2019版高考化学大一轮复习专题10有机化学基础第二单元认识有机化合物烃(加试)学案.doc
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1、- 1 -第二单元第二单元 认识有机化合物认识有机化合物 烃烃( (加试加试) )考试标准知识条目必考要求加试要求1.有机化学的发展与应用有机化学的发展简史有机化合物在日常生活中的重要应用有机化合物与人类的生命活动的关系常见有机材料的组成、性能及其发展现状aaaa2.科学家怎样研究有机物有机化合物的组成、结构和性质特点研究有机化合物组成的常用方法根据1H 核磁共振谱确定有机化合物的分子结构研究有机化合物结构的常用方法同位素示踪法研究化学反应历程手性碳原子与手性分子aabbba3.有机化合物的结构有机物中碳原子的成键特点甲烷、乙烯和乙炔的组成、结构和空间构型结构式、结构简式和键线式同分异构体(碳
2、架异构、官能团类别异构和官能团位置异构)立体异构与生命现象的联系abbca4.有机化合物的分类和命名同系物及其通式有机化合物的分类方法烷烃的系统命名法和常见有机物的习惯命名bbb- 2 -5.脂肪烃脂肪烃和芳香烃、饱和烃和不饱和烃的概念及判断烷烃、烯烃和炔烃等脂肪烃的物理性质烷烃、烯烃和炔烃等脂肪烃的化学性质(取代反应、加成反应、加聚反应)有机高分子的链节和单体天然气、石油液化气和汽油的来源和组成合成常见高分子化合物的方法bacbac6.芳香烃苯的结构特点和化学性质苯的用途苯的同系物的结构特点和化学性质芳香烃来源工业上生产乙苯、异丙苯的工艺多环芳烃的结构特点bacaaa考点一考点一 认识有机化
3、合物认识有机化合物1有机化合物概述(1)概念:含有碳元素的化合物称为有机化合物,简称有机物。但 CO、CO2、碳酸及其盐、金属碳化物、金属氰化物等由于组成、性质与无机物相似,属于无机物。绝大多数有机化合物都含有氢元素。C、H、O、N、S、P、卤素是有机物中的主要组成元素。(2)性质特点(大多数有机物)难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂;多数为非电解质,不导电;多数熔、沸点较低;多数易燃、易分解,反应复杂等。2碳原子的成键特点(1)碳原子的结构及成键特点碳原子最外层有 4 个电子,不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子,碳原子易通过共价键与碳原子或其他非金属原子相结合。(2)有机化合物中碳
4、原子的结合方式碳原子间可形成稳定的单键、双键或叁键。多个碳原子可相互结合形成碳链或碳环,碳链可以带有支链,碳链和碳环也可以相互结合。- 3 -碳原子也可以与 H、O、N、S 等多种非金属原子形成共价键。3有机物的分类(1)按组成元素分类:有机化合物可分为烃和烃的衍生物。(2)按碳的骨架分类有机化合物Error!烃Error!(3)按官能团分类有机物的主要类别、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 CH2=CH2炔烃CC(碳碳叁键)乙炔 CHCH芳香烃 苯卤代烃X(卤素原子)溴乙烷 C2H5Br醇乙醇 C2H5OH酚OH(羟基) 苯酚 C6H5
5、OH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 CH3COOCH2CH34.科学家研究有机物的方法(1)研究组成的常用方法- 4 -确定有机物元素组成的方法有:化学实验法(李比希法、钠融法、铜丝燃烧法等)、仪器分析法。李比希燃烧法有机化合物水和二氧化碳测定水和 CO2的质量得出原有机化合物中氢和碳元氧化铜高温干燥剂吸收素的质量确定有机化合物中碳和氢的质量分数。(2)分子结构的研究质谱法可以测定有机物的相对分子质量,在质谱图中,最大的质荷比就是有机物的相对分子质量。根据相对分子质量和
6、最简式可以确定有机物的分子式。红外光谱法:初步判断有机物中含有的官能团或化学键。1H 核磁共振谱:测定有机物分子中氢原子的类型和数目之比。氢原子的类型吸收峰数目;不同氢原子个数之比不同吸收峰面积之比。化学方法a根据价键规律,某些有机物只存在一种结构,可直接由分子式确定结构。b官能团的特征反应定性实验确定有机物中可能存在的官能团。c通过定量实验,确定有机物中的官能团及其数目。(3)有机反应机理的研究反应中间体测定法如为了探究甲烷取代反应的反应机理,人们借助核磁共振仪和红外光谱仪对该反应过程进行研究,记录到Cl 的核磁共振谱线和CH3等自由基的存在。于是认识到 CH4与 Cl2的反应机理为自由基型
7、链反应。同位素示踪法乙酸乙酯的水解如研究乙酸乙酯水解的反应产物,将乙酸乙酯与 H218O 混合后加入稀 H2SO4作催化剂,反应一段时间后检测到存在18O 的物质有两种:一种是 H218O,另一种是。于是判断酯水解时断裂的是中的 CO 键,断裂后,在中的碳原子上加上羟基,在氧原子上加上氢。明确了酯水解的反应机理,反过来也认识到了酯化反应的反应机理,即酸脱羟基醇脱氢。题组一 依据标准,突破有机物分类1下面列出了 16 种有机化合物的结构简式,请与同学们讨论,尝试从不同角度对它们所代- 5 -表的物质进行分类并填空。CH4 CH2=CH2 CHCHCH3CCH CH3Cl CH3CH2BrCH3O
8、H CH3CH2OH (1)根据碳的骨架进行分类,属于链状化合物的是_;属于脂环化合物的是_;属于芳香化合物的是_。(2)根据有机物分子的组成元素分类,属于烃的是_;属于烃的衍生物的是_。(3)根据官能团分类,属于烷烃的是_;属于烯烃的是_;属于炔烃的是_;属于卤代烃的是_;属于醇类的是_;属于羧酸的是_;属于酯的是_;属于芳香烃的是_;属于环烷烃的是_。答案 (1) (2) (3) 解析 有机化合物通常有三种分类方法:根据组成中是否有碳、氢以外的元素,分为烃和烃的衍生物;根据分子中碳骨架的形状,分为链状有机化合物和环状有机化合物;根据分子中含有的特殊原子或原子团(官能团),分为卤代烃、醇、醛
9、、羧酸、酯等。题组二 辨析官能团,突破有机物的分类2下列物质的类别与所含官能团都正确的是( ) 酚类 OH 羧酸 COOH- 6 - 醛类 CHOCH3OCH3 醚类 羧酸 COOHA BC D仅答案 C解析 属于醇类,属于酯类。3按官能团的不同,可以对有机物进行分类,请指出下列有机物的类别并填在横线上。(1)CH3CH2CH2OH_。(2)_。(3)_。(4)_。(5)_。(6)_。(7) _。(8)_。答案 (1)醇 (2)酚 (3)芳香烃(或苯的同系物) (4)酯 (5)卤代烃 (6)烯烃 (7)羧酸 (8)醛1官能团相同的物质不一定是同一类物质,如第 3 题中,(1)和(2)中官能团均
10、为OH,(1)中OH 与链烃基直接相连,则该物质属于醇类,(2)中OH 与苯环直接相连,故该物质属于酚类;酚和醇具有相同的官能团,根据OH 连接基团的不同确定有机物的类别。- 7 -2含有醛基的有机物不一定属于醛类,如第 2 题中的、第 3 题中的(4),这些甲酸某酯,虽然含有CHO,但醛基不与烃基直接相连,不属于醛类。题组三 研究有机物的常用方法4核磁共振氢谱是指有机物分子中的氢原子核所处的化学环境(即其附近的基团)不同,表现出的核磁性就不同,代表核磁性特征的峰在核磁共振图中坐标的位置(化学位移,符号为)也就不同。现有一物质的核磁共振氢谱如下图所示。则可能是下列物质中的( )ACH3CH2C
11、H3 BCH3CH2CH2OHC DCH3CH2CHO答案 B解析 由核磁共振氢谱的定义可知,在氢谱图中从峰的个数即可判断分子中有几种化学环境不同的氢原子。实际上图中出现几个峰,就说明在原分子中有几种不同的氢原子。分析可得A 中是 2 种,B 中是 4 种,C 中是 2 种,D 中是 3 种。5某含氧有机化合物 A 可以作为无铅汽油的抗爆震剂,它的相对分子质量为 88,其中含碳元素质量分数为 68.2%,含氢元素质量分数为 13.6%,经红外光谱和核磁共振氢谱显示该分子中有 4 个甲基,则 A 的结构简式为( )ABC- 8 -D答案 B解析 该有机物中含碳N(C)5,88 68.2% 12含
12、氢N(H)12,88 13.6% 1含氧N(O)1,885 1212 16即分子式为 C5H12O,则 A、C 均不符合题意,D 中不含 4 个CH3,也不符合题意。此题也可以先根据相对分子质量为 88,首先淘汰掉 A、C,因为M(A)1261416102,M(C)12614162118,均不符合题意。6某气态化合物 X 含 C、H、O 三种元素,现已知下列条件:X 中 C 的质量分数;X 中 H的质量分数;X 在标准状况下的体积;X 对氢气的相对密度;X 的质量。欲确定化合物X 的分子式,所需的最少条件是( )A B C D答案 A解析 确定 X 的分子式应知道 X 的相对分子质量,条件可以
13、求出 X 的相对分子质量;确定X 分子中 C、H、O 的原子个数时,至少应已知 X 中两种元素的质量分数,和能满足要求。所以最少的条件组合为。7化学上常用燃烧法确定有机物的组成。下图装置是用燃烧法确定有机物化学式常用的装置,这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品。根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题:(1)A 装置中分液漏斗中盛放的物质是_,写出有关反应的化学方程式_。(2)C 装置(燃烧管)中 CuO 的作用是_。(3)写出 E 装置中所盛放试剂的名称_,它的作用是- 9 -_。(4)若将 B 装置去掉会对实验造成什么影响?_。(5)若准确称取 1.20 g 样品(只含 C、H、O
14、 三种元素中的两种或三种)。经充分燃烧后,E 管质量增加 1.76 g,D 管质量增加 0.72 g,则该有机物的最简式为_。(6)要确定该有机物的化学式,还需要测定_。答案 (1)H2O2(或双氧水) 2H2O22H2OO2(或:H2O =MnO22Na2O22H2O=4NaOHO2)(2)使有机物充分氧化生成 CO2和 H2O(3)碱石灰(或氢氧化钠) 吸收 CO2(4)造成测得有机物中含氢量增大(5)CH2O(6)有机物的相对分子质量解析 本实验使用燃烧法测定有机物的组成,该实验装置按照“制氧气干燥氧气燃烧有机物吸收水吸收二氧化碳”排列。实验可测知燃烧生成的二氧化碳和水的质量,根据二氧化
15、碳的质量可求 C 元素的质量,由水的质量可求得 H 元素的质量,结合有机物的质量可求出 O 元素的质量,由此即可确定有机物分子中 C、H、O 个数比,也就是确定了实验式,若要再进一步确定有机物的分子式,显然还需知道该有机物的相对分子质量。8质子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一,在所研究的化合物分子中,每一结构中的等性氢原子在 PMR 谱中都给出了相应的峰(信号),谱中峰的强度与结构中的 H 原子数成正比。例如,乙醛的结构式为 CH3CHO,其 PMR 谱中有两个信号,其强度之比为 31。分子式为 C3H6O2的有机物,如果在 PMR 谱上观察到的氢原子给出的峰有两种情况。第一
16、种情况峰给出的强度比为 33,请写出其对应化合物的结构简式_。第二种情况峰的强度比为 321,请写出一种该化合物可能的结构简式_。答案 (或或)解析 第一种峰强度比为 33,说明有 2 个CH3,但 2 个CH3的性质不同,且连接方式有别,化合物的结构简式为。第二种峰强度比为 321,说明结构中含有 3 种不同性质的氢,其个数分别为 3、2、1,- 10 -化合物的结构简式为或或。有机物结构式的确定流程考点二考点二 有机物的结构特点、同系物、同分异构体有机物的结构特点、同系物、同分异构体1有机物分子的形状与碳原子成键方式的关系(1)若 1 个碳原子与其他 4 个原子连接时,这个碳原子将采取四面
17、体取向与之成键(单键)。如果与碳原子连接的四个原子相同,四个共价键之间每两个共价键之间的夹角均为 109.5,呈正四面体结构。如:甲烷()的空间构型是正四面体结构,C 原子位于正四面体的中心,分子中的 5个原子中任何 4 个原子都不处于同一平面上,其中任意 3 个原子在同一平面上。(2)若碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键时,形成该双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上。如:乙烯()的空间构型是平面形结构,分子中的 6 个原子处于同一平面上。特别提醒 苯()的空间构型是平面形结构,分子中的 12 个原子都处于同一平面上。(3)若碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成叁键时,形成该叁
18、键的原子以及与之直接相- 11 -连的原子处于同一直线上。如:乙炔(HCCH)的空间构型是直线形结构,分子中的 4 个原子处于同一直线上。2有机物结构的三种常用表示方法结构式结构简式键线式CH2=CHCH=CH2CH3CH2OH 或 C2H5OHCH2=CHCHO3.同系物(1)概念结构相似,分子组成相差 1 个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。结构相似必是同类别、同数目的官能团,碳碳连接方式相同。如乙醇和丙三醇则因官能团数目不同而不是同系物。同系物必有相同的通式,但通式相同不一定为同系物。如乙烯和环丙烷。同系物必结构相似,但结构相似的不一定是同系物。例如葡萄糖与核糖CH2OH
19、(CHOH)3CHO相差一个 CH2O,不是同系物。虽属同一大类,但也不一定是同系物。如乙酸乙酯和硬脂酸甘油酯。同系物化学性质相似,物理性质随相对分子质量增加而递变。(2)同系物的判断方法官能团的种类和个数要相等。分子式不能相同。4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,因而产生性质上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- 12 -如:CH3CH2CH2CH3和位置异构官能团位置不同如:CH2=CHCH2CH3和 CH3CH=CHCH3官能团异构官能团种类不同如:CH3CH2OH 和 CH3OCH35.常见的官能团类
20、别异构组成通式可能的类别及典型实例CnH2n烯烃(CH2=CHCH3)、环烷烃()CnH2n2炔烃(CHCCH2CH3)、二烯烃(CH2=CHCH=CH2)、环烯烃( )CnH2n2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)CnH2nO醛(CH3CH2CHO)、酮(CH3COCH3)、烯醇(CH2=CHCH2OH)、环醚()、环醇()CnH2nO2羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3)、羟基醛(HOCH2CH2CHO)、羟基酮()- 13 -CnH2n6O酚()、芳香醚()、芳香醇()6.通过 2丁烯和乳酸的结构认识顺反异构和手性分子(1)乙烯分子空间构型上是平面构型,两个碳
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