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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<甲烷<氢气,故等质量的它们放出热量的多少顺序为:汽油<甲烷<氢气,A项错误;油脂在碱性条件下发生水解反应生成甘油和高级脂肪酸盐,高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,B项正确;蚕丝主要成分是蛋白质,灼烧时有烧焦羽毛的气味,而棉花则属于纤维素,灼烧时则基本没有气味,C项正确;高分子通常是指相对分子质量在几千甚至上万的分子,淀粉、纤维素和蛋白质均属于天然高分子化合物,D项正确。答案选D。
7.[2020年7月浙江选考] 有关的说法正确的是
A.可以与氢气发生加成反应 B.不会使溴水褪色
C.只含二种官能团 D.该物质与足量溶液反应,最多可消耗
【答案】A
【解析】中含有羟基、酯基和碳碳双键三种官能团,根据官能团的性质进行解答。
【详解】分子中含有苯环和碳碳双键,都能与H2发生加成反应, A项正确;分子中含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应导致溴水褪色, B项错误;分子中含有羟基、酯基和碳碳双键三种官能团, C项错误;1mol该物质酯基水解后生成的酚羟基和羧基均能和NaOH反应,1mol该物质与足量的NaOH溶液反应时最多可消耗2molNaOH,D项错误。答案选A。
8.[2020年山东新高考] 从中草药中提取的 calebin A(结构简式如下)可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于 calebin A的说法错误的是
A.可与FeCl3溶液发生显色反应
B.其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应
C.苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种
D.1mol该分子最多与8molH2发生加成反应
【答案】D
【解析】该有机物中含有酚羟基,可以与FeCl3溶液发生显色反应,A项正确;该有机物中含有酯基,酯在酸性条件下水解生成羧基,羧基能与Na2CO3溶液反应生成CO2,B项正确;该有机物中含有两个苯环,每个苯环上都含有三个氢原子,且无对称结构,所以苯环上一氯代物有6种,C项正确;该有机物中含有两个苯环、两个碳碳双键、一个羰基,每个苯环可以与3个氢气加成,每个双键可以与1个氢气加成,每个羰基可以与1个氢气加成,所以1mol分子最多可以与2×3+2×1+1=9mol氢气发生加成反应,D项错误。答案选D。
9.[2020年天津卷] 关于的说法正确的是
A.分子中有3种杂化轨道类型的碳原子
B.分子中共平面的原子数目最多为14
C.分子中的苯环由单双键交替组成
D.与Cl2发生取代反应生成两种产物
【答案】A
【解析】—CH3的碳原子有4个σ键,无孤对电子,是sp3杂化,苯环上的碳原子有3个σ键,无孤对电子,是sp2杂化,—C≡CH的碳原子有2个σ键,无孤对电子,是sp杂化,因此分子中有3种杂化轨道类型的碳原子,A项正确;根据苯中12个原子共平面,乙炔中四个原子共直线,甲烷中三个原子共平面,因此分子中共平面的原子数目最多为15个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面),B项错误;分子中的苯环中碳碳键是介于碳碳单键和双键之间独特的键,C项错误;与Cl2发生取代反应,取代甲基上的氢有一种产物,取代苯环上的氢有四种产物,因此取代反应生成五种产物,D项错误。答案选A。
10.[2020年天津卷] 下列说法错误的是
A.淀粉和纤维素均可水解产生葡萄糖
B.油脂的水解反应可用于生产甘油
C.氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元
D.淀粉、纤维素和油脂均是天然高分子
【答案】D
【解析】淀粉和纤维素都属于多糖,两者水解的最终产物都为葡萄糖,A项正确;油脂在酸性条件下水解成高级脂肪酸和甘油,在碱性条件下水解成高级脂肪酸盐和甘油,则油脂的水解反应可用于生产甘油,B项正确;氨基酸中含有氨基和羧基,氨基酸可以通过缩聚反应形成蛋白质,蛋白质水解最终生成氨基酸,故氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元,C项正确;天然高分子的相对分子质量是上万,淀粉和纤维素都是天然高分子,而油脂的相对分子质量还不到1000,故油脂不属于高分子,D项错误。答案选D。
11.[2020年江苏卷,不定项] 化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是
A.X分子中不含手性碳原子
B.Y分子中的碳原子一定处于同一平面
C.Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D.X、Z分别在过量NaOH溶液中加热,均能生成丙三醇
【答案】CD
【解析】X中红色碳原子为手性碳原子,A项错误;中与氧原子相连接的碳原子之间化学键为单键,可以旋转,因此左侧甲基上碳原子不一定与苯环以及右侧碳原子共平面,B项错误;中与羟基相连接的碳原子邻位碳原子上有氢原子,在浓硫酸作催化并加热条件下,能够发生消去反应,C项正确;中含有卤素原子,在过量氢氧化钠溶液并加热条件下能够发生取代反应生成丙三醇,在氢氧化钠溶液作用下先发生水解反应生成,然后在氢氧化钠溶液并加热条件下能够发生取代反应生成丙三醇,D项正确。答案选CD。
【点睛】醇类和卤代烃若发生消去反应,则醇分子中羟基(-OH)或卤代烃中卤原子相连的碳原子必须有相邻的碳原子,且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时,才可发生消去反应。
12.[2019新课标Ⅰ] 关于化合物2−苯基丙烯(),下列说法正确的是
A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色 B.可以发生加成聚合反应
C.分子中所有原子共平面 D.易溶于水及甲苯
【答案】B
【解析】2-苯基丙烯的分子式为C9H10,官能团为碳碳双键,能够发生加成反应、氧化反应和加聚反应。2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键,能够与高锰酸钾溶液发生氧化反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;2-苯基丙烯的官能团为碳碳双键,一定条件下能够发生加聚反应生成聚2-苯基丙烯,B项正确;有机物分子中含有饱和碳原子,所有原子不可能在同一平面。2-苯基丙烯中含有甲基,所有原子不可能在同一平面上,C项错误;2-苯基丙烯为烃类,分子中不含羟基、羧基等亲水基团,难溶于水,易溶于有机溶剂,则2-苯基丙烯难溶于水,易溶于有机溶剂甲苯,D项错误。答案选B。
【名师点睛】本题考查有机物的结构与性质,侧重分析与应用能力的考查,注意把握有机物的结构,掌握各类反应的特点,并会根据物质分子结构特点进行判断是解答关键。
13.[2019新课标Ⅱ] 分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)
A.8种 B.10种 C.12种 D.14种
【答案】C
【解析】C4H8ClBr可以看成丁烷中的2个H原子分别被1个Cl、1个Br原子取代,丁烷只有2种结构,氯原子与溴原子可以取代同一碳原子上的H原子,可以取代不同碳原子上的H原子,据此书写判断。先分析碳骨架异构,分别为 C-C-C-C 与2种情况,然后分别对 2 种碳骨架采用“定一移一”的方法分析,其中骨架 C-C-C-C 有、共 8 种,骨架有和, 4 种,综上所述,分子式为C4H8BrCl的有机物种类共8+4=12种,C项正确。答案选C。
14.[2019新课标Ⅲ] 下列化合物的分子中,所有原子可能共平面的是
A.甲苯 B.乙烷 C.丙炔 D.1,3−丁二烯
【答案】D
【解析】甲苯中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A项错误;乙烷是烷烃,所有原子不可能共平面,B项错误;丙炔中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,C项错误;碳碳双键是平面形结构,因此1,3-丁二烯分子中所有原子共平面,D项正确。答案选D。
15.[2019江苏] [双选]化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。
下列有关化合物X、Y的说法正确的是
A.1 mol X最多能与2 mol NaOH反应
B.Y与乙醇发生酯化反应可得到X
C.X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应
D.室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目相等
【答案】CD
【解析】X分子中,1mol羧基消耗1molNaOH,1mol由酚羟基形成的酯基消耗2molNaOH,所以1molX最多能与3molNaOH反应,A项错误;比较X与Y的结构可知,Y与乙酸发生酯化反应可得到X,B项错误;X和Y分子中都含有碳碳双键,所以均能与酸性高锰酸钾溶液反应,C项正确;X和Y分子中碳碳双键的位置相同,分别与足量Br2加成后产物的结构相似,所以具有相同数目的手性碳原子,都有3个,D项正确。答案选CD。
16.[2019北京] 交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)
A.聚合物P中有酯基,能水解
B.聚合物P的合成反应为缩聚反应
C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得
D.邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构
【答案】D
【解析】将X为、Y为带入到交联聚合物P的结构中可知,聚合物P是由邻苯二甲酸和丙三醇通过缩聚反应制备的,据此解题。根据X为、Y为可知,X与Y直接相连构成了酯基,酯基能在酸性或碱性条件下水解,A项错误;聚合物P是由邻苯二甲酸和丙三醇通过缩聚反应制备的,B项错误;油脂为脂肪酸甘油酯,其在碱性条件下水解可生成脂肪酸盐和甘油即丙三醇,C项错误;乙二醇的结构简式为HO-CH2CH2-OH,与邻苯二甲酸在聚合过程中只能形成链状结构,D项正确。答案选D。
17.4−甲基−2−乙基−1−戊烯经催化加氢所得产物名称为( )
A.2,4−二甲基己烷 B.2,5−二甲基戊烷
C.2−乙基−4−甲基戊烷 D.4−甲基−2−乙基戊烷
【答案】A
【解析】4−甲基−2−乙基−1−戊烯的结构简式为CH2=C(CH2CH3)CH2−CH(CH3)2,加成后所得产物的结构简式为CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)2,该烷烃的最长碳链含6个碳原子,甲基在2,4位置,则名称为2,4−二甲基己烷,答案选A。
18.有机物的结构可用“键线式”简化表示。如CH3−CH=CH−CH3可简写为。有机物X的键线式为。下列说法不正确的是
A.X的化学式为C8H8
B.有机物Y是X的同分异构体,且属于烃,则Y的结构简式可能为
C.X能使酸性的高锰酸钾溶液褪色
D.X与足量的H2在一定条件下反应可生成环状的饱和烃Z,Z的一氯代物有4种
【答案】D
【解析】有机物X的键线式为,分子中含8个C、8个H,含3个碳碳双键,结合烯烃的性质来解答。分子中含8个C、8个H,X的化学式为C8H8,A项正确;Y的结构简式为,X、Y的分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,且Y中含苯环只有C、H元素,Y属于芳香烃,B项正确;X中含碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项正确;X含双键,与足量的H2在一定条件下反应可生成环状饱和烃Z,Z中H原子种类是2,则其一氯代物是2种,D项错误。答案选D。
【名师点睛】烃的等效氢原子有几种,该烃的一元取代物的数目就有几种;在推断烃的二元取代产物数目时,可以采用一定一动法,即先固定一个原子,移动另一个原子,推算出可能的取代产物数目,然后再变化第一个原子的位置,移动另一个原子进行推断,直到推断出全部取代产物的数目,在书写过程中,要特别注意防止重复和遗漏。
19.下列关于有机化合物的认识不正确的是
A.含有的官能团有5种
B.蔗糖、麦芽糖的分子式都是C12H22O11,二者互为同分异构体
C.乙烯和甲烷可用酸性高锰酸钾溶液鉴别
D.在浓硫酸存在下,苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于取代反应
【答案】A
【解析】本题考查有机物的相关知识,意在考查考生对官能团、同分异构体、常见有机反应类型和有机物的性质的理解能力。含有的官能团有碳碳双键、羧基、羟基、酯基,共4种,A项错误;蔗糖、麦芽糖分子式相同,结构不同,互为同分异构体,B项正确;乙烯中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲烷不能,C项正确;硝基取代苯环上的H原子生成硝基苯,是取代反应,D项正确。答案选A。
20.关于有机物()的结构、性质有关的叙述正确的是
A.该物质所有原子可能在同一平面
B.与该物质具有相同官能团的芳香烃同分异构体有2种
C.该物质在一定条件下能发生加成反应、氧化反应、取代反应、加聚反应
D.1mol该物质最多可与1moBr2反应
【答案】C
【解析】结构中含苯环,且含碳碳双键,根据官能团的性质与芳香烃的化学反应分析作答。分子内存在甲基,甲基为四面体结构,所有原子不可能共平面,A项错误;若苯环上含2个取代基,且含碳碳双键,甲基、乙烯基还存在邻、间位,若只有一个侧链时,为−CH=CHCH3或−C(CH3)=CH2,因此与该物质具有相同官能团的芳香烃的同分异构体有4种,B项错误;化合物内含碳碳双键,可发生加成反应、氧化反应和加聚反应,甲基或苯环上H可发生取代反应,C项正确;碳碳双键与溴单质发生加成反应,苯环上的H原子可与液溴在一定条件下发生取代反应,则1mol该物质最多可与2molBr2反应,D项错误。答案选C。
21.人体尿液中可以分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸,吲哚乙酸的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是
A.分子中含有2种官能团
B.吲哚乙酸苯环上的二氯代物共有四种
C.1 mol吲哚乙酸与足量氢气发生反应,最多消耗5 mol H2
D.分子中不含手性碳原子
【答案】D
【解析】分子中含有三种官能团,包括了羧基、碳碳双键和氨基,A项错误;采用“定一移一”的方法,二氯代物,如图所示:、、,共有6种,B项错误;1mol苯环能够与3molH2发生加成,1mol碳碳双键和1molH2发生加成,而羧基不能与H2发生加成,则1 mol吲哚乙酸与足量氢气发生反应,最多消耗4mol H2,C项错误;分子中只有1个饱和碳原子,但是碳原子连有2个相同的H原子,因此分子中不含有手性碳原子,D项正确。答案选D。
22.有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙:
下列说法正确的是
A.甲与乙生成丙的反应属于取代反应
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有2种
D.丙在酸性条件下水解生成和CH318OH
【答案】D
【解析】比较甲、乙、丙的结构,分析其中化学键的变化,可知:反应“甲+乙→丙”属于加成反应。甲分子中两个碳碳双键间隔一个碳碳单键,类似1,3−丁二烯。乙分子中碳碳双键断其中一根键,与甲进行1,4−加成反应生成丙,A项错误;甲分子中有一个亚甲基(−CH2−),它与直接相连的两个碳原子构成正四面体,故不可能所有原子共面,B项错误;乙的结构简式为CH2=CHCO18OCH3,分子中有3种氢原子,其一氯代物有3种,C项错误;丙在酸性条件下水解,酯基中的碳氧单键断裂,生成和CH318OH,D项正确。答案选D。
23.[2020年新课标Ⅰ]有机碱,例如二甲基胺()、苯胺(),吡啶()等,在有机合成中应用很普遍,目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注,以下为有机超强碱F的合成路线:
已知如下信息:
①H2C=CH2
②+RNH2
③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)由B生成C的化学方程式为________。
(3)C中所含官能团的名称为________。
(4)由C生成D的反应类型为________。
(5)D的结构简式为________。
(6)E的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1的有________种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为________。
【答案】(1)三氯乙烯 (2)+KOH+KCl+H2O
(3)碳碳双键、氯原子 (4)取代反应 (5)
(6)6
【解析】由合成路线可知,A为三氯乙烯,其先发生信息①的反应生成B,则B为;B与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成C,则C为;C与过量的二环己基胺发生取代反应生成D;D最后与E发生信息②的反应生成F。
【详解】(1)由题中信息可知,A的分子式为C2HCl3,其结构简式为ClHC=CCl2,其化学名称为三氯乙烯。
(2)B与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成C(),该反应的化学方程式为+KOH+KCl+H2O。
(3)由C的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和氯原子。
(4)C()与过量的二环己基胺发生生成D,D与E发生信息②的反应生成F,由F的分子结构可知,C的分子中的两个氯原子被二环己基胺基所取代,则由C生成D的反应类型为取代反应。
(5)由D的分子式及F的结构可知D的结构简式为。
(6)已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。E()的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,则其分子中也有羟基;核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1的有、、、、、,共6种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为。
24.[2020年新课标Ⅱ]维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中α-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。
已知以下信息:a)
b)
c)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_____________。
(2)B的结构简式为______________。
(3)反应物C含有三个甲基,其结构简式为______________。
(4)反应⑤的反应类型为______________。
(5)反应⑥的化学方程式为______________。
(6)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有_________个(不考虑立体异构体,填标号)。
(ⅰ)含有两个甲基;(ⅱ)含有酮羰基(但不含C=C=O);(ⅲ)不含有环状结构。
(a)4 (b)6 (c)8 (d)10
其中,含有手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式为____________。
【答案】(1)3-甲基苯酚(或间甲基苯酚) (2) (3)
(4)加成反应 (5)
(6)c CH2=CHCH(CH3)COCH3()
【解析】结合“已知信息a”和B的分子式可知B为;结合“已知信息b”和C的分子式可知C为;结合“已知信息c”和D的分子式可知D为,据此解答。
【详解】(1)A为,化学名称3-甲基苯酚(或间甲基苯酚);
(2)由分析可知,B的结构简式为;
(3)由分析可知,C的结构简式为;
(4)反应⑤为加成反应,H加在羰基的O上,乙炔基加在羰基的C上,故答案为:加成反应;
(5)反应⑥为中的碳碳三键和H2按1:1加成,反应的化学方程式为:;
(6)C为,有2个不饱和度,含酮羰基但不含环状结构,则分子中含一个碳碳双键,一个酮羰基,外加2个甲基,符合条件的有8种,如下:CH3CH=CHCOCH2CH3、CH3CH=CHCH2COCH3、CH3CH2CH=CHCOCH3、CH2=CHCH(CH3)COCH3、CH2=C(C2H5)COCH3、CH2=C(CH3)COCH2CH3、CH2=C(CH3)CH2COCH3、CH2=CHCOCH(CH3)2,其中,含有手性碳的为CH2=CHCH(CH3)COCH3()。
25.[2020年新课标Ⅲ]苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),部分合成路线如下:
已知如下信息:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是___________。
(2)B的结构简式为___________。
(3)由C生成D所用的试别和反应条件为___________;该步反应中,若反应温度过高,C易发生脱羧反应,生成分子式为C8H8O2的副产物,该副产物的结构简式为________。
(4)写出化合物E中含氧官能团的名称__________;E中手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的个数为___________。
(5)M为C的一种同分异构体。已知:1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为__________。
(6)对于,选用不同的取代基R',在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]反应进行深入研究,R'对产率的影响见下表:
R'
—CH3
—C2H5
—CH2CH2C6H5
产率/%
91
80
63
请找出规律,并解释原因___________。
【答案】(1)2−羟基苯甲醛(水杨醛) (2)
(3)乙醇、浓硫酸/加热
(4)羟基、酯基 2
(5)
(6)随着R'体积增大,产率降低;原因是R'体积增大,位阻增大
【解析】根据合成路线分析可知,A()与CH3CHO在NaOH的水溶液中发生已知反应生成B,则B的结构简式为,B被KMnO4氧化后再酸化得到C(),C再与CH3CH2OH在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应得到D(),D再反应得到E(),据此分析解答问题。
【详解】(1)A的结构简式为,其名称为2-羟基苯甲醛(或水杨醛);
(2)根据上述分析可知,B的结构简式为;
(3)C与CH3CH2OH在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应得到D(),即所用试剂为乙醇、浓硫酸,反应条件为加热;在该步反应中,若反应温度过高,根据副产物的分子式可知,C发生脱羧反应生成;
(4)化合物E的结构简式为,分子中的含氧官能团为羟基和酯基,E中手性碳原子共有位置为的2个手性碳;
(5)M为C的一种同分异构体,1molM与饱和NaHCO3溶液反应能放出2mol二氧化碳,则M中含有两个羧基(—COOH),又M与酸性高锰酸钾溶液溶液反应生成对二苯甲酸,则M分子苯环上只有两个取代基且处于对位,则M的结构简式为;
(6)由表格数据分析可得到规律,随着取代基R′体积的增大,产物的产率降低,出现此规律的原因可能是因为R′体积增大,从而位阻增大,导致产率降低。
26.按要求完成下列填空:
(1)下列各组微粒,请按要求将序号填空:
①H与D ②O2与O3 ③正戊烷与环戊烷 ④C2H6与CH3CH2CH2CH3 ⑤C2H4与C3H6
⑥CH2═CHCH═CH2与CHCH ⑦液氯与氯气 ⑧氯化氢与盐酸 ⑨和 ⑩与
属于同素异形体的是_______ ;属于同位素的是_________ ;属于同种物质的是___________;属于同系物的是__________ 。
(2)某有机物分子式为C5H12,该有机物分子中只有一种相同化学环境的氢,有机物的结构简式为___________。
【答案】(1)② ① ⑦⑨⑩ ④
(2)
【解析】(1)同素异形体:是同种元素组成结构不同的单质,符合同素异形体定义的是②;同位素:质子数相同,中子数不同同种元素不同原子的互称,符合定义的是①;液氯是氯气液化后得到的,因此液氯与氯气属于同种物质,盐酸是氯化氢溶于水,属于混合物,氯化氢属于纯净物,因此氯化氢和盐酸不属于同种物质,甲烷的空间构型为正四面体,因此和属于同种物质,苯空间构型为平面正六边形,与属于同种物质,因此属于同种物质的是⑦⑨⑩;
同系物是结构相似,分子组成上相差若干“CH2”原子团的有机物,属于同系物的是④;
(2)该有机物只有一种相同化学环境的H,即该有机物的结构简式为。
【名师点睛】易错点是C2H4与C3H6,该组合是不是同系物,C2H4为乙烯,C3H6可能为烯烃,也可能为环烷烃,因此不能确定C2H4和C3H6是否是同系物,理解同系物的定义,首先看是不是同类物质,然后看碳的连接、官能团的种类和数目。
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