高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题10 考点一 认识有机化合物（含解析）

这是一份高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题10 考点一 认识有机化合物（含解析），共19页。试卷主要包含了六个有机物结构的基本模型，同分异构体的种类，同分异构体的书写规律，四联苯的一氯代物有等内容，欢迎下载使用。

(一)有机物的共线与共面
1．六个有机物结构的基本模型
(1)甲烷分子为正四面体形结构，分子中有且只有3个原子共面。凡是碳原子与其他4个原子形成共价单键时，与碳原子相连的4个原子组成四面体结构。任何有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则整个分子不再共面。
(2)乙烯分子为平面形结构，分子中所有原子都在同一平面内，键角约为120°。若某有机物分子结构中出现1个碳碳双键，则至少有6个原子共面。
(3)苯分子为平面形结构，分子中所有原子在同一平面内，键角为120°。若某有机物分子结构中出现1个苯环，则至少有12个原子共面。
(4)甲醛分子为平面三角形结构，分子中所有原子在同一平面内。
(5)乙炔分子为直线形结构，分子中4个原子一定在同一条直线上。任何有机物分子结构中只要出现1个碳碳三键，至少有4个原子共线。
(6)HCN分子为直线形结构，分子中3个原子在同一条直线上。
2．复杂有机物分子共面、共线问题的分析步骤
(1)将有机物分子进行拆分，找到基本结构单元，即有机物中几个典型的分子结构模型，如烃中的甲烷、乙烯、乙炔、苯，烃的衍生物中的甲醛等。
(2)根据分子结构模型，确定不同基本结构单元中共面或共线的原子，原子共线的判断以乙炔为标准，原子共面的判断以乙烯或苯为标准。
(3)了解有机物分子中可以自由旋转的单键——碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等，确定哪些原子可以旋转到不同的位置。
(4)根据简单的空间几何知识，将不同的结构单元进行合并，整体判断共面或共线的原子个数。
(二)同系物和同分异构体
1．同系物
(1)同系物的概念：结构相似，分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。
(2)同系物的特点
a．同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数及连接方式相同，分子组成通式相同。
b．同系物间相对分子质量相差14的整数倍。
c．同系物有相似的化学性质，物理性质随碳原子数的递增有一定的递变规律。
2．同分异构体
(1)同分异构体的概念：分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。
(2)同分异构体的特点
①同分异构体必须分子式相同而结构不同。
②同分异构体可以属于同一类物质，如CH3CH2CH2CH3与；也可以属于不同类物质，如CH3CH2OH与CH3—O—CH3；可以是有机物和无机物，如NH4CNO与CO(NH2)2。
(3)同分异构体的物理性质不同，化学性质不同或相似。
3．同分异构体的种类
(1)碳链异构
(2)官能团位置异构
(3)类别异构(官能团异构)
有机物分子通式与其可能的类别如下表所示：
4．同分异构体的书写规律
书写时，要尽量把主链写直，不要写得歪扭七八的，以免干扰自己的视觉；思维一定要有序，可按下列顺序考虑：
(1)主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列邻、间、对。
(2)按照碳链异构→官能团位置异构→官能团异构的顺序书写，也可按官能团异构→碳链异构→官能团位置异构的顺序书写，不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写(书写烯烃同分异构体时要注意是否包括“顺反异构”)。
(3)若遇到苯环上有三个取代基时，可先定两个取代基的位置关系是邻、间或对位，然后再对第三个取代基依次进行定位，同时要注意哪些是与前面重复的。
(三)有机物的命名
1．烃类物质的命名
(1)烷烃的系统命名
示例：的名称为2,2-二甲基-4-乙基己烷。
(2)烯烃和炔烃的系统命名
示例：的名称为3,3,6-三甲基-4-辛烯。
(3)苯的同系物的系统命名
①苯作为母体，将某个最简单取代基所在碳原子的位置定为1号，依照烷烃命名时的编序号原则，依次给苯环上的碳原子编号或用邻、间、对表示，再按照烷烃取代基的书写规则写出取代基的编号和名称，最后加上“苯”。如：为甲苯、为乙苯、为异丙苯；为邻二甲苯或1,2-二甲苯；为间二甲苯或1,3-二甲苯；为对二甲苯或1,4-二甲苯。
②对较复杂的苯的同系物命名时，可把侧链当作母体，苯环当作取代基。如：可命名为2,4-二甲基-3-苯基戊烷。
2.烃的衍生物的命名
(1)卤代烃：以相应的烃为母体，把卤素原子当作取代基。给主链上的碳原子编号时，从离卤素原子近的一端开始编号，命名时一般要指出卤素原子的位置。如果是多卤代烃，用二、三、四等表示卤素原子的个数。如的名称为3-甲基-2-氯丁烷。
(2)醇：选择包括连接羟基的碳原子在内的最长碳链为主链，并从靠近羟基的一端给主链上的碳原子依次编号，写名称时，将羟基所连的碳原子的编号写在某醇前面。如的名称为4,4-二甲基-2-戊醇。
(3)醛、羧酸：选择含醛基或羧基的最长碳链为主链，醛基、羧基永远在链端，因此不需要指出官能团的位置，剩余烃基的命名与其对应的烃的命名相同，如的名称是3,4-二甲基-2-乙基戊醛。如果是多元醛或多元羧酸，用二、三、四等表示醛基或羧基的个数，如乙二酸。
(4)酯：将相应的羧酸和醇按顺序写在一起，然后将醇改为酯，称为“某酸某酯”。
(四)有机物分子式和结构式的确定
1．有机物分子式的确定
(1)实验式法：根据有机物中各元素的质量分数，求出有机物的实验式，再根据有机物的相对分子质量确定分子式。
(2)直接法：根据有机物的摩尔质量和各元素的质量分数，求出1 ml 该有机物中各元素原子的物质的量，从而确定出该有机物的分子式。
(3)燃烧法：①根据燃烧产物的质量或物质的量确定。
②根据燃烧方程式确定：CxHyOz＋(x＋eq \f(y,4)－eq \f(z,2))O2eq \(――→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq \f(y,2)H2O。
(4)通式法：根据有机物的分子通式和化学反应的有关数据求分子通式中的n，得出有机物的分子式。
2．根据波谱确定有机物分子结构
由有机物的分子式确定其结构式，可用红外光谱的吸收频率不同来确定有机物分子中的官能团或化学键的种类，可利用核磁共振氢谱确定有机物分子中各类氢原子的种类和数目，再确定结构式，其中核磁共振氢谱中的吸收峰数＝氢原子种类，吸收峰面积之比＝氢原子数目之比。
角度一 有机物的命名
1．(2020·山东等级模拟考，2)某烯烃分子的结构简式为，用系统命名法命名其名称为( )
A．2,2,4-三甲基-3-乙基-3-戊烯
B．2,4,4-三甲基-3-乙基-2-戊烯
C．2,2,4-三甲基-3-乙基-2-戊烯
D．2-甲基-3-叔丁基-2-戊烯
答案 B
2．[2020·全国卷Ⅰ，36(1)]C2HCl3的化学名称为______________________________________。
答案 三氯乙烯
3．[2020·全国卷Ⅱ，36(1)]的化学名称为____________________________________。
答案 3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)
4．[2020·全国卷Ⅲ，36(2)]的化学名称是________________________________。
答案 2-羟基苯甲醛(水杨醛)
角度二 常见物质同分异构体的判断
5．(2019·海南，4)下列各组化合物中不互为同分异构体的是( )
A. B.
C. D.
答案 B
6．(2019·全国卷Ⅱ，13)分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)( )
A．8种 B．10种 C．12种 D．14种
答案 C
解析 C4H8BrCl可看成是C4H10分子中的2个H被1个Br和1个Cl取代得到的产物。C4H10有正丁烷和异丁烷2种，被Br和Cl取代时，可先确定Br的位置，再确定Cl的位置。正丁烷的碳骨架结构为eq \(C,\s\up6(4))—eq \(C,\s\up6(3))—eq \(C,\s\up6(2))—eq \(C,\s\up6(1))，Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时，Cl均有4种位置关系，异丁烷的碳骨架结构为，Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时，Cl分别有3种和1种位置关系，综上可知C4H8BrCl共有12种结构，C项正确。
7．(2016·全国卷Ⅱ，10)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)( )
A．7种 B．8种 C．9种 D．10种
答案 C
解析 分子式为C4H8Cl2的有机物可看成是丁烷C4H10中的两个H原子被两个Cl原子取代，C4H10有正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷两种，正丁烷中2个H原子被Cl原子取代，有6种结构，异丁烷中2个H原子被Cl原子取代，有3种结构，共有9种。
8．(2015·全国卷Ⅱ，11)分子式为C5H10O2，并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案 B
解析 由该有机物的分子式及其能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体这一性质可知，该有机物属于饱和一元羧酸，其分子组成可表示为C4H9—COOH，丁基(C4H9—)有4种结构，所以该有机物有4种同分异构体，B项正确。
9．(2014·新课标全国卷Ⅱ，8)四联苯的一氯代物有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案 C
解析 推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴，四联苯是具有两条对称轴的物质，即
，在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。
角度三 大题中限制条件同分异构体的书写
10．[2016·全国卷Ⅰ，38(5)改编]具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E()的同分异构体，0.5 ml W与足量NaHCO3溶液反应生成44 g CO2，W共有________种(不含立体结构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为______________________________________________________________________。
答案 12
解析 具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体，0.5 ml W能与足量NaHCO3溶液反应生成44 g CO2(即1 ml)，说明W中含有2个—COOH，W中苯环上的两个取代基有4种情况：
①2个—CH2COOH，②—CH2CH2COOH和—COOH，③和—COOH，④和—CH3，每种情况又都有邻、间、对三种位置的同分异构体，故满足条件的W共有12种同分异构体，其中核磁共振氢谱有三组峰的结构具有较大的对称性，结构简式为。
11．[2016·全国卷Ⅱ，38(6)改编]G()的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种(不含立体异构)。
答案 8
解析 G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的有机物为甲酸酯：、、HCOOCH2CH==CHCN、
、、HCOOCH==CHCH2CN、、，共有8种。
12．[2016·全国卷Ⅲ，38(5)改编]芳香化合物F是C()的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，写出其中3种的结构简式。
答案 、、、
、(任写三种)。
题组一 选主体、细审题、突破有机物结构的判断
1．结构简式为的有机物分子中，处于同一平面的碳原子最多有( )
A．10个 B．9个 C．8个 D．6个
答案 A
解析 解本题时若缺乏空间想象能力，不会灵活转动C—C键，则易判断错误。该有机物分子中苯环、碳碳双键分别能确定一个平面，即，转动①处的碳碳单键，使苯环所在的平面与碳碳双键所在的平面重合时，该有机物分子中处于同一平面的碳原子最多有10个，故A项正确。
2．下列说法正确的是( )
A．CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上
B.(a)和CHO(c)分子中所有碳原子均处于同一平面上
C．化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面
D.分子中所有原子一定在同一平面上
答案 C
解析 A项，根据乙烯的空间构型可知，CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面上，但不在同一直线上，错误；B项，用键线式表示有机物结构时，考生容易忽略饱和碳原子的共面规律，饱和碳原子只能与另外两个与之相连的原子共平面，故a与c分子中所有碳原子不可能共平面，错误；C项，苯分子中所有原子共平面，但d和p中含有饱和碳原子，所有原子不可能共平面，正确；D项，羟基上的氧原子一定在苯环所确定的平面上，但羟基上的H原子可能不在苯环所确定的平面上，错误。
题组二 共线、共面、同分异构体的判断
3．苯环上的一氯代物只有一种的的同分异构体(不考虑立体异构)有( )
A．6种 B．5种 C．4种 D．3种
答案 C
解析 苯环上的一氯代物只有一种就意味着苯环上只有一种类型的H原子。则整个结构需要高度对称，符合条件的同分异构体有、、、，C项正确。
4．分子式为C5H10O3的有机物与NaHCO3溶液反应时，生成C5H9O3Na；而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2。则该有机物的同分异构体(不考虑立体异构)有( )
A．10种 B．11种 C．12种 D．13种
答案 C
解析 有机物与碳酸氢钠反应后增加一个Na原子，则说明有机物中含有一个羧基，与金属钠反应后增加两个Na原子，则说明有机物中还含有一个羟基。除去官能团羧基中的碳原子还余下四个碳原子。余下的碳原子可构成两种碳链，然后按“定一移一”来判断：用1、2表示一种官能团，用①、②……表示另一种官能团，有2×4＝8种；、有3＋1＝4种，综上所述共有12种。
5．有机物C4H9ClO的同分异构体中(不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上)，能与Na反应放出氢气的共有(不含立体异构)( )
A．8种 B．9种 C．10种 D．12种
答案 B
解析 有机物C4H9ClO的同分异构体中能与Na反应放出氢气，说明其分子中含有羟基，该有机物可以看作Cl取代丁醇中氢原子形成的。丁醇的同分异构体有：CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(CH3)OH、(CH3)3COH、CH3CH(CH3)CH2OH，共4种。其中CH3CH2CH2CH2OH分子的烃基中含有4种等效H，不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时，其一氯代物有3种；CH3CH2CH(CH3)OH分子的烃基中含有4种H原子，不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时，其一氯代物有3种；(CH3)3COH分子中的烃基中含有1种H，其一氯代物有1种；CH3CH(CH3)CH2OH分子的烃基上含有3种等效H，不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时，其一氯代物有2种，根据分析可知，有机物C4H9ClO的同分异构体中能与Na反应放出氢气的共有3＋3＋1＋2＝9种，故选B。
6．分子式为C5H10O3且符合条件：①能使新制Cu(OH)2悬浊液溶解；②标准状况下，1 ml该有机物与金属钠反应能生成22.4 L气体。则该有机物的同分异构体有(不含立体异构)( )
A．8种 B．10种 C．12种 D．14种
答案 C
解析 由题意可知能使新制Cu(OH)2悬浊液溶解，标准状况下，1 ml该有机物与金属钠反应能生成22.4 L气体，说明该有机物分子中含有一个羧基和一个羟基。先分析碳骨架异构，有C—C—C—C与2种情况，然后分别对 2 种碳骨架采取“定一移一”的方法分析，其中碳骨架为C—C—C—C时共8种结构，碳骨架为时共4种结构，总共12种同分异构体。
7．(2020·河北省枣强中学月考)下列关于有机化合物的说法中，正确的是( )
A．化合物2-苯基丙烯()，不能使稀酸性高锰酸钾溶液褪色
B．1,2-二氯苯的结构式有两种，分别是和
C.二氯代物只有6种
D．已知C—C可以绕键轴自由旋转，结构简式为的分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
答案 D
解析 化合物，含有碳碳双键，能使稀酸性高锰酸钾溶液褪色，A不正确；因为苯分子不是单双键交替，所以1,2-二氯苯的结构式只有1种，B不正确；按“定一移一”法，的二氯代物有10种，C不正确；苯环上12个原子共平面，位于对角线上的原子在同一直线上，所以的分子中至少有11个碳原子共平面(如图)，D正确。
题组三 限制条件同分异构体的书写
8．按要求回答下列问题：
(1)—C3H7有________种，C3H8O属于醇的同分异构体有________种。
答案 2 2
(2)—C4H9有________种，C4H8O属于醛的同分异构体有________种。
答案 4 2
(3)—C5H11有________种，C5H12O属于醇的同分异构体有________种，C5H10O属于醛的同分异构体有______种。
答案 8 8 4
(4)C8H10O属于酚的同分异构体有________种。
答案 9
解析 (4)、、、
、、、
、、，共9种。
(5)分子式为C5H12O的醇与分子式为C5H10O2的羧酸形成的酯共有_____种(不考虑立体异构)。
答案 32
解析 因为醇有8种，而羧酸有4种，所以酯共有32种。
9．按要求书写多种限制条件的同分异构体。
(1)X是B()的同分异构体，X同时满足下列条件的结构共有________种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有五组峰的结构简式为________。
①可与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳；②遇FeCl3溶液发生显色反应；③除苯环外不含其他环。
答案 15
解析 B为，X是B的同分异构体，X同时满足①可与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳，说明含有羧基；②遇FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基；③除苯环外不含其他环。如含有两个取代基，则可为—OH、—CH==CHCOOH或—C(COOH)==CH2，各有邻、间、对3种；如含有3个取代基，可为—OH、—CH==CH2、—COOH，共10种，则X共有15种同分异构体，其中核磁共振氢谱有五组峰的结构简式为。
(2)Q是W()的同系物且相对分子质量比W大14，则Q有________种，其中核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积比为1∶2∶2∶3的为______(写一种结构简式即可)。
答案 10 (或)
解析 Q是W()的同系物且相对分子质量比W大14，则Q含有苯环、2个羧基、比W多一个—CH2—原子团。若有1个取代基为—CH(COOH)2；有2个取代基为—COOH、—CH2COOH，有邻、间、对3种；有3个取代基为2个—COOH与—CH3，2个—COOH有邻、间、对3种位置，对应的—CH3分别有2种、3种、1种位置，故符合条件的Q共有1＋3＋2＋3＋1＝10种，其中核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积比为1∶2∶2∶3的为、。
(3)W是D()的同分异构体，具有下列结构特征：①属于萘()的一元取代物；②存在羟甲基(—CH2OH)。写出W所有可能的结构简式：______________________________。
答案 、
解析 D的分子式为C13H10O，不饱和度为9，W是D的同分异构体，属于萘()的一元取代物，存在羟甲基(—CH2OH)，萘环不饱和度为7，则侧链存在碳碳三键，故侧链为—C≡CCH2OH，萘有2种化学环境不同的H原子，符合条件的W有：，。
(4)同时满足下列条件的A()的同分异构体有____种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱为5组峰且峰面积之比为4∶2∶2∶1∶1的结构简式为________________。
①含苯环；②遇FeCl3溶液显紫色；③有两个取代基。
答案 12
解析 同时满足下列条件的A的同分异构体：①含苯环属于芳香族化合物；②遇FeCl3溶液显紫色，说明含有酚羟基；③有两个取代基，其中一个为羟基，另一个可以为H3CCH==CH—、H2C==CHCH2—、、，两个取代基在苯环上的位置均有邻、间、对3种，共有12种；其中核磁共振氢谱为5组峰且峰面积之比为4∶2∶2∶1∶1的结构简式为。
(5)写出满足下列条件B()的2种同分异构体：________、________。
①分子中含有苯环；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱峰面积比为2∶2∶2∶1∶1。
答案
(6)X是C()的同分异构体，写出任意一个满足下列条件的X的结构简式：________________________________________________________________________。
①苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子；
②与FeCl3溶液发生显色反应；
③1 ml的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
答案 (或)
解析 C是对硝基乙酸苯酯，X是C的同分异构体，X的结构简式满足下列条件：①苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子；②与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基；③1 ml的X与足量金属Na反应可生成2 g H2，即生成1 ml氢气，则含有两个羟基，根据不饱和度知还存在—CH==CH2，该分子结构对称，符合条件的结构简式为(或)。
常见限制条件与结构关系总结
题组四 有机物的命名
10．(2020·山东省莱西第一中学高三检测)下列有机物的系统命名正确的是( )
A.：3-甲基-2-乙基戊烷
B.：3-甲基-2-丁烯
C．：2-甲基丁酸
D．：1,5-二甲苯
答案 C
解析 根据系统命名，为3,4-二甲基己烷，故A错误；根据系统命名，为2-甲基-2-丁烯，故B错误；根据系统命名，为2-甲基丁酸，故C正确；根据系统命名，为1,3-二甲苯，故D错误。
11．下列有机物命名正确的是( )
A． 2-乙基丙烷
B．CH3CH2CH2CH2OH 1-丁醇
C． 间二甲苯
D． 2-甲基-2-丙烯
答案 B
解析 烷烃命名中出现2-乙基，说明选取的主链不是最长的，主链应该为丁烷，正确命名为2-甲基丁烷，故A错误；醇的命名需要标出羟基的位置，该有机物中羟基在1号C，其命名符合有机物的命名原则，故B正确；两个甲基分别在苯环的对位，正确命名应该为对二甲苯，故C错误；碳碳双键在1号C，该有机物正确命名为2-甲基-1-丙烯，故D错误。
12．命名下列有机物：
(1)的化学名称是__________(用系统命名法)。
(2)的名称是__________。
(3)的名称是__________。
(4)的化学名称是__________。
(5)的名称是____________。
(6)的名称是__________。
答案 (1)1,2,3-苯三酚 (2)苯甲醛 (3)苯甲醇 (4)萘 (5)对二甲苯或1,4-二甲苯 (6)邻羟基苯甲酸组成通式
可能的类别
典型实例
CnH2n (n≥3)
烯烃、环烷烃
CH2==CHCH3与
CnH2n－2 (n≥4)
炔烃、二烯烃
CH≡C—CH2CH3与CH2==CHCH==CH2
CnH2n＋2O (n≥2)
饱和一元醇、醚
C2H5OH与CH3OCH3
CnH2nO (n≥3)
醛、酮、烯醇、环醚、环醇
CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2==CHCH2OH、与
CnH2nO2 (n≥3)
羧酸、酯、羟基醛、羟基酮
CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、HO—CH2—CH2—CHO与
CnH2n－6O (n≥7)
酚、芳香醇、芳香醚
、与
CnH2n＋1NO2 (n≥2)
硝基烷、氨基酸
CH3CH2—NO2与H2NCH2—COOH
Cn(H2O)m
单糖或二糖
葡萄糖与果糖(C6H12O6)、蔗糖与麦芽糖(C12H22O11)