2013届高三化学一轮复习――第10章 第1讲 有机化合物的分类、结构和命名

[本章为有机化学部分，为方便系统复习，我们在编写时把《化学2》中的有机化学部分与《有机化学基础》进行了整合，供开设《有机化学基础》的学校使用]一、有机化合物的分类1．按碳的骨架分类2．按官能团分类官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。类别烯烃炔烃卤代烃醇官能团结构官能团名称碳碳三键卤素原子—X—OH碳碳双键羟基类别醛酮羧酸酯官能团结构官能团名称羰基—CHO醛基—COOH羧基酯基[思考·感悟]1．和含有的官能团相同吗？二者是否属于同一类有机物？[提示]二者含有的官能团都是羟基(—OH)，但二者不属于同一类有机物。属于酚类物质，而属于醇类物质。二、有机化合物的结构特点1．有机化合物中碳原子的成键特点(2)饱和碳原子上共价键的立体结构是体。四面2．同分异构现象与同分异构体(1)同分异构现象：化合物具有相同的，但因不同而产生了性质上的差异的现象。分子式结构(2)同分异构体的类别：异构方式形成途径示例碳链异构碳骨架不同CH3CH2CH2CH3和位置异构官能团位置不同CH2===CH—CH2—CH3与CH3—CH===CH—CH3异构方式形成途径示例官能团异构官能团种类不同CH3CH2OH和顺反异构原子或原子团排列方式不同和CH3—O—CH33．同系物(1)概念：结构，在分子组成上相差一个或若干个原子团的物质互称为同系物。(2)性质：同系物的化学性质，物理性质呈现一定递变规律。相似CH2相似[思考·感悟]2．(1)同系物通式相同，但具有相同通式的有机物一定是同系物吗？(2)同分异构体的相对分子质量相同，但相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体吗？[提示](1)不一定，如CH2===CH2与，二者通式可写为CnH2n，但二者不是同系物(结构不相似)。(2)不一定，如C2H6与HCHO，二者相对分子质量都为30，但不是同分异构体(分子式不同)。3．写出C5H12的所有同分异构体。[提示]C5H12的同分异构体有3种，分别是：CH3CH2CH2CH2CH3、三、有机物的命名1．烷烃的习惯命名法如C5H12的同分异构体有3种，用习惯命名法分别为、、。正戊烷异戊烷新戊烷2．烷烃的系统命名如的名称为。3,3,4三甲基己烷3．烯烃、炔烃的命名其命名与烷烃相似，基本步骤是：①选主链(含官能团最长的碳链)，②定起点(离官能团最近)，编碳位。如的名称为。3甲基1丁烯4．苯的同系物的命名以苯作母体，其他基团作为取代基。如四、研究有机化合物的一般步骤与方法基本步骤方法目的分离、提纯、重结晶、、色谱制备纯净的有机物元素定量分析李比希氧化产物吸收法确定相对分子质量测定密度法、相对密度法、质谱法、化学反应法确定分子结构鉴定化学实验法、波谱分析确定蒸馏萃取分液实验式相对分子质量分子结构式[思考·感悟]4．某有机物的分子式为C2H6O，其核磁共振氢谱如下：该有机物中有几种类型的氢原子？原子个数比是多少？你能确定有机物的结构式吗？[提示]该有机物分子中含有3种类型的氢原子；原子个数比为1∶2∶3。其结构式为1．北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S诱抗素制剂，以保证鲜花盛开。S诱抗素的分子结构如图，下列关于该分子说法正确的是()A．含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基B．含有苯环、羟基、羰基、羧基C．含有羟基、羰基、羧基、酯基D．含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基解析：分子中含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基，不含有苯环和酯基，故B、C、D错误。答案：A2．(2011·海淀期末)下列有机物的命名正确的是()解析：A项应为1,2二溴乙烷，B项应为3甲基1戊烯，D项应为2,2,4三甲基戊烷。答案：C3．将下列有机物中所含的官能团用短线连接起来。A．丙烯B．乙酸乙酯C．苯酚D．乙醛E．醋酸解析：分别写出题目中有机物的结构简式，即可确定所含的官能团，CH3CH===CH2、CH3COOCH2CH3、CH3CHO、CH3COOH。答案：A—③，B—①，C—②，D—⑤，E—④4．判断下列描述的正误：(1)分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互为同系物。()(2)相对分子质量相等的化合物互为同分异构体。()(3)均含有羟基官能团，且二者组成相差一个“CH2”，二者属于同系物。()(4)有机物完全燃烧后生成CO2和H2O，则有机物中一定含有C、H、O三种元素。()(5)C4H10O属于醇的同分异构体共有4种。()解析：结构相似，组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互为同系物，如尽管相差一个“CH2”，但二者结构不相似不属于同一类物质，故二者不属于同系物，(1)、(3)错误；分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，而不是指相对分子质量相同，如CO2和C3H8的相对分子质量均为44，但二者不是同分异构体，(2)错误；有机物完全燃烧后生成CO2和H2O，说明有机物中一定含有C、H两种元素，但无法判断是否含有氧元素，(4)错误；C4H10O属于醇的结构有：CH3CH2CH2CH2OH、共4种，(5)正确。答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√5．某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则其实验式是________________，通过质谱仪测定其相对分子质量为74，则其分子式为______________，其核磁共振氢谱有两个峰，峰面积之比为9∶1，则其结构简式为______________。解析：有机物中C、H、O的原子个数比为：64.86%12∶13.51%1∶1－64.86%－13.51%16＝4∶10∶1故其实验式为C4H10O。因其相对分子质量为74，故其分子式为C4H10O。其核磁共振氢谱有两个峰，峰面积比为9∶1，则其结构简式为答案：C4H10OC4H10O考纲展示考点关注(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。了解常见有机物中的官能团，能正确表示简单有机物的结构(3)了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法(4)了解有机物存在异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)(5)能根据有机化合物的命名规则命名简单的有机化合物(1)同分异构体的书写与数目判断(2)官能团的名称及书写(3)有机物的系统命名(4)有机物分子式的确定及判断有机物结构的常用方法1．同分异构体的书写方法(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时应注意全面而不重复，具体规则如下：成直链，一条线；摘一碳，挂中间，往边移，不到端；摘二碳，成乙基；二甲基，同、邻、间。(2)具有官能团的有机物：一般书写的顺序：碳链异构→官能团位置异构→官能团种类异构。先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各条碳链上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先固定一个官能团的位置，再依次移动第二个官能团的位置，依次类推。(3)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的相对位置具有邻位、间位、对位三种。2．常见几种烃基的异构体数目(1)—C3H7：2种，结构简式分别为：(2)—C4H9：4种，结构简式分别为：3．同分异构体数目的判断方法(1)基元法：如丁基有四种，则丁醇、戊醛、戊酸等都有四种同分异构体。(2)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有三种同分异构体，四氯苯也有三种同分异构体(将H替代Cl)；又如CH4的一氯代物只有一种，新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有一种。(3)等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：①同一碳原子上的氢原子等效；②同一碳原子上的甲基氢原子等效；③位于对称位置上的氢原子等效。[特别提醒](1)限定条件下同分异构体的书写，要注意分析清楚限制条件的含义，弄清在限制条件下可以确定什么，再针对可变因素书写各种符合要求的同分异构体。(2)在判断取代产物的种类时，常依靠等效氢法判断，多元取代物，常采用定一移二(固定一个取代基，再移动另一个取代基位置)的方法。[例1](2011·新课标全国卷)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)()A．6种B．7种C．8种D．9种[解析]本题考查同分异构体的书写，意在考查考生的分析能力。戊烷的一氯取代物有8种，方式如下：[答案]C探规寻律(1)烷烃一氯代物种数的确定：先写出烷烃同分异构体，再由等效氢法判断。如丁烷有两种结构，每种又有两种等效氢，则丁烷的一卤代物有4种。(2)苯的二氯代物：苯的二氯代物有三种：探规寻律(3)甲苯()的一氯代物：1－1.异戊烷的二氯代物有几种？答案：9种解析：据两个氯原子在一个碳原子上或两个碳原子上分析。若两个Cl在一个碳原子上，可在1、3、4号碳原子上，若一个Cl在1号碳上，另一Cl可在2、3、4号碳上，同理可分析出若一个Cl在2号碳上有2种，在3号碳上有1种。1－2.下列有机反应的产物中不可能存在同分异构体的是()A．CH3CH===CH2与HCl加成B．CH3CH2CH2Cl在碱性溶液中水解C．CH2===CH—CH===CH2与H2按物质的量之比为1∶1进行反应D．与NaOH的醇溶液共热答案：B解析：A项有两种产物，分别是CH3CH2CH2Cl、；B项发生取代反应的有机产物只有一种CH3CH2CH2OH；C项按1∶1发生加成反应，可得到CH3CH2CH===CH2和CH3—CH===CH—CH3；D项发生消去反应得到CH2===CHCH2CH3、CH3CH===CHCH3。1－3.(2011·河北衡中模拟)分子式为C8H16O2的有机物A，能在酸性条件下水解生成B和C，且B在一定条件下能转化成C。则有机物A可能的结构有()A．1种B．2种C．3种D．4种答案：B解析：由题意知，A能水解生成B和C，且B在一定条件下能转化成C，故B为一元醇，C为一元羧酸。二者的碳原子数、碳链结构完全相同，即B为C3H7—CH2OH，—C3H7有两种结构，所以A的可能结构有两种。1．元素分析(1)定性分析：用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后C→CO2，H→H2O，S→SO2，N→N2。(2)定量分析：将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即实验式。(3)李比希氧化产物吸收法：用CuO将仅含C、H、O元素的有机物氧化后，产物H2O用无水CaCl2吸收，CO2用KOH浓溶液吸收，计算出分子中碳氢原子的含量，其余的为氧原子的含量。2．相对分子质量的测定——质谱法质荷比(分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值)的最大值即为该物质的相对分子质量。3．确定有机物分子式的一般方法(1)实验式法：由各元素的质量分数―→求各元素的原子个数之比(实验式)―――――→相对分子质量分子式。(2)通式法：题给信息或物质性质――→确定类别及组成通式―――――→相对分子质量n值―→分子式。(3)化学方程式法(代数法)：利用化学方程式――――→题给信息列方程组―→求解未知数―→求分子式。(4)物质的量关系法：由密度或其他条件―→求摩尔质量―→求1mol分子中所含元素原子的物质的量―→求分子式。(5)商余法直接求烃的分子式：假设某烃的相对分子质量为M，则：①M12得整数商和余数，商为可能的最大碳原子数，余数为最小的氢原子数。②M12的余数为0，或碳原子数≥6时，将碳原子数依次减少一个即增加12个氢原子，直到饱和为止。4．有机物结构式的确定(1)结构鉴定的常用方法：化学方法：利用特征反应鉴定出官能团；物理方法：红外光谱、核磁共振氢谱等。(2)红外光谱：当用红外线照射有机物分子时，不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图中处于不同的位置。可用于测定化学键或官能团。(3)核磁共振氢谱：①处在不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同；②吸收峰的面积与氢原子数成正比。可用于测定氢原子的种类和个数比。[特别提醒]有机化合物的结构测定流程图：[例2]有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：实验步骤解释或实验结论(1)称取A9.0g