2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：选修5第1节认识有机化合物


第1节　认识有机化合物
[考试说明]　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，了解有机物分子中的官能团，能正确表示它们的结构。3.了解测定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法(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。
[命题规律]　本节内容是高考化学选考中的必考点，考点如下：一是判断有机分子中的官能团并书写其结构简式或名称；二是有机化合物的结构和命名。有机物命名中，烷烃和烯烃的命名是考试的重点；三是同分异构体的书写及判断，它是高考必考内容；四是有机化合物分子式及结构的确定，特别是确定分子结构的物理方法，如红外光谱和核磁共振氢谱。
考点1　有机化合物的分类及官能团
知识梳理
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．根据分子中碳骨架的形状分类

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)有机物的主要类别、官能团和典型代表物




(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“C====C”，碳碳三键为

(2)苯环不属于官能团。




判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1) 的官能团是苯环与羧基。(×)
错因：苯环不属于官能团。
(2)官能团相同的物质一定是同一类物质。(×)
错因：官能团相同也不一定是同类物质。如：。
(3) 属于苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物。(×)
错因：苯的同系物要求仅含一个苯环、侧链为烷基，故不属于苯的同系物。
(4) 含有醛基，属于醛类。(×)
错因：属于酯类。
(5)乙烯、环己烷、乙炔、苯乙烯都属于脂肪烃。(×)
错因：苯乙烯属于芳香烃。
(6)分子式为C4H10O的物质，可能属于醇类或醚类。(√)
错因：___________________________________________
题组训练
题组一 官能团的识别
1．对下列物质的类别与所含官能团的判断中，不正确的是(　　)

答案　C
解析　含有—OH，且—OH不与苯环直接相连，属于醇，故A正确；含有羧基，属于羧酸类，故B正确；含有醛基，属于醛类，故C错误；含有溴原子，属于卤代烃类，故D正确。

2．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　本题考查了有机物的结构及官能团知识。由S­诱抗素的分子结构图可知，该分子中并不含有苯环
题组二 有机物的分类
3．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。
考点2　有机化合物的结构特点、同分异构体
知识梳理
1.有机物中碳原子的成键特点

2．有机化合物的同分异构现象




(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)“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)。
(3)常见官能团类别异构




判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)CH3CH2OH与CH2OHCH2OH是同系物。(×)
错因：同系物是结构相似、分子组成差一个或若干个—CH2—原子团。
(2)分子中碳原子数小于4的烷烃无同分异构体。(√)
错因：________________________________________________________________________
(3)丙基(—C3H7)结构仅有一种。(×)
错因：丙基结构有两种，即—CH2CH2CH3和

(4)C(CH3)4的一氯代物只有两种。(×)
错因：C(CH3)4分子中H的种类只有一种，故一氯代物只有一种。
(5)C3H8的二氯代物和六氯代物都有4种。(√)
错因：_______________________________________
(6)相同碳原子数的饱和一元醛和饱和一元醇互为同分异构体。(×)
错因：相同碳原子数的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体。
题组训练
题组一 正确表示有机物
1．下列有关有机物的组成和结构的说法正确的是(　　)
A．金刚烷()的分子式为C10H14
B．聚丙烯的结构简式为
C．分子式为CH4O和C2H6O的物质一定互为同系物
D．环戊二烯()分子中最多有9个原子在同一平面
答案　D
解析　金刚烷含有4个,6个—CH2—，分子式为C10H16，A错误；聚丙烯的结构简式为，B错误；CH4O只能为CH3OH，而C2H6O可以为CH3CH2OH、CH3OCH3，CH3OH和CH3CH2OH是同系物，而CH3OH和CH3OCH3不是同系物，C错误；根据甲烷分子中最多有3个原子在同一平面，乙烯中所有原子在同一平面可知，中最多有9个原子在同一平面，D对。
题组二 同分异构体的判断与书写
2．下列物质的同分异构体数目最多的是(不考虑立体异构)(　　)
A．C4H8与HCl的加成产物
B．的一硝基取代物
C．分子式为C4H8O2能与NaOH溶液反应的有机物
D．分子式为C6H14含有3个甲基的有机物
答案　C
解析　选项A，C4H8与HCl加成生成的C4H9Cl共有4种同分异构体；选项B，题给有机物结构对称，其一硝基取代物有3种；选项C，符合要求的有机物是酯或羧酸，其中酯有4种，羧酸有2种，共6种；选项D，该有机物只能含有一个支链且该支链为甲基，只有2种不同的结构。
3．分子式为C5H10且含有碳碳双键的有机物共有(不考虑顺反异构)(　　)
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
答案　D
解析　当主链为5个碳原子且有碳碳双键时，符合题述条件的有机物的碳骨架结构为C===C—C—C—C、C—C===C—C—C；当主链为4个碳原子且有碳碳双键时，符合

4．下列选项中的物质属于官能团异构的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2
B．CH2===C(CH3)2和CH3CH===CHCH3
C．CH3CH2OH和CH3OCH3
D．CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH
答案　C
解析　官能团异构是指有机化合物分子式相同，但官能团不同的同分异构体。A项中的两种物质属于碳链异构；B项中的两种物质的官能团都是，D项中的两种物质的官能团都是—COOH，均属于位置异构；C项中的两种物质的官能团分别是—OH和醚键，官能团不同，属于官能团异构。

含官能团的有机物同分异构体书写的一般步骤
按碳链异构⇒位置异构⇒官能团异构的顺序书写。实例：(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)

考点3　有机化合物的命名
知识梳理
1.烷烃的命名
(1)习惯命名法


(2)系统命名法
⇨⇨⇨⇨⇨

2．烯烃和炔烃的命名

3．苯的同系物的命名
(1)苯作为母体，其他基团作为取代基。
例如：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，其有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示。
(2)将某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次给另一个甲基编号。

4．含官能团有机物的命名




(1)烷烃的系统命名法给主链碳原子编号时的三原则
原则
解释
首先要考虑“近”
以离支链较近的主链一端为起点编号
同“近”考虑“简”
有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号
同“近”、同“简”，考虑“小”
若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其他支链，从主链的两个方向编号，可得到两种不同的编号系列，两系列中各位次之和最小者即为正确的编号

(2)含有两个或以上相同官能团的有机物命名要命之为“某二……”不能命之为“二某……”如：叫“乙二醇”不能叫“二乙醇”；再如CH2＝CHCH＝CH2叫“1,3­丁二烯”不能命之为“1,3­二丁烯”。
(3)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。
(4)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。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1) 　1,4－二甲基丁烷。(×)
错因：主链选择错误，正确命名为2­甲基戊烷。
(2) 　1,3,5－三己烯。(×)
错因：主链名称错误，应为：1,3,5­己三烯。
(3) 　2－甲基－3－丁醇。(×)
错因：编号时应让官能团的位号较小，正确名称应为：3­甲基­2­丁醇。
(4) 　二溴乙烷。(×)
错因：官能团溴原子的位号没有标明。应为：1,2­二溴乙烷。
(5) 2－甲基－2,4－己二烯。(√)
错因：__________________________________________
题组训练
1．下列有机物的命名正确的是(　　)
A．3,3­二甲基­4­乙基戊烷
B．3,3,4­三甲基己烷
C．2­甲基­4­乙基­1­戊烯
D．2,2­二甲基­3­戊炔
答案　B
解析　3,3­二甲基­4­乙基戊烷的结构简式是
，选错了主链，正确命名应是3,3,4­三甲基己烷，A错误，B正确；主链不是最长，依据系统命名法得到名称为2,4­二甲基­1­己烯，C错误；从离三键近的一端开始编号，依据系统命名法得到名称为4,4­二甲基­2­戊炔，D错误。
2．(1)具有复合官能团的复杂有机物中官能团具有各自的独立性，在不同条件下所发生的化学反应可分别从各官能团讨论。根据下图回答：

该物质具有的官能团是________、________(填化学式)，所以该物质既可以归为________类又可以归为________类(填有机物的类别)。
(2)写出下列化合物的名称或结构简式：

③2,4­二甲基己烷的结构简式为____________。
答案　(1)—COOH　—CHO　羧酸　醛
(2)①3­甲基­2­乙基­1­戊烯　②1,2­二甲基­4­乙基苯

解析　(1)有机物含有的官能团有羧基和醛基，所以这个化合物可归为羧酸类或醛类。
中含碳碳双键的最长碳链含有5个碳原子，为戊烯，在3号碳原子上有一个甲基，在2号碳原子上有一个乙基，命名为3­甲基­2­乙基­1­戊烯；②有苯环的有机物，命名时可以依次编号命名，命名为1,2­二甲基­4­乙基苯；③根据2,4­二甲基己烷的名称可知，在主链上有6个碳原子，在2号和4号碳原子上各有一个甲基，结构简式为

考点4　研究有机物的一般步骤和方法
知识梳理
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

(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。
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。
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。
如图所示为戊烷的质谱图。

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。
例如：某未知物(C2H6O)的红外光谱图(如图所示)上发现有O—H键、C—H键和C—O键的振动吸收。

因此，可以初步推测该未知物是含羟基的化合物，结构简式可写为C2H5OH。
(2)核磁共振氢谱

例如：未知物C2H6O的核磁共振氢谱若如图甲所示，则结构简式为：CH3CH2OH；若如图乙所示，则结构简式为：CH3OCH3。




(1)确定有机物分子式的实验方法

(2)确定有机物分子式的一般规律
①最简式规律
最简式
对应物质
CH
乙炔、苯、苯乙烯
CH2
烯烃、环烷烃
CH2O
甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖

②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。
③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C2H5的有机物，扩大2倍为C4H10为丁烷。
④“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，直到合适为止。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)某物质完全燃烧生成CO2和H2O，则该有机物中一定有C、H、O三种元素。(×)
错因：烃及烃的含氧衍生物完全燃烧的产物均为CO2和H2O。
(2)碳氢质量比为3∶1的有机物一定是CH4。(×)
错因：不一定，如CH3OH中碳氢质量比也为3∶1。
(3)根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点相差大于30 ℃为宜。(√)
错因：__________________________________________________
(4)对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团。(√)
错因：___________________________________________________
(5)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：该有机物中有4种氢原子，峰面积之比为3∶2∶2∶1。
(6)用核磁共振氢谱不能区分HCOOCH3和
HCOOCH2CH3。(×)
错因：核磁共振氢谱中HCOOCH3共2种峰且面积之比为1∶3，而HCOOCH2CH3共3种峰，峰面积之比为1∶2∶3，所以可以区分。
题组训练
题组一 有机物的分离提纯
1．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．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　溴与NaOH反应生成易溶于水的NaBr、NaBrO，然后分液，A正确；溴易溶于苯，溴与苯酚生成的三溴苯酚也易溶于苯，B错误；水与生石灰反应生成Ca(OH)2，蒸馏即可得到纯净的乙醇，C正确；乙酸与Na2CO3反应，乙醇溶于水，D正确。
2．下列所采取的分离方法正确的是(　　)
A．由于碘在酒精中的溶解度大，所以可用酒精将碘水中的碘萃取出来
B．水的沸点是100 ℃，酒精的沸点是78.5 ℃，所以可用直接加热蒸馏法使含水酒精变为无水酒精
C．分离苯和硝基苯的混合物可用蒸馏法
D．可用苯将溴从溴苯中萃取出来
答案　C
解析　酒精与水互溶，故不能用作萃取剂，A错误；水与酒精到一定浓度会形成共沸物，不能直接用蒸馏法得到无水酒精，应先加入生石灰，再进行蒸馏，B错误；苯与硝基苯的沸点相差较大，可用蒸馏法将两者分离，C正确；苯与溴苯互溶，因此不能用苯作萃取剂将溴从溴苯中萃取出来，D错误。
题组二 有机物分子式的确定
3．(1)有机物A中只含C、H、O三种元素，A的蒸气密度是相同状况下氢气密度的83倍，分子中碳原子总数是氧原子总数的3倍，则A的分子式为________。
(2)芳香烃B的相对分子质量在100～110之间，1 mol B充分燃烧可生成72 g水，则B的分子式是________。
(3)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________。
答案　(1)C9H10O3　(2)C8H8　(3)C4H10O　C4H10O
解析　(1)A的相对分子质量＝2×83＝166，设A的分子式为C3xHyOx，当x＝3时，y＝10，则A的分子式为C9H10O3。
(2)72 g水为72 g÷18 g·mol－1＝4 mol,1个B分子中含有8个氢原子，B分子中碳原子的相对原子质量之和介于92～102之间，92÷12＝7余8,102÷12＝8余6，因碳原子个数为整数，故为8，即B的分子式为C8H8。
(3)有机物中C、H、O的原子个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶≈4∶10∶1，该有机物的实验式为C4H10O。因其相对分子质量为74，则分子式为C4H10O。
题组三 有机物结构式的确定
4．某化学式为C3H6O2的有机物的核磁共振氢谱有三个信号峰，其强度比为3∶2∶1，则该有机物的结构简式不可能是(　　)
A．CH3CH2COOH B．CH3COOCH3
C．HCOOCH2CH3 D．CH3COCH2OH
答案　B
解析　核磁共振氢谱有三个信号峰，说明有三种化学环境不同的氢原子，而且其个数比为3∶2∶1。B项，CH3COOCH3有两种氢原子，且氢原子个数比为1∶1，符合题意。
5．为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：
(1)将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质的实验式是________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图所示的质谱图，则其相对分子质量为________，该物质的分子式是________。


(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式：
____________________________________________________。
(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如，甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3，有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图甲所示。

经测定，有机物A的核磁共振氢谱如图乙所示，则A的结构简式为________________。
答案　(1)C2H6O　(2)46　C2H6O　(3)CH3CH2OH、CH3OCH3
(4)CH3CH2OH
解析　(1)根据题意有n(H2O)＝0.3 mol，则n(H)＝0.6 mol；n(CO2)＝0.2 mol，则n(C)＝0.2 mol。根据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3 mol＋2×0.2 mol－2×＝0.1 mol，则N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O。
(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。
(3)由A的分子式C2H6O可知，A为饱和化合物，推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。
(4)分析A的核磁共振氢谱可知A有3种不同化学环境的H原子，而CH3OCH3只有1种H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。
高考真题实战
1．(2017·北京高考)我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下：

下列说法不正确的是(　　)
A．反应①的产物中含有水
B．反应②中只有碳碳键形成
C．汽油主要是C5～C11的烃类混合物
D．图中a的名称是2­甲基丁烷
答案　B
解析　根据原子守恒，CO2和H2反应生成CO，同时还有H2O生成，A正确；由图可知，反应②中除有碳碳键形成外，还有碳氢键形成，B错误；汽油主要是C5～C11的烃的混合物，C正确；由图中a的球棍模型可知，a的结构简式为，名称为2­甲基丁烷，D正确。
2．(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
答案　D
解析　轴烯与苯的分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确。
3．(2016·上海高考)烷烃的命名正确的是(　　)
A．4­甲基­3­丙基戊烷 B．3­异丙基己烷
C．2­甲基­3­丙基戊烷 D．2­甲基­3­乙基己烷
答案　D
解析　选择分子中含有碳原子数最多且支链多的碳链为主链，并从离支链较近的一端给主链的碳原子编号，该物质的名称是2­甲基­3­乙基己烷，故D正确。
4．(2016·海南高考)(双选)下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为2∶1的有(　　)
A．乙酸甲酯 B．对苯二酚
C．2­甲基丙烷 D．对苯二甲酸
答案　BD
解析　乙酸甲酯中含有2种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，其峰面积之比为1∶1，A错误；对苯二酚中含有两种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，其峰面积之比为2∶1，B正确；2­甲基丙烷中含有2种氢原子，核磁共振氢谱中出现两组峰，其峰面积之比为9∶1，C错误；对苯二甲酸中含有2种氢原子，核磁共振氢谱中出现两组峰，其峰面积之比为2∶1，D正确。
5．(2017·高考题组)(1)(全国卷Ⅱ)A(C2H4O)的核磁共振氢谱为单峰；B(C3H8O)的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积之比为6∶1∶1，则①A的结构简式为________，②B的化学名称为：________。
(2)(天津高考) 分子中不同化学环境的氢原子共有________种，共面原子数目最多为________；的名称为：________。
(3)(江苏高考) 中的含氧官能团名称为________和________。
答案　(1)①　②2­丙醇(或异丙醇)
(2)4　13　2­硝基甲苯(或邻硝基甲苯)
(3)醚键　酯基
解析　(1)①由A中碳、氢原子个数关系可知，A分子中可能有一个双键或一个环；由题给信息“A的核磁共振氢谱为单峰”可知，A分子有对称性，由此可写出A的结构简式为；②由“B的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为6∶1∶1”可知，B为CH3CH(OH)CH3，化学名称为2­丙醇(或异丙醇)。
(2)甲苯分子中共有4种氢原子： ；苯环上的原子及与苯环直接相连的原子共12个原子一定共面，又因C—C键可旋转，因此CH3上最多有1个氢原子与苯环共面，故共面的原子最多有13个。
6．(高考题组)写出下列有机物的名称。
(1)(2016·全国卷Ⅰ) 的化学名称是________。
(2)(2016·全国卷Ⅲ) 的化学名称是________。
(3)(2015·全国卷Ⅱ)HOCH2CH2CHO的化学名称为________。
(4)(2015·重庆高考)CH2===CHCH3的化学名称是________。
答案　(1)己二酸　(2)苯乙炔　(3)3－羟基丙醛　(4)丙烯
解析　(1)属于二元羧酸，含有6个碳原子，名称为己二酸或1,6­己二酸。
(3)相当于—OH取代丙醛中H原子，故命名为3－羟基丙醛。
(4)属于烯烃，有3个碳，故名称为丙烯。