2022届新高考化学二轮复习有机物的结构、分类与命名学案

第一单元有机物的结构、分类与命名考点一研究有机物的一般步骤和方法(考试要求:a、b、c;考查频率:6年10卷6考)学生用书P124【梳理自查】1.研究有机化合物的基本步骤2.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。3.有机化合物分子结构的鉴定物理方法化学方法红外光谱核磁共振氢谱利用特征反应鉴定出官能团,再制备其衍生物,进一步确认不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱图中处于不同的位置,从而获得分子中含有何种化学键或官能团的信息不同化学环境的氢原子种数:等于吸收峰的个数每种个数:与吸收峰的面积成正比【易错辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)利用质谱法可以鉴别二甲醚(CH3—O—CH3)和乙醇。()提示:×。质谱法只能测定有机物的相对分子质量,二者的相对分子质量相同。(2)有机物中碳、氢原子个数比为1∶4,则该有机物一定是CH4。()提示:×。甲醇的分子式为CH4O,其中碳、氢原子个数比也为1∶4。(3)有机物的1H-核磁共振谱图中有4组特征峰。()提示:√。(4)质谱法可以测定有机物的摩尔质量,而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型。()提示:×。核磁共振氢谱不能确定有机物的官能团类型。(5)已知某有机物的相对分子质量和实验式,可推出该有机物的分子式。()提示:√。根据相对分子质量和实验式,可推出有机物的分子式。(6)的核磁共振氢谱中有6种峰。()提示:×。核磁共振氢谱中有5种峰。【要点归纳】有机物分子式的确定方法1.有机物组成元素的推断2.有机物相对分子质量的确定(1)标态密度法:根据标准状况下气体的密度,求算该气体的相对分子质量:Mr=22.4×ρ。(2)相对密度法:根据气体A相对于气体B的相对密度D,求算该气体的相对分子质量:Mr(A)=D×Mr(B)。(3)混合物的平均相对分子质量:QUOTEMrMr=QUOTEm总n总m总n3.确定有机物分子式的六种方法(1)直接法。①由题意计算出1mol有机物中各元素原子的物质的量,从而确定分子中各原子的个数,最后得到分子式。②利用相对分子质量及各元素质量分数直接求算出1分子有机物中各元素的原子个数,从而确定分子式。例如:N(C)=QUOTEw(C)·Mr12w(C)·Mr12N(O)=QUOTEw(O)·Mr16(2)最简式法:各元素的质量分数最简式分子式。例如:N(C)∶N(H)∶N(O)=QUOTEw(C)12w(C)12∶QUOTEw(H)1w(H)1∶QUOTEw(O(CaHbOc)n,n=QUOTEMr12a+b+16(3)通式法。类别通式相对分子质量烷烃CnH2n+2Mr=14n+2(n≥1)烯烃、环烷烃CnH2nMr=14n(烯烃,n≥2),Mr=14n(环烷烃,n≥3)炔烃、二烯烃CnH2n-2Mr=14n-2(炔烃,n≥2,二烯烃,n≥4)苯及其同系物CnH2n-6Mr=14n-6(n≥6)饱和一元醇CnH2n+2OMr=14n+2+16饱和一元醛CnH2nOMr=14n+16饱和一元酸及酯CnH2nO2Mr=14n+32(4)商余法。①QUOTEMr14Mr14=n……2,该烃分子式为:CnH2n+2②QUOTEMr14Mr14=n……0,该烃分子式为:CnH2n③QUOTEMr14Mr14=n……-2,该烃分子式为:CnH2n-2④QUOTEMr14Mr14=n……-6,该烃分子式为:CnH2n-6(Mr:相对分子质量n:分子式中碳原子的数目)(5)化学方程式法:利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。在有机化学中,常利用有机物燃烧等方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式有CxHy+(x+QUOTEy4y4)O2xCO2+QUOTEy2y2H2OCxHyOz+(x+QUOTEy4y4-QUOTEz2z2)O2xCO2+QUOTEy2y2H2O(6)平均值法:当几种烃混合时,往往能求出其平均分子式。把混合物当成一种烃分子计算时,可以得出平均摩尔质量,进而求出平均分子式。若平均摩尔质量为QUOTEMM,两成分的摩尔质量为M1、M2,且M1<M2,则一定有M1<QUOTEMM<M2。平均分子式中C、H个数介于两成分之间,故可确定烃的范围。【新题快递】命题角度1.有机物分子式的确定1.实验室用燃烧法测定某固体有机物A的分子组成,测定装置如图(铁架台、铁夹、酒精灯等未画出)。取17.1gA放入装置中,通入过量O2燃烧,生成CO2和H2O,请回答下列有关问题:(1)通入过量O2的目的是__。

(2)C装置的作用是____________________________;D装置的作用是____________________________。

(3)通过该实验,能否确定A中是否含有氧原子?________。

(4)若A的摩尔质量为342g·mol-1,C装置增重9.99g,D装置增重26.4g,则A的分子式为________。

【解析】(1)燃烧法测定某固体有机物A的分子组成,要通入过量O2使有机物在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水。(2)C装置中的试剂为浓硫酸,用于吸收有机物燃烧生成的水,D装置中的试剂是碱石灰,用于吸收有机物燃烧生成的二氧化碳。(3)通过浓硫酸增重的质量可以求出有机物中氢的质量,通过碱石灰增重的质量可以求出有机物中碳的质量,再根据A的质量判断是否有氧元素。(4)由浓硫酸增重可知,水的质量为9.99g,可计算出n(H2O)=QUOTE9.99g18g·mol-19.99g18g·mol-1=0.555mol,n(H)=1.11mol,m(H)=1.11g;使碱石灰增重26.4g,可知二氧化碳质量为26.4g,n(C)=n(CO2)=QUOTE26.4g44g答案:(1)使有机物A充分燃烧(2)吸收A燃烧后生成的H2O吸收A燃烧后生成的CO2(3)能(4)C12H22O11命题角度2.有机物分子结构的鉴定2.已知某种有机物A的质谱图和红外光谱图如下:回答下列问题:(1)结合以上谱图推断:有机物A的相对分子质量为______,分子式为________,所含官能团的名称______;有机物A的1H核磁共振谱图中有________种吸收峰,峰面积之比为________。

(2)链烃B的相对分子质量比A小4,含3个甲基,并能使溴的四氯化碳溶液褪色,符合题意的B有______种。

(3)链烃C是B的同系物,且其对乙烯的相对密度为3,C的1H核磁共振谱图显示:C中只含有一种氢原子。则C在一定条件下发生聚合反应的化学方程式为___。

【解析】(1)由质谱图可确定相对分子质量为74,由红外光谱图可知含有—CH3、CO、C—O—C等基团。可推知该物质为乙酸甲酯,分子式为C3H6O2,所以所含官能团的名称为酯基;有机物A的1H核磁共振谱图中有2种吸收峰,峰面积之比为1∶1。(2)链烃B的相对分子质量为70,且含3个甲基,并能使溴的四氯化碳溶液褪色,则一定是2-甲基-2-丁烯。(3)链烃C是B的同系物,说明也是烯烃;其对乙烯的相对密度为3,说明C的相对分子质量为84;C的1H核磁共振谱图显示只含有一种氢原子,则它只能是。答案:(1)74C3H6O2酯基21∶1(2)1(3)考点二有机物的分类(考试要求:a、b、c;考查频率:6年10卷7考)学生用书P126【梳理自查】一、官能团与有机物的分类1.官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。2.有机物的主要类别、官能团和典型代表物类别官能团典型代表物(名称、结构简式)烷烃甲烷CH4烯烃(碳碳双键)乙烯H2CCH2炔烃—C≡C—(碳碳叁键)乙炔HC≡CH芳香烃苯卤代烃—X(卤素原子)溴乙烷C2H5Br醇—OH(羟基)乙醇C2H5OH酚苯酚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CH3COOCH2CH3二、有机物的结构特点1.有机化合物中碳原子的成键特点2.有机化合物的表示方法(1)结构式、结构简式、键线式。物质名称丁烷丙烯乙醇乙酸结构式结构简式CH3CH2CH2CH3CH2CH—CH3CH3CH2OHCH3COOH键线式(2)球棍模型、比例模型。模型类型甲烷乙烯乙炔乙醇球棍模型比例模型3.有机化合物的同分异构现象同分异构现象化合物具有相同的分子式,但结构不同,而产生性质差异的现象同分异构体具有同分异构现象的化合物互为同分异构体类型碳链异构碳链骨架不同如CH3—CH2—CH2—CH3和位置异构官能团位置不同如CH2CH—CH2—CH3和CH3—CHCH—CH3官能团异构官能团种类不同如CH3CH2OH和CH3—O—CH3【易错辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)含有苯环的有机物属于芳香烃。()提示:×。硝基苯,含有苯环,但不属于芳香烃。(2)官能团相同的物质一定是同一类物质。()提示:×。醇、酚都含有羟基,但不属于同一类物质。(3)和都属于酚类。()提示:×。苯酚属于酚,苯甲醇属于醇。(4)含有醛基的有机物一定属于醛类。()提示:×。可能为羧酸、酯等。(5)醛基的结构简式为“—COH”。()提示:×。“—COH”为醇,醛基应为—CHO。(6)C2H4Cl2分子表示的物质一定是纯净物。()提示:×。C2H4Cl2有两种结构。【要点归纳】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:①成直链,一条线。先将所有的碳原子连接成一条直链。②摘一碳,挂中间。将主链上的碳原子取下一个作为支链,连接在剩余主链的中间碳上。③往边移,不到端。将甲基依次由内向外与主链碳原子试接,但不可放在端点碳原子上。④摘多碳,整到散。由少到多依次摘取不同数目的碳原子组成长短不同的支链。⑤多支链,同邻间。当有多个相同或不同的支链出现时,应按连在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子的顺序依次试接。(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。(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。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,例如,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。【典例研析】【典例】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()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1molC5H12至少需要2molH2【解析】选C。环戊烯与螺[2.2]戊烷()的分子式均为C5H8,二者互为同分异构体,故A正确;二氯取代中可以取代同一个碳原子上的氢原子,也可以取代同侧碳原子上或者两侧的碳原子上的氢原子,因此其二氯代物超过两种,B正确;螺[2.2]戊烷()中中心原子含有四个单键,故所有碳原子一定不处于同一平面,C不正确;螺[2.2]戊烷()的分子式为C5H8,若生成1molC5H12则至少需要2molH2,D正确。【新题快递】命题角度1.有机物的官能团及分类1.(2021·衢州模拟)阿比朵尔结构简式如图,它对体外的冠状病毒有抑制作用,有关说法正确的是()A.该物质化学式为C22H25BrN2O3S,分子中含有3个苯环结构B.该物质存在多种官能团,如羟基、酯键、溴原子和甲基C.一定条件下,该物质在NaOH溶液中能发生水解反应,产物有乙醇和溴化钠等D.该物质能与溴水发生加成反应,也能与溴水发生取代反应【解析】选C。根据该物质结构简式可知,化学式为C22H25BrN2O3S,分子中含有2个苯环结构,故A错误;该物质存在多种官能团,含有酚羟基、酯基、溴原子、碳碳双键,甲基不是官能团,故B错误;一定条件下,该物质含有酯基、溴原子,具有酯和卤代烃的性质,在NaOH溶液中能发生水解反应,产物有乙醇和溴化钠等,故C正确;该物质含有碳碳双键,具有烯烃的性质,能与溴水发生加成反应,结构中含有甲基和苯环,在一定条件下能和溴单质发生取代反应,不能与溴水发生取代反应,故D错误。【加固训练】迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构如图所示。该物质中含有的官能团有__。

【解析】根据图中所示结构,可以看出该物质含有如下官能团:羧基、酯基、(酚)羟基、碳碳双键。答案:羧基、酯基、(酚)羟基、碳碳双键命题角度2.有机物的结构特点2.下列表示不正确的是()A.乙烯的结构式:B.甲酸甲酯的结构简式:C2H4O2C.2-甲基丁烷的键线式:D.甲基的电子式:QUOTEH··C····H【解析】选B。结构式是每一对共用电子对用一个短线来表示,乙烯分子中每个碳原子和每个氢原子形成一对共用电子对,碳原子和碳原子形成两对共用电子对,A正确;结构简式中需要体现出特殊结构和官能团,甲酸甲酯中要体现出酯基,其结构简式为HCOOCH3,B错误;键线式中每个端点为一个C原子,省略C—H键,C正确;甲基中碳原子和三个氢原子形成3对共用电子对,还剩一个成单电子,D正确。【加固训练】(2021·杭州模拟)下面是丁醇的两种同分异构体,其键线式、沸点如表所示:异丁醇叔丁醇键线式沸点/℃10882.3下列说法不正确的是()A.异丁醇分子是由异丁基、羟基构成的B.异丁醇的核磁共振氢谱有四组峰,且面积之比是1∶2∶1∶6C.表中沸点数据可以说明烃基结构会明显影响有机物的物理性质D.异丁醇、叔丁醇在一定条件下经催化氧化可分别生成异丁醛、叔丁醛【解析】选D。异丁醇分子是由异丁基(CH3)2CHCH2—和羟基—OH构成,A正确;异丁醇分子中,同碳原子上的氢为等效氢,同碳原子上的甲基等效,不存在对称位置,故等效氢原子有四种,核磁共振氢谱有四组峰,四种氢原子个数之比为1∶2∶1∶6,故四组峰面积之比是1∶2∶1∶6,B正确;表中烃基结构不同,沸点数据不同,故烃基结构会明显影响有机物的物理性质,C正确;异丁醇的羟基碳上有2个氢,在一定条件下经催化氧化生成异丁醛,而叔丁醇的羟基碳上有无氢,不能被催化氧化,D错误。命题角度3.同分异构现象与同分异构体3.四联苯的一氯代物有()A.3种B.4种C.5种D.6种【解析】选C。推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称线,四联苯是具有两条对称轴的物质,即,在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子),就有几种一氯代物,四联苯有5种不同的氢原子,故有5种一氯代物。4.(1)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式__。

EⅠ.分子含有2个苯环Ⅱ.分子中含有3种不同化学环境的氢原子(2)化合物乙仅含碳、氢、氧三种元素,相对分子质量为110。乙与FeCl3溶液作用显现特征颜色,且乙分子中烃基上的一氯取代物只有一种。则乙的结构简式为__。

(3)化合物丙()有多种同分异构体。写出一种满足下列条件的丙的同分异构体的结构简式________。

①能与FeCl3溶液发生显色反应;②能发生银镜反应;③分子中有5种不同化学环境的氢原子。【解析】根据同分异构体的书写方法进行书写,但是要注意题干中所给的限定条件,写出来之后要复核一下是否符合相应的条件。(1)E的一种同分异物体含有3种不同化学环境的氢,就是不等效的氢有3种,且含有2个苯环,是结构对称,则对应结构为或。(2)与FeCl3溶液作用显现特征颜色,说明乙中含有苯环和酚羟基。苯酚的相对分子质量为94,而110-94=16,因此还含有一个氧原子,故为二元酚,又因为乙分子中烃基上的一氯代物只有一种,所以2个羟基只能是对位。(3)由条件可知,该物质含有酚羟基、醛基,具有5种等效氢,故其结构简式可能为、或。答案:(1)(或)(2)(3)、或(任写一种)考点三有机物的命名(考试要求:b;考查频率:6年10卷3考)学生用书P128【梳理自查】1.烷烃的习惯命名:如C5H12的同分异构体有三种,分别是CH3(CH2)3CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4,用习惯命名法分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷。2.烷烃系统命名三步骤:如命名为3-甲基己烷。【易错辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)的命名为2-乙基丙烷。()提示:×。名称为2-甲基丁烷。(2)2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇互为同分异构体。()提示:√。2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇的分子式相同。(3)乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应,理论上得到的氯代物最多有9种。()提示:√。乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应,得到一氯乙烷1种、二氯乙烷2种、三氯乙烷2种、四氯乙烷2种、五氯乙烷1种、六氯乙烷1种。(4)2,4,5-三甲基-3-乙基庚烷的一氯代物有10种。()提示:×。一氯代物有11种。【要点归纳】烷烃命名的步骤1.最长、最多定主链:当有几个相同长度的不同碳链时,选择含支链最多的一个作为主链。如含6个碳原子的链有A、B两条,因A有三个支链,含支链最多,故应选A为主链。2.编号位要遵循“近”“简”“小”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