高中化学新教材同步必修第二册 第七章 第三节 第三课时　官能团与有机化合物的分类(同步讲义)

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第3课时　官能团与有机化合物的分类[核心素养发展目标]　1.了解根据官能团类别进行有机物分类的依据，了解官能团之间转化和物质类别的关系，培养“宏观辨识及变化观念”。2.了解多官能团有机物性质分析的基本方法，提高“证据推理与模型认知”能力。根据有机物分子中所含官能团不同，常见有机化合物有如下分类，并写出官能团名称或结构简式(1)含有碳碳双键的有机物属于烯烃(×)提示　含有碳碳双键的烃才属于烯烃，分子中只有碳和氢两种元素。(2)芳香烃的官能团为苯环(×)提示　芳香烃分子中不含有官能团，苯环不是官能团。(3)乙醇和乙酸分子中都含有羟基，故它们属于同一类物质(×)提示　乙醇分子中所含官能团为羟基，乙酸分子中含有的官能团为羧基，它们不属于同类。(4)分子中含有的有机物属于酯类(×)提示　羧酸分子中含有也存在结构，但不属于酯类，酯类分子中含有官能团为。写出如下转化中反应的化学方程式，并分析官能团及有机物类别变化①CH2==CH2＋H2Oeq \o(――――→,\s\up7(一定条件))CH3CH2OH，烯烃转化为醇类。②2CH3CH2OH＋O2eq \o(――→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O，醇类转化为醛类。③2CH3CHO＋O2eq \o(―――→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3COOH，醛类转化为羧酸类。④CH3CH2OH＋CH3COOHeq \o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O，羧酸和醇转化为酯。1．下列有机物属于醇类的是(　　)A． B．C． D．答案　B解析　的官能团为，属于羧酸类；分子内含2个—OH，属于醇类；为碳酸，不为醇类；的官能团为醛基(—CHO)，为醛类。2．下列物质和乙酸为同系物的是(　　)A． B．CH2==CH—COOHC． D．答案　A解析　同系物是结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物。3．某有机物的结构简式如下，下列关于该有机物的说法中错误的是(　　)A．分子式为C14H18O6B．含有羟基、羧基和苯基C．能发生取代反应D．能使溴水褪色答案　B解析　根据有机物结构简式可判断该有机物分子式为C14H18O6，A项正确；该有机物的结构含羟基、羧基，但不含苯基，B项错误；羧基、羟基能发生取代反应，碳碳双键能发生加成反应，碳碳双键能使溴水褪色，C、D项正确。课时对点练A组　基础对点练题组一　官能团与有机化合物类别1．下列物质类别与所含官能团都正确的是(　　)A．　烃类　B．　羧酸　—CHOC．　醛类　—CHOD．　酯类　答案　D解析　A项中物质为卤代烃，官能团为，错误；B项中物质为羧酸，官能团为—COOH，错误；C项中物质属于酯类，官能团为，错误；D项中物质为甲酸乙酯，官能团为，正确。2．有关官能团和物质类别关系，下列说法正确的是(　　)A．有机物分子中含有官能团，则该有机物一定为烯烃类B．和分子中都含有(醛基)，则两者同属于醛类C．CH3—CH2—Br可以看作CH3CH3的一个氢原子被—Br代替的产物，因此CH3CH2Br属于烃类D．的官能团为—OH(羟基)，属于醇类答案　D解析　有机物分子中含有不一定为烯烃，如CH2==CH—COOH，A错误；为酯类，官能团为(酯基)，为羧酸，官能团为(羧基)，都不为醛类，B错误；为烃的衍生物，属于卤代烃，官能团为CBr，不为烃，C错误；名称为乙二醇，属于醇类，D正确。3．人类已进入网络时代，长时间看显示屏的人，会感到眼睛疲劳，甚至会对眼睛产生伤害，维生素A常作为保健药物，缓解视觉疲劳，维生素A的结构简式为，有关维生素A的叙述正确的是(　　)A．维生素A含有6种官能团B．维生素A属于醇类C．1 mol维生素A最多可以和3 mol H2加成D．维生素A能被酸性KMnO4溶液氧化，但不能和氧气发生催化氧化答案　B解析　据维生素A的结构简式，可知分子中含有和—OH两种官能团，A错误；维生素A可看作不饱和链烃中一个氢原子被—OH取代后的产物，因此属于醇类，B正确；1 mol维生素A含有5 mol ，因此需要5 mol H2加成，C错误；维生素A既可以被酸性KMnO4溶液氧化又可以在Cu为催化剂作用下被氧气氧化，D错误。题组二　多官能团转化及性质探究4．苹果酸(结构简式为)易溶于水，常用来作汽水、糖果的添加剂。下列有关说法中，正确的是(　　)A．苹果酸属于烃B．苹果酸中有3种官能团C．苹果酸的分子式是C3H6O5D．苹果酸能使紫色石蕊溶液变红答案　D解析　苹果酸分子中含有C、H、O三种元素，属于烃的衍生物，不属于烃，A错误；苹果酸分子中含有羧基和羟基两种官能团，B错误；根据苹果酸的结构简式可知，苹果酸的分子式是C4H6O5，C错误；苹果酸分子中含有羧基，羧基具有酸的通性，能使紫色石蕊溶液变红，D正确。5．(2019·天津一中高一期中)某有机物的结构简式如图。下列物质中不能与其反应的是(　　)A．乙酸 B．乙醇C．碳酸钠溶液 D．溴水答案　D解析　分子中含有羟基，能与乙酸发生酯化反应，A错误；含有羧基，能与乙醇发生酯化反应，B错误；含有羧基，能与碳酸钠溶液反应放出二氧化碳，C错误；该有机物不能与溴水反应，D正确。6．(2018·哈尔滨六中月考)某有机化合物的结构简式如图所示。有关该化合物的叙述不正确的是(　　)A．该有机物的分子式为C11H12O2B．1 mol该物质最多能与4 mol H2发生加成反应C．该有机物在一定条件下，可以发生取代、氧化、酯化反应D．该有机物与钠反应不如水与钠反应剧烈答案　D解析　A项，根据有机物的结构简式可知该有机物的分子式为C11H12O2，不符合题意；B项，分子中含有苯环和碳碳双键，1 mol该物质最多能与4 mol H2发生加成反应，不符合题意；C项，该有机物含有苯环、碳碳双键和羧基，在一定条件下，可以发生取代、氧化、酯化反应，不符合题意；D项，羧基与钠反应比水与钠反应剧烈，符合题意。7．山梨酸是一种常用的食品防腐剂，其结构简式为CH3—CH==CH—CH==CH—COOH。下列关于山梨酸性质的叙述中，不正确的是(　　)A．可与钠反应B．可与碳酸钠溶液反应C．可与溴的四氯化碳溶液发生取代反应D．可生成高分子化合物答案　C解析　分子中含—COOH，与Na反应生成氢气，与碳酸钠反应生成二氧化碳，A、B正确；分子中含碳碳双键，与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，C错误；分子中含碳碳双键，可发生加聚反应生成高分子化合物，D正确。8．(2019·开封高一检测)分子式为C3H6O3的有机化合物M分子中含一个甲基，具有如下性质：①M＋Na―→迅速产生气泡；②M＋CH3CH2OHeq \o(―――→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))有香味的物质。②M＋CH3COOHeq \o(―――→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))有香味的物质。(1)根据上述信息，对该化合物可作出的判断是______(填字母)。A．M分子中即含有羟基又含有羧基B．有机化合物M为丙醇C．有机化合物M为丙酸D．有机化合物M可以和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体(2)M与金属钠反应的化学方程式为_____________________________________。(3)化合物M和CH3CH2OH反应生成的有香味的物质的结构简式为________________。(4)有机化合物N分子式为C2H4O3，与Na反应迅速产生H2，且1 mol N与足量Na反应放出1 mol H2，则N的结构简式为________________，M和N的关系为______(填“同系物”“同分异构体”或“同一物质”)。答案　(1)AD(2)(3)(4)CH2HOCOOH　同系物解析　(1)根据M的分子式及M的化学性质可推知M为(乳酸)。(2)分子中的—OH和—COOH都可以和Na反应生成H2，与H2的物质的量之比为1∶1。(3)可以和乙醇反应生成。(4)与Na反应迅速，则含有—COOH，且产生H2与消耗N的物质的量比为1∶1，根据分子式，则必含—OH，N的结构简式为HOCH2COOH，M和N分子中都含—OH和—COOH，且分子组成上相差一个CH2原子团，故M和N的关系为同系物。B组　综合强化练1．(2019·南昌高一检测)乙酸分子的结构式为，下列反应及断键部位正确的是(　　)①乙酸和氢氧化钠反应，是①键断裂②乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应，是②键断裂③在红磷存在时，Br2与CH3COOH的反应：CH3COOH＋Br2eq \o(――→,\s\up7(红磷))H2CBrCOOH＋HBr，是③键断裂④乙酸变成乙酸酐的反应：2CH3COOH―→，是①②键断裂A．仅①②③ B．①②③④C．仅②③④ D．仅①③④答案　B解析　乙酸和NaOH反应生成CH3COONa，是①键断裂，①描述正确；在酯化反应中，乙酸脱去的是—OH，为②键断裂，②描述正确；与Br2在红磷作用下反应时，Br—取代了乙酸甲基上的氢原子，为③键断裂，③描述正确；生成乙酸酐的反应，是一分子中①键断裂，另一分子中②键断裂，④描述正确，故B项正确。2．柠檬中含有大量的柠檬酸，因此被誉为“柠檬酸仓库”。柠檬酸的结构简式为，则柠檬酸分别与足量的金属钠和碳酸氢钠溶液反应生成等量的气体，则消耗柠檬酸的物质的量之比为(　　)A．2∶3 B．3∶2 C．4∶3 D．3∶4答案　B解析　由柠檬酸的结构简式可知，1 mol柠檬酸分子中含有1 mol羟基和3 mol羧基，羟基和羧基都能与金属钠发生反应，因此1 mol柠檬酸和Na反应生成氢气的物质的量为2 mol；羧基能与碳酸氢钠反应，而羟基不能和碳酸氢钠反应，1 mol柠檬酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳的物质的量为3 mol，要生成等量的气体，则消耗的柠檬酸的物质的量之比为3∶2，故选择B。3．(2019·安阳高一检测)分子式为C4H8O2并能与碳酸氢钠反应放出二氧化碳的有机物有(不含立体异构)(　　)A．2种 B．3种 C．5种 D．6种答案　A解析　据信息分子式为C4H8O2的应为羧酸，C4H8O2可以看作是C3H8分子中的一个氢原子被羧基(—COOH)取代产生的，—C3H7有2种不同的结构，因此符合该性质的羧酸的种类也应该是2种，故答案为A。4．(2019·沈阳高一检测)将含有一个羟基的化合物A 10 g，与乙酸反应生成乙酸某酯11.85 g，并回收到未反应的A 1.3 g，则A的相对分子质量约为(　　)A．98 B．116 C．158 D．278答案　B解析　设该化合物为ROH，其相对分子质量为x，实际参加反应的A的质量为10 g－1.3 g＝8.7 g，则反应的化学方程式可表示为ROH＋CH3COOHeq \o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOR＋H2O　ΔMrx 428.7 g　　　　　　　　　　　　 　 11.85 g－8.7 geq \f(x,42)＝eq \f(8.7 g,11.85 g－8.7 g)，解得：x＝116，故A的相对分子质量约为116。5．(2019·宿迁高一检测)在常压和120 ℃条件下，把乙酸汽化为蒸气，然后和甲烷以任意比例混合，混合气体的体积为V L。将其完全燃烧，需消耗相同条件下的氧气的体积是(　　)A．2V L B．2.5V L C．3V L D．无法计算答案　A解析　CH3COOH可以写成“CH4·CO2”，所以物质的量相同的乙酸与甲烷消耗氧气的量相同。6．(2019·山东烟台高一检测)已知反应＋乙eq \o(,\s\up7(浓H2SO4))＋H2O，则下列判断不正确的是(　　)A．乙物质为甲醇B．该反应为取代反应C．甲和乙都能与金属钠反应产生氢气D．甲、乙、丙都能使溴的四氯化碳溶液发生加成反应而褪色答案　D解析　根据反应方程式，可知乙为甲醇(CH3OH)，发生的为酯化反应，也为取代反应，故A、B项正确；甲中含—COOH，乙(CH3OH)分子中含有—OH，都能和金属钠反应生成H2，C项正确；甲和丙分子中含有，可以和溴发生加成反应，但乙为CH3OH，不能和溴发生加成反应，故D错误。7．已知有机物A、B、C、D在一定条件下有如图所示的转化关系：请回答下列有关问题：(1)写出B的分子式：___________________________________________________________。(2)③的反应类型为_____________________________________________________________。(3)两分子D在浓硫酸存在的条件下加热可以发生自身的酯化反应生成E或F，且E的相对分子质量比F的小，则E和F的结构简式分别为______________________________、________________________________________________________________________。(4)下列关于有机物A的说法正确的有________(填字母)。a．含有氢氧根离子，具有碱性b．能发生加聚反应c．能使溴水褪色d．在一定条件下能与冰醋酸反应答案　(1)C7H14O2　(2)氧化反应(3)　(4)bcd解析　(2)反应③为醛基变成羧基的反应，为氧化反应。(3)D分子中含有羟基和羧基，两分子D可以通过一个羟基和一个羧基的酯化反应生成F，也可以通过两个羟基和两个羧基同时发生的酯化反应生成E。(4)A分子中含有羟基，能与冰醋酸发生酯化反应，不含氢氧根离子，不具有碱性，a项错误，d项正确；含有碳碳双键，能发生加聚反应，能与溴水发生加成反应而使之褪色，b、c两项正确。8．已知A的产量通常用来衡量一个国家的石油化工发展水平，B、D是饮食中两种常见的有机物，F是一种有香味的物质，F中碳原子数是D的两倍。现以A为主要原料合成F和高分子化合物E，其合成路线如图所示。(1)A的结构式为________________，B中决定其性质的重要官能团的名称为________。(2)写出反应的化学方程式并判断反应类型。①_____________________________，反应类型：________________。②_______________________，反应类型：________________。(3)实验室怎样鉴别B和D？_________________________________________。(4)在实验室里我们可以用如图所示的装置来制取F，乙中所盛的试剂为________________，该溶液的主要作用是_________________________________________________；该装置图中有一个明显的错误是________________________________。答案　(1)　羟基(2)①2CH3CH2OH＋O2eq \o(――→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O　氧化反应②CH3COOH＋CH3CH2OHeq \o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O　酯化反应(或取代反应)(3)取某一待测液于试管中，滴加少量石蕊溶液，若溶液变红，则所取待测液为乙酸，余下一种为乙醇(或其他合理方法)(4)饱和碳酸钠溶液　与挥发出来的乙酸反应；溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层析出　导气管的出口伸入到了液面以下解析　衡量一个国家石油化工发展水平的物质是乙烯，根据框图，B为乙醇，C为乙醛，E为聚乙烯，F为某酸乙酯。因为F中碳原子数为D的两倍，所以D为乙酸。(3)鉴别乙醇和乙酸时可利用乙酸具有强酸性，能使石蕊溶液变红的性质。(4)乙中所盛的试剂为饱和碳酸钠溶液，主要作用有三个：①能够与挥发出来的乙酸反应，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸乙酯的香味；②同时溶解挥发出来的乙醇；③降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层析出。为防止倒吸，乙中导气管的出口应在液面以上。