高考一轮复习《认识有机化合物》单元专题PPT幻灯片

1,认识有机化合物,第一节有机化合物的分类,2,一、有机化合物（简称有机物）：,1、定义:_称为有机物.,绝大多数含碳的化合物,例如:(1)碳的氧化物(CO,CO2)，(2)碳酸及其盐(H2CO3,Na2CO3,NaHCO3）(3)氰化物(HCN、NaCN),(4)硫氰化物（KSCN）,(5)简单的碳化物（SiC）等。(6)金属碳化物（CaC2）等*(7)氰酸盐（NH4CNO）等，尽管含有碳，但它们的组成和结构更象无机物，所以将它们看作无机物,但不是所有含碳的化合物都是有机物。,3,课堂练习,下列物质属于有机物的是_，属于烃的是_H2S(B)C2H2(C)CH3Cl(D)C2H5OH(E)CH4(F)HCN(G)金刚石(H)CH3COOH(I)CO2(J)C2H4,(B),(E),(J),(B),(C),(D),(E),(H),(J),4,分类：按碳的骨架分类,1.烃的分类,链状烃,烃分子中碳和碳之间的连接呈链状,环状烃,脂环烃,芳香烃,分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物,链烃,脂肪烃,烃,分子中含有碳环的烃,5,2.有机化合物分类,有机化合物,链状化合物,环状化合物,脂环化合物,芳香化合物,6,思考,A芳香化合物：B芳香烃：C苯的同系物：,下列三种物质有何区别与联系？,含有苯环的化合物,含有苯环的烃。,有一个苯环，环上侧链全为烷烃基的芳香烃。,A,B,它们的关系可用右图表示：,C,7,按官能团分类,官能团：,有机化合物中，决定化合物特殊性质的原子或原子团,烃的衍生物：,烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物,8,饱和烃,不饱和烃,烃,类别,烷烃,环烷烃,烯烃,炔烃,CH2=CH2,CHCH,CH4,芳香烃,10,卤代烃,RX,11,其余的含有羟基的含氧衍生物属于醇类,羟基直接连在苯环上。,区别下列物质及其官能团,醇:,酚:,1,“官能团”都是羟基“-OH”,共同点：,OH,OH,CH2OH,CH3,属于醇有：_属于酚有：_,2,1、3,2,3,12,醇,OH,甲醇,乙醇,酚,OH,羟基,13,醚,R，R烃基,CH3OCH3,CH3CH2OCH2CH3,CH3OCH2CH3,14,醛,甲醛,乙醛,苯甲醛,醛基,15,羧酸,COOH,甲酸,乙酸,羧基,乙二酸,苯甲酸,16,酯,HCOOC2H5,CH3COOC2H5,甲酸乙酯,乙酸乙酯,酯基,17,第二节有机化合物结构特点,18,一、有机化合物中碳原子的成键特点,碳原子基态时的外层电子的分布：,C：2S22Px12py12pz,杂化：SP3、SP2、SP,思考：1.碳原子在什么情况下分别采取上述杂化方式？,19,（1）SP3：S轨道成分占四分之一，P轨道成分占四分之三。为四面体构型，键角为10928/,甲烷及烷烃等饱和碳原子,（2）SP2：S轨道成分占三分之一，P轨道成分占三分之二。形状为平面三角形，键角120,乙烯、烯烃、苯及芳香烃等双键碳原子,（3）SP：S、P轨道成分各占二分之一。为一直线形分子。键角180,乙炔及炔烃等三键碳原子,20,分子式：只能反映分子中原子的种类和个数。电子式：比较直观，但书写比较麻烦。结构式：把电子式中的一对共用电子对用一条“-”来表示。结构简式：把碳原子上所连接的相同原子进行合并，合并以后的个数写在该原子的右下方；省略单键。实验室（最简式）：键线式：,有机物的表示方式：,21,苯的表示,结构式,键线式,结构简式,22,2-甲基丙醇的表示方法：,电子式书写麻烦,结构式较麻烦,结构简式较为常用,键线式较为常用,23,分子式相同,结构不同的化合物称为同分异构体。,二、有机化合物的同分异构现象,同分异构体的类型及书写规律,a.碳链异构：b.官能团异构：c.位置异构：d.手性异构：e.顺反异构：,官能团不同引起的异构,官能团的位置不同引起的异构,指碳原子的连接次序不同引起的异构,碳原子连有四个不同的原子或原子团,双键碳原子连有两个不同的原子或原子团,24,例1、写出化学式C4H10O的所有可能物质的结构简式,C4H10O,官能团异构,位置异构,位置异构,醇,醚,碳链异构,碳链异构,书写方法:官能团异构碳链异构位置异构,25,常见的类别异构现象,26,常见一元取代物只有一种的10个碳原子以内的烷烃,CH3CH3,CH4,27,同一碳原子上的氢原子是等效的；如CH4中的4个氢原子等同。同一碳原子上所连的甲基是等效的；如C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等同。处于对称位置上的氢原子是等效的，如CH3CH3中的6个氢原子等同；乙烯分子中的4个H等同；苯分子中的6个氢等同；CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3上的18个氢原子等同。,一、确定一元取代物的同分异构体的基本方法与技巧,(1)等同氢,28,例如：对称轴CH3CH2CH2CH2CH3,CH3-CH2-CH-CH2-CH3CH2CH3,CH3CH3CCH2-CH3CH3,a,（2）对称技巧,29,（3）转换技巧例如、已知化学式为C12H12的物质A的结构简式为A苯环上的二溴代物有9种同分异构体，以此推断A苯环上的四溴代物的异构体数目有-（）A.9种B.10种C.11种D.12种,A,30,1、已知有两种一氯取代物，则的一氯取代物有（）A3种B5种C6种D8种2.分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出氢气的有机化合物有（）A.3种B.4种C.5种D.6种,A,31,3、已知分子式为C12H12的烃的分子结构可表示为若环上的二溴代物有9种同分异构体,请推断其环上的四溴代物的同分异构体数目有A.9种B.10种C.11种D.12种,A,32,4、某化合物的分式为C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个CH3、两个CH2一个CH和一个Cl，则它的可能结构有几种()A2种B3种C4种D5种,C,33,5、甲苯被式量为43的烷基取代一个H后，生成物可能种类为：A：8种B：6种C：4种D：3种6.分子式为C5H10的链状烯烃，可能的结构有（）A.3种B.4种C.5种D.6种7.某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，则该烃的分子式不可能的是（）A.C2H6B.C4H10C.C5H12D.C8H18,A,34,二、判断是否为同分异构体及同一物质,例3：化学式为C10H16的某有机物的结构式为,还可简写为（）,下列有机物中，与上述有机物互为同分异构体的是，是同一物质的是。,A,D,C,B,AC,D,35,（2008全国，8）下列各组物质不属于同分异构体的是（）A.2，2-二甲基丙醇和2-甲基丁醇B.邻氯甲苯和对氯甲苯C.2-甲基丁烷和戊烷D.甲基丙烯酸和甲酸丙酯,36,三、由加成产物确定不饱和有机物的结构,例4、某有机物与H2按1：1物质的量比加成后生成的产物结构为：,则该有机物可能的结构有（）种（说明：羟基与碳碳双键的结构不稳定）。,5,37,四、同分异构体的书写,解题策略：对于限定范围的书写或补写，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。综合运用同分异构体书写的各种方法。,例5、已知烷基取代苯中烷基R直接与苯环连接的碳原子上若有C-H键可以被KMnO4的酸性溶液氧化生成，否则不容易被氧化得到。现有分子式是C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为的异构体共有7种，其中的3种是、,请写出其它4种的结构简式:_,38,有三种不同的基团，分别为X、Y、Z，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，能生成的同分异构体数目是（）A.10B.8C.6D.4,A,39,苯氯乙酮是一种具有荷花香味且有强催泪作用的杀伤性化学毒剂，它的结构简式为：试回答下列问题：(1)苯氯乙酮不可能具有的化学性质是：(填序号)。A加成反应B取代反应C消去反应D水解反应E银镜反应(2)与苯氯乙酮互为同分异构体，且能发生银镜反应，分子有苯环但不含CH3，的化合物有多种，它们的结构简式是：,40,41,烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的部分叫做烃基。,甲基：CH3,乙基：,CH2CH3或C2H5,常见的烃基,CH2CH2CH3,正丙基：,异丙基：,苯基,C6H5,42,第三讲节有机化合物的命名,43,烷烃的命名,(b).碳原子数在十个以上，就用数字来命名；,（1）习惯命名法,(a).碳原子数在十个以下，用天干来命名；,根据分子中所含碳原子的数目来命名,即C原子数目为110个的烷烃其对应的名称分别为：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷,如：C原子数目为11、15、17、20、100等的烷烃其对应的名称分别为：十一烷、十五烷、十七烷、二十烷、一百烷；,44,（2）系统命名法：,找出支链,主、支链合并,确定支链的名称,甲基：CH3-,乙基：CH3CH2-,确定支链的位置,注意：支链的组成为：“位置编号-名称”,原则：支链在前，主链在后。,在主链上以靠近支链最近的一端为起点进行编号,找出最长的C链，根据C原子的数目，按照习惯命名法进行命名为“某烷”,45,找主链的方法：,1、改写成C骨架；,2、注意十字路口和三岔路口；,C,3、通过观察找出能使“路径”最长的方向,C,C,C,46,1,2,3,4,5,6,7,1、离支链最近的一端开始编号,1,2,3,4,5,6,7,2、按照“位置编号-名称”的格式写出支链,如：3甲基,4甲基,定支链的方法：,47,支链在前，主链在后；,当有多个支链时，简单的在前，复杂的在后，支链间用“”连接；,当支链相同时，要合并，位置的序号之间用“，”隔开，名称之前标明支链的个数；,2甲基丁烷,4甲基3乙基庚烷,3，4，4三甲基庚烷,主、支链合并,48,1.命名步骤：(1)找主链-最长的主链;(2)编号-靠近支链（小、多）的一端;(3)写名称-先简后繁,相同基请合并.2.名称组成:取代基位置-取代基名称-母体名称3.数字意义：阿拉伯数字-取代基位置汉字数字-相同取代基的个数,49,烯烃和炔烃的系统命名法：,步骤：,找出支链,主、支链合并,确定支链的名称,甲基：CH3-,乙基：CH3CH2-,确定支链的位置,注意：支链的组成为：“位置编号-名称”,支链在前，主链在后（标明双键或三键位置。,从离双键或三键最近一端为起点进行编号,将含有双键或三键的最长的C链为主链，称为“某烯”或“某炔”。,50,三、苯的同系物的命名（1）俗称：用邻、间、对（2）系统：编号最小,间二甲苯1,3-二甲苯,对二甲苯1,4-二甲苯,邻二甲苯1,2-二甲苯,51,1.有机物的正确命名为（）A2乙基3，3二甲基4乙基戊烷B3，3二甲基4乙基戊烷C3，3，4三甲基已烷D2，3，3三甲基已烷2.有机物的系统名称为（）A2，2，3一三甲基一1戊炔B3，4，4一三甲基一l一戊炔C3，4，4一三甲基戊炔D2，2，3一三甲基一4一戊炔3、下列有机物名称正确的是（）A2-乙基戊烷B1，2-二氯丁烷C2，2-二甲基-4-己醇D3，4-二甲基戊烷,52,第四节研究有机物的一般步骤和方法,53,分离、提纯物质的总的原则是什么？,不引入新杂质;不减少提纯物质的量;效果相同的情况下可用物理方法的不用化学方法;可用低反应条件的不用高反应条件,54,蒸馏,定义：利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的操作过程。,要求：含少量杂质，该有机物具有热稳定性，且与杂质沸点相差较大（大于30）。,仪器：,55,蒸馏的注意事项,注意仪器组装的顺序：“先下后上，由左至右”；不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫石棉网；蒸馏烧瓶盛装的液体，最多不超过容积的2/3；不得将全部溶液蒸干；需使用沸石；冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反（逆流：下进上出）；温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平，以测量馏出蒸气的温度；,56,重结晶,定义：重结晶是使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程，是提纯、分离固体物质的重要方法之一。,溶剂的选择：1、杂质在溶剂中的溶解度很小或很大，易于除去；2、被提纯的有机物在此溶液中的溶解度，受温度影响较大。,57,高温溶解、趁热过滤、低温结晶,重结晶实验仪器,重结晶苯甲酸的实验步骤,如何洗涤结晶或沉淀？如何检验结晶或沉淀洗净与否？,58,洗涤沉淀或晶体的方法：用胶头滴管往晶体上加蒸馏水直至晶体被浸没，待水完全流出后，重复两至三次，直至晶体被洗净。,检验洗涤效果：取最后一次的洗出液，再选择适当的试剂进行检验。,59,萃取,定义：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。,选择萃取剂的原则1、萃取剂与原溶剂及溶质不发生化学反应2、萃取剂与原溶剂不互溶3、溶质在萃取剂中的溶解度应远大于在原溶剂中的溶解度。,60,常见的有机萃取剂：苯、乙醚、汽油、四氯化碳萃取分液的注意事项,萃取分液的实验仪器,61,3.使漏斗下端管口紧靠烧怀内壁;及时关闭活塞，不要让上层液体流出；,1.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；,2.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔使漏斗内外空气相通漏斗里液体能够流出,62,德国化学家李比希（18031873）,化学史话,李比希对有机化合物结构的研究有什么贡献？,李比希法：定量测定有机物中碳和氢元素含量的一种分析方法。,将准确称量的样品置于一燃烧管中，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。如果碳与氢的百分含量相加达不到100%，而又检测不出其他元素，则差数就是氧的百分含量。本法的特点是碳氢分析在同一样品中进行，且对仪器装置稍加改装后，即能连续检测其他元素。,63,“李比希元素分析法”的原理：,用无水CaCl2吸收,用KOH浓溶液吸收,得前后质量差,得前后质量差,计算C、H含量,计算O含量,得出实验式,将一定量的有机物燃烧，分解为简单的无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式（又称为最简式）。,64,例1、5.8g某有机物完全燃烧，生成CO213.2g,H2O5.4g。含有哪些元素?,思考：能否直接确定该有机物的分子式?实验式和分子式有何区别?,C3H6O,实验式和分子式的区别;,实验式：表示化合物分子中所含元素的原子数目最简整数比的式子。,分子式：表示化合物所含元素的原子种类及数目的式子,表示物质的真实组成。,65,例2、实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%、含氢20%，求该化合物的实验式。又测得该化合物的相对分子质量是30，求该化合物的分子式。,答案：实验式是CH3，分子式是C2H6,66,确定有机化合物的分子式的方法：,方法一由物质中各原子（元素）的质量分数各原子的个数比(实验式)由相对分子质量和实验式有机物分子式,方法二1mol物质中各原子（元素）的质量除以原子的摩尔质量1mol物质中的各种原子的物质的量知道一个分子中各种原子的个数有机物分子式,67,练习2吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。试求：吗啡的分子量；吗啡的分子式。,分析：可先假设分子中只含1个氮原子，可通过N的百分含量和N的原子量，计算出吗啡的最小分子量。解：吗啡最小分子量，而又知吗啡分子量不超过300，故可知吗啡分子量即为285。一个吗啡分子中碳原子数为氢原子数为氮原子数为1氧原子数为故吗啡的分子式为,68,练习3某含C、H、O三种元素组成的未知有机物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数为13.14%。（1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子的最简单的整数比）。（2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？,C2H6O,相对分子质量,69,思考：确定相对分子质量的方法有哪些？（1）M=m/n（2）M1=DM2(D为相对密度)（3）M=22.4L/molg/L=22.4g/mol(标况下气体),70,核磁共振仪,相对分子质量的确定质谱法,有机物分子,高能电子束轰击,带电的“碎片”,确定结构,碎片的质荷比,质荷比：碎片的相对质量（m）和所带电荷（e-）的比值,（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）,质谱法作用：测定相对分子质量,测定相对分子质量的方法很多，质谱法是最精确、最快捷的方法。它是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。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。,2.质谱法,71,核磁共振仪,质谱仪,72,核磁共振仪,质谱仪,质荷比,乙醇的质谱图,最大分子、离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此质谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。,73,核磁共振仪,质谱仪,例32002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（109g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6、C2H5、C2H4，然后测定其质荷比。设H的质荷比为，某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（）A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯,B,74,核磁共振仪,质谱仪,练习4某有机物的结构确定：测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%,则其实验式是（）。确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（），分子式为（）。,C4H10O,74,C4H10O,75,核磁共振氢谱,氢原子种类不同（所处的化学环境不同）,特征峰也不同,红外光谱,作用：获得分子中含有何种化学键或官能团的信息,作用：测定有机物分子中等效氢原子的类型和数目,四、分子结构的鉴定,76,核磁共振仪,当用红外线照射有机物时，分子中的化学健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。,红外光谱仪,1.红外光谱(IR),77,核磁共振仪,2、红外光谱的应用原理,78,核磁共振仪,红外光谱法确定有机物结构的原理是：,1.红外光谱(IR),79,核磁共振仪,例4、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：,COC,C=O,不对称CH3,CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3,80,核磁共振仪,练习5：有一有机物的相对分子质量为74，确定分子结构，请写出该分子的结构简式,COC,对称CH3,对称CH2,CH3CH2OCH2CH3,81,核磁共振仪,82,核磁共振仪,核磁共振中的核指的是氢原子核。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，处于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。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多少。,2.核磁共振氢谱,83,核磁共振仪,结构分析：,核磁共振法,（HNMR）,作用：测定有机物中H原子的种类,信号个数,和数目,信号强度之比,峰面积,吸收峰数目氢原子类型,84,核磁共振仪,例5、分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR谱图吗?,分子式为C2H6O的两种有机物的1H核磁共振谱图,核磁共振氢谱,85,核磁共振仪,C,7.下列有机物在H-NMR上只给出一组峰的是()A、HCHOB、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3,A,练习,6.下图是某有机物的1H核磁共振谱图，则该有机物可能是()A.CH3CH2OHB.CH3CH2CH2OHC.CH3OCH3D.CH3CHO,86,核磁共振仪,问题探究：1.下列有机物中有几种H原子以及个数之比？,种；,种,种；,种；,CH3-CH2-OH,87,2.分子式为C3H6O2的二元混合物，分离后,在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为11；第二种情况峰给出的强度为321。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）。,CH3COOCH3,CH3CH2COOH,HOCH2COCH3,HCOOCH2CH3,88,89,90,91,92,93,1,94,核磁共振仪,质谱仪,拓展视野,诺贝尔化学奖与物质结构分析(2002年),引入了核磁共振光谱学观察到了DNA、蛋白质等大分子的真面目。,美国芬恩,日本田中耕一,瑞士维特里希,95,核磁共振仪,质谱仪,一、研究有机化合物的基本步骤,分离提纯元素定量分析以确定实验式测定相对分子质量以确定分子式波谱分析确定结构。,二、分离和提纯,1.蒸馏2.重结晶3.萃取4.色谱法,三、元素分析与相对原子质量的测定,1.元素分析：李比希法现代元素分析法,2.相对原子质量的测定质谱法,四、有机物分子结构的鉴定,1.化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。,1.物理方法：质谱法、红外光谱(IR)、紫外光谱、核磁共振氢谱(H-NMR)。,96,迁移应用1.为了测定乙醇的结构式，有人设计了用无水酒精与钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验。可供选用的实验仪器如下图所示。,请回答以下问题：（1）测量氢气体积的正确装置是（填写编号）。,97,（2）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是（填写编号）。A.防止无水酒精挥发B.保证实验装置不漏气C.使无水酒精容易滴下（3）实验前预先将小块钠在二甲苯中溶化成小钠珠，冷却后倒入烧瓶中，其目的是。（4）已知无水酒精的密度为0.789g/cm3，移取2.0mL酒精，反应完全后（钠过量），收集390mL气体。则乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为,由此可确定乙醇的结构式为而不是。,98,解析该实验利用的反应原理是ROH可与Na反应产生H2，以此计算乙醇分子中可被Na取代出的H原子数从而确定乙醇的结构。据（4）可