2022届老高考化学(人教版)一轮总复习学案:第33讲 认识有机化合物 (含解析).doc
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1、第十二章第十二章有机化学基础有机化学基础 第第 33 讲讲认识有机化合物认识有机化合物 高考备考导航 考试要求:1.能辨识有机化合物分子中的官能团,判断有机化合物分子中碳原子的饱和程 度、键的类型,分析键的极性;能依据有机化合物分子的结构特征分析简单有机化合物的某 些化学性质。 2能辨识同分异构现象,能写出符合特定条件的同分异构体,能举例说明立体异构现象。 3能说出测定有机化合物分子结构的常用的分析方法,能结合简单图谱信息分析判断有 机化合物的分子结构。 名师点拨:高考对本部分的考查主要有四方面:(1)书写重要官能团的结构简式和名称; (2)结合有机物成键特点,书写、判断其分子式和同分异构体;
2、(3)应用系统命名法给有机物命 名;(4)确定有机物分子式的一般过程与方法。高考命题仍将着重考查有机物分子中官能团的 种类判断、同分异构体的书写、判断共线或共平面原子数目等。 通过对典型代表物(CH4、CH2=CH2、HCCH、等)的分子结构的复习,建立常见 有机物分子空间结构认知模型,明晰共线(如CC)、共面()的官能团 或碳骨架,了解不同环境下碳原子的轨道杂化方式,推出分子的空间构型,知道有机物分子 中单键(如 CC、CH、CO 等)均可绕键轴自由旋转等知识。书写同分异构体要培养有序 性的思维习惯,灵活运用等效氢法、烷基种数法、替代法、定一移一或定二移一法等并避免 同分异构体重复书写或遗漏
3、书写。 考点一有机化合物的分类、结构与同分异构体 核心知识梳理 1有机化合物的分类 (1)按元素组成分类 有机化合物 ! ! !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#、 ! ! ! 羧酸#、酯等 (2)按碳的骨架分类。 碳骨架:在有机化合物中,碳原子互相连接成的链或环是分子的骨架,又称碳架。 根据碳骨架不同可将有机物分成: (3)按官能团分类。 官能团:决定有机化合物共同特性的! ! ! 原子或原子团#。 有机物主要类别与其官能团: 类别 官能团典型代表物 名称结构名称结构简式 烷烃
4、甲烷! ! ! CH4# 烯烃碳碳双键 ! ! !# 乙烯 ! ! ! H2C=CH2 # 炔烃碳碳三键! ! !#乙炔! ! !# 芳香烃苯 ! ! !# 卤代烃卤素原子X溴乙烷! ! ! C2H5Br# 醇 羟基! ! ! OH# 乙醇! ! ! C2H5OH# 酚苯酚! ! ! C6H5OH# 醚醚键 ! ! !# 乙醚 ! ! ! CH3CH2OCH2CH3 # 醛醛基 ! ! !# 乙醛! ! ! CH3CHO# 酮羰基 ! ! !# 丙酮 ! ! ! CH3COCH3 # 羧酸羧基! ! !COOH#乙酸! ! !CH3COOH# 酯酯基 ! ! !# 乙酸乙酯 ! ! ! CH3
5、COOCH2CH3 # 微点拨 含醛基的物质不一定为醛类,如 HCOOH、HCOOCH3、葡萄糖等。 不能认为属于醇类,应为羧酸。 (酯基)与(羧基)有区别。 虽然含有醛基,但不属于醛类,应属于酯。 2有机物的结构特点、同系物与同分异构体 (1)有机物中碳原子的成键特点。 成键数目 每个碳原子与其他原子形成! ! ! 4#个共价键 | 成键种类 ! ! ! 单#键、 ! ! ! 双#键或! ! ! 三#键 | 连接方式 碳链或! ! ! 碳环# (2)有机物结构的三种常用表示方法 结构式结构简式键线式 CH2=CHCH=CH2 CH3CH2OH 或 C2H5OH CH2=CHCHO (3)同系
6、物。 结构! ! ! 相似#,分子组成上相差一个或若干个! ! ! CH2#原子团的物质称为同 系物。其特点是官能团种类、数目均相同,具有相同的通式。其物理性质是随分子中碳原子 数的增加发生规律性变化,化学性质相似。 特别提醒 分子通式相同的有机物不一定互为同系物,如某些醛和酮、羧酸和酯等。 (4)同分异构现象、同分异构体。 同分异构现象:化合物具有相同的! ! ! 分子式#但具有不同 ! ! ! 结构#的现象。 同分异构现象的常见类型: a碳链异构,碳链骨架不同,如: CH3CH2CH2CH3与! ! !# b位置异构,官能团的位置不同,如: CH2=CHCH2CH3与 CH3CH=CHCH
7、3 c官能团异构,官能团种类不同: 组成通式可能的类别典型实例 CnH2n烯烃、环烷烃 H2C=CHCH3与 ! ! !# CnH2n2炔烃、二烯烃等 ! ! ! H2C=CHCH=CH2# CnH2n2O醇、醚C2H5OH 与! ! ! CH3OCH3# CnH2nO 醛、酮、烯醇、 环醚、环醇等 CH3CH2CHO、CH3COCH3、 H2C=CHCH2OH、 CnH2nO2羧酸、酯CH3COOH 与 HCOOCH3 CnH2n6O 酚、芳香醇、 芳香醚 ! ! !#(醇类)与 CnH2n1NO2硝基烷、氨基酸 CH3CH2NO2与 ! ! ! H2NCH2COOH# Cn(H2O)m单糖
8、或二糖 葡萄糖与! ! ! 果糖#、蔗糖与! ! ! 麦芽糖# 特别提醒 (1)同分异构体的书写规律 判类别 根据有机物分子式判断其可能的类别异构。 定碳链 确定各类别异构中可能的碳链异构。 移官位 在各异构碳链上移动官能团,得到不同异构体。 氢饱和 碳原子剩余的价键用氢原子去饱和,即得到所 有同分异构体的结构简式。 (2)同分异构体的书写步骤 书写同分异构体时,首先判断该有机物是否有类别异构。 对每一类物质,先写出碳链异构体,再写出官能团的位置异构体。 碳链异构体按“主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由邻到间”的规 律书写。 检查是否有书写重复或书写遗漏,根据“碳四价”原则检查是
9、否有书写错误。 例如:寻找符合分子式 C4H10O 的同分异构体有多少种。 C4H10O 官能团异构 醇 碳链异构 位置异构 醚 碳链异构 位置异构 C4共有两条碳骨架,分别为 CCCC 和,若为醇,羟基连在碳原子上,位置 有共 4 种;若为醚,醚键可用插入法放于两个碳原子之间,位置有 共 3 种。因此符合 C4H10O 分子式的共有 7 种同分异构体。 (3)限定条件同分异构体的书写 限定范围书写或补写同分异构体,解题时要看清所限范围,分析已知几个同分异构体的 结构特点,对比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。 芳香化合物同分异构体: A烷基的类别与个数,即碳链异构
10、。 B若有 2 个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。 具有官能团的有机物: 一般的书写顺序:碳链异构官能团位置异构官能团类别异构。书写要有序进行,如 书写酯类物质的同分异构体时,可采用逐一增加碳原子的方法。如 C8H8O2含苯环的属于酯类 的同分异构体为甲酸某酯: ;乙酸某酯:;苯甲酸某酯: 。 (4)烃的同分异构体数目的判断方法 烷烃的同分异构体判断方法:排主链,主链由长到短减碳(从头摘)架支链(支链位置 由心到边,但不到端;等效碳不重排;多支链时,排布由对到邻再到间)最后用氢原子补足 碳原子的四个价键。 烯烃、炔烃同分异构体的判断方法:在相同碳原子数的烷烃的基础上,用碳碳双键或 碳碳三键
11、替换烷烃分子中的碳碳单键。 苯的同系物的同分异构体的判断方法:从单取代到多取代,二取代时取代基有邻、间、 对三种情况,三取代时取代基有连、偏、均三种情况。 (5)烃的衍生物的同分异构体数目的判断方法(以卤代烃为例) 一卤代烃的同分异构体判断方法: A基元法 记住常见烃基的异构体种数,可快速判断含官能团有机物同分异构体的数目。 C3H7! ! ! 2#种C4H9! ! ! 4#种C5H11! ! ! 8#种 如 C4H9Cl 有! ! ! 4#种同分异构体。 B替代法 如二氯苯(C6H4Cl2)有! ! ! 3#种同分异构体,则四氯苯(C6H2Cl4)也有! ! ! 3#种同 分异构体(将 H
12、替代 Cl)。 C等效氢法:等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法,其规律有以下三点: a同一甲基上的氢是等效的。 b同一碳原子上所连甲基上的氢是等效的。 c处于对称位置上的氢原子是等效的。 如新戊烷的一氯代物有! ! ! 1#种。 二卤代烃的同分异构体判断方法:定一动一。“定一”时,有几种氢就有几种情况; “动一”时,在“定一”确定的每一条碳骨架上寻找第二个取代基的位置。如乙烷的二氯代 物共有! ! ! 2#种。 多卤代烃的同分异构体判断方法:换元法,即一种烃若有 m 个 H 可被取代,则它的 n 元取代物与(mn)元取代物种类相等。 如乙烷的一氯代物有! ! ! 1#种, 二氯代物有! !
13、 ! 2 #种,三氯代物有! ! ! 2#种,四氯代物有! ! ! 2#种,五氯代物有! ! ! 1#种, 六氯代物有! ! ! 1#种。 基础小题自测 1判断正误,正确的打“”,错误的打“”。 (1)KCN、CH3COOH、C2H4、SiC、CO(NH2)2都是有机物。() (2)属于烃的衍生物,官能团是羟基,属于酚类。() (3)含有三种官能团,羟基、醛基和苯环。() (4)同分异构现象仅存在于有机物中。() (5)乙烯(C2H4)与环丙烷(C3H6)互为同系物。() (6)组成元素的质量分数相同,相对分子质量也相同的不同化合物互为同分异构体。 () (7)符合分子式 C2H6O 的有机物
14、只有乙醇。() (8)已知丁基有四种,不必试写,立即可断定分子式为 C5H10O 的醛应有四种。() (9)主链含 5 个碳原子,有甲基、乙基 2 个支链的烷烃有 3 种。() (10)醛基的结构简式为COH() (11)含有苯环的有机物属于芳香烃() (12)CH3CH2OH 与 CH2OHCH2OH 是同系物() (13)CH2=CH2和在分子组成上相差一个 CH2,两者互为同系物。() (14)分子式为 C4H8O2且能与氢氧化钠溶液反应的有机物有(不考虑立体异构)2 种。 () (15)属于芳香烃() (16)C2H4Cl2分子表示的物质一定是纯净物。() (17)C6H14的同分异构
15、体有 4 种,其熔点各不相同。() (18)甲基丙烯酸和甲酸丙酯互为同分异构体。() (19)2,2二甲基丙醇和 2甲基1丁醇互为同分异构体。() (20)乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应,理论上得到的氯代物最多有 9 种。() 2深度思考: 按要求回答下列问题: ()属于苯的同系物的是! ! ! #。(填序号,下同) ()属于芳香烃的是! ! ! #。 ()属于芳香化合物的是! ! ! #。 ()用图示画出上述三类物质之间的包含关系。 ! ! !# (2)下列有机化合物中,有多个官能团: 可以看作醇类的是! ! ! BD#;(填编号,下同) 可以看作酚类的是! ! ! ABC#; 可以看作
16、羧酸类的是! ! ! BCD#; 可以看作酯类的是! ! ! E#。 (3)有机物的键线式为,其分子式是! ! ! C7H12#。当该有机化合物发生 一氯取代时,能生成! ! ! 3#种同分异构体。 某烷烃一个分子里含有 9 个碳原子,其一氯代物只有两种,这种烷烃的名称是! ! ! 2,2,4,4四甲基戊烷#。 C9H10O2的芳香类同分异构体有多种,请按要求写出其结构简式。 A分子中不含甲基的羧酸! ! !#。 B羟基与苯环直接相连且苯环上只有对位取代基的醛 ! ! !#。 (4)官能团相同的物质一定是同一类有机物吗? 提示(4)具有相同官能团的物质不一定是同一类有机物。如:CH3OH、虽都
17、 含有OH,但二者属不同类型的有机物。 考点突破提升 微考点 1有机物的分类与官能团的识别 典例 1 (1)(2021河南信阳模拟)下列物质的类别与所含官能团都正确的是(B) 解析A 项,羟基直接连在苯环上的有机物才称为酚,该有机物属于醇类,错误;B 项, 该物质的官能团为COOH,属于羧酸类,正确;C 项,该物质属于酯类,错误;D 项,该有 机物含有的官能团为醚键,属于醚类,错误。 (2)(2021山东潍坊高三检测)下列有机物中,含有的官能团指代正确的是(D) 解析A、B 中官能团均为氯原子,故 A、B 错误;C 中官能团为碳碳双键和溴原子, 故 C 错误;D 中官能团为硝基,故 D 正确。
18、 易错警示(1)醇和酚的结构差别是羟基是否直接连在苯环上。 如属于醇类, ,属于酚类。 (2)含有醛基的有机物不一定属于醛类。如甲酸某酯,虽然含有CHO,但醛基不与烃基 直接相连,不属于醛类。 对点集训 1(1)(2021湖北宜昌模拟)如图是两种致癌物质的结构简式,以下描述正确 的是(B) A它们都属于烃 B苯并a芘的分子式是 C20H12 C尼古丁的分子式是 C10H13N2 D苯并a芘的分子是由 5 个苯的结构单元并合而成,所以它是苯的同系物 解析苯并a芘只含有碳氢元素,所以是烃;而尼古丁中含有氮元素,所以不是烃,故 A 错误;苯并a芘的分子式是 C20H12,故 B 正确;尼古丁的分子式
19、是 C10H14N2,故 C 错误; 苯并a芘与苯的结构不同,所以不是同系物,故 D 错误。 (2) 维 生 素 C 的 结 构 简 式 为丁 香 油 酚 的 结 构 简 式 为 ,下列关于两者所含官能团的说法正确的是(C) A均含酯基 B均含醇羟基和酚羟基 C均含碳碳双键 D均为芳香化合物 解析两种物质分子中均含有碳碳双键;而酯基存在于维生素 C 的结构中, 丁香油酚不含酯基;维生素 C 中的羟基均为醇羟基,而丁香油酚中的羟基与苯环直接相连为 酚羟基;芳香化合物应含有苯环,维生素 C 中不含苯环,不属于芳香化合物,故 A、B、D 三 项均不正确。 (3)下面共有 12 种有机化合物,请根据不
20、同的分类要求填空。 A属于链状化合物的是! ! ! #(填序号,下同)。 B属于环状化合物的是! ! ! #。 C属于芳香化合物的是! ! ! #。 D属于醇的是! ! ! #。 E属于卤代烃的是! ! ! #。 解析链状化合物要求不含环状结构,包括;环状化合物要求碳原子 连接成环状,包括;芳香化合物分子中应该含有苯环,包括;醇类物质的官能 团是醇羟基,包括;卤代烃含有卤素原子,包括。 萃取精华: 芳香化合物、芳香烃和苯的同系物 定义实例 芳香化合物含有苯环的化合物 芳香烃含有苯环的烃 苯的同系物 一个苯环, 环上侧链全为烷基的芳香 烃 联系 判断几种典型官能团的方法 (1)醇羟基与酚羟基:O
21、H 与链烃基或苯环侧链上碳原子相连为醇羟基,而与苯环直接相 连为酚羟基。 (2)醛基与羰基(酮):酮中羰基“”两端均为烃基,而醛基中“”至少有一端与氢原 子相连,即。 (3)羧基与酯基:中,若 R2为氢原子,则为羧基,若 R2为烃基,则 为酯基。 根、基、官能团辨析 根基官能团 定义带电的原子或原子团 分子中失去中性原子 或原子团剩余部分 决定有机物特殊性质 的原子或原子团 电性带电不带电不带电 实例Cl 、OH、 Cl、OH、Br、OH、 NO 2NO2、SO3H、 CH3 NO2、SO3H、 CHO 官能团属于基,但基不一定属于官能团; 根与基两者可以相互转化; 基和官能团都是电中性的,而
22、根带有相应的电荷。 微考点 2同分异构体与同系物 典例 2 下列各对物质中: (1)属于同分异构体的是! ! ! D#; (2)属于同系物的是! ! ! C#; (3)属于同位素的是! ! ! A#; (4)属于同素异形体的是! ! ! B#; (5)属于同一物质的是! ! ! E#。 A126C 与 13 6C BO2与 O3 CCH4与 C4H10 解析A 互为同位素,B 互为同素异形体,C 互为同系物,D 互为同分异构体,E 为同 种物质。 对点集训 2(1)判断下列物质中相同的是! ! ! 和、和#; (2)属于同分异构体的是! ! ! 和、和#; (3)属于同系物的是! ! ! 、和
23、、或和、#。 萃取精华: “四同”比较 同系物同分异构体同素异形体同位素 定义 结构相似,分子组 成相差一个或若干 个 CH2原子团的有 机物 分子式相同,结构 不同的化合物 同种元素组成的不 同单质 质子数相同,中子 数不同的原子 结构相似不同不同 电子排布相同,原 子核结构不同 对象化合物化合物单质 原子 (核素) 性质物性不同化性相似 物性不同化性不一 定相同 物性不同物性不同化性相同 例子CH4和 CH3CH3丙烯和环丙烷O2和 O3 1 1H 和 2 1H 微考点 3烃的同分异构体 典例 3 某种烯烃与 H2加成后的产物如图所示,则该烯烃的结构式可能有(C) A1 种B2 种 C3
24、种D4 种 解析烯烃加氢后得烷烃, 之前碳碳双键可能出现的位置应为烷烃中碳碳单键相连 C 上 至少有一个 H 的位置,该烯烃有三个位置可能出现碳碳双键。 对点集训 3(1)三联苯的一氯代物有! ! ! 4#种同分异构体。 (2)菲的结构简式,从菲的结构简式分析,菲的一氯取代产物共有! ! ! 5# 种。 解析(1)三联苯有水平和竖直两条对称轴,处于对称位置上的 H 等效,因此有 4 种 H, 即有 4 种一氯代物;(2)菲有一条对称轴,有 5 种 H,即有 5 种一氯代物。 微考点 4烃的衍生物的同分异构体 典例 4 某化合物的分子式为 C5H11Cl,结构分析表明,该分子中有两个CH3、两
25、个CH2、 一个和一个 Cl, 它的可能结构有 4 种, 请写出这 4 种可能的结构简式: ! ! ! #、 ! ! !#、 ! ! ! #、 ! ! !#。 解析先将两个CH2和一个分别组合成 两种方式,然后再分别添上两个CH3和一个 Cl, 共得到 4 种同分异构体。 对点集训 4(1)下列分子式表示的物质,具有同分异构体的是(D) AC2H5ClBC3H8 CCH2Cl2DC2H6O 解析选项A、 B、 C中的物质均无同分异构体, C2H6O的结构为CH3CH2OH或CH3OCH3。 (2)水杨酸的结构简式为。 水杨酸的同分异构体中,属于酚类同时还属于酯类的化合物有! ! ! 3#种。
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