2019高三化学二轮复习配套教案：第一篇题型七　有机化合物

题型七　有机化合物

(对应学生用书第29~30页)

1.(2018·全国Ⅰ卷,8)下列说法错误的是(　A　)

A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖

B.酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质

C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色

D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖

解析:果糖为单糖,故A错误。

2.(2018·全国Ⅱ卷,9)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。

光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　D　)

解析:甲烷与氯气在光照条件下发生反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。黄绿色的氯气参加了反应,逐渐减少,因此试管内气体颜色逐渐变浅;反应生成的HCl极易溶于水,使试管内气体压强减小,因此试管内液面上升;生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为无色油状液体,附着在试管壁上,因此试管壁上出现油状液滴;生成的HCl气体遇到水蒸气溶解生成盐酸小液滴,形成白雾,因此试管中有少量白雾。综合上述现象,答案选D。

3.(2018·全国Ⅰ卷,11)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物,螺[2,2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是(　C　)

A.与环戊烯互为同分异构体

B.二氯代物超过两种

C.所有碳原子均处同一平面

D.生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2

解析:中每个碳原子都形成4个共价单键,这4个键呈四面体状分布,所有碳原子不可能处于同一平面,C错误;环戊烯的结构简式为,与分子式相同而结构不同,互为同分异构体,A正确;如、、都是螺[2,2]戊烷的二氯代物,B正确;螺[2,2]戊烷的分子式是C5H8,在理论上,1 mol C5H8与 2 mol H2反应,生成1 mol C5H12,D正确。

4.(2017·全国Ⅰ卷,9)化合物(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6,下列说法正确的是(　D　)

A.b的同分异构体只有d和p两种

B.b、d、p的二氯代物均只有三种

C.b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应

D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面

解析:的同分异构体除了d和p,也可以是

CH≡C—CH2CH2—C≡CH,故A项错误;d的二氯代物可以是、、、、、,多于3种,故B项错误;与酸性KMnO4溶液不反应,故C项错误;b、d、p中只有苯环上的所有原子处于同一平面,故D项正确。

1.此类型题一直是必考内容,有些年份甚至会出2个选择题,同时在STSE类型题目、实验题、NA类型题目也经常考查。这体现了全国卷重视有机化学的基本特点。

2.此类题目相对来说难点有两个:一是原子共线、共面问题,二是同分异构问题。

考向1　有机物组成、结构、性质综合判断

(对应学生用书第30~31页)

1.C、H、O、N、X等常见原子成键特点

(1)碳原子成键特点:C最外层4个电子,差4个达到8电子稳定结构,所以C形成4个共价键。具体类型有

a.4个单键:(烷烃与环烷烃均为此结构);

b.2个单键+1个双键:(烯烃为此种结构);

c.1个单键+1个三键:(炔烃为这种结构);

d.2个双键:(CO2为此结构,有机物中这种结构一般不稳定);

e.3个单键+个大π键:(芳香烃及其衍生物为这种结构)。

(2)氢原子及卤素原子(X)成键特点:H差1个电子达 2电子稳定结构,X差1个电子达8电子稳定结构,所以H、X一般只能形成单键,也就是—H和—X,所以H、X只能处在分子的“端位”,一般不能成环。

(3)O原子成键特点:O是ⅥA族元素,最外层6个电子,差 2个电子达稳定结构,所以一般可以形成2个共价键,也就是=O或—O—。

(4)N原子成键特点:N是ⅤA族元素,最外层5个电子,差 3个电子达稳定结构,所以N一般可以形成3个共价键,也就是a.1个三键:≡N(N2或氰基就是此结构);b.1个单键+1个双键:—N(嘧啶、嘌呤含有此结构);c.3个单键:(氨气、氨基有此结构)。注意铵根结构较特殊:存在一个“配位键”,所以形成4个共价键。

(5)C、N、O均可成环,也可以成链,但H、X(卤素原因)不能成环。

2.各类有机物的物理、化学性质以及官能团、反应类型、命名等内容(参考一轮复习资料选修有机化学知识)。

3.有机物原子共线、共面问题

(1)数学背景知识

①某条直线与某个平面有两个公共点,则该直线属于该平面。

②两个平面若存在三个不共线的公共点,则两个平面是同一个平面。

③若两个平面具有两个公共点(或三个共线的公共点),则两平面相交或是同一个平面。

(2)化学背景知识

①结构属于四面体构型(若四个成键原子相同一般为正四面体,不同则为变形四面体),一旦出现此种结构,则所有原子不可能共线,也不可能共面。

②凡是双键(或)部位一定属于平面构型。

③凡是三键(或)部位一定属于直线构型。

④凡是苯环()部位所有原子一定共平面;另外苯环“对位”的2个C和2个H一定共直线。

⑤直链状C链上所有碳原子一定不共线,因为键角为109.5°,所以是锯齿状的。但是有可能共面(单键旋转造成)。

(3)解题技巧

一要注意:是什么原子(C还是H或O等)共线或共面;是可能还是一定;是最多还是最少。

二要注意:单键可以旋转(绕键轴旋转),这个就像方向盘,比如CH4的结构。

三要注意:分析共线、共面问题是要找到上述共面、共线的典型结构,并整理成与真实结构一样的形式。

比如结构要整理成正四面体型“”(注意为了看出四面体立体结构,所以加了虚线轮廓);双键整理成或;三键整理成或;苯环共线部分(对位)整理成。

例如:整理成

,

在此结构中包括两个平面结构,一个四面体结构和一个共线结构如图:

。

【例1】 (2016·全国Ⅲ卷,10)已知异丙苯的结构简式如下,下列说法错误的是(　C　)

A.异丙苯的分子式为C9H12

B.异丙苯的沸点比苯高

C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面

D.异丙苯和苯为同系物

精讲精析:分子式可以用两个办法写出来,一个是分别数出C和H数目,方法是“键不够H来凑”,也就是C必须形成4个键,差几个到4就有几个H以形成C—H键;另一个办法是数出C数目,根据不饱和度计算H;据此可知异丙苯分子式为C9H12,所以A正确;异丙苯相对分子质量大于苯,所以其沸点高于苯,B正确;根据共平面判断技巧,如图中黑点代表的C原子处于三角锥四个顶点上,不可能共平面,所以C错误;据同系物概念,显然D正确。所以答案为C。

【例2】 (2016·全国Ⅰ卷,9)下列关于有机化合物的说法正确的是(　B　)

A.2甲基丁烷也称为异丁烷

B.由乙烯生成乙醇属于加成反应

C.C4H9Cl有3种同分异构体

D.油脂和蛋白质都属于高分子化合物

精讲精析:根据有机物命名显然A错误;乙烯生成乙醇,不饱和键断裂变为饱和键,所以属于加成反应,B正确;4个碳的碳链有两种异构:CH3—CH2—CH2—CH3和,一取代物取决于等效氢数量,上面两种碳链共有四种等效氢,所以一氯代物为4种,C错误;油脂不属于高分子,蛋白质属于高分子,所以D错误。

1.

(2015·全国Ⅰ卷,9)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为(　C　)

A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.2∶1

解析:由乌洛托品的结构式可知,乌洛托品的分子式为C6H12N4,根据原子守恒可知,甲醛与氨的物质的量之比为 3∶2。

2.(2017·全国Ⅱ卷,10)下列由实验得出的结论正确的是(　A　)

解析:钠与水的反应比与乙醇剧烈,所以说明水中的氢活性大,B错误;乙酸与水垢(即CaCO3)反应,说明乙酸酸性大于碳酸,C错误;CH4与Cl2反应后的混合气体为氯甲烷与HCl,使石蕊变红的是HCl,而不是氯甲烷,D错误。

3.(2016·全国Ⅱ卷,8)下列各组中的物质均能发生加成反应的是(　B　)

A.乙烯和乙醇 B.苯和氯乙烯

C.乙酸和溴乙烷 D.丙烯和丙烷

解析:A中,乙烯分子中含有碳碳双键,可发生加成反应,乙醇不能发生加成反应;B中,苯可以和H2发生加成反应,氯乙烯中含碳碳双键,也可发生加成反应;C中,乙酸、溴乙烷都不能发生加成反应;D中,丙烯分子中含碳碳双键,可发生加成反应,丙烷不能发生加成反应。

4.(2017·全国Ⅲ卷,8)下列说法正确的是(　A　)

A.植物油氢化过程中发生了加成反应

B.淀粉和纤维素互为同分异构体

C.环己烷与苯可用酸性KMnO4溶液鉴别

D.水可以用来分离溴苯和苯的混合物

解析:A中,植物油氢化过程是油中烃基中的与H2的加成反应,所以A正确;B中,淀粉与纤维素均为混合物,虽分子式相似,但n值不同,故不是同分异构体,B错误;C中,环己烷、苯与酸性KMnO4溶液都不反应,C错误;D中,溴苯更易溶于苯,故无法用水分离,D错误。

考向2　同分异构体数目判断

(对应学生用书第32~33页)

1.基本思路

(1)首先观察C、H数量关系,大致判断结构中有无双键、三键、环状结构或苯环。

(2)分链状结构和环状结构分别考虑异构。

①链状:先分析碳链异构,再分析官能团位置异构,最后分析官能团种类异构。

②环状:先分析3元环,再分析4元环……一般最多 6元环,把其他原子连到环上。

③苯环结构:要考虑一个侧链、两个侧链、三个侧链;两个侧链要考虑邻、间、对异构,三个侧链要运用先定后动法来考虑。

(3)要注意结构简式尽量整理成对称结构,要注意等效H和等效C取代不会产生同分异构,要注意H一般不会造成异构,可以先把H删除只分析C架构造,最后根据C的4键结构补H(规律:键不够H来凑)。

(4)等效氢:同一个C上的H或处于对称位置的不同C上的H称为等效氢,注意分析等效H时,单键可以旋转,双键不可以旋转,要运用空间想象能力去分析,不能在平面上考虑问题。

2.取代法和插入法的运用

(1)形如—X、—OH、—CHO、—COOH、—NH2、—NO2等单臂结构运用取代法。例如:分析C5H10O属于醛的同分异构体,首先拿出一个醛基(—CHO),那么剩余C4结构有两种碳链异构:

即

醛基取代左侧碳链1、2号位的H得到两种异构(1与4,2与3对称属于等效取代);

醛基取代右侧碳链1、3号位的H得到两种异构(1,2,4对称属于等效取代);

最后写出具体的结构简式(完整的,不能光写碳架结构)。

(2)形如、—C≡C—、、、等多臂结构运用插入法,注意插入部件是前四者,插入部分为=、≡、、—O—,均为对称结构,最后一个酯基插入部分为(注意此基团左右不对称,所以有正插、反插两种形式,当插入位置是左右对称的话只有一种插入形式)。另外酯基还要进行取代法分析,把C那一端连接H后,即变为甲酸酯基(HCOO—)这种单臂结构,用左端O的半键去取代不同H。

例如:C4H8属于烯烃的同分异构,首先碳链异构是

双键()插入左侧碳链1—2之间,2—3之间(1—2之间与3—4之间等效)得到两种异构体;然后插入右侧碳链1—3之间(2—3,4—3与1—3之间等效)又得到一种同分异构体。所以共三种异构体(写出其结构简式)。

再例如:C5H10O2属于酯的同分异构体,首先取出一个酯基,剩余C4结构,其碳链有两种结构:

然后把酯基()插入左侧碳链1—2号间(正反各一种);插入2—3号间只有一种;(3—4号间与1—2号间等效);再把酯基插入右侧碳链1—3号间(正反各一种)(2—3号间与4—3号间等效)。最后再考虑取代法,先把甲酸酯基(HCOO—)连在左侧碳链结构的1号,2号各得一种异构体(4号与1号等效,3号与2号等效),再连在右侧碳链结构的1号,3号又得两种异构体(1,2,4等效)。总共9种异构体。

3.替代法的运用

对于多元取代物(三种以上)同分异构种类分析一般用“替代法”。例苯环上有“6个取代位置(即六个H)”,那么1取代物种类=5取代物种类,2取代物种类=4取代物种类,所以分析5取代物或4取代物时可以分析其1取代物种类或2取代物种类来达到化繁为简的效果。

【例1】 (2016·全国Ⅱ卷,10)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)(　C　)

A.7种 B.8种 C.9种 D.10种

精讲精析:四个碳的碳链异构有两种,即,①正丁烷结构14等效氢,23等效氢,所以其二氯代物有11或44二氯代物一种,22 或33二氯代物一种,14二氯代物一种,12或34二氯代物一种,23二氯代物一种,13或24二氯代物一种,总共6种;②异丁烷124等效氢,所以其二氯代物有11或22或44一种,12或14或24二氯代物一种,13或23或43二氯代物一种,总共3种;所以综上分析二氯代物总共是9种,答案选C。链状二取代物异构体分析可以采取编号分析法,这样比较严谨,不易漏掉同分异构体。

【例2】 化学式为C3H5Cl的链状的同分异构体(包括顺反异构体)共有(　B　)

A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

精讲精析:根据分子式C3H5Cl知道相对于饱和态,该物质少2H(Cl取代了其中一个H),所以该物质有一个双键结构。其碳链结构为CH2CH—CH3,有三种等效氢,一氯代物有三种,其中ClCHCH—CH3还存在顺反异构,这样链状结构异构体总共有4种,所以答案为B。

1.(2018·辽宁六校协作体联考)下列有关同分异构体数目的叙述中正确的是(　C　)

A.分子组成是C5H10O2属于羧酸的同分异构体有5种

B.C8H10中只有3种属于芳香烃的同分异构体

C.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有6种

D.新戊烷的二氯代物只有1种同分异构体

解析:C5H10O2属于羧酸的同分异构体为丁烷中的1个H原子被—COOH取代,即由丁基与—COOH构成,其同分异构体数目与丁基异构体数目相等,—C4H9 异构体有 —CH2CH2CH2CH3、—CH(CH3)CH2CH3、—CH2CH(CH3)CH3、—C(CH3)3,故符合条件的有机物的异构体数目为4,所以A选项是错误的;C8H10中有4种属于芳香烃的同分异构体:、、、,故B错误;CH3—CH2—CH3 中丙基的同分异构体有2种,所以取代苯环上的氢原子分别得到邻、间、对各3种同分异构体,共6种,所以C选项是正确的;新戊烷分子中含有1种H原子,其一氯代物只有1种,二氯代物则有 2种,所以D选项是错误的。

2.(2018·福建福州模拟)已知一组有机物的分子式通式,按某种规律排列成下表。

各项物质均存在数量不等的同分异构体。其中第12项的异构体中,属于酯类的有(不考虑立体异构)(　B　)

A.10种 B.9种 C.8种 D.7种

解析:根据排列规律,第12项为C5H10O2,HCOOC4H9(有4种),CH3COOC3H7(有2种),C2H5COOC2H5(有 1种),C3H7COOCH3(有2种),共计9种,B项正确。

3.(2018·江西南昌模拟)环丙叉环丙烷(b)由于其特殊的电子结构,一直受到结构和理论化学家的关注。根据其转化关系,判断下列说法正确的是(　D　)

A.b的一氯取代物只有2种

B.b易发生加成、氧化、缩聚反应

C.p的所有原子都在一个平面内

D.m的属于芳香族化合物的同分异构体有5种

解析:b分子中只含有一类氢原子,其一氯取代物只有 1种,A错误;b分子中含有碳碳双键,易发生加成、氧化、加聚反应,不能发生缩聚反应,B错误;p分子中碳原子均是饱和碳原子,因此p分子中的所有原子不可能都在一个平面内,C错误;m的分子式为C7H8O,属于芳香族化合物的同分异构体可以是苯甲醇或苯甲醚或是含有甲基和酚羟基的酚类(有邻、间、对三种),共计是5种,D正确。

4.(2018·天津宝坻八校联考)组成为C4H10O的饱和一元醇的同分异构体有(　C　)

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

解析:组成为C4H10O的饱和一元醇可以看作是丁烷分子中的1个氢原子被羟基取代,由于丁基有4种不同的结构:—CH2CH2CH2CH3、—CH2CH(CH3)2、—CH(CH3)CH2CH3、—C(CH3)3,则组成为C4H10O的饱和一元醇有4种同分异构体,或者分析四碳结构有4种等效氢,所以其一羟基取代物为4种。