人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)選擇性必修3第14章有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法課件

有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法第14章課標(biāo)要求1.知道有機(jī)化合物分子是有空間結(jié)構(gòu)的,以甲烷、乙烯、乙炔、苯為例認(rèn)識(shí)碳原子的成鍵特點(diǎn),以乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯為例認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物中的官能團(tuán)。知道有機(jī)化合物存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。2.認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)決定于原子間的連接順序、成鍵方式和空間排布,認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物存在構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)的同分異構(gòu)現(xiàn)象。知道現(xiàn)代儀器分析方法在有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用。3.認(rèn)識(shí)官能團(tuán)的種類(碳碳雙鍵、碳碳三鍵、羥基、氨基、碳鹵鍵、醛基、酮羰基、羧基、酯基和酰胺基),從官能團(tuán)的視角認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的分類,認(rèn)識(shí)官能團(tuán)與有機(jī)化合物特征性質(zhì)的關(guān)系。4.認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物分子中共價(jià)鍵的類型、極性及其與有機(jī)反應(yīng)的關(guān)系,知道有機(jī)化合物分子中基團(tuán)之間的相互影響會(huì)導(dǎo)致鍵的極性發(fā)生改變,從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)官能團(tuán)與有機(jī)化合物之間是如何相互轉(zhuǎn)化的。備考指導(dǎo)1.本部分知識(shí)在高考中一般以選擇題出現(xiàn),考查有機(jī)化合物的分類、官能團(tuán)的識(shí)別、依據(jù)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征分析其可能的性質(zhì)、判斷同分異構(gòu)體,能根據(jù)簡(jiǎn)單圖譜信息分析判斷有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)等,難度不大。在非選擇題中,則可能與有機(jī)化合物的推斷或有機(jī)合成路線等結(jié)合考查有機(jī)化合物官能團(tuán)的認(rèn)識(shí),同分異構(gòu)體的書寫與判斷等,難度中等。2.對(duì)本部分知識(shí)的復(fù)習(xí),首先要抓住各類官能團(tuán)的特征認(rèn)識(shí)分析有機(jī)化合物的性質(zhì)、能正確書寫和判斷有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體,知道測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的常用方法,進(jìn)而能基于官能團(tuán)、化學(xué)鍵的特點(diǎn)與反應(yīng)規(guī)律分析有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)1有機(jī)化合物的分類知識(shí)篩查1.根據(jù)元素的組成分類根據(jù)有機(jī)化合物組成中元素種類,分為烴和烴的衍生物。烴是指只含有碳、氫兩種元素的有機(jī)化合物;烴分子里的氫原子被其他原子或原子團(tuán)所取代則得到烴的衍生物。2.根據(jù)分子中碳骨架分類

3.按官能團(tuán)分類(1)官能團(tuán)是指決定有機(jī)化合物特殊性質(zhì)的原子或原子團(tuán)。有機(jī)化合物的官能團(tuán)決定其化學(xué)性質(zhì)。(2)有機(jī)化合物的主要類別、官能團(tuán)和典型代表物。特別提醒(1)可以根據(jù)碳原子是否達(dá)到飽和,將烴分成飽和烴和不飽和烴,如烷烴、環(huán)烷烴屬于飽和烴,烯烴、炔烴、芳香烴屬于不飽和烴。(2)芳香族化合物、芳香烴和苯及其同系物的關(guān)系可表示為下圖:(3)含醛基的物質(zhì)不一定為醛,如HCOOH、HCOOCH3、葡萄糖等。知識(shí)鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)官能團(tuán)相同的物質(zhì)一定是同一類物質(zhì)。(

)(2)含有羥基的物質(zhì)只有醇或酚。(

)(3)含有醛基的有機(jī)化合物不一定屬于醛。(

)(5)醛基的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為“—COH”。(

)(6)含有苯環(huán)的有機(jī)化合物屬于芳香烴。(

)××√××××2.下列對(duì)有機(jī)化合物的分類結(jié)果中正確的是(

)。

D解析:鏈狀烷烴、烯烴、炔烴都屬于脂肪烴,環(huán)己烷、環(huán)戊烷都屬于脂環(huán)烴,苯屬于芳香烴。環(huán)戊烷、環(huán)丁烷及乙基環(huán)己烷均是脂環(huán)烴中的環(huán)烷烴。3.(1)C2H2的名稱是

,CH2═CHOOCCH3含有的官能團(tuán)是

。

(6)A分子式為C2H2O3,可發(fā)生銀鏡反應(yīng),且具有酸性,A所含官能團(tuán)名稱為

。

(7)化合物

中的含氧官能團(tuán)是

和

。

答案:(1)乙炔碳碳雙鍵、酯基(2)醛基(3)醛基(4)碳碳雙鍵、醛基(5)碳碳雙鍵、醛基(6)醛基和羧基(7)醚鍵羧基4.請(qǐng)寫出官能團(tuán)的名稱,并按官能團(tuán)的不同對(duì)下列有機(jī)化合物進(jìn)行分類。(1)CH3CH═CH2

;

。

(2)CH≡C—CH2CH3

;

。

答案:(1)碳碳雙鍵烯烴(2)碳碳三鍵炔烴(3)羥基酚(4)氨基胺(5)酰胺基酰胺知識(shí)點(diǎn)2有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵知識(shí)篩查1.共價(jià)鍵的類型(1)共價(jià)鍵的兩種基本類型:σ鍵和π鍵。①σ鍵:原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的,通過σ鍵連接的原子或原子團(tuán)可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)而不會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵的破壞。如烷烴中的化學(xué)鍵均為σ鍵。②π鍵:乙烯分子中,兩個(gè)碳原子均以sp2雜化軌道與氫原子的1s軌道及另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道進(jìn)行重疊形成σ鍵,而未參與雜化的p軌道以“肩并肩”方式進(jìn)行重疊,形成π鍵。通過π鍵連接的原子或原子團(tuán)不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)。③一般情況下,有機(jī)化合物中的單鍵是σ鍵,雙鍵中含有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵,三鍵含有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。(2)共價(jià)鍵的類型與有機(jī)反應(yīng)。一般的有機(jī)反應(yīng)是有機(jī)化合物分子中舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程,共價(jià)鍵的類型與有機(jī)反應(yīng)類型有密切關(guān)系。例如甲烷分子中含有σ鍵,能發(fā)生取代反應(yīng);乙烯和乙炔分子中的雙鍵和三鍵含有π鍵,都能發(fā)生加成反應(yīng)。2.共價(jià)鍵的極性與有機(jī)反應(yīng)(1)由于不同的成鍵原子間電負(fù)性的差異,共用電子對(duì)會(huì)發(fā)生偏移。偏移程度越大,共價(jià)鍵的極性越強(qiáng),在反應(yīng)中越容易發(fā)生斷裂。因此有機(jī)化合物的官能團(tuán)及其鄰近的化學(xué)鍵往往是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性部位。如乙醇與鈉可以反應(yīng)放出氫氣,原因是乙醇分子中的氫氧鍵極性較強(qiáng),能夠發(fā)生斷裂。(2)基團(tuán)之間的相互影響使官能團(tuán)中化學(xué)鍵的極性發(fā)生變化,從而影響官能團(tuán)和物質(zhì)的性質(zhì)。同樣條件下,乙醇與鈉的反應(yīng)不如水與鈉的反應(yīng)劇烈,這是由于乙醇分子中的氫氧鍵極性比水分子中的氫氧鍵極性弱。另外,羥基中氧原子的電負(fù)性較大,乙醇分子中的碳氧鍵極性也較強(qiáng),在乙醇與氫溴酸的反應(yīng)中,碳氧鍵發(fā)生了斷裂。(3)共價(jià)鍵的斷裂要吸收能量,而且有機(jī)化合物分子中共價(jià)鍵斷裂的位置存在多種可能,相對(duì)無(wú)機(jī)反應(yīng),有機(jī)反應(yīng)一般反應(yīng)速率較小,副反應(yīng)較多,產(chǎn)物比較復(fù)雜。3.碳原子的成鍵方式與有機(jī)化合物的空間結(jié)構(gòu)有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)決定于原子間的連接方式、成鍵方式和空間排布。特別提醒(1)苯環(huán)結(jié)構(gòu)為平面正六邊形,碳原子雜化方式為sp2,苯環(huán)中碳碳鍵為σ鍵和大π鍵。(2)確定有機(jī)化合物空間結(jié)構(gòu)的一般思路:知識(shí)鞏固1.下列說(shuō)法正確的是(

)。A.π鍵是由兩個(gè)p軌道“頭碰頭”重疊形成的B.σ鍵是鏡面對(duì)稱,而π鍵是軸對(duì)稱C.乙烷分子中的鍵全為σ鍵,而乙烯分子中含σ鍵和π鍵D.H2分子中含σ鍵,而Cl2分子中還含π鍵C解析:π鍵是由p軌道以“肩并肩”方式重疊形成的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。σ鍵是軸對(duì)稱,而π鍵是鏡面對(duì)稱,B項(xiàng)錯(cuò)誤。烷烴分子中的化學(xué)鍵全部為單鍵,均為σ鍵,而烯烴中的碳碳雙鍵是由1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵組成的,C項(xiàng)正確。H2分子中的H—H為σ鍵,Cl2分子中也只有σ鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.某物質(zhì)可溶于水、乙醇,熔點(diǎn)為209.5℃,其分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(

)。A.該分子中含有極性共價(jià)鍵B.1mol該物質(zhì)中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為5∶3C.該分子中原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的為C、ND.該分子中碳原子的雜化方式有2種B解析:該物質(zhì)分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為3∶1,B項(xiàng)錯(cuò)誤。

3.(雙選)關(guān)于

的說(shuō)法正確的是(

)。A.最多有7個(gè)原子在同一直線上B.碳原子的雜化方式只有sp2和spC.所有碳原子可能都在同一平面上D.該物質(zhì)屬于芳香烴CD解析:所給分子的結(jié)構(gòu)式為

,可以看出,分子中有6個(gè)原子共直線,A項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)3有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象知識(shí)篩查1.同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體(1)同分異構(gòu)現(xiàn)象:化合物具有相同的分子式,但結(jié)構(gòu)不同,因而產(chǎn)生了性質(zhì)上的差異的現(xiàn)象。(2)同分異構(gòu)體:具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互為同分異構(gòu)體。(3)同分異構(gòu)體的常見類型:有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象主要有構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)的常見方式:2.同系物特別提醒注意區(qū)分同分異構(gòu)體、同系物、同位素、同素異形體“四同”概念。知識(shí)鞏固1.分子式為C3H6Cl2的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))(

)。A.3種 B.4種C.5種 D.6種B解析:根據(jù)分子式可知,此有機(jī)物應(yīng)為鏈狀結(jié)構(gòu),且碳鏈結(jié)構(gòu)只有一種:。先將一個(gè)氯原子固定在1號(hào)碳上,把第二個(gè)氯原子分別移到1、2、3號(hào)碳上,得到3種同分異構(gòu)體;再將一個(gè)氯原子固定在2號(hào)碳上,此時(shí)第2個(gè)氯原子就只能連在2號(hào)碳上,因此共得到4種同分異構(gòu)體。2.含有一個(gè)碳碳三鍵的炔烴,氫化后的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為此炔烴可能的結(jié)構(gòu)有(

)。A.1種 B.2種C.3種 D.4種B解析:根據(jù)碳原子成鍵特點(diǎn)可知碳碳三鍵只能在該分子兩端,即有2種炔烴。3.(1)綠原酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示:該物質(zhì)所含有的官能團(tuán)名稱為

。

(2)分子式為C9H10O2的有機(jī)化合物有多種同分異構(gòu)體,滿足下列條件的同分異構(gòu)體有

種,寫出其中任意一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。

①含有苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基;②分子結(jié)構(gòu)中含有甲基;③能發(fā)生水解反應(yīng)。答案:(1)羥基、碳碳雙鍵、羧基、酯基

知識(shí)點(diǎn)4研究有機(jī)化合物的一般方法知識(shí)篩查1.研究有機(jī)化合物的一般步驟2.分離提純有機(jī)化合物的常用方法(1)蒸餾和重結(jié)晶。(2)萃取和分液。①常用的萃取劑:苯、CCl4、乙醚、二氯甲烷等。②液-液萃取:利用有機(jī)化合物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同,將有機(jī)化合物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中的過程。③固-液萃取:用有機(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)化合物的過程。3.有機(jī)化合物分子式的確定(1)元素分析(2)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定——質(zhì)譜法質(zhì)荷比(帶正電荷的分子離子、碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷數(shù)的比值)最大值即為該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。4.有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的鑒定(1)化學(xué)方法:利用特征反應(yīng)鑒定出官能團(tuán),制備它的衍生物再進(jìn)一步確認(rèn)。(2)物理方法:①紅外光譜。分子中化學(xué)鍵或官能團(tuán)可對(duì)紅外線發(fā)生振動(dòng)吸收,不同化學(xué)鍵或官能團(tuán)的吸收頻率不同,在紅外光譜圖上將處于不同的位置,從而可以獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。②核磁共振氫譜。③X射線衍射。X射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波,它和晶體中的原子相互作用可以產(chǎn)生衍射圖。經(jīng)過計(jì)算可以從中獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù),包括鍵長(zhǎng)、鍵角等分子結(jié)構(gòu)信息。特別提醒常見官能團(tuán)的檢驗(yàn)方法如下:官能團(tuán)種類試劑判斷依據(jù)碳碳雙鍵或碳碳三鍵溴的四氯化碳溶液橙色褪去酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去鹵素原子氫氧化鈉溶液、硝酸銀溶液、稀硝酸有沉淀產(chǎn)生酚羥基氯化鐵溶液顯紫色醛基銀氨溶液有銀鏡產(chǎn)生新制氫氧化銅有磚紅色沉淀產(chǎn)生羧基碳酸鈉溶液有二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生碳酸氫鈉溶液石蕊溶液溶液變紅色(3)有機(jī)化合物分子中不飽和度與結(jié)構(gòu)的關(guān)系:知識(shí)鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)碳?xì)滟|(zhì)量比為3∶1的有機(jī)化合物一定是CH4。(

)(2)CH3CH2OH與CH3OCH3互為同分異構(gòu)體,核磁共振氫譜相同。(

)(3)乙醇是良好的有機(jī)溶劑,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律用乙醇從水溶液中萃取有機(jī)化合物。(

)(4)質(zhì)譜法可以測(cè)定有機(jī)化合物的摩爾質(zhì)量,而紅外光譜和核磁共振氫譜圖可以確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)類型。(

)××××√×2.工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)室提純以下物質(zhì)的方法中不合理的是(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))(

)。A.苯(溴):加NaOH溶液,分液B.苯(苯酚):加入飽和溴水,分液C.乙醇(水):加入生石灰,蒸餾D.乙酸乙酯(乙酸、乙醇):加飽和碳酸鈉溶液,分液B解析:苯中的溴可與NaOH溶液反應(yīng),然后通過分液即可除去,A項(xiàng)正確。苯中的苯酚可與飽和溴水反應(yīng)生成三溴苯酚,但三溴苯酚可溶于苯,無(wú)法分開,可用NaOH溶液除去,B項(xiàng)錯(cuò)誤。乙醇中的水,可加生石灰后再通過蒸餾方法除去,C項(xiàng)正確。乙酸乙酯中的乙酸、乙醇可加入飽和碳酸鈉溶液充分振蕩后再通過分液除去,D項(xiàng)正確。3.下列鑒別方法不可行的是(

)。A.用水鑒別乙醇、甲苯和溴苯B.用燃燒法鑒別乙醇、苯和四氯化碳C.用碳酸鈉溶液鑒別乙醇、乙酸和乙酸乙酯D.用酸性高錳酸鉀溶液鑒別苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷D解析:乙醇與水互溶不分層,甲苯難溶于水,在水的上層,溴苯密度大于水,在水的下層,A項(xiàng)鑒別方法可行;乙醇燃燒無(wú)黑煙,苯燃燒有黑煙,四氯化碳不燃燒,B項(xiàng)鑒別方法可行;乙醇可與碳酸鈉溶液互溶,乙酸與碳酸鈉反應(yīng)可生成氣體,乙酸乙酯在碳酸鈉溶液中的溶解度較小,會(huì)分層,C項(xiàng)鑒別方法可行;苯、環(huán)己烷不可使酸性高錳酸鉀溶液褪色,且密度都比水的密度小,D項(xiàng)無(wú)法鑒別。4.下列說(shuō)法中正確的是(

)。A.

在核磁共振氫譜中有5組吸收峰B.紅外光譜圖只能確定有機(jī)化合物中所含官能團(tuán)的種類和數(shù)目C.質(zhì)譜法不能用于相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定D.核磁共振氫譜、紅外光譜和質(zhì)譜都可用于分析有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)D解析:A項(xiàng),此物質(zhì)分子中有3種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子;B項(xiàng),紅外光譜只能確定化學(xué)鍵和官能團(tuán)的種類,不能確定其數(shù)目;C項(xiàng),質(zhì)譜圖中,用最大質(zhì)荷比可確定有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。5.下列化合物在核磁共振氫譜中能出現(xiàn)2組峰,且其峰面積之比為3∶1的是(

)。A.對(duì)二甲苯 B.乙酸乙酯C.乙酸 D.環(huán)己烷C解析:A項(xiàng)中峰面積之比為3∶2;B項(xiàng)有3組峰;C項(xiàng)CH3COOH分子中峰面積之比為3∶1,正確。D項(xiàng)只有1組峰。第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力點(diǎn)1根據(jù)題給信息確定同分異構(gòu)體的數(shù)目或書寫同分異構(gòu)體的能力整合建構(gòu)1.同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法(1)記憶法。記住一些常見有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體數(shù)目。例如:①乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔均無(wú)同分異構(gòu)體。②丁烷有2種同分異構(gòu)體,戊烷有3種同分異構(gòu)體,己烷有5種同分異構(gòu)體。(2)基元法。①丙基的結(jié)構(gòu)有2種[—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2],則丙醇(C3H7—OH)、丁醛(C3H7—CHO)、丁酸(C3H7—COOH)有2種相同類型的同分異構(gòu)體。②丁基的結(jié)構(gòu)有4種,則一氯丁烷(C4H9—Cl)、丁醇(C4H9—OH)、戊醛(C4H9—CHO)、戊酸(C4H9—COOH)有4種相同類型的同分異構(gòu)體。③戊基的結(jié)構(gòu)有8種,則一氯戊烷(C5H11—Cl)、戊醇(C5H11—OH)、己醛(C5H11—CHO)、己酸(C5H11—COOH)有8種相同類型的同分異構(gòu)體。(3)定元法。分析二元取代物的方法,如分析C3H6Cl2的同分異構(gòu)體,先固定其中一個(gè)Cl原子的位置,移動(dòng)另外一個(gè)Cl原子,從而得到其同分異構(gòu)體。(4)替代法。如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構(gòu)體,則四氯苯也有3種同分異構(gòu)體(將H原子和Cl原子位置互換);又如CH4的一氯代物只有1種,則新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有1種。②同一分子中處于軸對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。

(5)等效氫法。分子中有多少種等效氫原子,其一元取代物就有多少種。①同一個(gè)碳原子上的氫原子是等效的。2.限定條件下同分異構(gòu)體的書寫方法(1)審清限定條件,確定官能團(tuán)。(2)根據(jù)分子式,按碳骨架異構(gòu)→官能團(tuán)位置異構(gòu)→官能團(tuán)類別異構(gòu)順序逐一書寫。(3)注意“逐一減碳法”的應(yīng)用。如分子式為C8H8O2、結(jié)構(gòu)中含苯環(huán)和酯基的同分異構(gòu)體的書寫:問題引領(lǐng)(1)如何確定烷烴的一氯代物的種數(shù)?(2)如何利用“碎片拼接法”書寫有條件限制的同分異構(gòu)體?點(diǎn)撥(1)烷烴的一氯代物的種數(shù)就是等效氫的種數(shù),確定等效氫時(shí)要關(guān)注碳原子周圍的化學(xué)環(huán)境,化學(xué)環(huán)境相同的碳原子上的氫原子是等效的。對(duì)于簡(jiǎn)單的烷烴,確定等效氫時(shí)可按下列方法處理:同一個(gè)碳原子上的氫原子是等效的(如甲烷),同一個(gè)碳原子上的甲基中的氫原子是等效的(如新戊烷),對(duì)稱碳原子上的氫原子是等效的(如己烷),對(duì)稱碳原子上的甲基中的氫原子是等效的(如2,2,3,3-四甲基丁烷)。(2)用“碎片拼接法”書寫有條件限制的同分異構(gòu)體的前提是假設(shè)一個(gè)有機(jī)化合物分子是由幾個(gè)不同的碎片拼接而成的,因此書寫有條件的同分異構(gòu)體的過程就是根據(jù)條件書寫碎片,然后將碎片按照可能的順序拼接起來(lái)的過程。書寫的基本步驟是首先根據(jù)條件書寫滿足條件的有機(jī)化合物的所有碎片,然后按照一定的拼接順序?qū)⑺槠唇悠饋?lái),對(duì)于鏈狀化合物的拼接順序一般是按照“由整到散,由心到邊”的原則,環(huán)狀化合物的拼接順序是“鄰”“間”“對(duì)”。訓(xùn)練突破1.相對(duì)分子質(zhì)量為128的有機(jī)物A完全燃燒只生成CO2和H2O,若A含一個(gè)六元碳環(huán)且可與NaHCO3溶液反應(yīng),則環(huán)上一氯代物的數(shù)目為(

)。A.2 B.3

C.4

D.5C解析:A含一個(gè)六元碳環(huán)且可與NaHCO3溶液反應(yīng),則A中含有—COOH,有機(jī)物A完全燃燒只生成CO2和H2O,說(shuō)明A中僅含有碳、氫、氧三種元素,A的相對(duì)分子質(zhì)量為128,6個(gè)碳原子的相對(duì)原子質(zhì)量為72,—COOH的相對(duì)分子質(zhì)量為45,則剩余基團(tuán)的相對(duì)分子質(zhì)量或原子的相對(duì)原子質(zhì)量為128-72-2.下列有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目判斷錯(cuò)誤的是(

)。

選項(xiàng)有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目A分子式為C5H123B分子式為C5H10,能使溴的四氯化碳溶液褪色5C分子式為C4H10O,能與Na反應(yīng)生成氫氣4D分子式為C4H8O2,能與NaHCO3反應(yīng)3D3.下列有關(guān)同分異構(gòu)體數(shù)目的敘述不正確的是(

)。A.甲苯苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被含3個(gè)碳原子的烷基取代,所得產(chǎn)物有6種B解析:含3個(gè)碳原子的烷基有兩種,甲苯苯環(huán)上的氫原子有3種,故產(chǎn)物有6種,A項(xiàng)正確。該物質(zhì)的分子式為C7H8O,與其互為同分異構(gòu)體的芳香族化合物中有1種醇(苯甲醇)、1種醚(苯甲醚)、3種酚(鄰甲基苯酚、間甲基苯酚和對(duì)甲基苯酚),總共有5種,B項(xiàng)錯(cuò)誤。含有5個(gè)碳原子的烷烴有3種同分異構(gòu)體,正戊烷、異戊烷和新戊烷,其一氯代物分別為3、4、1種,C項(xiàng)正確。由菲的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以看出其分子中含有5種氫原子,可生成5種一硝基取代物,D項(xiàng)正確。4.下列說(shuō)法正確的是(

)。A.分子式為C3H6O2的有機(jī)化合物在酸性條件下可水解為酸和醇,若不考慮立體異構(gòu),這些醇和酸重新組合可形成的酯共有5種C5.扁桃酸衍生物是重要的醫(yī)藥中間體,扁桃酸衍生物F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下:寫出符合下列條件的F的所有同分異構(gòu)體(不考慮立體異構(gòu))的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。

①屬于一元酸類化合物;②苯環(huán)上只有2個(gè)取代基且處于對(duì)位,其中一個(gè)是羥基。能力點(diǎn)2依據(jù)科學(xué)的方法確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的能力整合建構(gòu)1.確定有機(jī)化合物分子式的常用方法2.確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的模板

問題引領(lǐng)確定有機(jī)化合物的分子式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式常用的方法分別有哪些?點(diǎn)撥(1)確定分子式常用方法。①直接法。如果給出一定條件下的密度(或相對(duì)密度)及各元素的質(zhì)量比(或百分比),可直接求算出1

mol氣體中各元素原子的物質(zhì)的量,推出分子式。②最簡(jiǎn)式法。根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍,因此利用相對(duì)分子質(zhì)量及求得的最簡(jiǎn)式可確定其分子式。如烴的最簡(jiǎn)式的求法為:③商余法。a.用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14,視商數(shù)和余數(shù)。其中商數(shù)A為烴中的碳原子數(shù)。此法運(yùn)用于具有確定通式的烴(如烷、烯、炔、苯的同系物等)。b.若烴的類別不確定:CxHy,可用相對(duì)分子質(zhì)量Mr除以12,看商和余數(shù)。c.由一種烴的分子式,求另一可能烴的分子式可采用增減法推斷,其規(guī)律如下:④化學(xué)方程式法利用燃燒反應(yīng)方程式,抓住以下關(guān)鍵:氣體體積變化;氣體壓強(qiáng)變化;氣體密度變化;混合物平均相對(duì)分子質(zhì)量等,同時(shí)可結(jié)合差量法、平均值法等技巧來(lái)求得有機(jī)化合物的分子式。(2)確定結(jié)構(gòu)式常用的方法。①化學(xué)方法:利用特征反應(yīng)鑒定出官能團(tuán),再結(jié)合其他結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分子式確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。③特定組成法。根據(jù)特定價(jià)鍵規(guī)律確定。某些有機(jī)化合物根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu),則可直接由分子式確定其結(jié)構(gòu)式。如CH4O,由價(jià)鍵規(guī)律,CH4O只有一種結(jié)構(gòu):CH3—OH。訓(xùn)練突破1.已知某有機(jī)化合物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如下圖所示,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的有(

)。A.由紅外光譜可知,該有機(jī)化合物中至少有三種不同的化學(xué)鍵B.由核磁共振氫譜可知,該有機(jī)化合物分子中有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子C.僅由其核磁共振氫譜無(wú)法得知其分子中的氫原子總數(shù)D.若A的分子式為C2H6O,則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3—O—CH3D解析:紅外光譜給出的是化學(xué)鍵和官能團(tuán),從圖上看出,該有機(jī)化合物A中含有C—H、O—H和C—O三種化學(xué)鍵,A項(xiàng)正確。核磁共振氫譜圖中峰的組數(shù)代表氫的種類數(shù),故B項(xiàng)正確。核磁共振氫譜圖中峰的面積表示氫的數(shù)目比例,在沒有給出化學(xué)式的情況下,無(wú)法得知其H原子總數(shù),C項(xiàng)正確。若A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3—O—CH3,則無(wú)O—H,與題中紅外光譜圖不符,其核磁共振氫譜圖應(yīng)只有一組峰,與題中核磁共振氫譜圖不符,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.某有機(jī)化合物A(只含C、H、O三種元素)是一種重要化工生產(chǎn)的中間體。已知:①A的蒸氣密度是相同狀況下氫氣密度的83倍,分子中碳原子總數(shù)是氧原子總數(shù)的3倍;②A屬于芳香族化合物,其苯環(huán)上只有一個(gè)取代基,且取代基碳鏈上無(wú)含碳原子的支鏈;③A可與NaHCO3溶液作用,產(chǎn)生無(wú)色氣泡;④A在一定條件下可與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng);⑤A存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:試根據(jù)以上信息回答問題:(1)A的分子式為

;A中含氧官能團(tuán)的名稱為

。(2)D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(3)寫出A→C和A→B的化學(xué)方程式(注明反應(yīng)條件),并注明反應(yīng)類型:A→C:

,反應(yīng)類型:

;

A→B:

,反應(yīng)類型:

。

(4)符合下列三個(gè)條件的A的同分異構(gòu)體的數(shù)目共有

個(gè)。

①苯環(huán)上只有兩個(gè)鄰位取代基②能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng)③一定條件下可以水解生成兩種物質(zhì)寫出其中任意一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

。

3.有機(jī)化合物A只含有C、H、O三種元素,常用作有機(jī)合成的中間體。16.8g該有機(jī)化合物經(jīng)燃燒生成44.0gCO2和14.4gH2O;質(zhì)譜圖表明其相對(duì)分子質(zhì)量為84,紅外光譜分析表明A分子中含有O—H和位于分子端的碳碳三鍵,核磁共振氫譜上有三組峰,峰面積之比為6∶1∶1。(1)A的分子式是

。

(2)下列物質(zhì)中,一定條件下能與A發(fā)生反應(yīng)的是

。

A.H2 B.NaC.酸性高錳酸鉀溶液 D.Br2(3)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

。

(4)有機(jī)化合物B是A的同分異構(gòu)體,1molB可與1molBr2加成。該有機(jī)化合物中所有碳原子在同一個(gè)平面,沒有順反異構(gòu)現(xiàn)象,則B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

。

解得x=5,y=8。因12x+y+16z=84,解得z=1。有機(jī)化合物A的分子式為C5H8O。(2)A分子中含有

,能與H2、Br2發(fā)生加成反應(yīng),能與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),還含有羥基,能與Na發(fā)生置換反應(yīng)。第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升【高考真題剖析】

【例題】

(2023新課標(biāo)卷)莫西賽利(化合物K)是一種治療腦血管疾病的藥物,可改善腦梗塞或腦出血后遺癥等癥狀。以下為其合成路線之一?；卮鹣铝袉栴}:(1)A的化學(xué)名稱是

。

(2)C中碳原子的軌道雜化類型有

種。

(3)D中官能團(tuán)的名稱為

、

。

(4)E與F反應(yīng)生成G的反應(yīng)類型為

。

(5)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(6)I轉(zhuǎn)變?yōu)镴的化學(xué)方程式為

。

(7)在B的同分異構(gòu)體中,同時(shí)滿足下列條件的共有

種(不考慮立體異構(gòu));

①含有手性碳;②含有三個(gè)甲基;③含有苯環(huán)。其中,核磁共振氫譜顯示為6組峰,且峰面積比為3∶3∶3∶2∶2∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

答案:及評(píng)分細(xì)則(1)3-甲基苯酚(或間甲基苯酚,m-甲基苯酚)(其他名稱不得分)

(2)2

(3)氨基羥基(寫化學(xué)符號(hào)不得分)

(4)取代反應(yīng)解析:(1)A分子中甲基與羥基處于間位,故可命名為3-甲基苯酚或間甲基苯酚、m-甲基苯酚。(2)C中苯環(huán)上碳原子為sp2雜化,側(cè)鏈碳原子是sp3雜化。(3)C的分子式為C10H13NO2,比較C、D分子式差異為減少一個(gè)氧原子,增加兩個(gè)氫原子,結(jié)合E的結(jié)構(gòu)可知D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

,故D中官能團(tuán)名稱為氨基、羥基。(4)E+F→G反應(yīng)中,E中羥基中氫原子被取代,故該反應(yīng)為取代反應(yīng)?！竞诵乃仞B(yǎng)考查點(diǎn)剖析】本題以莫西賽利的合成路線為情景命制試題,合成路線真實(shí),需要解答的問題貼近生活實(shí)際,很好地考查了考生利用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力,同時(shí)還考查了考生微觀探析的素養(yǎng)。解答本類習(xí)題時(shí)要能夠根據(jù)所給信息分析判斷轉(zhuǎn)化關(guān)系中的未知物,然后結(jié)合題目要求進(jìn)行答題,如書寫同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)時(shí)要注意題給的限制條件,按照一定順序進(jìn)行書寫,不要遺漏和重復(fù);通過分析分子中化學(xué)鍵或官能團(tuán)推斷有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)類型;根據(jù)核磁共振氫譜中吸收峰的數(shù)目和面積比判斷有機(jī)化合物中H原子的種類和數(shù)目,從而書寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式?！镜漕}訓(xùn)練】

1.(2021全國(guó)甲)近年來(lái),以大豆素(化合物C)為主要成分的大豆異黃酮及其衍生物,因其具有優(yōu)良的生理活性而備受關(guān)注。大豆素的合成及其衍生化的一種工藝路線如下:回答下列問題:(1)A的化學(xué)名稱為

。

(2)1molD反應(yīng)生成E至少需要

mol氫氣。

(3)寫出E中任意兩種含氧官能團(tuán)的名稱

。

(4)由E生成F的化學(xué)方程式為

。

(5)由G生成H分兩步進(jìn)行:反應(yīng)1)是在酸催化下水與環(huán)氧化合物的加成反應(yīng),則反應(yīng)2)的反應(yīng)類型為

。

(6)化合物B的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿足下列條件的有

(填標(biāo)號(hào))。

a.含苯環(huán)的醛、酮b.不含過氧鍵(—O—O—)c.核磁共振氫譜顯示四組峰,且峰面積比為3∶2∶2∶1A.2個(gè)

B.3個(gè) C.4個(gè)

D.5個(gè)答案:(1)1,3-苯二酚(或間苯二酚)(2)2(3)酯基、羥基、醚鍵(任意兩種)(5)取代反應(yīng)(6)C(3)F的分子式為C19H16O5,結(jié)合C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及E的分子式C19H18O6可以判定E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,其中含氧官能團(tuán)包括酯基、羥基、醚鍵。(4)對(duì)比E和F的分子組成可以看出,E→F為E分子失去1分子H2O并形成碳碳雙鍵,據(jù)此可以寫出化學(xué)方程式。(5)對(duì)比G與H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,G→H的第二步反應(yīng)是酯的水解,屬于取代反應(yīng)。2.(2021廣東卷節(jié)選)天然產(chǎn)物Ⅴ具有抗瘧活性,某研究小組以有機(jī)化合物Ⅰ為原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路線如下(部分反應(yīng)條件省略,Ph表示—C6H5):已知:(1)化合物Ⅰ中含氧官能團(tuán)有

(寫名稱)。

(2)反應(yīng)①的方程式可表示為:Ⅰ+Ⅱ══Ⅲ+Z,化合物Z的分子式為

。

(3)化合物Ⅳ能發(fā)生銀鏡反應(yīng),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(4)反應(yīng)②③④中屬于還原反應(yīng)的有

,屬于加成反應(yīng)的有

。

(5)化合物Ⅵ的芳香族同分異構(gòu)體中,同時(shí)滿足如下條件的有

種,寫出其中任意一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。

條件:a.能與NaHCO3反應(yīng);b.最多能與2倍物質(zhì)的量的NaOH反應(yīng);c.能與3倍物質(zhì)的量的Na發(fā)生放出H2的反應(yīng);d.核磁共振氫譜確定分子中有6個(gè)化學(xué)環(huán)境相同的氫原子;e.不含手性碳原子(手性碳原子是指連有4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)的飽和碳原子)。答案:(1)羥基、醛基(2)C18H15PO解析:(1)有機(jī)化合物Ⅰ含有兩種含氧官能團(tuán)為羥基和醛基。(2)從原子守恒可知,Z的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為Ph3P═O,其分子式為C18H15PO。(3)結(jié)合反應(yīng)②產(chǎn)物的碳架結(jié)構(gòu)可知,能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的Ⅳ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。(4)反應(yīng)②化合物Ⅳ中醛基與H2發(fā)生加成反應(yīng)(還原反應(yīng));反應(yīng)③發(fā)生了氧化反應(yīng);反應(yīng)④發(fā)生了加成反應(yīng)(氧化反應(yīng))。(5)化合物Ⅵ的分子式為C10H12O4。條件a說(shuō)明有—COOH,條件b說(shuō)明還有一個(gè)酚羥基;條件c說(shuō)明還應(yīng)含有一個(gè)醇羥基;條件d說(shuō)明分子中有兩個(gè)化學(xué)環(huán)境相同的—CH3;條件e要求不含手性碳原子。則說(shuō)明苯環(huán)有三個(gè)取代3.(2020浙江選考節(jié)選)寫出化合物A(C7H6ClNO2)同時(shí)符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

。

核磁共振氫譜和紅外光譜檢測(cè)表明:①分子中共有4種氫原子,其中環(huán)上的有2種;②有碳氧雙鍵,無(wú)氮氧鍵和—CHO。解析:分子中有4種氫原子并且苯環(huán)上有2種,分子中含有碳氧雙鍵,不含—CHO和氮氧鍵,故分子中苯環(huán)上含有兩個(gè)取代基,滿足條件的分別為【新情境模擬訓(xùn)練】

快速閱讀下列材料,準(zhǔn)確提取有效信息,思考回答下列問題。李比希法是由德國(guó)化學(xué)家李比希提出的,用于有機(jī)化合物組成測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)裝置圖如下:具體實(shí)驗(yàn)時(shí),將準(zhǔn)確稱量的樣品置于①中,經(jīng)紅熱的氧化銅氧化后,將其徹底氧化為二氧化碳和水,用氧氣流把它們分