江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题10有机化合物及其应用第31讲认识有机化合物讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 31 讲 认识有机化合物考纲要求 1.了解测定有机化合物组成和结构的一般方法。2.知道有机化合物中碳的成键特征,能识别手性碳原子。3.认识常见有机化合物中的官能团,能用结构简式等方式正确表示简单有机化合物的结构。能根据有机化合物的命名规则命名简单的有机化合物。4.了解有机化合物存在同分异构现象(不包括立体异构),能根据给定条件推断有机化合物的同分异构体。考点一 有机物的组成、成键特点、分类及命名1.认识有机物(1)概念:含有碳元素的化合物称为有机化合物,简称有机物。(但 CO、CO 2、碳酸及其盐、金属碳化物、金属氰化物等由于组成、性质与无机物相似,属于无机物)。绝大多数有机化合物都含有
2、氢元素。C、H、O、N、S、P、卤素是有机物中的主要组成元素。(2)性质特点(大多数有机物)难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂;多数为非电解质,不导电;多数熔、沸点较低;多数易燃、易分解,反应复杂等。2.碳原子的成键特点(1)碳原子的结构及成键特点碳原子最外层有 4 个电子,不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子,碳原子易通过共价键与碳原子或其他非金属原子相结合。(2)有机化合物中碳原子的结合方式碳原子间可形成稳定的单键、双键或叁键。多个碳原子可相互结合形成碳链或碳环,碳链可以带有支链,碳链和碳环也可以相互结合。碳原子也可以与 H、O、N、S 等多种非金属原子形成共价键。3.有机物结构的
3、三种常用表示方法结构式 结构简式 键线式CH2=CHCH=CH22CH3CH2OH 或 C2H5OHCH2=CHCHO4.有机物的分类(1)按碳的骨架分类有机化合物Error!烃Error!(2)按官能团分类官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。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 H2C=CH2炔烃 CC(碳碳叁键) 乙炔 HCCH芳香烃 苯卤代烃 X(卤素原子) 溴乙烷 C2H5Br醇 乙醇 C2H5OH酚OH(羟基)苯酚醚(醚键)乙醚 CH3CH2OCH2CH3醛(醛基)乙醛 CH3CHO酮(羰基)丙酮 CH3C
4、OCH3羧酸(羧基)乙酸 CH3COOH3酯(酯基)乙酸乙酯CH3COOCH2CH35.有机化合物的命名(1)烷烃的习惯命名法(2)烷烃的系统命名法(3)烯烃和炔烃的命名(4)苯的同系物的命名苯作为母体,其他基团作为取代基。苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。6.通过 2-丁烯和乳酸的结构认识顺反异构和手性分子(1)乙烯分子是平面构型,两个碳原子与 4 个氢原子处于同一平面上。2-丁烯可以看作是两个甲基分别取代乙烯分子中两个碳上的氢原子形成的。比较下面两种结构:a b可以看出 a 和 b 分子中碳原子之间的连接顺序和方式是相同的,但是空间结构是不同的。这种异构称为顺反异构。(2)乳酸的分子
5、结构认识手性分子从上图可看出画“*”号的中心碳原子所连接的 4 个原子或原子团不相同,但是能形成 a、b4两种不能完全重合的空间结构,这样的异构就像人的左右手一样,称为手性异构,又称为对映异构,这样的分子也称为手性分子。(1)含有苯环的有机物属于芳香烃()(2)含有醛基的有机物一定属于醛类()(3) 、COOH 的名称分别为苯、酸基()(4)醛基的结构简式为“COH”()(5) 和 都属于酚类()(6)CH2=CH2和 在分子组成上相差一个 CH2,两者互为同系物()(7) 命名为 2-乙基丙烷()(8)(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名称是 2-甲基-5-乙基
6、辛烷()(9)某烯烃的名称是 2-甲基-4-乙基-2-戊烯()(10) 的名称为 2-甲基-3-丁炔()(1)正确书写下列几种官能团的名称: _。Br_。 _。COO_。答案 碳碳双键 溴原子 醚键 酯基(2)根据球棍模型、比例模型写结构简式。5_;_;_;_。答案 CH 3CH2OHCH 2=CHCCCH 3H 2NCH2COOH(3)写出下列几种常见有机物的名称: _。 _。 _。 CH2CHCl_。 OCCOOCH2CH2O_。答案 对二甲苯(或 1,4-二甲苯) 苯甲醛对苯二甲酸 聚氯乙烯 聚乙二酸乙二酯1.按官能团的不同,可以对有机物进行分类,请指出下列有机物的类别,填在横线上。(1
7、)CH3CH2CH2OH_。(2) _。6(3) _。(4) _。(5) _。(6) _。(7) _。(8) _。答案 (1)醇 (2)酚 (3)芳香烃(或苯的同系物) (4)酯 (5)卤代烃 (6)烯烃 (7)羧酸 (8)醛2.陌生有机物中官能团的识别(1) 中含氧官能团名称是_。(2) 中含氧官能团的名称是_。(3)HCCl3的类别是_,C 6H5CHO 中的官能团是_。(4) 中显酸性的官能团是_(填名称)。(5) 中含有的官能团名称是_。答案 (1)(醇)羟基(2)(酚)羟基、酯基(3)卤代烃 醛基(4)羧基(5)碳碳双键、酯基、羰基解析 (1)OH 连在CH 2上,应为醇羟基。(2)
8、OH 直接连在苯环上,为酚羟基, 为酯基。7(3)HCCl3中含有氯原子,属于卤代烃,CHO 为醛基。(4)NH2显碱性。3.用系统命名法给有机物命名(1) 命名为_。(2) 命名为_。(3) 的名称为_。的名称为_。(4)CH2=CHCH2Cl 的名称为_。(5) 命名为_。(6) 命名为_。(7)C4H9Cl 的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢,则其化学名称为_。(8)CH2=CHCOONa 发生聚合反应可得到一种高吸水性树脂,该树脂名称为_。答案 (1)3,3,4-三甲基己烷 (2)2-甲基-2-戊烯(3)乙苯 苯乙烯 (4)3-氯-1-丙烯 (5)4-甲基-2-戊醇(6)2-乙基
9、-1,3-丁二烯 (7)2-甲基-2-氯丙烷(8)聚丙烯酸钠解析 (7)核磁共振氢谱表明 C4H9Cl 只有一种化学环境的氢,说明该分子的结构简式为,其系统命名为 2-甲基-2-氯丙烷。(8)CH 2=CHCOONa 聚合后的产物为,其名称为聚丙烯酸钠。1.有机物系统命名中常见的错误8(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、
10、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考点二 研究有机物的一般步骤和方法1.研究有机化合物的基本步骤 分 离 提 纯 元 素 定 量 分 析 测 定 相 对 分 子 质 量 波 谱 分 析 纯净物 确定实验式 确定分子式 确定结构式2.分离提纯有机物常用的方法(1)蒸馏和重结晶适用对象 要求蒸馏常用于分离、提纯液态有机物该有机物热稳定性较强该有机物与杂质的沸点相差较大重结晶常用于分离、提纯固态有机物杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大(2)萃取和分液常用的萃取剂:苯、CCl 4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。
11、液液萃取:利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同,将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。固液萃取:用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。93.有机物分子式的确定(1)元素分析(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。4.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。常见官能团特征反应如下:官能团种类 试剂 判断依据溴的 CCl4溶液 红棕色褪去碳碳双键或碳碳叁键 酸性 KMnO4溶液 紫色褪去卤素原子 NaOH 溶液,AgNO 3和稀硝酸的混合液 有沉淀产生醇羟基 钠
12、 有氢气放出FeCl3溶液 显紫色酚羟基浓溴水 有白色沉淀产生银氨溶液 有银镜生成醛基新制 Cu(OH)2悬浊液 有砖红色沉淀产生羧基 NaHCO3溶液 有 CO2气体放出(2)物理方法红外光谱分子中化学键或官能团可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,从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。核磁共振氢谱10(3)有机物分子中不饱和度的确定(1)碳氢质量比为 31 的有机物一定是 CH4()(2)CH3CH2OH 与 CH3OCH3互为同分异构体,核磁共振氢谱相同()(3)乙醇是良好的有机溶剂,根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物(
13、)(4)质谱法可以测定有机物的摩尔质量,而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型()(5)有机物 的 1H-核磁共振谱图中有 4 组特征峰()(6)有机物 的核磁共振氢谱中会出现三组峰,且峰面积之比为341()解析 该有机物中有 4 种不等效氢原子,峰面积之比为 3221。(7)有机物 分子中所有碳原子可能共平面()题组一 仪器分析在有机物结构确定中的应用1.下列说法中正确的是( )A. 在核磁共振氢谱中有 3 个吸收峰B.红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目11C.质谱法不能用于相对分子质量的测定D.核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构答案 AD解析 A
14、 项,此物质有 3 种不等性氢原子;B 项,红外光谱只能确定化学键和官能团的种类,不能确定其数目;C 项,质谱图中,用最大质荷比可确定有机物的相对分子质量。2.下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰,且其峰面积之比为 31 的是( )A.对二甲苯 B.乙酸乙酯C.乙酸 D.环己烷答案 C解析 A 项中峰面积之比为 32;B 项为 3 组峰;C 项 CH3COOH 分子中峰面积比为 31,正确;D 项只有一组峰。题组二 复杂有机物分子共面、共线问题3.1,4-二苯基丁二炔广泛应用于农药的合成,其结构如图所示。下列有关该物质的说法不正确的是( )A.该物质属于芳香烃B.该分子中处于同一直线上的原子
15、最多有 6 个C.该物质能使溴的四氯化碳溶液褪色D.该分子中所有原子可能位于同一平面上答案 B解析 该物质中只有 C、H 两种元素,且含有苯环,故该物质属于芳香烃,A 项正确;分子中含有两个碳碳叁键、两个苯环,根据苯和乙炔的结构特点可知,该分子中处于同一直线上的碳原子最多有 8 个,处于同一直线上的碳原子和氢原子最多有 10 个,B 项错误;该物质中含有碳碳叁键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,C 项正确;两个碳碳叁键为直线形结构,碳碳单键可以转动,两个苯环所在的平面可能同时位于同一平面上,故分子中所有原子可能位于同一平面上,D 项正确。4.已知 为平面结构,则 W(HOOCCHCHCH=CHCOO
16、H)分子中最多有_个原子在同一平面内。答案 16解析 由题中信息可知与 直接相连的原子在同一平面上,又知与 直接相连的原子在同一平面上,而且碳碳单键可以旋转,因此 W 分子中所有原子有可能都处在同一平面上,即最多有 16 个原子在同一平面内。12复杂有机物共面、共线问题的分析技巧(1)审清题干要求审题时要注意“可能” “一定” “最多” “最少” “所有原子” “碳原子”等关键词和限制条件。(2)熟记常见共线、共面的官能团与叁键直接相连的原子共直线,如CC、CN;与双键和苯环直接相连的原子共平面,如 、 、 。(3)单键的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,均可绕键轴
17、自由旋转。题组三 有机物分子式、结构式的确定5.有机物 A 可由葡萄糖发酵得到,也可从酸牛奶中提取。纯净的 A 为无色粘稠液体,易溶于水。为研究 A 的组成与结构,进行了如下实验,试通过计算填空:实验步骤 解释或实验结论(1)称取 A9.0g,升温使其气化,测其密度是相同条件下 H2的 45 倍A 的相对分子质量为_(2)将此 9.0gA 在足量纯 O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重 5.4g 和 13.2gA 的分子式为_(3)另取 A9.0g,跟足量的 NaHCO3粉末反应,生成2.24LCO2(标准状况),若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状
18、况)用结构简式表示 A 中含有的官能团:_、_(4)A 的核磁共振氢谱如图:A 中含有_种氢原子综上所述,A 的结构简式为_答案 90 C 3H6O3 COOH OH 413解析 9.0gA 燃烧生成 n(CO2) 0.3mol,13.2g44gmol 1n(H2O) 0.3mol,5.4g18gmol 1n(A) n(C) n(H) n(O)0.10.3(0.32) 13639.0 0.312 0.6116所以 A 的分子式为 C3H6O3。0.1molA 与 NaHCO3反应生成 0.1molCO2,则 A 分子中含有一个COOH,与钠反应生成0.1molH2,则还含有一个OH。6.在有机
19、化学中有一种“吉利分子”C 8H8O8, “吉利分子”C 8H8O8可由 X 经如图所示转化关系合成。已知:相同条件下,X 与 H2的相对密度为 81,其中氧的质量分数约为 49.4%,分子中氢、氧原子个数比为 21,X 中没有支链;1molX 在稀硫酸中发生反应生成 2mol 甲醇和 1molA;A 中含有手性碳原子;D 能使 Br2的 CCl4溶液褪色,E 为高分子化合物,B 为环状结构。根据上述信息填空:(1)X 的分子式为_,A 的分子中含有官能团的名称是_,E 的结构简式为_;D 若为纯净物,D 的核磁共振氢谱存在_种吸收峰,面积比为_。(2)写出 B 的一种含一个六元环的同分异构体
20、的结构简式:_。答案 (1)C 6H10O5 羧基和羟基 211(2)14解析 由信息可知,X 的相对分子质量为 Mr(X)812162。X 分子中 O 原子数为5,则 X 分子中 H 原子数为 10,从而推知 C 原子数为16249.4%166,故 X 的分子式为 C6H10O5。由信息和反应、可知,A 分子162 101 51612中含有OH 和COOH,且 A 中含有手性碳原子,故 A 的结构简式为 HOOCCH2CH(OH)COOH,A发生消去反应生成 D,则 D 为 HOOCCH=CHCOOH,E 为 D 的加聚反应产物,则 E 的结构简式为。结合 X 的分子式、X 中没有支链及 X
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