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文档简介

1、选考部分选修五有机化学基础第1节认识有机化合物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了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。4了解有机化合物存在异构现象,能判断简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。5能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。6能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响。一、有机化合物的分类1按碳骨架分类有机化合物2按官能团分类(1)官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。(2)有机物主要类别、官能团和典型代表物类别官能团代表物名称、结构简式烷烃甲

2、烷CH4烯烃_碳碳双键乙烯H2C=CH2炔烃_碳碳三键乙炔HCCH芳香烃21世纪教育网苯卤代烃X(卤素原子)溴乙烷C2H5Br醇_羟基21世纪教育网乙醇C2H5OH来源:21世纪教育网酚21世纪教育网苯酚C6H5OH醚_醚键乙醚CH3CH2OCH2CH3醛_醛基乙醛CH3CHO酮_羰基丙酮CH3COCH3羧酸_羧基乙酸CH3COOH酯_酯基乙酸乙酯CH3COOCH2CH3即时训练1 下列有机化合物中,有多个官能团:(1)可以看做醇类的是(填编号,下同)_。(2)可以看做酚类的是_。(3)可以看做羧酸类的是_。(4)可以看做酯类的是_。特别提示:(1)具有相同官能团的物质不一定属于同一类物质如:

3、苯酚、乙醇中均含有羟基(OH);(2)结构决定性质,官能团的多样性,决定了有机物性质的多样性,如,则具有酚、烯烃、醛的性质。二、有机物的结构特点1碳原子的成键特点2同系物结构_,分子组成上相差一个或若干个_原子团的物质称为同系物。特别提示:分子通式相同的有机物不一定互为同系物。3同分异构体(1)同分异构现象:化合物具有相同的_而_不同的现象。(2)同分异构现象的常见类型碳链异构,碳链骨架不同,如:CH3CH2CH2CH3与位置异构,官能团的位置不同,如:CH2=CHCH2CH3与CH3CH=CHCH3官能团异构,官能团种类不同:组成通式可能的类别典型实例CnH2n烯烃、环烷烃H2C=CHCH3

4、与CnH2n2炔烃、二烯烃等HCCCH2CH3与H2C=CHCH=CH2CnH2n2O醇、醚C2H5OH与CH3OCH3CnH2nO醛、酮、烯醇、环醚、环醇等CH3CH2CHO、CH3COCH3、H2C=CHCH2OH与CnH2nO2羧酸、酯CH3COOH与HCOOCH3CnH2n6O酚、芳香醇、芳香醚CnH2n1NO2硝基烷、氨基酸CH3CH2NO2与H2NCH2COOHCn(H2O)m单糖或二糖葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖即时训练2 分别写出下列同分异构体的数目:(1)戊烷:_种、己烷:_种;(2)分子式为C4H10O属于醇的同分异构体为_种;(3)分子式为C4H8O2属于酯的同分异构体为_

5、种;(4)分子式为C7H8O属于酚的同分异构体为_种。三、有机物的命名1烷烃的系统命名(1)烷烃的系统命名是有机物命名的基础,其命名的基本步骤是:选主链(碳链最长、支链最多),称某烷;定起点(支链最近、位次最小),编碳位;取代基,写在前,注位置,短线连;不同基,简到繁,相同基,合并算。(2)烷烃的系统命名可以用“长、多、近、短、小”5个字概括。在命名时应注意:在选择主链时,首先应符合“长”,如果有两种或两种以上选法都符合“长”,应在“长”的基础上选择“多”(支链最多)的为主链。在编号时,首先应符合“近”(以离支链较近的一端为起点编号),若有两个不同的支链,且分别处于距主链两端同近的位置,则再考

6、虑“简”(从较简单的支链一端为起点编号);若有两个支链相同,且分别处于距主链同近的位置,而之间还有其他支链,则再考虑“小”(从其他支链较近的一端为起点编号)。按主链的碳原子数目称为“某烷”,在其前面写出支链的位号和名称,简单支链在前,复杂支链在后,相同支链合并,位号一一指明,阿拉伯数字之间用“,”,阿拉伯数字与汉字之间用“”隔开。如:2,5二甲基3乙基己烷特别提示:(1)凡是烷烃的系统命名法中有“1甲基”“2乙基”“3丙基”字样的名称都不符合碳链最长,所以均错。(2)在命名时,如果是(CH3)2CHCH2CH(C2H5)CH(CH3)2之类的结构简式,我们可以先展开写成,然后再进行命名(2,5

7、二甲基3乙基己烷)。2烯烃、炔烃、醇等有机物的命名其命名与烷烃相似,基本步骤是:选主链(含官能团最长的碳链);定起点(离官能团最近),编碳位。如:3苯的同系物的命名以苯作母体,其他基团作为取代基。如特别提示:有机物命名时常用到的四种字及含义:(1)烯、炔、醇、醛、酮、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;(4)甲、乙、丙、丁、戊指碳原子数。即时训练3 给下列有机物命名:(1)(C2H5)2CHC(CH3)3_(2)C6H5CH2CH3_(3)_ _(4)_(5)_四、研究有机物的一般步骤和方法研究有机物的一般步骤:1分离、提纯有机化合物

8、的常用方法(1)蒸馏适用对象常用于分离提纯_态有机物。要求a该有机物的热稳定性_。b有机物与杂质的沸点_。(2)萃取分液适用对象常用于分离提纯固态或液态有机物。类型a液液萃取:利用有机物在两种_的溶剂中的_不同,将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。b固液萃取:用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。2有机物分子式的确定(1)元素分析常用燃烧法、李比希氧化产物法,常见的分析类型:定性分析:如果燃烧后产物中含有CO2、H2O,则该有机物中一定含有_两种元素,可能含有_元素,如果燃烧后有SO2,则一定含有_元素。定量分析:用CuO将一定量仅有C、H、O元素的有机物氧化后,产物CO2用KOH

9、浓溶液吸收,H2O用无水CaCl2吸收,计算出分子中_原子的质量,其余的为_原子的质量,从而推出有机物分子的_式。(2)相对分子质量的测定质谱法。3有机物结构式的确定(1)化学方法:利用特征反应鉴定出官能团,再根据其分子式确定其结构式,如能发生银镜反应的一定含有_。(2)物理方法:红外光谱:测定_或_。核磁共振氢谱,测定氢原子_及个数比。即时训练4 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_,其核磁共振氢谱有两个峰,峰面积之比为91,则其结构简式为_。一、有机物分

10、子式、结构式的确定1有机物分子式的确定具体实例:(1)直接法:根据阿伏加德罗定律直接求出有机物的分子式。如已知某有机物蒸气10 mL可与相同状况下65 mL O2完全作用生成40 mL CO2和50 mL水蒸气,则该有机物的分子式是什么?根据阿伏加德罗定律1 mol该有机物含有4 mol C、10 mol H,可写出有机物的分子式为C4H10Oz。根据有机物燃烧耗氧的公式:4,得出z0。(2)实验式(最简式)法:根据分子式为最简式的整数倍,利用相对分子质量和最简式可确定其分子式。如已知有机物最简式为CH2O,相对分子质量为90,可求出该有机物分子式为C3H6O3。(3)通式法:根据题干要求或物

11、质性质类别及组成通式n值分子式。如求相对分子质量为60的饱和一元醇分子式:首先设饱和一元醇的分子式为CnH2n2O,列方程12n2n21660,得n3,该有机物分子式为C3H8O。(4)余数法:用烃的相对分子质量除以12,看商和余数。如相对分子质量为128的烃可能的分子式由108,所以分子式为C10H8或C9H20。2有机物分子结构的确定(1)化学法官能团种类试剂判断依据碳碳双键或碳碳三键溴的CCl4溶液橙红色褪去酸性KMnO4溶液紫色褪去卤素原子NaOH溶液,AgNO3和稀硝酸的混合液有沉淀产生醇羟基钠有氢气放出酚羟基FeCl3溶液显紫色浓溴水有白色沉淀产生醛基银氨溶液有银镜生成新制Cu(O

12、H)2悬浊液有砖红色沉淀产生羧基NaHCO3溶液有CO2气体放出(2)物理法质谱(测相对分子质量)、红外光谱(测化学键或官能团)、核磁共振谱(氢原子种类及个数比)。【例1】 某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质,他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与探究过程。.实验式的确定(1)取样品A进行燃烧法测定。发现燃烧后只生成CO2和H2O,某次燃烧后,经换算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。据此得出的结论是_。(2)另一实验中,取3.4 g蜡状A在3.36 L(标准状况下,下同)氧气中完全燃烧,两者均恰好完全反应,生成2.8 L CO2和

13、液态水。由此得出的实验式是_。.结构式确定(经测定A的相对分子质量为136)(3)取少量样品熔化,加入钠有氢气放出,说明A分子中含有_基。(4)进行核磁共振,发现只有两个特征峰,且面积比为84,再做红外光谱,发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下:则A的结构简式为_。.性质探究(5)A与乙酸充分反应后生成的酯在稀硫酸催化下在HO中发生水解的化学方程式(产物中注明18O)为_。二、同分异构体1同分异构体的书写规律(1)烷烃只有碳链异构,书写时要注意写全而不要写重复,一般可按下列规则书写:成直链,一条线;摘一碳,挂中间;往边移,不到端;摘两碳,成乙基;二甲基,同邻间;不重复,要写全。(2

14、)具有官能团的有机物,如:烯烃、炔烃、芳香族化合物、卤代烃、醇、醛、酸、酯等,书写时要注意它们存在官能团位置异构、官能团类别异构和碳链异构。一般书写顺序是:碳链异构官能团位置异构官能团类别异构,一一考虑,这样可以避免重写或漏写。(3)高考题经常以给出信息,根据信息排除其他同分异构体,书写该物质的结构式的形式出题。如:写出分子式为C8H8O2,结构中含苯环属于酯类的同分异构体。解题方法:首先分析分子式,C8H8O2除一个苯环、一个酯基外,还有一个碳原子。从酯的组成考虑,形成酯的羧酸中至少含一个碳原子,醇中也至少含一个碳原子,则酸只可能为甲酸、乙酸、苯甲酸;醇只可能为甲醇、苯甲醇,此外不要漏下苯酚

15、。可写出甲酸某酯:酯类的同分异构体的书写比较复杂,数目较多,书写时一定按照规则和顺序进行,否则容易重复或漏写,造成不必要的失分,在解题时要注意总结书写的规律和规则。2同分异构体数目的判断方法(1)记忆法。记住已掌握的常见的异构体数。例如:凡只含一个碳原子的分子均无异构体;甲烷、乙烷、新戊烷(看做CH4的四甲基取代物)、2,2,3,3四甲基丁烷(看做乙烷的六甲基取代物)、苯、环己烷、C2H2、C2H4等分子的一卤代物只有一种。丙基、丁烷有2种;戊烷、二甲苯有3种。(2)基元法。例如:丁基(C4H9)有4种,则丁醇(C4H9OH)、一氯丁烷(C4H9Cl)或C4H10的一氯代物、戊醛(C4H9CH

16、O)、戊酸(C4H9COOH)等都有4种。(3)替代法。例如:二氯苯(C6H4Cl2)的同分异构体有3种,四氯苯的也有3种;又如CH4的一卤代物只有一种,新戊烷C(CH3)4的一卤代物也只有一种。(4)判断有机物发生取代反应后,能形成几种同分异构体的规律,可通过分析有几种等效氢原子法(又称对称法)来得出结论:同一碳原子上的氢原子是等效的;同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的;处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面镜成像时,物与像的关系)。【例21】 分子式为C5H10O2的酯共有(不考虑立体异构)()。A7种 B8种 C9种 D10种方法归纳(1)解答这类题目时,要注意分析限制条件的

17、含义,弄清在限制条件下可以确定什么,再针对可变因素书写各种符合要求的同分异构体。(2)在判断取代产物的种类时,常依靠等效氢法判断,多元取代物,常采用定一移二(固定一个取代基,再移动另一个取代基位置)的方法。【例22】 (1)化合物CH3OCHO有多种同分异构体,写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式:_。能发生银镜反应;含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子。(2)H是的同分异构体,具有以下结构特点:能与溴水反应,且1 mol H恰好与3 mol Br2发生取代反应;能使FeCl3溶液显色,不能发生银镜反应;能发生水解反应,且1 mol H与足量NaOH反应最多可消耗3 mol NaO

18、H;则H可能有_种结构,写出其中一种:_。1下列各化合物的命名中正确的是()。ACH2=CHCH=CH21,3二丁烯BCH3CH2CH(OH)CH33丁醇C甲基苯酚D 2甲基丁烷2下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是()。A2,2,3,3四甲基丁烷 B2,3,4三甲基戊烷C3,4二甲基己烷 D2,5二甲基己烷3双酚A是食品、饮料包装和奶瓶等塑料制品的添加剂,能导致人体内分泌失调,对儿童的健康危害更大。下列有关双酚A的叙述中不正确的是()。A双酚A的分子式是C15H16O2B双酚A的核磁共振氢谱显示氢原子数之比是1223C反应中,1 mol双酚A最多消耗2 mol Br2D反应的产物中只有一

19、种官能团4(2012山东青岛二模)丁子香酚结构简式为。F是丁子香酚的一种同分异构体,常用于合成药物的中间体,可以通过以下方案合成。A是一种气态烃,密度是同温同压时氢气的14倍。(1)的化学反应类型为_;(2)下列物质不能与丁子香酚发生反应的是_(填序号);aNaOH溶液bNaHCO3溶液cBr2的四氯化碳溶液d酸性高锰酸钾溶液(3)写出反应的化学反应方程式_ _;(4)写出3种符合下列条件的D的同分异构体的结构简式_。含有苯环能够发生银镜反应5已知化合物A中各元素的质量分数分别为C 37.5%,H 4.2%和O 58.3%。请填空:(1)0.01 mol A在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01

20、L(标准状况),则A的分子式是_;(2)实验表明:A不能发生银镜反应,1 mol A与足量的碳酸氢钠溶液反应可以放出3 mol二氧化碳。在浓硫酸催化下,A与乙酸可发生酯化反应。核磁共振氢谱表明A分子中有4个氢处于完全相同的化学环境,则A的结构简式是_;(3)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下,A与足量的乙醇反应生成B(C12H20O7),B只有两种官能团,其数目比为31。由A生成B的反应类型是_,该反应的化学方程式是_;(4)A失去1分子水后形成化合物C,写出C的两种可能的结构简式及其官能团的名称_,_。6(2012湖北华中师大附中检测)A为肉桂酸甲酯(C10H10O2)的一种同分异构体,其分子结

21、构模型如右图所示(图中球与球之间的连线表示单键或双键)。用芳香烃D为原料合成A的路线如下:(1)写出化合物C中的官能团名称_。(2)FH的反应条件是_,HC的反应类型有_。(3)写出化学方程式CB_;CG_。(4)B的同分异构体中符合下列条件的有_种。.分子内含苯环,且苯环上只有两个支链;.一定条件下,1 mol该物质与足量的银氨溶液充分反应生成4 mol银单质。7(2012湖北八校一次联考)由碳、氢、氧3种元素组成的有机物A,相对分子质量为118,含氢的质量分数为8.5%,分子中氢原子个数为碳原子个数的2倍。(1)A的分子式是_。(2)一定条件下,A与重铬酸钾反应最终生成B,B分子的结构仅有

22、两种氢原子。A的结构简式是_;其官能团名称是_。A不能发生的反应是(填写序号字母)_。a取代反应 b消去反应c加成反应 d氧化反应(3)与A具有相同官能团、且只有一个甲基的同分异构体有_种。8(2012江西南昌一模)有机物A只由C、H、O三种元素组成,常用作有机合成的中间体,16.8 g该有机物经燃烧测得生成44.0 g CO2和14.4 g水,质谱图表明其相对分子质量为84;红外光谱分析表明A中含有OH键和位于分子端的CC键,核磁共振氢谱显示有3个峰,峰面积比为611。(1)写出A的分子式:_。(2)写出A的结构简式:_。(3)下列物质一定能与A发生反应的是_(填序号)。aH2 bNacKM

23、nO4 dBr2(4)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可以与1 mol Br2加成,该有机物所有碳原子在同一平面上,没有顺反异构现象,则B的结构简式为_。9(高考集萃)(1)(2012课标全国理综)CH3的化学名称为_;的同分异构体中含有苯环且能发生银镜反应的共有_种,其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢,且峰面积比为221的是_(写结构简式)。(2)(2012江苏化学)化合物的含氧官能团为_和_(填官能团的名称)。写出同时满足下列条件的B()的一种同分异构体的结构简式_。.分子含有两个苯环;.分子有7个不同化学环境的氢;.不能与FeCl3溶液发生显色反应,但水解产物之一能发生此反应

24、。(3)(2012天津理综)的分子式为_;写出同时满足下列条件的链状同分异构体的结构简式:_。核磁共振氢谱有2个吸收峰能发生银镜反应10F()有多种同分异构体,写出满足下列条件的两种同分异构体的结构简式。属于酯类,且能发生银镜反应。苯环上的一氯取代物只有两种结构。分子结构中只有两个甲基。_。11(1)甲()中不含氧原子的官能团是_;下列试剂能与甲反应而褪色的是_(填标号)。aBr2/CCl4溶液b石蕊溶液c酸性KMnO4溶液(2)甲的同分异构体有多种,写出其中一种不含甲基的羧酸的结构简式:_。(3)化合物丁仅含碳、氢、氧三种元素,相对分子质量为110。丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色,且丁分

25、子中烃基上的一氯取代物只有一种。则丁的结构简式为_。12(2012北京东城期末)某同学用苯甲醛和氢氧化钾溶液制得苯甲醇和一种钾盐(用X表示)的混合溶液。资料显示,苯甲醇易溶于乙醚(无色液体,微溶于水)、乙醇等有机溶剂,在水中溶解度较小。请回答:(1)从混合溶液中分离出X溶液的实验方法是_(写出一种即可)。(2)X溶液用盐酸酸化并冷却后得酸Y的粗产品,进而用水重结晶得Y。由此可知_(填序号)。aY在水中的溶解度受温度影响较大b杂质氯化钾在水中的溶解度较大,易于除去cY在冷的溶液中溶解度大,在热的溶液中溶解度小(3)质谱图显示Y的相对分子质量是122。该同学称取12.2 g Y并将其完全氧化。测得生成0.3 mol H2O和0.7 mol CO2,则Y的分子式是_。红外光谱分析表明Y属于芳香族化合物,Y的名称是_。(4)Y的属于芳香族化合物且能发生银镜反应的同分异构体有_种。参考答案基础梳理整合一、1.脂环化合物芳香化合物即时训练1答案:(1)BD(2)ABC(3)BCD(4)E二、1.4单双三2相似CH23(1)分子式结构即时训练2

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