（讲解练）高考化学一轮复习 专题11《有机物的推断与合成》

专题十一有机物的推断与合成【主干知识整合】一、有机物的推断有机推断的常见突破口：解题的突破口也叫做题眼，题眼可以是一种特殊的现象、反应、性质、用途或反应条件，或在框图推断试题中，有几条线同时经过一种物质，往往这就是题眼。根据有机的知识，突破口可从下列几方面寻找：1．特殊的结构或组成（1）分子中原子处于同一平面的物质乙烯、苯、甲醛、乙炔、CS2（后二者在同一直线）。（2）一卤代物只有一种同分异构体的烷烃（C＜10）甲烷、乙烷、新戊烷、还有2，2，3，3—四甲基丁烷（3）烃中含氢量最高的为甲烷，等质量的烃燃烧耗氧量最多的也是甲烷（4）常见的有机物中C、H个数比 C∶H=1∶1的有：乙炔、苯、苯酚、苯乙烯C∶H=1∶2的有：烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖C∶H=1∶4的有：甲烷、尿素、乙二胺2．特殊的现象和物理性质（1）特殊的颜色：酚类物质遇Fe3+呈紫色；淀粉遇碘水呈蓝色；蛋白质遇浓硝酸呈黄色；多羟基的物质遇新制的Cu(OH)2悬浊液呈绛蓝色溶液；苯酚无色，但在空气中因部分氧化而显粉红色。（2）特殊的气味：硝基苯有苦杏仁味；乙醇和低级酯有香味；甲醛、乙醛、甲酸、乙酸有刺激性味；乙二醇、丙三醇、蔗糖、葡萄糖有甜味；苯及其同系物、苯酚、石油、萘有特殊气味；乙炔（常因混有H2S、PH3等而带有臭味）、甲烷无味。（3）特殊的水溶性、熔沸点等：苯酚常温时水溶性不大，但高于65℃以任意比互溶；常温下呈气态的物质有：碳原子小于4的烃类、甲烷、甲醛、新戊烷、CH3Cl、CH3CH2Cl等。（4）特殊的用途：甲苯、苯酚、甘油、纤维素能制备炸药；乙二醇可用做防冻液；甲醛的水溶液可用来消毒、杀菌、浸制生物标本；葡萄糖或醛类物质可用于制镜业。3.特殊的化学性质、转化关系和反应（1）与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液反应的物质有：醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、果糖、麦芽糖。（2）使溴水褪色的物质有：含碳碳双键或碳碳三键的物质因加成而褪色；含醛基的物质因氧化而褪色；酚类物质因取代而褪色；液态饱和烃、液态饱和酯、苯及其同系物、氯仿、四氯化碳因萃取而褪色。（3）使高锰酸钾溶液褪色的物质有：含碳碳双键或碳碳三键的物质、醛类物质、酚类物质、苯的同系物、还原性糖，都是因氧化而褪色。O2O2O2O2（4）直线型转化：（与同一物质反应）O2O2O2O2加H2加H2醇醛羧酸乙烯乙醛乙酸加H2加H2炔烃稀烃烷烃醇酯羧酸醇酯羧酸醛卤代烃烯烃醇淀粉葡萄糖淀粉葡萄糖麦芽糖蛋白质氨基酸二肽（6）能形成环状物质的反应有：多元醇（大于或等于二元，以下同）和多元羧酸酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子内或分子间脱水、多元羧酸分子间或分子内脱水。（7）数据的应用：应用好数据可以为解推断题提供很多捷径。如一元醇与醋酸酯化反应，每反应1mol醋酸，产物质量增加42g；能与钠反应产生H2的物质可以是醇、酚或羧酸，且根据有机物与产生H2的物质的量之比，可以确定原物质含官能团的数目。等等。二、有机合成中官能团的引入方法(1)引入C─C：C═C或C≡C与H2加成；(2)引入C═C或C≡C：卤代烃或醇的消去；(3)苯环上引入(4)引入─X：①在饱和碳原子上与X2（光照）取代；②不饱和碳原子上与X2或HX加成；③醇羟基与HX取代。(5)引入─OH：①卤代烃水解；②醛或酮加氢还原；③C═C与H2O加成。(6)引入─CHO或酮：①醇的催化氧化；②C≡C与H2O加成。(7)引入─COOH：①醛基氧化；②─CN水化；③羧酸酯水解。(8)引入─COOR：①醇酯由醇与羧酸酯化；②酚酯由酚与羧酸酐取代。(9)引入高分子：①含C═C的单体加聚；②酚与醛缩聚、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）酯化缩聚、二元羧酸与二元胺（或氨基酸）酰胺化缩聚。。三、有机合成中官能团的消除方法(1)通过加成反应可以消除C＝C或C≡C。如CH2＝CH2＋H2CH3CH3(2)通过消去、氧化可消除－OH。如CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O、2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O(3)通过加成或氧化可消除－CHO。如2CH3CHO＋O22CH3COOH、CH3CHO＋H2CH3CH2OH(4)通过水解反应消除—COO—。如CH3COOC2H5＋H2O→CH3COOH＋C2H5OH。四、有机合成中官能团位置和数目1．官能团数目的改变：如(1)CH3CH2OHCH2＝CH2X-CH2CH2-XHO-CH2CH2OH。(2)。2．官能团位置的改变：如(1)CH3CH2CH2ClCH3CH＝CH2CH3CHClCH3(2)CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。【典例精析】例1.已知两个羟基同时连在同一碳原子上的结构是不稳定的，它要发生脱水反应：现有分子式为C9H8O2X2（X为一未知元素）的物质M，可在一定条件下发生下述一系列反应。试回答下列问题：⑴X为（填元素符号）；⑵A中所含的官能团为，上述转化中其中属于氧化反应的共有_____步（填数字）；M与NaOH溶液共热反应的所属类型是反应。⑶M的结构简式为。⑷写出下列反应的化学方程：①B→D；②E和银氨溶液反应的化学方程式：。【答案】（1）Br（2）醛基4取代（或水解）（3）（4）①2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O②HCOOH＋2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3↑＋H2O【解析】本题中给出的新信息是：当两个羟基连在同一个碳上时不稳定易脱水，所以在卤代烃水解后能直接生成醛，这样的卤代烃应是在一个碳原子上有两个卤原子。不少学生由于在阅读新信息时不能正确的转化而进入死胡同，无法再接下去进行思考。根据反应可以判断A中有醛基和羧酸钠，B为醇，由于醇B经两步氧化得到的羧酸也能发生银镜反应，说明E是甲酸，则B为甲醇。进而推断M中存在一个酯基，两个溴原子（在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应转化为两个羟基，进而转化为醛基存在于A中），再加上F与盐酸反应的产物结构，可得到A和M的结构简式。【考点分析】本题以信息为载体考查学生对信息的分析和处理能力，在此基础上考查学生对元素推断、反应类型的判断、以及基本有机反应的书写能力。例2．请仔细阅读以下转化关系：A是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；B称作冰片，可用于医药和制香精，樟脑等；C.的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子；D中只含一个氧原子，与 Na反应放出H2；F.为烃。请回答下列问题：（1）B的分子式为_______________________。（2）B不能发生的反应是（填序号）______________。a.氧化反应 b.聚合反应 c.消去反应 d取代反应 e.Br2加成反应.（3）写出D→E、E→F的反应类型：D→E_______________、E→F______________。（4）F的分子式为____。化合物H是F的同系物，相对分子质量为56，写出H所有可能的结构；________。（5）写出A、C的结构简式并用系统命名法给F命名：A:________C:____,F的名称：________。（6）写出E→D的化学方程式_____________________________。【答案】（1）C10H18O(2)be(3)取代反应消去反应（4）C5H10CH2=CHCH2CH3,CH2=C(CH3)2,CH3CH=CHCH3（CH3）2CHCH2COOH3-甲基-1-丁烯(6)【解析】（1）根据碳价键规律不难的得到B的分子式为C10H18O；（2）再根据B中官能团的性质可得be不能发生。（3）由C相对分子质量为102以及C中有羧基这样的前提，可推得C的分子式为C5H12O2，再由E→F肯定是消去，可得F为C5H10，E为C5H11Br.再根据C的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子，可得C为（CH3）2CHCH2COOH,再根据D中只含一个氧原子，与Na反应放出H2，D为（CH3）2CHCH2CH2OH。因此D→E为取代反应，E→F是消去。（4）前一小题已经得到F的分子式为C5H10，通式为CnH2n,则相对分子质量为56的单烯烃为C4H8,它的同分异构体有以下四种：CH2=CHCH2CH3,CH2=C(CH3)2,CH3CH=CHCH3(顺反)。（4）第（3）小题已经得到了C的结构简式，与B结合成酯的结构就是A。F的结构简式为（CH3）2CHCH=CH2，应命名为3-甲基-1-丁烯；（5）其实就是卤代烃的水解。【考点分析】本题考查有机的知识点很多，如化学式的确定、物质的性质、反应类型、有机物的命名等，题目新颖，不偏不怪。主要考查考生平时的基本功。【专题训练】1．已知：有机物A～F中，A是链烃，A与H2加成得到烷烃，经测定，该烷烃分子中只有两个—CH3，其一卤代物有两种同分异构体，C与X反应生成D。各物质之间的转化关系如下图所示：(1)写出X的结构简式：。(2)写出化合物A、E的结构简式：A，E。(3)指出下列反应的类型：C→D，E→F。(4)写出B与足量新制氢氧化铜悬浊液共热时发生反应的化学方程式：。(5)有机物G是有机物C不同类型的同分异构体，并且G能与金属钠发生反应放出无色气体，又能发生银镜反应；又知G的同一类型的同分异构体共有多种，则其中只含有一个甲基的同分异构体的结构简式有、、。2．分子式为C12H14O2的F有机物广泛用于香精的调香剂。△已知：△①R-CH2X+NaOHR-CH2OH+NaCl（X代表卤素原子）氧化氧化②为了合成该物质，某实验室的科技人员设计了下列合成路线：试回答下列问题：（1）A物质在核磁共振氢谱中能呈现种峰；（即A中有几类氢原子）C物质的官能团名称_______________；E物质的结构简式________________；（2）上述合成路线中属于取代反应的是(填编号)；（3）反应④的化学方程式为；（4）写出E属于芳香族化合物所有的同分异构体。3．根据图示填空⑴化合物A含有的官能团是。⑵1molA与2molH2反应生成1molE，其反应方程式是。⑶与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是。⑷B在酸性条件下与Br2反应得到D，D的结构简式是。⑸由E生成F的反应类型是。4．有机化合物A只含C、H两种元素，且其相对分子质量为56，与A相关的反应如下：⑴指出反应类型：A→BE→FG→H⑵写出和E同类别的所有同分异构体：⑶写出反应方程式：(要求注明反应的条件)E→GE→FC与足量的COOH⑷在G中最多有个原子处在同一个平面.5．苯的含氧衍生物A的相对分子质量为180，其中碳元素的质量分数为60％，A完全燃烧消耗O2的物质的量与生成CO2的物质的量相等。请回答下列问题：(1)A的分子式为__________。(2)A的苯环上取代基彼此相间，A能发生银镜反应，也能与NaHCO3溶液反应产生CO2，还能与FeCl3溶液发生显色反应，则A含有的官能团名称是__________，写出A可能的两种结构简式：__________、__________。(3)A的一种同分异构体B是邻位二取代苯，其中一个取代基是羧基，B能发生右图所示转化：F的结构简式是_________________________；写出下列反应的化学方程式：①C→E____________________________________________________________②D与浓溴水反应__________________________________________________③B与足量NaOH溶液共热________________________________________6．以HCHO和C2H2为有机原料，经过下列反应可得化合物N(C4H8O2）。⑴反应1的反应类型为_______________。⑵HOCH2C≡CCH2OH分子中，在同一个平面的原子最多有________个。⑶化合物M不可能发生的反应是_______________（填序号）。A．氧化反应B．取代反应C．消去反应D．加成反应E．还原反应⑷N的同分异构体中，属于酯类的有________________种。⑸A与M互为同分异构体，有如下转化关系。填写下列空白：①A的结构简式为_________________,B中的官能团名称是___________________②D的化学式为_______________________③写出B与银氨溶液反应的化学方程式：____④在120℃时，由A、B、E组成的混合物wg与氧气充分反应，生成产物全部为气体时，消耗氧气[m(O2)]的质量范围为___________________________。7．相对分子质量为92的某芳香烃X是一种重要的有机化工原料，研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图（部分产物、合成路线、反应条件略去）。其中A是一氯代物，H是一种功能高分子，链节组成为C7H5NO。已知：ⅠⅡ（苯胺，易被氧化）请根据所学知识与本题所给信息回答下列问题：⑴H的结构简式是______________；X到A的反应条件是 ⑵②和③有一步是氧化反应，有一步是还原反应，则③是反应，并说明理由⑶反应⑤的化学方程式是_____________________；⑷有多种同分异构体，其中含有1个醛基和2个羟基的芳香族化合物共有_____种；8．据报道某些简单的不饱和有机物与CO在低温、低压及催化条件下可以转变为其它有机物，如：工业上以A及CO等为原料经如下的反应，可以制取具有优良性能的合成树脂及涂料黏和剂等高分子材料。反应过程如下图所示：其中A气体在工业上用于焊接或切割金属；饮用了含有D的假酒，可能引起失明或死亡；F是一种合成树脂，用于制备塑料和合成纤维。回答下列问题：（1）F的结构简式是。（2）B分子中含氧官能团的名称____________________。（3）B+D→G的反应类型是。（4）写出反应II的化学方程式。（5）已知G的一类同分异