷烃的系统命名例1写出下列物质的结构简式 1 2 4 二甲基 3 乙基己烷 2 2 4 二甲基 3 乙基戊烷解析由名称写结构式 首先应写出母体的结构 然后再在相应位置添加取代基 答案 1 2 52 跟踪练习1按系统命名法 的正确名称是 A 1 2 4 三甲基 1 4 二乙基丁烷B 3 5 6 三甲基辛烷C 3 甲基 2 5 二乙基己烷D 3 4 6 三甲基辛烷答案D 53 知识点2 有机化合物命名的正误判断例2下列有机物命名正确的是 A 3 3 二甲基 4 乙基戊烷B 3 3 4 三甲基己烷C 3 4 4 三甲基己烷D 1 2 3 三甲基戊烷解析解这种类型的题目一般步骤是按题给名称写出相应的结构简式 然后按系统命名法重新进行命名 对照检查 选择正确选项 例如A项 3 3 二甲基 4 乙基戊烷的结构简式是 它选错了主链 应是3 3 4 三甲基己烷 C项3 4 4 三甲基己烷的结构简式是 54 它的编号方向错误 应是3 3 4 三甲基己烷 故B项正确 C项错误 D项则为 应是2 3 二甲基己烷 D项错误 答案B 55 跟踪练习2下列烷烃命名错误的是 A 2 甲基丁烷B 2 2 二甲基丁烷C 2 3 二甲基丁烷D 2 甲基 3 乙基丁烷答案D 56 第2课时烯烃 炔烃 苯及其同系物的命名三维目标思维激活在系统命名中出现了一些 2 3 二 三 甲 乙 等 它们的含义一样吗 57 自学导引一 烯烃和炔烃的命名命名方法 与烷烃相似 即坚持最长 最多 最近 最简 最小原则 但不同点是主链必须含有双键或三键 1 选主链 选择包含双键或三键的最长碳链作主链 称为 某烯 或 某炔 2 编号定位 从距双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位 3 写名称 用阿拉伯数字标明双键或三键的位置 用二 三等标明双键或三键的个数 如 CH2 CH CH2 CH3名称 1 丁烯 58 名称 2 甲基 2 4 己二烯CH3 C C CH2 CH3名称 2 戊炔名称 4 甲基 1 戊炔名称 2 乙基 1 3 丁二烯 59 二 苯的同系物的命名1 苯的同系物的特征 1 只含有一个苯环 2 侧链均为饱和烷烃基 2 苯的同系物的命名苯的同系物的命名是以苯环为母体 侧链为取代基 如 1 习惯命名法如称为甲苯 称为乙苯 二甲苯有三种同分异构体 名称分别为邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 60 2 系统命名法 以二甲苯为例 若将苯环上的6个碳原子编号 可以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个甲基编号 61 名师解惑烯烃和炔烃的主链是否为最长碳链烯烃和炔烃的命名与烷烃的命名方法相似 不同的是主链必须含有双键或三键的最长碳链 但不一定就是该有机化合物的最长碳链 如 名称为5 甲基 2 3 二乙基 1 己烯 其主链上有6个碳原子 而该化合物中的最长碳链含有7个碳原子 62 典例导析知识点1 烷烃 烯烃 炔烃的命名例1下列有机物命名正确的是 A 3 3 二甲基丁炔B 3 甲基 2 乙基戊烷C 2 3 二甲基戊烯D 3 甲基 1 戊烯解析解答此类题的方法是先按题中的名称写出该有机化合物的结构简式 再按系统命名法检验是否正确 如果熟悉命名原则及烃类的命名一般规律可较快判断 不必逐一写出结构式分析 63 A项主链碳原子有3个以上的炔烃 要标明碳碳三键的位置 故A项不正确 B项的烷烃命名中 碳链1位上不可能有甲基 2位上不可能有乙基 3位上不可能有丙基 以此类推 否则 母体的选择必不符合选取最长碳链为母体的原则 B项中 2 乙基 是错误命名 B项不正确 C项主链碳原子数为3个以上的烯烃 必须标明双键的位置 该命名中戊烯未标明双键位置 所以C项错误 D项正确 答案D 64 跟踪练习1下列有机物中 按系统命名法命名正确的是 A 3 乙基 1 戊烯B 2 2 二甲基 3 戊烯C 二氯乙烷D 2 甲基 1 丁炔答案A 65 知识点2 信息的理解和应用例2萘环上的碳原子编号如 式 根据系统命名法 化合物 可称为2 硝基萘 则化合物 的名称应为 A 2 6 二甲基萘B 2 5 二甲基萘C 4 7 二甲基萘D 1 6 二甲基萘 66 解析萘环结构仅有2种位置的H原子 编号从 位开始 沿所在苯环顺次进行 故编号为 化合物 应为1 6 二甲基萘 答案D 67 跟踪练习2萘环上的位置可用 表示 如 下列化合物中 位有取代基的是 答案C 68 P711 二甲苯苯环上的一溴代物共有6种同分异构体 可用还原的方法制得3种二甲苯 它们的熔点分别列于下表 由此推断熔点为234 的一溴代二甲苯的结构简式为 熔点为 54 的分子结构简式为 69 用式量是43的烃基取代甲苯苯环上的一个氢原子 能得到的有机物种数 A 3种B 4种C 5种D 6种 70 第四节研究有机化合物的一般步骤和方法第1课时有机物的分离与提纯三维目标 71 思维激活发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的 在相当长的历史时期内 曾是生产乙醇的唯一工业方法 发酵液中乙醇的质量分数约为6 10 工业酒精的质量分数为95 你知道工业上是如何从发醇液中提纯制取95 的工业酒精吗 72 自学导引分离 提纯研究有机化合物一般要经过以下几个基本步骤 分离 提纯 元素定量分析 测定相对分子质量 波谱分析元素定量分析确定实验式 测定相对分子质量确定分子式 波谱分析确定结构式 1 蒸馏蒸馏是分离 提纯液态有机物的常用方法 适用条件 有机物的热稳定性较强 有机物与杂质的沸点相差较大 一般相差大于30 73 2 重结晶重结晶是提纯固态有机物的常用方法 适用条件 杂质在所选溶剂中溶解度很小或溶解度很大 易于除去 被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大 该有机物在热溶液中的溶解度较大 在冷溶液中的溶解度较小 冷却后易于结晶析出 实验装置与操作步骤加热溶解 趁热过滤 冷却结晶 08年广东卷 原因和方法 74 减压过滤装置包括瓷质的布氏漏斗 抽滤瓶 安全瓶和抽气泵 热过滤通常采用热漏斗过滤 它的外壳是用金属薄板制成的 其内装有热水 必要时还可在外部加热 以维持过滤液的温度 重结晶时常采用热过滤 如果没有热漏斗 可用普通漏斗在水浴上加热 然后立即使用 此时应注意选择颈部较短的漏斗 热过滤常采用折叠滤纸 75 76 77 3 萃取与分液 1 萃取包括液 液萃取和固 液萃取 液 液萃取的原理是 利用有机物在两种互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 固 液萃取的原理是 用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程 2 分液 利用互不相溶的液体的密度不同 用分液漏斗将它们一一分离出来 如下图所示 3 操作方法 混合振荡 静置分层 分液 78 4 色谱法原理 利用吸附剂对不同有机物吸附作用的不同 分离 提纯有机物 这种方法就是色谱法 常用吸附剂 碳酸钙 硅胶 氯化铝 活性炭等 79 名师解惑一 蒸馏1 实验装置图 如右图 80 2 实验 含有杂质的工业乙醇的蒸馏 注意事项 1 安装顺序 安装蒸馏仪器时要注意先从蒸馏烧瓶装起 根据加热器的高低确定蒸馏烧瓶的位置 然后再接水冷凝管 尾接管 接受器 锥形瓶 即 自下而上 先左后右 拆卸蒸馏装置时顺序相反 即 先右后左 2 加入几片碎瓷片 防止液体暴沸 3 加入工业乙醇的量应占蒸馏烧瓶容积的 一般为宜 4 温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处 5 冷凝管中的冷却水应从下口进 上口出 6 收集到的馏出物叫馏分 它只是某一温度范围内的蒸馏产物 仍然含有少量杂质 81 二 重结晶1 重结晶可以使不纯净的物质纯化 或使混合在一起的物质彼此分离 2 重结晶的效果与溶剂选择大有关系 最好选择对主要化合物是可溶性的 对杂质是微溶或不溶的溶剂 滤去杂质后 将溶液浓缩 冷却 即得纯制的物质 3 对杂质的溶解度非常大或非常小 前一种情况杂质留于母液内 后一种情况趁热过滤时杂质被滤除 4 溶剂的用量不能太大 如果太大 析出时留在溶剂中的物质会增加 应将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近饱和的溶液 5 多次重结晶得到物质的纯度更高 82 实验 苯甲酸的重结晶步骤 高温溶解 趁热过滤 冷却结晶 将1g粗苯甲酸加到100mL的烧杯中 再加入50mL蒸馏水 在石棉网上边搅拌边加热 使粗苯甲酸溶解 全溶解后再加入少量蒸馏水 然后使用短颈玻璃漏斗趁热将溶液过滤到另一个100mL的烧杯中 将滤液静置 使其缓慢冷却结晶 滤出晶体 探究 在苯甲酸重结晶的实验中 温度越低 苯甲酸的溶解度越小 为了得到更多的苯甲酸晶体 结晶时的温度是不是越低越好 提示 冷却结晶时 并不是温度越低越好 因为温度过低 杂质的溶解度也会降低 部分杂质也会析出 达不到提纯苯甲酸的目的 温度极低时 溶剂 水 也会结晶 给实验操作带来麻烦 83 三 萃取1 液 液萃取是分离 提纯有机物常用的方法 一般是用有机溶剂从水中萃取有机物 常用的仪器 分液漏斗 烧杯 铁架台 操作 加萃取剂后充分振荡 放到铁架台的铁圈上静止分层后 先打开分液漏斗上端活塞 再打开下端的旋塞 从下口将下层液体放出 并及时关闭旋塞 以防上层液体进入下层液体 上层液体从上口倒出 2 选用萃取剂的原则 和原溶液中溶剂互不相溶 溶质在萃取剂中的溶解度要大于原溶剂中的溶解度 萃取剂与被萃取的物质要易于分离 84 典例导析知识点1 混合物的分离 提纯的方法例1将除去下列括号内的杂质通常采用的方法填在横线上 1 CH3COONa NaCl 2 Br2 3 C2H5OH CH3COOH 解析蒸馏是根据液体沸点的不同 重结晶是根据固体溶解度的不同 而萃取是根据液态物质在不同溶剂中溶解度的不同进行的分离操作 答案 1 重结晶 2 萃取分液 常选用的是NaOH溶液 3 加NaOH后蒸馏 85 跟踪练习1将除去下列括号内的杂质通常采用的方法填在横线上 1 H2O NaCl MgCl2 2 CH3OH H2O 注 CH3OH为甲醇 沸点为64 7 3 KNO3 NaCl 答案 1 蒸馏 2 蒸馏 可加入生石灰 3 重结晶 86 知识点2 混合物的分离 提纯试剂的选择例2下图是分离乙酸乙酯 乙酸 乙醇的混合物操作步骤流程图 请在图中圆括号内填入适当的试剂 在方括号内填入适当的分离方法 在方框内填入所分离的有关物质的化学式 87 解析三者为互溶的液体 CH3COOCH2CH3不溶于水 CH3COOH CH3CH2OH均易溶于水 故可先用水溶液分离出CH3COOCH2CH3 乙醇 乙酸的沸点相差不大 78 117 且极易互溶 故设法将CH3COOH转化为盐类 而后利用蒸馏法得到CH3CH2OH 最后将乙酸盐再转化为CH3COOH 蒸馏得到即可 答案a 饱和Na2CO3 分液 蒸馏b H2SO4 蒸馏A CH3COOCH2CH3B CH3CH2OH CH3COONaC CH3COONaD CH3COOHE CH3CH2OH 88 跟踪练习2下列实验方案不合理的是 A 加入饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸等B 可用蒸馏法分离苯和硝基苯的混合物C 可用苯将溴从溴苯中萃取出来D 可用水来鉴别苯 乙醇和四氯化碳答案C 89 第2课时有机物分子结构的确定三维目标 90 思维激活1 怎样用实验证明某可燃物分子组成中是否含有碳 氢两种元素 2 乙醇 CH3CH2OH 和二甲醚 CH3OCH3 的分子式都为C2H6O 你如何确定分子式为C2H6O的物质的类别 提示 乙醇和二甲醚属于同分异构体 通过结构分析能确定二者的类别 借助跟Na反应也可以确定二者的类别 91 自学导引一 元素分析与相对分子质量的测定1 元素分析定性分析 用化学方法鉴定有机物分子的元素组成 如燃烧后C CO2 H H2O Cl HCl 定量分析 将一定量有机物燃烧后分解为简单有机物 并测定各产物的量 从而推算出各组成元素的质量分数 实验式 表示有机物分子所含元素的原子最简单的整数比 92 1 实验方法 李比希氧化产物吸收法用CuO将仅含C H O元素的有机物氧化 氧化后产物H2O用无水CaCl2吸收 CO2用KOH浓溶液吸收 分别称出吸收前后吸收剂的质量 计算出碳 氢原子在分子中的含量 其余的为氧原子的含量 现代元素分析法 2 数据处理碳 氢 氧在某有机物中的原子个数比n C n H n O 2 元素分析只能确定组成分子的各原子最简单的整数比 93 例1 3 26g样品燃烧后 得到4 74gCO2和1 92gH2O 实验测得其相对分子质量为60 求该样品的实验式和分子式 1 求各元素的质量分数 2 求样品分子中各元素原子的数目 N 之比 3 求分子式通过实验测得其相对分子质量为60 这个样品的分子式 实验式 n 94 例2 实验测得某烃A中含碳85 7 含氢14 3 在标准状况下11 2L此化合物气体的质量为14g 求此烃的分子式 95 例3 6 0g某饱和一元醇跟足量的金属钠反应 让生成的氢气通过5g灼热的氧化铜 氧化铜固体的质量变成4 36g 这时氢气的利用率是80 求该一元醇的分子 96 例4 有机物A是烃的含氧衍生物 在同温同压下 A蒸气与乙醇蒸气的相对密度是2 1 38gA完全燃烧后 若将燃烧的产物通过碱石灰 碱石灰的质量会增加3 06g 若将燃烧产物通过浓硫酸 浓硫酸的质量会增加1 08g 取4 6gA与足量的金属钠反应 生成的气体在标准状况下的体积为1 68L A不与纯碱反应 通过计算确定A的分子式和结构简式 97 2 相对分子质量的测定 质谱法 1 原理 用高能电子流等轰击样品分子 使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子 分子离子和碎片离子具有不同的相对质量 它们在磁场的作用下 到达检测器的时间将因质量的不同而有先后 其结果被记录为质谱图 2 质荷比 分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值 由上图可看出 质荷比最大的数据是46 这就表示了未知物质A的相对分子质量 98 直接法 最简式法 商余法 化学方程式法 通式法 99 100 二 分子结构的确定仅仅确定了有机物的分子式 还不能弄清分子内部的结构 如前面提到未知物A的相对分子质量为46 实验式的相对分子质量也为46 因此实验式就是分子式 即C2H6O 但它可能出现两种结构 和 因此只有鉴定分子结构才能确定 鉴定结构的方法有物理方法和化学方法 化学方法主要是鉴别官能团 物理方法主要有红外光谱 核磁共振氢谱等方法 101 1 红外光谱在有机物分子中 组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态 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 从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息 102 例如 上面提到的未知物A的红外光谱图 如下图 上发现有O H键 C H键和C O键的振动吸收 因此 可以初步推测该未知物A是含羟基的化合物 结构简式可写为C2H5 OH 103 2 核磁共振氢谱氢原子核具有磁性 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 从核磁共振氢谱图上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目 未知物A C2H5 OH 的核磁共振氢谱有三个峰 如图1 峰面积之比是1 2 3 它们分别为羟基的一个氢原子 亚甲基 CH2 上的两个氢原子和甲基上的三个氢原子的吸收峰 而二甲醚 CH3OCH3 中的六个氢原子均处于相同的化学环境 只有一种氢原子 应只有一个吸收峰 如图2 104 从上述未知物A的红外光谱和核磁共振氢谱可知 1 红外光谱图表明有羟基 OH C O键和C H键红外吸收峰 2 核磁共振氢谱有三种类型氢原子的吸收峰因此 未知物A的结构简式应该是CH3CH2OH 而不是CH3OCH3 105 106 名师解惑确定有机物分子式的方法 1 实验式法 首先根据题意求出烃的实验式 设为CaHb x 107 2 物质的量关系法 由密度或其他条件 求摩尔质量 求1mol分子中所含各元素原子的物质的量 求分子式 3 化学方程式法 代数法 利用化学方程式及题干要求 列方程组 求解未知数值 求分子式 4 通式法 题干要求或物质性质 确定类别及组成通式n值 分子式 直接法 5 商余法 M 12M 14 108 典例导析知识点1 核磁共振氢谱的考查例1为测定某有机化合物A的结构 进行如下实验 分子式的确定 1 将有机物A置于氧气流中充分燃烧 实验测得生成5 4gH2O和8 8gCO2 消耗氧气6 72L 标准状况下 则该物质中各元素的原子个数比是 2 用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量得到如图 所示质谱图 则其相对分子质量为 该物质的分子式是 3 根据价键理论 预测A的可能结构并写出结构简式 109 结构式的确定 4 核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值 信号 根据峰值 信号 可以确定分子中氢原子的种类和数目 例如 甲基氯甲基醚 Cl CH2 O CH3 有两种氢原子 如图 经测定 有机物A的核磁共振氢谱示意图如图 则A的结构简式为 110 111 解析 1 据题意有 n H2O 0 3mol 则有n H 0 6mol n CO2 0 2mol 则有n C 0 2mol 据氧原子守恒有n O n H2O 2n CO2 2n O2 0 3mol 2 0 2mol 2 0 1mol 则N C N H N O n C n H n O 2 6 1 2 据 1 可知该有机物的实验式为C2H6O 假设该有机物的分子式为 C2H6O m 由质谱图知其相对分子质量为46 则46m 46 即m 1 故其分子式为C2H6O 3 由A的分子式为C2H6O可知A为饱和化合物 可推测其结构为CH3CH2OH或CH3OCH3 4 分析A的核磁共振氢谱图可知 A有三种不同类型的H原子 CH3OCH3只有一种类型的H原子 故A的结构简式为CH3CH2OH 答案 1 2 6 1 2 46 C2H6O 3 CH3CH2OH CH3 O CH3 4 CH3CH2OH 112 跟踪练习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 解析根据核磁共振氢谱中出现两组峰的情况分析 A项中氢原子数之比为3 1 B项中氢谱出现的是三组峰 C项中氢原子数之比为3 4 D项正确 答案D 113 知识点2 红外光谱的考查例2下图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱谱图 则该有机物的结构简式为 解析由图可知 分子中有C O和C O C结构 即分子里有酯基 所以该有机物可能的结构简式为CH3CH2COOCH3 CH3COOCH2CH3 HCOOCH2CH2CH3 HCOOCH CH3 2 答案CH3CH2COOCH3 CH3COOCH2CH3 HCOOCH2CH2CH3 HCOOCH CH3 2 114 跟踪练习2某有机物由C H O三种元素组成 它的红外吸收光谱表明有羟基和烃基上C H键的红外吸收峰 且烃基与羟基上氢原子数之比为3 1 它的相对分子质量为32 试写出该有机物的结构简式 解析从相对分子质量为32确定其羟基个数只能是1个 则由烃基氢与羟基氢个数比为3 1确定烃基氢为3个 则有机物为甲醇 其结构简式为CH3 OH 答案CH3 OH 115 本章小结知识整合 116 高考体验1 2009年海南 1 下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是 A 2 2 3 3 四甲基丁烷B 2 3 4 三甲基戊烷C 3 4 二甲基己烷D 2 5 二甲基己烷答案D 117 2 2009年上海 3 有机物的种类繁多 但其命名是有规则的 下列有机物命名正确的是 答案C 118 3 2009年宁夏理综 8 3 甲基戊烷的一氯代产物有 不考虑立体异构 A 3种B 4种C 5种D 6种解析我们可以根据3 甲基戊烷的碳架进行分析 可知1和5 2和4上的H是对称的 加上3位上的氢和3位甲基上的氢 不难得到3 甲基戊烷的一氯代物有4种 答案B 119 4 2009年安徽理综 8 北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S 诱抗素制剂 以保持鲜花盛开 S 诱抗素的分子结构如图 下列关于该分子说法正确的是 A 含有碳碳双键 羟基 羰基 羧基B 含有苯环 羟基 羰基 羧基C 含有羟基 羰基 羧基 酯基D 含有碳碳双键 苯环 羟基 羰基解析从图示可以分析 该有机物的结构中存在3个碳碳双键 1个羰基 1个醇羟基 1个羧基 A项正确 答案A 120 第二章烃和卤代烃第一节脂肪烃第1课时烷烃和烯烃三维目标 121 思维激活什么是烃 烃是如何分类的 你知道打火机里面的液体是什么 为什么释放出来立即变成气体 122 自学导引一 甲烷和乙烯1 甲烷甲烷的分子式 CH4 结构式 电子式 空间构型 正四面体结构 甲烷的物理性质 无色 无味的气体 密度比空气小 极难溶于水 甲烷的化学性质 甲烷比较稳定 与高锰酸钾等强氧化剂不反应 与强酸强碱也不反应 1 与氧气反应的化学方程式 CH4 2O2CO2 2H2O 2 与氯气反应的化学方程式 CH4 Cl2CH3Cl HCl等 反应类型 取代反应 123 2 乙烯乙烯的分子式 C2H4 结构式 电子式 结构简式 CH2 CH2 空间构型 6个原子共平面 乙烯的化学性质 1 乙烯的燃烧 C2H4 3O22CO2 2H2O 124 2 乙烯的加成反应 请写出乙烯与H2 Br2 HCl H2O的加成反应方程式 CH2 CH2 H2CH3CH3CH2 CH2 Br2 CH2BrCH2BrCH2 CH2 HCl CH3CH2ClCH2 CH2 H2OCH3CH2OH 3 乙烯的加聚反应方程式 nCH2 CH2 125 根据表2 1中烷烃的沸点和相对密度 以分子中碳原子数为横坐标 以沸点或相对密度为纵坐标 制作分子中碳原子数与沸点或相对密度变化的曲线图 126 127 128 129 130 二 烷烃 烯烃性质的比较1 物理性质递变规律随着碳原子数的增多 1 状态 由气态到液态 再到固态 2 溶解性 都不易溶于水 易溶于有机溶剂 3 熔 沸点 熔 沸点逐渐升高 4 密度 密度逐渐增大 131 2 化学性质由于烷烃和烯烃的结构不同 使其化学性质也存在着较大的差异 请完成下列空白 并加以对比总结 CnH2n 2 CnH2n 132 2 加成反应 1 概念 有机物分子中双键 或三键 两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应 如不饱和碳原子与H2 X2 H2O的加成 2 加成反应有两个特点 反应发生在不饱和键上 不饱和键中不稳定的共价键断裂 然后不饱和原子与其他原子或原子团以共价键结合 加成反应后生成物只有一种 不同于取代反应 133 三 烯烃的顺反异构1 烯烃的同分异构体烯烃存在同分异构现象2 顺反异构由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同而产生的异构现象称为顺反异构 两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧称为顺式结构 两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧称为反式异构 如 名称 顺 2 丁烯名称 反 2 丁烯 134 3 1 3 丁二烯的加成1 3 丁二烯分子内含有两个双键 当它与一分子氯气发生加成时 有两种方式 1 2 加成 1 3 丁二烯分子中一个双键断裂 两个氯原子分别与1号碳原子和2号碳原子相连 1 4 加成 1 3 丁二烯分子中两个双键断裂 两个氯原子分别与1号碳原子和4号碳原子相连 在2号碳原子和3号碳原子之间形成一个新的双键 135 1 3 丁二烯的完全加成1 3 丁二烯分子内含有两个双键 当它与二分子氯气发生加成时 发生完全加成 生成 1 2 3 4 四溴丁烷 136 3 聚合反应 1 概念 由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量较大的高分子化合物的反应 如加聚反应 缩聚反应 nCH2 CH2 2 加聚反应的反应机理是 碳碳双键断裂后 小分子彼此拉起手来 形成高分子化合物 可以用下式表示 137 二 烯烃的顺反异构是不是所有的烯烃都能形成顺反异构 并不是所有的烯烃都能形成顺反异构 双键同侧连接两个相同的原子或原子团的烯烃就不能形成顺反异构 产生顺反异构的条件是 构成双键的任意一个碳原子上所连接的2个原子或原子团都要不相同 如果用a b表示双键碳原子上不同的原子或原子团 那么 因双键所引起的顺反异构如下所示 138 典例导析知识点1 有机反应类型例1已知1体积某气态烃只能与1体积Cl2发生加成反应 生成氯代烷 且1mol此氯代烷可与4mol氯气发生完全的取代反应 则该烃的结构简式为 A CH2 CH2B CH3CH CH2C CH3CH3D CH3CH2CH CH2解析1体积该烃只能与1体积Cl2发生加成反应 说明该分子中只含有1mol双键 生成物可与4molCl2发生完全的取代反应 说明1mol该烃中共有4molH 只有A项符合题意 答案A 139 跟踪练习1有机化学中的反应类型较多 请将下列反应归类 由乙烯制氯乙烷 乙烷在空气中燃烧 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 由乙烯制聚乙烯 甲烷与氯气在光照条件下反应其中属于取代反应的是 填序号 下同 属于氧化反应的是 属于加成反应的是 属于聚合反应的是 答案 140 知识点2 烯烃的结构和性质例2由乙烯推测丙烯的结构或性质正确的是 A 分子中3个碳原子在同一直线上B 分子中所有原子在同一平面上C 与HCl加成只生成一种产物D 能使酸性KMnO4溶液褪色解析丙烯的结构简式为CH3CHCH2 分子中3个碳原子在同一平面上 A项错误 丙烯分子中的CH3中C和H并不共面 B项错误 丙烯与HCl加成生成CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3 C项错误 丙烯分子中含有碳碳双键 可使酸性KMnO4溶液褪色 D项正确 答案D 141 跟踪练习2除去乙烷中少量乙烯的最好方法是 A 催化加氢B 通入足量溴水中C 点燃D 通入足量酸性KMnO4溶液中解析乙烯是不饱和烃 能与溴水 酸性KMnO4溶液反应 但酸性KMnO4溶液氧化乙烯时 会产生一些其他气体混杂在乙烷中 而乙烯与Br2发生加成反应 不会产生其他气体 答案B 142 第2课时炔烃三维目标思维激活我们常见到大货车在刚发动或爬坡的时候 排出的尾气都是黑烟 而小汽车却没有这种现象 为什么 用来切割或焊接金属的氧炔焰是利用了什么原理来切割或焊接金属的 143 自学导引一 炔烃1 乙炔的组成和结构乙炔的分子式 C2H2 电子式 结构式 H C C H 结构简式 CH CH 注意 从乙炔分子的电子式 结构式 结构简式可看出 乙炔分子中含有 C C 结构 通常称它为碳碳三键 从乙炔分子的两种模型可看出 乙炔分子里4个原子均在同一条直线上 从乙炔的分子组成与结构情况看 乙炔属于不饱和烃 常见的直线形分子有 所有双原子分子 CO2 CS2 HC CH等 144 2 乙炔的制取 1 主要化学方程式 CaC2 2H2O CH CH Ca OH 2 2 常见装置 如下图所示 图中酸性高锰酸钾溶液也可用溴水或溴的四氯化碳溶液代替 145 3 收集方法一般用排水法收集乙炔 4 注意事项 实验装置在使用前要先检查气密性 盛电石的试剂瓶要及时密封 严防电石吸水而失效 取电石要用镊子夹取 切忌用手拿 作为反应容器的烧瓶在使用前要进行干燥处理 向烧瓶里加入电石时 要使电石沿烧瓶内壁慢慢滑下 以防电石打破烧瓶 制取乙炔时 由于CaC2与水反应激烈 并产生泡沫 所以为防止产生的泡沫进入导管 应在导气管口附近塞入少量棉花 146 电石与水反应很剧烈 为得到平稳的乙炔气流 可用饱和食盐水代替水 并用分液漏斗控制水流的速度 水逐滴慢慢地滴入 当乙炔气流达到所需要求时 要及时关闭漏斗活塞 停止加入水 乙炔制备的反应原理虽是 固 液 气 类型 但制取乙炔不能用启普发生器或具有启普发生器原理的实验装置 原因是 a 碳化钙吸水性强 与水反应剧烈 不能随用 随停 b 反应过程中放出大量的热 易使启普发生器炸裂 c 生成的Ca OH 2呈糊状 易堵塞球形漏斗 147 工业上用生石灰和焦炭在高压电弧作用下反应制备电石 CaO 3CCaC2 CO 这样制得的电石中往往含有CaS Ca3P2 因此制得的乙炔气体往往含有H2S PH3而有特殊的臭味 CaS 2H2O Ca OH 2 H2S Ca3P2 6H2O 3Ca OH 2 2PH3 3 乙炔的物理性质纯净的乙炔是无色 无味的气体 密度 1 16g L 1 比空气小 微溶于水 易溶于有机溶剂 俗称电石气 148 4 乙炔的化学性质 1 氧化反应乙炔燃烧时 火焰明亮并伴有浓烈的黑烟 这是由于乙炔含碳量较高 燃烧的化学方程式为2C2H2 5O24CO2 2H2O 乙炔与空气混合后遇火会发生爆炸 所以点燃乙炔前必须进行验纯 乙炔能使酸性KMnO4溶液褪色 2 加成反应乙炔能使溴的四氯化碳溶液褪色 反应的化学方程式为CH CH 2Br2 CHBr2 CHBr2 149 完成下列化学方程式 CH CH H2CH2 CH2 CH CH 2H2CH3 CH3 CH CH HClCH2 CHCl nCH2 CH Cl 聚氯乙烯 150 5 炔烃 1 分子中含有碳碳三键的不饱和脂肪烃叫做炔烃 炔烃的通式是CnH2n 2 n 2 乙炔是最简单的炔烃 2 随着分子中碳原子数的增加 炔烃的沸点升高 密度增大 状态由气态到液态 最后到固态 炔烃的化学性质与乙炔相似 容易发生氧化反应和加成反应等 炔烃能使溴的CCl4溶液 溴水 酸性KMnO4溶液褪色 151 二 脂肪烃的来源及其应用1 脂肪烃的来源及其应用脂肪烃的来源有石油 天然气 煤等 石油中含有1 50个碳原子的烷烃及环烷烃 石油通过常压分馏可以得到石油气 汽油 煤油 柴油等 而减压分馏可以得到润滑油 石蜡等分子量较大的烷烃 通过石油的催化裂化及裂解可以得到较多的轻质油和气态烯烃 气态烯烃是最基本的化工原料 而催化重整是获得芳香烃的主要途径 天然气的化学组成主要是烃类气体 以甲烷为主 按体积分数计约占80 90 天然气是高效清洁燃料 也是重要的化工原料 煤也是获得有机化合物的源泉 通过煤焦油的分馏可以获得各种芳香烃 通过煤的直接或间接液化 可以获得燃料油及多种化工原料 152 2 比较两种化学工艺 分馏与催化裂化石油分馏是利用石油中各组分的沸点不同而加以分离的技术 分为常压分馏和减压分馏 常压分馏得到石油气 汽油 煤油 柴油和重油 重油再进行减压分馏得到润滑油 凡士林 石蜡等 减压分馏是利用低压时液体的沸点降低的原理 使重油中各成分的沸点降低而进行分馏 避免了高温下有机物的炭化 石油催化裂化是将重油成分 如石油 在催化剂存在下 在460 520 及100 200kPa的压强下 长链烷烃断裂成短链的烷烃和烯烃 从而大大提高汽油的产量 如C16H34 C8H18 C8H16 153 名师解惑一 烃的燃烧规律燃烧的通式 CxHy x O2 xCO2 H2O 1 等物质的量的烃完全燃烧耗氧量决定于 x 2 在同温同压下 1体积气态烃完全燃烧生成x体积CO2 当为混合烃时 若x 2 则必含甲烷 3 等质量的烃完全燃烧时 因1molC耗O21mol 4molH耗O21mol 故质量相同的烃 H 越高 耗氧量越多 生成的水越多 CO2越少 4 实验式相同的有机物 不论以何种比例混合 只要混合物的总质量一定 完全燃烧后生成CO2和H2O及其耗氧量也一定相等 154 由此可知 体积的变化与水的状态和氢原子的个数有关 而与碳原子的个数无关 特别注意CH4