专题四基础有机知识的综合运用

1专题四：基础有机知识的综合运用[命题趋向]1．这部分内容常考到的内容有有机物结构、同分异构体的分析、官能团书写、有机反应类型的判断、有机反应化学方程式的书写等等。这些内容是解答有机化学试题必须具备的基本概念和基本理论知识。2．以一些典型的烃类化合物为例，了解有机化合物的基本碳架结构。掌握各类烃（烷烃、烯烃、炔烃、芳香炔）中各种碳碳键、碳氢键的性质和主要化学反应，并能结合同系列原理加以应用。以一些典型的烃类衍生物（乙醇、溴乙烷、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、脂肪酸、甘油脂、多羟基醛酮、氨基酸等）为例，了解官能团在化合物中的作用。掌握各主要官能团的性质和主要化学反应，并能结合同系列原理加以应用。这些是有机化学的知识基础。3．糖类物质、蛋白质、油脂等是近几年理科综合高考试题中经常考到的一个新的热点内容。从2001年到2004年，有四年的理科综合高考试题出现了关于糖类物质的大题。实际上这类有机物可以看作是多官能团物质，是考查多种官能团的性质。4．醇、醛、酸、酯的转化关系是有机推断题中经常考到一条主线，后阶段复习中要作为重点加以突破。推理能力是理科综合考查的一个侧重点，推理能力的考查主要落实在推断题，有机推断题是每年都要考查的一类试题。[知识体系和复习重点]1．常见有机物之间的转化关系2．与同分异构体有关的综合脉络23．有机反应主要类型归纳下属反应涉及官能团或有机物类型其它注意问题取代反应酯水解、卤代、硝化、磺化、醇成醚、氨基酸成肽、皂化、多糖水解、肽和蛋白质水解等等烷、苯、醇、羧酸、酯和油脂、卤代烃、氨基酸、糖类、蛋白质等等卤代反应中卤素单质的消耗量；酯皂化时消耗NaOH的量（酚跟酸形成的酯水解时要特别注意）。加成反应氢化、油脂硬化C=C、C≡C、C=O、苯环酸和酯中的碳氧双键一般不加成；C=C和C≡C能跟水、卤化氢、氢气、卤素单质等多种试剂反应，但C=O一般只跟氢气、氰化氢等反应。消去反应醇分子内脱水卤代烃脱卤化氢醇、卤代烃等、等不能发生消去反应。氧化反应有机物燃烧、烯和炔催化氧化、醛的银镜反应、醛氧化成酸等绝大多数有机物都可发生氧化反应醇氧化规律；醇和烯都能被氧化成醛；银镜反应、新制氢氧化铜反应中消耗试剂的量；苯的同系物被KMnO4氧化规律。还原反应加氢反应、硝基化合物被还原成胺类烯、炔、芳香烃、醛、酮、硝基化合物等复杂有机物加氢反应中消耗H2的量。加聚反应乙烯型加聚、丁二烯型加聚、不同单烯烃间共聚、单烯烃跟二烯烃共聚烯烃、二烯烃（有些试题中也会涉及到炔烃等）由单体判断加聚反应产物；由加聚反应产物判断单体结构。3缩聚反应酚醛缩合、二元酸跟二元醇的缩聚、氨基酸成肽等酚、醛、多元酸和多元醇、氨基酸等加聚反应跟缩聚反应的比较；化学方程式的书写。4．醇、醛、酸、酯转化关系的延伸[典型题析][例1]使有机物的混合物在一定条件下反应①甲醇与乙醇的混合物与浓H2SO4加热得醚②乙二醇与乙酸酸化得酯③氨基乙酸和氨基丙酸生成二肽④苯酚和浓溴水反应，所生成的有机物的种类由多到少的顺序是（）A．①②③④B．④③②①C．③①②④D．③②④①答案：C[解析]本题考察基本的有机化学反应。①中可得三种醚：CH3OCH3，C2H5OC2H5，CH3C2H5。②中可得两种酯③是易错点，反应可生成4种二肽，有：即氨基乙酸、2－氨基丙酸各自成二肽两种，二者之间成二肽两种，共四种。有的同学认为两种氨基酸分子之间失两分子水成环肽。注意：此时的环肽含两个肽键，不能称为二肽。④只得2，4，6一三溴苯酚。所得种类排序，故选B项。[例2]充分燃烧等质量的下列各组有机物，在相同条件下需O2的体积不完全相同的一组是（）A.乙炔、苯出B.甲酸甲酯、冰醋酸C.丙炔、异丙苯D.环丙烷、丙醇[解析]将四个选项的分子式利用相同或相似的组成变形：A.乙炔→(CH2)苯→(CH)6B.分子式相同都为(C2H4O)2C.丙炔→C3H4异丙苯→(C3H4)3D.环丙烷→C3H8丙醇→C3H8O4由于是等质量的混合，A项中两有机物可看作是CH这样的一种化合物，B中两物质的分子式相同，可以看作一种物质，C中可看作是只由C3H4构成的一种物质，由于它们的ω(C)%、ω(O)%相同，则在等质量时，C、H、O物质的量相等，消耗的O2也相等，D项的物质最简式不同，ω(C)%，ω(H)%，ω(O)%各不相同，所以消耗O2的量不同。[例3]维生素P（结构如图）存在于槐树花蕾中，它是一种营养增补剂，关于维生素P的叙述中错误的是（）A.可以和溴水反应B.可用有机溶剂萃取C.分子中有三个苯环D.1mol维生素P可以和4molNaOH反应[解析]观察题给结构简式可知，维生素P分子中只有2个苯、具有4个酚羟基、1个碳碳双键等。由此可推测，维生素P能跟溴水反应，1mol维生素P可以跟4molNaOH反应等。答案选C。这是高考试题中常常出现的一类试题，虽然每年的高考试题所涉及的有机物常是陌生的，但考查观察能力和运用有机官能团知识解决问题能力的本质不会变。[例4]2002年诺贝尔化学奖的一半奖金授予了瑞士科学家库尔特维特里希，以表彰他发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法。核磁共振技术是利用核磁共振谱来测定有机化合物结构，最有实用价值的就是氢谱，常用HNMR表示，如：乙醚分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3:2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个峰，三个共振峰之间的面积比为3:2:1。（1）请写出分子式C4H8在HNMR谱中两个峰面种为3:1的化合物的结构简式______。（2）C4H10的HNMR谱有两种，其中作液体打火机燃料的C4H10的HNMR谱的两个峰的面积比为__________，结构简式__________；其同分异构体的两个峰的面种比为_________，结构简式为________________________。[解析]题示信息乙醚分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3:2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个峰，三个共振峰之间的面积比为3:2:1中可得出两个结论：一是有机分子中氢原子和种类数跟HNMR中共振峰个数相等；二是共振峰的面积比与有机分子中各类氢原子个数有关，如乙醚分子（CH3CH2OCH2CH3）中，两类氢原子的个数比为3:2，所以两个共振峰的面积之比为3:2。所以答案为：（1）分子式为C4H8的同分异构体有CH3CH2CH=CH2、CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2等，还有环丁烷、甲基环内烷等环烷烃。符合两种氢原子（两个峰）、两类氢原子个数为3:1（共振峰面积之比为3:1）这两项条件的只有CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2。（2）作液体打火机燃料是正丁烷，正丁烷分子中有两类氢原子，个数比为3:2。所以答案为：3:2，CH3CH2CH2CH3；9:1，CH3CH(CH3)2。[例5]已知两个羧基之间在浓硫酸作用下脱去一分子水生成酸酐，如：某酯类化合物A是广泛使用的塑料增塑剂。A在酸性条件下能够生成B、C、D。5（1）CH3COOOH称为过氧乙酸，写出它的一种用途_______________________。（2）写出B+E→CH3COOOH+H2O的化学方程式_________________________。（3）写出F可能的结构简式____________________________________。（4）写出A的结构简式__________________________。（5）1molC分别和足量的金属Na、NaOH反应，消耗Na与NaOH物质的量之比是_____。（6）写出D跟氢溴酸（用溴化钠和浓硫酸的混合物）加热反应的化学方程式________。[解析]（1）过氧化合物具有强氧化性，可用于杀菌消毒等。（2）虽然这个反应没有学到过，但可以用取代反应规律来解决这个问题，相当于是乙酸分子羧基中羟基上的氢原子被一个羟基取代，另一种产物就应该是水：（3）比较C跟F的分子组成可知，C转化成F时脱去了一个水分子。但C分子中有三个羧基，一个醇羟基，可能有多种方式脱去一个水分子，所以F的结构可能有以下三种：（4）D是1-丁醇，B是乙酸，以C为中心再考虑A的分子式可得出A的结构简式为：（5）1molC最多能跟4molNa反应，最多能跟3molNaOH反应，所消耗Na与NaOH物质的量之比是4:3。（6）CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O。[例6]目前世界上有一种动向，即用天然气的主要成份，在催化剂和强热条件下与水作用，制取一种混合气体（成分与水煤气相同），然后用来合成多种有机物。以下是一种合成路线的流程图。其中C是B的环状三聚物；E是一种能使血红蛋白中毒的气体；F是钠盐；G是两分子F脱去一分子氢的缩合产物。6回答以下问题：（1）写出下列物质的化学式：天然气（主要成分）______；混合气______；E_____。结构简式：A_________；D___________；F_______________。（2）写出A与H按物质的量比为2:1完全反应的化学方程式：_____________________。[解析]解答这类题，首先要弄清题给转化关系图中有没有明显的特征信息，找出特征信息后，再进行假设验证，作出推断。分析题图，可发现ABD与醇、醛、酸的转化特征非常吻合，由此可假设A是一种醇、B是醛、C是酸。再结合D脱水可生成能使血红蛋白中毒的气体E（CO），说明D是甲酸，与前假设吻合。在这个基础上，可确定A是甲醇、B是甲醛、C是三聚甲醛、F是甲酸钠。两分子H-COONa脱去一分子H2，所得产物只能是NaOOC-COONa（乙二酸钠或草酸钠），所以H是乙二酸，乙二酸可跟甲醇按物质的量之比2:1完全反应可生成乙二酸酯和水。（1）CH4；CO、H2；CO。CH3OH；HCOOH；HCOONa。（2）2CH3OH+HOOC-COOHH3COOC-COOCH3+2H2O。[考题预测和专题训练]1．糖元是一种式量比淀粉更大的多糖，主要存在于动物肝脏和肌肉中，又称为动物淀粉。下列有关糖元的叙述正确的是（）（A）糖元溶于水，有甜味（B）糖元与纤维素互为同分异构体（C）糖元有固定的熔点（D）糖元水解的最终产物是葡萄糖2．某含氮有机物中含碳32%、氢6.67%、氧42.66%，其相对分子质量是H2的37.5倍。该化合物既能与酸反应，又能与碱反应，还可与醇反应生成酯，则该化合物的结构简式为（）（A）CH3-CH(NO2)-CH3（B）H2N-CH2-COOH（C）CH2=CH-CH(NH2)-COOH（D）HOOC-C(NH2)(CH3)-COOH3．维生素E在国外被称之为生命奇迹丸，是一种脂溶性维生素，对抗衰老等有特殊作用，经研究发现维生素E有α、β、γ、δ四种类型，其结构简式如下所示。α、β、γ、δ四种物质之间互为同分异构体的是（）B注：其中R为-CH2CH2CH2[CH(CH3)CH2CH2]2CH(CH3)2。（A）αβ（B）βγ（C）γδ（D）αδ4．四氯乙烯对环境有一定的危害，干洗衣服的干洗剂主要成分是四氯乙烯；家用不粘锅内侧涂覆物质的主要成分是聚四氟乙烯。下列关于四氯乙烯和聚四氟乙烯的叙述正确的是（）（A）它们都属于纯净物（B）它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色（C）它们的分子中都不含氢原子（D）它们都可由乙烯只发生加成反应得到5．的系统命名的名称是（）（A）1,2-二溴-2-环己烯（B）1,2-二溴-1-环己烯（C）1,6-二溴-1-环己烯（D）2,3-二溴-1-环己烯6．合成结构简式为的高聚物，其单体应是（）。7①苯乙烯②丁烯③丁二烯④丙炔⑤苯丙烯（A）①②（B）④⑤（C）③⑤（D）①③7．历史上最早应用的还原性染料是靛蓝，其结构简式如下图所示，下列关于靛蓝的叙述中错误的是（）（A）靛蓝由碳、氢、氧、氮四种元素组成（B）它的分子式是C16H10N2O2（C）该物质是高分子化合物（D）它是不饱和的有机物8．营养学研究发现，