2020版新一线高考化学（苏教版）一轮复习讲义：第2部分选修有机化学基础第1单元认识有机化合物

  第一单元　认识有机化合物

考点一| 有机物的分类与结构

1．有机物的分类

(1)根据元素组成分类

有机化合物

(2)根据碳骨架分类

(3)根据官能团分类

①烃的衍生物：烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所代替，衍生出一系列新的有机化合物。

②官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。

③有机物的主要类别、官能团和典型代表物

2．有机物的基本结构

(1)有机化合物中碳原子的成键特点

→

|

→

|

→

(2)有机物的同分异构现象

a．同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但结构不同，因而产生了性质上的差异的现象。

b．同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。

(3)同系物

考法☆　有机物的分类与基本结构

1．(2019·成都模拟)下列对有机化合物的分类结果正确的是(　　)

A．乙烯(CH2===CH2)、苯()、环己烷()都属于脂肪烃

B．苯()、环戊烷()、环己烷()同属于芳香烃

C．乙烯(CH2===CH2)、乙炔(CH≡CH)同属于烯烃

D．、、同属于环烷烃

D　[烷、烯、炔都属于脂肪烃，而苯、环己烷、环戊烷都属于环烃，而苯属于环烃中的芳香烃。环戊烷、环丁烷及乙基环己烷均属于环烃中的环烷烃。]

2．(2019·松原模拟)下列物质一定属于同系物的是(　　)

①CH3　②

③　④C2H4

⑤CH2===CH—CH===CH2　⑥C3H6

⑦　⑧

A．⑦⑧　　 B．⑤⑦

C．①②③ D．④⑥⑧

B　[A项，官能团个数不同，不相差一个或若干个CH2原子团；C项，结构不相似，不相差一个或若干个CH2原子团；D项，⑥可能为环烷烃，不一定与④⑧互为同系物。]

3．(2016·上海高考)轴烯是一类独特的星形环烃。三元轴烯()与苯

(　　)

A．均为芳香烃 B．互为同素异形体

C．互为同系物 D．互为同分异构体

D　[轴烯与苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。]

考点二| 有机物的命名

1．烷烃的习惯命名法

2．烷烃系统命名三步骤

(1)—

(2)—

(3)—

3．苯的同系物的命名

(1)以苯环作为母体，其他基团作为取代基。如果苯分子中两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示。

(2)系统命名时，将某个最简侧链所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次给其基团编号即侧链编号之和最小原则。如

1,3,4­三甲苯　　　　　　1­甲基­3­乙基苯

4．含官能团的链状有机物命名

(1)选主链——选择含有官能团在内(或连接官能团)的最长的碳链为主链。

(2)编序号——从距离官能团最近的一端开始编号。

(3)写名称——把取代基、官能团和支链位置用阿拉伯数字标明，写出有机物的名称。

①　命名为4­甲基­1­戊炔。

②　命名为3­甲基­3­_戊醇。

5．酯的命名

合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应，命名酯时“先读酸的名称，再读醇的名称，后将‘醇’改‘酯’即可”。如甲酸与乙醇形成酯的名称为甲酸乙酯。

提醒：有机物命名中的注意事项

(1)有机物系统命名中常见的错误

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，取代基位次之和不是最小)；

③支链主次不分(不是先简后繁)；

④“­”“，”忘记或用错。

(2)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；

③1、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……。

考法☆　常见有机物的命名

1．(2019·普宁二中月考)根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是(　　)

A．　2­甲基­3­戊烯

B．　异丁烷

C．CH3CH(C2H5)CH2CH2CH3　2­乙基戊烷

D．CH3CH(NO2)CH2COOH　3­硝基丁酸

D　[A项，双键位置错，应为4­甲基­2­戊烯；B项，应命名异戊烷；C项，主链选错，应命名为3­甲基己烷。]

2．用系统命名法命名下列有机物。

(1)，命名为________________；

(2)，命名为________________；

(3)，命名为________________；

(4) ，命名为____________；

(5) ，命名为________________。

答案：(1)3,3,4三甲基己烷

(2)5,5二甲基3乙基1己炔

(3)2乙基1,3丁二烯

(4)3,3­二甲基丁酸甲酯

(5)2,4二甲基3,4己二醇

考点三| 研究有机化合物的一般步骤和方法

1．研究有机化合物的基本步骤

2．分离、提纯有机化合物的常用方法

(1)蒸馏和重结晶

(2)萃取分液

①常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

②液­液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。

③固­液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

提醒：常见有机物的几种分离提纯方法

3．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。

(2)物理方法

①红外光谱

分子中的化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同的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。

②核磁共振氢谱

(3)有机物分子不饱和度的确定

考法1　有机物的分离、提纯

1．已知：

环己烯的精制

(1)环己烯粗品中含有环己醇、少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在________层(填“上”或“下”)，分液后用________(填入编号)洗涤。

a．KMnO4溶液 b．稀硫酸　   　c．Na2CO3溶液

(2)再将环己烯按如图装置蒸馏，蒸馏时要加入生石灰，目的是__________________。

(3)收集产品时，控制的温度应在________左右。

解析：(1)环己烯不溶于饱和氯化钠溶液，且密度比水小，振荡、静置、分层后，环己烯在上层。分液后环己烯粗品中含有少量的酸性杂质和环己醇，KMnO4溶液可以氧化环己烯，稀硫酸无法除去酸性杂质，由乙酸乙酯的制备中用饱和Na2CO3溶液提纯产物，可以类推分液后用Na2CO3溶液洗涤环己烯粗品。(2)蒸馏时加入生石灰的目的是吸收剩余少量的水。(3)环己烯的沸点为83 ℃，故蒸馏时控制的温度为83 ℃左右。

答案：(1)上　c　(2)吸收剩余少量的水　(3)83 ℃

考法2　有机物分子式和结构式的确定

2．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：

①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和 2.7 g 水；

②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图；

③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。

　图1　　　　　　　图2

试回答下列问题：

(1)有机物A的相对分子质量是________。

(2)有机物A的实验式是________。

(3)能否根据A的实验式确定A的分子式________(填“能”或“不能”)，若能，则A的分子式是________(若不能，则此空不填)。

(4)写出有机物A可能的结构简式___________________________。

解析：(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量是46。(2)在2.3 g该有机物中，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，n(H)＝×2＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol。所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C2H6O。(3)A的实验式C2H6O中，碳原子已饱和，所以其实验式即为分子式。(4)A有如下两种可能的结构：CH3OCH3或CH3CH2OH；若为前者，则在核磁共振氢谱中应只有一个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中应有三个峰，而且三个峰的面积之比是1∶2∶3。显然后者符合题意，所以A为CH3CH2OH。

答案：(1)46　(2)C2H6O　(3)能　C2H6O　(4)CH3CH2OH

3．有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。

(1)A的分子式是________。

(2)A的结构简式是_______________________________________。

解析：(1)n(有机物)＝＝0.2 mol，

n(C)＝＝1 mol，n(H)＝×2＝1.6 mol，

n(O)＝＝0.2 mol。

又因为其相对分子质量为84，故A的分子式为C5H8O。

(2)分子中含—OH、—C≡CH，且含三种氢原子的个数比为6∶1∶1，

故结构简式为。

答案：(1)C5H8O　(2)

专项突破(二十八)　同分异构体的书写与数目的确定

突破一　同分异构体的书写

1．同分异构体的分类

2．同分异构体的书写方法

(1)芳香族化合物同分异构体

①烷基的类别与个数，即碳链异构。

②若有2个侧链，则存在邻、间、对三种位置异构。若有3个侧链则存在邻、偏、均三种位置异构。

(2)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。

3．几种异类异构体

(1)CnH2n(n≥3)：烯烃和环烷烃。

(2)CnH2n－2(n≥4)：二烯烃和炔烃。

(3)CnH2n＋2O(n≥2)：饱和一元醇和饱和一元醚。

(4)CnH2nO(n≥3)：饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮。

(5)CnH2nO2(n≥2)：饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯等。

(6)CnH2n＋1O2N(n≥2)：氨基酸、硝基烷。

[典例导航]

(2018·全国卷Ⅲ，节选)已知D(C6H8O2)结构简式为CH≡C—CH2COOC2H5，X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________。

[思路点拨]　根据提示⇒X分子中有2个—CH3,1个,1个—C≡C—，1个—CH2—⇒符合条件的X的结构简式为：

答案：

[对点训练]

1．(2015·全国卷Ⅱ，节选)(1)已知烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢。则

A的结构简式为________。

(2)D[HOOC(CH2)3COOH]的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构)；

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应

其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式)；D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是________(填字母)。

a．质谱仪　　　 B．红外光谱仪

c．元素分析仪 D．核磁共振仪

解析：(1)烃A的相对分子质量为70，则A的分子式为C5H10。烃A的核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢，说明A分子中所有氢原子所处的化学环境相同，则其结构简式为。

(2)由D的结构简式知，其同分异构体满足条件：①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有—COOH；②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明含有—CHO和—COO—(酯键)，结合D的分子式分析可知，其同分异构体为甲酸酯，含有(HCOO—)结构，则符合条件的同分

异构体有5种结构，分别为、、

HCOOCH2CH2CH2COOH、、。核磁共振氢谱显示为3组峰，说明该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子；又知峰面积比为6∶1∶1，说明3种氢原子的个数比为6∶1∶1，该有机物的结构简式为。

答案：(1)　(2)5　 　c

2．C9H10O2的有机物有多种同分异构体，满足下列条件的同分异构体有________种，写出其中任意一种同分异构体的结构简式：________________________。

①含有苯环且苯环上只有一个取代基；②分子结构中含有甲基；③能发生水解反应。

答案：5　 、

突破二　同分异构体数目的确定

1．一元取代产物数目的判断

(1)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上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。

如：的一氯代烷有3种。

(2)烷基种数法：烷基有几种，一元取代产物就有几种。如：—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7有两种，—C4H9有四种。

如：C4H10O的醇有4种，C5H10O2的羧酸有4种。

(3)替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将Cl替代H)。

2．二元取代或多元取代产物数目的判断

定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。

如：的二氯代物有12种。

3．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目。分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数目。

如：的苯环上氢原子被—C4H9取代所形成的结构有12种。

[对点训练]

3．(2019·长春模拟)青蒿素是抗疟特效药，属于萜类化合物，如图所示有机物也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)(　　)

A．5种　　　 B．6种

C．7种 D．8种

C　[该有机物的一氯取代物的种类如图，共7

种，C正确。]

4．已知G的结构简式为，同时满足下列条件的G的同分异构体数目为________种(不考虑立体异构)，写出其中的一种结构简式________。

①核磁共振氢谱为3组峰；

②能使溴的四氯化碳溶液褪色；

③1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3溶液反应产生88 g气体。

解析：①说明满足条件的同分异构体的结构具有高度对称性；②说明含有碳碳双键；③说明分子结构中含有2个羧基，则满足条件的G的所有同分异构体为HOOCCH2CHCHCH2COOH和

答案：2　HOOCCH2CHCHCH2COOH、

(任写一种)

课堂反馈　真题体验

1．(2018·全国卷Ⅱ，T36节选)F是B()的同分异构体。7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有________种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为________。

解析：由B的键线式可得B的分子式为C6H10O4，即F的分子式也为C6H10O4，其摩尔质量为146 g·mol－1，7.30 g F的物质的量为＝0.05 mol，结合0.05 mol F与饱和NaHCO3溶液反应生成2.24 L(0.1 mol)CO2可知1 mol F中含2 mol —COOH，则F的结构中，主链上含有4个碳原子时有6种情况，即 (数字表示另一个—COOH

的位置，下同)和；主链含3个碳原子时有3种情况，即，则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中吸收峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。

答案：9　

2．(2017·全国卷Ⅱ，T36节选)L是D()的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反应，1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应，L共有________种；其中核磁共振氢谱为四组峰，峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为________、________。

解析：L可与FeCl3溶液发生显色反应，说明L的结构中含有酚羟基；1 mol L可与2 mol Na2CO3反应，说明L含有2个酚羟基，另外苯环上还有一个甲基，由“定二移一”法可知，L共有6种结构；满足峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为。

答案：6