2019人教版新教材高中化学选择性必修三全册重点知识点归纳总结(复习必背).pdf
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1、第一章 有机化合物的结构特点与研究方法第一节有机化合物的结构特点一、有机化合物的分类方法(一)依据碳骨架分类1、有机化合物的分类依据:碳骨架、官能团。2、按碳骨架分类链状化合物有机化合物环状化合物-芳香族化合物脂环化合物OH(1)脂环化合物:不含苯环的碳环化合物,都属于脂坯化合物,如(2)芳香族化合物:含一个或多个苯环的化合物,均 称 为 芳香族化 合 物,如N()2(-)依据官能团分类1、煌的衍生物与官能团的概念(1)煌的衍生物:烧分子中的氢原子被其他原子或原了团所取代得到的物质,如CH3CI、CH3OH、HCHO 等。(2)官能团:决定有机化合物特性的原子或原子团。2、依据官能团分类有机化
2、合物类别官能团(名称和结构简式)代表物(名称和结构简式)烷烧甲烷CH4烯姓 /c=c碳碳双键/乙烯 CH2=CH2焕烧碳碳三键一C三C乙烘CH三CH1芳香煌苯卤代崎1 C X碳 卤 键 1溪乙烷CH3cH2Br醇羟 基 一0H乙醇 CH3cH20H酚羟 基 二 QH苯酚CX()H酸1C()C醒 键 1 1乙酸 CH3cH,OCH2cH;煌的衍醛0I I醛基 C H乙醛CthCHO生物酮()I I酮臻基 c 丙酮 CH3coe竣酸0I I竣基一 C-O H乙酸 CH3coOH酯()I I酯基一 C()R乙酸乙酯CH38OCH2cH3月 安氨 基 NH2甲胺CH3NH2酰胺()I I酰胺基 C N
3、H2乙酰胺CH3CONH23、有机化合物的官能团决定其化学性质。己知丙烯酸(CH2=CHC00H)是重要的有机合成原料,其中含有的官能团名称为碳碳双键、竣基,根据乙烯和乙酸的官能团及性质推测丙烯酸可能发生的反应类型有加成反应、加聚反应、酯化反应O4、官能团与有机化合物的关系(1)含有相同官能团的有机物不一定是同类物质,如芳查醒和酚官能团相同,但类别不同。(2)碳碳双键和碳碳三键决定了烯煌和快煌的化学性质,是烯煌和快烽的官能团。苯环、烷基不是官能团。(3)同一种姓的衍生物可以含有多个官能团,它们可以相同也可以不同,不同的官能团在有机物分子中基本保持各自的性质,但受其他基团的影响也会有所改变,又可
4、表现出特殊性。二、有机化合物中的共价键(一)共价键的类型21、一般情况下,有机化合物中的单键是豆键,双键中含有二个攵键和二个三键,三键中含有一个。键和两个兀键。2、共价键对有机化合物性质的影响(1)共价键的类型对有机化合物性质的影响匹键的轨道重叠程度比&键的小,比较容易断裂_ 而发生化学反应。例如乙烯和乙焕分子的双键和三键中含有三键,都可以发生加成 反应,而甲烷分子中含有CH/键,可发生取代 反应。(2)共价键的极性对有机化合物性质的影响共价键的极性越强,在反应中越容易发生 断 裂 因此有机化合物的官 能 团 及其邻近的化学正 往往是发生化学反应的活性部位。(二)【实验探究】实验操作:向两只分
5、别盛有蒸储水和无水乙醇的烧杯中各加入同样大小的钠(约绿豆大)现象解释结论两只烧杯中均有气泡产生,乙醇与钠反应缓慢,蒸储水与钠反应剧烈乙醇可以与钠反应产生氢气,是因为乙醇分子中的氢氧键极性较强,能够发牛断裂。用方程式可表示为:H H H H1 1 :1 12H C C0-r H+2Na 2HC-G1 1 :1 1H H H H+H2T相同条件下,乙醇与钠反应没有水与钠反应的剧烈,是由于乙醇分子中氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱基团之间的相互影响使得官能团中化学键的 极 性 发生变化,从而影响官能团和物质的性质HICIHHCH-另外,由于羟基中氧原子的电负性较大,乙醇分子中的碳氧键极性也较强,
6、也可断裂,如乙醇与氢浪酸的反应:H H:I IJ O H+HBr HCCB r+H,O:I IH H。()II1、某有机物分子的结构简式为CH?-CHC O H,该分子中有幺个 键,、个兀键,有_(填“有,,或”没 有 非 极 性 键。根据共价键的类型和极性可推测该物质可发生加足反应和取代3()反应,与钠反应的剧烈程度比水与钠反应的大_。原因是C H 2=C H C 0 0 H 中一1()H 中的氢氧键受酮臻基影响,极性更强,更易断裂。2、(I)在 C H 4+C L/C H 3 C 1 +H C 1 反应中,C H 4 断裂的化学键是C H ,具有极性,可断裂,所以能够发生取U反应。(2)i
7、 C H 2=C H2+B r2(H z B r C b hB r 反应中,C H 2=C H 2 分子中含有“个。键,1 个兀键,匚 键更易断裂,所以乙烯与B n 发生的是加成 反应。三、有机化合物的同分异构现象1、同分异构现象和同分异构体同分异斗_ _ _ _ _ 化合物具有相同的分子式,典 现 但具有不同跑的现象漏补 具有同分异构现象的化合异构体J 物的互称2、同分异构体的类型碳骨架不同r 构造异构|官能团位置不同I官能团类别不同同分异构现象一L立体异构1 鳖型1-对映异构碳架异构位置异构官能团异构3、构造异构现象举例异构类别实例碳架异构C 4 H 1 0:C H3C H2C H2C H
8、3正丁烷CH CH CH31C H3异丁烷位置异构1 2 3 4C4H8:C H2=C HC H2C H31 丁 烯1 2 3 4C H3CH=C H C H32-丁烯44、键线式在表示有机化合物的组成和结构时,将碳、氢 元素符号省略,只表示分子中键的连接情况和官 能 团,每个拐点或终点均表示有一个碳 原 子,这样得到的式子称为键线式。例如:丙 烯 可 表 示 为 乙 醇 可 表 示 为 Ck)H。5、有机化合物键线式书写时的注意事项(1)一 般 表 示 含 有 3 个 及 3 个以上碳原子的有机化合物。(2)只忽略C H ,其余的化学键不能忽略。(3)碳、氢原子不标注,其余原子必须标注(含羟
9、基、醛基和竣基中的氢原子)。(4)由键线式写分子式时不能忘记两端的碳原子。6、有机化合物组成和结构的几种表达式转换关系里 举)共用电子对元素符号略去碳氢省略短线双键、三键保留,碳碳单键部分保留式线K.,第二节研究有机化合物的一般方法一、研究有机化合物的一般步骤分离、提纯 确定实验式 确定分子式 确定分子结构二、有机物的分离、提纯方法(-)蒸播1、适用条件(1)液态有机化合物含有少量杂质且该有机化合物热模定性较高;5(2)有机化合物的沸点与杂质的沸点相差较大。2、蒸锵装置及注意事项(1)实验装置写出相应仪器的名称(2)注意事项温度计水银球位置:蒸温烧瓶的支管U处:加碎瓷片的目的:防止液体暴沸:冷
10、凝管中水的流向:卜口流入,上口流出。(-)萃取类型液-液萃取:利用待分离组分在两种丕互重的溶剂中的 邀 妣 不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程固-液萃取:用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程装置和仪器2一-A.分液漏斗萃取剂对萃取剂的要求:萃取剂与原溶剂互不相溶:溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度;萃取剂与原溶液中的成分不反应常用萃取剂:乙酸、乙酸乙酯、二氯甲烷等分液定义将萃取后的两层液体分开的操作操作加入萃取剂后充分振荡,静置分层,然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离,下层液体从下口流出,并及时关闭活塞,上层液体从匕口倒出(三)重结晶1、6重结晶常用
11、于提纯固体有机化合物,是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的选解度不同而将杂质除去厂选用合适的溶剂,使得杂质在所选溶剂中前L溶解度很小或很大,易于除去叁酎L被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大,能够进行冷却结晶2、实验探究:重结晶法提纯含有少量氯化钠和泥沙杂质的苯甲酸。已知:纯净的苯甲酸为无色结晶,熔点122。口可用作食品防腐剂,苯甲酸微溶于水,在水中不同温度的溶解度如下表:温度/255075溶解度/g0.340.852.2提纯苯甲酸的实验步骤如下:观察粗苯甲酸样品的状态。将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯,再加入50mL蒸储水。加热,搅拌,使粗苯甲酸充分溶解。用漏斗趁热
12、将溶液过滤到另一个烧杯中,将滤液静置,使其缓慢冷却结晶。待滤液完全冷却后滤出晶体,并用少量蒸令水洗涤。将晶体铺在全燥的滤纸上,晾干后称其质量。计算重结晶收率。加热溶解趁热过滤(四)色谱法口冷却结晶当样品随着流动相经过固定相时,因样品中不同组分在两相间的分配不同而实现分离,这样的一类分离分析方法被称为色谱法。(五)物质的性质与分离、提纯方法的选择1、根据物质的溶解性 差异,可选用 结晶、过滤 的方法将混合物分离。2、根据物质的 沸点差异,可选用蒸储的方法将互溶性液体混合物分离。3、根据物质在不同溶剂中溶解性的差异,用萃取的方法把溶质从溶解性小的溶剂中转移到溶解性较大的溶剂中。4、根据混合物中各组
13、分的性质不同可采用加热、调节pH、加适当的试剂等方法,使某种成分转化,再用物理方法分离而除去。7三、确定实验式1、相关概念(1)实验式:有机化合物分子内各元素原子的最简整数比,又称为最简式。例如,乙酸的分子式为C 2 H 4。2,实验式为C H 2 O。(2)元素分析分类定性分析定量分析含义用化学方法测定有机化合物的元素组成将一定量的有机化合物燃烧,转化为简单的无机化合物(如C C 0 2,H-H20),并定量测定各产物的质量,从而推算出有机物中各组成元素的质量分数,然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比,确定其实验式2、实验式的测定步骤(李比希法)出氢的分算素量计碳元质数的元-质
14、数余氧一的分剩为素一量3、实验式(最简式)与分子式的关系:分子式=(最简式)。四、确定分子式1,原理:质谱仪用高能电子流等轰击样品,使有机分子失去电子,形成带正电荷的分子离王和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同,在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其分析后,得到佗们的相对质量与电荷数的比 俏,即质荷比。2、质谱图:以质荷比为横坐标,以各类离子的相对中度为纵坐标,根据记录结果所建立的坐标图。如下图为某有机物的质谱图:318060402030o-p204640质荷比,CH3cH20H50+从图中可知,该有机物的相对分子质量为4 6 ,即质荷比最大的数据就是样品分子的量对8分子质量。有机物相
15、对分子质量的求算方法(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:M=2 2.4 x p。(2)相对密度法:根据气体A相对于气体B的相对密度。,求算该气体的相对分子质量:MA=Z)XMB。(3)混合物的平均相对分子质量:M=心。n a(4)读图法:质谱图中,质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量。五、确定分子结构1、红外光谱(1)原理:不同官能团或化学键吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置。(2)作用:初步判断有机物中含有的官能团或化学键。如分子式为C2 H 6。的有机物A有如下两种可能的结构:CH 3 c H 2 0 H 或 CH 3 0 c H 3,利用红外
16、光谱来测定,分子中有O H或一OH可确定A的结构简式为CH 3 c H 2 O H。100r-6(4(2(%、好以匏3 000 2 000 1 500 1 0(X1 95()850 700波数/cm-i2、核磁共振氢谱(1)原理:处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同,相应的信号在谱图上出现的位置不同,具有不同的化学位移,而且吸收峰的面积与氢度工数成正比。(2)作用:测定有机物分子中氨原子的类型和数目。(3)分析:吸收峰数目=氢原子的类型数,吸收峰面积比=氢原子个数比。如分子式为C2 H 6。的有机物A的核磁共振氢谱如图,可知A中有工种不同化学环境的氢原子且个数比为3 :2
17、 :1,可推知该有机物的结构应为CH 3 c H 2 O H。910 8 6 4 28有机物A的核磁共振氢谱3、X射线衍射0(1)原理:X射线是一种波长很短的电磁波,它和晶体中的原子相互作用可以产生衍 射 图。(2)作用:可获得分子结构的有关数据,如键长、键角 等,用于有机化合物晶体 结 构 的测定。10第 一 节 烷 烧一、烷烧的结构和性质1、烷烧的结构特点(1)典型烷煌分子结构的分析名称结构简式分子式碳原子的杂化方式分子中共价键的类型甲烷CH4CH4sp3CH c 键乙烷CHaCHaC2H6sp3CH 键、CC。键丙烷CH3cH2cHR_ C3H8sp3CH。键、CC。键正丁烷CH3cH2
18、cH2cH3C4H10般CH c键、CC o键正戊烷CH3cH2cH2cH2cHj_C5H1 2sp3CH c键、c c。键(2)烷煌的结构特点烷煌的结构与甲烷相似,分子中的碳原子都采取 sp3 杂化,以伸向 四面体四个顶点 方向的 S-杂化轨道与其他 碳原子或氢原子 结合,形成O 键。分子中的共价键全部是 单 键。它们在分子组成上的主要差别是相差一个或若干个 CH2 原子团。像这些结构相似、分子组成上相差一个或若干个 CH2 原子团的化合物称为 同系物。同系物可用通式表示。链状烷煌的通式:0%2(论 1)。2,烷煌的性质(1)物理性质阅读教材表2-1并结合你已学知识内容,填写下表:物理性质变
19、化规律状态烷烧常温下存在的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数小于或等于_ _ _ _ 4 时,烷烧在常温下 呈 一 气态溶解性都难溶于 水,易溶于 有机溶剂熔、沸点随碳原子数的增加,熔、沸点逐渐 升高,同种烷烧的不同异构体中,支链越多,熔、沸点 越低密度随碳原子数的增加,密度逐渐 增大,但比水的_ _ _ _ _ d r(2)化学性质稳定性:常温下烷烧很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂、滨的四氯化碳溶液等都不发生反应。烷煌之所以很稳定,是因为烷烧分子中化学键全是。键,不易断裂。特征反应取代反应烷燃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代燃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷,化学方程式
20、为 C H 3 c H、+C b 包 典 C H 3 c H zC I +H C l。之所以可以发生取代反应,是因为C H有 极 性,可断裂,C H 3 c H 2 c l 会继续和C L 发生取代反应,生成更多的有机物。氧化反应可燃性烷燃燃烧的通式为:C H 2+2+期 产 0 2 区 粗 C 0 2+(+1 此 0。占燃如辛烷的燃烧方程式为:2 C xH i 8+2 5 O 2=,1 6 C O 2+1 8H 2 O。二、烷煌的命名1、煌基还 烧分子失去一个氢原子所剩余的基团ZT医基 一烷烧分子失去一个氢原子所剩余的基团工I举例甲 基:C H,.乙基:CH2CH;,固到一中性基团,不能独立
21、存在,短线表示一个电子2、习惯命名法烷烽此“+2,,仑i)值1 -1 01 0 以上2习惯名称:某烷甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸汉字数字同分异构体数目较少时“正”“异”“新,,区别如c5H12的同分异构体有3种,用习惯命名法命名分别为CH3cH2cH2cH2cH3CH:iICH,CHCH,C H,CH3CCH(I I正戊烷、CH:;异戊烷、CH:t 新戊烷。3、系统命名法(1)选主链最长:含碳原子数最多的碳链作主链 最多:当有几条不同的碳链含碳原子数相同时,选择连有取代基数目多的碳链为主链(2)编序号最近:从离取代基最近的一端开始编号,最简:若有两个不同支链且分别处于主链两端同等距离
22、,则从简单的一端开始编号最小:取代基编号位次之和最小(3)注意事项取代基的位号必须用阿拉伯数字表示。相同取代基要合并,必须用汉字数字表示其个数。多个取代基位置间必须用逗号“,”分隔。位置与名称间必须用短线隔开。若有多种取代基,必须简单写在前,复杂写在后。例如,下图所示有机化合物的命名:1 2 3 4 5 6CH3-CH-CH-CH2-CH-CH3CH.tCH:t CH32,3,5-三 甲 基 己 烷取代基位置二T 主链名称取代基个数-取代基名称4、系统命名步骤口诀选主链称某烷|o I编号位定支链I o I取代基写在前I n I标位置短线连I o I不同基简到繁I o相同基合并算3第 二 节 烯
23、 燃 焕 煌一、烯烧(一)烯煌的结构和性质1、烯嫌及其结构(1)烯烧:含有碳 碳 双 键 的煌类化合物。/o=c(2)官能团:名称为 碳 碳 双 键,结构简式为/。(3)通式:烯煌只含有一个碳碳双键时,其通式一般表示为 C J E,(论2)。(4)乙烯的结构特点分子中碳原子采取 SD2 杂 化,碳 原 子 与 氢 原 子 间 均 形 成 单键心键),碳原子与碳原 子 间 以 双键相连(1 个。键,1 个 兀 键),键角约为 1 2 0。,分子中所有原子都处于 同一平面内。2、烯燃的物理性质(1)沸点:随 碳原子数的递增而逐渐升高。(2)状态:常 温 下 由 气态逐 渐 过 渡 到 液态、固态,
24、当烯燃分子中碳原子数 时,常温下呈气态。(3)溶解性和密度:难溶于水,易溶 于 有 机 溶 剂,密 度 比 水 小。3、烯煌的化学性质与乙烯相似(1)氧化反应烯煌能使酸性高镒酸钾溶液褪色。可燃性燃烧通式为C“H 2 +的)2 送 冷,(0 2 +,汨2。0(2)加成反应烯煌能与H 2、X 2、H X、H 2 O 等发生加成反应,写出下列有关反应的化学方程式:例如:丙烯与溪的四氯化碳溶液反应生成1,2-二澳丙烷:CH,CH CH5I -IC H2=CHCH3+B r2-B r B r 。例如:乙烯制乙醇:催化剂C H2=CH2+H2O 2-C H 3 cH 2 0 H。例如:乙烯制氯乙烷:4催化
25、剂CH2=C H2+HC1 CH3cH2C1。例如:丙烯转化为丙烷:催化剂CH2=CHCH3+H2 2-CH3cH2cH3。(3)加聚反应丙烯发生加聚反应的化学方程式:E C H2-CH+催化剂 C H4、二烯燃的加成反应(1)定义:分子中含有 两 个碳碳双键的烯崎称为二烯崎,如1,3-丁二烯的结构简式为CH2=CHCH=CH2(2)1,3-丁二烯与漠按1:1发生加成反应时有两种情况:1,2-加成CH2=C H CH=CH2+Br2 CH2=C H CHBrCH2Bro 1,4-加成CH2=C H CH=CH2+Br2 CH2BrCH=CHCH2Bro(二)烯克的立体异构1、定义由 于 碳 碳
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