2027届高三化学一轮复习课件：第十一章　有机物的结构　烃和烃的衍生物_含解析

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第1节　有机物的结构特点第2节　烃和卤代烃第3节　醇和酚第4节　醛和酮 羧酸及其衍生物考法突破20　有机物分子中原子共线、共面问题考法突破21　同分异构体的判断与书写
目 录 CONTENTS
第1节　有机物的结构特点
一、有机化合物的分类1.根据元素组成分类(1)烃:只含碳、氢元素的有机物,如烷烃、烯烃、炔烃、苯等。(2)烃的衍生物:含有碳、氢以外元素的有机物,如卤代烃、醇、酚、醛、酮等。2.根据碳骨架分类
二、有机化合物的命名1.烷烃的命名(1)系统命名法:分子中没有支链的烷烃,根据碳原子数称“某烷”,碳原子数为10及10以下的,用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示;碳原子数在10以上的,用中文数字表示。如CH3(CH2)3CH3称为戊烷,CH3(CH2)14CH3称为十六烷。对于分子中有支链的烷烃命名方法如下:
如 命名为2,3,4-三甲基-6-乙基辛烷。
(2)习惯命名法:对于分子结构相对简单的烷烃也可以用习惯命名法来命名。如分子式为C5H12的烷烃的三种同分异构体分别命名:CH3—CH2—CH2—CH2—CH3　正戊烷 　异戊烷 　新戊烷
2.含苯环的有机化合物的命名(1)苯环为母体,称为某苯。如:
(2)取代基为母体,称为苯某。如:
(3)系统命名时,当有2个及以上的取代基时,将苯环中的碳原子编号。如:
3.含官能团的链状有机化合物的命名(1)选主链:选择含有(或连有)官能团碳原子的最长碳链为主链,称“某烯”“某炔”“某醇”“某醛”“某酸”等。(2)定编号:从距离官能团最近的一端(或从官能团)开始编号。
(3)写名称:以母体名称作为主体名,并按规定的要求注明取代基或官能团的数目和位次,得到有机化合物的名称。如:CH3CH CHCH3　2-丁烯 　4-甲基-1-戊炔 　3-甲基-3-戊醇 　4-甲基戊醛
4.酯的命名根据形成酯的酸、醇名称命名为某酸某酯,如CH3CH2COOCH3命名为丙酸甲酯。
　知识拓展　　在多官能团分子中,要确定主官能团,并以这个官能团的类别命名物质,主官能团一般按照以下顺序来定:—COOH>—CONH2>—CHO>—OH>—NH2>碳碳双键和碳碳三键>—Ph(苯基)>烷基>—X(卤素原子)>—NO2。如CH2 CHCOOH的名称为丙烯酸。
三、有机化合物组成和结构的确定1.研究有机化合物的一般方法
(1)萃取分为液—液萃取和固—液萃取,其中固—液萃取是用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程。(2)色谱法:当样品随着流动相经过固定相时,因样品中不同组分在两相间的分配不同而实现分离的方法。如从植物色素中提取叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等。
2.有机化合物结构的确定(1)元素分析——确定实验式李比希氧化产物吸收法:用氧化铜作氧化剂,将仅含C、H、O元素的有机化合物氧化,生成的H2O用无水CaCl2吸收,生成的CO2用KOH浓溶液吸收。根据吸收剂吸收前后的质量差,计算出有机化合物中C、H元素的质量分数,剩下的就是O元素的质量分数,据此计算得到有机化合物的实验式(有机化合物分子中各元素原子的最简整数比)。(2)质谱法——确定分子式质荷比(带正电荷的分子离子、碎片离子等的相对质量与其电荷数的比值)最大值即该有机化合物的相对分子质量。如实验式为C2H6O的有机化合物的质谱图:
质谱图中质荷比的最大值就是该分子的相对分子质量,由上图可知,该分子的相对分子质量为46,确定其分子式为C2H6O。(3)波谱分析——确定分子结构①红外光谱:获得分子中所含化学键或官能团的信息。
②核磁共振氢谱 如分子式为C2H6O的有机化合物,其核磁共振氢谱图如下,有三组峰,峰面积之比为3∶2∶1,则其结构简式为CH3CH2OH。
 ③X射线衍射:X射线和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。经过计算可以从中获得键长、键角等分子结构信息,从而确定原子间的距离及分子的三维结构,确定有机化合物分子的空间结构,区分有机化合物的对映异构体。
　知识拓展　　①在青蒿素分子结构的测定过程中,通过元素分析和质谱法分析,确定青蒿素的相对分子质量为282,分子式为C15H22O5。经红外光谱和核磁共振谱分析,确定了青蒿素分子中含有酯基和甲基等结构片段。通过化学反应证明其分子中含有过氧基。最终通过X射线衍射测定了青蒿素的分子结构。②紫外和可见光谱可以判断有机化合物分子结构中共轭程度的大小。
3.有机化合物分子不饱和度(Ω)的确定(1)烷烃的通式为CnH2n+2,分子中每减少两个碳氢键,就增加一个不饱和度。不饱和度用字母Ω表示。(2)计算公式。烃(CxHy):Ω=x+1- 。
　注意若有机化合物分子中含有卤素原子,可将其视为氢原子;若含有氧原子,则不予考虑;若含有氮原子,就在氢原子总数中减去氮原子数,例如C6H5NO2的不饱和度为6+1- =5。
四、同系物和同分异构体1.同系物的特点(1)结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物。同系物具有相同的通式、相同数目的官能团,是同一类别的物质。如 和 虽然分子组成上相差1个“CH2”,但物质类别不同,二者不互为同系物。(2)熔、沸点随着碳原子数的增多而升高,化学性质相似。
　注意判断两种有机化合物是否互为同系物:①看结构是否相似(官能团的种类和数目是否相同),是否为同类物质;②看在分子组成上是否相差一个或若干个“CH2”。③当遇到仅给出分子式的两种物质,要考虑是否有同分异构体,如C2H4和C3H6,C2H4肯定是乙烯,但C3H6可以是丙烯,也可以是环丙烷,则C2H4和C3H6不一定是同系物。
注意　可用X射线衍射区分对映异构体。
1.(2025浙江杭州二模,9)下列关于有机物制备、提纯和检测的相关实验操作,下列说法不正确的是 (　　　 )A.某有机物质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值为46,可能为乙醇B.制备溴苯,溴苯中少量的溴可用NaOH溶液除去C.可通过红外光谱的谱图确定某有机物分子中是否含有醛基D.重结晶法提纯粗苯甲酸,可用乙醇作为溶剂
　解析　某有机物质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值为46,说明其相对分子质量为46,该有机物可能为乙醇[提示:注意有机物的同分异构现象,如CH3OCH3的相对分子质量也是46],A正确。溴与NaOH溶液反应后与溴苯分层,可通过分液除去,B正确。红外光谱可获得有机物中官能团及化学键信息,可通过红外光谱的谱图确定某有机物分子中是否含有醛基,C正确。苯甲酸易溶于乙醇,而在水中的溶解度受温度影响较大,应选用水作为溶剂,D错误。
2.下列有机化合物的命名正确的是 (　　　 )A.2-乙基丙烷B.2-甲基-3-丁醇C.2-乙基-1-丁烯D.2-甲基-2,4-二己烯
　解析　烷烃的命名中,乙基不能在2号C上,应为2-甲基-丁烷,A错误;主链上有4个C原子,应从离羟基近的一端开始编号,为3-甲基-2-丁醇,B错误;主链上有6个C原子,2号C上有1个甲基和1个碳碳双键,4号C上有1个碳碳双键,为2-甲基-2,4-己二烯,D错误。
3.(2025山东潍坊一模,6)某抗癌药物CADD522结构简式如图。下列关于该物质的说法错误的是　     (　　　 )A.可与NaHCO3溶液反应B.含有3种官能团C.酸性条件下能发生水解反应D.分子中含有4个手性碳原子
　解析　该分子中含有羧基,可与NaHCO3溶液反应,A正确;该分子中含有碳氯键(氯原子)、酰胺基、羧基、碳碳双键,共4种官能团,B错误;该分子中含有酰胺基,在酸性条件下能发生水解反应,C正确;分子中含有4个手性碳原子,如图所示: (标“*”处为手性碳原子),D正确。
一、脂肪烃1.脂肪烃的组成、结构特点和通式(1)烷烃:碳原子之间全部以单键结合,链状烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1)。(2)烯烃:含有碳碳双键,单烯烃通式为CnH2n(n≥2)。
注意　烯烃存在顺反异构的条件。(3)炔烃:含有碳碳三键,单炔烃通式为CnH2n-2(n≥2)。
2.脂肪烃的物理性质常温下,碳原子数≤4时为气体;随碳原子数增多,熔、沸点升高(碳原子数相同时,支链越多,熔、沸点越低),密度增大(密度均比水小);均难溶于水。注意:新戊烷常温下为气体。
3.脂肪烃典型的化学性质
(1)烷烃的取代反应:CH3CH3+Cl2  CH3CH2Cl+HCl(产物为HCl和多种氯代烃的混合物)。(2)烯烃和炔烃的加成反应(与H2、Br2、HCl、H2O、HCN等加成),如   +H2O  CH3CHO
　注意CH2 CH—OH不稳定,易转化为乙醛。 +HCN  CH2 CHCN(3)加聚反应nCH2 CH2   nCH2 CH—CH CH2 
　注意聚乙炔可用于制备导电高分子材料;掺杂I2的聚乙炔具有与金属材料一样的导电性。高分子材料本属于不能导电的绝缘体,但一些高分子的共轭大π键体系为电荷传递提供了通路,像聚苯胺、聚苯等经过掺杂处理后会具有一定的导电性。(4)二烯烃的加成反应   
 CH2 CH—CH CH2+2Br2  CH2Br—CHBr—CHBr—CH2Br(完全加成)
注意1,3-丁二烯的1,2-加成和1,4-加成是竞争反应,到底哪一种产物占优势取决于反应条件。(5)脂肪烃的氧化反应CxHy+(x+ )O2  xCO2+ H2O
注意　烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色,烯烃、炔烃可以。
4.乙烯和乙炔的实验室制法
知识拓展　　以乙烯为原料生产环氧乙烷,过去使用的氯代乙醇法主要包括以下反应:CH2 CH2+Cl2+H2O  ClCH2CH2OH+HCl2ClCH2CH2OH+Ca(OH)2   +CaCl2+2H2O总的反应可表示为:CH2 CH2+Cl2+Ca(OH)2   +CaCl2+H2O现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成:
2CH2 CH2+O2   
二、芳香烃1.芳香烃的定义与分类分子里含有一个或多个苯环的烃。
2.苯的物理性质及结构(1)苯是一种无色、有特殊气味的液体,密度比水小,不溶于水,易挥发。(2)苯分子中的6个碳原子均采用sp2杂化,含有大π键( );苯分子为平面结构,分子中的所有原子都共面;每个碳碳键的键长都相等,介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。3.苯及其同系物的化学性质
注意①苯不能被酸性KMnO4溶液氧化。②苯的同系物中,与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时,才可被酸性KMnO4溶液氧化。
1.物理性质(1)常温下,除CH3Cl等少数为气体外,大多数为液体或固体;(2)卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂;
(3)密度、沸点都高于同碳原子数的烃,密度一般随碳原子数目的增加而减小,沸点随碳原子数目的增加而升高。2.化学性质(以CH3CH2Br为例)(1)水解反应(取代反应)CH3CH2Br+NaOH  CH3CH2OH+NaBr①反应条件:强碱的水溶液、加热。
②原理:卤素原子的电负性比碳原子的大,使C—X的电子向卤素原子偏移,形成一个极性较强的共价键:Cδ+—Xδ-。在化学反应中,C—X较易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代(由卤代烃水解反应的本质可以类推卤素原子可以被其他带负电荷的原子或原子团取代)。(2)消去反应CH3CH2Br+NaOH  CH2 CH2↑+NaBr+H2O①反应条件:强碱的醇溶液、加热。②原理:消去卤素原子和与其相连碳原子的相邻碳原子上的氢原子。
③卤代烃消去反应产物种类的判断:有几种β—H就有几种消去产物。④连接卤素原子的碳原子没有邻位碳原子或邻位碳原子上没有氢原子时,不能发生消去反应。⑤邻二卤代烃发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。    或 ( 中的两个双键形成共轭结构,更稳定,为主要产物)3.卤代烃中卤素原子的检验方法步骤:RX       
4.卤代烃在有机合成中的应用卤代烃可与金属反应,形成金属有机化合物。其中的格氏试剂(RMgX,R—X+Mg  RMgX)在有机合成中应用广泛,极大推动了有机化学的发展。示例如下:
四、煤、石油和天然气的综合利用1.煤的组成和综合利用(1)煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,其组成以碳元素为主,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。(2)煤的综合利用
2.石油的组成和综合利用(1)石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。(2)石油的综合利用
3.天然气的综合利用天然气是一种清洁的化石燃料,主要用于合成氨和生产甲醇等。
1.下列说法错误的是 (　　　 )A.分子式为C8H10的芳香烃有3种B.某单烯烃和H2加成后得到 ,该烯烃的可能结构有2种C.蒽( )是一种稠环芳烃,一氯代物有3种D.1 ml  与1 ml Br2发生加成反应,可能的产物有3种
　解析　分子式为C8H10的芳香烃,除去苯环外,还剩下2个饱和碳原子,可形成1个—CH2CH3或2个—CH3,可以是乙苯和二甲苯(有邻、间、对3种结构),则共有4种结构,A错误。根据碳原子的四价原则同时考虑结构的对称性,可得该单烯烃的结构可能是 、 ,有2种结构,B正确。蒽中有3种不同化学环境的氢原子( ),一氯代物有3种,C正确。 发生加成时,可以发生1,2-加成(有两种情况),也可以发生1,4-加成,则1 ml 与1 ml Br2发生加成反应,可能的产物有3种,D正确。
2.降冰片烯的键线式是 ,下列有关降冰片烯的性质说法错误的是 (　　　 )A.能使酸性KMnO4溶液褪色B.能使溴的四氯化碳溶液褪色C.能溶于水D.燃烧时可产生明亮的火焰,并伴有浓烟
　解析　降冰片烯中含有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色;能与Br2发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,A、B正确。降冰片烯难溶于水[提示:烃类物质均难溶于水],C错误。降冰片烯的分子式为C7H10,含碳量比较高,燃烧时可产生明亮的火焰,并伴有黑烟,D正确。
3.卤代烃RCH2CH2X中的化学键用数字表示如下,下列说法中正确的是 (　　　 ) A.发生水解反应时,被破坏的键是①和③B.发生水解反应时,被破坏的键是①C.发生消去反应时,被破坏的键是①和④D.发生消去反应时,被破坏的键是①和②
　解析　发生水解反应时,被破坏的键是①;发生消去反应时,被破坏的键是①和③。故选B。
4.烯烃与HX发生加成反应时,第一步H+加到双键碳原子上形成碳正离子中间体,第二步碳正离子再结合X-,其历程如下: +H+   ; +X-   碳正离子的相对稳定性顺序如下: > > > 
据此推测,CH2 C(CH3)CH2CH CH2与足量HCl充分加成得到的产物中,含量最大的是(　　　 )A.  B. C. D. 
　解析　碳正离子中间体的稳定性越强,其与Cl-形成的产物所占的比例越高,则CH2 C(CH3)CH2CH CH2与足量HCl充分加成得到的产物中,含量最大的为 ,故选C。
5.Diels-Alder反应是一类二烯烃与单烯烃或炔烃作用生成六元环状化合物的反应。例如,最简单的1,3-丁二烯和乙烯作用可表示为 +    。下列说法中错误的是 (　　　 )A.　Diels-Alder反应属于加成反应B.二烯烃与炔烃发生Diels-Alder反应,形成的六元环中含有2个碳碳双键C. 和 反应的唯一产物是 D.合成 所需的反应物是 和 
　解析　根据加成反应的定义及Diels-Alder反应的原理,可知其属于加成反应,A正确。如 +    ,B正确。 和 反应还可生成 ,C错误。结合Diels-Alder反应的原理,可知合成 所需的反应物是 和 ,D正确。
一、醇醇是脂肪烃分子中的氢原子或芳香烃侧链上的氢原子被羟基取代后的有机化合物,官能团为羟基(—OH)。1.分类
2.物理性质(1)沸点:①饱和一元醇随分子中碳原子数的增加,沸点逐渐升高;②醇分子中羟基数越多,分子间形成的氢键越多,沸点也就越高;③相对分子质量相近的醇和烷烃相比,由于醇分子间可形成氢键,醇的沸点高于烷烃的沸点。(2)溶解性:甲醇、乙醇、丙醇均可与水互溶,这是因为醇分子与水分子之间形成了氢键。醇在水中的溶解度一般随分子中碳原子数的增加而减小。3.化学性质(以乙醇为例)在乙醇分子中,由于O原子有较强的吸电子能力,导致a、b处共价键极性较强,更容易断裂,发生取代反应;c、d处也被活化,易发生催化氧化反应和消去反应。
(1)与金属钠反应:2C2H5OH+2Na  2C2H5ONa+H2↑(a处断)(2)与浓氢溴酸反应:C2H5OH+HBr  C2H5Br+H2O(b处断)(3)分子间脱水反应:2C2H5OH  C2H5OC2H5+H2O(a、b处断)(4)消去反应:C2H5OH  CH2 CH2↑+H2O(b、d处断)(5)酯化反应:CH3COOH+C2H5OH  CH3COOC2H5+H2O(a处断)
(6)催化氧化反应:2C2H5OH+O2  2CH3CHO+2H2O(a、c处断)(7)与强氧化剂反应:乙醇能被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液氧化为乙酸。(8)乙醇可以发生燃烧反应。
归纳总结醇的消去反应和催化氧化反应规律①醇的消去反应规律:一般只有和羟基相连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子时,才能发生消去反应。没有邻位碳原子或邻位碳原子上无氢原子的醇不能发生消去反应,如CH3OH、 等不能发生消去反应。②醇的催化氧化反应规律:
二、酚1.分子结构酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚。苯酚的分子式为C6H6O,结构简式为 ,官能团为—OH 。2.物理性质(以苯酚为例)
纯净的苯酚是无色晶体,易溶于乙醇等有机溶剂,常温下在水中的溶解度不大,温度高于65 ℃时能与水混溶。
　注意久置的苯酚呈粉红色,是部分苯酚被空气中的氧气氧化所致。3.化学性质(以苯酚为例)由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基活泼;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上的氢原子比苯中的氢原子活泼。
　注意①苯酚俗称石炭酸,酸性强弱:H2CO3>苯酚>HC 。 +CO2+H2O  +NaHCO3(不能生成Na2CO3)。②苯酚不能使酸碱指示剂变色。
　归纳总结醇羟基、酚羟基和羧基中氢原子的活泼性比较
三、有机化合物分子内原子或原子团的相互影响1.链烃基对其他基团的影响:甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而苯的硝化反应只能生成硝基苯。2.苯基对其他基团的影响(1)水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OHHC ],D错误。
3.金合欢醇主要用作具有花香香韵香精的调和料,其结构简式如图所示。下列说法不正确的是 (　　　 )
A.金合欢醇分子的分子式为C15H26OB.金合欢醇可发生加成、取代、氧化反应C.1 ml金合欢醇和足量Na反应生成0.5 ml H2D.金合欢醇有芳香族类的同分异构体
　解析　由结构简式可知金合欢醇的分子式为C15H26O,A正确。该分子中含有碳碳双键,可发生加成反应、氧化反应;含有羟基,可发生取代反应、氧化反应,B正确。金合欢醇分子中仅有羟基可以与Na反应,则1 ml金合欢醇与足量Na反应生成0.5 ml H2,C正确。该分子的不饱和度为3,若含有苯环,不饱和度至少为4,则金合欢醇的同分异构体中不可能有芳香族类,D错误。
第4节　醛和酮　羧酸及其衍生物
一、醛和酮1.醛和酮的结构(1)醛:由烃基或氢原子与醛基相连而构成的化合物,官能团为醛基(—CHO),可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1)。(2)酮:由酮羰基与两个烃基相连的化合物,官能团是酮羰基( )。最简单的酮是丙酮,结构简式为 。2.醛的化学性质(以乙醛为例)
①氧化反应a.银镜反应:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH  　CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O。b.与新制Cu(OH)2反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH  CH3COONa+Cu2O↓+3H2O。c.催化氧化反应:2CH3CHO+O2  2CH3COOH。d.乙醛可被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸,醛类可使酸性KMnO4溶液褪色。②加成反应a.催化加氢:CH3CHO+H2  CH3CH2OH。b.与HCN加成:CH3CHO+HCN   。
c.与CH3OH加成:CH3CHO+CH3OH   。
注意①当极性分子与醛基发生加成反应时,显正电的原子或原子团连接在氧原子上,显负电的原子或原子团连接在碳原子上。②当有机物分子中同时存在醛基和碳碳双键时,要检验碳碳双键,应先用弱氧化剂[银氨溶液或新制Cu(OH)2]将醛基氧化,酸化后再用酸性KMnO4溶液或溴水检验碳碳双键。
3.酮的化学性质(以丙酮为例)能与H2、HCN、氨及氨的衍生物(如胺RNH2)、醇类等发生加成反应。
 +H2   (也是还原反应) +HCN( — N)   +RNH2( — HR)   
 +CH3OH( — CH3)   
5.甲醛的特殊性 (1)结构的特殊性①空间结构:甲醛分子中碳原子采用sp2杂化,四个原子共平面;②官能团:相当于含有两个醛基。(2)氧化反应的特殊性①甲醛与银氨溶液反应: +4[Ag(NH3)2]OH  (NH4)2CO3+6NH3+4Ag↓+2H2O
②甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应: +4Cu(OH)2+2NaOH  Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O二、羧酸1.组成由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物。饱和一元羧酸的通式为CnH2nO2,官能团为羧基(—COOH)。
3.化学性质(1)弱酸,有酸的通性RCOOH+NaHCO3  RCOONa+ CO2↑+H2O(2)取代反应 +R'OH   +H2O +NH3   +H2O
注意酯化反应中,羧酸中羧基上的羟基与醇中羟基上的氢原子结合生成水。(3)从结构角度认识羧酸的化学性质由于受氧原子电负性较大等因素的影响,当乙酸发生化学反应时,羧基结构中的两个部位容易断裂: ①O—H键断裂时,解离出H+,使羧酸表现出酸性;②C—O键断裂时,—OH可以被其他基团取代,生成酯、酰胺等羧酸衍生物。
注意　甲酸兼具羧酸和醛的性质。甲酸有腐蚀性。
三、羧酸衍生物　　羧酸衍生物是指羧酸分子中羧基上的羟基被其他原子或原子团取代得到的产物,常见的有酯(RCOOR')、酰胺(RCONH2)、酰卤(RCOX)、酸酐[(RCO)2O]等。1.酯(1)酯的结构:羧酸分子中羧基上的—OH被—OR'取代后的产物,可简写为RCOOR',官能团为酯基( )。
(2)酯的化学性质——水解反应 +HO—R' +HO—R'
　注意①酯在酸性条件下不能完全水解,在碱性条件下可以完全水解。②1 ml酚酯 在NaOH溶液中水解会消耗2 ml NaOH。
(3)乙酸乙酯的实验室制法
2.酰胺(1)胺:氨分子中的氢原子被烃基取代形成的有机化合物称为胺,一般可写作R—NH2,官能团是氨基(—NH2)。胺的化学性质:胺类化合物与NH3类似,具有碱性,能与盐酸、醋酸等反应。如 +HCl  。
注意胺类化合物属于烃的衍生物,不属于羧酸衍生物。
(2)酰胺:羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物。酰胺的官能团是酰胺基( )。酰胺的化学性质:通常情况下难水解,在酸或碱存在并加热的条件下可水解。RCONH2+H2O+H+  RCOOH+N RCONH2+NaOH  RCOONa+NH3↑
1.布洛芬是一种非甾体抗炎明星药物,其结构简式如图所示。下列有关布洛芬的说法正确的是　    (　　　 ) A.与乙酸互为同系物B.1个分子中最少有9个碳原子共平面C.1 ml该物质最多可与4 ml H2加成D.光照条件下与Cl2反应生成的一氯代物有5种
　解析　该物质含有苯环,与乙酸结构不同,不是同系物,A错误;苯环是平面结构,与苯环直接相连的碳原子均采用sp3杂化,且单键能旋转,故1个分子中最少有8个碳原子(苯环上的碳原子及与苯环直接相连的2个碳原子)在一个平面上,B错误;该物质中只有苯环能与H2发生加成反应,故1 ml该物质最多可与3 ml H2发生加成反应,C错误;光照条件下与Cl2发生取代反应的只有侧链烷基上的氢原子( ),故生成的一氯代物有5种,D正确。
2.二羟甲戊酸是合成青蒿素的原料之一,其结构如图a所示,下列有关二羟甲戊酸的说法不正确的是 (　　　 ) A.分子式为C6H12O4B.等量的二羟甲戊酸消耗Na和NaHCO3的物质的量之比为3∶1C.能发生消去反应和酯化反应D.与乳酸(结构如图b)互为同系物
　解析　由题图a中的结构简式知,二羟甲戊酸的分子式为C6H12O4,A正确。二羟甲戊酸分子中含有的羧基、羟基都能与Na反应,则1 ml二羟甲戊酸消耗3 ml Na;羧基能与NaHCO3反应,1 ml二羟甲戊酸消耗1 ml NaHCO3,则等量的二羟甲戊酸消耗Na和NaHCO3的物质的量之比为3∶1,B正确。二羟甲戊酸含有羧基和羟基,能发生酯化反应;与羟基直接相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,可以发生消去反应,C正确。二羟甲戊酸与乳酸的官能团种类相同,但数目不同,不互为同系物,D错误。
3.阿斯巴甜是一种甜味剂,其结构简式如图,下列有关阿斯巴甜说法正确的是 (　　　 ) A.分子中含有5种官能团B.该物质不能和酸性高锰酸钾反应C.可在人体内水解为两种氨基酸和甲醇D.1 ml阿斯巴甜最多能与2 ml NaOH反应
　解析　由结构简式可知,该分子中含有亚氨基、羧基、酰胺基、酯基4种官能团,A错误;分子中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子,能被酸性KMnO4氧化,B错误;阿斯巴甜水解可生成 、 两种氨基酸和甲醇,C正确;阿斯巴甜中的酰胺基、羧基和酯基均能与NaOH反应,则1 ml阿斯巴甜最多能与3 ml NaOH反应,D错误。
考法突破20　有机物分子中原子共线、共面问题
　　有机化合物分子中原子共线、共面问题的思维模型如下:
  例如结构简式为 的有机化合物,其空间结构如上图所示,转动①处C—C键可使平面M1和M2在同一平面上,碳碳三键是直线形结构,位于酮平面M2上,
但甲基上的H原子都不在直线上,转动②处C—C键,可使甲基上的一个H原子位于酮平面M2上。
注意①读题时注意题目中的隐含条件和特殊规定,如题目中的“碳原子”“所有原子”“可能”“一定”“最少”“最多”“共线”和“共面”等。②环状结构中直接参与成环的单键一般不能旋转。
典例1    (2025重庆主城五区二诊,7)有机物X在一定条件下可转变为有机物Y。下列说法错误的是　     (　　　 )A.X不存在手性碳原子B.X分子中所有碳原子可能共平面C.X与Y互为同分异构体D.Y可发生氧化、加成和取代反应
　解析　手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子,则X中无手性碳原子,A正确。X中与甲基相连的碳原子同时连接了4个碳原子,采用sp3杂化,则X分子中所有碳原子不可能共平面,B错误。X、Y的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C正确。Y中苯环上的甲基、羟基均可被酸性KMnO4溶液氧化;苯环可与H2发生加成反应;酚羟基的邻位碳原子上有氢原子,可与Br2发生取代反应,D正确。
典例2    (2024福建,2,4分)药物X与病毒蛋白对接的原理如图。下列说法错误的是(　　　 )A.Ⅰ为加成反应B.X中参与反应的官能团为醛基C.Y无手性碳原子D.Z中虚框内所有原子可能共平面
　解析　Ⅰ中病毒蛋白的氨基(—NH2)与药物X的醛基发生加成反应,A、B正确;Y分子中有1个手性碳原子 (以*标记),C不正确;Z中苯环平面和—CH N—平面通过碳碳单键连接可以共面,连接苯环与—OH的C—O键可旋转,故Z中虚框内所有原子可能共平面,D正确。
变式1　〔变考查难度:共面原子的具体数目〕(2026届重庆五校10月联考,8)布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用。其合成的部分路线如图所示:
下列有关说法正确的是 (　　　 )A.等物质的量的A、B、C三种物质与足量NaOH溶液反应,消耗的NaOH的物质的量相同B.布洛芬的一氯代物有8种(不考虑羧基上的取代)C.B物质的沸点比A物质高D.布洛芬分子中共平面的碳原子数最多为11个
　解析　A物质中的羟基属于醇羟基,不与NaOH溶液反应;B物质中溴原子在NaOH溶液、加热条件下被—OH取代,C物质中羧基可以与NaOH溶液反应,等物质的量的B、C两种物质与足量NaOH溶液反应,消耗的NaOH的物质的量相同,A错误。不考虑羧基上的取代,布洛芬的一氯代物有7种,如图所示: (图中数字表示Cl原子的取代位置)[提示:注意等效氢],B错误。A物质可形成分子间氢键,沸点比B物质高,C错误。苯环上的6个碳原子共平面,单键可以旋转,则共平面的碳原子数最多为11个,如图所示: (图中数字表示共平面的碳原子),D正确。
变式2　〔变考查方向:原子共线〕(2026届湖北武汉9月调研,8)聚醚醚酮是一种具有良好拉伸强度的有机高分子材料,其制备原理如
下列说法正确的是 (　　　 )A.1 ml甲最多与6 ml H2发生加成反应B.乙分子中最多有6个原子共线C.X代表(2n-1)HFD.该反应的原子利用率为100%
　解析　甲分子中的2个苯环和1个酮羰基均可与H2发生加成反应,故1 ml甲最多与7 ml H2发生加成反应,A错误;苯环为平面结构,乙分子中O原子为sp3杂化,则乙分子中两个O原子以及与O原子相连的两个C原子共线,共线的原子最多有4个,B错误;分析甲、乙、丙的结构简式知,该反应为缩聚反应,除了生成丙外,还生成小分子HF,数目为2n-1,C正确;反应有小分子HF生成,原子利用率不是100%,D错误。
考法突破21　同分异构体的判断与书写
1.同分异构体数目的判断方法(1)记忆法:记住一些常见有机化合物的同分异构体数目。①丁烷、戊烷、己烷分别有2种、3种、5种同分异构体。②苯环上的氢原子被取代后的同分异构体数目
(2)等效氢原子法:连在同一碳原子上的氢原子等效;连在同一碳原子上的甲基,其所含氢原子等效;处于对称位置的碳原子上的氢原子等效。例如 中有3种氢原子,其一氯代物有3种。(3)烷基种数法:烷基(—CnH2n+1)有几种结构,其相应的烷烃的一元取代物就有几种。例如—C4H9有4种结构,则分子式为C4H10O的醇(C4H9—OH)有4种,分子式为C5H10O2 的羧酸(C4H9—COOH)也有4种。(4)定一移一法:对于二元取代物,可固定一个取代基的位置,再移动另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目(注意不要重复)。例如丙烷的一氯一溴代物有5种,正丁烷的二氯代物有6种, 的二氯代物有12种(注意碳碳单键可旋转)。
(5)叠加相乘法:先考虑取代基的种数,后考虑位置异构的种数,相乘即得同分异构体的总数。例如 的苯环上的氢原子被—C4H9取代所形成的同分异构体有4×3=12种(—C4H9有4种结构,其与—CH3在苯环上的位置有3种)。(6)替代法:例如二氯苯(C6H4Cl2)的同分异构体有3种,则四氯苯的同分异构体也有3种(将H和Cl互换)。又如含氮有机化合物的同分异构体的书写:
2.限定条件下同分异构体的书写方法——“碎片拼装法”思维过程如下:(1)根据分子式或结构式,统计有机化合物中碳、氢、氧、氮等原子的数目,并计算不饱和度;(2)结合题给限定条件,写出符合条件的结构碎片;
(3)根据剩余的碳、氧、氮等原子数和不饱和度,判断出剩余碎片;(4)结合等效氢等限定条件进行拼装。例如书写分子式为C8H8O2的含苯环的属于甲酸酯类的同分异构体。C8H8O2的不饱和度为5,除苯环和HCOO—碎片外(且忽略其他氢原子),剩余1个碳原子,没有剩余的氧原子和不饱和度,故剩余的碎片为1个饱和碳原子,然后将苯环、HCOO—和1个饱和碳原子
进行拼装,即可得到以下4种同分异构体: 、 、 、 。
注意书写含碳碳双键的同分异构体时,应注意题目是否要求考虑顺反异构。
典例    (2025河北衡水二中二调,11)下列物质在给定条件下的同分异构体数目正确的是 (　　　 )A.C4H10有3种结构B.分子组成是C5H10O2,既能与钠反应又能发生银镜反应的同分异构体有9种C.分子组成是C4H10O且属于醇的同分异构体有8种D.结构简式为 的一溴代物有5种
解析　C4H10为饱和烷烃,有正丁烷、异丁烷2种,A错误。分子组成为C5H10O2的有机物的不饱和度为1,既能与钠反应又能发生银镜反应,说明含有1个羟基和1个醛基,先不考虑羟基,该物质可看成是由1个醛基和1个丁基构成,丁基有4种结构,则可形成以下4种结构: 、 、 、 (数字的位置表示羟基的位置),则符合条件的同分异构体共有12种,B错误。分子式为C4H10O的醇类,相当于—OH取代了C4H10(丁烷)中的氢原子,丁烷有2种结构: 、 ,则符合条件的同分异构体共有4种,C错误。该物质中有5种不同化学环境的氢原子,如图
所示: ,则一溴代物有5种[提示:不要忽略与甲基相连的碳原子上的氢原子,即④],D正确。
变式1　〔变考查形式:限定条件下同分异构体的书写〕(2026届云南昆明一中第二次联考,18节选)(8)写出一种满足下列条件的B( )的同分异构体的结构简式_____________________________________________(不考虑立体异构)。①含有吡啶环( );②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为2∶2∶1。
      、  、  (任写一种即可)    
　解析    (8)B的分子式为C7H5Cl2NO,不饱和度为5,其同分异构体含有吡啶环(  ,占4个不饱和度);能发生银镜反应(含有醛基,占1个不饱和度),则还剩1个饱和碳原子,核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为2∶2∶1,1分子中共有5个H原子,则该物质中不含甲基,结构对称,则吡啶环上含碳的取代基为—CH2CHO或—CCl2CHO,且该取代基位于N原子的对位,符合条件的同分异构体的结构简式为 、 、  。
变式2　〔变考查角度:涉及含手性碳原子的同分异构体的书写〕(2023新课标,30节选)(7)在B( )的同分异构体中,同时满足下列条件的共有______种(不考虑立体异构);①含有手性碳;②含有三个甲基;③含有苯环。其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为___________________________。
　解析    (7)B的结构为 ,其同分异构体要求有三个甲基、含手性碳、含苯环。先满足手性碳条件,若手性碳结构为 ,此时会余下两个甲基且位于苯环上,相当于苯环上有三个取代基(其中两个取代基相同),则有6种结构。若手性碳结构为 ,此时还余下一个甲基且位于苯环上,相当于苯环上有两个