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安徽省泗县一中09高考总复习之有机化学题有机化学专题一 基本概念【知识要点】1掌握有机物的结构特点及其结构与性质的关系；了解有机物与无机物的特点。2了解有机物化合物数目众多和同分异构现象普遍存在的本质原因。理解同分异构、同系物等概念，能够辨认同分异构体、同系物，能够书写、补写同分异构体及同分异构体种类。3掌握基本有机分子的空间构型，并能由此发散，应用到分析其它有机分子的空间构型。【知识要点讲解】一、同系物、同分异构体1同系物搞清同系物、同分异构体的概念；把握两者的判断标准；认识并掌握同系物、同分异构体的特点和一般规律。(1)同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同。(2)同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。(3)同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。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)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。2同分异构体(1)同分异构体的概念：凡分子式相同，但分子结构不同，因而性质也不同的几种化合物互称同分异构体。同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质。可以是有机物，也可以是无机物。中学阶段涉及的同分异构体常见的有三类：(1)碳链异构 (2)位置(官能团位置)异构 (3)异类异构(又称官能团异构)例2下列各组物质中，两者互为同分异构体的是：CuSO43H2O和CuSO45H2O NH4CNO和CO(NH2)2C2H5NO2和NH2CH2COOH Pu(H2O)4Cl3和Pu(H2O)2Cl22H2OClA B C D解析：同分异构体是分子式相同，但结构不同。CuSO43H2O和CuSO45H2O组成就不同，肯定不能称为同分异构体；NH4CNO和CO(NH2)2分子式相同，但前者是盐，而后者是尿素，是有机物，结构肯定不同，互为同分异构体；C2H5NO2和NH2CH2COOH，一个是硝基化合物，一个是氨基酸，分子式又相同，互为异类异构；Pu(H2O)4Cl3和Pu(H2O)2Cl22H2OCl后者中有两分子的水为结晶水而前者没有，所以结构不同，互为同分异构体。正确选项为B。例3如果定义有机物的同系列是一系列结构简式符合： (其中n=0、1、2、3)的化合物。式中A、B是任意一种基团(或氢原子)，w为2价的有机基团，又称为该同系列的系差。同系列化合物的性质往往呈现规律性变化。下列四组化合物中，不可称为同系列的是：ACH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3BCH3CHCHCHO CH3CHCHCHCHCHO CH3(CH=CH)3CHOCCH3CH2CH3 CH3CHClCH2CH3 CH3CHClCH2CHClCH3DClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3解析：此题是95年全国高考题，也是一个信息题，信息中给出了一个新的概念同系列。在课堂上我们学习过同系物这一概念。这就形成了两个非常相近的概念，需要我们在理解新信息的基础上，进行对比、辨析，然后运用解题。同系物是指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。而同系列是指结构相似，在结构上相差一个或若干个重复结构单元的物质。据此可迅速作出判断，正确选项为C。(嗨！你找出了A、B、D的系差即W并写出A、B、D的通式了吗？)(2)类别异构的常见情况烯烃环烷烃 炔烃二烯烃苯及苯的同系物多烯 饱和一元醇和醚酚类芳香醇芳香醚 醛酮烯醇环氧烷烃羧酸酯羟基醛 硝基化合物氨基酸葡萄糖果糖 蔗糖麦芽糖请大家写出他们的分子组成通式或分子式并注意碳原子的取值范围。各类有机物分子组成通式的推算和书写，这也是大家必须要掌握的内容之一，而且这也是理科综合的重要内容。要注意总结并寻找规律。我们知道，当烃分子中的碳原子个数为n时，其中氢原子个数的最大数值为2n+2，这是氢原子个数的上限值。以链状烷烃分子结构和分子组成通式CnH2n+2为基础进行分析和比较：在结构中，若增加一个CC或CO双键，就少2H；在结构中若出现一个CC就少4H；在结构中若出现一个环状结构也少2H；所以，烯烃和环烷烃的分子组成通式都为CnH2n；炔烃和二烯烃的分子组成通式都为CnH2n-2；苯和苯的同系物，结构中有苯环结构，苯环可以看成是具有3个CC双键和一个环状结构，氢原子个数应在烷烃的基础上减去428个，故苯和苯的同系物的分子组成通式为：CnH2n+2-42即CnH2n-6 (n6)。这种书写分子组成通式的方法叫做“烷烃衍生法”。其他各类烃及烃的衍生物的分子组成通式，也可以用同样的方法进行书写。但是，对于像： 这样一组有机化合物的分子组成通式，用上面的“烷烃衍生法”书写就比较困难了。观察这组物质很像数学上的等差数列，化学上把这样一组结构相似，在结构上相差一个或若干个重复结构单元的物质称为同系列。所以，这组物质的分子组成通式就可以利用等差数列的通项公式：an=a1+(n-1)d写出。对比可以看出系差d为C4H2，因此上面这组物质的分子组成通式为：C6H6+(n-1)C4H2即C4n+2H2n+4。我们把这种书写同系物的分子组成通式的方法叫做“数列公式法”。注意：1“烷烃衍生法”适用于书写可称为同系物的一系列物质的分子组成通式；而“数列公式法”适用于书写不可称为同系物但可称为同系列的一系列物质的分子组成通式。2这两种不同方法书写出来的分子组成通式中n的化学意义是不同的。要注意体会和把握。你注意到了吗？例4下面的几种物质都属于萘的同系物。 萘和萘的同系物的分子组成通式为：ACnH2n-6 (n11) BCnH2n-8 (n10)CCnH2n-10 (n10) DCnH2n-12 (n10)解析：本题明确提出要求确定“萘和萘的同系物的分子组成通式”。因此应用“烷烃衍生法”书写。根据它们分子中含有萘环结构，碳原子个数为n时，氢原子个数应在2n+2的基础上减少14，得到萘和萘的同系物的分子组成通式为CnH2n+2-14。即CnH2n-12，其中n值不得小于10。故正确答案为选项D。思考：若用通式表示下面这一系列化合物，则其通式可表示为什么形式？ 提示：可视为同系列，用“数列公式法”书写，系差为C6H2，通式为C6n+4H2n+6。(3)同分异构体的书写把握结构对称性：采用“对称轴”法对于碳链异构和官能团的位置异构，都重在把握结构的对称性，采用“对称轴”法确定。有了对称轴之后，只需考虑分子结构中对称轴一侧的支链或官能团的取代位置，不能超越对称轴至另一侧，但可以在对称轴的轴线的当前位置上。例5进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是A(CH3)2CHCH2CH2CH3 B(CH3CH2)2CHCH3C(CH3)2CHCH(CH3)2 D(CH3)3CCH2CH3解析：首先要能快速的把这种缩写的结构简式改写成展开的结构简式，甚至可以写成碳架结构，然后根据对称性确定其一氯代物异构体数目。不同的异构体的沸点肯定不同。正确选项为D。 实现思维有序性书写同分异构体时要思维有序：先写碳链异构的各种情况，然后书写官能团的位置异构，最后书写类别异构，这样可避免漏写。二价取代物在一价取代物的基础上书写。注意：把握好这两点可避免重复书写和漏写同时，一定要掌握从已知有机化合物的分子式，导出可能的同分异构体的结构简式这一基本技能。通常情况下，写出异构体结构简式时一般按下列步骤有序写出：(1)根据分子式先确定可能的官能团异构有几类；(2)在每一类异构中先确定不同的碳链异构；(3)再在每一条碳链上考虑官能团的位置异构有几种；这样考虑思路清晰，写出有序，思维不会混乱。写出时还要注意避免出现重复或遗漏的现象，还应注意遵循碳原子价数为4，氧原子价数为2，氢原子价数为1的原则。例6请写出C5H12O的同分异构体解析：根据分子式可知，其类别异构有饱和一元醇和醚两类。五个碳原子可形成的碳链异构如下： 当其为醇时，利用对称性，可能的结构即OH的位置异构可表示如下： 由以上可看出属于醇的结构有8种。同理，根据对称性，属于醚的可能结构即“O”在碳链中的可能位置有以下6种。 所以，C5H12O的同分异构体共有14种。热门烃基丁基丁基共有四种，而丙基只有两种，戊基则多达八种。因丙基数目太少，而戊基数目又太多，所以在近年的高考和模拟题中常涉及丁基异构的问题。例7已知丁基共有四种，不必试写，立即可断定分子式为C5H10O的醛应有几种A3种 B4种 C5种 D6种解析：分子式为C5H10O的醛可以看作是丁基上连接一个醛基所得，而丁基只有四种，所以选B。例8液晶是一类新型材料。MBBA是一种较好的液晶化合物。它可以看作是由醛A和胺B去水缩合产物： (1)对位上有一个C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是： _、_。(2)醛A有异构体甚多。其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个，它们是： _、_。解析：(1)还是要熟练书写丁基的四种结构。(2)补写同分异构体时一定要注意分析已经提供的结构中所展现出来的信息。酚羟基与羧基所形成的酯，教材中没有涉及到，但根据本题的信息可以分析出来，自学能力、分析信息、理解信息、应用信息的能力正是中学阶段要培养的。答案：、“占位”思想的应用例9已知A为 ，萘环上的二溴代物有九种，则A分子萘环上的四溴代物异构体数目为_种。解析：环上已经连接有两个甲基了，还有六个位置可以被取代，二溴代物的萘环上有4个H，2个Br；而四溴代物的萘环上连的是4个Br，2个H；如把四溴代物的4个Br换成4个H，2个H换成2个Br；就恰好为二溴代物，即两种结构相当，所以异构体数目也一定相等。只要注意运用这种“占位”意识，同时注意数据“互补”，就不必一一试写，而由已知情况推导。所以，A的一溴代物有多少种，五溴代物就有多少种(2+4=6, 1+5=6)。、“先多后少”的思想在有多种取代基，而且取代基的数目不同时，一般先写取代基数目比较多的，然后再写取代基数目相对比较少的。如：要写二甲基氯苯的可能结构，考虑到取代基有两种，一种是甲基，一种是氯原子。甲基有两个而氯原子只有一个，所以先在苯环上固定两个甲基的位置，再在它的基础上考虑氯原子的位置。这样就比较有序，而且快捷。 以上书写过程，清楚的体现了一个有序书写的过程。根据苯分子是一个平面正六边形结构，甲苯只有一种；根据甲苯的对称性，写出了三种二甲苯；根据三种二甲苯各自的对称性，写出了二甲基氯苯的六种结构。如果有多种取代基，但各种取代基的数目相等，则可以一一考虑，层层深入。例102000年，国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂，苯丙醇胺(英文缩写为PPA)结构简式如下： 苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是： 将苯基、氨基、羟基在碳链上的位置变换，可写出多种同分异构体，请写出H2N、HO不连在同一个碳原子上的同分异构体的结构简式 _。解析：此题是2000年的高考对同分异构体的考察题。属于有条件限制的同分异构体的书写问题，其中的条件限制信息有两点：1苯基、氨基、羟基在碳链上的位置变换，据此可知碳链仅是：CCC。 2H2N、HO不连在同一个碳原子上。同时我们知道苯基、氨基、羟基的数目也是相等的，都是一个。所以可以根据信息依次固定。可以先在碳链上固定苯基，根据碳链的对称性： 。苯基在碳链上有两种不同的位置： 在这两种结构中，前者没有对称性，而后者仍有对称性(如虚线所示)，因此，如果再连接氨基，前者有三种，而后者只有两种，具体如下所示： 在以上所得结构中，只有最后一种有对称性(如上虚线所示)，而H2N、HO不连在同一个碳原子上，所以前四种中，HO各有两种连接方式，最后一种HO只有一种连接方式共得到九种结构，具体如下所示： 在以上的九种结构中补齐碳链上的氢原子即为题目所要求书写的同分异构体的结构简式。、几种重要的立体异构例11.1，2，3-三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷环平面的上下，因此有如下2个异构体。 是苯基，环用键线表示，C、H原子都未画出，据此，可判断1，2，3，4，5-五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同一平面上)的异构体数是：A4 B5 C6 D7解析：此题是98年全国高考题。以三元环取代物的几何异构来给予信息，突出考察自学能力、信息迁移能力，并在此基础上考察逻辑思维、抽象思维和空间概念。解题时，我们把环戊烷用键线式写在纸平面上。在纸平面下方的氯原子可不写出，在纸平面前方的则用碳原子上画小圈的方法表示。五个氯原子都在下方、一个氯原子在前方的都只有一种结构，在纸平面前方有两个氯原子的则有两种结构： 在纸平面前方有三个氯原子的与在纸平面前方有两个氯原子的结构重复；在纸平面前方有四个、五个氯原子的分别跟在纸平面前方有一个氯原子、全部在纸平面下方的重复。所以共有4个异构体。正确答案为选项A。例12金刚烷的结构如图 ，它可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型。请根据中学学过的异构现象判断由氯原子取代金刚烷亚甲基(CH2)中氢原子所形成的二氯取代物的种类A4种 B3种 C2种 D6种解析：此题属于有条件限制的同分异构体数目的判断。判断的仅是由氯原子取代金刚烷亚甲基(CH2)上的氢原子所形成的二氯取代物的种类。但此题还有一点关键是要根据金刚烷的结构可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型，判断出它是一个高度对称的结构，整个结构由四个完全等同的立体六元环构成。因此，金刚烷六个亚甲基(CH2)上的氢原子是完全等效的，金刚烷亚甲基(CH2)中氢原子所形成的一氯取代物只有一种。而二氯代物可以在一氯代物的基础上书写： 由以上左图可以看出当亚甲基有一个氯原子取代后，亚甲基上氢原子有右图所示的三种环境。所以，由氯原子取代金刚烷亚甲基(CH2)中氢原子所形成的二氯取代物只有三种。正确选项为B。思考：金刚烷的一氯取代物有多少种？二氯取代物有多少种？例13PtCl62-离子具有正八面体的空间结构，如图所示。 Pt原子位于正八面体的中心，Cl离子位于正八面体的6个顶点，若用2个NH3分子替换2个Cl离子，则Pt(NH3)2Cl4分子的同分异构体数目是多少？提示：大家一定要树立比较强的空间想象能力，首先要注意到正八面体的八个顶点是完全等效的，所以Pt(NH3)Cl5只有一种，Pt(NH3)2Cl4分子的同分异构体数目只有两种。 相同的数字代表等效位置专题二? 有机分子空间构型一、四个基本结构单元 (1)甲烷为正四面体结构，键角10928。(2)乙烯为平面型结构，键角120。(3)乙炔为直线型结构，键角180。(4)苯为平面型结构，键角120。(5)在1,3-丁二烯分子中，四个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，键角接近120。二、注意事项1、以碳原子和化学键为立足点，若氢原子被其它原子所代替，其键角基本不变。例1、甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是：（ ）A、CH3Cl不存在同分异构体 B、CH2Cl2不存在同分异构体 C、CHCl3不存在同分异构体 D、CH4中四个价键的键长和键角都相等 解析：甲烷不论是正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl、CHCl3都无同分异构体，故选项A、C的理由不充分。若甲烷是平面正方形结构，CH2Cl2存在两种同分异构体： 而实际CH2Cl2不存在同分异构体，因此假设不合理。若甲烷是正四面体结构，此时CH2Cl2不存在同分异构体，故选项B是正确的。选项D也是错误的，因为甲烷不论是正四面体结构，还是平面正方形结构，CH4中四个价键的键长和键角都相等，故理由不充分。2、若两个平面型结构的基团之间以单键相连，这个单键可以旋转，则两个平面可能共面，但不是“一定”。例2、已知“C-C”单键可以绕轴旋转，结构简式为 的烃，含苯环且处于同一平面的C原子个数至少有（ ）A、6 B、8 C、9 D、14解析：“至少”实际是说一定处于同一平面的C原子个数。苯分子是一个平面型分子，分子中的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上。所以，与苯环直接相连的原子都在苯环所确定的平面上，即下图所标的碳原子1和8肯定在左边苯环所决定的平面上。又由于苯分子中的键角是120，所以碳原子4、7、8、9肯定在同一条直线上，即9号碳原子也一定在左边苯环所决定的平面上。此题如果说最多可能有多少碳原子共平面，那么，应该是14个碳原子即全部。 3、若两个苯环共边，则两个苯环一定共面。例如，下列各结构中所有原子都在同一平面上。 4、若甲基与一个平面型结构相连，则甲基上的氢原子最多有一个氢原子与其共面。若一个碳原子以四个单键与其它原子直接相连，则这四个原子为四面体结构，不可能共面。同时，苯环对位上的2个碳原子及其与之相连的两个氢原子，这四原子共直线。例3、下列分子中的14个C原子可能处于同一平面的是（ ）解析：A中，如下图所示，带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3这三个碳原子成三角锥形；B中苯环两两共边，所以所有原子共面；C中两个甲基分别和两个苯环直接相连，苯环间以单键相连，所以所有碳原子有可能共面，有九个碳原子一定共面，但一定还要注意并不是指所有原子，甲基上的氢原子最多只有一个和碳原子共面；D中的情况和A中是极其相似的，也是带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3这三个碳原子成三角锥形；E中带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3、4这四个碳原子构成了类似甲烷的四面体结构；综上所述，B、C分子中的14个C原子有可能处于同一平面，A、D、E分子中的14个C原子不可能全部都处于同一平面。答案为：B、C参考练习1、能说明苯分子中的碳碳键不是单、双键交替的事实是（ ）A、苯的一元取代物没有同分异构体 B、苯的邻位二元取代物只有一种C、苯的间位二元取代物只有一种 D、苯的对位二元取代物只有一种2、下列有机分子中，所有原子不可能处于同一平面的是（ ）3、下列关于 所示结构简式的说法正确的是（ ）A、所有碳原子有可能都在同一平面上 B、最多可能有9个碳原子在同一平面上C、只可能有5个碳原子在同一直线上 D、有7个碳原子可能在同一条直线上4、某烃的结构简式如下所示 ：分子中含有四面体结构的碳原子数为a，在同一直线上的碳原子数最多为b，一定在同一平面内的碳原子数为c，则a、b、c分别为（ ）A、4、3、5 B、4、3、6 C、2、5、4 D、4、6、45