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文档简介
1、第三部分有机化学一、教法建议抛砖引玉有机化学给同学的印象通常是比较复杂,没有什么头绪, 对看似纷繁复杂的反应有一种摸不着头脑的感觉, 而这部分学问无论是在高考中的分娄比例仍是个人的化学素养的表达上都有着极重析理论及现实意义,而且有机化学在如今的化学进展中居于较活跃的位置;以官能团为核心, 依据官能团的性质来把握该物质的化学性质,并把握此一类物质的化学性质,这是学好有机化学学问的前提条件;指点迷津牢牢地抓住一些基本的有机概念,基本官能团的反应,由此扩展到整个有机系统的学问是有机学问体系的基本要求;本部分学问可分为如下三大块: 烃;烃的衍生物;糖类及蛋白质;在“烃”一章中,主要目的是学习一些有机化
2、学中的基本概念,属有机化学启蒙章节,主要包括:有机物烷、烯、炔的及苯性质,同系物,同分异构体及加成、排除反应等;无论从考试中的题目含量上,仍是学问本身的敏捷变通性上,“烃的衍生物”都是有机化学中的核心,也是我们在学习有机化学中应着重花费功夫的地方;包括“醇”、“酚”、“醛”、“羧酸”、“酯”等几大学问块;在中学阶段, “糖类、蛋白质”学问只能达到初步涉猎的层次,一些基本的概念及学问在本章显得尤为重要;在有机运算及有机推断中常常用到一个强有力的工具不饱和度的应用,这在后面的学问中有所表达;有机物燃烧前后,把握压强的变化也是比较重要的才能;有机试验是很有代表性的,依据一些基本原理设计出新的试验也是
3、我们要把握的内容;二、学海导航思维基础(一)学问基础1列举有机物碳碳键之间彼此连接的可能形式及性质递变;答:单键;苯环中碳碳键;双键;叁键.键长 > > > 键能 < < < 反应活性 : > > >2. 甲烷的空间结构为正四周体型结构.h c h键角为 10928, 应将这个规律推广凡是一个碳原子四周以4 个单键与其它原子相结合,无论这些原子是否相同,所形成的以该碳原子为顶点的键角均约为10928,这在判定有机分子中各碳原子是否在同一平面上有着积极的意义;3. 烷烃的化学性质:烷烃在常温下比较稳固,不与强酸、强碱、强氧化剂起反应;取代反应
4、: cl 2 与甲烷在光照条件下可以发生取代反应,生成ch3cl,ch 2cl 2,chcl 3,ccl 4 及hcl 的混合物;取代反应是一类范畴很广的反应,包括硝化、磺化、酯化及卤代烃或酯类的水解等;氧化:烷烃可以燃烧,生成co2 及 h2o高温分解、裂化裂解:ch 4>1000cc+2h 22c4h 10ch 4+c 3h 6,c4h 10c h4 试验室中制甲烷的方法:6+c2h 4ch 3coona+naohcaoch 4 +na2co3将无水醋酸钠与碱石灰共热可制得甲烷气体;我们需要把这个反应懂得为羧酸盐的脱羧反应,这在有机判定上极有意义;ch2coonacoona5 根、基
5、、原子团:+naohcaoch3答:根:带电的原子或原子团,如:so2-4,nh + 4, cl -;根带电荷,但带电荷的不全都是“根”,如 h+, na +等;基:电中性的原子或原子团,一般都有未成对电子;如氯基hcl,羟基oh, 甲基chh ,一般情形下存在于共价化合物中,但特殊条件下光可形成自由基;cl : clcl · +cl ·原子团:多个原子组成的基团,可以是根,也可以是基;但是,单原子的基或根不能称为原子团;6 同系物: 结构相像, 在分子组成相差一个或如干个ch 2 原子团的物质相互称为同系物;结构相像的懂得:同一类物质,且有类似的化学性质;ohch2oh例
6、与不能互称为同系物 .组成上相差“ch 2”原子团:组成上相差指的是分子式上是否有n 个 ch 2 的差别,而不限于分子中是否能真正找出ch 2 的结构差别来;ch 3如ch3cch 3与ch3ch 2choh在结构上看不出“ch 2”来,oh但仍互为同系物;h7乙烯分子为cc hh, 6 个原子共平面,键角为120;h将此结构扩展,碳碳双键四周的六个原子都共平面;7 乙烯的试验室制法:c2h5浓h 2so 4oh170cch2ch 2 +h 2o反应中浓h 2so4 与酒精体积之比为3: 1;反应应快速升温至170c,由于在140c 时发生了如下的副反应;2c h浓h2 so4ch choc
7、h ch+h ooh25140c32232反应加碎瓷片,为防止反应液过热达“爆沸”;浓 h 2so4 的作用:催化剂,脱水剂;副作用:使乙醇炭化也使炭颗粒氧化,因就所得的乙烯气体中混有so2 、co2、乙醚蒸气及酒精蒸气等杂质;该反应温度计应插在液面之下,由于测的是反应液的温度;9 烯烃的化学性质(包括二烯烃的一部分)加成反应:1与卤素单质反应,可使溴水褪色,ch 2ch 2 +br 2ch 2 brch 2brii. 当有催化剂存在时,也可与 h2o、h2、hcl 、hcn 等加成反应ch 2chchch2+br 2ch 2 brchbrchch 2 1,2- 加成 ch2chch 2chc
8、hch2 +br2chch2+2br 2ch2brch2brchchbrchchbrch2br1,4-加成ch2br( 1, 2, 3, 4-加成)氧化反应 :i. 燃烧ii. 使 kmno 4/h + 褪色 .催化氧化 :2ch2ch 2 +o 2催化剂2ch3cho有机反应中 ,氧化反应可以看作是在有机分子上加上氧原子或减掉氢原子仍,原反应可看作是在分子内加上氢原子或减掉氧原子.以上可简称为“加氧去氢为氧化;加氢去氧为仍原”,这与无机反应中爱这化合价升降来判定氧化一仍原反应并不冲突;聚合: 烯烃的聚合过程又是一个加成反应的过程,因而又称为加成一聚合反应,简称加聚反应;i 烯烃加聚nrchc
9、h 2催化剂chch2nii 二烯烃加聚rnch 2chchch 2催化剂ch 2chchch 2niii 混合聚合nch 2ch2+nch 2chchch 2 + nch2chch 2ch 2ch 2chchch 2ch 2ch10乙炔:chcch ,线形分子,键角为180 °,凡是叁键四周的4 个原子都在一条直线上.11. 乙炔的化学性质:乙炔的氧化反应:i. 燃烧 : 火焰光明 , 产生浓烟 , 产物为水及二氧化碳ii. 由于“ cc加成反应”的存在,乙炔可被酸性kmno4 溶液氧化并使其褪色炔烃的加成反应是由于“ cc ”的不饱和性引起的,其加成可以掌握条件使其仅停留在加1m
10、ol 的反应物,当然也可以使叁键与2mol 反应物发生加成反应.i. 加 x2 其中可以使溴水褪色.xxhcch +x2hcch,hcch+x 2hcchxxxxxxii. 加 hcl:mgcl 2hcch +hclch2chcliii. 加 h2 :hcch +h2催h2cch2, h2coch2+h2催ch3ch3iv 加 h2o:hcc h +h 2ohgso 4ch3ch工业制乙醛的方法12苯: c6h 6,有两种写结构简式的方法:及凯库勒式,从科学性的角度上看,前者的表述更加合理,由于某分子是平面正六边形结构,各碳碳键完全平匀化,分化中无单纯的碳碳单键及碳碳双键,凯库勒式也有肯定的积
11、极意义,如:在数每个碳原子上有几个氢原子,推算分子中不饱和库(见原文详述) 时,特殊是涉及到稠环芳烃,优越性自然显露无疑;因而,两种表达方式是通用的,但我建议书写时写凯库勒式,懂得分子时按另一种表示法;对于苯分子中的12 个原子同在一平面上,我们可以扩展:与苯环直妆相邻的第一原子与苯环共处同一平面;13芳香烃的化学性质:芳香烃都具有芳香性,但现在意义不是指其气味如何的芳香,而是指性质: 芳时性就意味着 “易取代,难加成”这条性质;(1)取代反应:包括卤代|、硝化及磺化反应卤代:+br 2febr +hbri 只有与液溴反应,就不能与溴水发生反应;ii 本反应的实际催化剂是fe 与 br 2 反
12、应生成febr3;iii 导管末端离吸取液有肯定距离,目的防止hbr极易溶于水而使吸取液倒吸,当然,本处吸取也可以改是为一上倒扣于水面的水漏斗;iv 导管口邻近有白雾生成:由于产生的hbr 吸取空气中的水蒸气而形成的氢溴酸小液滴;v 检验是否生成hbr 气体的方法:向吸取液中加入agno 3 溶液,并用hno 3 酸化溶液,观看是否有淡黄色沉淀生成;vi 本试验导管足够长,起两方面作用: 第一是导气, 另外可以使由于反应液较热而挥发出的苯及br 2 在沿长导管上行的过程中被冷凝而流回反应瓶,防止反应物的缺失,此作用可称为“冷凝回流”作用;vii 最终生成的提纯的方法:将不纯的br呈褐色,由于其
13、中溶解了并没有参与反应的br 2 单质,br及 naoh 溶液转移至分液漏斗中振荡、分液;硝化:+ho-no2 浓浓 h 2so4no 260c 水溶+h 2oi 在试管中先加入hno 3,再将h 2so4 沿管壁慢慢注入浓hno 3 中,振荡混匀,冷却至5060 之下,再滴入苯;ii 水溶温度应低于60,如温度过高,可导致苯挥发,hno 3 分解,及生成苯磺酸等副反应发生;iii 生成的硝基苯中由于溶有hno3 及浓 h2so4等而显黄色,为提纯no 2,可用naoh 溶液及蒸溜水在分液漏斗中洗涤混合物;iv 纯洁的硝基苯无色有苦杏仁味的油状液体;中毒:硝基苯与皮肤接触或其蒸气被人体吸取均引
14、起中毒,使用时应特殊的当心;ch3v 同于测链对苯环的影响,使的取代反应比更溶易进行;ch3+3ho-no浓浓h 2so 4ch3o nno 222+3h2ono2磺化:+3ho-no 2浓7080cso3h+h2o(2)加成反应:+3h 2ni6+3cl 2光c h6cl6+6hcl(3)氧化反应:i 燃烧:生成co 2 及 h 2o,由于碳氢比过高,因而碳颗粒不完全燃烧,产生浓烟;ii 苯不使酸性kmno 4 溶液褪色;iii 由于苯环对侧链的影响,苯的同系物如甲苯、乙苯等能被kmno 4/h+ 氧化而使其褪色;14沸点次序:烷烃分子的沸点第一取决于含碳原子数目的多少,含碳原子数目越多、沸
15、点越高; 在含碳原子数目相同时, 沸点高低取决于分子中支链的多少:支链越多, 沸点越低, 如沸点: 正戊烷 >异戊烷 >新戊烷,其中新戊烷是在常温下为气态的五碳烷烃(沸点9.5);苯的同系物的沸点取决于取代基的集中程度:取代基越相互靠近,其沸点越高;反之就沸点越低;如沸点次序:ch3>ch3ch3,为了帮忙懂得,这个沸点ch3>ch3ch3次序可从分子极性的角度说明(即分子中正负电荷中心的不对称程度);当然,以上所述为分子的沸点次序,溶点次序可能有所不同; 15石油炼制及石油化工:我们常说的石油工业包括石油炼制工业及石油化工工业,其区分主要是两得的目的不同;石油炼制的目
16、的主要是通过分馏等操作获得汽油、煤油、柴油等燃料油及各种机器所需要的润滑油及多种气态烃(称炼厂气)等产品; 石油裂化属此部门工作;石油化工是用石油产品和石油气(炼厂气、油田气、自然气)为原料生产化工产品的工业简称如合成纤维、橡胶、塑料以及农药、医药等;石油的裂解属石油化工工业;16煤的干馏及其产品:把煤隔绝空气加强热使它分解的过程,叫煤的干馏;属于化学变化;不同于石油分馏,石油分馏属于物理变化:焦炉气:(ch 4、c2h4、co 、h2 一两有机,两无机)煤焦油(含多种芳香族化合物)煤粗氨水焦炭(主要目的)17乙醇的化学性质:与金属反应产生h2:2ch3ch 2oh+2na 2ch 3ch 2
17、 ona+h 2 置换 ,取代 除 na 之外 k 、mg 、al 等也可与金属反应,此反应可用于消耗其它化学反应残余的废钠;消去反应:ch 3ch2 oh浓 h 2so 4170cch 2ch 2+h 2o ;醇发生消去反应的条件,与oh 碳相邻的碳原子上有氢原子存在( h 的存在),如ch3ch3cch2 ohch3不行能发生消去反应;与无机酸反应1 c2h5oh+hbr c2h5br+h 2o取代 其中 hbr 可用浓 h 2so4 及 nabr 代替 ,可能有产生 br 2 的副反应发生ii c2h 5oh+ho no 2 c2h5ono 2+h 2o(酯化、取代)区分硝基化合物与硝酸
18、酯的方法:如硝基中 n 原子直接与碳原子相边,就该化合物为硝基化合物,如 c2h 5no 2(硝基乙烷) ;如硝基中的 n 原子通过氧原子而与碳原子相连接,就该化合物称为酯,如 c2h 5ono 2(硝酸乙酯)与有机酸的反应:och 3 cooh+hoc 2h 5i浓 h 2so 4ch 3 coc2h 5+h 2o(酯化、取代) 酯化反应规律: “酸脱羟基醇脱氢” ,包括有机酸和无机含氧酸与醇的反应,有些参与书认为无机含氧酸的脂化反应是“酸脱氢而醇脱羟基”这是一种错误的观点,假如从酸中电离出 h+ 很简洁,如脱下来一个中性氢原子是很困难的;ii 吸取酯的试剂为饱和的na 2co 3 溶液,也
19、是分别 ch 3cooh 及 ch3cooc 2h5 所用的试液;其可以充分吸取ch 3cooh ,使酯香味得以显出;可以有效降低酯的溶解度,使分别更完全;氧化反应:i. 燃烧:2c2h点燃5oh+3o 22co2+3h 2oag 或 cu+o3chcho+hoii 催化氧化:2ch 3ch 2oh232或 ch3ch2oh +cuoch3cho+h2o+cuo催化氧化对醇的结构的要求:与oh 直接相边的碳原子上必需有h 原子,有2 个或 3 个氢原子被氧化成醛,只有1 个氢原子被氧化成酮;如: ch 3ohhcho , ch 3chohch 3ch3o ch3 cch 2而 ch3coh 不
20、能被催化氧化;ch318酚: 羟基与苯环直接相连的化合物叫酚,羟基连在苯环上的侧链碳原子的化合物叫芳香醇;如oh (苯酚);ch 2oh (苯甲醇)oh (环己醇)19酚的化学性质:(1)弱酸性:弱于碳酸称石炭酸,不使酸碱指标剂变红;其电离才能介于h 2co 3 的第一及其次级电离之间;ohona2+2naoh oh2ona+h 2o2+2na2+h 2 ohona+na2co3+nahco 3ohona+h2co3+nahco 3(2)取代反应:定量地检验苯酚含量的多少:ohoh+3br2brbr+3hbrbr(3)氧化反应:苯酚易被氧化,露置在空气中会因少量氧少而显粉红色;(4)显色反应:
21、苯酚与fecl2 溶液作用显示紫色;6c6h5oh+fe3+ fec6h 5o 63-+6h +,i 其它酚类也有类似的显色反应ii 反应发生后:溶液由弱酸性变为强酸性;ohoho(5)缩聚反应: n+nhch浓hcl 或浓 nh 3h 2o沸水浴ch2+nh 2on长导管作用:冷凝水蒸气,hcho 与 hcl溶于冷凝水一起回流,冷凝的苯酚随着水一起回流;20醛类的化学性质:(1)仍原反应:与h 2 的加成反应:(2)氧化反应:燃烧;ch3cho+h 2nich3ch 2oh使酸性kmno 4 溶液褪色;iii 银镜反应:agoh +nh+inh 3·h2o+ag +4ii 2nh
22、3·h2o+agohagnh 32+oh-+2h2oiii ch3cho+2agnh 32+2oh- 水浴ch3coo- +hn +2ag+3nh3+h2o4另:i 银镜反应的银氨溶液要求现用现配,且配制时不充许nh 3· h2o 过量,即先取agno 3 溶液后滴加稀氨水,使生成的agoh 刚好完全溶解为止,否就将产生易爆炸的物质;ii 乙醛与氢氧化银氨溶液反应时,1mol 乙醛可以仍原出2molag 来,而甲醛的反应就可以置换出 4molag ,由于第一步生成的甲酸中仍旧有醛基存在而进一步发生反应;iii 有的书认为,在制备奶氢溶液过程中,氨水由于变成氢氧化银氨而使溶液
23、碱性增强;实际并不然,生成的oh -( ii 反应)又与nh + 4( i 反应)重新结合生成nh 3· h2o,单从碱性强弱考虑,反应由于消耗了一部分nh 3· h2o,溶液碱性有所降低;vi 与新制的cu( oh ) 2 反应ch 3cho+2cuoh 2naohch 3cooh+cu 2o+2h 2o要求: cuoh 2 悬浊液为新制,且naoh 为过量;iii 、 iv 反应可作为试验室检验醛基的方法;21乙醛的制备方法:乙炔水化法:chch+h催化剂2och3cho乙烯氧化法:2ch 2ch 2+o 2催化剂2 ch3cho乙醇的催化氧化:2ch3ch2ho+o2
24、cu2ch3cho+2h2o22乙酸的制取:通过上述方法制得乙醛;2ch 3cho+o 2 催化剂2ch3cooh丁烷直接氧化法:2ch 3ch 2ch 2ch 3 +5o 2催化剂4ch 3cooh+2h 2o另外乙醇仍可以被强氧化剂如kmno 4h + ,k 2 cr2o7h+ 等氧化; 23常见酯的生成方法取代反应;(1)基本的方法:hcooh+hoch3浓h2so4hcooch3+h2ohono 2+hoc2h2c2h5ono2+2h2o(2)生成环酯:cooh+hoch2浓h2so4oocch2occh2+2h2ocoohhoch2och3oh ch cooh+hooc ch ohc
25、h3浓h 2so4ch3chcoooocchch 3+2h 2och2cooh浓h 2so 4ch2co +h2och2ch2oh(2)生成聚酯:nhooccooh+nhoch2ch2ch2ohch2浓h2so4ccooch2ch2on +2nh2onch3chcooh oh4 一元酸与多元醇反应: i 硝酸甘油酯浓h2 so4ochc ch 3n +nh2och2oh chohch2 ono2+3hono2chono 2+3h 2och2ohii 硬酯酸甘油酯ch 2ohch2ono2c 17h 35cooch 2ch 2oh+3c17h 35coohc 17h 35cooch+3h 2oc
26、h 2ohiii 硝酸纤维生成c17h 35cooch 2c6h7o2ohoh+3nhono 2oh浓 h2so4c6h 7o2ono 2ono 2ono 2+3nh 2o24酯类(包括脂)的化学性质:乙酸乙酯的水解:och3cooc2h5+h2o无机酸或碱ch3cooh+c2h5ohch3c水oc2h5+naohch3coona+c2h 5oh硬酯酸甘油酯的水解:c17h35cooch2ch2 ohh2so4c17h35coochc17h35cooch2c17h 35cooch 2+3h2ochoh+3c17h35coochch2ohch2 ohc 17h 35cooch+3naohchoh
27、+3c17h35coocna 皂化反应 c 17h 35cooch 2ch2oh油脂的氢化(或硬化,加成反应):c17h35cooch2c17h 35cooch2c17h35cooch+3h2催化剂c17h35cooch硬化油 , 人造脂肪 c17h35cooch2c17h35cooch225脂皂的制取及盐析:脂肪、植物油、皂化锅高级脂肪酸钠、nacl高级脂肪酸钠析出naoh 溶液甘油、水搅拌、(食析)过滤静量分层(上层为高级脂肪酸钠,下层为甘油和食盐混合溶液)肥皂干燥26列举几种糖的甜度及物理性质:甜度:果糖 >蔗糖 >麦芽糖葡萄糖>淀粉 纤维素:白色晶体:果糖、麦芽糖、葡
28、萄糖;果糖与麦芽糖通常不易结晶,分别为粘稠液体及白色糖膏,都易溶于水;无色晶体:蔗糖,易溶于水;白色固体:淀粉、纤维素、难溶于冷水;淀粉颗粒在热水中会膨胀破裂,一部分淀粉溶解于水里,另一部分悬浮于水,形在胶状淀粉糊;27葡萄糖的化学性质:(1)氧化反应:葡萄糖分子中含有醛基,具有醛基的特性;i 银镜反应:用于制热水瓶胆及镜子;ii 与新制 cu( oh )2 反应:尿液验糖;iii 使溴水及酸性kmno 4 溶液褪色;chocooh(choh ) 4+br 2+h 2och 2oh( choh ) 4+2hbr 2ch 2oh(2)仍原反应(加成反应):choch 2oh(choh ) 4+h
29、 2ch 2oh( choh ) 4ch 2oh(3)酯化反应:葡萄糖与足量乙酸反应生成五乙酸葡萄糖酯(4)发酵得酒精:c6h12o6 酒化酶2ch3ch2oh+2co228中学阶段需要把握的几种氨基酸甘氨酸(氨基乙酸)h2n ch 2cooho丙氨酸( 氨基丙酸)ch 3chcohnh 2苯丙氨酸:( 氨基 苯基丙酸) ch 2chcoohnh 2谷氨酸:( 氨基戊二酸)29氨基酸的性质:hoocch 2ch 2chcooh nh 2由于氨基酸中既含有nh 2 又含有 cooh ,因此氨基酸表现出两性;与酸反应:rchcooh+hclrchcooh与碱反应:rchcooh+naohnh 2缩
30、聚反应nh 3clrch nh 2coona+h2ooo2nh 2nchrcoohnhchcrnhchcrn +n-1h 2o30蛋白质的结构性质:结构:自然蛋白质是由多种 氨基酸形成的高分子化合物,其典型结构为存在着肽键,o即:cnh结构;其官能团为:肽键、氨基、羧基;(3)性质:(自然蛋白质)某些蛋白质易溶于水而形成胶体(如鸡蛋白) ,该胶体的分散质微粒为单一的蛋白质分子,而非多个分子或离子的集合体 如 feoh 3 胶体 ;蛋白质溶液中加入稀盐(非重金属盐)可促进其溶解:加入浓盐(非重金属盐)可使蛋白质溶解度降低而析出(盐析),该过程为可逆过程;加热,紫外线,强酸,强碱,重金属盐、乙醇、
31、oh 、甲醛等都能使蛋白质凝结变性(不行逆) ;两性;灼烧:烧焦羽毛气味;水解:肽键断裂, “酸加羟基氨加氢” ,得 氨基酸颜色反应:含有苯环的蛋白质遇浓nho 3 变性而显黄色,可用于检验蛋白质;(二)才能基础不饱和度( )的求算及应用: 1含义:完全由碳氢两种元素形成的分子,如分子内全部是单键结合,并且没有环状结构存在,这种烃为烷烃,通式为cnh 2n+2,我们说这种烃不饱和度()为零;当分子中有一个双键或有一个碳环存在时,在原分子的基础上减去2 个氢原子,这称为分子中有一个不饱和度;同理,依次增加不饱和度;2意义:有了不饱和度,看到一个烃分子的结构,仅知道其中碳原子或氢原子就可以很快速地
32、求出另外一种原子;更重要的是,仅知道某分子的分子式,可先求不饱和度,从而反推其分子结构的可能性是一个极有力的推断工具;3求算方法:2 x对于烃: cxh y =2 yz 22 x2 yz对于卤代烃 :cx h yx z 可以等效于cxhy+z=2烃的含氧衍生物:cx h yoz,氧原子为二价基团,可认为其在分子中的存在形式为c oc,其对不饱和度没有奉献;2 x2=2y ;如分子中存在“c=o”结构时,在求算不饱和度时,可不考虑该原子,在落实不饱和度时,必需考虑进去;含 n 衍生物(除铵盐之外) :cx hynz: 认为 n 是 3 价,将( nh)合为一体,可认为是2 价基团,与氧原子一同处
33、理;一no2其中有 1 个不饱和度;c h nc2 x2 yz ,x y zx hy-znh z, =2铵盐:将hn 4 用一个 h 代替,余同;2726如某物质化学式为c7h 7no 2c7h 6(nh ) o2,其不饱和度为 =52分子中必含苯环,=4,另一个不饱和度可表现在no 2,也可以是羧基或醛基;h3cno 2 h2n 其中一产分可能 4空间结构中不饱和度的数目确定:cooh h 2nchooh一些空间结构的不饱和度在数环状结构时简洁重复运算,为了不多不漏可采纳以下两种方法:剪刀法:假定脑海中有把剪刀,对空间结构进行剪切,几刀能把该结构剪成链状:该结构就包含几个环(可以是直链,也可
34、以是支链,但留意不能剪断;)如:立方烷在图3-1 中 5 个位置开刀之后,分子将变为链状,因而不饱和度为=5;变形投影法:立方烷可投影为 =5;图 3-1图 3-2学法指要【例 1】 某有机物为烃的含氧衍生的,在 1.01×105pa、120时,取其蒸气40ml 与 140ml 氧化混合点燃, 恰好完全反应生成等体积的co 2 和水蒸气; 当复原到反应前的状况时,反应后混合物的体积比反应前混合物的体积多60ml ;求该有机物的分子式,如该 有机物能和na2co3 作用,试写出它的结构简式;22【分析】设有机物为cxh yoz,其燃烧方程式为:c x hy oz xy 4z o 2xc
35、o2y ho 2yxy1xx4240140604401406040ml140mlmlml 22401: x=40 :140602x=3又由于 co 2 和 h 2o(气)等体积(已知)所以 xy=3y=62yz1 : x240 :140, 解得 : z22所以,有机物分子式为c3h6o2;依据性质,此有机物是羧酸,结构简式为ch 3 ch 2 cooh ;【例 2】 常温下为液态的某烃的含氧衍生物,取肯定量在1.01× 105pa、120c 时全部气化,测得体积为20ml ,在同一状况下,取100ml o 2 与它混合后完全燃烧,测得反应产 物 co 2 与水蒸气的体积比为3: 4,
36、将反应前后的混合气体复原到原状态,经测定其密度比反应前削减了1/6,再将此混合气体用碱石灰吸取后,体积仍剩下10m(l体积已换算成原状态) ,求此有机物分子式;【分析】设有机物为cxh yoz ,测燃烧方程式为:c x hy o z xy 4yzo 22zx c o2y h o 22y1xx422y20ml100-10ml20ml20xml2y1:x+4yzx+42所以 :yz=20:90=1:4:524.5x:=3:42设:反应前混合气体的密度为d,就燃烧后混合气体的密度为1-1 d65 d , 依据质量守6恒就有 100+20d=20xx+y5+10d26化简为: x+ y =72解以上式
37、联立方程得x=3,y=8,z=1,即:有机物分子式为c6h 8o;oh【例 3】白藜芦醇hochch广泛存在于食物例如桑椹花oh生,特殊是葡萄 中,它可能具有抗癌性.能够跟 1mol 该化合物起反应的br 2 或 h 2 的最大用量分别是 .a.1mol,1molb.3.5mol,7molc.3.5mol,6mold.6mol,7moloh【分析】白藜芦醇 hochch 与 br 2 水反应时在、oh位上加成就需1molbr 2;在位上取代需5molbr 2; 取代与加成不同,在所标的每个位 置上(如) 取代需 br 21mol,其中 1 个 br 原子取代h原子, 1 个 br 原子与被取代
38、下来的h 原子结合生成hbr 分子,共需br26mol ;的确定,可联想三溴苯酚ohbrbr的生成;br白藜芦醇与足量h2 在肯定条件下加成,每个 c=c 上可加 h 21mol ,共加 h27mol ,1mol 白藜芦醇(其实是酚)最多能跟7molh 2 加成反应;就可摒弃a 、c 选项; 1mol 白黎芦醇与br 2只能发生加成反应;不能发生取代反应,不论加成仍是取代,所需br2 分子数目都是整数,就 b 不行选;答案: d;【例 3】 已知丙二酸 hooc ch 2 cooh 用 p2o5 脱水得到的主要产物的分子式是c3o2, 它跟水加成仍是到丙二酸;c3o2 是一种特别 “活泼”的化
39、合物,除能跟水加成生成 丙二酸外,仍能跟nh 3、 hcl 、 roh ( r 为链烃基)等发生加成反应;例如c3o2 与 hn 3 加成:conh 2试写出:c3o2+2nh3ch 2conh 2(1) c3o2 的结构简式;(2) c3o2 分别 hcl ,ch 3ch 2oh 发生加成反应的化学方程式,;【分析】 1解答此题的关键是把握题目给出的信息,依题意 ,丙二酸可脱水生成c3o2,反应是hohocccop2o5occco+2h2oohh分了内的脱水仍是分子间的脱水呢 .丙二酸的分子式为 c3h4o4,与所得产物 c3o2 相比 ,碳原子数不变 ,彼此相差两分水 ,说明丙二酸发生的是
40、分子内的脱水反应 ,脱去两分子水后 ,生成产物c3o2,其脱水过程应是 :所以 ,c3o2 的结构简式为o=c=c=c=o2 对于 c3o2 来说 ,分子结构中的两个c=o 双键来源于丙二酸中的两羰基.在丙二酸的脱水反应过程中c=o 双键不变 ,两个 cc 单键变成了两个c=c 双键,由此推知,c3o2 与其它含有活泼氢原子的化合物发生加成反应时,断裂的化学键不是c=o 双键,应是c=c 双键,抓住这一规律就可以写出c3o2 与 hcl,ch 3ch 2oh 反应的方程式:oooccco+2hcl oclcch 2ccl o(留意:产物不能写成hcc cl 2ch ;这是为什么?请认真摸索;)
41、occco+2ch 3ch 2ohch 3ch 2ooocch 2coch 2ch 3【例 4】 烯烃 a 中混有烷烃 b, 在 120c 时 a 和 b 的气体混合物对 h2 相对密度为 12,取此混合气体 1l 与 4l 氧气一起放入一密闭容器中 ,测得其压强为 1.01× 105pa,用电火花引燃,使两种烃都充分氧化 ,待温度复原到反应前时 ,测得其压强为 1.0× 1.01× 105pa,问a 、b 各是什么烃?【分析】混合物平均分子量为m12224,依据 m 1mm 2 ,所以 ,烷烃为 ch 4;又由于 ch 4 燃烧前后物质的量不变,所以压强转变是烯
42、烃燃烧所致;设烯烃为cnh2n,体积为xl ,就有:cn h 2 n3no223nnco2nh 2o 气体积增大3nn1nn2n-1-223nn=-12xnxnx22-1x依据题意得方程:1414 n21) x11.04化简得: nx-2x=0.4161-x+14nx=24解、联立方程得:x=0.2,n=4, 即有机物 a 为 c4h 8,含量为20%(物质的量分数)rchcooh+hno2rchcooh+n2nh 2oh【例 5】 氨基酸与hno 2 反应得 羟基酸,如:a,b,c,d 的 4 种有机物的化学方程式 不必注明反应条件.+h 2o,试写诞生成下图anaohch3chcoohnh
43、 2脱水c 分子式为 c6h10o2n2环状hno 2bd分子式为 c6h8o4环状1 生成 a:;2 生成 b:;3 生成 c:;4 生成 d:;【分析】此题给出的是 氨基酸与亚酸反应的原理与规律,依题意可以写出相应的方程式;(1)生成 a:加入的naoh 用来中和羧酸:ch3chcooh +naohch3chcoona+h2onh 2nh 2(2)生成 b:依据题目给出的信息,反应后氨基酸中的氨基变成了羟基;ch3chcooh +hno2ch3chcooh+n2 +h2onh 2nh 2(3)生成c:反应物中碳原子数为3,生成物中碳原子数为6(加倍了) ,这说明是两分子氨基酸发生了分子间脱
44、水而生成e:o2ch 3chcoohnh 2cch 3chnhnhchch 3+2h 2o co(4)生成 d:反应物中的碳原子数为3,生成物中碳原子数为6,这说明两分子羟基酸发生分子内脱水而生成d;o2ch3chcooh ohcch 3choochch 3+2h 2o co【例 7】有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料,是按以下流程图生产的 ,图中的 m (c3h4o)和 a 都可以发生银镜反应, n 和 m 的分子中碳原子数相等, a 的烃基一氯取代位置有三种:+co、 h2ah2催化剂b丙烯o2催化剂mc 3h 4oo 2n催化剂浓 h2 so4dc7h 12 o 2属 y 反应高分子涂料试写出 : 物质的结构简式:a,m,物质a 的同类别同分异构为.n+b d 的化学方程 :,反应类型x,y.【分析】此题设计了丙烯羰基化制丁烯醛的情形,这个反应同学没学过,但考查的意图并不在这里 ,设计可为匠心独到.解题的突破口在于m, 依据 c3h4o,可知其不饱和度为232422 ,而其又能发生银镜 反 应 , 必 有 醛 基 , 占 据 了 一 个 不 饱 和 度 , 另 一 个 不 饱 和 度 只 能 是 双 键 占 据 , 只 能 为ch 2=chcho 丙烯醛 .又mo2n,n 只能为羧酸 :ch2=chc
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