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高考化学一轮复习 第十一章 第3讲 烃的含氧衍生物教案(含解析)
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第3讲 烃的含氧衍生物
[考纲要求] 1.认识醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点,知道它们的转化关系。2.结合生产、生活实际了解某些烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响,关注有机化合物的安全使用问题。
考点一 醇、酚
1.醇、酚的概念
(1)醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnH2n+1OH(n≥1)。
(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为。
(3)醇的分类
2.醇类物理性质的变化规律
(1)溶解性
低级脂肪醇易溶于水。
(2)密度
一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3。
(3)沸点
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。
②醇分子间存在氢键,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远高于烷烃。
3.苯酚的物理性质
(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。
(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65_℃时,能与水互溶,苯酚易溶于酒精。
(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。
4.醇和酚的化学性质
(1)由断键方式理解醇的化学性质
如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示,那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下表所示:
反应
断裂的价键
化学方程式(以乙醇为例)
与活泼金属反应
①
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
催化氧化反应
①③
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
与氢卤酸反应
②
CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
分子间脱水反应
①②
2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O
分子内脱水反应
②⑤
酯化反应
①
(2)由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
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,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。
①弱酸性
电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+,俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊试液变红。
写出苯酚与NaOH反应的化学方程式:。
②苯环上氢原子的取代反应
苯酚与浓溴水反应,产生白色沉淀,化学方程式为
③显色反应
苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色,利用这一反应可检验苯酚的存在。
深度思考
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)可用无水CuSO4检验酒精中是否含水 (√)
(2)向工业酒精中加入新制的生石灰然后加热蒸馏,可制备无水乙醇 (√)
(3)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应迅速升温至170 ℃ (√)
(4)苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳生成碳酸钠 (×)
解析 苯酚电离H+的能力比H2CO3二级电离H+的能力强,因而只能生成NaHCO3。
(5)CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O该反应属于取代反应 (×)
(6) 遇FeCl3溶液可显紫色 (×)
(7)苯酚与Na2CO3溶液反应的离子方程式为
(×)
解析 正确的离子方程式为+CO―→+HCO。
(8)分子式为C7H8O,且含苯环的有机化合物有4种(×)
解析 属于酚的有3种(),属于醇的有1种(),属于醚的有1种(),共5种。
题组一 醇、酚的辨别
1.(选修5P55-1)下列物质中,不属于醇类的是 ( )
A.C3H7OH B.C6H5CH2OH
C.C6H5OH
答案 C
2.下列关于酚的说法不正确的是 ( )
A.酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物
B.酚类都具有弱酸性,在一定条件下可以和NaOH溶液反应
C.酚类都可以和浓溴水反应生成白色沉淀,利用该反应可以检验酚
D.分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类
答案 D
解析 羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类,A对;酚羟基可以电离出氢离子,所以酚类可以和NaOH溶液反应,B对;酚类中羟基的邻、对位易于与溴发生取代反应生成白色沉淀,C对;分子中含有苯环和羟基的物质不一定属于酚类,如属于芳香醇,D错。
3.由羟基分别跟下列基团相互结合所构成的化合物中,属于醇类的是__________,属于酚类的是__________。
E.HO—CH2—CH2—
答案 CE BD
题组二 醇、酚的结构特点及性质
4.下列四种有机化合物的结构简式如下所示,均含有多个官能团,下列有关说法中正确的是
( )
A.①属于酚类,可与NaHCO3溶液反应产生CO2
B.②属于酚类,能使FeCl3溶液显紫色
C.1 mol ③最多能与3 mol Br2发生反应
D.④属于醇类,可以发生消去反应
答案 D
解析 物质①中羟基直接连在苯环上,属于酚类,但酚羟基不能和NaHCO3溶液反应,A项错误;物质②中羟基连在链烃基的饱和碳原子上,属于醇类,不能使FeCl3溶液显紫色,B项错误;物质③属于酚类,苯环上酚羟基的邻、对位氢原子可以被溴取代,根据物质③的结构简式可知1 mol ③最多能与2 mol Br2发生反应,C项错误;物质④中羟基连在烃基的饱和碳原子上属于醇类,并且羟基的邻位碳原子上有H原子,所以物质④可以发生消去反应,D项正确。
5.莽草酸是合成治疗禽流感和甲型H1N1流感药物——达菲的重要原料。已知莽草酸的结构简式如图所示。下列关于这种有机化合物的说法正确的是 ( )
A.莽草酸的分子式为C6H10O5
B.莽草酸能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.莽草酸遇FeCl3溶液显紫色
D.1 mol莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠4 mol
答案 B
解析 根据题给结构简式可得出莽草酸的分子式为C7H10O5,A项错;莽草酸的分子结构中含有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,B项正确;莽草酸分子结构中不含酚羟基,遇FeCl3溶液不会显紫色,C项错;莽草酸分子结构中仅含一个羧基,其余为醇羟基,故1 mol莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠1 mol,D项错。
6.下列物质中,既能发生取代反应,又能发生消去反应,同时可以催化氧化生成醛的是( )
答案 D
解析 四种醇均能发生取代反应,能发生消去反应的为A、D,但A催化氧化生成酮,选D。
1.脂肪醇、芳香醇、酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)脱水反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应
(1)弱酸性;
(2)取代反应;
(3)显色反应
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)
遇FeCl3溶液显紫色
2.醇的消去反应和催化氧化反应规律
(1)醇的消去反应规律
醇分子中,连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
如CH3OH、CCH3CH3H3CCH2OH则不能发生消去反应。
(2)醇的催化氧化规律
醇的催化氧化的反应情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。
氢原子个数—
题组三 醇、酚结构与性质的综合考查
7.A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出氢气。A不溶于NaOH溶液,而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色,并产生白色沉淀,A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。
(1)写出A和B的结构简式。
A:____________,B:____________。
(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式: __________。
(3)A与金属钠反应的化学方程式为_________________________;
与足量金属钠反应生成等量H2,分别需A、B、H2O三种物质的物质的量之比为________。
答案
解析 依据分子式C7H8O知A和B均为不饱和化合物。由于A、B均与Na反应放出H2,且分子结构中只有一个氧原子,故A、B中均有—OH,为醇和酚类。A不溶于NaOH溶液,说明A为醇,又不能使溴水褪色,故A为。B溶于NaOH溶液,且与溴水反应生成白色沉淀,故B为酚,结合其分子式,故B为甲基苯酚,它有三种结构:,其中苯环上一溴代物有两种结构的只有。、H2O与金属钠反应生成H2的物质的量关系分别为2H2O~H2,所以生成等量H2时分别需三种物质的物质的量之比为1∶1∶1。
8.[2012·山东理综,33(1)(2)(3)]合成P(一种抗氧剂)的路线如下:
A(C4H10O)B(C4H8)
②A和F互为同分异构体,A分子中有三个甲基,F分子中只有一个甲基。
(1)A―→B的反应类型为________。B经催化加氢生成G(C4H10),G的化学名称是________。
(2)A与浓HBr溶液一起共热生成H,H的结构简式为______________。
(3)实验室中检验C可选择下列试剂中的________。
a.盐酸 b.FeCl3溶液
c.NaHCO3溶液 d.浓溴水
答案 (1)消去反应 2甲基丙烷(或异丁烷)
(2) (3)bd
解析 由B与C反应生成可知:C为,B为,则A为 (A中有三个甲基)。
醇与酚常见考查点小结
(1) 正确区分醇类和酚类物质;(2)根据醇或酚的结构,推断
(2) 其相应的化学性质;(3)依据官能团的位置及类别确定有
(3) 机物的同分异构体;(4)利用醇类、酚类的典型物质进行
(4) 有机推断与合成等。
考点二 醛、羧酸、酯
1.醛
(1)概念
烃基与醛基相连而构成的化合物,可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛的通式为CnH2nO。
(2)甲醛、乙醛
物质
颜色
气味
状态
密度
水溶性
甲醛
无色
刺激性气味
气体
易溶于水
乙醛
无色
刺激性气味
液体
比水小
与水互溶
(3)醛类物质既有氧化性又有还原性,其氧化、还原关系为
醇醛羧酸
以乙醛为例完成下列反应的化学方程式:
特别提醒 (1)醛基只能写成—CHO或,不能写成—COH。
(2)醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸。
(3)银镜反应口诀:银镜反应很简单,生成羧酸铵,还有一水二银三个氨。
2.羧酸
(1)羧酸:由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物。官能团为—COOH。
饱和一元羧酸分子的通式为CnH2nO2(n≥1)。
(2)甲酸和乙酸的分子组成和结构
物质
分子式
结构简式
官能团
甲酸
CH2O2
HCOOH
—COOH和—CHO
乙酸
C2H4O2
CH3COOH
—COOH
(3)羧酸的化学性质
羧酸的性质取决于羧基,反应时的主要断键位置如图:
①酸的通性
乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强,在水溶液里的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。
②酯化反应
CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH+C2HOHCH3CO18OC2H5+H2O。
3.酯
(1)酯:羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。可简写为RCOOR′,官能团为。
(2)酯的物理性质
(3)酯的化学性质
特别提醒 酯的水解反应为取代反应;在酸性条件下为可逆反应;在碱性条件下,能中和产生的羧酸,反应能完全进行。
(4)酯在生产、生活中的应用
①日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。
②酯还是重要的化工原料。
深度思考
1.你是怎样理解有机化学中的氧化反应和还原反应的?请完成下列表格:
反应类型
氧化反应
还原反应
特点
有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应
有机物分子中得到氢原子或失去氧原子的反应
常见反应
(1)有机物燃烧、被空气氧化、被酸性高锰酸钾溶液氧化;(2)醛基被银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液氧化;(3)烯烃被臭氧氧化
不饱和烃的加氢、硝基还原为氨基、醛基或酮基的加氢、苯环的加氢等
有机合成中的应用
利用氧化反应或还原反应,可以实现有机物官能团的转变,实现醇、醛、羧酸等物质间的相互转化。如:CH4CH3ClCH3OHHCHOHCOOH
2.丙烯酸CH2===CHCOOH和油酸C17H33COOH是同系物吗?
答案 是同系物,因为它们分子中都含有羧基和同类型的烃基,即分子结构相似,并且在组成上相差15个CH2原子团,完全符合同系物的定义。
3.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上 (×)
(2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛 (×)
(3)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇 (√)
(4)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等 (×)
(5)在水溶液里,乙酸分子中的—CH3可以电离出H+ (×)
(2011·福建理综,8C)
4.(选修5P63-3)有机物A的分子式为C3H6O2,它与NaOH溶液共热蒸馏,得到含B的蒸馏物。将B与浓硫酸混合加热,控制温度可以得到一种能使溴的四氯化碳溶液褪色,并可作果实催熟剂的无色气体C。B在一定温度和催化剂存在的条件下,能被空气氧化为D,D与新制的Cu(OH)2悬浊液加热煮沸,有红色沉淀和E生成。写出下述变化的反应方程式。
(1)A―→B (2)B―→C (3)B―→D (4)D―→E
答案 (1)HCOOC2H5+NaOHHCOONa+C2H5OH
(2)CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
(3)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(4)CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
题组一 正确理解醛、羧酸、酯的结构特点
1.下列物质不属于醛类的物质是 ( )
C.CH2CH—CHO CH3—CH2—CHO
答案 B
解析 本题考查的是醛的概念。根据醛的定义可以判断出不属于醛类,而是酯类。
2.由下列5种基团中的2个不同基团两两组合,形成的有机物能与NaOH反应的有( )
①—OH ②—CH3 ③—COOH ④ ⑤—CHO
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
特别注意 HO—与—COOH相连时为H2CO3。
解题方法 ① ② ③ ④—⑤
组合后看物质是否存在。
答案 D
解析 两两组合形成的化合物有10种,其中—OH与—COOH组合形成的H2CO3为无机物,不合题意。只有 (甲酸)、CH3COOH、、OHC—COOH 5种有机物能与NaOH反应。
3.某中性有机物C8H16O2在稀硫酸作用下加热得到M和N两种物质,N经氧化最终可得到M,则该中性有机物的结构可能有 ( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
审题指导 中性有机物C8H16O2能水解,则该物质为酯,由信息知N能氧化为M,则N为醇,M为酸,且碳架结构相同,N只能为伯醇。
答案 B
解析 中性有机物C8H16O2在稀硫酸作用下可生成两种物质,可见该中性有机物为酯类。由“N经氧化最终可得到M”,说明N与M中碳原子数相等,碳架结构相同,且N应为羟基在碳链端位的醇,M则为羧酸,从而推知该中性有机物的结构只有和两种。
题组二 多官能团的识别与有机物性质的预测
4.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,其中一种的结构如图。下列关于该有机物的说法正确的是 ( )
A.该有机物既能发生氧化反应,又能发生酯化反应
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol A最多可以与2 mol Cu(OH)2反应
D.1 mol A最多与1 mol H2加成
答案 A
解析 该有机物的醛基可发生氧化反应,醇羟基可发生酯化反应,A正确;该有机物中无苯环,没有酚羟基,B不正确;1 mol A中含2 mol —CHO、1 mol ,则最多可与4 mol Cu(OH)2反应,可与3 mol H2发生加成反应,C、D不正确。
5.迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构简式如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应
B.1 mol迷迭香酸最多能和9 mol氢气发生加成反应
C.迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应
D.1 mol迷迭香酸最多能和5 mol NaOH发生反应
答案 C
解析 该有机物结构中含有酚羟基和碳碳双键,能与溴发生取代反应和加成反应,A项错;1分子迷迭香酸中含有2个苯环,1个碳碳双键,则1 mol迷迭香酸最多能和7 mol氢气发生加成反应,B项错;1分子迷迭香酸中含有4个酚羟基、1个羧基、1个酯基,则1 mol迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应,D项错。
6.聚乙炔衍生物分子M的结构简式及M在稀硫酸作用下的水解反应如图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
M
A.M与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色
B.B中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应
C.1 mol M与热的烧碱溶液反应,可消耗2n mol NaOH
D.A、B、C各1 mol分别与金属钠反应,放出气体的物质的量之比为1∶2∶2
答案 D
解析 由M的结构简式及A的分子式可知二者均含有碳碳双键,均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,A正确;由M的结构简式可知其水解后产物B(C3H6O3)的分子结构中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应,B正确;1 mol M的单体可以消耗2 mol NaOH,则1 mol M可消耗2n mol NaOH,C正确;M与A均属于高分子聚合物,1 mol A消耗 n mol金属钠,放出气体的物质的量为n/2 mol,D错误。
题组三 根据有机物的性质确定官能团或有机物的结构
7.有机物A是常用的食用油抗氧化剂,分子式为C10H12O5,可发生如下转化:
已知B的相对分子质量为60,分子中只含一个甲基。C的结构可表示为
(其中:—X、—Y均为官能团)。
请回答下列问题:
(1)根据系统命名法,B的名称为__________。
(2)官能团—X的名称为________,高聚物E的链节为_____________________________。
(3)A的结构简式为______________。
(4)反应⑤的化学方程式为_________________________________________。
(5)C有多种同分异构体,写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式________。
Ⅰ.含有苯环 Ⅱ.能发生银镜反应
Ⅲ.不能发生水解反应
(6)从分子结构上看,A具有抗氧化作用的主要原因是____(填序号)。
a.含有苯环 b.含有羰基 c.含有酚羟基
答案 (1)1丙醇
(2)羧基 CH2CHCH3
(写出上述3个结构简式中的任意2个即可)
(6)c
解析 E为高分子化合物,则D有可能是烯烃,B是醇,结合B的相对分子质量为60可推知B为丙醇,只有一个甲基,则B为CH3CH2CH2OH,D为CH2===CH—CH3,E为。C能与NaHCO3溶液反应产生气泡,则含有—COOH,与FeCl3发生显色反应,含有酚羟基,则C的结构简式只能是,则A的结构简式为。
(1)CH3CH2CH2OH的系统命名为1丙醇。
(2)因为C只有7个碳原子,所以Y只能是—OH,X是—COOH。
(3)由反应条件可基本确定是酯的水解,A的结构简式为。
(4)该反应是—COOH与HCO的反应,产物为CO2和H2O。
(5)不发生水解反应则不含结构,能发生银镜反应则含有—CHO。
(6)酚羟基具有还原性,能被O2氧化,因此A可作为抗氧化剂使用。
1.多官能团有机物性质的确定步骤
第一步,找出有机物所含的官能团,如碳碳双键、碳碳三键、
醇羟基、酚羟基、醛基等;第二步,联想每种官能团的典型性
质;第三步,结合选项分析对有机物性质描述的正误。(注意:
有些官能团性质会交叉。例如,碳碳三键与醛基都能被溴水、
酸性高锰酸钾溶液氧化,也能与氢气发生加成反应等)。
2.官能团与反应类型
考点三 烃的衍生物转化关系及应用
深度思考
写出以乙醇为原料制备的化学方程式(无机试剂任选)并注明反应类型。
答案 (1)CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O(消去反应)
(5)OHC—CHO+O2HOOC—COOH(氧化反应)
(6) +HOOC—COOH+2H2O(酯化反应或取代反应)
题组一 有机物的推断
1.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如下所示:
请回答下列问题:
(1)写出以下物质的结构简式:A________,F__________,C__________。
(2)写出以下反应的反应类型:X________,Y________。
(3)写出以下反应的化学方程式:
A―→B:________________。
G―→H:________________。
(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热,则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案 (1)CH2BrCH2Br CHCH OHCCHO
(2)酯化反应(或取代反应) 加聚反应
解析 乙烯分子中含有碳碳双键,能和溴发生加成反应,生成1,2二溴乙烷,则A的结构简式为CH2BrCH2Br;A在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成F,则F是乙炔;乙炔和氯化氢发生加成反应生成G,则G是CH2CHCl;G中含有碳碳双键,能发生加聚反应生成高分子化合物H,则H是聚氯乙烯;A也能在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成B,则B是乙二醇;乙二醇被氧化成C,则C是乙二醛;乙二醛继续被氧化,生成乙二酸,则D是乙二酸;乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成环酯E。
2.有机化合物A的相对分子质量为153,A有如下的性质:
Ⅰ.取A的溶液少许,加入NaHCO3溶液,有气体放出。
Ⅱ.另取A的溶液,向其中加入足量的NaOH溶液,加热反应一段时间后,再加入过量HNO3酸化的AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成。
A有如下的转化:
请填空:
(1)A物质的结构简式为________________________________________。
(2)C―→G的反应类型为______________________________________;
A―→B的反应类型为______________________________________。
(3)写出与C具有相同官能团的同分异构体的结构简式:________;
G与过量的银氨溶液反应,每生成2.16 g Ag,消耗G的物质的量是________ mol。
(4)写出下列反应的化学方程式:
D―→E________________________________________________________________;
C―→H_____________________________________________________________。
答案 (1) (2)氧化反应 消去反应
(3)CH3CHCOOHOH 0.01
(4)CH2===CHCOOH+HOCH2CH2COOHH2O+CH2===CHCOOCH2CH2COOH
nCH2(OH)CH2COOHHOCH2CH2COH+(n-1)H2O
解析 本题考查了有机物官能团之间的相互转化以及同分异构体的书写。由A与NaHCO3溶液反应有气体放出说明有—COOH;由性质Ⅱ可知A水解后的溶液中有Br-,说明A中有—Br;A的相对分子质量为153,说明1 mol A中只能有1 mol—COOH和1 mol—Br,由相对分子质量可推知1 mol A中还含有2 mol C和4 mol H;A的水解产物C经氧化反应生成含醛基的G,说明C为醇,而且羟基在端点的碳原子上,则A的结构简式为,C为,G为。C―→H发生缩聚反应,生成的H为H。D―→E为酯化反应,生成的E为,E―→F为加聚反应。
解有机物综合推断类试题的常用方法
(1)逆推法。由产物推断未知反应物或中间产物时叫逆推法。
(2)根据反应条件推断。在有机合成中,可以根据一些特定反应的条件,推出
未知有机物的结构简式。如“”是卤代烃消去的条件;“”是
卤代烃水解的条件,“”是乙醇消去的条件,“浓硫酸,△”是羧酸和
醇发生酯化反应的条件。
(3)根据有机物间的衍变关系。如“A氧化,B氧化,C”这一氧化链一般可以与
“醇―→醛―→酸”这一转化关系联系。有机物间重要的衍变关系:
氧化,
。
题组二 剖析合成路线,规范解答有关问题
3.有机物A的结构简式为,它可通过不同化学反应分别制得B、C和D三种物质。
(1)B中含氧官能团的名称是________________________________________。
(2)A―→C的反应类型是___________________________________________;
A~D中互为同分异构体的是_________________________________________。
(3)由A生成B的化学方程式是___________________________________________。
(4)C在一定条件下发生加聚反应的化学方程式是___________________。
答案 (1)醛基、羧基
(2)消去反应 CD
(3) +O2
解析 (1)根据B的结构简式可知,B中含有醛基和羧基两种含氧官能团。
(2)比较C、A的结构简式知,A发生消去反应后可得C,由A、B、C、D的结构简式可知C、D互为同分异构体。
(3)A发生催化氧化反应可得B:
(4) 中的C===C键发生加聚反应形成高分子化合物:n。
4.(2012·安徽理综,26)PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料,可由马来酸酐等原料经下列路线合成:
(1)A→B的反应类型是__________;B的结构简式是____________。
(2)C中含有的官能团名称是__________;D的名称(系统命名)是__________。
(3)半方酸是马来酸酐的同分异构体,分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基,但不含—O—O—键,半方酸的结构简式是____________。
(4)由B和D合成PBS的化学方程式是_____________________________________。
(5)下列关于A的说法正确的是________。
a.能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液褪色
b.能与Na2CO3反应,但不与HBr反应
c.能与新制Cu(OH)2反应
d.1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2
答案 (1)加成反应(或还原反应) OCCH2CH2COOH
(2)碳碳三键(或碳碳叁键)、羟基 1,4丁二醇
(4)nHOOCCH2CH2COOH+nHOCH2CH2CH2CH2OH (CH2)4OH+
(2n-1)H2O或nHOOCCH2CH2COOH+
nHOCH2CH2CH2CH2OH
(CH2)4O+2nH2O
(5)ac
解析 结构决定性质,性质反映结构,解题时要先观察分子内的官能团,然后根据官能团的性质确定有机物能发生的反应;写同分异构体时应根据分子式和题目所给要求来写。(1)A的结构中含有碳碳双键,与H2发生加成反应生成B:HOOCCH2CH2COOH。(2)甲醛分子内的醛基与乙炔分子内的氢原子发生加成反应生成C:,含有碳碳三键和羟基。D的名称是1,4丁二醇。(3)马来酸酐的分子式为C4H2O3,不饱和度为4,根据要求可知半方酸的结构简式为
(5)A分子内含有碳碳双键,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,能与溴发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色,也能与HBr发生加成反应;分子内含有羧基,可以与Na2CO3反应生成CO2;A分子内不含醛基,但含有羧基,能与氢氧化铜发生酸碱中和反应;A的分子式为C4H4O4,1 mol A完全燃烧消耗氧气3 mol。
“三招”突破有机推断与合成
1.确定官能团的变化
有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等,在解题过程中应抓住这些信息,对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等,掌握其反应实质。
2.掌握两条经典合成路线
(1)一元合成路线:RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯
(2)二元合成路线:RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H)。
在合成某一种产物时,可能会存在多种不同的方法和途径,应当在节省原料、产率高的前提下,选择最合理、最简单的方法和途径。
3.按要求、规范表述有关问题
即应按照题目要求的方式将分析结果表达出来,力求避免书写官能团名称时出现错别字、书写物质结构简式时出现碳原子成键数目不为4等情况,确保答题正确。
探究高考 明确考向
1.(2013·重庆理综,5)有机物X和Y可作为“分子伞”给药载体的伞面和中心支撑架(未表示出原子或原子团的空间排列)。
下列叙述错误的是 ( )
A.1 mol X在浓硫酸作用下发生消去反应,最多生成3 mol H2O
B.1 mol Y发生类似酯化的反应,最多消耗2 mol X
C.X与足量HBr反应,所得有机物的分子式为C24H37O2Br3
D.Y和癸烷的分子链均呈锯齿形,但Y的极性较强
答案 B
解析 A项,在X中,三个醇羟基均能发生消去反应,1 mol X发生消去反应,最多生成3 mol H2O,正确;B项,在Y中含有2个—NH2,一个—NH,均可以和—COOH发生反应,所以1 mol Y最多消耗3 mol X,错误;C项,X中的三个—OH均可以被—Br代替,分子式正确;D项,由于C原子为四面体结构,所以癸烷与Y均是锯齿形,由于癸烷比Y的对称性更强,所以Y的极性较强,正确。
2.(2013·江苏,12)药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得:
下列有关叙述正确的是 ( )
A.贝诺酯分子中有三种含氧官能团
B.可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚
C.乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3溶液反应
D.贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终生成乙酰水杨酸钠和对乙酰氨基酚钠
答案 B
解析 A项,贝诺酯分子中只有酯基和肽键两种含氧官能团,错误;B项,对乙酰氨基酚中有酚羟基,而乙酰水杨酸中没有,可用FeCl3溶液区分,前者显紫色,正确;C项,乙酰水杨酸中含有—COOH可与NaHCO3溶液反应,而对乙酰氨基酚不能与NaHCO3溶液反应,错误;D项,贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终共生成三种产物:CH3COONa、,错误。
3.(2012·上海,54改编)B(结构简式为)的含苯环结构的同分异构体中,有一类能发生碱性水解,写出检验这类同分异构体中的官能团(酚羟基除外)的试剂及出现的现象。
试剂(酚酞除外):___________;现象____________________________________。
答案 银氨溶液 有银镜出现(或新制氢氧化铜悬浊液,有砖红色沉淀生成)
解析 符合条件的同分异构体为酚羟基与甲酸形成的酯,甲酸酯具有醛基的性质,可用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液检验。
4.[2012·天津理综,8(2)改编]A(结构简式为)催化氢化得Z(C7H12O3),写出Z在一定条件下聚合反应的化学方程式:_____________________________。
答案 n
解析 A催化氢化得到的Z为HOCOOH,Z含有羟基和羧基,能发生缩聚反应。
5.(2013·安徽理综,26)有机物F是一种新型涂料固化剂,可由下列路线合成(部分反应条件略去):
(1)B的结构简式是________;E中含有的官能团名称是________。
(2)由C和E合成F的化学方程式是__________________。
(3)同时满足下列条件的苯的同分异构体的结构简式是________。
①含有3个双键 ②核磁共振氢谱只显示1个吸收峰 ③不存在甲基
(4)乙烯在实验室可由________(填有机物名称)通过______(填反应类型)制备。
(5)下列说法正确的是 ( )
a.A属于饱和烃 b.D与乙醛的分子式相同
c.E不能与盐酸反应 d.F可以发生酯化反应
答案 (1)HOOC(CH2)4COOH 羟基、氨基
(3)
(4)乙醇 消去反应(其他合理答案均可)
(5)abd
解析 根据合成路线图中已知物质的结构简式,推断出其他物质的结构简式,按照题目要求解答相关问题即可。(1)B和甲醇反应生成C,根据C的结构简式可以判断B为二元羧酸;E分子中有两种官能团:氨基和羟基。(2)观察C、E、F三者的结构简式,可知C和E反应即为E中的HOCH2CH2NH—取代了C中的—OCH3,同时生成2分子的甲醇。(3)苯的分子式为C6H6,离饱和烃还差8个氢原子,条件①该分子中存在3个双键,要满足碳、氢比,分子中还应存在一个环状结构;条件②说明该分子呈对称结构,分子中氢的位置是相同的;再结合条件③即可写出该物质的结构简式。(4)实验室中是利用浓硫酸和乙醇反应制取乙烯的,该反应类型为消去反应。(5)A是环己烷,属于饱和烃,所以a项正确;D的分子式为C2H4O,其分子式和乙醛的相同,所以b项正确;E分子中含有氨基,可以和盐酸反应,所以c项错误;F分子中含有羟基,可以和羧酸发生酯化反应,所以d项正确。
6.(2013·新课标全国卷Ⅱ,38)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成:
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;
②CHRCH2R—CH2CH2OH;
③化合物F苯环上的一氯代物只有两种;
④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)D的结构简式为__________。
(3)E的分子式为__________。
(4)F生成G的化学方程式为____________,该反应类型为______________。
(5)I的结构简式为__________。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:①苯环上只有两个取代基,②既能发生银镜反应,又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有________种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为2∶2∶1,写出J的这种同分异构体的结构简式__________。
答案 (1)2甲基2氯丙烷(或叔丁基氯)
解析 由信息①可知A为,化学名称为2甲基2氯丙烷。
由信息②知B(C4H8)为,再根据流程中D能与Cu(OH)2反应,从而确定C为,D为,E为依据信息③,且F能与Cl2在光照条件下反应,推出F为G为;H为E和H通过酯化反应生成Ⅰ:
(6)J比I少一个CH2原子团。
由限制条件可知J中含有一个—CHO,一个—COOH
用—COOH在苯环上移动:,;
用—CH2COOH在苯环上移动:;
用—CH2CH2COOH在苯环上移动:;
用在苯环上移动:;
用一个—CH3在苯环上移动:;
同分异构体的种类共3×6=18种。
根据对称性越好,氢谱的峰越少,解决最后一个空。
练出高分
1.下列说法中,正确的是 ( )
A.凡是分子中有—OH的化合物都是醇
B.羟基与氢氧根离子具有相同的化学式和结构式
C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳和水的有机化合物一定是烃
D.醇与酚具有相同的官能团,但具有不同的化学性质
答案 D
解析 酚类物质中也含有—OH,但不属于醇,A不正确;羟基是中性基团,OH-带一个单位的负电荷,二者的结构不同,故B不正确;醇类、酚类等含C、H、O元素的有机物在O2中燃烧的产物也只有CO2和H2O,故C不正确;虽然醇和酚具有相同的官能团,但由于二者的结构不同,所以化学性质不同。
2. L多巴是治疗帕金森氏症的药物。关于L多巴的说法中,不正确的是 ( )
A.其分子式为C9H11O4N
B.核磁共振氢谱上共有8个峰
C.能与酸、碱反应生成盐
D.能与浓溴水发生取代反应
答案 B
解析 该有机物中有9种不同的氢原子,B项错;分子中的酚羟基、羧基能与碱反应,氨基能与酸反应,C项正确;苯环上的氢能与Br2发生取代反应,D项正确。
3.下列有机物中,在不同条件下,既能发生水解反应和消去反应,又能发生酯化反应并能与金属钠反应放出氢气的是 ( )
A.② B.②③ C.①② D.①②③
答案 B
4.CPAE是蜂胶的主要活性成分,它可由咖啡酸合成,其合成过程如下。下列说法不正确的是
( )
A.1 mol CPAE与足量的NaOH溶液反应,最多消耗3 mol NaOH
B.可用金属Na检测上述反应结束后是否残留苯乙醇
C.与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种
D.咖啡酸可发生聚合反应,并且其分子中含有3种官能团
答案 B
解析 CPAE中酚羟基和酯基都能与NaOH反应,A正确;题述反应方程式中的四种物质都能与Na反应产生氢气,所以用Na无法检验反应结束后是否残留苯乙醇,B项错误;与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种,分别为 啡酸中含有碳碳双键、羧基、酚羟基3种官能团,能发生加聚反应,D项正确。
5.物质X的结构式如图所示,常被用于香料或作为饮料的酸化剂,在食品和医学上用作多价螯合剂,也是化学中间体。下列关于物质X的说法正确的是 ( )
A.X分子式为C6H7O7
B.1 mol物质X可以和3 mol氢气发生加成
C.X分子内所有原子均在同一平面内
D.足量的X分别与等物质的量的NaHCO3、Na2CO3反应得到的气体物质的量相同
答案 D
解析 X分子式为C6H8O7,A错误;分子结构中存在羧基和羟基官能团,羧基不能和氢气加成,所以该分子不能和氢气加成;分子中含有正四面体中心的碳原子,所以所有原子不可能均在同一平面内;分子中能与NaHCO3、Na2CO3反应的官能团只有羧基,所以足量的X分别与等物质的量的NaHCO3、Na2CO3反应得到的气体物质的量相同。
6.下图是一些常见有机物的转化关系,关于反应①~⑦的说法不正确的是 ( )
A.反应①是加成反应
B.只有反应②是加聚反应
C.只有反应⑦是取代反应
D.反应④⑤⑥是取代反应
答案 C
解析 本题考查常见有机物转化关系及反应类型。A项乙烯与溴单质发生加成反应,正确;B项乙烯含有不饱和键,能发生加聚反应得聚乙烯,正确;C项反应④⑤⑥⑦都是取代反应,错误;D项正确。
7.如下a、b、c、d、e、f是六种有机物,其中a是烃类,其余是烃的衍生物,下列有关说法正确的是 ( )
A.若a的相对分子质量是42,则d是乙醛
B.若d的相对分子质量是44,则a是乙炔
C.若a为苯乙烯(C6H5—CH===CH2),则f的分子式是C16H32O2
D.若a为单烯烃,则d与f的最简式一定相同
答案 D
解析 A项中若有机物a的相对分子质量是42,则其分子式为C3H6,则d为丙醛;B项中若有机物d的相对分子质量为44,则有机物d为乙醛,有机物a为乙烯;C项中若有机物a为苯乙烯,则有机物d为苯乙醛,其分子式为C8H8O,则有机物f的分子式为C16H16O2,故A、B、C均错误。
8.己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,主要用于治疗雌激素低下症及激素平衡失调所引起的功能性出血等,如图所示分别取1 mol己烯雌酚进行4个实验。
下列对实验数据的预测与实际情况吻合的是 ( )
A.①中生成7 mol H2O
B.②中无CO2生成
C.③中最多消耗3 mol Br2
D.④中发生消去反应
答案 B
解析 本题考查了酚类物质的化学性质、组成方面的知识,在解题过程中,一要注意酚类物质特有的性质,二要注意羟基与苯环相互间的影响。己烯雌酚的分子式为C18H22O2,反应①中应生成11 mol H2O,A项错;酚的酸性比H2CO3的弱,不能与NaHCO3溶液反应生成CO2,B项对;两个酚羟基的邻位上共有4个氢原子,它们均可被卤素原子取代,故反应③中最多可以消耗4 mol Br2,C项错;苯环上的羟基不能发生消去反应,D项错。
9.已知A、B、C、D四种芳香族化合物都是某些植物挥发油的主要成分,它们的结构简式如下所示:
请回答下列问题:
(1)用A、B、C、D填空:①能发生银镜反应的有________。②既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的有________。
(2)按如图所示转化关系,C经一步反应可生成E,E和B互为同分异构体,则反应①属于________反应(填反应类型名称),写出反应②的化学方程式:________。
(3)已知同时符合下列两个条件的D的同分异构体有4种。
①化合物是邻位二取代苯;②苯环上的两个取代基分别为羟基和含有—COO—结构的基团。其中两种结构简式如下所示,请写出另外两种同分异构体的结构简式。
答案 (1)①AC ②D
解析 (1)①能发生银镜反应的物质分子中含有醛基,A、C符合。②既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的物质应含有酚羟基和羧基,D符合。
(2)C的相对分子质量是134,E的相对分子质量是150,两者相差16,根据两者的分子式可知反应①是氧化反应;E是一元羧酸,反应②是酯化反应,E和F的相对分子质量相差28,再加上生成的水的相对分子质量是18,由质量守恒得,一元醇的相对分子质量为46,是乙醇。
(3)根据要求对D的结构进行变化:必须有酚羟基,另一个取代基可以是酯基,也可以是羧基。
10.已知X是二氢香豆素类化合物,是香料工业的重要化合物。X可以通过下列途径合成:
请根据上图回答:
(1)D中含有的官能团名称是________、________;反应①属于________反应;反应③属于________反应。
(2)化合物B的结构简式为________或________。
(3)反应⑤的化学方程式为______________________________________。
(4)化合物F的分子式为C6H6O3,它具有酸性,F中只有2种等效氢原子。写出反应⑦的化学方程式:___________________________________________________________。
答案 (1)羧基 溴原子 取代 氧化
(2)CH2BrCH2CH2OH CH3CHBrCH2OH
(3)CH2BrCH2COOH+2NaOHCH2===CHCOONa+NaBr+2H2O
或CH3CHBrCOOH+2NaOHCH2===CHCOONa+NaBr+2H2O
(4) +2CH2===CHCOOH―→+2H2O
11.风靡全球的饮料果醋中含有苹果酸(MLA),其分子式为C4H6O5。0.1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应能产生4.48 L CO2(标准状况),苹果酸脱水能生成使溴水褪色的产物。如图表示合成MLA的路线。
(1)写出下列物质的结构简式:A________,D________。
(2)指出反应类型:①________,②________。
(3)写出所有与MLA具有相同官能团的同分异构体的结构简式:_______________。
(4)写出E―→F转化的化学方程式_______________________。
(5)MLA可通过下列反应合成一高分子化合物G[(C6H8O4)n],一
G
(C6H8O4)n
定条件
则G的结构简式为____________。
答案 (1)BrCH2CH===CHCH2Br OHCCHBrCH2CHO
(2)加成反应 取代反应
(3)HOOCCH(CH2OH)COOH、HOOCC(OH)(CH3)COOH
(4)HOOCCHBrCH2COOH+3NaOH△,NaOOCCH(OH)CH2COONa+2H2O+NaBr
(5)
解析 “0.1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应能产生4.48 L CO2(标准状况)”说明MLA分子中含有两个羧基,对照流程图这两个羧基是CHCHCH2CH2与卤素原子加成后,水解变为羟基,再氧化为醛基,进一步氧化为羧基,所以CHCHCH2CH2发生的是1,4加成,这样才能得到两个羧基,转化为MLA。据此可推断出相关物质的结构简式:
A为CH2BrCH===CHCH2Br,
B为CH2OHCH===CHCH2OH,
C为CH2OHCH2CHBrCH2OH,
D为OHCCH2CHBrCHO,
E为HOOCCH2CHBrCOOH,
F为NaOOCCH(OH)CH2COONa,
MLA为HOOCCH(OH)CH2COOH,第(5)问对照高聚物和MLA的分子式,结合转化条件可知:第一步是MLA发生消去反应脱水,第二步两个羧基与甲醇完全酯化,第三步利用第一步生成的碳碳双键加聚得到高聚物。
12.A是一种信息材料的添加剂,在相同条件下,A蒸气是同体积氢气质量的88.25倍。在A分子中各元素质量分数分别为w(C)=54.4%,w(H)=7.4%,w(O)=18.1%,w(Cl)=20.1%,A在不同条件下可发生如图所示的一系列变化。
请回答下列问题:
(1)A的分子式为__________。
(2)D分子含有的官能团是________________。
(3)上述转换关系的化学方程式中,属于水解反应的有________个(填数字)。
(4)写出化学方程式:
①A和稀硫酸共热:___________________________________;
②E氧化成G:______________________________________________;
③F与氢氧化钠醇溶液共热:________________________。
(5)与B互为同分异构体的且属于链状酯的物质共有____种。
答案 (1)C8H13O2Cl (2)羟基、氯原子 (3)3
(4)①CH2===C(CH3)COOCH2CH(CH3)CH2Cl+H2OCH2===C(CH3)COOH+ClCH2CH(CH3)CH2OH
②CH3CH(CH2OH)2+O2CH3CH(CHO)2+2H2O
③ClCH2CH(CH3)COOH+2NaOH
CH2===C(CH3)COONa+NaCl+2H2O
(5)5
解析 Mr(A)=88.25×2=176.5,N(C)=176.5×54.4%/12≈8,N(H)=176.5×7.4%/1≈13,N(O)=176.5×18.1%/16≈2,N(Cl)=176.5×20.1%/35.5≈1。则A的分子式为C8H13O2Cl。根据框图,E到G,G到CH3CH(COOH)2及相关反应,如D二次氧化生成F可推知,G为CH3CH(CHO)2,E为CH3CH(CH2OH)2,则D为CH3CH(CH2Cl)CH2OH,再根据D→F→H→B可知,F为ClCH2CH(CH3)COOH,H为CH2===C(CH3)COONa,B为CH2===C(CH3)COOH,故A的结构简式为CH2===C(CH3)COOCH2CH(CH3)CH2Cl,符合A 的分子式C8H13O2Cl。B的分子式为C4H6O2,其碳链有两种形式:C—C—C—C,,含碳碳双键的结构有:C—C—C===C,C—C===C—C,,所以属于酯的化合物有:HCOOCH2CH===CH2,CH3OOC—CH===CH2,CH3COOCH===CH2,HCOOCH===CH—CH3,
CH2===C(CH3)—OOCH,共5种。在氢氧化钠溶液、稀硫酸作用下均水解。
13.一种重要的药物中间体W的结构简式为,合成W和高分子树脂Y的路线如下图所示:
(注:R和R′表示烃基或氢原子)
请回答下列问题:
(1)合成高分子树脂Y
①A中含氧官能团的名称为________。
②由A可制得B,B的结构简式为______________________________________;
B―→E的反应类型为________。
③E有多种同分异构体,其中一种同分异构体Z的结构简式为,下列有关Z的说法正确的是________(填序号)。
a.能与银氨溶液发生反应
b.能与H2在一定条件下发生加成反应
c.在碱性条件下发生水解反应,1 mol Z最多能消耗2 mol NaOH
d.加热条件下,与NaOH醇溶液反应,只能生成一种有机物
④写出X―→Y反应的化学方程式___________________。
⑤已知碳碳双键能被氧气氧化,则上述流程中“B―→E”和“E―→G”两步的作用是________________。
(2)合成有机物W
①写出N―→W反应的化学方程式________________。
②实验室由N合成W的过程中, 可使用右图所示的装置提高反
应物的转化率。油水分离器可以随时将油和水分离出去。请你运
用化学平衡原理分析使用该装置可提高反应物转化率的原因
______________________________________________。
答案 (1)①醛基
⑤防止碳碳双键被氧化(或:保护碳碳双键,使之不被氧化)
(2)①CH2CH2CHOHCOOH+C2H5OHCH2CH2CHOHCOOC2H5+H2O
②该装置能将酯化反应的生成物及时分离出去,使平衡向右移动,提高反应物转化率
解析 由已知①可得B的结构为CH2CCHOCH2,CH2CCHOCH2与Br2加成后再氧化得G,G与Zn发生消去反应(此时消去的是两个Br原子)恢复原有的双键得X(CH2CCOOHCH2),
CH2CCOOHCH2加聚得Y。
[考纲要求] 1.认识醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点,知道它们的转化关系。2.结合生产、生活实际了解某些烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响,关注有机化合物的安全使用问题。
考点一 醇、酚
1.醇、酚的概念
(1)醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnH2n+1OH(n≥1)。
(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为。
(3)醇的分类
2.醇类物理性质的变化规律
(1)溶解性
低级脂肪醇易溶于水。
(2)密度
一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3。
(3)沸点
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。
②醇分子间存在氢键,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远高于烷烃。
3.苯酚的物理性质
(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。
(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65_℃时,能与水互溶,苯酚易溶于酒精。
(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。
4.醇和酚的化学性质
(1)由断键方式理解醇的化学性质
如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示,那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下表所示:
反应
断裂的价键
化学方程式(以乙醇为例)
与活泼金属反应
①
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
催化氧化反应
①③
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
与氢卤酸反应
②
CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
分子间脱水反应
①②
2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O
分子内脱水反应
②⑤
酯化反应
①
(2)由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
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,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。
①弱酸性
电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+,俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊试液变红。
写出苯酚与NaOH反应的化学方程式:。
②苯环上氢原子的取代反应
苯酚与浓溴水反应,产生白色沉淀,化学方程式为
③显色反应
苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色,利用这一反应可检验苯酚的存在。
深度思考
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)可用无水CuSO4检验酒精中是否含水 (√)
(2)向工业酒精中加入新制的生石灰然后加热蒸馏,可制备无水乙醇 (√)
(3)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应迅速升温至170 ℃ (√)
(4)苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳生成碳酸钠 (×)
解析 苯酚电离H+的能力比H2CO3二级电离H+的能力强,因而只能生成NaHCO3。
(5)CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O该反应属于取代反应 (×)
(6) 遇FeCl3溶液可显紫色 (×)
(7)苯酚与Na2CO3溶液反应的离子方程式为
(×)
解析 正确的离子方程式为+CO―→+HCO。
(8)分子式为C7H8O,且含苯环的有机化合物有4种(×)
解析 属于酚的有3种(),属于醇的有1种(),属于醚的有1种(),共5种。
题组一 醇、酚的辨别
1.(选修5P55-1)下列物质中,不属于醇类的是 ( )
A.C3H7OH B.C6H5CH2OH
C.C6H5OH
答案 C
2.下列关于酚的说法不正确的是 ( )
A.酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物
B.酚类都具有弱酸性,在一定条件下可以和NaOH溶液反应
C.酚类都可以和浓溴水反应生成白色沉淀,利用该反应可以检验酚
D.分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类
答案 D
解析 羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类,A对;酚羟基可以电离出氢离子,所以酚类可以和NaOH溶液反应,B对;酚类中羟基的邻、对位易于与溴发生取代反应生成白色沉淀,C对;分子中含有苯环和羟基的物质不一定属于酚类,如属于芳香醇,D错。
3.由羟基分别跟下列基团相互结合所构成的化合物中,属于醇类的是__________,属于酚类的是__________。
E.HO—CH2—CH2—
答案 CE BD
题组二 醇、酚的结构特点及性质
4.下列四种有机化合物的结构简式如下所示,均含有多个官能团,下列有关说法中正确的是
( )
A.①属于酚类,可与NaHCO3溶液反应产生CO2
B.②属于酚类,能使FeCl3溶液显紫色
C.1 mol ③最多能与3 mol Br2发生反应
D.④属于醇类,可以发生消去反应
答案 D
解析 物质①中羟基直接连在苯环上,属于酚类,但酚羟基不能和NaHCO3溶液反应,A项错误;物质②中羟基连在链烃基的饱和碳原子上,属于醇类,不能使FeCl3溶液显紫色,B项错误;物质③属于酚类,苯环上酚羟基的邻、对位氢原子可以被溴取代,根据物质③的结构简式可知1 mol ③最多能与2 mol Br2发生反应,C项错误;物质④中羟基连在烃基的饱和碳原子上属于醇类,并且羟基的邻位碳原子上有H原子,所以物质④可以发生消去反应,D项正确。
5.莽草酸是合成治疗禽流感和甲型H1N1流感药物——达菲的重要原料。已知莽草酸的结构简式如图所示。下列关于这种有机化合物的说法正确的是 ( )
A.莽草酸的分子式为C6H10O5
B.莽草酸能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.莽草酸遇FeCl3溶液显紫色
D.1 mol莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠4 mol
答案 B
解析 根据题给结构简式可得出莽草酸的分子式为C7H10O5,A项错;莽草酸的分子结构中含有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,B项正确;莽草酸分子结构中不含酚羟基,遇FeCl3溶液不会显紫色,C项错;莽草酸分子结构中仅含一个羧基,其余为醇羟基,故1 mol莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠1 mol,D项错。
6.下列物质中,既能发生取代反应,又能发生消去反应,同时可以催化氧化生成醛的是( )
答案 D
解析 四种醇均能发生取代反应,能发生消去反应的为A、D,但A催化氧化生成酮,选D。
1.脂肪醇、芳香醇、酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)脱水反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应
(1)弱酸性;
(2)取代反应;
(3)显色反应
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)
遇FeCl3溶液显紫色
2.醇的消去反应和催化氧化反应规律
(1)醇的消去反应规律
醇分子中,连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
如CH3OH、CCH3CH3H3CCH2OH则不能发生消去反应。
(2)醇的催化氧化规律
醇的催化氧化的反应情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。
氢原子个数—
题组三 醇、酚结构与性质的综合考查
7.A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出氢气。A不溶于NaOH溶液,而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色,并产生白色沉淀,A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。
(1)写出A和B的结构简式。
A:____________,B:____________。
(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式: __________。
(3)A与金属钠反应的化学方程式为_________________________;
与足量金属钠反应生成等量H2,分别需A、B、H2O三种物质的物质的量之比为________。
答案
解析 依据分子式C7H8O知A和B均为不饱和化合物。由于A、B均与Na反应放出H2,且分子结构中只有一个氧原子,故A、B中均有—OH,为醇和酚类。A不溶于NaOH溶液,说明A为醇,又不能使溴水褪色,故A为。B溶于NaOH溶液,且与溴水反应生成白色沉淀,故B为酚,结合其分子式,故B为甲基苯酚,它有三种结构:,其中苯环上一溴代物有两种结构的只有。、H2O与金属钠反应生成H2的物质的量关系分别为2H2O~H2,所以生成等量H2时分别需三种物质的物质的量之比为1∶1∶1。
8.[2012·山东理综,33(1)(2)(3)]合成P(一种抗氧剂)的路线如下:
A(C4H10O)B(C4H8)
②A和F互为同分异构体,A分子中有三个甲基,F分子中只有一个甲基。
(1)A―→B的反应类型为________。B经催化加氢生成G(C4H10),G的化学名称是________。
(2)A与浓HBr溶液一起共热生成H,H的结构简式为______________。
(3)实验室中检验C可选择下列试剂中的________。
a.盐酸 b.FeCl3溶液
c.NaHCO3溶液 d.浓溴水
答案 (1)消去反应 2甲基丙烷(或异丁烷)
(2) (3)bd
解析 由B与C反应生成可知:C为,B为,则A为 (A中有三个甲基)。
醇与酚常见考查点小结
(1) 正确区分醇类和酚类物质;(2)根据醇或酚的结构,推断
(2) 其相应的化学性质;(3)依据官能团的位置及类别确定有
(3) 机物的同分异构体;(4)利用醇类、酚类的典型物质进行
(4) 有机推断与合成等。
考点二 醛、羧酸、酯
1.醛
(1)概念
烃基与醛基相连而构成的化合物,可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛的通式为CnH2nO。
(2)甲醛、乙醛
物质
颜色
气味
状态
密度
水溶性
甲醛
无色
刺激性气味
气体
易溶于水
乙醛
无色
刺激性气味
液体
比水小
与水互溶
(3)醛类物质既有氧化性又有还原性,其氧化、还原关系为
醇醛羧酸
以乙醛为例完成下列反应的化学方程式:
特别提醒 (1)醛基只能写成—CHO或,不能写成—COH。
(2)醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸。
(3)银镜反应口诀:银镜反应很简单,生成羧酸铵,还有一水二银三个氨。
2.羧酸
(1)羧酸:由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物。官能团为—COOH。
饱和一元羧酸分子的通式为CnH2nO2(n≥1)。
(2)甲酸和乙酸的分子组成和结构
物质
分子式
结构简式
官能团
甲酸
CH2O2
HCOOH
—COOH和—CHO
乙酸
C2H4O2
CH3COOH
—COOH
(3)羧酸的化学性质
羧酸的性质取决于羧基,反应时的主要断键位置如图:
①酸的通性
乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强,在水溶液里的电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+。
②酯化反应
CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH+C2HOHCH3CO18OC2H5+H2O。
3.酯
(1)酯:羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。可简写为RCOOR′,官能团为。
(2)酯的物理性质
(3)酯的化学性质
特别提醒 酯的水解反应为取代反应;在酸性条件下为可逆反应;在碱性条件下,能中和产生的羧酸,反应能完全进行。
(4)酯在生产、生活中的应用
①日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。
②酯还是重要的化工原料。
深度思考
1.你是怎样理解有机化学中的氧化反应和还原反应的?请完成下列表格:
反应类型
氧化反应
还原反应
特点
有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应
有机物分子中得到氢原子或失去氧原子的反应
常见反应
(1)有机物燃烧、被空气氧化、被酸性高锰酸钾溶液氧化;(2)醛基被银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液氧化;(3)烯烃被臭氧氧化
不饱和烃的加氢、硝基还原为氨基、醛基或酮基的加氢、苯环的加氢等
有机合成中的应用
利用氧化反应或还原反应,可以实现有机物官能团的转变,实现醇、醛、羧酸等物质间的相互转化。如:CH4CH3ClCH3OHHCHOHCOOH
2.丙烯酸CH2===CHCOOH和油酸C17H33COOH是同系物吗?
答案 是同系物,因为它们分子中都含有羧基和同类型的烃基,即分子结构相似,并且在组成上相差15个CH2原子团,完全符合同系物的定义。
3.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上 (×)
(2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛 (×)
(3)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇 (√)
(4)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等 (×)
(5)在水溶液里,乙酸分子中的—CH3可以电离出H+ (×)
(2011·福建理综,8C)
4.(选修5P63-3)有机物A的分子式为C3H6O2,它与NaOH溶液共热蒸馏,得到含B的蒸馏物。将B与浓硫酸混合加热,控制温度可以得到一种能使溴的四氯化碳溶液褪色,并可作果实催熟剂的无色气体C。B在一定温度和催化剂存在的条件下,能被空气氧化为D,D与新制的Cu(OH)2悬浊液加热煮沸,有红色沉淀和E生成。写出下述变化的反应方程式。
(1)A―→B (2)B―→C (3)B―→D (4)D―→E
答案 (1)HCOOC2H5+NaOHHCOONa+C2H5OH
(2)CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
(3)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
(4)CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
题组一 正确理解醛、羧酸、酯的结构特点
1.下列物质不属于醛类的物质是 ( )
C.CH2CH—CHO CH3—CH2—CHO
答案 B
解析 本题考查的是醛的概念。根据醛的定义可以判断出不属于醛类,而是酯类。
2.由下列5种基团中的2个不同基团两两组合,形成的有机物能与NaOH反应的有( )
①—OH ②—CH3 ③—COOH ④ ⑤—CHO
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
特别注意 HO—与—COOH相连时为H2CO3。
解题方法 ① ② ③ ④—⑤
组合后看物质是否存在。
答案 D
解析 两两组合形成的化合物有10种,其中—OH与—COOH组合形成的H2CO3为无机物,不合题意。只有 (甲酸)、CH3COOH、、OHC—COOH 5种有机物能与NaOH反应。
3.某中性有机物C8H16O2在稀硫酸作用下加热得到M和N两种物质,N经氧化最终可得到M,则该中性有机物的结构可能有 ( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
审题指导 中性有机物C8H16O2能水解,则该物质为酯,由信息知N能氧化为M,则N为醇,M为酸,且碳架结构相同,N只能为伯醇。
答案 B
解析 中性有机物C8H16O2在稀硫酸作用下可生成两种物质,可见该中性有机物为酯类。由“N经氧化最终可得到M”,说明N与M中碳原子数相等,碳架结构相同,且N应为羟基在碳链端位的醇,M则为羧酸,从而推知该中性有机物的结构只有和两种。
题组二 多官能团的识别与有机物性质的预测
4.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,其中一种的结构如图。下列关于该有机物的说法正确的是 ( )
A.该有机物既能发生氧化反应,又能发生酯化反应
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol A最多可以与2 mol Cu(OH)2反应
D.1 mol A最多与1 mol H2加成
答案 A
解析 该有机物的醛基可发生氧化反应,醇羟基可发生酯化反应,A正确;该有机物中无苯环,没有酚羟基,B不正确;1 mol A中含2 mol —CHO、1 mol ,则最多可与4 mol Cu(OH)2反应,可与3 mol H2发生加成反应,C、D不正确。
5.迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构简式如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应
B.1 mol迷迭香酸最多能和9 mol氢气发生加成反应
C.迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应
D.1 mol迷迭香酸最多能和5 mol NaOH发生反应
答案 C
解析 该有机物结构中含有酚羟基和碳碳双键,能与溴发生取代反应和加成反应,A项错;1分子迷迭香酸中含有2个苯环,1个碳碳双键,则1 mol迷迭香酸最多能和7 mol氢气发生加成反应,B项错;1分子迷迭香酸中含有4个酚羟基、1个羧基、1个酯基,则1 mol迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应,D项错。
6.聚乙炔衍生物分子M的结构简式及M在稀硫酸作用下的水解反应如图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
M
A.M与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色
B.B中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应
C.1 mol M与热的烧碱溶液反应,可消耗2n mol NaOH
D.A、B、C各1 mol分别与金属钠反应,放出气体的物质的量之比为1∶2∶2
答案 D
解析 由M的结构简式及A的分子式可知二者均含有碳碳双键,均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,A正确;由M的结构简式可知其水解后产物B(C3H6O3)的分子结构中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应,B正确;1 mol M的单体可以消耗2 mol NaOH,则1 mol M可消耗2n mol NaOH,C正确;M与A均属于高分子聚合物,1 mol A消耗 n mol金属钠,放出气体的物质的量为n/2 mol,D错误。
题组三 根据有机物的性质确定官能团或有机物的结构
7.有机物A是常用的食用油抗氧化剂,分子式为C10H12O5,可发生如下转化:
已知B的相对分子质量为60,分子中只含一个甲基。C的结构可表示为
(其中:—X、—Y均为官能团)。
请回答下列问题:
(1)根据系统命名法,B的名称为__________。
(2)官能团—X的名称为________,高聚物E的链节为_____________________________。
(3)A的结构简式为______________。
(4)反应⑤的化学方程式为_________________________________________。
(5)C有多种同分异构体,写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式________。
Ⅰ.含有苯环 Ⅱ.能发生银镜反应
Ⅲ.不能发生水解反应
(6)从分子结构上看,A具有抗氧化作用的主要原因是____(填序号)。
a.含有苯环 b.含有羰基 c.含有酚羟基
答案 (1)1丙醇
(2)羧基 CH2CHCH3
(写出上述3个结构简式中的任意2个即可)
(6)c
解析 E为高分子化合物,则D有可能是烯烃,B是醇,结合B的相对分子质量为60可推知B为丙醇,只有一个甲基,则B为CH3CH2CH2OH,D为CH2===CH—CH3,E为。C能与NaHCO3溶液反应产生气泡,则含有—COOH,与FeCl3发生显色反应,含有酚羟基,则C的结构简式只能是,则A的结构简式为。
(1)CH3CH2CH2OH的系统命名为1丙醇。
(2)因为C只有7个碳原子,所以Y只能是—OH,X是—COOH。
(3)由反应条件可基本确定是酯的水解,A的结构简式为。
(4)该反应是—COOH与HCO的反应,产物为CO2和H2O。
(5)不发生水解反应则不含结构,能发生银镜反应则含有—CHO。
(6)酚羟基具有还原性,能被O2氧化,因此A可作为抗氧化剂使用。
1.多官能团有机物性质的确定步骤
第一步,找出有机物所含的官能团,如碳碳双键、碳碳三键、
醇羟基、酚羟基、醛基等;第二步,联想每种官能团的典型性
质;第三步,结合选项分析对有机物性质描述的正误。(注意:
有些官能团性质会交叉。例如,碳碳三键与醛基都能被溴水、
酸性高锰酸钾溶液氧化,也能与氢气发生加成反应等)。
2.官能团与反应类型
考点三 烃的衍生物转化关系及应用
深度思考
写出以乙醇为原料制备的化学方程式(无机试剂任选)并注明反应类型。
答案 (1)CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O(消去反应)
(5)OHC—CHO+O2HOOC—COOH(氧化反应)
(6) +HOOC—COOH+2H2O(酯化反应或取代反应)
题组一 有机物的推断
1.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如下所示:
请回答下列问题:
(1)写出以下物质的结构简式:A________,F__________,C__________。
(2)写出以下反应的反应类型:X________,Y________。
(3)写出以下反应的化学方程式:
A―→B:________________。
G―→H:________________。
(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热,则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案 (1)CH2BrCH2Br CHCH OHCCHO
(2)酯化反应(或取代反应) 加聚反应
解析 乙烯分子中含有碳碳双键,能和溴发生加成反应,生成1,2二溴乙烷,则A的结构简式为CH2BrCH2Br;A在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成F,则F是乙炔;乙炔和氯化氢发生加成反应生成G,则G是CH2CHCl;G中含有碳碳双键,能发生加聚反应生成高分子化合物H,则H是聚氯乙烯;A也能在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成B,则B是乙二醇;乙二醇被氧化成C,则C是乙二醛;乙二醛继续被氧化,生成乙二酸,则D是乙二酸;乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成环酯E。
2.有机化合物A的相对分子质量为153,A有如下的性质:
Ⅰ.取A的溶液少许,加入NaHCO3溶液,有气体放出。
Ⅱ.另取A的溶液,向其中加入足量的NaOH溶液,加热反应一段时间后,再加入过量HNO3酸化的AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成。
A有如下的转化:
请填空:
(1)A物质的结构简式为________________________________________。
(2)C―→G的反应类型为______________________________________;
A―→B的反应类型为______________________________________。
(3)写出与C具有相同官能团的同分异构体的结构简式:________;
G与过量的银氨溶液反应,每生成2.16 g Ag,消耗G的物质的量是________ mol。
(4)写出下列反应的化学方程式:
D―→E________________________________________________________________;
C―→H_____________________________________________________________。
答案 (1) (2)氧化反应 消去反应
(3)CH3CHCOOHOH 0.01
(4)CH2===CHCOOH+HOCH2CH2COOHH2O+CH2===CHCOOCH2CH2COOH
nCH2(OH)CH2COOHHOCH2CH2COH+(n-1)H2O
解析 本题考查了有机物官能团之间的相互转化以及同分异构体的书写。由A与NaHCO3溶液反应有气体放出说明有—COOH;由性质Ⅱ可知A水解后的溶液中有Br-,说明A中有—Br;A的相对分子质量为153,说明1 mol A中只能有1 mol—COOH和1 mol—Br,由相对分子质量可推知1 mol A中还含有2 mol C和4 mol H;A的水解产物C经氧化反应生成含醛基的G,说明C为醇,而且羟基在端点的碳原子上,则A的结构简式为,C为,G为。C―→H发生缩聚反应,生成的H为H。D―→E为酯化反应,生成的E为,E―→F为加聚反应。
解有机物综合推断类试题的常用方法
(1)逆推法。由产物推断未知反应物或中间产物时叫逆推法。
(2)根据反应条件推断。在有机合成中,可以根据一些特定反应的条件,推出
未知有机物的结构简式。如“”是卤代烃消去的条件;“”是
卤代烃水解的条件,“”是乙醇消去的条件,“浓硫酸,△”是羧酸和
醇发生酯化反应的条件。
(3)根据有机物间的衍变关系。如“A氧化,B氧化,C”这一氧化链一般可以与
“醇―→醛―→酸”这一转化关系联系。有机物间重要的衍变关系:
氧化,
。
题组二 剖析合成路线,规范解答有关问题
3.有机物A的结构简式为,它可通过不同化学反应分别制得B、C和D三种物质。
(1)B中含氧官能团的名称是________________________________________。
(2)A―→C的反应类型是___________________________________________;
A~D中互为同分异构体的是_________________________________________。
(3)由A生成B的化学方程式是___________________________________________。
(4)C在一定条件下发生加聚反应的化学方程式是___________________。
答案 (1)醛基、羧基
(2)消去反应 CD
(3) +O2
解析 (1)根据B的结构简式可知,B中含有醛基和羧基两种含氧官能团。
(2)比较C、A的结构简式知,A发生消去反应后可得C,由A、B、C、D的结构简式可知C、D互为同分异构体。
(3)A发生催化氧化反应可得B:
(4) 中的C===C键发生加聚反应形成高分子化合物:n。
4.(2012·安徽理综,26)PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料,可由马来酸酐等原料经下列路线合成:
(1)A→B的反应类型是__________;B的结构简式是____________。
(2)C中含有的官能团名称是__________;D的名称(系统命名)是__________。
(3)半方酸是马来酸酐的同分异构体,分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基,但不含—O—O—键,半方酸的结构简式是____________。
(4)由B和D合成PBS的化学方程式是_____________________________________。
(5)下列关于A的说法正确的是________。
a.能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液褪色
b.能与Na2CO3反应,但不与HBr反应
c.能与新制Cu(OH)2反应
d.1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2
答案 (1)加成反应(或还原反应) OCCH2CH2COOH
(2)碳碳三键(或碳碳叁键)、羟基 1,4丁二醇
(4)nHOOCCH2CH2COOH+nHOCH2CH2CH2CH2OH (CH2)4OH+
(2n-1)H2O或nHOOCCH2CH2COOH+
nHOCH2CH2CH2CH2OH
(CH2)4O+2nH2O
(5)ac
解析 结构决定性质,性质反映结构,解题时要先观察分子内的官能团,然后根据官能团的性质确定有机物能发生的反应;写同分异构体时应根据分子式和题目所给要求来写。(1)A的结构中含有碳碳双键,与H2发生加成反应生成B:HOOCCH2CH2COOH。(2)甲醛分子内的醛基与乙炔分子内的氢原子发生加成反应生成C:,含有碳碳三键和羟基。D的名称是1,4丁二醇。(3)马来酸酐的分子式为C4H2O3,不饱和度为4,根据要求可知半方酸的结构简式为
(5)A分子内含有碳碳双键,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,能与溴发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色,也能与HBr发生加成反应;分子内含有羧基,可以与Na2CO3反应生成CO2;A分子内不含醛基,但含有羧基,能与氢氧化铜发生酸碱中和反应;A的分子式为C4H4O4,1 mol A完全燃烧消耗氧气3 mol。
“三招”突破有机推断与合成
1.确定官能团的变化
有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等,在解题过程中应抓住这些信息,对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等,掌握其反应实质。
2.掌握两条经典合成路线
(1)一元合成路线:RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯
(2)二元合成路线:RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H)。
在合成某一种产物时,可能会存在多种不同的方法和途径,应当在节省原料、产率高的前提下,选择最合理、最简单的方法和途径。
3.按要求、规范表述有关问题
即应按照题目要求的方式将分析结果表达出来,力求避免书写官能团名称时出现错别字、书写物质结构简式时出现碳原子成键数目不为4等情况,确保答题正确。
探究高考 明确考向
1.(2013·重庆理综,5)有机物X和Y可作为“分子伞”给药载体的伞面和中心支撑架(未表示出原子或原子团的空间排列)。
下列叙述错误的是 ( )
A.1 mol X在浓硫酸作用下发生消去反应,最多生成3 mol H2O
B.1 mol Y发生类似酯化的反应,最多消耗2 mol X
C.X与足量HBr反应,所得有机物的分子式为C24H37O2Br3
D.Y和癸烷的分子链均呈锯齿形,但Y的极性较强
答案 B
解析 A项,在X中,三个醇羟基均能发生消去反应,1 mol X发生消去反应,最多生成3 mol H2O,正确;B项,在Y中含有2个—NH2,一个—NH,均可以和—COOH发生反应,所以1 mol Y最多消耗3 mol X,错误;C项,X中的三个—OH均可以被—Br代替,分子式正确;D项,由于C原子为四面体结构,所以癸烷与Y均是锯齿形,由于癸烷比Y的对称性更强,所以Y的极性较强,正确。
2.(2013·江苏,12)药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得:
下列有关叙述正确的是 ( )
A.贝诺酯分子中有三种含氧官能团
B.可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚
C.乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3溶液反应
D.贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终生成乙酰水杨酸钠和对乙酰氨基酚钠
答案 B
解析 A项,贝诺酯分子中只有酯基和肽键两种含氧官能团,错误;B项,对乙酰氨基酚中有酚羟基,而乙酰水杨酸中没有,可用FeCl3溶液区分,前者显紫色,正确;C项,乙酰水杨酸中含有—COOH可与NaHCO3溶液反应,而对乙酰氨基酚不能与NaHCO3溶液反应,错误;D项,贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终共生成三种产物:CH3COONa、,错误。
3.(2012·上海,54改编)B(结构简式为)的含苯环结构的同分异构体中,有一类能发生碱性水解,写出检验这类同分异构体中的官能团(酚羟基除外)的试剂及出现的现象。
试剂(酚酞除外):___________;现象____________________________________。
答案 银氨溶液 有银镜出现(或新制氢氧化铜悬浊液,有砖红色沉淀生成)
解析 符合条件的同分异构体为酚羟基与甲酸形成的酯,甲酸酯具有醛基的性质,可用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液检验。
4.[2012·天津理综,8(2)改编]A(结构简式为)催化氢化得Z(C7H12O3),写出Z在一定条件下聚合反应的化学方程式:_____________________________。
答案 n
解析 A催化氢化得到的Z为HOCOOH,Z含有羟基和羧基,能发生缩聚反应。
5.(2013·安徽理综,26)有机物F是一种新型涂料固化剂,可由下列路线合成(部分反应条件略去):
(1)B的结构简式是________;E中含有的官能团名称是________。
(2)由C和E合成F的化学方程式是__________________。
(3)同时满足下列条件的苯的同分异构体的结构简式是________。
①含有3个双键 ②核磁共振氢谱只显示1个吸收峰 ③不存在甲基
(4)乙烯在实验室可由________(填有机物名称)通过______(填反应类型)制备。
(5)下列说法正确的是 ( )
a.A属于饱和烃 b.D与乙醛的分子式相同
c.E不能与盐酸反应 d.F可以发生酯化反应
答案 (1)HOOC(CH2)4COOH 羟基、氨基
(3)
(4)乙醇 消去反应(其他合理答案均可)
(5)abd
解析 根据合成路线图中已知物质的结构简式,推断出其他物质的结构简式,按照题目要求解答相关问题即可。(1)B和甲醇反应生成C,根据C的结构简式可以判断B为二元羧酸;E分子中有两种官能团:氨基和羟基。(2)观察C、E、F三者的结构简式,可知C和E反应即为E中的HOCH2CH2NH—取代了C中的—OCH3,同时生成2分子的甲醇。(3)苯的分子式为C6H6,离饱和烃还差8个氢原子,条件①该分子中存在3个双键,要满足碳、氢比,分子中还应存在一个环状结构;条件②说明该分子呈对称结构,分子中氢的位置是相同的;再结合条件③即可写出该物质的结构简式。(4)实验室中是利用浓硫酸和乙醇反应制取乙烯的,该反应类型为消去反应。(5)A是环己烷,属于饱和烃,所以a项正确;D的分子式为C2H4O,其分子式和乙醛的相同,所以b项正确;E分子中含有氨基,可以和盐酸反应,所以c项错误;F分子中含有羟基,可以和羧酸发生酯化反应,所以d项正确。
6.(2013·新课标全国卷Ⅱ,38)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成:
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;
②CHRCH2R—CH2CH2OH;
③化合物F苯环上的一氯代物只有两种;
④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)D的结构简式为__________。
(3)E的分子式为__________。
(4)F生成G的化学方程式为____________,该反应类型为______________。
(5)I的结构简式为__________。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:①苯环上只有两个取代基,②既能发生银镜反应,又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有________种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为2∶2∶1,写出J的这种同分异构体的结构简式__________。
答案 (1)2甲基2氯丙烷(或叔丁基氯)
解析 由信息①可知A为,化学名称为2甲基2氯丙烷。
由信息②知B(C4H8)为,再根据流程中D能与Cu(OH)2反应,从而确定C为,D为,E为依据信息③,且F能与Cl2在光照条件下反应,推出F为G为;H为E和H通过酯化反应生成Ⅰ:
(6)J比I少一个CH2原子团。
由限制条件可知J中含有一个—CHO,一个—COOH
用—COOH在苯环上移动:,;
用—CH2COOH在苯环上移动:;
用—CH2CH2COOH在苯环上移动:;
用在苯环上移动:;
用一个—CH3在苯环上移动:;
同分异构体的种类共3×6=18种。
根据对称性越好,氢谱的峰越少,解决最后一个空。
练出高分
1.下列说法中,正确的是 ( )
A.凡是分子中有—OH的化合物都是醇
B.羟基与氢氧根离子具有相同的化学式和结构式
C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳和水的有机化合物一定是烃
D.醇与酚具有相同的官能团,但具有不同的化学性质
答案 D
解析 酚类物质中也含有—OH,但不属于醇,A不正确;羟基是中性基团,OH-带一个单位的负电荷,二者的结构不同,故B不正确;醇类、酚类等含C、H、O元素的有机物在O2中燃烧的产物也只有CO2和H2O,故C不正确;虽然醇和酚具有相同的官能团,但由于二者的结构不同,所以化学性质不同。
2. L多巴是治疗帕金森氏症的药物。关于L多巴的说法中,不正确的是 ( )
A.其分子式为C9H11O4N
B.核磁共振氢谱上共有8个峰
C.能与酸、碱反应生成盐
D.能与浓溴水发生取代反应
答案 B
解析 该有机物中有9种不同的氢原子,B项错;分子中的酚羟基、羧基能与碱反应,氨基能与酸反应,C项正确;苯环上的氢能与Br2发生取代反应,D项正确。
3.下列有机物中,在不同条件下,既能发生水解反应和消去反应,又能发生酯化反应并能与金属钠反应放出氢气的是 ( )
A.② B.②③ C.①② D.①②③
答案 B
4.CPAE是蜂胶的主要活性成分,它可由咖啡酸合成,其合成过程如下。下列说法不正确的是
( )
A.1 mol CPAE与足量的NaOH溶液反应,最多消耗3 mol NaOH
B.可用金属Na检测上述反应结束后是否残留苯乙醇
C.与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种
D.咖啡酸可发生聚合反应,并且其分子中含有3种官能团
答案 B
解析 CPAE中酚羟基和酯基都能与NaOH反应,A正确;题述反应方程式中的四种物质都能与Na反应产生氢气,所以用Na无法检验反应结束后是否残留苯乙醇,B项错误;与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种,分别为 啡酸中含有碳碳双键、羧基、酚羟基3种官能团,能发生加聚反应,D项正确。
5.物质X的结构式如图所示,常被用于香料或作为饮料的酸化剂,在食品和医学上用作多价螯合剂,也是化学中间体。下列关于物质X的说法正确的是 ( )
A.X分子式为C6H7O7
B.1 mol物质X可以和3 mol氢气发生加成
C.X分子内所有原子均在同一平面内
D.足量的X分别与等物质的量的NaHCO3、Na2CO3反应得到的气体物质的量相同
答案 D
解析 X分子式为C6H8O7,A错误;分子结构中存在羧基和羟基官能团,羧基不能和氢气加成,所以该分子不能和氢气加成;分子中含有正四面体中心的碳原子,所以所有原子不可能均在同一平面内;分子中能与NaHCO3、Na2CO3反应的官能团只有羧基,所以足量的X分别与等物质的量的NaHCO3、Na2CO3反应得到的气体物质的量相同。
6.下图是一些常见有机物的转化关系,关于反应①~⑦的说法不正确的是 ( )
A.反应①是加成反应
B.只有反应②是加聚反应
C.只有反应⑦是取代反应
D.反应④⑤⑥是取代反应
答案 C
解析 本题考查常见有机物转化关系及反应类型。A项乙烯与溴单质发生加成反应,正确;B项乙烯含有不饱和键,能发生加聚反应得聚乙烯,正确;C项反应④⑤⑥⑦都是取代反应,错误;D项正确。
7.如下a、b、c、d、e、f是六种有机物,其中a是烃类,其余是烃的衍生物,下列有关说法正确的是 ( )
A.若a的相对分子质量是42,则d是乙醛
B.若d的相对分子质量是44,则a是乙炔
C.若a为苯乙烯(C6H5—CH===CH2),则f的分子式是C16H32O2
D.若a为单烯烃,则d与f的最简式一定相同
答案 D
解析 A项中若有机物a的相对分子质量是42,则其分子式为C3H6,则d为丙醛;B项中若有机物d的相对分子质量为44,则有机物d为乙醛,有机物a为乙烯;C项中若有机物a为苯乙烯,则有机物d为苯乙醛,其分子式为C8H8O,则有机物f的分子式为C16H16O2,故A、B、C均错误。
8.己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,主要用于治疗雌激素低下症及激素平衡失调所引起的功能性出血等,如图所示分别取1 mol己烯雌酚进行4个实验。
下列对实验数据的预测与实际情况吻合的是 ( )
A.①中生成7 mol H2O
B.②中无CO2生成
C.③中最多消耗3 mol Br2
D.④中发生消去反应
答案 B
解析 本题考查了酚类物质的化学性质、组成方面的知识,在解题过程中,一要注意酚类物质特有的性质,二要注意羟基与苯环相互间的影响。己烯雌酚的分子式为C18H22O2,反应①中应生成11 mol H2O,A项错;酚的酸性比H2CO3的弱,不能与NaHCO3溶液反应生成CO2,B项对;两个酚羟基的邻位上共有4个氢原子,它们均可被卤素原子取代,故反应③中最多可以消耗4 mol Br2,C项错;苯环上的羟基不能发生消去反应,D项错。
9.已知A、B、C、D四种芳香族化合物都是某些植物挥发油的主要成分,它们的结构简式如下所示:
请回答下列问题:
(1)用A、B、C、D填空:①能发生银镜反应的有________。②既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的有________。
(2)按如图所示转化关系,C经一步反应可生成E,E和B互为同分异构体,则反应①属于________反应(填反应类型名称),写出反应②的化学方程式:________。
(3)已知同时符合下列两个条件的D的同分异构体有4种。
①化合物是邻位二取代苯;②苯环上的两个取代基分别为羟基和含有—COO—结构的基团。其中两种结构简式如下所示,请写出另外两种同分异构体的结构简式。
答案 (1)①AC ②D
解析 (1)①能发生银镜反应的物质分子中含有醛基,A、C符合。②既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的物质应含有酚羟基和羧基,D符合。
(2)C的相对分子质量是134,E的相对分子质量是150,两者相差16,根据两者的分子式可知反应①是氧化反应;E是一元羧酸,反应②是酯化反应,E和F的相对分子质量相差28,再加上生成的水的相对分子质量是18,由质量守恒得,一元醇的相对分子质量为46,是乙醇。
(3)根据要求对D的结构进行变化:必须有酚羟基,另一个取代基可以是酯基,也可以是羧基。
10.已知X是二氢香豆素类化合物,是香料工业的重要化合物。X可以通过下列途径合成:
请根据上图回答:
(1)D中含有的官能团名称是________、________;反应①属于________反应;反应③属于________反应。
(2)化合物B的结构简式为________或________。
(3)反应⑤的化学方程式为______________________________________。
(4)化合物F的分子式为C6H6O3,它具有酸性,F中只有2种等效氢原子。写出反应⑦的化学方程式:___________________________________________________________。
答案 (1)羧基 溴原子 取代 氧化
(2)CH2BrCH2CH2OH CH3CHBrCH2OH
(3)CH2BrCH2COOH+2NaOHCH2===CHCOONa+NaBr+2H2O
或CH3CHBrCOOH+2NaOHCH2===CHCOONa+NaBr+2H2O
(4) +2CH2===CHCOOH―→+2H2O
11.风靡全球的饮料果醋中含有苹果酸(MLA),其分子式为C4H6O5。0.1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应能产生4.48 L CO2(标准状况),苹果酸脱水能生成使溴水褪色的产物。如图表示合成MLA的路线。
(1)写出下列物质的结构简式:A________,D________。
(2)指出反应类型:①________,②________。
(3)写出所有与MLA具有相同官能团的同分异构体的结构简式:_______________。
(4)写出E―→F转化的化学方程式_______________________。
(5)MLA可通过下列反应合成一高分子化合物G[(C6H8O4)n],一
G
(C6H8O4)n
定条件
则G的结构简式为____________。
答案 (1)BrCH2CH===CHCH2Br OHCCHBrCH2CHO
(2)加成反应 取代反应
(3)HOOCCH(CH2OH)COOH、HOOCC(OH)(CH3)COOH
(4)HOOCCHBrCH2COOH+3NaOH△,NaOOCCH(OH)CH2COONa+2H2O+NaBr
(5)
解析 “0.1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应能产生4.48 L CO2(标准状况)”说明MLA分子中含有两个羧基,对照流程图这两个羧基是CHCHCH2CH2与卤素原子加成后,水解变为羟基,再氧化为醛基,进一步氧化为羧基,所以CHCHCH2CH2发生的是1,4加成,这样才能得到两个羧基,转化为MLA。据此可推断出相关物质的结构简式:
A为CH2BrCH===CHCH2Br,
B为CH2OHCH===CHCH2OH,
C为CH2OHCH2CHBrCH2OH,
D为OHCCH2CHBrCHO,
E为HOOCCH2CHBrCOOH,
F为NaOOCCH(OH)CH2COONa,
MLA为HOOCCH(OH)CH2COOH,第(5)问对照高聚物和MLA的分子式,结合转化条件可知:第一步是MLA发生消去反应脱水,第二步两个羧基与甲醇完全酯化,第三步利用第一步生成的碳碳双键加聚得到高聚物。
12.A是一种信息材料的添加剂,在相同条件下,A蒸气是同体积氢气质量的88.25倍。在A分子中各元素质量分数分别为w(C)=54.4%,w(H)=7.4%,w(O)=18.1%,w(Cl)=20.1%,A在不同条件下可发生如图所示的一系列变化。
请回答下列问题:
(1)A的分子式为__________。
(2)D分子含有的官能团是________________。
(3)上述转换关系的化学方程式中,属于水解反应的有________个(填数字)。
(4)写出化学方程式:
①A和稀硫酸共热:___________________________________;
②E氧化成G:______________________________________________;
③F与氢氧化钠醇溶液共热:________________________。
(5)与B互为同分异构体的且属于链状酯的物质共有____种。
答案 (1)C8H13O2Cl (2)羟基、氯原子 (3)3
(4)①CH2===C(CH3)COOCH2CH(CH3)CH2Cl+H2OCH2===C(CH3)COOH+ClCH2CH(CH3)CH2OH
②CH3CH(CH2OH)2+O2CH3CH(CHO)2+2H2O
③ClCH2CH(CH3)COOH+2NaOH
CH2===C(CH3)COONa+NaCl+2H2O
(5)5
解析 Mr(A)=88.25×2=176.5,N(C)=176.5×54.4%/12≈8,N(H)=176.5×7.4%/1≈13,N(O)=176.5×18.1%/16≈2,N(Cl)=176.5×20.1%/35.5≈1。则A的分子式为C8H13O2Cl。根据框图,E到G,G到CH3CH(COOH)2及相关反应,如D二次氧化生成F可推知,G为CH3CH(CHO)2,E为CH3CH(CH2OH)2,则D为CH3CH(CH2Cl)CH2OH,再根据D→F→H→B可知,F为ClCH2CH(CH3)COOH,H为CH2===C(CH3)COONa,B为CH2===C(CH3)COOH,故A的结构简式为CH2===C(CH3)COOCH2CH(CH3)CH2Cl,符合A 的分子式C8H13O2Cl。B的分子式为C4H6O2,其碳链有两种形式:C—C—C—C,,含碳碳双键的结构有:C—C—C===C,C—C===C—C,,所以属于酯的化合物有:HCOOCH2CH===CH2,CH3OOC—CH===CH2,CH3COOCH===CH2,HCOOCH===CH—CH3,
CH2===C(CH3)—OOCH,共5种。在氢氧化钠溶液、稀硫酸作用下均水解。
13.一种重要的药物中间体W的结构简式为,合成W和高分子树脂Y的路线如下图所示:
(注:R和R′表示烃基或氢原子)
请回答下列问题:
(1)合成高分子树脂Y
①A中含氧官能团的名称为________。
②由A可制得B,B的结构简式为______________________________________;
B―→E的反应类型为________。
③E有多种同分异构体,其中一种同分异构体Z的结构简式为,下列有关Z的说法正确的是________(填序号)。
a.能与银氨溶液发生反应
b.能与H2在一定条件下发生加成反应
c.在碱性条件下发生水解反应,1 mol Z最多能消耗2 mol NaOH
d.加热条件下,与NaOH醇溶液反应,只能生成一种有机物
④写出X―→Y反应的化学方程式___________________。
⑤已知碳碳双键能被氧气氧化,则上述流程中“B―→E”和“E―→G”两步的作用是________________。
(2)合成有机物W
①写出N―→W反应的化学方程式________________。
②实验室由N合成W的过程中, 可使用右图所示的装置提高反
应物的转化率。油水分离器可以随时将油和水分离出去。请你运
用化学平衡原理分析使用该装置可提高反应物转化率的原因
______________________________________________。
答案 (1)①醛基
⑤防止碳碳双键被氧化(或:保护碳碳双键,使之不被氧化)
(2)①CH2CH2CHOHCOOH+C2H5OHCH2CH2CHOHCOOC2H5+H2O
②该装置能将酯化反应的生成物及时分离出去,使平衡向右移动,提高反应物转化率
解析 由已知①可得B的结构为CH2CCHOCH2,CH2CCHOCH2与Br2加成后再氧化得G,G与Zn发生消去反应(此时消去的是两个Br原子)恢复原有的双键得X(CH2CCOOHCH2),
CH2CCOOHCH2加聚得Y。
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