2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题08 有机物的结构与性质

08 有机物的结构与性质

【难点突破】

一、共线共面问题

1．明确四类结构模型

2．对照模型定共线、共面原子数目

需要结合相关的几何知识进行分析：如不共线的任意三点可确定一个平面；若一条直线与某平面有两个交点时，则这条直线上的所有点都在该平面内；同时要注意问题中的限定性词语(如最多、至少)。

3．根据规律直接判断

如果题中给出有机物的结构是键线式结构，一定注意饱和碳原子和没有写出的氢原子，然后根据规律进行判断：

①结构中出现1个饱和碳原子，则分子中所有原子不可能共面；

②结构中出现1个碳碳双键，则分子中至少有6个原子共面；

③结构中出现1个碳碳三键，则分子中至少有4个原子共线；

④结构中出现1个苯环，则分子中至少有12个原子共面。

【典例1】 有机物的分子中，处于同一平面的碳原子最多有   个。

【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。

【答案】 10

【典例2】 某有机物结构为，问题：

（1）最多有         个碳原子在同一条直线上；

②最多有         个原子在同一平面上；

③最多有         个碳原子在同一平面上。

【解析】 以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示结构：

可以得出结论：

①最多有4个碳原子在同一条直线上；

②最多有21个原子在同一平面上；

③最多有13个碳原子在同一平面上。

【典例3】(2019·全国卷Ⅲ)下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是(　　)

A．甲苯   B．乙烷

C．丙炔   D．1,3­丁二烯

【解析】 甲苯中含有甲基，根据甲烷的结构可知，甲苯分子中所有原子不可能在同一平面内，A错误；乙烷相当于2个甲基连接而成，根据甲烷的结构可知，乙烷分子中所有原子不可能在同一平面内，B错误；丙炔的结构简式为H3C—C≡CH，其中含有甲基，该分子中所有原子不可能在同一平面内，C错误；1,3­丁二烯的结构简式为H2C===CH—CH===CH2，根据乙烯的结构可知，该分子中所有原子可能在同一平面内，D正确。

【答案】 D

二、同分异构体数目的确定

1．同分异构体的类型

（1）构造异构

①碳链异构；   ②官能团位置异构；      ③官能团种类异构。

（2）立体异构

①顺反异构；（碳碳双键不能旋转造成的）      ②对映异构。（手性碳）

2．用等效氢法判断一元取代物的种类

有机物分子中，位置等同的氢原子叫等效氢，有多少种等效氢，其一元取代物就有多少种。

等效氢的判断方法：

(1)同一个碳上的氢原子等效。

如分子中—CH3上的3个氢原子。

(2)同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子等效。

如分子中，在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴，故该分子有两类等效氢。

(3)同一个碳上的甲基上的氢原子等效。

3．注意有机物的多元取代物

（1）的二氯代物有、、三种；

（2） 的三氯代物有、、3种；

（4） 有三个取代基，其中两个相同，同分异构6种；

（5） 有三个不同的取代基，同分异构10种。

4.不饱和度的概念

（1）定义：不饱和度即为缺氢指数。

（2）计算公式

假设烃的分子式为（CxHy）及烃的含氧衍生物的分子式为（CxHyOz），则不饱和度：

若： Ω=0   说明分子是饱和链状结构(即烷烃) ；

Ω=1   分子中有一个双键（碳碳双键或碳氧双键）或一个环 （非苯环）；

Ω=2   有两个双键或一个三键；或一个双键和一个环；或两个环（非苯环）；

Ω=4   分子中一般有苯环。

（3）含氧、氮、卤原子的有机物的（Ω）的计算

①氧原子用CH2代替，或不算；

②氮原子用CH代替；

③卤原子用CH3代替，或用H代替。

（4）立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构）不饱和度的计算：其成环的不饱和度比面数少数1

 降冰片烷面数为3，Ω=2            立方烷面数为6，Ω=5       棱晶烷面数为5，Ω=4

5．注意相同通式不同类别的同分异构体

6.同分异构体书写的思维模型

(1)思维要有序，避免重复或漏写：首先确定同分异构体的官能团种类（利用不饱和度），然后判断碳链(要注意除去官能团中含有的碳原子)的结构，最后确定官能团的位置。确定官能团位置时，要注意结构的对称性，尤其是中心对称的情况，避免重复。

(2)掌握“定一议一”方法，避免重复。若有两个官能团，先根据对称性确定一个官能团的位置，然后确定另一个官能团的位置。

 (3)在判断芳香烃的一氯代物时，要注意限制条件，是苯环上的一氯代物，还是支链上的一氯代物。

【典例4】关于有机物、、的说法错误的是（   ）

A. a、b、c互为同分异构体
B. a、b、c均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. a、c与足量氢气充分反应消耗氢气的物质的量之比是
D. a、b、c的一氯代物分别有5种、1种、2种（不考虑立体异构）

【答案】 B

【解析】 A.a、b、c的分子式均为C8H8，分子式相同，但结构不同，互为同分异构体，故A正确；

B.立方烷不能使高锰酸钾褪色，与酸性高锰酸钾不反应，故B错误；C.a含有1个碳碳双键、苯环，c含有3个碳碳双键，则a、c与足量氢气充分反应消耗氢气的物质的量之比是4：3，故C正确；D.a含5种H，b含1种H，c含2种H，则a、b、c的一氯代物分别有5种、1种、2种，故D正确。故选B。
    本题考查有机物的结构与性质，为高频考点，把握有机物的结构、官能团与性质、有机反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意选项D为解答的易错点，题目难度适中。

【典例5】医林纂要载：“冰片主散郁火，能透骨热，治惊痫、痰迷、喉痹，舌胀、牙痛、耳聋、鼻息、目赤浮翳”龙脑的化学成份为，下列说法正确的是（   ）

A. 与环庚醇互为同分异构体
B. 1mol该有机物完全燃烧需要消耗14molO2
C. 六元环上的6个碳原子可处在同一平面
D. 冰片可以使重铬酸钾酸性溶液褪色

【答案】B

【解析】A.的分子式为C10H18O，环庚醇的分子式为C7H14O，分子式不同，不互为同分异构体，故A错误；B.1mol该有机物完全燃烧需要消耗O2的物质的量为14mol，故B正确；C.六元环上的6个碳原子为饱和碳原子，不处于同一平面，故C错误；D.该有机物属于醇类，醇能使重铬酸钾酸性溶液由橙色变为绿色，故D错误。故选B。

本题考查有机物的结构与性质，为高频考点，把握有机物的空间结构及官能团、性质的关系为解答的关键，侧重烯烃、炔烃性质的考查，题目难度不大。

三、有机物反应类型和官能团性质总结

1.反应类型判断

（1）取代反应：烷烃、苯及同系物、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸；

（2）加成反应：碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基；

（3）消去反应：醇、卤代烃；

（4）氧化反应：各类烃、醇、酚、醛、酯；

（5）还原反应：碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基、；

（6）加聚反应：碳碳双键、碳碳三键；

（7）缩聚反应：羟基和羧基、氨基和羧基。

2.官能团性质

（1）与H2反应：碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基；

（2）与X2反应：烷烃、苯及同系物；

（3）与Na反应：醇羟基、酚羟基、羧基；

（4）与NaOH反应：卤代烃、酚羟基、羧基、酯基；

（5）与Na2CO3反应：羧基、酚羟基；

（6）与NaHCO3反应：羧基；

（7）与酸性KMnO4反应：碳碳双键、碳碳三键、苯及同系物（苯环相连碳上有氢）、醇羟基（羟基相连碳上有氢）、酚羟基、醛基；

（8）与氢氧化铜悬浊液和银氨溶液反应：醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖。

◆特别注意：

(1)1mol酚酯基消耗2molNaOH；

(2)1mol醇酯基消耗1molNaOH；

(3)1mol酚羟基消耗1molNaOH；

(4)一般条件下羧基、酯基、肽键不与H2反应；

(5)1mol羰基、醛基、碳碳双键消耗1molH2；

(6)1mol碳碳三键消耗2molH2；

(7)1mol苯环消耗3molH2；

(8)醋酸酐中的碳氧双键一般也不与H2反应。

例：

1mol消耗6molNaOH；

1mol消耗8molH2。

(2)醇或酚与金属钠反应生成氢气时，2 mol —OH～1 mol H2。

【典例6】（2019·北京）交联聚合物P的结构片段如右图所示。下列说法不正确的是（图中 表示链延长）（   ）

A．聚合物P中有酯基，能水解

B. 聚合物P的合成反应为缩聚反应

C．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得

D.邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似

聚合物P的交联结构

【答案】 D

【解析】 A.将片段X和Y连接起来，不难发现聚合物P中含有酯基，所以A项正确；B.形成酯基的过程中有小分子水生成，所以合成聚合物P属于缩聚反应，B项正确；C. 根据油脂的基本概念“油脂是高级脂肪酸和甘油形成的酯”可知C项正确；D．乙二醇和丙三醇的结构不同，所以D项错误。