廣東版高考化學(xué)總復(fù)習(xí)專題十三有機(jī)物的分類、組成和結(jié)構(gòu)（講解練）教學(xué)講練

1、第四部分 有機(jī)化學(xué)專題十三有機(jī)物的分類、組成和結(jié)構(gòu)高考化學(xué) 廣東專用考點(diǎn)清單考點(diǎn)一有機(jī)物的分類、命名與有機(jī)反應(yīng)類型一、有機(jī)物的分類1.有機(jī)物及有機(jī)化學(xué)的概念有機(jī)物都含有碳元素,其組成元素除碳元素外,通常還含有氫、氧、氮、硫、磷、氯等元素。少數(shù)含碳元素的化合物(如CO、CO2、碳酸及碳酸鹽、HCN、HSCN,以及金屬碳化物等含碳化合物)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)跟無(wú)機(jī)物相似,故屬于無(wú)機(jī)物。研究有機(jī)物的化學(xué)稱為有機(jī)化學(xué)。1828年,德國(guó)化學(xué)家維勒首次用無(wú)機(jī)物氰酸銨合成了有機(jī)物尿素,其反應(yīng)方程式為:NH4CNO CO(NH2)2。2.有機(jī)物的分類(1)按碳骨架分類(2)按組成元素分(3)(4)按所含官能團(tuán)分類決定

2、化合物的特殊性質(zhì)的原子或原子團(tuán),稱作官能團(tuán)。類別官能團(tuán)代表物名稱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式烷烴甲烷CH4烯烴乙烯H2CCH2炔烴乙炔芳香烴苯鹵代烴X(鹵素原子,Cl等)溴乙烷CH3CH2Br醇OH(羥基)乙醇CH3CH2OH酚苯酚醚(醚鍵)乙醚CH3CH2OCH2CH3醛(醛基) 乙醛CH3CHO酮(羰基)丙酮羧酸乙酸CH3COOH酯(酯基)乙酸乙酯CH3COOCH2CH3胺NH2(氨基)苯胺硝基化合物NO2(硝基)硝基苯二、有機(jī)物的命名1.習(xí)慣命名法2.系統(tǒng)命名法命名原則:a.含官能團(tuán)的最長(zhǎng)的碳鏈作主鏈;b.支鏈作取代基,取代基的位次號(hào)之和最小。(1)選主鏈選擇最長(zhǎng)的碳鏈作為主鏈,若含有官能團(tuán),則選擇含官能

3、團(tuán)且含碳原子數(shù)最多的碳鏈作為主鏈。當(dāng)幾個(gè)不同碳鏈含有的碳原子數(shù)相等時(shí),選擇含有支鏈最多的一個(gè)碳鏈作為主鏈。(2)編序號(hào)(要遵循“近”“簡(jiǎn)”“小”)a.以離支鏈最近的主鏈一端為起點(diǎn)編號(hào),即首先要考慮“近”;b.有兩個(gè)不同的支鏈,且分別處于距主鏈兩端同距離的位置,則從較簡(jiǎn)單的支鏈一端開(kāi)始編號(hào),即同“近”,考慮“簡(jiǎn)”;c.若有兩個(gè)相同的支鏈,且分別處于距主鏈兩端同距離的位置,而中間還有其他支鏈,從主鏈的兩個(gè)方向編號(hào),可得兩種不同的編號(hào)系列,兩系列中各位次號(hào)之和最小者即為正確的編號(hào),即同“近”、同“簡(jiǎn)”,考慮“小”;d.官能團(tuán)位次號(hào)盡可能小,CHO、COOH為“1”號(hào)。(3)寫名稱先簡(jiǎn)后繁,相同合并,

4、位號(hào)指明。阿拉伯?dāng)?shù)字間用“,”相隔,漢字與阿拉伯?dāng)?shù)字間用“-”連接。如:2,4-二甲基-3-乙基己烷4-甲基-2-戊烯4-甲基-2-戊醇3,3-二甲基-2-乙基丁醛3.芳香化合物的命名(1)當(dāng)苯環(huán)上只有1個(gè)取代基時(shí):a.取代基較簡(jiǎn)單時(shí),以苯環(huán)為母體,如:甲苯(甲基苯)、硝基苯、溴苯;b.取代基較復(fù)雜時(shí),苯環(huán)作為取代基,如:苯甲醛、苯乙烯、苯甲酸。(2)當(dāng)苯環(huán)上有多個(gè)取代基時(shí):a.取代基較簡(jiǎn)單時(shí):對(duì)二甲苯(1,4-二甲苯)、間硝基甲苯(3-硝基甲苯)、鄰溴甲苯(2-溴甲苯);b.取代基較復(fù)雜時(shí):對(duì)甲基苯甲醛(4-甲基苯甲醛)、間甲基苯乙烯(3-甲基苯乙烯)、鄰甲基苯甲酸(2-甲基苯甲酸)。4.酯

5、類化合物的命名原則:用發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)的酸與醇命名,規(guī)則為“某酸某酯”,如CH3COOCH2CH3可由乙酸與乙醇酯化所得,稱為乙酸乙酯。如:HCOOCH2CH3甲酸乙酯乙酸苯甲酯三、有機(jī)反應(yīng)類型1.取代反應(yīng):有機(jī)物分子中的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)。取代反應(yīng)包括鹵代、硝化、磺化、水解、酯化等反應(yīng)類型。2.加成反應(yīng):有機(jī)物分子中不飽和鍵兩端的碳原子跟其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的物質(zhì)的反應(yīng)。加成反應(yīng)包括與H2、X2(鹵素)、HX、HCN、H2O等的加成。3.消去反應(yīng):有機(jī)物在一定條件下,從一個(gè)分子中脫去一個(gè)或幾個(gè)小分子(如H2O、HX等),生成含不飽和鍵化合物的反應(yīng)。4.氧化

6、反應(yīng):有機(jī)物得氧失氫的反應(yīng)。氧化反應(yīng)包括:(1)烴和烴的衍生物的燃燒反應(yīng);(2)烯烴、炔烴、二烯烴、苯的同系物、醇、醛等與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng);(3)醇氧化為醛或酮的反應(yīng);(4)醛氧化為羧酸的反應(yīng)等。5.還原反應(yīng):有機(jī)物加氫去氧的反應(yīng)。6.加聚反應(yīng):通過(guò)加成反應(yīng)聚合成高分子化合物的反應(yīng)(加成聚合)。主要為含雙鍵的單體聚合。7.縮聚反應(yīng):單體間通過(guò)縮合反應(yīng)生成高分子化合物,同時(shí)生成小分子(H2O、NH3、HX等)的反應(yīng)。縮聚反應(yīng)主要包括酚醛縮聚、醇酸縮聚、氨基酸縮聚等。8.酯化反應(yīng)(屬于取代反應(yīng)):酸(有機(jī)羧酸、無(wú)機(jī)含氧酸)與醇作用生成酯和水的反應(yīng)。9.水解反應(yīng):有機(jī)物在一定條件下跟水作用生成

7、兩種或多種物質(zhì)的反應(yīng)。水解反應(yīng)包括鹵代烴水解、酯水解、糖水解、蛋白質(zhì)水解等。注意某些反應(yīng)類型并不沖突,如水解反應(yīng)、酯化反應(yīng),也是取代反應(yīng);烯烴與H2的加成反應(yīng)也是還原反應(yīng)?？键c(diǎn)二有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)一、有機(jī)物的價(jià)鍵規(guī)律與不飽和度1.有機(jī)物的價(jià)鍵規(guī)律C有4條共價(jià)鍵,如:,O有2條共價(jià)鍵,如:,H有1條共價(jià)鍵,如:X(鹵素)有1條共價(jià)鍵,如:N有3條共價(jià)鍵,如:(氨基)2.有機(jī)物的不飽和度化學(xué)鍵不飽和度 化學(xué)鍵不飽和度一個(gè)碳碳雙鍵1一個(gè)碳碳三鍵2一個(gè)羰基1一個(gè)氰基2一個(gè)碳環(huán)1一個(gè)苯環(huán)4不飽和度具有加和性,如的不飽和度為5,不飽和度常用于分析同分異構(gòu)體中官能團(tuán)的類型。二、常見(jiàn)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與表示方法1.

8、常見(jiàn)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)表示方法實(shí)例含義分子式C2H6用元素符號(hào)和數(shù)字的組合表示物質(zhì)組成的式子,可反映出一個(gè)分子中原子的種類和數(shù)目最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式)CH3表示組成物質(zhì)的各元素原子數(shù)目的最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子電子式HH表示原子最外層電子成鍵情況的式子2.有機(jī)物常見(jiàn)的表示方法結(jié)構(gòu)式完整地表示出分子中每個(gè)原子的成鍵情況的式子,但不表示空間構(gòu)型。具有化學(xué)式所能表示的意義,還能反映有機(jī)物的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH3結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫法,著重突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(官能團(tuán))鍵線式(丁烷)結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫法,著重突出碳骨架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和官能團(tuán)球棍模型小球表示原子、短棍表示價(jià)鍵比例模型反映原子的相對(duì)大小三、有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)的確定1.研究有機(jī)物的

9、基本步驟2.有機(jī)物實(shí)驗(yàn)式的確定(某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù))=100%(1)實(shí)驗(yàn)式(又叫最簡(jiǎn)式)是表示化合物分子中所含各元素的原子數(shù)目最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子。(2)若有機(jī)物(只含C、H、O元素)分子中(C)=a%、(H)=b%、(O)=c%,則N(C)N(H)N(O)=,即可得到實(shí)驗(yàn)式。實(shí)驗(yàn)式也可以根據(jù)燃燒產(chǎn)物的物質(zhì)的量來(lái)確定。確定實(shí)驗(yàn)式前必須先確定元素的組成,如某有機(jī)物完全燃燒的產(chǎn)物只有 CO2 和 H2O,則其組成元素可能為C、H 或 C、H、O;若燃燒產(chǎn)物 CO2中碳元素的質(zhì)量和燃燒產(chǎn)物 H2O中氫元素的質(zhì)量之和等于原有機(jī)物的質(zhì)量,則原有機(jī)物中不含O元素。3.測(cè)定有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量的方法(1)Mr

10、=m/n。(2)依據(jù)氣體的密度(標(biāo)準(zhǔn)狀況):Mr=22.4。(3)依據(jù)氣體的相對(duì)密度(D):Mr=DAMA。(4)依據(jù)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量:=m總/n總。(5)質(zhì)譜法:質(zhì)譜法是用電場(chǎng)和磁場(chǎng)將運(yùn)動(dòng)的離子(帶電荷的原子、分子或分子碎片)按它們的質(zhì)荷比分離后進(jìn)行檢測(cè)的方法。有機(jī)物分子在高能電子流的轟擊下形成的分子離子和碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其所帶電荷的比值為質(zhì)荷比。質(zhì)荷比的最大值(即橫坐標(biāo)上最大的分子離子的質(zhì)荷比)即為該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。有關(guān)烴的混合物計(jì)算的幾條規(guī)律:若平均相對(duì)分子質(zhì)量小于26,則一定有CH4。平均分子組成中,若1n(C)2,則一定有CH4。平均分子組成中,若2n(H)4,則

11、一定有C2H2。4.有機(jī)物分子式的確定(1)商余法(確定烴的分子式):Mr表示相對(duì)分子質(zhì)量則的余數(shù)為0或碳原子數(shù)大于或等于氫原子數(shù)時(shí),將碳原子數(shù)依次減少一個(gè),商減少一個(gè)碳原子即增加12個(gè)氫原子,直到飽和為止。(2)燃燒法根據(jù)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量或物質(zhì)的量。根據(jù)燃燒方程式(只含C、H、O元素的有機(jī)物):CxHyOz+(x+-)O2 xCO2+H2O。(3)最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式)法:根據(jù)各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或燃燒法得到該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式,結(jié)合其Mr進(jìn)行求算。(4)求出1 mol某有機(jī)物(只含有C、H、O元素)中C、H、O原子的物質(zhì)的量,即可得到該有機(jī)物的分子式。5.有機(jī)物結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn))式的確定測(cè)定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵步驟是

12、確定有機(jī)物的不飽和度及其典型的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而確定該有機(jī)物所含的官能團(tuán)及官能團(tuán)所處的位置。(1)不飽和度的計(jì)算烷烴的通式為CnH2n+2,分子中每減少兩個(gè)碳?xì)滏I,碳原子之間必然會(huì)增加一個(gè)鍵,就增加了一個(gè)不飽和度。不飽和度又叫缺氫指數(shù),用字母表示。計(jì)算公式 烴(CxHy):=(2x+2-y)。若有機(jī)化合物分子中含有鹵素原子,可將其視為氫原子;若含有氧原子則不予考慮;若含有氮原子,例如分子式CxHyOgNn的分子的不飽和度為=(2x+2-y+n)。(2)確定有機(jī)物中的官能團(tuán)定性實(shí)驗(yàn)(可用多種方法)有機(jī)物官能團(tuán)鑒定藥品實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象烯烴碳碳雙鍵溴的四氯化碳溶液紅棕色褪去炔烴碳碳三鍵酸性高錳酸鉀溶液紫紅色褪去

13、鹵代烴氯原子(溴原子)先與NaOH溶液共熱,加稀硝酸酸化后,加硝酸銀溶液有白色(淡黃色)沉淀生成醇類醇羥基金屬鈉有無(wú)色、無(wú)味的氣體放出酚類酚羥基FeCl3溶液溶液顯紫色飽和溴水有白色沉淀生成醛類醛基銀氨溶液有光亮的銀鏡產(chǎn)生新制的氫氧化銅懸濁液加熱后有磚紅色沉淀生成羧酸羧基NaHCO3溶液、澄清石灰水有氣泡產(chǎn)生,產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁液態(tài)酯類酯基滴有酚酞溶液的NaOH溶液分層,加熱后有機(jī)層變少,最終水層褪為無(wú)色定量實(shí)驗(yàn).與X2反應(yīng):X2(取代);X2(加成);2X2。.與H2的加成反應(yīng):H2;2H2;3H2;(醛或酮)H2。.與HX反應(yīng):OHHX(醇取代);HX(加成);2HX(加成)。

14、.銀鏡反應(yīng):CHO2Ag(NH3HCHO4Ag(NH3。.與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng):CHO2Cu(OH)2;COOHCu(OH)2。.與Na反應(yīng):OH(醇、酚)Na;COOH(羧酸)Na。.與NaOH反應(yīng):OH(酚)NaOH;COOH(羧酸)NaOH;COOR(醇酯)NaOH;COOC6H5(酚酯)2NaOH。(3)確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)紅外光譜:用于確定有機(jī)物分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)。1H核磁共振譜:用于確定有機(jī)物分子中有幾種不同類型的氫原子及其數(shù)目比。 考點(diǎn)三同系物與同分異構(gòu)體1.同系物(1)結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。(2)同系物的化學(xué)性質(zhì)相似

15、,物理性質(zhì)呈現(xiàn)一定的遞變規(guī)律。2.同分異構(gòu)體(1)具有相同的分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的化合物互稱為同分異構(gòu)體。(2)常見(jiàn)烷烴的同分異構(gòu)體甲烷、乙烷、丙烷無(wú)同分異構(gòu)體;丁烷的同分異構(gòu)體有2種;戊烷的同分異構(gòu)體有3種。3.判斷同分異構(gòu)體數(shù)目的方法(1)記憶法:記住常見(jiàn)有機(jī)物的同分異構(gòu)體數(shù)目。例如:甲烷、乙烷、丙烷均無(wú)同分異構(gòu)體,丁烷有2種,戊烷有3種。(2)基元法:如丁基有4種,則丁醇、戊醛、戊酸都有4種結(jié)構(gòu),需熟悉常見(jiàn)的烴基數(shù)目。(3)等效氫法(對(duì)稱法)a.同一碳原子上的氫原子是等效的。b.同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。c.處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。(4)替代法:如二氯苯(C6

16、H4Cl2)的結(jié)構(gòu)有3種,四氯苯(C6H2Cl4)的結(jié)構(gòu)也有3種。(5)定一移一(或定二移一)法:對(duì)于二元(或多元)取代物同分異構(gòu)體的數(shù)目判斷,可固定一取代基的位置,再移動(dòng)另一取代基的位置以確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。知能拓展有機(jī)物分子中的原子共線、共面問(wèn)題 結(jié)構(gòu)模型甲烷正四面體結(jié)構(gòu),有3個(gè)原子共平面乙烯平面結(jié)構(gòu),6個(gè)原子位于同一平面苯平面正六邊形結(jié)構(gòu),12個(gè)原子位于同一平面(注:苯環(huán)并不存在單雙鍵交替的結(jié)構(gòu))乙炔直線形結(jié)構(gòu),4個(gè)原子位于同一條直線羥基V型,可轉(zhuǎn)至與R相連的碳原子共面醛基平面三角型,可轉(zhuǎn)至與R相連的碳原子共面注意單鍵可旋轉(zhuǎn),雙鍵不能旋轉(zhuǎn)。若有機(jī)物分子較復(fù)雜時(shí),把有機(jī)物分子拆分為上述結(jié)

17、構(gòu),結(jié)合單鍵可旋轉(zhuǎn)、雙鍵和三鍵不能旋轉(zhuǎn)來(lái)分析有機(jī)物分子中原子共線、共面問(wèn)題。如分析如下:,甲烷構(gòu)型中3個(gè)原子共面,苯環(huán)通過(guò)碳碳單鍵可旋轉(zhuǎn)至與甲烷分子中2個(gè)原子共面,故最多可有13個(gè)原子共面。另外遇到非苯環(huán)的六元環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí),如,其空間結(jié)構(gòu)常為或結(jié)構(gòu)。例(2018深圳一調(diào),9)關(guān)于有機(jī)物a()、b()、c()的說(shuō)法正確的是()A.a、b、c的分子式均為C8H8B.a、b、c均能與溴水發(fā)生反應(yīng)C.a、b、c中只有a的所有原子會(huì)處于同一平面D.a、b、c的一氯代物中,b有1種,a、c均有5種(不考慮立體異構(gòu))解題導(dǎo)引解題時(shí)應(yīng)注意環(huán)狀結(jié)構(gòu)上的碳原子所結(jié)合的H原子個(gè)數(shù);苯環(huán)上不存在單雙鍵交替的結(jié)構(gòu);共面

18、問(wèn)題可通過(guò)尋找常見(jiàn)的共面模型(如甲烷、乙烯、苯環(huán)等)及結(jié)合價(jià)鍵的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題分析;一氯取代物的個(gè)數(shù)可分析處于不同化學(xué)環(huán)境的H原子的種類。解析a、b的分子式為C8H8,C的分子式為C8H10,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a、c分子中含有碳碳雙鍵,可以與溴水發(fā)生反應(yīng),b分子中各碳原子均處于飽和狀態(tài),故其不能與溴水發(fā)生反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;a分子可以拆分為苯環(huán)和乙烯這兩個(gè)平面結(jié)構(gòu),通過(guò)碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn),所有原子可以共平面,b、c分子中均含有結(jié)構(gòu),所有原子不可能共平面,C項(xiàng)正確;c分子中有7種不同環(huán)境的H原子,其一氯代物有7種,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C實(shí)踐探究應(yīng)用有機(jī)反應(yīng)類型、有機(jī)物簡(jiǎn)單命名、同分異構(gòu)體、有機(jī)物的結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí),結(jié)合新情境、新物質(zhì),將基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行類比分析、遷移應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合、靈活應(yīng)用。例(2018課標(biāo),36,15分