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(新高考)高考化学二轮复习纠错笔记专题09 常见有机物及其应用(2份打包,含解析+原卷版,可预览)
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专题09 常见有机物及其应用
易错点1 混淆“五同”的概念
1.下列各组物质的相互关系描述正确的是
A.H2、D2和T2互为同位素
B.和互为同分异构体
C.金刚石、C60、石墨互为同系物
D.(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2属于同种物质
【错因分析】若不理解“四同”的概念区别和适用范围,容易因混淆出错。解答有关概念性的化学试题时,要注意概念的对象。如同素异形体概念的对象是单质,而同分异构体概念的对象是化合物;同系物只出现在有机化合物中,且同系物的类别相同。
【试题解析】 H2、D2和T2是同种元素形成的单质,不互为同位素,A项错误; 和属于甲烷的二氯代物,是一种物质,B项错误;金刚石、C60、石墨互为同素异形体,C项错误;(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2属于同种物质2−甲基丁烷,D项正确。答案选D。
【参考答案】D
“五同”比较
概念
研究
对象
特点
性质
实例
同位素
质子数相同而中子数不同的同种元素的不同原子
原子
①质子数相同;②中子数不同;③原子的核外电子排布相同,原子核结构不同
化学性质几乎相同,物理性质有差异
原子符号表示不同。如11H、21H和31H
同素
异形体
由同种元素形成的不同单质
单质
①由同种元素组成;②单质的组成或结构不同
化学性质相似,物理性质不同
化学式可相同,也可不同。如O3和O2;金刚石和石墨
同系物
结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质
有机化合物
①符合同一通式;②结构相似;③组成上相差n(n≥1)个CH2原子团
化学性质相似,物理性质呈递变性
分子式不同,如甲烷、乙烷
同分
异构体
分子式相同,但结构不同的化合物
化合物
①分子式相同;
②结构不同
化学性质相似或不同,物理性质有差异
分子式相同,如正戊烷、异戊烷、新戊烷
同种
物质
结构组成和性质相同的物质
物质
①结构相同;
②性质相同
结构组成和性质相同
和
1.下列说法错误的是
A.35Cl和37Cl互为同位素
B.石墨和金刚石互为同素异形体
C.CH3Cl和CH2Cl2互为同分异构体
D.CH3CH3和CH3CH2CH2CH3互为同系物
【答案】C
【解析】35Cl和37Cl质子数相同、中子数不同,互为同位素,A项正确;石墨和金刚石是由碳元素组成的不同单质,互为同素异形体,B项正确;CH3Cl和CH2Cl2分子式不同,不是同分异构体,C项错误;CH3CH3和CH3CH2CH2CH3结构相似,分子组成相差2个“CH2”原子团,互为同系物,D项正确。答案选C。
易错点2 混淆有机物结构的表示方法
2.下列对于有机物的结构简式、键线式书写错误的是
A.丙炔:CH≡C−CH3
B.丙烯:CH2CHCH3
C.2−丁烯的结构简式为CH3CH=CHCH3,其键线式为
D.乙醇:CH3CH2OH
【错因分析】若不能掌握表示有机物结构的各种方法并能严格区分溶液则易出错。做到以下两点可以有效地避免错误,第一,辨别表示有机物结构的各种方法的概念;第二,熟悉常见物质的分子式,进而推导出表示结构的其他方法。
【试题解析】碳碳三键不能省略,丙炔:CH≡C﹣CH3,A项正确; 碳碳双键不能省略,丙烯:CH2═CHCH3,B项错误;CH3CH═CHCH3,键线式为,C项正确;乙醇的结构简式:CH3CH2OH,D项正确。答案选B。
【参考答案】B
有机物表示方法误区
误区一:把简单有机物的分子式与结构简式等同起来,如C2H5OH是乙醇的结构简式而非分子式,乙醇的分子式是C2H6O。
误区二:把不饱和烃结构中的碳碳双键或三键省略,如乙烯的结构简式误写为CH2CH2,乙炔的结构简式误写为CHCH等。
误区三:比例模型与球棍模型辨别不清,从而产生错误,原因是未能理解它们的特点及二者的区别。
误区四:把电子式和结构式混写在同一个分子结构中,出现错误的式子。
2.下列化学用语表示正确的是
A.H2O2电子式: B.乙醛的官能团是: -COH
C.18O2-的结构示意图: D.CH4的球棍模型:
【答案】C
【解析】过氧化氢中两个O原子间有1对共用电子对,A项错误;乙醛中的醛基为官能团,应为-CHO,B项错误;氧离子的结构示意图与中子个数无关,为,C项正确;题目中给定的为甲烷的比例模型,D项错误。答案选C。
易错点3 有机物命名规律掌握不牢
3.某烯烃的结构简式如下,其命名正确的是
A.2−甲基−4−乙基−4戊烯 B.2−异丁基−1−丁烯
C.2,4−二甲基−3−己烯 D.4−甲基−2−乙基−1−戊烯
【错因分析】对烃的衍生物命名时,应找出含有官能团的最长碳链,若忽视该规则,则会发生错误。
【试题解析】,最长碳链含有5个C;编号从距离C=C最近的一端开始,在1号C上有双键,4号C有1个甲基,在2号C有一个乙基,该有机物命名为:4−甲基−2−乙基−1−戊烯,故答案为D。
【参考答案】D
【名师点睛】判断有机物的命名是否正确或对有机物进行命名,其核心是准确理解命名规范:(1)烷烃命名原则:①长−−−−−选最长碳链为主链;②多−−−−−遇等长碳链时,支链最多为主链;③近−−−−−离支链最近一端编号;④小−−−−−支链编号之和最小.看下面结构简式,从右端或左端看,均符合“近−−−−−离支链最近一端编号”的原则;⑤简−−−−−两取代基距离主链两端等距离时,从简单取代基开始编号.如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面;(2)有机物的名称书写要规范;(3)对于结构中含有苯环的,命名时可以依次编号命名,也可以根据其相对位置,用“邻”、“间”、“对”进行命名;(4)含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,官能团的位次最小。
有机化合物的命名
1.烷烃的习惯命名法
2.烷烃的系统命名法
3.烷烃和炔烃的命名
4.苯的同系物的命名
苯作为母体,其他基团作为取代基。苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。
3.某烯烃的结构简式为,有甲、乙、丙、丁四位同学分别将其命名为2甲基4乙基4戊烯、2异丁基1丁烯、2,4二甲基3己烯、4甲基2乙基1戊烯。下列对四位同学的命名判断正确的是
A.甲的命名主链选择是错误的
B.乙的命名编号是错误的
C.丙的命名主链选择是正确的
D.丁的命名是正确的
【答案】D
【解析】要注意烯烃的命名与烷烃的命名的不同之处:(1)烯烃中主链的选取必须包含双键在内,这样有可能主链并非是分子中最长的碳链;(2)对主链碳原子的编号是从离双键较近的一端开始,因而支链并不对编号起作用;(3)必须在书写名称时指出双键的位置。据此分析各位同学的命名,可以看出甲同学对主链碳原子编号错误,乙、丙同学的主链选择错误。
易错点4 混淆常见官能团种类和性质
4.《本草纲目·草部·龙胆》冲记载。龙胆可治疗伤寒发狂四肢疼痛等,龙胆中的活性成分龙胆胆苦的结构简式如图所示,下列有关龙胆苦苷的说法错误的是
A.分子中含有16个碳原子 B.能与金属钠反应
C.能使酸性K2Cr2O7溶液褪色 D.不能与NaOH溶液反应
【错因分析】解此类题如果不能将官能团进行正确分类,很可能导致错选。
【试题解析】根据每个拐点是一个碳,末端是一个碳原子分析得到该分子共含有16个碳原子,A项正确;该物质含有羟基,因此能与金属钠反应生成氢气,B项正确;该物质含有碳碳双键、羟基,因此能使酸性K2Cr2O7溶液褪色,C项正确;该物质含有酯基,因此能与NaOH溶液反应,D项错误。答案选D。
【参考答案】D
常见官能团考查中的误区
误区一 烷烃分子中含有官能团(或所有有机物结构中都含有官能团)
烷烃结构中存在碳碳单键和碳氢键,碳碳单键相对比较稳定,不易断裂,不能决定烷烃的化学性质,故碳碳单键不是官能团,即烷烃分子中不存在官能团。
误区二 混淆酚和醇
观察结构时,酚应具备以下特点:存在苯环而非简单的六元环;存在羟基,羟基与苯环中的碳原子直接相连。除此之外的仅含羟基官能团的有机物均是醇,如、、、CH3CH2CH2OH等都是醇。
误区三 醛基、羰基(酮基)、羧基的结构式与结构简式不分
醛基的结构式是,结构简式是 —CHO,不能错误地表示为 —COH;羰基(酮基)的结构式是,结构简式是 —CO—,两端均有短线;羧基的结构式是,结构简式是 —COOH。
4.奎尼酸是制备治疗艾滋病新药二咖啡酰奎尼酸的原料,其结构简式如图,下列有关奎尼酸的说法中正确的是
A.奎尼酸的分子式是C7H9O6
B.奎尼酸遇FeCl3溶液显紫色
C.奎尼酸可以与钠反应但是不能与NaOH反应
D.奎尼酸能发生消去反应、氧化反应、取代反应
【答案】D
【解析】根据奎尼酸的结构简式可知其分子式为C7H12O6,A项错误;奎尼酸中不含酚羟基,所以遇氯化铁溶液不显紫色,B项错误;奎尼酸含有羟基、羧基,所以既可以和Na反应也可以和NaOH反应,C项错误;奎尼酸含有羟基,且与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢,所以可以发生消去反应,与羟基相连的碳原子上有氢原子,可以发生氧化反应,含有羟基和羧基,可以发生酯化反应,酯化反应属于取代反应,D项正确。答案选D。
易错点5 不能掌握有序数学同分异构体的方法
5.分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)
A. 7种 B.8种 C.9种 D.10种
【错因分析】解答本题的关键是分析该物质分子中含有几种等效氢,若不能正确分析则会导致答案错误。
【试题解析】有机物C2H5─O──CHO除苯环外还有1个不饱和度,能与能与NaOH溶液发生反应的可能为羧酸或者酯。(1)酯(基本结构--O-),苯环在构成酯类的羧酸一侧,即--O-C,余下1个碳原子可以插在─C之间,也可以插在O─C之间,计2种;苯环在构成酯类的醇一侧,即--O-,余下2个碳以乙基插在羧酸一侧,即C-C--O-,计1种;羧酸和醇分别1个碳原子,C--O-C-,计1种;余下2个碳均在醇一侧,H--O-C-C-、H--O--,计2种;(2)羧酸(基本结构-COOH),即-COOH接在-C-C,分别接在苯环α─C和β─C,计2种;共计8种。
【参考答案】B
限定条件同分异构体的有序书写
1.同分异构体的书写规律
(1)烷烃:烷烃只存在碳链异构,书写时要注意全面而不重复,具体规则如下:
(2)具有官能团的有机物:一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。
例:(以C4H8O为例且只写出骨架与官能团)
①碳链异构⇒C—C—C—C、
②位置异构⇒
③官能团异构⇒C—O—C—C—C、、
C—C—O—C—C
(3)芳香族化合物:两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。
(4)限定条件同分异构体的书写
解答这类题目时,要注意分析限定条件的含义,弄清楚在限定条件下可以确定什么,一般都是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等),再针对已知结构中的可变因素书写各种符合要求的同分异构体。
2.同分异构体数目的判断方法
(1)记忆法:记住一些常见有机物异构体数目,如
①凡只含一个碳原子的分子均无异构体;
②乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔无异构体;
③4个碳原子的烷烃有2种异构体,5个碳原子的烷烃有3种异构体,6个碳原子的烷烃有5种异构体。
(2)基元法:如丁基有4种,则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。
(3)替代法:如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体,四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换);又如CH4的一氯代物只有1种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。
(4)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上的氢原子等效。
③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。
5.化合物X的分子式为C5H11Cl,用NaOH的醇溶液处理X,可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z,Y、Z经催化加氢后都可得到2─甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理,则所得有机产物的结构简式可能是
A.CH3CH2CH2CH2CH2OH B.CH3─CH2─CH3
C.CH3──CH2─CH2─OH D.CH3─CH2OH
【答案】B
【解析】C5H11Cl用NaOH的醇溶液处理(即消去)得到两种烯烃可知,─Cl有2个不对称的β─C,该烯烃催化加氢后得到2─甲基丁烷(),C5H11Cl即是2─甲基丁烷分子内某氢原子被─Cl取代,─Cl取代1、4号碳原子上的氢,β─C均只有一个,不符合题意,─Cl取代2、3号碳原子上的氢,β─C均有2个,且不对称,即X可能是CH3─CH2─CH3或者,CH3─CH3,X用NaOH的水溶液处理(水解)即是将─Cl换成─OH,B项正确。
易错点6 不能正确判断有机反应类型
6.甲、乙两组有机反应类型相同的是
选项
甲组
乙组
A
苯与氢气在催化剂、加热条件下反应
苯与液溴在溴化铁作用下反应
B
蔗糖在稀硫酸中反应生成葡萄糖
丙烯酸与甲醇在催化剂作用下反应
C
氧气与乙醇在铜和加热条件下反应
丙烯与溴的四氯化碳溶液反应
D
在酸性重铬酸钾溶液中滴加乙醇
光照条件下甲烷与氯气反应
【错因分析】解题时若不清楚常见反应类型的特点易出错。
【试题解析】本题考查有机反应类型的判断,意在考查考生的推理能力。有机反应类型如下表:
选项
甲组
乙组
A
加成反应
取代反应
B
取代反应
取代反应
C
氧化反应
加成反应
D
氧化反应
取代反应
【参考答案】B
反应条件与反应类型的关系
(1)在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
(2)在NaOH的醇溶液中并加热,发生卤代烃的消去反应。
(3)在浓H2SO4和加热条件下,可能发生醇的消去反应、酯化反应或硝化反应等。
(4)与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能发生的是烯烃、炔烃的加成反应。
(5)与H2在催化剂作用下发生反应,则发生的是烯烃、炔烃、芳香烃或醛的加成反应或还原反应。
(6)在O2、Cu(或Ag)、加热或CuO、加热条件下,发生醇的催化氧化反应。
(7)与新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则发生的是—CHO的氧化反应。
(8)在稀H2SO4、加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应
“结构-类型-性质”是有机化学的重要关系,典型的官能团发生典型的化学反应(类型),体现有机物典型的化学性质。可见反应类型是联系有机物结构和性质的桥梁,它在有机化学学习中的地位非常重要,也是高考的重要考查点,应引起同学们的高度重视。
6.奎宁酸和莽草酸是某些高等植物特有的脂环状有机酸常共存在一起,其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.奎宁酸与莽草酸互为同分异构体
B.两种酸含有的官能团完全相同
C.两种酸均能发生加成反应、聚合反应和取代反应
D.等物质的量的奎宁酸和莽草酸分别与足量Na反应,同温同压下产生H2的体积比为5:4
【答案】D
【解析】奎宁酸与莽草酸的不饱和度不同,分子式一定不同,不是同分异构体,A项错误;莽草酸含有碳碳双键,B项错误;莽草酸含有碳碳双键,能发生加成反应,奎宁酸没有碳碳双键,不能发生加成反应,C项错误;含有羟基和羧基,都可与钠反应,消耗钠的物质的量之比为5:4,D项错误。答案选D。
易错点7 淀粉水解程度的判断及水解产物的检验出错
7.某学生设计了三个实验方案,用以检验淀粉的水解情况。
方案甲:淀粉液水解液中和液溶液变蓝。
结论:淀粉完全没有水解。
方案乙:淀粉液水解液无银镜现象。
结论:淀粉完全没有水解。
方案丙:淀粉液水解液中和液有银镜现象。
结论:淀粉已经水解。
(1)淀粉的水解产物是______________________(填名称)。利用它的________________(填还原性或氧化性)可进行检验。
(2)方案甲结论不正确,正确结论应为淀粉可能完全没有水解或______________________________。
(3)方案乙结论也不正确,淀粉也可能部分或完全水解,因为__________________________________。
(4)方案丙的结论是正确的,其中最后一步的银氨溶液也可换成新制氢氧化铜悬浊液,则加热反应现象为_______________________________。
(5)若想进一步检验方案丙中淀粉是否完全水解,应取少量中和液,加______________,若现象为溶液变蓝,则证明淀粉__________________________。
【错因分析】若不清楚淀粉水解产物的检验过程容易出错。应先使淀粉水解,需加入酸催化并加热;水解后一定要先中和酸,再加入新制的Cu(OH)2悬浊液。
【试题解析】(1)淀粉是多糖,水解产物是葡萄糖。葡萄糖含有醛基,利用它的还原性可进行检验。(2)甲方案中溶液变蓝是因为仍存在未水解的淀粉,只能说明淀粉没有水解完全,因此方案甲结论不正确,正确结论应为淀粉可能完全没有水解或部分水解或不完全水解。(3)乙方案中没有加入碱将溶液的酸性中和掉,加入的银氨溶液被分解掉,无法检验是否生成了葡萄糖,不能检验淀粉是否已经水解,因此方案乙结论也不正确。(4)葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液加热反应现象为生成砖红色沉淀。(5)根据以上分析可知若想进一步检验方案丙中淀粉是否完全水解,应取少量中和液,加碘水,若现象为溶液变蓝,则证明淀粉部分水解或不完全水解。
【参考答案】 (1)葡萄糖 还原性
(2)部分水解 或不完全水解
(3)在酸性条件下,生成的葡萄糖不能与银氨溶液发生银镜反应 ,或没有中和剩余的酸,将溶液调至碱性
(4)生成砖红色沉淀
(5)碘水 部分水解或不完全水解
1.实验原理
淀粉水解程度的判断,要注意检验产物中是否生成葡萄糖,同时确认淀粉是否还存在。通常用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液和碘水来检验淀粉是否发生了水解及水解是否已进行完全。
2.实验步骤
3.实验现象和结论
现象A
现象B
结论
(1)
溶液变蓝色
未出现银镜
淀粉尚未水解
(2)
溶液变蓝色
出现银镜
淀粉部分水解
(3)
溶液不变蓝色
出现银镜
淀粉完全水解
4.实验操作的易错点
(1)在检验淀粉水解产物的还原性之前,要用NaOH溶液中和水解反应中作催化剂的稀硫酸,再进行检验。以免稀硫酸破坏银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液,从而影响实验结果。
(2)因I2能与NaOH溶液反应,所以要验证混合液中是否有淀粉,应直接取水解液加碘水,而不能在加入NaOH溶液后再加碘水。
7.为检验淀粉水解的情况,进行如下图所示的实验,试管甲和丙均用60~80 ℃的水浴加热5~6 min,试管乙不加热。待试管甲、丙中的溶液冷却后再进行后续实验。
实验1:取少量甲中溶液,加入新制氢氧化铜,加热,没有红色沉淀出现。
实验2:取少量乙中溶液,滴加几滴碘水,溶液变为蓝色,但取少量甲中溶液做此实验时,溶液不变蓝色。
实验3:取少量丙中溶液加入NaOH溶液调节至碱性,再滴加碘水,溶液颜色无明显变化。
(1)写出淀粉水解的化学方程式:____________________________。
(2)设计甲和乙是为了探究____对淀粉水解的影响,设计甲和丙是为了探究___对淀粉水解的影响。
(3)实验1失败的原因是____________________________。
(4)实验3中溶液的颜色无明显变化的原因是____________________________。
(5)下列结论合理的是________(填字母)。
a.淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行
b.欲检验淀粉是否完全水解,最好在冷却后的水解液中直接加碘
c.欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制氢氧化铜并加热
d.若用唾液代替稀硫酸,则实验1可能出现预期的现象
【答案】(1)(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6 温度 催化剂 没有加入碱中和作为催化剂的稀硫酸 氢氧化钠与碘反应 abcd
【解析】(1)淀粉在酸性条件下,最终水解生成葡萄糖,化学方程式是(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6;
(2)甲与乙的反应物均相同,但甲加热,乙未加热,所以甲乙实验是探究温度对淀粉水解的影响;甲中有稀硫酸,而丙中无稀硫酸,所以甲、丙是探究催化剂对淀粉水解的影响;
(3)淀粉水解生成的葡萄糖是在酸性条件下,而加入氢氧化铜浊液产生砖红色沉淀时应在碱性条件下,所以应先加入氢氧化钠中和酸后,再加入氢氧化铜,所以实验1无现象;
(4)加入的碘与氢氧化钠反应,导致碘无法与淀粉反应,所以溶液变化不明显;
(5)a、根据实验可知淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行,正确;b、因为碘已升华,所以冷却后加入碘,可判断淀粉是否完全水解,正确;c、欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制氢氧化铜并加热,根据砖红色沉淀的产生判断产物的还原性,正确;d、唾液中含有淀粉酶,且为中性,淀粉在淀粉酶的作用下水解为葡萄糖,所以可用唾液代替稀硫酸进行实验1,可达到预期的现象,正确,答案选abcd。
易错点8 不能准确判断有机物分子中原子共线(面)问题
8.工业上用乙苯经催化脱氢生产苯乙烯,下列说法错误的是
A.乙苯可通过石油催化重整获得
B.乙苯的同分异构体超过四种
C.苯乙烯与氯化氢反应可生成氯代苯乙烯
D.乙苯和苯乙烯分子所有碳原子均可处于同一平面
【错因分析】本题由于对有机物分子中共线、共面模型的识别不到位误选D项。
【试题解析】石油催化重整可获得芳香烃,所以通常可通过石油的催化重整来获取乙苯,A项正确;苯可连接乙基或2个甲基,2个甲基在苯环上有邻、间、对三种位置,则乙苯的同分异构体中属于芳香烃的共有四种,还有含有碳碳三键等链烃的同分异构体,故乙苯的同分异构体超过四种,B项正确;苯乙烯与氯化氢发生加成反应,可生成氯代苯乙烷,C项错误;乙苯中侧链2个C均为四面体构型,但碳碳单键可以旋转,分子内所有碳原子有可能共平面;苯乙烯中苯环、双键均为平面结构,分子内所有原子有可能共平面,D项正确。答案选C。
【参考答案】C
判断分子中共线、共面原子数的技巧
1.审清题干要求
审题时要注意“可能”、“一定”、“最多”、“最少”、“所有原子”、“碳原子”等关键词和限制条件。
2.熟记常见共线、共面的官能团
①与三键直接相连的原子共直线,如、;
②与双键和苯环直接相连的原子共平面,如、、。
3.单键的旋转思想
有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键,均可绕键轴自由旋转。
8.已知为平面结构,则W(HOOC—CH==CH—CH==CH—COOH)分子中最多有_____个原子在同一平面内。
【答案】16
【解析】由题中信息可知与直接相连的原子在同一平面上,又知与直接相连的原子在同一平面上,而且碳碳单键可以旋转,因此W分子中所有原子有可能都处在同一平面上,即最多有16个原子在同一平面内。
1.同系物与同分异构体
(1)同系物
①同系物的组成元素必须相同
如CH3CH2Br与CH3CH2CH2Cl,在分子组成上虽然相差一个CH2且都符合CnH2n+1X的通式,都属于卤代烃,但因卤素原子不同,即组成元素不同,因此二者不互为同系物。
②同系物必须具有相同的通式
如CH3CHO和CH3CH2COOH,前者符合通式CnH2nO,后者符合通式CnH2nO2,二者通式不同,因此不互为同系物。要特别注意具有相同通式的有机物不一定互为同系物,如CnH2n既可能属于烯烃,也可能属于环烷烃。
③同系物结构“相似”,但不是“完全相同”
(2)同分异构体
具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
①“同分”是指分子式相同,而不是指相对分子质量相同。因为相对分子质量相等的物质不一定互为同分异构体,如CO2和C3H8的相对分子质量都是44,但二者分子式不同。
②“异构”是指结构不同,包括碳链异构(碳骨架不同)、位置异构(官能团在碳链上的位置不同)和官能团异构(官能团的种类不同,属于不同类物质)。
2.有机物的命名
(1)烷烃的命名
①选主链,称某烷。
选定分子中最长的碳链为主链,按主链中碳原子数目称作“某烷”。
②编号定位,定支链。
选主链中离支链最近的一端为起点,用1,2,3等阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位,以确定支链在主链中的位置。如:
③写出该烷烃的名称。
A.将支链的名称写在主链名称的前面,并用阿拉伯数字注明其在主链上所处的位置,数字与支链名称之间用短线隔开。
B.如果主链上有多个不同的支链,把简单的写在前面,复杂的写在后面。
C.如果主链上有相同的支链,应将相同支链合并,用“二”、“三”等数字表示支链的个数,两个表示支链位置的阿拉伯数字之间用“,”隔开。示例物质的名称及名称中各部分的意义如图所示。
(2)烯烃和炔烃的命名
①选主链
将含有双键或三键的最长碳链作为主链,称为“某烯”或“某炔”。
②编号定位
从距离双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。
③写名称
用阿拉伯数字标明双键或三键的位置(只需标明双键或三键碳原子编号较小的数字)。用“二”“三”等表示双键或三键的个数。
(3)苯的同系物的命名
①习惯命名法:苯作为母体,其他基团作为取代基。如:苯分子中的氢原子被甲基取代后生成甲苯,被乙基取代后生成乙苯,如果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系统命名法:将苯环上的6个碳原子编号,以某个甲基所在的碳原子的位置编为1号,选取最小位次号给另一个甲基编号。
(4)酯的命名
酯类化合物是根据生成酯的酸和醇的名称来命名的。如的名称是苯甲酸乙酯。
(5)含官能团的有机物命名与烷烃命名的比较
无官能团
有官能团
类别
烷烃
烯烃、炔烃、卤代烃、烃的含氧衍生物
主链条件
碳链最长,同碳数支链最多
含官能团的最长碳链
编号原则
取代基最近(小)
官能团最近、兼顾取代基尽量近
名称写法
支位-支名-母名支名同,要合并支名异,简在前
支位-支名-官位-母名
符号使用
阿拉伯数字与阿拉伯数字间用“,”,阿拉伯数字与中文数字间用“-”,文字间不用任何符号
3.判断取代产物同分异构体的数目。
(1)一取代产物种数的判断
①等效氢法: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;处于对称位置上的氢原子等效。
②烷基种数法:烷基有几种,一取代产物就有几种。
③替代法:
如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体,四氯苯也有3种同分异构体(将H替代Cl)。
(2)二取代或多取代产物种数的判断
定一移二法:对于二元取代物的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数目。注意防重复和防遗漏。
4.常见有机物的类别、官能团和典型代表物
类别
官能团
典型代表物的名称和结构简式
烃
烷烃
——
甲烷 CH4
烯烃
双键
乙烯 CH2CH2
炔烃
三键
乙炔
芳香烃
——
苯
烃
的
衍
生
物
卤代烃
—X(X表示卤素原子)
溴乙烷 CH3CH2Br
醇
—OH 羟基
乙醇 CH3CH2OH
醚
醚键
乙醚 CH3CH2OCH2CH3
酚
—OH 羟基
苯酚
醛
醛基
乙醛
酮
羰基(酮基)
丙酮
羧酸
羧基
乙酸
酯
酯基
乙酸乙酯
5.有机反应类型
(1)取代反应
高中阶段涉及的以下反应都属于取代反应:
①烷烃的卤代反应
如CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
②苯或甲苯与浓硝酸的反应
如+HNO3+H2O。
③酯化反应
如CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O。
注意:①酯化反应中,参与反应的酸必须是有机酸或无机含氧酸;
②酯化反应的实质是“酸脱羟基醇脱氢”。
③水解反应。低聚糖、多糖、蛋白质在一定条件下均能发生水解反应,都属于取代反应。
注意:①取代反应一般需要在一定条件(如温度、压强、催化剂等外界条件)下进行,如甲烷与氯气发生取代反应必须在光照条件下才能进行;甲烷和氯气的混合物在室温、黑暗处不反应,可长期保存。
②取代反应的特点:“上一下一,取而代之”。
(2)加成反应
高中阶段主要掌握不饱和烃的加成反应。如:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br。
注意:①反应一定发生在不饱和键的两端,即不饱和键部分断裂,与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物。
②有些加成反应条件较简单,如乙烯和溴水的加成反应;有些反应条件较苛刻,如苯与氢气的加成反应。
③加成反应的特点:“断一加二”。“断一”是指双键或三键中的一个不稳定键断裂;“加二”是指在两个不饱和原子上各加一个其他原子或原子团。
(3)消去反应
有机物在适当条件下,从分子中脱去一个小分子(如水、HX等)而生成不饱和化合物(含双键或三键)的反应。
①醇的消去反应
如CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O。
②卤代烃的消去反应
如CH3CH2Cl+NaOHCH2=CH2↑+NaCl+H2O。
注意:卤代烃消去反应的条件是“强碱的醇溶液,加热”。
(4)聚合反应
①加聚反应
由含有不饱和键的低分子化合物通过加成反应生成高分子化合物,这样的聚合反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。
②缩聚反应
指单体间互相反应,在生成高分子的同时还生成小分子的反应。该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团和活性氢。
(5)有机氧化反应
有机物加氧或去氢的反应为氧化反应。
①有机物燃烧
如C2H5OH+3O22CO2+3H2O。
②催化氧化
如乙醇催化氧化生成乙醛:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
③与强氧化剂KMnO4(H+)的反应
如乙烯等含有碳碳双键的有机物能使酸性KMnO4溶液褪色。
(6)有机还原反应
有机物加氢或去氧的反应为还原反应。
①醛、酮、烯、炔、苯及其同系物、酚、不饱和油脂等的催化加氢。
②在一定条件下被还原为。
(7)其他反应
①颜色反应:如蛋白质与浓硝酸的颜色反应。
②银镜反应(属于氧化反应):如葡萄糖的银镜反应。
③分解反应:如十六烷的裂化反应。
1.[2020年新课标Ⅰ] 国家卫健委公布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案指出,乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸(CH3COOOH)、氯仿等均可有效灭活病毒。对于上述化学药品,下列说法错误的是
A.CH3CH2OH能与水互溶
B.NaClO通过氧化灭活病毒
C.过氧乙酸相对分子质量为76
D.氯仿的化学名称是四氯化碳
【答案】D
【解析】乙醇分子中有羟基,其与水分子间可以形成氢键,因此乙醇能与水互溶,A项正确;次氯酸钠具有强氧化性,其能使蛋白质变性,故其能通过氧化灭活病毒,B项正确;过氧乙酸的分子式为C2H4O3,故其相对分子质量为76,C项正确;氯仿的化学名称为三氯甲烷,D项错误。答案选D。
2.[2020年新课标Ⅰ] 紫花前胡醇可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。有关该化合物,下列叙述错误的是
A.分子式为C14H14O4
B.不能使酸性重铬酸钾溶液变色
C.能够发生水解反应
D.能够发生消去反应生成双键
【答案】B
【解析】根据该有机物的分子结构可以确定其分子式为C14H14O4,A项正确;该有机物的分子在有羟基,且与羟基相连的碳原子上有氢原子,故其可以被酸性重铬酸钾溶液氧化,能使酸性重铬酸钾溶液变色,B项错误;该有机物的分子中有酯基,故其能够发生水解反应,C项正确;该有机物分子中与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,故其可以在一定的条件下发生消去反应生成碳碳双键,D项正确。答案选B。
3.[2020年新课标Ⅱ] 吡啶()是类似于苯的芳香化合物,2-乙烯基吡啶(VPy)是合成治疗矽肺病药物的原料,可由如下路线合成。下列叙述正确的是
A.Mpy只有两种芳香同分异构体 B.Epy中所有原子共平面
C.Vpy是乙烯的同系物 D.反应②的反应类型是消去反应
【答案】D
【解析】MPy有3种芳香同分异构体,分别为:甲基在N原子的间位C上、甲基在N原子的对位C上、氨基苯,A项错误;EPy中有两个饱和C,以饱和C为中心的5个原子最多有3个原子共面,所以EPy中所有原子不可能都共面,B项错误;VPy含有杂环,和乙烯结构不相似,故VPy不是乙烯的同系物,C项错误;反应②为醇的消去反应,D项正确。答案选D。
4.[2020年新课标Ⅲ]金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构式如下:
下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是
A.可与氢气发生加成反应 B.分子含21个碳原子
C.能与乙酸发生酯化反应 D.不能与金属钠反应
【答案】D
【解析】该物质含有苯环和碳碳双键,一定条件下可以与氢气发生加成反应,A项正确;根据该物质的结构简式可知该分子含有21个碳原子,B项正确;该物质含有羟基,可以与乙酸发生酯化反应,C项正确;该物质含有普通羟基和酚羟基,可以与金属钠反应放出氢气,D项错误。答案选D。
5.[2020年山东新高考] α-氰基丙烯酸异丁酯可用作医用胶,其结构简式如下。下列关于α-氰基丙烯酸异丁酯的说法错误的是
A.其分子式为 C8H11NO2
B.分子中的碳原子有3种杂化方式
C.分子中可能共平面的碳原子最多为6个
D.其任一含苯环的同分异构体中至少有4种不同化学环境的氢原子
【答案】C
【解析】结合该分子的结构简式可以看出,其分子式为C8H11NO2,A项正确;该分子中含-C≡N(氰基)、(碳碳双键)以及碳碳单键,它们采用的杂化类型分别是sp杂化、sp2杂化和sp3杂化共3种杂化方式,B项正确;碳碳双键、碳氧双键中碳原子共平面、(氰基)共直线,O原子采用sp3杂化,为V型结构,链状的碳碳单键中最多有两个C原子共平面,则该分子中可能共平面的C原子可表示为:,C项错误;该分子中的不饱和度为4,含苯环的同分异构体中,等效氢原子种类最少的应具有对称结构,其同分异构体之一的结构简式如,该分子的等效氢为4种,D项正确。答案选C。
6.[2020年7月浙江选考] 下列说法不正确的是
A.相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧,放出的热量依次增加
B.油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分
C.根据纤维在火焰上燃烧产生的气味,可以鉴别蚕丝与棉花
D.淀粉、纤维素、蛋白质都属于高分子化合物
【答案】A
【解析】由于等质量的物质燃烧放出的热量主要取决于其含氢量的大小,而甲烷、汽油、氢气中H的百分含量大小顺序为:汽油
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