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　认识有机化合物考纲定位核心素养1.能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。2.了解常见有机化合物的结构。了解有机化合物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。3.了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法(如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等)。4.能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。5.能够正确命名简单的有机化合物。1.宏观辨识——从不同的角度认识有机物的分类、名称和性质应用。2.微观探析——从组成、结构探究有机物的性质，形成“结构决定性质”“性质反映结构”的观念。3.证据推理——根据不同的数据条件推测有机物的组成和结构。4.模型认知——根据不同的结构判断性质，建立典型的结构模型。能运用模型解释化学现象，揭示本质和规律。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有机物类别官能团名称官能团结构典型代表物(结构简式)烯烃碳碳双键CH2===CH2炔烃碳碳叁键—C≡C—CH≡CH卤代烃卤素原子—XCH3CH2Cl醇醇羟基—OHCH3CH2OH酚酚羟基—OH醚醚键CH3CH2OCH2CH3醛醛基CH3CHO、HCHO酮羰基(酮基)羧酸羧基酯酯键CH3COOCH2CH3氨基酸氨基、羧基—NH2、—COOH2．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　②③　④C2H4⑤CH2===CH—CH===CH2　⑥C3H6⑦　⑧A．⑦⑧　　 B．⑤⑦C．①②③ D．④⑥⑧B　[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 适用对象要　求蒸馏常用于分离、提纯液态有机物①该有机物热稳定性较强②该有机物与杂质的沸点相差较大重结晶常用于分离、提纯固态有机物①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大(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混合物试剂分离方法主要仪器溴乙烷(乙醇)水分液分液漏斗醇(酸)NaOH溶液蒸馏蒸馏烧瓶、冷凝管硝基苯(NO2)NaOH溶液分液分液漏斗苯(苯酚)NaOH溶液分液分液漏斗酯(酸、醇)饱和Na2CO3溶液分液分液漏斗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化学键不饱和度化学键不饱和度一个碳碳双键1一个碳碳叁键2一个羰基1一个苯环4一个脂环1一个氰基2考法1　有机物的分离、提纯1．已知： 密度/(g·cm－3)熔点/(℃)沸点/(℃)溶解性环己醇0.9625161能溶于水环己烯0.81－10383难溶于水环己烯的精制(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)CH3CH2OH3．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　 　c2．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