秘籍08-有机物的结构与性质(新高考专用)(解析版)

秘籍08有机物的结构与性质概率预测☆☆☆☆☆题型预测选择题☆☆☆☆☆考向预测有机物的结构、同分异构、官能团性质的综合分析及应用1.了解有机化合物的同分异构现象，能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。2.掌握常见有机反应类型。3.了解常见有机化合物的结构；了解有机物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。考点一、有机物的主要类别、官能团和典型代表物类别官能团代表物名称、结构简式烷烃甲烷CH4烯烃(碳碳双键)乙烯H2CCH2炔烃—C≡C—(碳碳三键)乙炔HC≡CH卤代烃—X(卤素原子)溴乙烷C2H5Br醇—OH(羟基)乙醇C2H5OH酚苯酚醚(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氨基酸—NH2(氨基)—COOH(羧基)甘氨酸考点二、原子共线与共面的基本模型(1)甲烷分子为正四面体形结构，分子中有且只有3个原子共面。凡是碳原子与其他4个原子形成共价单键时，与碳原子相连的4个原子组成四面体结构。任何有机物分子结构中只要出现1个饱和碳原子，则整个分子不再共面。(2)乙烯分子为平面形结构，分子中所有原子都在同一平面内，键角约为120°。若某有机物分子结构中出现1个碳碳双键，则至少有6个原子共面。(3)苯分子为平面形结构，分子中所有原子在同一平面内，键角为120°。若某有机物分子结构中出现1个苯环，则至少有12个原子共面。(4)甲醛分子为平面三角形结构，分子中所有原子在同一平面内。(5)乙炔分子为直线形结构，分子中4个原子一定在同一条直线上。任何有机物分子结构中只要出现1个碳碳三键，至少有4个原子共线。(6)HCN分子为直线形结构，分子中3个原子在同一条直线上。考点三、同分异构现象、同分异构体1.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：CH2=CH—CH2—CH3和CH3CH=CHCH3官能团异构官能团种类不同，如：CH3CH2OH和CH3OCH3，常见的官能团异构有醇、酚、醚；醛与酮；羧酸与酯等2.常见的官能团类别异构举例组成通式可能的类别及典型实例CnH2n烯烃(CH2=CHCH3)、环烷烃()CnH2n－2炔烃(CH≡C—CH2CH3)、二烯烃(CH2=CHCH=CH2)、环烯烃()CnH2n＋2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)CnH2nO醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2=CHCH2OH)、环醚()、环醇()CnH2nO2羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、羟基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羟基酮()CnH2n－6O酚()、芳香醚()、芳香醇()3.同系物技法一、轻松突破取代反应、加成反应(1)加成反应的特点是：“断一，加二，都进来”。“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂；“加二”是指加上两个其他原子或原子团，一定分别加在两个不饱和碳原子上，此反应类似无机反应中的化合反应，理论上原子利用率为100%。(2)取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的复分解反应，注意在书写化学方程式时，防止漏写产物中的小分子，如苯的硝化反应中生成的水。技法二、简单有机物中原子共线、共面的判断(1)单键旋转思想：有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等均可绕键轴旋转。但是双键和三键不能绕轴旋转，对原子的空间结构具有“定格”作用。(2)确定研究主体：①凡出现碳碳双键结构形式的原子共面问题，以乙烯的结构为主体。②凡出现碳碳三键结构形式的原子共线问题，以乙炔的结构为主体。③凡出现苯环结构形式的原子共面问题，以苯的结构为主体。(3)熟记常考结构中共面规律①结构中每出现一个饱和碳原子，则分子中所有原子不再共面。②结构中每出现一个碳碳双键，至少有6个原子共面。③结构中每出现一个碳碳三键，至少有4个原子共线。④结构中每出现一个苯环，至少有12个原子共面。(4)应用举例，如CH3CH=CH—C≡CH，可以将该分子展开，此分子包含一个乙烯型结构、一个乙炔型结构(如图)，其中①C、②C、③C、④H4个原子一定在一条直线上。该分子中至少8个原子在同一平面上。由于碳碳单键可以绕键轴旋转，—CH3中有一个氢原子可以进入该平面，故该分子中最多有9个原子共平面。技法三、判断同分异构体数目的常用方法和思路基团连接法将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构体数目可推断有机物的异构体数目。如：丁基有四种，丁醇(C4H9—OH)、C4H9—Cl分别有四种换位思考法将有机物分子中的不同原子或基团换位进行思考。如乙烷分子中共有6个H原子，若有一个氢原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷也只有一种结构等效氢原子法(又称对称法)分子中等效氢原子有如下情况：①分子中同一个碳上的氢原子等效；②同一个碳的甲基氢原子等效；③分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时)上的氢原子等效定一移一法分析二元取代物的方法，如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另外一个Cl例1．下列说法正确的是()A．分子式为C3H6O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些醇和酸重新组合可形成的酯共有5种B．四联苯的一氯代物有4种C．与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为CH2CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOHD．兴奋剂乙基雌烯醇不可能有属于芳香族的同分异构体【答案】C【解析】分子式为C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分别是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH。C2H5OH、CH3OH与HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4种，A项错误；四联苯是具有两条对称轴的物质，即，有5种不同化学环境的氢原子，故有5种一氯代物，B项错误；中有和—COOH两种官能团，由于官能团不变，只将官能团的位置移动即可得其同分异构体：CH2=CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOH，C项正确；该有机物含有4个环和1个碳碳双键，不饱和度为5，苯环的不饱和度为4，所以可能有属于芳香族的同分异构体，D项错误。例2.化合物(b)、(d)、HC≡C—CHCH2(p)的分子式均为C4H4。下列说法中正确的是()A．b的一氯代物只有两种B．d的同分异构体只有b、p两种C．b、d、p均可与溴水发生加成反应D．p的所有原子不可能处于同一平面【答案】A【解析】b分子的甲基以及与甲基相连的碳上有两种不等效氢原子，因而其一氯取代物有两种，A正确；d的同分异构体除b、p外还有、等，B项错误；d中不含不饱和键，不能发生加成反应，C项错误；p的结构中碳碳双键为平面结构，碳碳三键为直线形结构，所有原子共平面，D项错误。例3．依曲替酯是一种皮肤病用药，它可以由原料X经过多步反应合成。下列说法不正确的是()A．原料X与中间体Y互为同分异构体B．原料X可以使酸性KMnO4溶液褪色C．中间体Y能发生还原、加成、取代、氧化、水解反应D．1mol依曲替酯只能与1molNaOH发生反应【答案】D【解析】原料X与中间体Y的分子式都是C13H12O4，结构不同，所以互为同分异构体，故A正确；原料X含有碳碳双键、苯环直接连甲基，所以可以使酸性KMnO4溶液褪色，故B正确；1mol依曲替酯含有1mol酚羟基形成的酯基，能与2molNaOH发生反应，故D错误。例4.天然小分子白皮杉醇在胃癌治疗中有重要应用价值。其结构如图所示，下列有关白皮杉醇的说法正确的是A.白皮杉醇中含有三种官能团 B．苯环上氢原子的一氯代物有4种C．该分子中的所有碳原子可能共平面 D．该分子不存在顺反异构体【答案】C【解析】A．白皮杉醇中含有碳碳双键、酚羟基两种官能团，A错误；B．该分子苯环上有5种不同环境的H，苯环上氢原子的一氯代物有5种，B错误；C．分子种含有苯为平面结构，碳碳双键为平面结构，通过单键连接，单键可以旋转，所以分子中所有原子可能共平面，C正确；D．碳碳双键两个碳所连基团不同，所以该分子存在顺反异构，D错误；故答案为：C。1．（2023·辽宁·校联考二模）下列有关叙述正确的有①碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应②在坩埚中灼烧明矾晶体可制备KAl(SO4)2③分子中至少有14个原子共面④沸点：CO＜N2⑤根据是否有丁达尔效应将分散系分为溶液、胶体和浊液⑥酸性：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH3COOH⑦[Cu(NH3)4]2+是平面四边形，说明铜不是sp3杂化⑧硅胶作袋装食品的干燥剂，使用时没有发生化学变化A．2个 B．3个 C．4个 D．5个【答案】D【解析】①碳酸氢钠和盐酸反应是吸热反应，故①正确；②因明矾晶体为固体，可放在坩埚中加热，硫酸是难挥发性酸，所以可制备，故②正确；③苯环与醛基用单键相连，单键可旋转，苯环与连接，单键可以旋转，因此最少12个原子共平面，故③错误；④相对分子质量相同，极性越大，沸点越高，因此沸点：，故④错误；⑤根据分散质粒子的大小将分散系分为溶液、胶体和浊液，故⑤错误；⑥氟的电负性大于氯的电负性，氟碳键的极性大于氯碳键的极性，使的极性大于的极性，导致三氟乙酸羧基中羟基的极性更大，更易电离出氢离子，烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基极性减小，酸性减弱，故⑥正确；⑦是平面四边形若为杂化，则为正四面体构型，故⑦正确；⑧硅胶多孔，有吸附性，故硅胶吸水是物理变化故⑧正确；所以正确的有①②⑥⑦⑧共5个；故D符合题意。综上所述，答案为D。2．（2023·湖北武汉·校联考）中药连翘具有清热解毒、疏散风热的功效，常用于治疗肺炎等疾病。化合物X是从连翘中提取出来的一种成分，其结构如图所示。下列有关化合物X的说法错误的是

A．可以发生加聚反应、缩聚反应、还原反应B．与浓溴水反应时，1molX最多消耗3molBr2C．1molX最多与1molNa2CO3反应D．X与互为顺反异构体【答案】C【解析】A．该有机物有碳碳双键、羟基和羧基3种官能团，因此可以发生加聚反应、缩聚反应、还原反应，A项正确；B．1mol该化合物可以与1molBr2发生加成反应，酚羟基的两个邻位氢还可以与2molBr2发生取代反应，B项正确；C．该有机物中含有酚羟基和羧基，1mol该化合物最多与2molmolNa2CO3反应，C项错误；D．由碳碳双键两端的基团可知，X与互为顺反异构体，D项正确；故选C。3．（2023·北京·统考二模）羟甲香豆素(丙)是一种治疗胆结石的药物，部分合成路线如图所示，下列说法不正确的是A．甲中的官能团为羟基、酯基 B．1mol乙最多消耗4molNaOHC．丙能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．上述转化涉及的反应类型有取代反应、消去反应【答案】B【解析】A．由结构简式可知，甲分子的官能团为羟基、酯基，故A正确；B．由结构简式可知，乙分子含有的酚羟基和酚酯基能与氢氧化钠溶液反应，则1mol乙最多消耗3mol氢氧化钠，故B错误；C．由结构简式可知，丙分子中含有的碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确；D．由有机物的转化关系可知，甲转化为乙的反应为取代反应，乙转化为丙的反应为取代反应，故D正确；故选B。4．（2023春·山西大同·高三校联考）布洛芬是一种解热镇痛药，其结构简式如图所示。下列有关该物质的说法错误的是A．分子式为 B．碳原子有两种杂化方式C．能与溶液反应 D．所有的碳原子一定共面【答案】D【解析】A．根据结构简式可知其分子式为，故A正确；B．分子中单键碳原子采用杂化，双键碳原子采用杂化，故B正确；C．分子中含有羧基，能与碳酸氢钠反应放出二氧化碳，故C正确；D．分子结构中存在杂化的碳原子而且杂化的碳原子同时与三个碳原子相连，碳原子不可能全部共面，故D错误；选D。5．（2023·湖北·武汉二中校联考二模）茶叶经过高温“杀青”生成清香味的反式青叶醇，转化过程为：下列说法正确的是A．青叶醇的分子式为B．青叶醇分子中含有极性键、非极性键和氢键等化学键C．反式青叶醇能与发生加成反应，且产物中手性碳原子个数为2D．反式青叶醇分子中共平面的原子数目最多为15【答案】C【解析】A．根据青叶醇的结构简式，该有机物分子式为C6H12O，故A错误；B．青叶醇中“C-H”、“C-O”、“O-H”为极性键，“C-C”、“C=C”为非极性键，1个青叶醇分子中的羟基与另一个青叶醇分子中的羟基可以形成氢键，分子内不存在氢键，故B错误；C．反式青叶醇与Br2发生加成反应后产物是，含有手性碳原子如图所示，有2个，故C正确；D．“C=C”共平面，且不共线三点共平面，因此反式青叶醇中共平面的原子数目最多为12，故D错误；答案为C。6．（2023·辽宁·校联考二模）有机物M是一种新型药物的合成中间体，其结构如图所示，以下说法错误的是A．该物质中存在两个手性碳原子 B．该物质最多可与3molNaOH反应C．该物质中所有碳原子不可能共平面 D．该物质分子式C18H20O4【答案】B【解析】A．如图，该物质中存在两个手性碳原子，A选项正确。B．酯基和酚羟基都能与氢氧化钠溶液反应，该物质最多可与2molNaOH反应，醇羟基与NaOH不反应，B选项错误。C．该物质中含有饱和碳原子，类似于甲烷的结构，故所有碳原子不可能共平面，C选项正确。D．分子式为，D选项正确。故选B。7．（2023春·安徽合肥实验中学·高三统考）某有机物M的结构如图所示。下列有关M的说法错误的是A．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．1molM能与5molH2发生加成反应C．所有原子不可能在同一平面 D．与金属钠、NaOH溶液均能反应【答案】B【解析】A．该有机物结构中含有碳碳双键和羟基，都可以被酸性高锰酸钾氧化，而使其褪色，A正确；B．该有机物中酯基中的碳碳双键不能和氢气加成，故1molM能与4molH2发生加成反应，B错误；C．该有机物中含有饱和碳原子，故所有原子不可能在同一平面，C正确；D．该有机物中含有羟基，可以和那反应，该有机物中含有酯基，在氢氧化钠溶液中可以水解，D正确；故选B。8．（2023·辽宁·校联考二模）H2O2作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备H2O2原理及装置如图，下列说法错误的是A．乙基蒽醌是反应的催化剂 B．H2O2是非极性分子C．乙基蒽醇中的碳有2种杂化方式 D．乙基蒽醌的一氯代物有9种【答案】B【解析】A．乙基蒽醌是反应的催化剂，乙基蒽醇是反应的中间产物，A正确。B．是折线形，分子中正负电荷中心不重合，是极性分子，B错误。C．乙基蒽醇中的乙基上的碳的杂化方式为苯环上的碳原子为，C正确。D．乙基蒽醌结构不对称，有9种不同环境的氢，一氯代物有9种，D正确。故选B。9．（2023·湖南长沙·模拟）多环化合物一般应用在药物合成、电致发光材料等方面，一种多环化合物W的结构简式如图所示。下列关于该化合物的说法错误的是A．可使溴水褪色 B．可发生加成反应和取代反应C．分子中有4种含氧官能团 D．1mol该化合物最多可与2molNaOH反应【答案】D【解析】A．W分子中含有碳碳双键，可使溴水褪色，选项A正确；B．W分子中含有碳碳双键和羰基，可以发生加成反应，含有酯基，可以发生取代反应，选项B正确；C．W分子中含有酯基、羰基、硝基和醚键共4种含氧官能团，选项C正确；D．W分子中只有酯基能与NaOH溶液反应，1molW最多消耗1molNaOH，选项D错误；答案选D。10．（2023·北京·统考二模）短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Z是地壳中含量最多的元素，W的单质常温下是黄绿色气体。由这四种元素组成的化合物A是一种重要的脱氢剂，化合物A与氢气反应可以生成化合物B，其过程如图所示。下列说法不正确的是A．工业上可采用电解饱和食盐水的方法制备W的单质B．Y的最高价氧化物的水化物是强电解质C．Y、Z与氢三种元素形成化合物的晶体类型一定是分子晶体D．用FeCl3溶液可鉴别A和B【答案】C【分析】短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中Z是地壳中含量最多的元素，W的单质常温下是黄绿色气体，可知Z为O、W为Cl；化合物A中X形成4个共价键，Y与X形成三键，结合原子序数可知X为C、Y为N，以此来解答。【解析】由上述分析可知，X为C、Y为N、Z为O、W为Cl。A．工业上可采用电解饱和食盐水的方法制备氯气，同时生成氢气和氢氧化钠，故A正确；B．N的最高价氧化物的水化物硝酸是强电解质，故B正确；C．N、O与氢组成的化合物若为硝酸铵，属于离子化合物，是离子晶体，故C错误；D．B中含有酚羟基，A不含有，则可用FeCl3溶液可鉴别A和B，故D正确；故选C。11．（2023春·湖南长沙·高三长沙一中校考）某种天然生物活性物质结构如下图所示，下列说法错误的是A．分子中有两种含氧官能团B．苯环上的一氯代物共有6种C．分子中有两个手性碳原子D．完全水解可得3种有机产物【答案】B【解析】A．分子中有酯基和酰胺基两种含氧官能团，A正确；B．该分子有4个苯环结构，每个苯环都不同，每个苯环的取代位有5个，为对称结构，一氯代物共有种，B错误；C．分子中有两个手性碳原子：，C正确；D．酯基和酰胺基能发生水解反应，完全水解可得、，3种有机产物，D正确；故选B。12．（2023·上海虹口·统考二模）下列有关CH2=CH—CH=CH2说法错误的是A．所有原子可能处于同一平面上 B．与溴的加成产物共有2种C．与异戊二烯互为同系物 D．属于炔烃类的同分异构体有2种【答案】B【解析】A．碳碳双键为平面结构，两个平面通过单键相连，可以重合，所有原子可处于同一平面上，故A正确；B．与溴单质1：1加成时可1，2-加成和1，4-加成得到两种加成产物，另外还可以按照1：2与溴加成生成四溴丁烷，故B错误；C．该结构与异戊二烯均含两个碳碳双键，结构相似，组成上相差1个CH2，两者互为同系物，故C正确；D．属于炔烃类的同分异构体有1-丁炔，2-丁炔两种，故D正确；故选：B。13．（2023·河北石家庄二中·模拟预测）浸泡茶叶时茶汤呈黄色，使茶汤呈黄色的物质是茶黄素，其结构如图所示。下列说法正确的是A．该分子中含有3种含氧官能团 B．该分子中所有碳原子可能共平面C．该有机化合物可与NaHCO3溶液反应 D．该分子中不含手性碳原子【答案】A【解析】A．该分子中含有羟基、醚键、酮羰基3种含氧官能团，A正确；B．含醚键的六元环中有碳原子是杂化，所有碳原子不可能共平面，B错误；C．酚羟基的酸性弱于碳酸，不能与溶液反应，C错误；D．该分子中含有手性碳原子，用“*”标注：，D错误；故选A。14．（2023·吉林延边·统考二模）化合物X(如图)是一种药物中间体。下列关于化合物X的说法正确的是A．1mol化合物X与H2加成时，最多消耗3molH2B．化合物X能与FeCl3溶液作用显紫色C．化合物X分子中最多有12个原子在同一平面上D．1mol化合物X完全水解所得有机产物中含有2NA个手性碳原子【答案】A【解析】A．化合物X中只有苯环能与H2发生加成反应，则1mol化合物X与H2加成时，最多消耗3molH2，A正确；B．化合物X中不含酚羟基，不能与FeCl3溶液作用显紫色，B错误；C．苯环及其连接的原子共平面，旋转单键可以使甲基中碳原子及其甲基上1个氢原子处于平面内，则化合物X在同一平面上最多数目至少是14个，C错误；D．化合物X完全水解所得有机产物为，如图所示标有“*”为手性碳原子：，共有1个手性碳原子，D错误；故选A。15．（2023·河南安阳·统考二模）有机物M是合成塑身药物利莫那班的重要中间体，其结构简式如图所示：下列关于M的叙述正确的是A．M的分子式为C15H18O4ClB．M能使Br2的CCl4溶液褪色C．M在碱性条件下能稳定存在D．M苯环上的二溴代物有4种【答案】D【解析】A．根据M的结构简式，M的分子式为C15H17O4Cl，故A错误；B．M中不含碳碳不饱和键和醛基，因此M不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故B错误；C．该结构中含有酯基，在碱性条件下发生水解，因此M在碱性条件下不能稳定存在，故C错误；D．苯环上有两种不同的氢原子，根据定一移一，苯环上的二溴代物有4种，故D正确；答案为D。16．（2023春·浙江杭州·高三统考期中）维生素C可参与机体的代谢过程，俗称抗坏血酸，结构如图，已知25℃时，其电离常数，。下列说法正确的是A．维生素C分子中含有3个手性碳B．维生素C含碳原子较多，故难溶于水C．维生素C含有烯醇式结构，水溶液露置在空气中不稳定D．1mol维生素C与足量NaOH溶液反应，最多可消耗2molNaOH【答案】C【解析】A．由图可知，维生素C分子中含有2个手性碳，A错误；B．由图可知维生素C中含有较多的羟基，羟基具有亲水性，则维生素C易溶于水，B错误；C．维生素C含有烯醇式结构，在水溶液中易被空气中的氧气氧化，生成去氢抗坏血酸，C正确；D．根据结构可知，其中含有1个酯基，则1mol维生素C与足量NaOH溶液反应，最多可消耗1molNaOH，D错误；故选C。17．（2023·河北沧州·统考一模）苯酚与丙酮在酸催化下反应得到双酚A，其转化关系如图所示。下列说法正确的是A．苯酚和双酚A互为同系物B．双酚A能发生缩聚反应，苯酚不能发生缩聚反应C．双酚A具有酸性，能与反应D．双酚A与足量饱和溴水反应时，最多可消耗【答案】D【解析】A．苯酚和双酚A所含官能团的数目不同，不互为同系物，选项A错误；B．双酚A中含有酚羟基，能发生缩聚反应，苯酚和甲醛也能发生缩聚反应生成酚醛树脂，选项B错误；C．双