专题14有机化学基础2022年高考化学二轮复习-讲义(原卷版)

专题14有机化学基础一、考情分析核心素养宏观辨识与微观探析考纲有机化合物的组成与结构能依据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。了解常见有机化合物的结构。了解有机化合物分子中的官能团、能正确地表示他们的结构。了解确定有机化合物的结构的化学方法和物理方法（质谱、红外光谱、核磁共振氢谱）。能正确书写有机化合物的同分异构体。能够正确命名简单的有机化合物。了解有机分子中官能团之间的相互影响。烃及其衍生物的性质及应用掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质。掌握卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们之间的相互转化。了解烃类及衍生物的重要作用及其烃的衍生物的合成方法。根据信息能设计有机化合物的合成路线糖类、氨基酸和蛋白质了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用合成高分子了解合成高分子的组成和结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其单体和链节了解加聚反应和缩聚反应的含义考情预测预计在2022年高考中，仍会以选考题的形式出现，主要考查有机物的命名、官能团、有机化学方程式的书写、同分异构体的判断及书写，设计有机物的合成路线，采用通过类比推理的方法对陌生有机物结构、性质作出判断，力求在考查中体现“结构决定性质，性质反映结构”这一重要化学思想。考点分布考点剖析考点一：有机物的官能团和分类1．根据元素组成分类有机化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(烃：烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物等,烃的衍生物：卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等))2．按碳的骨架分类(1)有机化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链状化合物如CH3CH2CH3,环状化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脂环化合物如,芳香化合物如))))(2)烃eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链状烃脂肪烃，如烷烃、烯烃、炔烃,环烃\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脂环烃，如环己烷,芳香烃，如苯及其同系物，苯乙烯、,萘等))))3．按官能团分类(1)官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。(2)有机物的主要类别、官能团和典型代表物类别官能团代表物名称、结构简式烷烃甲烷CH4烯烃(碳碳双键)乙烯H2CCH2炔烃—C≡C—(碳碳三键)乙炔HC≡CH卤代烃—X(卤素原子)溴乙烷C2H5Br醇—OH(羟基)乙醇C2H5OH酚苯酚醚(醚键)乙醚CH3CH2OCH2CH3醛(醛基)乙醛CH3CHO酮(羰基)丙酮CH3COCH3羧酸(羧基)乙酸CH3COOH酯(酯基)乙酸乙酯CH3COOCH2CH3氨基酸—NH2(氨基)—COOH(羧基)甘氨酸考点二：有机物的表示方法及命名1．有机物常用的表示方法有机物名称结构式结构简式键线式2甲基1丁烯2丙醇或CH3CH(OH)CH32．烷烃的命名(1)习惯命名法(2)系统命名法eq\x(选主链称某烷)⇒eq\x(编号位定支链)⇒eq\x(取代基写在前)⇒eq\x(标位置短线连)⇒eq\x(不同基简到繁)⇒eq\x(相同基合并算)另外，常用甲、乙、丙、丁……表示主链碳原子数，用一、二、三、四……表示相同取代基的数目，用1、2、3、4…表示取代基所在的碳原子位次。3．烯烃和炔烃的命名4．苯的同系物的命名(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，其名称分别为：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。(2)系统命名法将苯环上的6个碳原子编号，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甲基编号，则邻二甲苯也可叫做1,2二甲苯，间二甲苯叫做1,3二甲苯，对二甲苯叫做1,4二甲苯。5．烃的含氧衍生物的命名(1)醇、醛、羧酸的命名选主链将含有官能团(—OH、—CHO、—COOH)的最长碳链作为主链，称为“某醇”“某醛”或“某酸”编序号从距离官能团最近的一端对主链上的碳原子进行编号写名称将支链作为取代基，写在“某醇”“某醛”或“某酸”的前面，用阿拉伯数字标明官能团的位置(2)酯的命名合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应，命名酯时“先读酸的名称，再读醇的名称，后将‘醇’改‘酯’即可”。如甲酸与乙醇形成酯的名称为甲酸乙酯。[思维拓展]1．有机物系统命名中常见的错误(1)主链选取不当(不包含官能团，不是主链最长、支链最多)。(2)编号错(官能团的位次不是最小，取代基位号之和不是最小)。(3)支链主次不分(不是先简后繁)。(4)“”“，”忘记或用错。2．弄清系统命名法中四种字的含义(1)烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团。(2)二、三、四……指相同取代基或官能团的个数。(3)1、2、3……指官能团或取代基的位置。(4)甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……考点三：有机物的空间构型及同分异构体1．原子共线与共面的基本模型(1)甲烷分子为正四面体形结构，分子中有且只有3个原子共面。凡是碳原子与其他4个原子形成共价单键时，与碳原子相连的4个原子组成四面体结构。任何有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则整个分子不再共面。(2)乙烯分子为平面形结构，分子中所有原子都在同一平面内，键角约为120°。若某有机物分子结构中出现1个碳碳双键，则至少有6个原子共面。(3)苯分子为平面形结构，分子中所有原子在同一平面内，键角为120°。若某有机物分子结构中出现1个苯环，则至少有12个原子共面。(4)甲醛分子为平面三角形结构，分子中所有原子在同一平面内。(5)乙炔分子为直线形结构，分子中4个原子一定在同一条直线上。任何有机物分子结构中只要出现1个碳碳三键，至少有4个原子共线。(6)HCN分子为直线形结构，分子中3个原子在同一条直线上。2．同分异构现象、同分异构体(1)概念分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。存在同分异构现象的化合物互为同分异构体。(2)同分异构体类型碳链异构碳链骨架不同，如CH3—CH2—CH2—CH3和位置异构官能团位置不同，如：CH2=CH—CH2—CH3和CH3CH=CHCH3官能团异构官能团种类不同，如：CH3CH2OH和CH3OCH3，常见的官能团异构有醇、酚、醚；醛与酮；羧酸与酯等(3)常见的官能团类别异构举例组成通式可能的类别及典型实例CnH2n烯烃(CH2=CHCH3)、环烷烃()CnH2n－2炔烃(CH≡C—CH2CH3)、二烯烃(CH2=CHCH=CH2)、环烯烃()CnH2n＋2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)CnH2nO醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2=CHCH2OH)、环醚()、环醇()CnH2nO2羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、羟基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羟基酮()CnH2n－6O酚()、芳香醚()、芳香醇()3.同系物4．同分异构体的书写规律(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：(2)具有官能团的有机物：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。例：(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)①碳链异构⇒C—C—C—C、②位置异构⇒、、、③官能团异构⇒C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C(3)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。(4)限定条件同分异构体的书写解答这类题目时，要注意分析限定条件的含义，弄清楚在限定条件下可以确定什么，一般都是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等)，再针对已知结构中的可变因素书写各种符合要求的同分异构体。5.同分异构体数目的判断方法(1)记忆法：记住一些常见有机物同分异构体数目，如①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构体；②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔无同分异构体；③4个碳原子的烷烃有2种同分异构体，5个碳原子的烷烃有3种同分异构体，6个碳原子的烷烃有5种同分异构体。(2)基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。(3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。(4)等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：①同一碳原子上的氢原子等效。②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。考点四：研究有机化合物的一般步骤和方法1．研究有机化合物的基本步骤2．分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶适用对象要求蒸馏常用于分离、提纯互溶的液态有机化合物①该有机化合物热稳定性较强②该有机化合物与杂质的沸点相差较大重结晶常用于分离、提纯固态有机化合物①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大②被提纯的有机化合物在此溶剂中溶解度受温度影响较大(2)萃取分液①液—液萃取利用有机化合物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机化合物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。②固—液萃取用有机溶剂从固体物质中溶解出有机化合物的过程。[微点拨]萃取剂的选择。如酒精是常用的萃取剂，可提取中药中的有机化合物，但酒精易溶于水，不能用于水溶液中的萃取。3．有机化合物分子式的确定(1)元素分析定性分析用化学方法鉴定有机化合物分子的元素组成，如燃烧后C→CO2，H→H2O定量分析将一定量有机化合物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量，从而推算出有机化合物分子中所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式实验方法①李比希氧化产物吸收法：仅含C、H、O元素的有机物计算出分子中碳、氢原子的含量→剩余的为氧原子的含量②现代元素定量分析法(2)相对分子质量的测定——质谱法质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。(3)烃类分子式确定的常用方法——商余法①先求算烃的相对分子质量a．M＝22.4L·mol－1·ρg·L－1(标准状况下)b．M＝D·M′c．M＝M1a1%＋M2a2%＋……②再利用“商余法”求分子式设烃的相对分子质量为M，则eq\f(M,12)＝商………………余数eq\a\vs4\al(,,||)eq\x(最大碳原子数)eq\x(最小氢原子数)eq\f(M,12)的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。4．有机化合物分子结构的鉴定(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。(2)物理方法①红外光谱分子中化学键或官能团对红外线发生振动吸收，不同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，从而获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。②核磁共振氢谱eq\a\vs4\al(不同化学环,境的氢原子)eq\a\vs4\al(种数：等于吸收峰的个数)eq\a\vs4\al(每种个数：与吸收峰的面积成正比)考点五：有机化合物结构和性质的探究1．常见官能团的性质官能团代表物典型化学反应碳碳双键()乙烯(1)加成反应：使溴的CCl4溶液褪色(2)氧化反应：使酸性KMnO4溶液褪色碳碳三键(—C≡C—)乙炔(1)加成反应：使溴的CCl4溶液褪色(2)氧化反应：使酸性KMnO4溶液褪色—苯(1)取代反应：①在Fe粉催化下与液溴反应；②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应(2)加成反应：在一定条件下与H2反应生成环己烷[注意]与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应卤原子溴乙烷(1)水解反应：卤代烃在NaOH水溶液中加热生成醇(2)消去反应：卤代烃在NaOH的乙醇溶液中共热生成不饱和烃羟基(—OH)乙醇(1)与活泼金属(Na)反应放出H2(2)催化氧化：在铜或银催化下被氧化成乙醛(3)与羧酸发生酯化反应生成酯苯酚(1)弱酸性：能与NaOH溶液反应生成(2)显色反应：遇FeCl3溶液显紫色(3)取代反应：与浓溴水反应生成白色沉淀醛基()乙醛(1)氧化反应：①与银氨溶液反应产生光亮的银镜②与新制Cu(OH)2悬浊液共热产生红色沉淀(2)还原反应：与H2加成生成乙醇羧基(—COOH)乙酸(1)酸的通性(2)酯化反应：在浓硫酸催化下与醇反应生成酯和水酯基(COO)乙酸乙酯水解反应：①酸性条件下水解生成羧酸和醇乙酸乙酯水解方程式：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up7(稀H2SO4))C2H5OH＋CH3COOH②碱性条件下水解生成羧酸盐和醇乙酸乙酯在碱性条件下水解方程式：CH3COOC2H5＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋C2H5OH氨基(—NH2)羧基(—COOH)氨基酸酸性：氨基酸分子结构中含有—COOH，具有酸性与NaOH溶液反应的化学方程式：与HCl反应的化学方程式：2.常见有机反应类型与有机物类型的关系基本类型有机物类别取代反应卤代反应饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等酯化反应醇、羧酸、糖类等水解反应卤代烃、酯、低聚糖、多糖、蛋白质等硝化反应苯和苯的同系物等磺化反应苯和苯的同系物等加成反应烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等消去反应卤代烃、醇等氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO4溶液烯烃、炔烃、苯的同系物等直接(或催化)氧化酚、醇、醛、葡萄糖等还原反应醛、葡萄糖等聚合反应加聚反应烯烃、炔烃等缩聚反应苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸等与浓硝酸的颜色反应蛋白质(含苯环的)与FeCl3溶液的显色反应酚类物质3.判断有机反应类型的常用方法(1)根据官能团种类判断发生的反应类型。(2)根据特定的反应条件判断反应类型。(3)根据反应物和产物的结构不同判断反应类型。考点六：有机综合推断题突破策略1．根据转化关系推断有机物的类别有机综合推断题常以框图或变相框图的形式呈现一系列物质的衍变关系，经常是在一系列衍变关系中有部分产物已知或衍变条件已知，因而解答此类问题的关键是熟悉烃及各种衍生物之间的转化关系及转化条件。醇、醛、羧酸、酯之间的相互衍变关系是有机结构推断的重要突破口，它们之间的相互转化关系如图所示：上图中，A能连续氧化生成C，且A、C在浓硫酸存在下加热生成D，则：①A为醇，B为醛，C为羧酸，D为酯。②A、B、C三种物质中碳原子数相同，碳骨架结构相同。③A分子中含—CH2OH结构。2．根据试剂或特征现象推知官能团的种类熟记下列特征现象与官能团的关系(1)使溴水褪色，则表示该物质中可能含有“”或“—C≡C—”等结构。(2)使KMnO4(H＋)溶液褪色，则该物质中可能含有“”“—C≡C—”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。(3)遇FeCl3溶液显紫色，或加入饱和溴水出现白色沉淀，则该物质中含有酚羟基。(4)遇浓硝酸变黄，则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。(5)遇I2变蓝则该物质为淀粉。(6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成，表示含有—CHO。(7)加入Na放出H2，表示含有—OH或—COOH。(8)加入NaHCO3溶液产生气体，表示含有—COOH。3．根据有机反应中定量关系推断官能团的数目(1)烃和卤素单质的取代：取代1mol氢原子，消耗1mol卤素单质(X2)。(2)的加成：与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应时：2mol—OH生成1molH2。(4)1mol—CHO对应2molAg；或1mol—CHO对应1molCu2O(注意：HCHO中相当于有2个—CHO)。(5)物质转化过程中相对分子质量的变化：①RCH2OH→RCHO→RCOOHMM－2M＋14②RCH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(浓H2SO4，△))CH3COOCH2RMM＋42③RCOOHeq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(浓H2SO4，△))RCOOCH2CH3MM＋28(关系式中M代表第一种有机物的相对分子质量)4．根据反应条件推断反应类型(1)在NaOH的水溶液中发生水解反应，可能是酯的水解反应也可能是卤代烃的水解反应。(2)在NaOH的乙醇溶液中加热，发生卤代烃的消去反应。(3)在浓H2SO4存在的条件下加热，可能发生醇的消去反应、酯化反应或成醚反应等。(4)能与溴水或溴的CCl4溶液反应，可能为烯烃、炔烃的加成反应。(5)能与H2在Ni作用下发生反应，则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮的加成反应或还原反应。(6)在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下，发生醇的氧化反应。(7)与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应，则该物质发生的是—CHO的氧化反应。(如果连续两次出现O2，则为醇→醛→羧酸的过程)(8)在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。(9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应；在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代反应。5．根据官能团的衍变推断反应类型6．根据题目提供的信息推断常见的有机新信息总结如下：(1)苯环侧链引入羧基如(R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成，此反应可缩短碳链。(2)卤代烃跟氰化钠溶液反应再水解可得到羧酸如CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaCN))CH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(H＋))CH3CH2COOH；卤代烃与氰化物发生取代反应后，再水解得到羧酸，这是增加一个碳原子的常用方法。(3)烯烃通过臭氧氧化，再经过锌与水处理得到醛或酮如eq\o(→,\s\up7(①O3),\s\do5(②Zn/H2O))CH3CH2CHO＋；RCH=CHR′(R、R′代表H或烃基)与碱性KMnO4溶液共热后酸化，发生双键断裂生成羧酸，通过该反应可推断碳碳双键的位置。(4)双烯合成如1,3丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯：，这是著名的双烯合成，也是合成六元环的首选方法。(5)羟醛缩合有αH的醛在稀碱(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β羟基醛，称为羟醛缩合反应。如2CH3CH2CHOeq\o(,\s\up7(稀OH－))eq\o(,\s\up7(△),\s\do5(－H2O))【典例剖析】1.（2021·全国乙卷）卤沙唑仑W是一种抗失眠药物，在医药工业中的一种合成方法如下：回答下列问题：(1)A的化学名称是_____。(2)写出反应③的化学方程式_______。(3)D具有的官能团名称是______。（不考虑苯环）(4)反应④中，Y的结构简式为______。(5)反应⑤的反应类型是______。(6)C的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有_____种。(7)写出W的结构简式_____。2.（2020·江苏）化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体，其合成路线如下：（1）A中的含氧官能团名称为硝基、和。（2）B的结构简式为。（3）C→D的反应类型为。（4）C的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式。①能与溶液发生显色反应。②能发生水解反应，水解产物之一是氨基酸，另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1:1且含苯环。（5）写出以和为原料制备的合成路线流程图3.（2020·新高考Ⅰ卷）化合物F是合成吲哚酮类药物的一种中间体，其合成路线如下： 已知：Ar为芳基；X=Cl，Br；Z或Z’=COR,CONHR,COOR等。回答下列问题：（1）实验室制备A的化学方程式为，提高A产率的方法是；A的某同分异构体只有一种化学环境的碳原子，其结构简式为。（2）的反应类型为；E中含氧官能团的名称为。（3）C的结构简式为，F的结构简式为。（4）和的反应与和苯酚的反应类似，以和为原料合成，写出能获得更多目标产物的较优合成路线（其它试剂任选）。4.（2020·全国Ⅲ卷）苯基环丁烯酮(PCBO)是一种十分活泼的反应物，可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应，合成了具有生物活性的多官能团化合物(E)，部分合成路线如下：已知如下信息：回答下列问题：(1)A的化学名称是___________。(2)B的结构简式为___________。(3)由C生成D所用的试剂和反应条件为___________；该步反应中，若反应温度过高，C易发生脱羧反应，生成分子式为的副产物，该副产物的结构简式为________。(4)写出化合物E中含氧官能团的名称__________；E中手性碳(注：连有四个不同的原子或基团的碳)的个数为___________。(5)M为C的一种同分异构体。已知：1molM与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2mol二氧化碳；M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为__________。(6)对于，选用不同的取代基R'，在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]反应进行深入研究，R'对产率的影响见下表：R'产率/%918063请找出规律，并解释原因___________。5.（2019·全国Ⅱ卷）环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型五氧树脂G的合成路线：已知以下信息：回答下列问题：(1).A是一种烯烃，化学名称为_______________，C中官能团的名称为_________、_________。(2).由B生成C的反应类型为______________。(3).由C生成D的反应方程式为________________________。(4).E的结构简式为__________________。(5).E的二氯代物有多种同分异构体，请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式___________、_____________。①能发生银镜反应；②核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为3︰2︰1(6).假设化合物D，F和NaOH恰好完全反应生成1mol单一聚合度的G，若生成的NaCl和H2O的总质量为765g，则理论上G的n值应等于______________。6．（2021·青海高三三模）琥珀酸去甲文拉法辛可用于重性抑郁症患者的治疗，其合成路线流程图如下：已知：①Me为代表甲基(CH3);②+ROH+HCl(1)A中的官能团名称为___________(写两种)；A→B反应的方程式为__