选修5有机化学知识点总结.pdf
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1、 第 1 页 共 23 页 高二 化学选修 5有机化学基础知识点整理 一、重要的物理性质 1有机物的溶解性(1)难溶于水的有:各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、绝大多数高聚物、高级的(指分子中碳原子数目较多的,下同)醇、醛、羧酸等。(2)易溶于水的有:低级的一般指 N(C)4醇、(醚)、醛、(酮)、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖。(它们都能与水形成氢键)。(3)具有特殊溶解性的:乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物,所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分,也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。例如,在油脂的皂化反应
2、中,加入乙醇既能溶解 NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率,提高反应限度。苯酚:室温下,在水中的溶解度是 9.3g(属可溶),易溶于乙醇等有机溶剂,当温度高于 65时,能与水混溶,冷却后分层,上层为苯酚的水溶液,下层为水的苯酚溶液,振荡后形成乳浊液。苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液,这是因为生成了易溶性的钠盐。乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶,同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸,溶解吸收挥发出的乙醇,便于闻到乙酸乙酯的香味。有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体。蛋白质在浓轻金属盐(包括铵盐)溶液中溶解度减小,会析出(即盐析,皂化反应中也有此操作)。
3、但在稀轻金属盐(包括铵盐)溶液中,蛋白质的溶解度反而增大。线型和部分支链型高聚物可溶于某些有机溶剂,而体型则难溶于有机溶剂。*氢氧化铜悬浊液可溶于多羟基化合物的溶液中,如甘油、葡萄糖溶液等,形成绛蓝色溶液。2有机物的密度(1)小于水的密度,且与水(溶液)分层的有:各类烃、一氯代烃、氟代烃、酯(包括油脂)(2)大于水的密度,且与水(溶液)分层的有:多氯代烃、溴代烃(溴苯等)、碘代烃、硝 第 2 页 共 23 页 基苯 3有机物的状态常温常压(1 个大气压、20左右)(1)气态:烃类:一般 N(C)4 的各类烃 注意:新戊烷C(CH3)4亦为气态 衍生物类:一氯甲烷(CH3Cl,沸点为-24.2)
4、氟里昂(CCl2F2,沸点为-29.8)氯乙烯(CH2=CHCl,沸点为-13.9)甲醛(HCHO,沸点为-21)氯乙烷(CH3CH2Cl,沸点为 12.3)一溴甲烷(CH3Br,沸点为 3.6)四氟乙烯(CF2=CF2,沸点为-76.3)甲醚(CH3OCH3,沸点为-23)*甲乙醚(CH3OC2H5,沸点为 10.8)*环氧乙烷(,沸点为 13.5)(2)液态:一般 N(C)在 516 的烃及绝大多数低级衍生物。如,己烷 CH3(CH2)4CH3 环己烷 甲醇 CH3OH 甲酸 HCOOH 溴乙烷 C2H5Br 乙醛 CH3CHO 溴苯 C6H5Br 硝基苯 C6H5NO2 特殊:不饱和程度
5、高的高级脂肪酸甘油酯,如植物油脂等在常温下也为液态(3)固态:一般 N(C)在 17 或 17 以上的链烃及高级衍生物。如,石蜡 C16以上的烃 饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯,如动物油脂在常温下为固态 特殊:苯酚(C6H5OH)、苯甲酸(C6H5COOH)、氨基酸等在常温下亦为固态 4有机物的颜色 绝大多数有机物为无色气体或无色液体或无色晶体,少数有特殊颜色,常见的如下所示:第 3 页 共 23 页 三硝基甲苯(俗称梯恩梯 TNT)为淡黄色晶体;部分被空气中氧气所氧化变质的苯酚为粉红色;2,4,6三溴苯酚 为白色、难溶于水的固体(但易溶于苯等有机溶剂);苯酚溶液与 Fe3+(aq)作用形成紫色
6、H3Fe(OC6H5)6溶液;多羟基有机物如甘油、葡萄糖等能使新制的氢氧化铜悬浊液溶解生成绛蓝色溶液;淀粉溶液(胶)遇碘(I2)变蓝色溶液;含有苯环的蛋白质溶胶遇浓硝酸会有白色沉淀产生,加热或较长时间后,沉淀变黄色。5有机物的气味 许多有机物具有特殊的气味,但在中学阶段只需要了解下列有机物的气味:甲烷 无味 乙烯 稍有甜味(植物生长的调节剂)液态烯烃 汽油的气味 乙炔 无味 苯及其同系物 芳香气味,有一定的毒性,尽量少吸入。一卤代烷 不愉快的气味,有毒,应尽量避免吸入。二氟二氯甲烷(氟里昂)无味气体,不燃烧。C4以下的一元醇 有酒味的流动液体 C5C11的一元醇 不愉快气味的油状液体 C12以
7、上的一元醇 无嗅无味的蜡状固体 乙醇 特殊香味 乙二醇 甜味(无色黏稠液体)丙三醇(甘油)甜味(无色黏稠液体)苯酚 特殊气味 乙醛 刺激性气味 乙酸 强烈刺激性气味(酸味)低级酯 芳香气味 丙酮 令人愉快的气味 二、重要的反应 1能使溴水(Br2/H2O)褪色的物质 第 4 页 共 23 页(1)有机物 通过加成反应使之褪色:含有、CC的不饱和化合物 通过取代反应使之褪色:酚类 注意:苯酚溶液遇浓溴水时,除褪色现象之外还产生白色沉淀。通过氧化反应使之褪色:含有CHO(醛基)的有机物(有水参加反应)注意:纯净的只含有CHO(醛基)的有机物不能使溴的四氯化碳溶液褪色 通过萃取使之褪色:液态烷烃、环
8、烷烃、苯及其同系物、饱和卤代烃、饱和酯(2)无机物 通过与碱发生歧化反应 3Br2+6OH-=5Br-+BrO3-+3H2O 或 Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O 与还原性物质发生氧化还原反应,如 H2S、S2-、SO2、SO32-、I-、Fe2+2能使酸性高锰酸钾溶液 KMnO4/H+褪色的物质(1)有机物:含有、CC、OH(较慢)、CHO 的物质 与苯环相连的侧链碳碳上有氢原子的苯的同系物(与苯不反应)(2)无机物:与还原性物质发生氧化还原反应,如 H2S、S2-、SO2、SO32-、Br-、I-、Fe2+3与 Na 反应的有机物:含有OH、COOH 的有机物 与 NaOH 反应
9、的有机物:常温下,易与含有酚羟基、COOH 的有机物反应加热时,能与卤代烃、酯反应(取代反应)与 Na2CO3反应的有机物:含有酚羟基的有机物反应生成酚钠和 NaHCO3;含有COOH的有机物反应生成羧酸钠,并放出 CO2气体;含有SO3H 的有机物反应生成磺酸钠并放出 CO2气体。与 NaHCO3反应的有机物:含有COOH、SO3H 的有机物反应生成羧酸钠、磺酸钠并放出等物质的量的 CO2气体。4既能与强酸,又能与强碱反应的物质(1)2Al+6H+=2 Al3+3H2 2Al+2OH-+2H2O=2 AlO2-+3H2(2)Al2O3+6H+=2 Al3+3H2O Al2O3+2OH-=2
10、AlO2-+H2O(3)Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O 第 5 页 共 23 页 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O(4)弱酸的酸式盐,如 NaHCO3、NaHS 等等 NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O NaHS+HCl=NaCl+H2S NaHS+NaOH=Na2S+H2O(5)弱酸弱碱盐,如 CH3COONH4、(NH4)2S 等等 2CH3COONH4+H2SO4=(NH4)2SO4+2CH3COOH CH3COONH4+NaOH=CH3COONa+NH3+H2O (NH4)2S+H2SO4=(NH4)2SO
11、4+H2S (NH4)2S+2NaOH=Na2S+2NH3+2H2O(6)氨基酸,如甘氨酸等 H2NCH2COOH+HCl HOOCCH2NH3Cl H2NCH2COOH+NaOH H2NCH2COONa+H2O(7)蛋白质 蛋白质分子中的肽链的链端或支链上仍有呈酸性的COOH 和呈碱性的NH2,故蛋白质仍能与碱和酸反应。5银镜反应的有机物(1)发生银镜反应的有机物:含有CHO 的物质:醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖等)(2)银氨溶液Ag(NH3)2OH(多伦试剂)的配制:向一定量 2%的 AgNO3溶液中逐滴加入 2%的稀氨水至刚刚产生的沉淀恰好完全溶解消失。(3)反应条
12、件:碱性、水浴加热 若在酸性条件下,则有 Ag(NH3)2+OH-+3H+=Ag+2NH4+H2O 而被破坏。(4)实验现象:反应液由澄清变成灰黑色浑浊;试管内壁有银白色金属析出(5)有关反应方程式:AgNO3+NH3H2O=AgOH+NH4NO3 AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O 银镜反应的一般通式:RCHO+2Ag(NH3)2OH2 Ag+RCOONH4+3NH3+H2O 第 6 页 共 23 页【记忆诀窍】:1水(盐)、2银、3氨 甲醛(相当于两个醛基):HCHO+4Ag(NH3)2OH4Ag+(NH4)2CO3+6NH3+2H2O 乙二醛:OHC-CHO+4Ag
13、(NH3)2OH4Ag+(NH4)2C2O4+6NH3+2H2O 甲酸:HCOOH+2 Ag(NH3)2OH2 Ag+(NH4)2CO3+2NH3+H2O(过量)葡萄糖:CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH2Ag+CH2OH(CHOH)4COONH4+3NH3+H2O(6)定量关系:CHO2Ag(NH)2OH2 Ag HCHO4Ag(NH)2OH4 Ag 6与新制 Cu(OH)2悬浊液(斐林试剂)的反应(1)有机物:羧酸(中和)、甲酸(先中和,但 NaOH 仍过量,后氧化)、醛、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖)、甘油等多羟基化合物。(2)斐林试剂的配制:向一定量 10%的 NaOH
14、 溶液中,滴加几滴 2%的 CuSO4溶液,得到蓝色絮状悬浊液(即斐林试剂)。(3)反应条件:碱过量、加热煮沸(4)实验现象:若有机物只有官能团醛基(CHO),则滴入新制的氢氧化铜悬浊液中,常温时无变化,加热煮沸后有(砖)红色沉淀生成;若有机物为多羟基醛(如葡萄糖),则滴入新制的氢氧化铜悬浊液中,常温时溶解变成绛蓝色溶液,加热煮沸后有(砖)红色沉淀生成;(5)有关反应方程式:2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4 RCHO+2Cu(OH)2RCOOH+Cu2O+2H2O HCHO+4Cu(OH)2CO2+2Cu2O+5H2O OHC-CHO+4Cu(OH)2HOOC-COOH+2
15、Cu2O+4H2O HCOOH+2Cu(OH)2CO2+Cu2O+3H2O CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O+2H2O 第 7 页 共 23 页(6)定量关系:COOH Cu(OH)2 Cu2+(酸使不溶性的碱溶解)CHO2Cu(OH)2Cu2O HCHO4Cu(OH)22Cu2O 7能发生水解反应的有机物是:卤代烃、酯、糖类(单糖除外)、肽类(包括蛋白质)。HX+NaOH=NaX+H2O (H)RCOOH+NaOH=(H)RCOONa+H2O RCOOH+NaOH=RCOONa+H2O 或 8能跟 FeCl3溶液发生显色反应的是:酚类
16、化合物。9能跟 I2发生显色反应的是:淀粉。10能跟浓硝酸发生颜色反应的是:含苯环的天然蛋白质。三、各类烃的代表物的结构、特性:类 别 烷 烃 烯 烃 炔 烃 苯及同系物 通 式 CnH2n+2(n1)CnH2n(n2)CnH2n-2(n2)CnH2n-6(n6)代表物结构式 HCCH 相对分子质量Mr 16 28 26 78 碳碳键长(10-10m)1.54 1.33 1.20 1.40 键 角 10928 约 120 180 120 分子形状 正四面体 6 个原子 共平面型 4 个原子 同一直线型 12 个原子共平面(正六边形)主要化学性质 光 照 下 的 卤代;裂化;不使酸性 KMnO4
17、溶液褪色 跟 X2、H2、HX、H2O、HCN 加成,易被氧化;可加聚 跟 X2、H2、HX、HCN 加成;易被氧化;能加聚得导电塑料 跟 H2加成;FeX3催化下卤代;硝化、磺化反应 四、烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质 第 8 页 共 23 页 类别 通 式 官能团 代表物 分子结构结点 主要化学性质 卤代烃 一卤代烃:RX 多 元 饱 和 卤 代 烃:CnH2n+2-mXm 卤原子 X C2H5Br(Mr:109)卤素原子直接与烃基结合-碳上要有氢原子才能发生消去反应 1.与 NaOH 水溶液共热发生取代反应生成醇 2.与 NaOH 醇溶液共热发生消去反应生成烯 醇 一元醇
18、:ROH 饱 和 多 元 醇:CnH2n+2Om 醇羟基 OH CH3OH(Mr:32)C2H5OH(Mr:46)羟基直接与链烃 基 结 合,OH 及 CO均有极性。-碳上有氢原子才能发生消去反应。-碳上有氢原子才能被催化氧化,伯醇氧化为醛,仲醇氧化为酮,叔醇不能被催化氧化。1.跟活泼金属反应产生 H2 2.跟卤化氢或浓氢卤酸反应生成卤代烃 3.脱水反应:乙醇 140分子间脱水成醚 170分子内脱水生成烯 4.催化氧化为醛或酮 5.一般断 OH 键与羧酸及无机含氧酸反应生成酯 醚 ROR 醚键 C2H5O C2H5(Mr:74)CO 键有极性 性质稳定,一般不与酸、碱、氧化剂反应 酚 酚羟基
19、OH (Mr:94)OH 直接与苯环上的碳相连,受苯环影响能微弱电离。1.弱酸性 2.与浓溴水发生取代反应生成沉淀 3.遇 FeCl3呈紫色 4.易被氧化 第 9 页 共 23 页 醛 醛基 HCHO(Mr:30)(Mr:44)HCHO 相当于两个 CHO 有极性、能加成。1.与 H2、HCN 等加成为醇 2.被氧化剂(O2、多伦试剂、斐林试剂、酸性高锰酸钾等)氧化为羧酸 酮 羰基 (Mr:58)有极性、能加成 与 H2、HCN 加成为醇 不能被氧化剂氧化为羧酸 羧酸 羧基 (Mr:60)受羰基影响,OH 能电离出H+,受羟基影响不能被加成。1.具有酸的通性 2.酯化反应时一般断羧基中的碳氧单
20、键,不能被H2加成 3.能与含NH2物质缩去水生成酰胺(肽键)酯 酯基 HCOOCH3(Mr:60)(Mr:88)酯基中的碳氧单键易断裂 1.发生水解反应生成羧酸和醇 2.也可发生醇解反应生成新酯和新醇 硝酸酯 RONO2 硝酸酯基 ONO2 不稳定 易爆炸 硝基化合物 RNO2 硝基NO2 一硝基化合物较稳定 一般不易被氧化剂氧化,但多硝基化合物易爆炸 氨基酸 RCH(NH2)COOH 氨基NH2 羧基COOH H2NCH2COOH(Mr:75)NH2能 以 配位键结合 H+;COOH 能 部分电离出 H+两性化合物 能形成肽键 蛋白结构复杂 肽键酶 多肽链间有四1.两性 第 10 页 共
21、23 页 质 不可用通式表示 氨基NH2 羧基COOH 级结构 2.水解 3.变性 4.颜色反应(生物催化剂)5.灼烧分解 糖 多数可用下列通式表示:Cn(H2O)m 羟 基 OH 醛 基 CHO 羰基 葡萄糖 CH2OH(CHOH)4CHO 淀粉(C6H10O5)n 纤维素 C6H7O2(OH)3 n 多羟基醛或多羟基酮或它们的缩合物 1.氧化反应(还原性糖)2.加氢还原 3.酯化反应 4.多糖水解 5.葡萄糖发酵分解生成乙醇 油脂 酯基 可 能 有碳 碳 双键 酯基中的碳氧单键易断裂 烃基中碳碳双键能加成 1.水解反应(皂化反应)2.硬化反应 五、有机物的鉴别和检验 鉴别有机物,必须熟悉有
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