2021届高考化学人教版一轮创新教学案：第13章第38讲　认识有机化合物

第38讲　认识有机化合物

1.有机化合物及其成键特征

(1)有机化合物：有机化合物是指大多数含碳元素的化合物，但含碳化合物CO、CO2、碳酸及碳酸盐属于无机物。

(2)有机物分子中碳原子的成键特征

①碳原子的最外层有4个电子，可与其他原子形成4个共价键，而且碳原子之间也能相互形成共价键。

②碳原子之间不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键及苯环中的特殊键。

③多个碳原子可以相互结合形成碳链，也可以形成碳环，碳链或碳环上还可以连有支链。

2．有机物的分类

(1)根据分子组成中是否有C、H以外的元素，分为烃和烃的衍生物。

(2)根据碳的骨架分类

(3)按官能团分类

①烃的衍生物：烃分子里的氢原子被其他原子或原子团取代后的产物。

②官能团：决定有机化合物特殊性质的原子或原子团。

③常见有机物的主要类别、官能团和典型代表物

续表

3．有机化合物的同分异构现象

4．有机化合物的命名

(1)烷烃的命名

①习惯命名法

正戊院            异戊烷              新戊烷

②系统命名法

命名为5­甲基­3,6­二乙基壬烷。

(2)烯烃和炔烃的命名

命名为4,5­二甲基­2­己炔。

(3)苯的同系物的命名

①苯的一元取代物的命名：将苯环侧链的烷基作为取代基，称为“某苯”。如称为甲苯，

称为乙苯。

②苯的二元取代物的命名

a．习惯命名法

当苯分子中有两个氢原子被取代后，取代基在苯环上有邻、间、对3种位置，取代基的位置可分别用“邻”“间”和“对”来表示。

b．系统命名法(以二甲苯为例)

若将苯环上的6个碳原子编号，以某个甲基所在的碳原子的位置为1号，选取最小位次号给另一个甲基编号。

(4)醇、醛、羧酸的命名

(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。

5．研究有机物的一般步骤和方法

(1)研究有机化合物的基本步骤

纯净物    确定实验式       确定分子式  确定结构式

(2)分离、提纯有机化合物的常用方法

①蒸馏和重结晶

②萃取分液

a．常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

b．液—液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。

c．固—液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

(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)有机物分子结构的鉴定

①红外光谱

分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同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

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)CH3CH2OH与CH2OHCH2OH是同系物。(×)

错因：一元醇与二元醇的官能团个数不同，不是同系物。

(2)官能团相同的物质一定是同一类物质。(×)

错因：醇和酚官能团都是—OH，但不属于同一类物质。

(3) 属于苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物。(×)

错因：苯的同系物只有一个苯环，且侧链为烷基。

(4) 的名称为2－甲基－2,4－二己烯。(×)

错因：名称为：2­甲基­2,4­己二烯。

(5)根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点有差别就可以。(×)

错因：沸点相差30_℃及以上为宜。

(6)有机物核磁共振氢谱中会出现三组峰，且峰面积之比为3∶4∶1。(×)

错因：该有机物核磁共振氢谱中会出现四组峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1。

2．教材改编题

(据人教选修五P6T3)请写出官能团的名称，并按官能团的不同对下列有机物进行分类。

(1)CH3CH===CH2________；________。

(2)CH≡C—CH2CH3________；________。

(3) ________；________。

(4) ________；________。

(5) ________；________。

(6)CCl4________；________。

答案　(1)碳碳双键　烯烃　(2)碳碳三键　炔烃　(3)羟基　酚　(4)醛基　醛　(5)酯基　酯　(6)氯原子　卤代烃

考点一　官能团与有机物的分类及有机物的命名

1．官能团的书写必须注意规范性，例如碳碳双键为“”，而不能写成“”，碳碳三键为“”，而不能写成“”，醛基应为“—CHO”，而不能写成“—COH”。

2．苯环不属于官能团，但是芳香化合物与链状有机物或脂环有机物相比，有明显不同的化学特性，这是由苯环的特殊结构所决定的。

3．某些有机物的官能团相似，极易混淆。主要有下列三组有机物。

(1)醇和酚：这两类有机物中都含有羟基(—OH)。羟基与苯环直接相连形成的化合物属于酚；而与其他烃基相连形成的化合物则属于醇。如属于酚，而属于醇。

(2)醛和酮：这两类有机物中都含有。当与—H相连时(即分子中含有)形成的化合物属于醛；当两端都与烃基相连时(即分子中含有)形成的化合物属于酮。

(3)羧酸和酯：这两类有机物中都含有。当的—O—端与—H相连时(即分子中含有)形成的化合物属于羧酸；当的—O—端与烃基相连时(即分子中含有)形成的化合物属于酯。

4．有机物命名时常用到的四种字及含义。

(1)烯、炔、醇、醛、酮、羧酸、酯……指官能团；

(2)1、2、3……指官能团或取代基的位置；

(3)二、三、四……指官能团或取代基的个数，该个数要写在烯、炔、醇……的前面，如“1,3­丁二烯”，不能写成“1,3­二丁烯”。

(4)甲、乙、丙、丁、戊……指碳原子数。

5．烷烃系统命名时不能出现“1­甲基”“2­乙基”字样。

6．带官能团有机物系统命名时，选主链、编号位要围绕官能团进行，且要注明官能团的位置及数目。

7．书写有机物名称时不要遗漏阿拉伯数字之间的逗号及与汉字之间的短线。

1．北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S­诱抗素制剂，以保持鲜花盛开。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

答案　A

解析　从图示可以分析，该有机物的结构中存在3个碳碳双键、1个醇羟基、1个羰基、1个羧基。

2．根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是(　　)

C．CH3CH(C2H5)CH2CH2CH3　2­乙基戊烷

D．CH3CH(NO2)CH2COOH　3­硝基丁酸

答案　D

解析　甲基和双键位置编号错误，正确命名应该为4­甲基­2­戊烯，A错误；该有机物有5个碳，为戊烷，正确命名应该为异戊烷，B错误；烷烃的命名中出现2­乙基，说明选取的主链不是最长碳链，该有机物正确命名应该为3­甲基己烷，C错误；该有机物分子中含有硝基和羧基，属于硝基羧酸，编号从距离羧基最近的一端开始，该有机物命名为3­硝基丁酸，D正确。

考点二　同分异构现象与同分异构体

1．同分异构体的分子式相同，相对分子质量相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H6与HCHO，C2H5OH与HCOOH不是同分异构体。

2．同分异构体的最简式相同。但最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6，HCHO与CH3COOH不是同分异构体。

3．常见官能团异构

3．下列说法中正确的是(　　)

A．H2和D2互为同位素

C．H、D、T互为同素异形体

答案　D

解析　质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，同位素的研究对象是原子，H2和D2是单质，所以不互为同位素，故A错误；是四面体结构，其没有同分异构体，所以是同一种物质，故B错误；H、D、T互为同位素，故C错误。

4．(2019·资阳市高三第二次诊断性考试)符合下列条件的同分异构体的结构简式为________。

a．相对分子质量比大42的苯的同系物

b．与酸性KMnO4反应能生成二元羧酸

c．仅有3种等效氢

答案　

解析　由a可知该物质比甲苯多3个C，由b可知该物质苯环上有2个取代基，其中取代基为—CH3和

—CH2CH2CH3，在苯环上有邻、间、对3种同分异构体，取代基为—CH3和—CH(CH3)2，在苯环上有邻、间、对3种同分异构体，取代基为2个—CH2CH3，在苯环上有邻、间、对3种同分异构体，共9种，其中有3种等效氢的结构简式为。

考点三　有机物的分离、提纯和结构式的确定

1．有机物的分离、提纯

2．确定有机物分子式的规律

(1)最简式规律

(2)“商余法”推断烃的分子式(设烃的相对分子质量为M)

的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。

(3)若实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是分子式，如实验式为CH4O，则分子式必为CH4O，结构简式为CH3OH；

若实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为分子式，如实验式为CH3O的有机物，扩大2倍，可得C2H6O2，此时氢原子数已达到饱和，则分子式为C2H6O2。

3．确定有机物的结构式的方法

(1)通过价键规律确定

某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式，如C2H6，根据碳元素为4价，氢元素为1价，碳碳可以直接连接，可知只有一种结构：CH3—CH3；同理，由价键规律，CH4O也只有一种结构：CH3—OH。

(2)通过红外光谱确定

根据红外光谱图可以确定有机物中含有何种化学键或官能团，从而确定有机物的结构。

(3)通过核磁共振氢谱确定

根据核磁共振氢谱中峰的种类数和面积比，可以确定不同化学环境下氢原子的种类数及个数比，从而确定有机物的结构。

5．核磁共振氢谱在化学上有重要应用，根据不同化学环境的氢原子在核磁共振氢谱中给出的信号不同，可以确定有机物分子中氢原子的类型。下列有机物分子在核磁共振氢谱图中只有1组吸收峰的是(　　)

A．CH3OH  B．HCHO

C．HCOOH  D．CH3COOCH3

答案　B

解析　A项，CH3OH有2种不同类型的氢原子，所以在核磁共振氢谱图中有2组吸收峰，错误。B项，只有1种氢原子，所以在核磁共振氢谱图中只有1组吸收峰，正确。C项，有2种不同的氢原子，所以在核磁共振氢谱图中有2组吸收峰，错误。D项，有2种不同类型的氢原子，所以在核磁共振氢谱图中有2组吸收峰，错误。

6．某有机化合物A的相对分子质量为136，分子式为C8H8O2。A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱和核磁共振氢谱如图所示。下列关于有机化合物A的说法中不正确的是(　　)

A．有机化合物A属于酯类化合物，在一定条件下能发生水解反应

B．有机化合物A在一定条件下可与3 mol H2发生加成反应

C．符合题意的有机物只有1种

D．A的同分异构体中含有苯环和羧基的化合物只有1种

答案　D

解析　苯环上只有一个取代基，则苯环上有三种氢原子，苯基(C6H5—)的相对分子质量是77，则取代基的相对分子质量是59，根据核磁共振氢谱可知，有机化合物A中含有四种氢原子，故取代基上的氢原子是等效的，再根据红外光谱可判断，A的结构简式是，故A、B、C均正确。符合题意的A的同分异构体为

，故D错误。

　　建议用时：40分钟　　　满分：100分

一、选择题(每题6分，共42分)

1．下列物质的分类中，所属关系不符合“X包含Y、Y包含Z”的是(　　)

答案　D

解析　环己烷属于环烷烃，不属于烯烃，D错误。

2．下列物质的类别与所含官能团都正确的是(　　)

A．①②③④⑤  B．②③④

C．②④⑤  D．②④

答案　C

解析　①的官能团是醇羟基，属于醇；②的官能团是羧基，属于羧酸；③的官能团是酯基，属于酯；④的官能团是醚键，属于醚；⑤的官能团是羧基，属于羧酸。

3．根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是(　　)

A．3­甲基­1,3­丁二烯

B．2­羟基丁烷

C．CH3CH(C2H5)CH2CH2CH3　2­乙基戊烷

D．CH3CH(NH2)CH2COOH　3­氨基丁酸

答案　D

解析　A正确命名应该是2­甲基­1,3­丁二烯；B正确命名应该是2­丁醇；C正确命名应该是3­甲基己烷。

4．工业上或实验室提纯以下物质的方法中不合理的是(括号内为杂质)(　　)

A．溴苯(溴)：加NaOH溶液，分液

B．苯(苯酚)：加入浓溴水，分液

C．乙醇(水)：加新制生石灰，蒸馏

D．乙酸乙酯(乙酸、乙醇)：加饱和碳酸钠溶液，分液

答案　B

解析　溴易溶于苯，溴与苯酚生成的三溴苯酚也易溶于苯，B不合理。

5．已知有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图，下列说法错误的是(　　)

A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键

B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子

C．若A的化学式为C3H6O，则其结构简式为CH3COCH3

D．仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数

答案　C

解析　CH3COCH3中只有一种氢原子，不符合题意，C错误；核磁共振氢谱可判断氢原子种类，但仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数，D正确。

6．(2019·湖北八校高三联考)有机物的结构可用“键线式”表示，如CHCH3CHCH3可简写为，有机物X的键线式为。下列关于有机物X的说法正确的是(　　)

A．X的分子式为C7H8O3

B．X与乙酸乙酯含有相同的官能团

C．X能与酸性KMnO4溶液发生加成反应而褪色

D．有机物Y是X的同分异构体，能与碳酸氢钠溶液反应且遇FeCl3溶液显紫色，则Y的结构有3种

答案　D

解析　由有机物X的键线式可知其分子式为C7H6O3，A错误；乙酸乙酯中含有酯基，而X中含有羰基、羟基、碳碳双键、醚键，B错误；X中含有碳碳双键，可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色，C错误；由题意知，有机物Y的分子式为C7H6O3，含有苯环、羧基和羟基，羧基和羟基在苯环上有邻、间、对三种位置关系，则Y的结构有3种，D正确。

7．组成和结构可用表示的有机物共有(不考虑立体结构)(　　)

A．24种  B．28种

C．32种  D．36种

答案　D

解析　—C4H9有4种结构：—CH2CH2CH2CH3、

—CH2CH(CH3)2、—CH(CH3)CH2CH3、—C(CH3)3。

—C3H5Cl2有9种结构：，两个Cl原子的位置可以是①①、②②、③③、①②、①③、②③、⑤⑤、④⑤、⑤⑥。因此符合条件的同分异构体共有4×9＝36种，故D正确。

二、非选择题(共58分)

8．(15分)(1)的一种同分异构体是人体必需的氨基酸，试写出该氨基酸的结构简式：____________________。

(2)写出一个符合以下条件的的同分异构体的结构简式：____________________________。

①能与Fe3＋发生显色反应；

②能发生银镜反应和水解反应；

③苯环上一氯取代物只有1种。

(3)遇FeCl3溶液显紫色且苯环上有两个取代基的的同分异构体有________种。

(4) 的同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有________种，其中核磁共振氢谱为5组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的为____________________(写结构简式)。

答案　

解析　(2)由条件①可知该同分异构体中含有酚羟基；结合条件②知，该同分异构体中含有甲酸酯基；再结合条件③，可写出符合条件的同分异构体为、。

(3)除苯环外不饱和度为1，还有2个碳原子、1个氧原子，可知除酚—OH外另一取代基为—CH===CH2，苯环上有邻、间、对三种结构。

(4)根据限定条件确定含有酚羟基和醛基两种官能团，步骤是先确定—OH和—CHO在苯环上的位置，再定最后一个饱和C原子的位置。

9．(14分)(1)有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和粘合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验：

　(2)Diels­Alder反应为共轭双烯与含有碳碳双键或碳碳三键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应，最简单的反应是：是由A(C5H6)和B经Diels­Alder反应制得。

①Diels­Alder反应属于________反应(填反应类型)，A的结构简式为________。

②写出与互为同分异构体，且一溴代物只有两种的芳香烃的名称：________；写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件：_______________________________________________________。

答案　(1)①100　②C5H8O2　③(CH3)2C(CHO)2

(2)①加成反应　　②均三甲苯(或1,3,5­三甲苯)　溴单质/光照；液溴/FeBr3

解析　(1)①质谱图中的最大质荷比即为X的相对分子质量，所以X的相对分子质量是100；②10.0 g X的物质的量是0.1 mol，完全燃烧生成水的质量是7.2 g，产生水的物质的量是0.4 mol，生成二氧化碳的质量是22.0 g，物质的量是0.5 mol，则1 mol X分子中含有5 mol C原子，8 mol H原子，结合X的相对分子质量是100，所以X中O原子个数是＝2，因此X的分子式是C5H8O2；③根据题意，X分子中含有醛基，有2种H原子，且H原子个数比是3∶1，说明X分子中含有2个甲基，根据分子式确定其不饱和度为2，不含其他官能团，所以X分子中含有2个醛基，所以X的结构简式是(CH3)2C(CHO)2。

(2)①Diels­Alder反应使碳碳双键个数减少，且只有一种产物，所以属于加成反应；A的分子式是C5H6，根据Diels­Alder反应的特点及A与B加成的产物可知A为环戊二烯，B为1,3­丁二烯，A的结构简式是；②的分子式是C9H12，属于芳香烃的化合物中含有苯环，苯环的不饱和度为4，所以符合题意的同分异构体中不含其他官能团，则该芳香烃分子中只有烷基取代基，一溴代物只有2种，则苯环和取代基上各一种，所以该芳香烃为对称分子，所以只能是1,3,5­三甲苯；当取代侧链的H原子时，条件是光照、溴单质；当取代苯环上的H原子时，条件是FeBr3和液溴。

10．(2016·全国卷Ⅱ节选)(14分)氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为，从而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如下：

已知：

①A的相对分子质量为58，氧元素质量分数为0.276，核磁共振氢谱显示为单峰；

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________________。

(2)B的结构简式为________，其核磁共振氢谱显示为________组峰，峰面积比为________。

(3)由C生成D的反应类型为________。

(4)由D生成E的化学方程式为_______________________________。

(5)G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不含立体异构)

答案　(1)丙酮　(2) 2　6∶1

(3)取代反应

(5)8

解析　(1)A分子中的氧原子个数为≈1，则＝3……6，故A的分子式为C3H6O；A的核磁共振氢谱显示为单峰，说明分子中存在对称的两个—CH3，所以A的结构简式为，化学名称为丙酮。

(2)根据已知信息②可知和HCN可以发生加成反应生成 (B)，B的核磁共振氢谱显示为2组峰，峰面积比为6∶1。

(3)B的分子式为C4H7NO，C比B少2个H、1个O，说明B→C是消去反应，则C的结构简式为。C→D应是分子中—CH3上的H发生取代反应生成。

(5)与G具有相同官能团且能发生银镜反应的G的同分异构体应含有甲酸酯基、碳碳双键和氰基，符合条件的同分异构体有：、

11．(2019·吉林省实验中学模拟)(15分)CxHyOz是某一类有机化合物的通式，其相对分子质量为136，碳的质量分数是氧的质量分数的3倍。请完成下列问题：

(1)这一类有机化合物CxHyOz的化学式为________。

(2)若该类有机化合物CxHyOz属于酯类且分子中含有苯环，则其可能的同分异构体有多种。

在这些同分异构体中，若水解后能得到一种羧酸和一种醇，则其结构简式为：________________(任写一种，下同)；若水解后能得到一种羧酸和一种酚，则满足条件①的结构简式为________________，满足条件②的结构简式为________________。

①此化合物核磁共振氢谱中有四组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶3。

②此化合物苯环上的一氯代物有四种同分异构体。

(3)若有机化合物CxHyOz不能使FeCl3溶液显色，但可被新制的银氨溶液氧化，该物质与足量金属钠反应，能生成H2。请写出任意一种符合上述条件的CxHyOz的结构简式____________________。

答案　(1)C8H8O2

解析　(1)依据题意有：12x＋y＋16z＝136①、12x∶16z＝3∶1②，由②得x＝4z，代入①得：64z＋y＝136，若z＝1，则y＝72，不符合题意(舍去)；若z＝2，则y＝8，符合题意，故此类有机物的化学式为C8H8O2。

(2)C8H8O2属于酯类且分子中含有苯环，若水解后能得到一种羧酸(含有—COOH)和一种醇，则它的结构简式为；若水解后得到一种羧酸(含有—COOH)和一种酚，则满足核磁共振氢谱中有四组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶3的结构简式为，满足苯环上一氯代物有四种同分异构体的结构简式为。