2020届高考化学一轮复习认识有机化合物学案(1) 28页

第十一章 有机化学基础(选修⑤) 第一节 认识有机化合物 1.能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分 子式。 2．了解常见有机化合物的结构。了解有机化合物分子中的官能团， 能正确地表示它们的结构。 3.了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法(如质谱、红外光 谱、核磁共振氢谱等)。 4．能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。 5.能够正确命名简单的有机化合物。 考点(一) 有机物的分类与命名 【精讲精练快冲关】 [知能学通] (一)有机化合物的分类 1.按元素组成分类：烃和烃的衍生物。 2．按碳的骨架分类 3．按官能团分类 (1)官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。 (2)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 乙烯 CH2===CH2 炔烃 乙炔 CHCH 芳香烃 — 卤代烃 —X (卤素原子) 溴乙烷 CH3CH2Br 醇 —OH (羟基) 乙醇 CH3CH2OH 酚 醚 乙醚 CH3CH2OCH2CH3 醛 乙醛 CH3CHO 酮 羧酸 乙酸 CH3COOH 酯 乙酸乙酯 CH3COOCH2CH3 (二)有机化合物的命名 1.烷烃的习惯命名法 2. 烷烃的系统命名法 (1)几种常见烷基的结构简式 (2)命名步骤 3．烯烃和炔烃的命名 4．苯的同系物的命名 (1)习惯命名法 (2)系统命名法 将苯环上的 6 个碳原子编号，以某个甲基所在的碳原子的位置为 1 号，选取最小位次 号给另一甲基编号。如邻二甲苯也可叫作 1,2二甲苯，间二甲苯也叫作 1,3二甲苯，对二甲 苯也叫作 1,4二甲苯。 5．烃的含氧衍生物的命名 (1)醇、醛、羧酸的命名 (2)酯的命名 合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应，命名酯时“先读酸的名称，再读醇的名称，后 将‘醇’改‘酯’即可”。如甲酸与乙醇形成酯的名称为甲酸乙酯。 [题点练通] 有机物的分类 1．S诱抗素制剂能保持鲜花盛开。S诱抗素的分子结构如图，下 列关于该分子说法正确的是( ) A．含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基 B．含有苯环、羟基、羰基、羧基 C．含有羟基、羰基、羧基、酯基 D．含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基 解 析 ： 选 A 根 据 S 诱 抗 素 的 分 子 结 构 可 知 含 有 碳 碳 双 键 2．对下列物质的类别与所含官能团的判断中不正确的是( ) 解析：选 C 含有—OH，且—OH 不与苯环直接相连，属于醇，故 A 正确；含有羧基， 属于羧酸类，故 B 正确；含有醛基，属于醛类，故 C 错误；含有溴原子，属于卤代烃类， 故 D 正确。 (2) 中的含氧官能团名称是_________________________________。 答案：(1)(醇)羟基、酯基、醛基、溴原子 (2)(酚)羟基、酯基 (3)(酚)羟基、羧基、酯基、碳碳双键 4．请指出下列有机物的种类，填在横线上。 (1)CH3CH2CH2OH________。 答案：(1)醇 (2)酚 (3)芳香烃(或苯的同系物) (4)酯 (5)卤代烃 (6)炔烃 (7)羧酸 (8)醛 [归纳拓展] (1)官能团相同的物质不一定是同一类物质，如醇和酚官能团均为羟基(—OH)。 (2)含有醛基的物质不一定是醛类，如甲酸 和甲酸某酯 有机物的命名 5.下列有机化合物的命名正确的是( ) 解析：选 D A 项的名称为 1,3丁二烯，错误；B 项的名称为 2甲基丁醛，错误；C 项 的名称为邻甲基苯酚，错误。 6．下列有机物的命名错误的是( ) A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 解析：选 B 根据有机物的命名原则判断②的名称应为 3甲基1戊烯，③的名称应为 2丁醇。 7．根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是( ) C．CH3CH(C2H5)CH2CH2CH3 2乙基戊烷 D．CH3CH(NO2)CH2COOH 3硝基丁酸 解析：选 D A 项，甲基和双键位置编号错误，正确命名应该为 4甲基2戊烯，错误； B 项，该有机物有 5 个碳，为戊烷，正确命名应该为异戊烷，错误；C 项，烷烃的命名中出 现 2乙基，说明选取的主链不是最长碳链，该有机物正确命名应该为 3甲基己烷，错误；D 项，该有机物分子中含有硝基和羧基，属于硝基羧酸，编号从距离羧基最近的一端开始， 该有机物命名为 3硝基丁酸，正确。 8．给下列有机物进行命名： (6)HCOOCH2CH3：_________________________________________。 (7)CH2===CH—COOCH3：__________________________________________。 答案：(1)2甲基1,3丁二烯 (2)2甲基1戊炔 (3)3甲基2丁醇 (4)苯甲醛 (5)己二酸 (6)甲酸乙酯 (7)丙烯酸甲酯 [归纳拓展] 1．有机物系统命名中常见的错误 (1)主链选取不当(不包含官能团，不是主链最长、支链最多)。 (2)编号错(官能团的位次不是最小，取代基位次之和不是最小)。 (3)支链主次不分(不是先简后繁)。 (4)“”“，”忘记或用错。 2．系统命名法中四种字的含义 (1)烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团。 (2)二、三、四……指相同取代基或官能团的个数。 (3)1、2、3……指官能团或取代基的位置。 (4)甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为 1、2、3、4……。 考点(二) 有机化合物的结构 【点多面广精细研】 1．有机化合物中碳原子的成键特点 2．有机物结构的表示方法 名称 结构式 结构简式 键线式 丙烯 CH3CH===CH2 乙醇 CH3CH2OH 乙酸 CH3COOH 3．同分异构现象和同分异构体 同分异构现象 化合物具有相同的分子式，但结构不同，而产生性质差异的现象 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 CH3—CH===CH—CH3 官能团异构 官能团种类不同如 CH3CH2OH 和 CH3—O—CH3 4．同系物 结构相似，分子组成上相差一个或若干个 CH2 原子团的化合物互称为同系物。如 CH3CH3 和 CH3CH2CH3、CH2===CH2 和 CH3—CH===CH2。 [小题练微点] 1．按要求填空。 (1)下列原子在有机化合物中的成键特点： X(卤素原子)形成________个共价键，H 原子形成________个共价键，S 原子形成 ________个共价键，N 原子形成________个共价键。 (2)写出下列物质的结构式： C2H5SH：________________，甘氨酸：________________。 答案：(1)1 1 2 3 2．写出下列物质的电子式。 (1)丙烯：________________。(2)乙醇：_____________________________________。 (3)乙酸：________________。(4)乙醛：______________________________________。 (5)甲酸甲酯：________________。 3．有下列各组物质： ③HCOOCH2CH3、CH3CH2COOH ④CH3CH2CH===CHCH3、CH3CH===CHCH3 互为同分异构体的是________，属于同系物的是________，属于同一种物质的是 ________。 答案：③⑤⑥ ①④ ② 同分异构体的书写与判断 1．分子式为 C6H12O2 的有机物 A，能发生银镜反应，且在酸性条件下水解生成有机物 B 和 C，其中 C 能被催化氧化成醛，则 A 可能的结构共有( ) A．3 种 B．4 种 C．5 种 D．6 种 解析：选 B 能发生银镜反应，且在酸性条件下能发生水解反应，说明有机物 A 为甲 酸戊酯 C 能被催化氧化为醛，则 B 为 C 为 C5H11OH， 且 C 的结构符合 C4H9CH2OH，—C4H9 有 4 种结构，所以 A 可能的结构有 4 种。 2.青蒿素是抗疟特效药，属于萜类化合物，如图所示有机物 也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异 构)( ) A．5 种 B．6 种 C．7 种 D．8 种 解析：选 C 该有机物的一氯取代物的种类如图， 共 7 种，C 正确。 3．有机物 有多种同分异构体，其中属于酯类且氯原子直接连接 在苯环上的同分异构体有(不考虑立体异构)( ) A．19 种 B．9 种 C．15 种 D．6 种 解析：选 A 有多种同分异构体，如果苯环上有 2 个取代基， 可以为—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH 或—Cl、—COOCH3,2 个取代基分别有邻、 间、对三种位置关系，所以共有 9 种结构；如果苯环上有 3 个取代基，则为—Cl、—OOCH、 —CH3，三个不同取代基有 10 种位置关系，故符合条件的同分异构体共有 19 种。 4．(1)C5H11Cl 的同分异构体有_________种，结构简式分别为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)CH3 的一氯代物有______种，结构简式分别为 ________________________________________________________________________； 二氯代物有________种，结构简式分别为_____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某单官能团有机化合物，只含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为 58，完全燃烧 时产生等物质的量的 CO2 和 H2O。它可能的结构共有(不考虑立体异构)________种，结构 简 式 分 别 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)8 ①CH3CH2CH2CH2CH2Cl、 ②CH3CH2CH2CHClCH3、③CH3CH2CHClCH2CH3、 方法规律 1．烷烃同分异构体的书写步骤 2．同分异构体数目的判断方法 (1)记忆法：记住一些常见有机物同分异构体数目，如 ①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构体。 ②乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔无同分异构体。 ③4 个碳原子的烷烃有 2 种同分异构体，5 个碳原子的烷烃有 3 种同分异构体，6 个碳 原子的烷烃有 5 种同分异构体。 (2)基元法：如丁基有 4 种，则丁醇、戊醛、戊酸都有 4 种同分异构体。 (3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有 3 种同分异构体，四氯苯也有 3 种同分异构体(将 H 和 Cl 互换)。 (4)等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有： ①同一碳原子上的氢原子等效。 ②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。 ③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。 (5)定一移一(或定二移一)法：对于二元(或多元)取代物同分异构体的数目判断，可固定 一取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。 3．常见的官能团异构 组成通式 可能的类别及典型实例 CnH2n CnH2n－2 CnH2n＋2O 醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3) CnH2nO CnH2nO2 羧酸(CH3COOH)、酯(HCOOCH3)、 羟基醛(HO—CH2—CHO) CnH2n－6O 具有官能团的有机物同分异构体的书写顺序： 一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。判断同分异构体数目时，为了防止出 现重复书写，可对其进行命名，若名称相同，则书写重复。 限定条件下同分异构体的书写 5.(1)分子式为 C4H10O 并能与金属 Na 反应放出 H2 的有机化合物有________种。 (2)与化合物 C7H10O2 互为同分异构体的物质不可能为________。 A．醇 B．醛 C．羧酸 D．酚 (3)苯氧乙酸 有多种酯类的同分异构体。其中能与 FeCl3 溶 液 发 生 显 色 反 应 ， 且 苯 环 上 有 2 种 一 硝 基 取 代 物 的 同 分 异 构 体 是 ___________________________________________________(写出任意两种的结构简式)。 解析：(1)分子式为 C4H10O 并能与 Na 反应放出 H2，符合饱和一元醇的通式和性质特 点，应为一元醇 C4H9OH，因—C4H9 有 4 种，则 C4H9OH 也有 4 种。(2)C7H10O2 若为酚类 物质，则应含有苯环，7 个 C 最多需要 8 个 H，故不可能为酚。(3)根据题意，符合条件的 同分异构体满足：①属于酯类即含有酯基，②含酚羟基，③苯环上有两个处于对位的取代 基。 答案：(1)4 (2)D 6．(1)(2017·全国卷Ⅰ节选)化合物 H 是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合 物 A 制备 H 的一种合成路线如图： 已知：①RCHO＋CH3CHO ――→NaOH/H2O △ RCH===CHCHO＋H2O； 芳香化合物 X 是 F 的同分异构体，X 能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出 CO2，其核磁共 振氢谱显示有 4 种不同化学环境的氢，峰面积比为 6∶2∶1∶1。写出 2 种符合要求的 X 的 结构简式_____________________________________________。 (2)(2016·全国卷 Ⅰ 节选)E 为 具有一种官能团的二 取代芳香化合物 W 是 E 的同分异构体，0.5 mol W 与足量碳酸氢钠溶液反应生成 44 g CO2，W 共有________种(不含立体结构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为 ________________________________________________________________________。 方法规律 限定条件下同分异构体的书写 (1)思维流程 ①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。 ②结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。 ③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。 (2)注意事项 限定范围书写和补写同分异构体，解题时要看清所限范围，分析已知几个同分异构体 的结构特点，对比联想找出规律补写，同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。 ①芳香族化合物同分异构体 a．烷基的类别与个数，即碳链异构。 b．若有 2 个侧链，则存在邻、间、对三种位置异构。 ②具有官能团的有机物 一般的书写顺序：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。书写要有序进行， 如书写酯类物质的同分异构体时，可采用逐一增加碳原子的方法。如 C8H8O2 含苯环的属于 酯 类 的 同 分 异 构 体 为 甲 酸 某 酯 ： 有机物的共线、共面判断 7.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)及填空。 (1)(2017·全国卷Ⅰ)化合物 、 的分子式均为 C6H6，其中只有 的所 有原子处于同一平面( ) (2)(2017·江苏高考) 和 分子中所有碳原子均处于同一平面上( ) (3)(2016·全国卷Ⅲ)异丙苯 中碳原子可能都处于同一平面( ) (4)(2016·浙江高考)CH3CH===CHCH3 分子中的四个碳原子在同一直线上( ) (5)(2015·全国卷Ⅰ)异戊二烯分子中最多有________个原子共平面。 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)11 8．下列有机物中，对于可能在同一平面上的最多原子数的判断正确的是( ) A．丙烷最多有 6 个原子处于同一平面上 B．甲苯最多有 12 个原子处于同一平面上 C．苯乙烯最多有 14 个原子处于同一平面上 解析：选 D 根据甲烷空间构型为正四面体，以及三点确定一个平面，可知 3 个碳原 子及两端甲基上各 1 个氢原子可共面，故丙烷中最多有 5 个原子共面，故 A 错误；苯环是 平面正六边形，苯上的 6 个碳原子和 6 个氢原子共面，甲基取代苯环上的 1 个氢原子，以 及三点确定一个平面，因此甲苯最多有 13 个原子共面，故 B 错误；乙烯是平面结构，2 个 碳原子和 4 个氢原子共面，苯环取代乙烯上的 1 个氢原子，通过碳碳单键旋转，苯乙烯中 最多有 16 个原子共面，故 C 错误；乙炔是直线形，因此该有机物中最多有 10 个原子共面， 故 D 正确。 方法规律 有机物分子中原子共面、共线的判断方法 (1)模型思想 甲烷——正四面体结构；乙烯——平面结构； 乙炔——直线结构；苯——平面结构； 甲醛——平面结构。 (2)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 等均可旋转。但是碳碳双键和碳碳三键等不能旋转，对原子的空 间 位 置 具 有 “ 定 格 ” 作 用 。 如 结 构 简 式 为 的有机化合物，其空间结构如图所 示，转动①处 C—C 键可使两平面 M1 和 M2 重合为同一平面，炔直线位于醛平面上，但甲 基上的 H 原子都不在炔直线上，转动②处 C—C 键，可使甲基的一个 H 原子位于醛平面上。 (3)定平面规律 共平面的不在同一直线上的 3 个原子处于另一平面时，两平面必定重叠，两平面内的 所有原子必定共平面。 (4)定直线规律 直线形分子中有 2 个原子处于某一平面内时，该分子中的所有原子也必在此平面内。 注意题目中的隐含条件和特殊规定(如题目中的“碳原子”“所有原子”“可能”“一 定”“最少”“最多”“共线”和“共面”等)在判断中的应用。 1．下列表示物质结构的化学用语或模型正确的是( ) A．(CH3)3COH 的名称：2,2二甲基乙醇 B．乙醛的结构式：CH3CHO C．CH4 分子的比例模型： D．丙烯分子的结构简式：CH3CHCH2 解析：选 C (CH3)3COH 的名称为 2甲基2丙醇，故 A 错误；乙醛的结构简式为 CH3CHO，故 B 错误；丙烯分子的结构简式为 CH3CHCH2，故 D 错误。 2．2018 年 11 月 28 日警方通报，著名歌手陈某因吸食冰毒让 红遍华语乐坛 20 年的“最美”组合凋零。研究可知冰毒的主体成 分是苯丙胺类物质，代表品种甲基苯丙胺是最普遍滥用的品种之 一。下列说法不正确的是( ) A．甲基苯丙胺的分子式为 C10H15N B．甲基苯丙胺有多种同分异构体，其中 2甲基苯丙胺的结构简式为 C．苯丙胺类物质中含有官能团—NH2 ，故能与盐酸发生反应生成甲基苯丙胺盐酸盐 D．冰毒是一种无味或微有苦味的透明结晶体，纯品很像冰糖，形似冰，其熔点为 0 ℃ 解析：选 D 冰毒虽然形似冰，但属于混合物，没有固定的熔沸点，其熔点也不是 0 ℃， D 错误。 3．下列关于同分异构体数目的叙述不正确的是( ) A．甲苯苯环上的 1 个氢原子被含 3 个碳原子的烷基取代，所得产物有 6 种 B．已知丙烷的二氯化物有 4 种异构体，则其六氯代物的异构体数目也为 4 种 C．含有 5 个碳原子的某饱和链烃，其一氯代物有 3 种 D．菲的结构为，它与硝酸反应，可生成 5 种一硝基取代物 [做一当十] 熟记常见烷烃或烃基的同分异构体数目 烷烃 数目 烃基 数目 CH4、C2H6、C3H8 0 CH3—、C2H5— 0 C4H10 2 C3H7— 2 C5H12 3 C4H9— 4 C5H11— 8 解 析 ： 选 C 甲 苯 苯 环 上 共 有 3 种 氢 原 子 ， 含 3 个 碳 原 子 的 烷 基 共 有 2 种 [—CH2CH2CH3(丙基)、—CH(CH3)2(异丙基)]，故甲苯苯环上的 1 个氢原子被含 3 个碳原子 的烷基取代，所得产物有 3×2＝6 种，A 正确；采用换元法，用氯原子代替氢原子，氢原 子代替氯原子，丙烷的二氯代物有 4 种同分异构体，则其六氯代物也有 4 种同分异构体，B 正确；含 5 个碳原子的饱和链烃有以下几种情况：正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 有 3 种一氯 代物，异戊烷(CH3)2CHCH2CH3 有 4 种一氯代物，新戊烷 C(CH3)4 有 1 种一氯代物，选项 中未指明是哪一种链烃，C 不正确；菲的结构中硝基可以取代的位置如图： ，共 5 种一硝基取代物，D 正确。 4．某烃的结构简式为 分子中含有四面体结构的 碳原子数为 a，一定在同一直线上的碳原子数为 b，一定在同一平面内的碳原子数为 c，则 a、b、c 分别为( ) A．4、3、5 B．4、3、6 C．2、5、4 D．4、6、4 解析：选 B 该有机物结构为 若碳原子同时连有 4 个其他原子或基团，则该碳原子就是具有四面体结构的碳原子，这样的碳原子共有 4 个， 分别是 5、6、7、8 号；由乙炔结构可知，1、2、3 号碳原子在同一条直线上，共 3 个；由 乙烯结构可知，2、3、4、5、7 号碳原子一定在同一平面内，再结合 1、2、3 号碳原子在同 一直线上，得 1、2、3、4、5、7 号碳原子一定在同一平面内，共 6 个。 5．下列说法正确的是( ) A．分子式为 C7H16 的烃，分子中有 4 个甲基的同分异构体有 4 种(不考虑立体异构) D. 与乙苯互为同分异构体 [做一当十] 掌握判断同系物的必要条件 四同 组成元素、物质类别、通式、官能团种类及数目 一差 分子组成必相差一个或若干个 CH2，即分子式(或相对分子质量)一定不相同 一相似 同类物质结构相似，性质相似 解析：选 A 该烃含有 4 个甲基的同分异构体的主链中碳原子数目只能为 5，相当于 CH3CH2CH2CH2CH3 分子中中间 C 原子上的 H 原子被 2 个甲基取代，若取代的是同一碳原 子上的 2 个 H 原子，有 2 种情况，若取代的是不同 C 原子上的 H 原子，有 2 种情况，故符 合条件的该烃的同分异构体有 4 种，故 A 正确；该有机物为烯烃，含有碳碳双键的最长碳 链含有 5 个 C，主链为戊烯，编号从距离碳碳双键最近的一端开始，碳碳双键在 1 号 C， 在 2、4 号 C 上都连有甲基，则该有机物命名为 2,4,4三甲基1戊烯，故 B 错误；分子不符 合通式 CnH2n－6(n>6)，不属于苯的同系物，故 C 错误； 分子式为 C8H8，乙苯分子 式为 C8H10，故 D 错误。 6．写出下列特定有机物的结构简式。 (1)(2017·全国卷Ⅱ节选)L 是 的同分异构体，可与 FeCl3 溶液发生 显色反应，1 mol 的 L 可与 2 mol 的 Na2CO3 反应，L 共有______种；其中核磁共振氢谱为 四组峰，峰面积比为 3∶2∶2∶1 的结构简式为___________、____________。 (2)(2015·全国卷Ⅱ节选)HOOCCH2CH2CH2COOH 的同分异构体中能同时满足下列条 件的共有________种(不含立体异构)； ①能与饱和 NaHCO3 溶液反应产生气体 ②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应 其中核磁共振氢谱显示为 3 组峰，且峰面积比为 6∶1∶1 的是________________(写结 构简式)。 (3) 写 出 同 时 满 足 下 列 条 件 的 的 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式 ： ________________________________________________________________________。 ①分子中含有苯环，且苯环上的一氯代物有两种 ②与 FeCl3 溶液发生显色反应 ③能发生银镜反应 (4)写出同时满足下列条件的 的一种同分异构体的结构 简式：________________________________________________________________________。 ①苯环上有两个取代基 ②分子中有 6 种不同化学环境的氢 ③既能与 FeCl3 溶液发生显色反应，又能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反 应 (5) 的一种同分异构体满足下列条件： Ⅰ.能发生银镜反应，其水解产物之一能与 FeCl3 溶液发生显色反应 Ⅱ.分子中有 6 种不同化学环境的氢，且分子中含有两个苯环 写出该同分异构体的结构简式：______________________________________。 [做一当十] 点拨：L 可与 FeCl3 溶液发生显色反应，说明 L 的结构中含有酚羟基，L 一共含有 2 个 O 原子，且 1 mol L 可与 2 mol Na2CO3 反应，则 L 只能含有 2 个酚羟基。 解析：(1)L 是 HOOH 的同分异构体，可与 FeCl3 溶液发生显色反应，1 mol 的 L 可与 2 mol 的 Na2CO3 反应，说明 L 的分子结构中含有两个酚羟基和一个甲基。当两个酚羟基在 邻位时，苯环上甲基的位置有 2 种，当两个酚羟基在间位时，苯环上甲基的位置有 3 种， 当两个酚羟基在对位时，苯环上甲基的位置有 1 种，故满足条件的 L 共有 6 种；其中核磁 共 振 氢 谱 为 四 组 峰 ， 峰 面 积 比 为 3∶2∶2∶1 的 结 构 简 式 为 (2)①能与饱和 NaHCO3 溶液反应产生气体，说明含有羧 基；②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明含有醛基和酯基，因此是甲酸酯，所 以 可 能 的 结 构 简 式 为 HCOO(CH2)3COOH 、 HCOOCH2CH(COOH)CH3 、 HCOOCH(COOH)CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH2COOH、HCOOC(CH3)2COOH，共计 5 种。其中核磁共振氢谱显示为 3 组峰，且峰面积比为 6∶1∶1 的是 (3) 根据②可知含有酚羟基，根据③可知含有醛基，根据①可知分子对称，采用对位结构，故 其结构简式是 (4)根据③可知含有酚羟基、甲酸酯基，根据残 基 法 ， 还 剩 余 2 个 C 原 子 ， 再 根 据 ①② 可 知 其 结 构 简 式 是 (5)该有机物除苯环外 还有 2 个碳原子、2 个氧原子及 1 个不饱和度，能发生银镜反应，能水解，说明存在甲酸酚 酯结构 另外还有一个饱和碳原子、1 个苯环，结合分子中有 6 种不同 化学环境的氢原子可写出其结构简式。 考点(三) 研究有机化合物的一般步骤和方法 【精讲精练快冲关】 [知能学通] 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 适用范围 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 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、分液 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中转 移到另一种溶剂中的过程 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．有机物分子式的确定 (1)元素分析 定性分析 用化学方法鉴定有机物的组成元素，如燃烧后 C→CO2，H→H2O 定量分析 将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物；并测定各产物的量，从而推算出 有机物分子中所含元素原子最简单整数比，即确定其实验式 实验 方法 ①李比希氧化产物吸收法： 计算出分子中碳、氢原子的含量，剩余的为氧原子的含量； ②现代元素定量分析法 (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。 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： 5．有机物所含官能团的判断 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键或碳碳 溴的 CCl4 溶液 红棕色褪去 三键 酸性 KMnO4 溶液 紫色褪去 卤素原子 NaOH 溶液，AgNO3 和稀硝 酸的混合液 有沉淀产生 醇羟基 钠 有氢气放出 酚羟基 FeCl3 溶液 显紫色 浓溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜生成 新制 Cu(OH)2 悬浊液 有砖红色沉淀产生 羧基 NaHCO3 溶液 有 CO2 气体放出 [题点练通] 有机物的分离、提纯的方法 1.下列是除去括号内杂质的有关操作，其中正确的是( ) A．苯(己烷)——分液 B．乙酸乙酯(乙酸)——加入饱和 NaOH 溶液，分液 C．乙烷(乙烯)——让气体通过盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶 D．乙醇(乙酸)——加足量 NaOH 溶液，蒸馏 解析：选 D 苯和己烷都为有机物，能互溶，无法用分液法进行分离，A 项错误；乙 酸乙酯在 NaOH 溶液中完全水解，B 项错误；乙烯能被酸性 KMnO4 溶液氧化为 CO2，因 此除去旧杂质的同时，引入了新杂质，C 项错误；加入足量 NaOH 溶液，可以将乙酸转化 为难挥发的盐，从而可以采用蒸馏法将乙醇提纯，D 项正确。 2．下列括号内物质是杂质，请填写合适的内容进行除杂。 混合物 试剂 分离方法 主要仪器 ①甲烷(乙烯) ②苯(乙苯) ③乙醇(水) ④溴乙烷(乙醇) ⑤醇(酸) ⑥硝基苯(NO2) ⑦苯(苯酚) ⑧酯(酸) 答案：①溴水 洗气 洗气瓶 ②酸性高锰酸钾溶液、NaOH 溶液 分液 分液漏斗 ③CaO 蒸馏 蒸馏烧瓶、冷凝管 ④水 分液 分液漏斗 ⑤NaOH 溶液 蒸馏 蒸馏烧瓶、冷凝管 ⑥NaOH 溶液 分液 分液漏斗 ⑦NaOH 溶液 分液 分液漏斗 ⑧饱和 Na2CO3 溶液 分液 分液漏斗 有机物分子式、结构式的确定 3．(2019·天津静海质检)有机物 A 只由 C、H、O 三种元素组成，常用作有机合成的中 间体，测得 8.4 g 该有机物经燃烧生成 22.0 g CO2 和 7.2 g 水。质谱图表明其相对分子质量 为 84；红外光谱分析表明 A 中含有—O—H 和位于分子端的 C CH，其核磁共振氢谱显示 有 3 组峰，且峰面积之比为 6∶1∶1。 (1)写出 A 的分子式：________________。 (2)写出 A 的结构简式：________________。 (3)下列物质一定能与 A 发生反应的是______(填标号)。 a．氢溴酸 b．酸性高锰酸钾溶液 c．溴的四氯化碳溶液 d．Na (4)有机物 B 是 A 的同分异构体，1 mol B 可以与 1 mol Br2 加成，B 分子中所有碳原子 在同一平面上，核磁共振氢谱显示有 3 组峰，且峰面积之比为 6∶1∶1。则 B 的结构简式 是______________________。 解析：(1)有机物 A 只含有 C、H、O 三种元素，质谱图表明其相对分子质量为 84,8.4 g 有机物 A 的物质的量为 8.4 g 84 g·mol－1 ＝0.1 mol，经燃烧生成 22.0 g CO2，物质的量为 22.0 g 44 g·mol－1 ＝0.5 mol，生成 7.2 g H2O，物质的量为 7.2 g 18 g·mol－1 ＝0.4 mol，故一个有机物 A 分子中含有 N(C)＝0.5 mol×1 0.1 mol ＝5，N(H)＝0.4 mol×2 0.1 mol ＝8，故 N(O)＝84－12×5－8 16 ＝1，故 A 的分子式 为 C5H8O。(2)不饱和度为2×5＋2－8 2 ＝2，红外光谱分析表明 A 分子中含有—OH 和位于分 子端的 核磁共振氢谱有 3 组峰，峰面积之比为 6∶1∶1，故分子中含有 2 个 —CH3 且连接在同一个 C 原子上，所以 A 的结构简式为 (3)A 中含有 羟基，能与钠反应，含有 键，能与酸性高锰酸钾发生氧化反应，能与溴发生加成反 应，能与氢溴酸发生加成反应，故答案为 abcd。(4)有机物 B 是 A 的同分异构体，1 mol B 可与 1 mol Br2 加成，故分子中含有 1 个 C==C 键，B 分子中所有碳原子在同一平面上，则 其余的碳原子连接在 C==C 键上，核磁共振氢谱有 3 组峰，且峰面积之比为 6∶1∶1，可知 含有两个甲基且连接在同一碳原子上，结合 A 的结构简式可知，B 中还含有—CHO，故 B 的结构简式为 答案：(1)C5H8O (3)abcd (4)(CH3)2C==CHCHO 4．(2016·全国卷Ⅱ)氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为 从而具 有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如图： 已知：①A 的相对分子质量为 58，氧元素质量分数为 0.276，核磁共振氢谱显示为单峰； 回答下列问题： (1)A 的化学名称为________。 (2)B 的结构简式为______________，其核磁共振氢谱显示为________组峰，峰面积比 为________。 (3)由 C 生成 D 的反应类型为____________。 (4)由 D 生成 E 的化学方程式为______________________________________________。 (5)G 中的官能团有________、________、________。(填官能团名称) (6)G 的同分异构体中，与 G 具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不 含立体异构) 解析：(1)经计算知 A 中只含一个氧原子，结合已知信息知 A 为 名 称为丙酮。(2)根据信息②可知，B 的结构简式为 分子中含有 2 种氢原 子，故核磁共振氢谱显示为 2 组峰，且峰面积比为 6∶1。(3)由 B 的结构简式及 C 的分子式 可推知 C 为 在光照条件下 C 与 Cl2 应发生—CH3 上的取代反应。(4)由 反应条件可知，D 生成 E 的反应为氯原子的水解反应，由 E 的分子式为 C4H5NO 可推知， D 为 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 (5)由 E→F→G 的反 应条件可推知，G 为 分子中含有碳碳双键、酯基、氰基 3 种官能 团。(6)能发生银镜反应，则分子中含有醛基，且与 G 含有相同的官能团，符合条件的 G 的 同分异构体应为甲酸酯类，分别为 答案：(1)丙酮 (2) 2 6∶1 (3)取代反应 (5)碳碳双键 酯基 氰基 (6)8 [方法规律] 利用“商余法”求分子式 设烃的相对分子质量为 M，则 M 12 ＝商………………余数 | | 最大碳原子数 最小氢原子数 M 12 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。