1-12-专题十二　有机物的结构　烃和烃的衍生物

专题十二有机物的结构烃和烃的衍生物高考

化学新高考专用体系透视考点透析题型透析目录考点1有机物的结构特点考点2烃和卤代烃考点3烃的含氧衍生物题型1有机物分子中原子共线、共面的判断题型2同分异构体的判断与书写考点1有机物的结构特点一、有机物的命名1.烷烃的系统命名规则(1)选主链(最长),称某烷。(2)编号位(近、小),定支链。(3)取代基,写在前,标位置,短线连。(4)不同基,简到繁,相同基,合并算。2.含苯环的有机物的命名(1)有时以苯环作为母体,称为“某苯”,如甲苯、乙苯、溴苯、硝基苯等;有时又以苯

基作为取代基,如苯乙烯、苯胺、苯甲醇、苯乙醛、苯甲酸等。(2)苯环上有2个取代基时,习惯命名可用邻、间、对表示取代基的相对位置。(3)系统命名时将苯环中的碳原子编号,如

称为1,2,4-三甲苯,

称为1-甲基-2-乙基苯。3.含官能团的链状有机物的命名(1)选择连有(或含有)官能团的最长碳链为主链。(2)从距离官能团最近的一端开始编号。(3)把取代基和官能团的位置用阿拉伯数字标明,写出有机物的名称。如

的名称为3-甲基-3-戊醇。注意酯的命名:先读酸的名称,再读醇的名称,并将“醇”改成“酯”,如甲酸与乙醇

生成的酯命名为甲酸乙酯。二、有机物组成和结构的确定1.研究有机化合物的一般方法

2.有机物分子式的确定(1)元素分析①定性分析:用化学方法鉴定有机物的组成元素。如燃烧后C→CO2,H→H2O。②定量分析:一定量的有机物燃烧后转化为简单无机物,并测定各产物的量,从而确定

其实验式。(2)相对分子质量的测定——质谱法质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量,再结合实验式确定分子式。3.分子结构的确定——波谱分析(1)红外光谱:不同化学键或官能团的吸收频率不同,分析红外光谱图可确定有机物分

子中的官能团或化学键信息。(2)核磁共振氢谱:吸收峰个数=氢原子种类数,吸收峰面积之比=不同种类氢原子数目

之比。(3)X射线衍射:利用衍射图经过计算可获得键长、键角等分子结构信息。注意利用紫外和可见光谱可判断有机化合物分子结构中共轭程度的大小。4.有机物分子不饱和度(Ω)的确定(1)利用计算公式确定烃(CxHy):Ω=

(2x+2-y)。注意①若有机物分子中含有卤素原子,可将其视为氢原子;②若含有氧原子,则不予

考虑;③若含有氮原子,CxHyOzNn的Ω=

(2x+2-y+n)。(2)利用结构确定结构Ω结构Ω碳碳双键1氰基2碳氧双键1脂环1碳碳三键2苯环4三、同系物和同分异构体1.同系物的特点具有相同的通式,熔、沸点随着碳原子数的增多而升高,化学性质相似。注意判断两种有机物是否互为同系物,①先看结构是否相似(官能团的种类和数目

是否相同),是否为同类物质;②再看在分子组成上是否相差一个或若干个“CH2”。2.同分异构类型同分异构类型

示例构造异构碳架异构正戊烷和异戊烷

位置异构CH3CH2CH2OH和CH3CHOHCH3

官能团异构①CnH2n(n≥3):烯烃和环烷烃②CnH2n-2(n≥4):二烯烃、炔烃、环烯烃、含有2个环的环烷烃③CnH2n+2O(n≥2):饱和一元醇和饱和一元醚④CnH2nO(n≥3):饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、环醚、环醇⑤CnH2nO2(n≥2):饱和一元羧酸、饱和一元酯等⑥CnH2n+1O2N(n≥2):饱和氨基酸、硝基烷烃等立体异构顺反异构顺-2-丁烯和反-2-丁烯

对映异构(手性异构)CHClBrI的两种对映异构体考点2烃和卤代烃一、脂肪烃1.通式烷烃:CnH2n+2(n≥1);单烯烃:CnH2n(n≥2);单炔烃:CnH2n-2(n≥2)。2.物理性质常温下,碳原子数≤4时为气体;随碳原子数增多,熔、沸点升高(碳原子数相同时,支链

越多,熔、沸点越低),密度增大(密度均比水的小);均难溶于水。注意新戊烷常温下为气体。3.化学性质化学性质示例和说明烷烃的取代反应CH3CH3+Cl2

CH3CH2Cl+HCl烯烃、炔烃的加成反应CH2

CH

CH

+H2O

CH3CHO注意:CH2

CH—OH不稳定,易转化为乙醛加聚反应nCH2

CH2

CH2—CH2

二烯烃的加成反应

氧化反应CxHy+(x+

)O2

xCO2+

H2O注意:烷烃不能使酸性高锰酸钾

溶液褪色,烯烃、炔烃可以4.乙烯和乙炔的实验室制法制取气体乙烯乙炔反应原理CH3CH2OH

CH2

CH2↑+H2OCaC2+2H2O

Ca(OH)2+CH

CH↑注意事项①乙醇和浓硫酸的体积比为1∶3,浓硫酸是催化剂和脱水剂②加入沸石或碎瓷片以防止暴沸③制得的乙烯中含有CO2、SO2、乙醇蒸气等杂质,用溴水或酸性KMnO4溶液检验乙烯前可用NaOH溶液除杂①为得到平稳的乙炔气流,常用饱和食盐水代替水,用分液漏斗控制滴加速度②生成的乙炔中含有H2S、PH3等杂质,用溴水或酸性KMnO4溶液检验乙炔前可用CuSO4溶液除杂二、芳香烃1.定义:分子里含有一个或多个苯环的烃。2.苯及其同系物的化学性质化学性质示例卤代反应

硝化反应

+HNO3

+H2O

+3HNO3

+3H2O(烷基活化苯环)磺化反应

+HO—SO3H

+H2O加成反应

+3H2

氧化反应

(苯环活化烷基)注意①苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。②苯的同系物中,与苯环直接相连的碳原

子上有氢原子时,才可被酸性高锰酸钾溶液氧化。三、卤代烃1.化学性质(以CH3CH2Br为例)(1)水解反应(取代反应)CH3CH2Br+NaOH

CH3CH2OH+NaBr(2)消去反应CH3CH2Br+NaOH

CH2

CH2↑+NaBr+H2O注意连接卤素原子的碳原子没有邻位碳原子或邻位碳原子上没有氢原子时,都不能

发生消去反应。2.卤代烃中卤素原子的检验方法步骤:RX

煤的利用煤的气化生成水煤气,C+H2O(g)

CO+H2化学变化

煤的液化①煤直接液化,是使煤与氢气作用生成液体燃料;

②煤间接液化,一般是先转化为一氧化碳和氢气,然后在催化剂的作用下

合成甲醇等

煤的干馏获得焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气等化工原料

四、煤和石油的利用石油的利用石油的分馏根据沸点不同分离得到

汽油、煤油、柴油等轻

质油物理变化

石油的裂化目的是将重油转化为汽

油等化学变化

石油的裂解可得到乙烯、丙烯、甲

烷等重要的化工原料

考点3烃的含氧衍生物一、醇1.物理性质(1)沸点:①饱和一元醇随分子中碳原子数的增加,沸点逐渐升高;②醇分子中羟基数越

多,分子间形成的氢键越多,沸点越高;③相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点

远远高于烷烃的沸点。(2)溶解性:甲醇、乙醇、丙醇均可与水互溶,这是因为醇分子与水分子之间形成了氢

键。醇在水中的溶解度一般随分子中碳原子数的增加而减小。2.化学性质(以乙醇为例)

(1)与金属钠反应:2C2H5OH+2Na

2C2H5ONa+H2↑(a处断)。(2)与氢溴酸反应:C2H5OH+HBr

C2H5Br+H2O(b处断)。(3)分子间脱水反应:2C2H5OH

C2H5OC2H5+H2O(a、b处断)。(4)消去反应:C2H5OH

CH2

CH2↑+H2O(b、d处断)。(5)酯化反应:CH3COOH+C2H5OH

CH3COOC2H5+H2O(a处断)。(6)催化氧化反应:2C2H5OH+O2

2CH3CHO+2H2O(a、c处断)。(7)与强氧化剂反应:乙醇能被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液氧化为乙酸。总结

醇的消去反应和催化氧化反应规律①醇的消去反应规律:连有羟基的碳原子没有邻位碳原子或邻位碳原子上无氢原子的

醇都不能发生消去反应,如CH3OH、

等。②醇的催化氧化反应规律

二、酚1.物理性质(以苯酚为例)纯净的苯酚是无色晶体,易溶于乙醇等有机溶剂,常温下在水中的溶解度不大,温度高

于65℃时能与水混溶。注意久置的苯酚呈粉红色,是部分苯酚被空气中的氧气氧化所致。2.化学性质(以苯酚为例)由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基活泼;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上

的氢原子比苯中的氢原子活泼。

注意苯酚俗称石炭酸,酸性强弱:H2CO3>苯酚>HC

。

+CO2+H2O

+NaHCO3(不能生成Na2CO3)。总结

醇羟基、酚羟基和羧基中氢原子的活泼性比较基团醇羟基酚羟基羧基酸碱性中性弱酸性弱酸性(强于酚羟基)与Na生成醇钠和H2生成酚钠和H2生成羧酸钠和H2与NaOH不反应生成酚钠和水生成羧酸钠和水与Na2CO3不反应生成酚钠和NaHCO3生成羧酸钠、CO2、H2O与NaHCO3不反应不反应生成羧酸钠、CO2、H2O氢原子的活泼性

三、醛和酮1.醛的化学性质(以乙醛为例)氧化反应①银镜反应:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH

CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

②与新制Cu(OH)2反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+

NaOH

CH3COONa+Cu2O↓+3H2O[配制新制Cu(OH)2时NaOH应过量]氧化反应③催化氧化反应:2CH3CHO+O2

2CH3COOH

④乙醛可被酸性KMnO4溶液或溴水氧化生成乙酸加成反应①催化加氢:CH3CHO+H2

CH3CH2OH

②与HCN加成:CH3CHO+HCN

注意当有机物分子中同时存在醛基和碳碳双键时,要检验碳碳双键,应先用弱氧化

剂[银氨溶液或新制Cu(OH)2]将醛基氧化,再用酸性KMnO4溶液或溴水检验碳碳双

键。2.酮的化学性质(以丙酮为例)能与氢气、氰化氢、氨及氨的衍生物(如胺RNH2)、醇类等发生加成反应。

+H2

+HCN

+RNH2

四、羧酸及其衍生物1.羧酸的化学性质(1)弱酸,具有酸的通性RCOOH+NaHCO3

RCOONa+CO2↑+H2O(2)取代反应

+R'OH

+H2O(酯化反应)

+NH3

+H2O2.酯(1)化学性质——水解反应

+HO—R'

+HO—R'注意1mol酚酯

在碱性条件下如NaOH溶液中水解会消耗2molNaOH。(2)乙酸乙酯的实验室制法

3.酰胺(1)胺的化学性质:胺类化合物与NH3类似,具有碱性,能与盐酸、醋酸等反应。

+HCl

注意胺类化合物属于烃的衍生物,不属于羧酸衍生物。(2)酰胺的化学性质:通常情况下难水解,在强酸或强碱存在下加热可水解。RCONH2+H2O+H+

RCOOH+N

RCONH2+NaOH

RCOONa+NH3↑题型1有机物分子中原子共线、共面的判断1.记住典型物质的典型结构典型物质空间结构共面或共线的原子及特点甲烷(CH4)正四面体任意3个原子共面,出现甲烷结构,则所有原子不可能共平面乙烯(C2H4)平面结构出现1个“乙烯”结构,至少有6个原子共面,双键不可旋转乙炔(C2H2)直线形出现1个“乙炔”结构,至少有4个原子共直线,三键不可旋转苯(

)平面正六边形出现1个“苯”结构,至少有4个原子共直线,12个原子共平面2.单键旋转思想

有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等均可旋转。但是碳碳

双键和碳碳三键等不能旋转,对原子的空间位置具有“定格”作用。例如结构简式为

的有机化合物,其空间结构如上图所示,转动①处C—C键可使平面M1和M2在同一平面上,碳碳三键是直线形结构,位于酮平面M2上,但甲基上的

H原子都不在直线上,转动②处C—C键,可使甲基上的一个H原子位于酮平面M2上。注意环状结构中的单键一般不能旋转。3.正确读题明确是“碳原子”还是“氧原子”或者“所有原子”,是“至少”还是“最多”,是

“共面”还是“共线”。4.熟练应用定平面和定直线规律①共平面的不在同一直线上的3个原子处于另一平面时,两平面必定重叠,两平面内的

所有原子必定共平面。②直线形分子中有2个原子处于某一平面内时,该分子中的所有原子也必在此平面内。例

(2023浙江6月选考,10,3分)丙烯可发生如下转化,下列说法不正确的是

(

)

A.丙烯分子中最多7个原子共平面B.X的结构简式为CH3CH

CHBrC.Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔BD.聚合物Z的链节为

解题思路对于A项,丙烯分子中含有“甲烷”和“乙烯”结构,可知

中的5个原子共面;“甲烷”结构和“乙烯”结构通过单键相连,单键可以旋转,则—

CH3中的2个原子(碳原子和任意1个氢原子)与“乙烯”结构中的5个原子共面,则丙烯

分子中最多有7个原子共面。对于B项,注意丙烯与Br2单质反应的条件不同,产物不

同。在光照条件下,发生甲基上的取代反应,生成

。对于C项,考查烯烃和卤代烃的性质,CH3CH

CH2与Br2的CCl4溶液发生加成反应,产物为CH3CHBrCH2Br,该物质与足量KOH醇溶液共热可发生消去反应,生成

。对于D项,考查烯烃的加聚反应机理,以及链节的概念。CH3CH

CH2在催化剂作用下发生加聚反应生成

(Z),其链节为

。题型2同分异构体的判断与书写1.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的同分异构体数目。①丁烷、戊烷、己烷分别有2种、3种、5种同分异构体。②苯环上的氢原子被取代后的同分异构体数目如下表所示。取代基同分异构体数目2个—X31个—X,1个—Y33个—X32个—X,1个—Y61个—X,1个—Y,1个—Z10(2)等效氢原子法:连在同一碳原子上的氢原子等效;连在同一碳原子上的甲基上的氢

原子等效;处于对称位置的碳原子上的氢原子等效。例如,

的一氯代物有3种。(3)烷基种数法:烷基有几种结构,其一元取代物就有几种。例如,—C4H9有4种结构,则

分子式为C4H10O的醇(C4H9—OH)有4种结构,分子式为C5H10O2的羧酸(C4H9—COOH)也

有4种结构。(4)定一移一法:对于二元取代物,可固定一个取代基的位置,再移动另一个取代基的位

置以确定同分异构体的数目(注意需避免重复)。例如,丙烷的一氯一溴代物有5种,正丁烷的二氯代物有6种,

的二氯代物有12种(注意碳碳单键可旋转)。(5)叠加相乘法:先考虑取代基的种数,后考虑位置异构的种数,相乘即得同分异构体的

总数。例如,

的苯环上的氢原子被—C4H9取代所形成的同分异构体有4×3=12种。(6)替代法:例如,二氯苯(C6H4Cl2)的同分异构体有3种,则四氯苯的同分异构体也有3种

(将H和Cl互换)。2.限定条件下同分异构体的书写方法——“碎片拼装法”思维过程如下:(1)根据分子式或结构式,统计有机物中碳、氧、氮等原子的数目,并计算不饱和度。(2)结合题给限制条件,写出符合条件的结构碎片。(3)根据剩余的碳、氧、氮等原子数和不饱和度,判断出剩余碎片。(4)结合等效氢等限制条件进行拼装。例如,书写分子式为C8H8O2的含苯环的属于甲酸酯类的同分异构