2023届新高考化学一轮复习认识有机化合物(二)学案

认识有机化合物【学科素养】1.宏观辨识与微观探析:能从有机物的共价键类型和极性预测有机物的性质,从结构上分析有机化合物的结构特点及空间结构,知道有机化合物可能发生的有机反应类型。2.科学探究与创新意识:知道有机物常见的分离提纯方法,通过实验探究认识元素分析的方法、原理及其应用,并会据此判断有机物的组成元素,能根据实验探究确定有机物的分子式和结构。考点考题考点一:共价键与空间结构共价键的极性与有机反应2020山东等级考第19题2020天津等级考第14题2020全国Ⅰ卷第36题2020全国Ⅱ卷第36题2020全国Ⅲ卷第36题2019全国Ⅰ卷第36题2019全国Ⅱ卷第13题、第36题2019全国Ⅲ卷第36题2019海南高考第4题考点二:研究有机化合物的一般步骤和方法2020全国Ⅱ卷第27题2020山东等级考第11题2020浙江7月选考第11题2019全国Ⅱ卷第28题2019天津高考第9题2019江苏高考第21题2020全国Ⅰ卷第36题2020天津等级考第14题2020浙江7月选考第31题2020江苏高考第17题2019全国Ⅱ卷第36题分析近五年高考试题,高考命题在本讲有以下规律:1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下两个方面:(1)共价键中的σ键和π键、有机反应。(2)有机化合物的组成和分子的结构。2.从命题思路上看,侧重有机化合物分子结构的考查。根据高考命题特点和规律,复习时要注意以下几个方面:1.掌握蒸馏、重结晶、萃取等分离和提纯方法的适用范围、仪器选用、操作步骤及注意事项等。2.掌握由有机化合物元素含量及相对分子质量确定分子式的一般方法和步骤。3.了解红外光谱、核磁共振氢谱的原理,掌握有机化合物分子结构鉴定的方法。考点一:共价键与空间结构共价键的极性与有机反应(基础性考点)能力点:有机化合物中的共价键1.共价键的类型(1)按不同的分类依据,共价键可分为不同的类型(2)σ键和π键的比较σ键π键原子轨道重叠方式“头碰头”“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称能否旋转能绕键轴旋转不能绕键轴旋转牢固程度强度大,不易断裂强度较小,易断裂判断方法有机化合物中单键是σ键,双键中含有一个σ键和一个π键,三键中含有一个σ键和两个π键2.共价键的极性有机化合物的官能团及其邻近的化学键往往是发生化学反应的活性部位。例如乙醇分子中,极性较强的O—H键、C—O键、C—H键,因此乙醇发生化学反应时断键的部位是如图所示的四处位置。反应①2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑(断1键)反应②CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O(断2键)反应③2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(断1、3键)反应④CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O(断2、4键)【典例】(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是 ()A.其熔点主要取决于所含化学键的键能B.形成大π键的电子全部由N提供C.分子中B和N的杂化方式相同D.分子中所有原子共平面[解题思维]解答本题的思维流程如下:信息提取无机苯的结构与苯的结构信息转化根据碳原子的成键特点及杂化方式知识解析选项的正确性联想质疑有机物分子中共价键类型与杂化方式什么关系?提示:1.有机化合物中,饱和碳原子发生sp3杂化;双键及苯环中的碳原子发生sp2杂化;三键中的碳原子发生sp杂化。2.分析苯乙炔分子中σ键数目时,易忽视苯环上未写出的C—H键,在分析π键数目时应注意苯环上形成的是一个大π键,而不是3个π键。【解析】选A。无机苯是分子晶体,其熔点主要取决于分子间的作用力,A错误;B原子最外层3个电子,与其他原子形成3个σ键,N原子最外层5个电子,与其他原子形成3个σ键,还剩余2个电子,故形成大π键的电子全部由N原子提供,B正确;无机苯与苯为等电子体,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,C正确;无机苯与苯为等电子体,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,所以分子中所有原子共平面,D正确。1.香蕉是我们喜爱的水果之一,香蕉产于南方,到北方之前是未成熟的,但买到的却是成熟的香蕉,这是喷洒了催熟剂的缘故,其中乙烯就是一种常用的催熟剂。下列对于乙烯中化学键的分析正确的是 ()A.在乙烯分子中有一个σ键、一个π键B.乙烯在发生加成反应时,断裂的是碳原子间的σ键C.乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯,在该过程断裂的是C—Hσ键D.乙烯分子中的σ键关于镜面对称【解析】选C。在乙烯分子中存在4个C—Hσ键和1个C—Cσ键,同时还含有1个C—Cπ键,A项错误;由于σ键要比π键稳定,故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—Cπ键,B项错误;由乙烯制得氯乙烯,可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代,故断裂的是C—Hσ键,C项正确;σ键是轴对称,D项错误。2.下列关于有机反应的说法不正确的是 ()A.共价键极性越强反应越易进行B.共价键极性越强反应越难进行C.甲烷分子中含有C—Hσ键能发生取代反应D.乙烯分子中含有π键能发生加成反应【解析】选B。共价键极性越强,在反应中越容易发生断裂,B项错误。【加固训练】下列有关有机化合物中化学键类型的判断中不正确的是 ()A.全部由非金属元素组成的化合物中可能存在离子键B.物质中有σ键一定有π键,有π键一定有σ键C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在3个σ键和2个π键D.乙烷分子中只存在σ键,即C—H键和C—C键均为σ键【解析】选B。醋酸铵均是由非金属元素组成的,却存在离子键,A项正确;共价双键中有一个为σ键,另一个为π键,共价三键中有一个为σ键,另两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—Hσ键,C≡C中有1个σ键,2个π键,C项正确;共价单键为σ键,乙烷分子的结构式为其所含的6个C—H键和1个C—C键均为σ键,B项错误、D项正确。考点二:研究有机化合物的一般步骤和方法(基础性考点)1.研究有机化合物的基本步骤2.分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶:适用对象要求蒸馏常用于分离、提纯液态有机物①该有机物热稳定性较强②该有机物与杂质的沸点相差较大,一般相差30℃以上重结晶常用于分离、提纯固态有机物①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大(2)萃取和分液:①常用的萃取剂:苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。②萃取类型:类型原理液-液萃取利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同,将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程固-液萃取用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程③分液:将两种互不相溶的液体分开的操作。3.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)确定有机物分子式①最简式规律最简式对应物质CH乙炔和苯CH2烯烃和环烷烃CH2O甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖②常见相对分子质量相同的有机物a.同分异构体相对分子质量相同。b.含有n个碳原子的醇与含(n-1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。c.含有n个碳原子的烷烃与含(n-1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同,均为14n+2。③“商余法”推断烃的分子式(设烃的相对分子质量为M)QUOTEM12的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时,将碳原子数依次减少一个,每减少一个碳原子即增加12个氢原子,直到饱和为止。4.分子结构的鉴定(1)化学方法:利用特征反应鉴定出官能团,再制备它的衍生物进一步确认。(2)物理方法①红外光谱分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收,不同化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置,从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。②核磁共振氢谱能力点一:有机物分离、提纯方法的选择1.为了提纯如表所列物质(括号内为杂质),有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是 ()选项被提纯的物质除杂试剂分离方法A己烷(己烯)溴水分液B淀粉溶液(NaCl)水过滤CCH3CH2OH(CH3COOH)CaO蒸馏DCO2(SO2)Na2CO3溶液洗气【解析】选C。向A试样中加入溴水,己烯与Br2反应的产物与己烷仍互溶,用分液法不能将己烷提纯;B中淀粉胶体和NaCl溶液均可透过滤纸;D中除杂试剂Na2CO3既可与杂质SO2反应,又可吸收被提纯气体CO2,所以用Na2CO3试剂不行,可改用NaHCO3溶液为除杂试剂,应选C。【加固训练】正丁醚常用作有机合成反应的溶剂。化合物密度/(g·mL-1)熔点/℃沸点/℃水中溶解性正丁醇0.810-89.8118.0微溶正丁醚0.769-95.3142.0不溶于水某实验小组利用如图装置(夹持和加热装置均省略)合成正丁醚,其反应原理:2CH3CH2CH2CH2OHCH3(CH2)3O(CH2)3CH3+H2O,反应装置如图所示。下列说法正确的是 ()A.图中温度计水银球也可以位于液面上方B.若分水器中水层超过支管口下沿,应打开分水器旋钮放水C.正丁醚熔、沸点较低,该有机物固体是分子晶体,存在分子间氢键D.实验制得的粗醚经碱液洗涤、干燥,将干燥后粗产品放入蒸馏装置中,迅速加热到142.0℃以上蒸馏即可得纯醚【解析】选B。温度计的作用是测量反应液的温度,因此温度计水银球不能位于液面上方,A错误;当分水器中水层超过支管口下沿,应打开分水器旋钮放水,避免水流回烧瓶,B正确;正丁醚熔、沸点较低,因此正丁醚固体属于分子晶体,但正丁醚分子间不能形成氢键,C错误;实验制得的粗醚中含有正丁醇,蒸馏时不能迅速加热到142.0℃以上,否则会混有正丁醇,D错误。能力点二:有机物分子式及结构的确定·命题角度:有机物分子式、结构式的确定有机物A可由葡萄糖发酵得到,也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体,易溶于水。为研究A的组成与结构,进行了如表所示实验,试通过计算填空:实验步骤解释或实验结论(1)称取A9.0g,升温使其气化,测其密度是相同条件下H2的45倍①A的相对分子质量为

实验步骤解释或实验结论(2)将此9.0gA在足量纯O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重5.4g和13.2g②A的分子式为

(3)另取A9.0g,跟足量的NaHCO3粉末反应,生成2.24LCO2(标准状况),若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)③用结构简式表示A中含有的官能团:、

(4)A的核磁共振氢谱如图:④A中含有种氢原子

⑤综上所述,A的结构简式为

【解析】②9.0gA燃烧生成n(CO2)=QUOTE13.2g44g·mol-1eq\f(13.2g,44g·mol－1)=0.3mol,n(H2O)=QUOTE5.4g18g·mol-1eq\f(5.4g,18g·mol－1)=0.3mol,n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶(0.3×2)∶QUOTE9.0-0.3×12-0.③0.1molA与NaHCO3反应生成0.1molCO2,则A分子中含有一个—COOH,与钠反应生成0.1molH2,则还含有一个—OH。答案:①90②C3H6O3③—COOH—OH④4⑤【加固训练】(2022·珠海模拟)某化合物的结构(键线式)及球棍模型如图:该有机物分子的核磁共振氢谱图如下(单位是ppm)。下列关于该有机物的叙述正确的是 ()A.该有机物分子中不同化学环境的氢原子有7种B.该有机物属于芳香化合物C.键线式中的Et代表的基团为—CH3D.利用质谱图可确定该有机物的相对分子质量【解析】选D。核磁共振氢谱图中有8个峰,说明分子中有8种不同类型的氢,A错误。该有机物分子中无苯环结构,因此不属于芳香化合物,B错误。结合球棍模型可得Et代表的基团为—CH2CH3,C错误。1.(2021·河北选择考节选)D()有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为、。

①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。【解析】的同分异构体满足:①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应,说明结构中含有醛基和酚羟基;②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3,说明该结构具有对称性,根据该结构中氧原子数可知该结构中含有1个醛基、2个酚羟基、1个甲基,满足该条件的同分异构体结构简式为和。答案:2.(2021·湖南选择考节选)B()有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有种(不考虑立体异构);

①苯环上有2个取代基②能够发生银镜反应③与FeCl3溶液发生显色反应其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为。

【解析】的同分异构体满足:①能发生银镜反应,说明结构中存在醛基,②与FeCl3溶液发生显色发应,说明含有酚羟基,同时满足苯环上有2个取代基,酚羟基需占据苯环上的1个取代位置,支链上苯环连接方式(黑点标记):、共五种且与酚羟基有邻间对三种结构,因此一共有5×3=15种结构;其中核磁共振氢谱有五组峰,因酚羟基和醛基均无对称结构,因此峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式一定具有对称性(否则苯环上的氢原子不等效),即苯环上取代基位于对位,核磁共振氢谱中峰面积比为6的氢原子位于与同一碳原子相连的两个甲基上,因此该同分异构的结构简式为。答案:153.(2020·浙江7月选考节选)写出化合物A()同时符合下列条件的同分异构体的结构简式。

1H-NMR谱和IR谱检测表明:①分子中共有4种氢原子,其中环上的有2种;②有碳氧双键,无氮氧键和—CHO。【解