2018届一轮复习人教版认识有机化合物学案(4) 28页

第十章 有机化学基础 ‎ 第一节 认识有机化合物 本节共设计3个学案　‎ ‎[高考导航]‎ ‎———————————————————————————————————‎ ‎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的化学方法和某些物理方法。‎ ‎4．了解有机化合物存在异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。‎ ‎5．能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。‎ 学案一　有机化合物的分类及命名 ‎1．按碳的骨架分类 ‎ ‎ ‎ 2.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 ‎ (碳碳双键)‎ 乙烯H2C===CH2‎ 炔烃 ‎ (碳碳三键)‎ 乙炔 芳香烃 ‎－‎ 苯 卤代烃 ‎—X (卤素原子)‎ 溴乙烷CH3CH2Br 醇 ‎—OH (羟基)‎ 乙醇CH3CH2OH 酚 苯酚 醚 ‎ (醚键)‎ 乙醚CH3CH2OCH2CH3‎ 醛 ‎ (醛基)‎ 乙醛CH3CHO 酮 ‎ (羰基)‎ 丙酮 羧酸 ‎ (羧基)‎ 乙酸CH3COOH 酯 ‎ (酯基)‎ 乙酸乙酯CH3COOCH2CH3‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)含有苯环的有机物属于芳香烃(　　)‎ ‎(2)官能团相同的物质一定是同一类物质(　　)‎ ‎(3)含有羟基的物质只有醇或酚(　　)‎ ‎(4)含有醛基的有机物一定属于醛类(　　)‎ ‎(5) 、—COOH的名称分别为苯、酸基(　　)‎ ‎(6)醛基的结构简式为“—COH”(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎2．(2016·海南高考)下列物质中，其主要成分不属于烃的是(　　)‎ A．汽油　　　　　　　　　B．甘油 C．煤油 D．柴油 解析：选B　甘油为丙三醇，是醇类，不是烃，其余各项的主要成分都为烃类。‎ ‎3．下列有机化合物中，有多个官能团：‎ ‎ ‎ ‎(1)可以看作醇类的是________；(填字母，下同)‎ ‎(2)可以看作酚类的是________；‎ ‎(3)可以看作羧酸类的是________；‎ ‎(4)可以看作酯类的是________。‎ 答案：(1)BD　(2)ABC　(3)BCD　(4)E ‎1．烷烃的命名 ‎(1)烷烃的习惯命名法 如C5H12的同分异构体有3种，其结构简式分别为 ‎ ，‎ 用习惯命名法分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷。‎ ‎(2)烷烃的系统命名法 ‎①几种常见烷基的结构简式 甲基：—CH3；乙基：—CH2CH3；‎ 丙基：—CH2CH2CH3、；‎ 丁基：—CH2CH2CH2CH3、、‎ ‎、。‎ ‎②命名步骤 如命名为 3甲基己烷。‎ ‎2．烯烃和炔烃的命名 如命名为4甲基1戊炔。‎ ‎3．苯的同系物的命名 ‎(1)苯作为母体，其他基团作为取代基。‎ 例如：苯分子中的氢原子被甲基取代后生成甲苯，被乙基取代后生成乙苯，如果两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯。‎ ‎(2)二甲苯的三种同分异构体命名时可将某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次给另一个甲基编号。‎ ‎　　　　　　 ‎ 邻二甲苯(1,2二甲苯)　　　　间二甲苯(1,3二甲苯)‎ 对二甲苯(1,4二甲苯)‎ ‎4．多官能团物质的命名 命名含有多个不同官能团化合物的关键在于要选择优先的官能团作为母体。官能团作为母体的优选顺序为(以“>”表示优先)：羧酸>酯>醛>酮>醇>胺，如：名称为聚甲基丙烯酸甲酯。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．(2016·上海高考)烷烃的命名正确的是(　　)‎ A．4甲基3丙基戊烷 B．3异丙基己烷 C．2甲基3丙基戊烷 ‎ D．2甲基3乙基己烷 解析：选D　选择分子中含有碳原子数最多的碳链为主链，并从离支链较近的一端给主链上的碳原子编号，该烷烃的名称是2甲基3乙基己烷，D项正确。‎ ‎2．(1)(2014·全国新课标卷Ⅰ节选) 的名称为____________，由生成的化学方程式为_______________________________________________________________________________。‎ ‎(2) (2014·天津高考节选) CH2=== CHCOONa发生聚合反应可得到一种高吸水性树脂，该树脂名称为___________________________________________________。‎ ‎(3)CH2CHCH2Cl的名称(系统命名)为______________。‎ 答案：(1)乙苯　‎ ‎ (2)聚丙烯酸钠 (3)3氯1丙烯 ‎[特别提醒]‎ ‎1．明晰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，取代基位号之和不是最小)。‎ ‎(3)支链主次不分(不是先简后繁)。‎ ‎(4)“”、“，”忘记或用错。‎ ‎2．弄清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……指主链碳原子个数分别为1、2、3……‎ ‎[学案验收·块块过] ‎ ‎1．下列对有机化合物的分类结果正确的是(　　)‎ A．乙烯(CH2===CH2)、苯()、环己烷()都属于脂肪烃 B．苯()、环戊烷()、环己烷()都属于芳香烃 C．乙烯(CH2===CH2)、乙炔(CH≡CH)都属于烯烃 D. 、、都属于环烷烃 解析：选D　烷烃、烯烃、炔烃都属于脂肪烃，而苯、环己烷、环戊烷都属于环烃，且苯是环烃中的芳香烃。环戊烷、环丁烷及乙基环己烷均是环烃中的环烷烃。‎ ‎2．下列叙述正确的是(　　)‎ A. 　和均是芳香烃，既是芳香烃 又是芳香化合物 B．和分子组成相差一个CH2原子团，‎ ‎　 因此是同系物关系 C．含有醛基，所以属于醛类 D．分子式为C4H10O的物质，可能属于醇类或醚类 解析：选D　烃是指仅含碳氢两种元素的化合物，含苯环的烃为芳香烃，含苯环的化合物为芳香族化合物，A中有机物分别是芳香烃、环烷烃、芳香族化合物，A项错误；羟基与苯环直接相连的称为酚，羟基与链烃相连的称为醇，B中分子分别是酚和醇，不属于同系物，B项错误；C中有机物属于酯类，C项错误；分子式为C4H10O的物质，可能属于饱和一元醇类或醚类，D项正确。‎ ‎3．(2015·海南高考改编)下列有机物的命名错误的是(　　)‎ ‎ 　‎ ‎①1,2,4三甲苯　　　　　 ②3甲基戊烯 ‎ ‎ ‎③2甲基1丙醇　　　　　 ④1,3二溴丙烷 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。‎ ‎4．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种类，填在横线上。‎ ‎(1)CH3CH2CH2OH________________；‎ ‎(2) ________________；‎ ‎(3) ________________；‎ ‎(4) ________________；‎ ‎(5) ________________；‎ ‎(6) ________________；‎ ‎(7) ________________；‎ ‎(8) ________________。‎ 解析：(1)和(2)中官能团均为—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。(3)为仅含苯环的碳氢化合物，故属于芳香烃(或苯的同系物)。(4)中官能团为酯基，则该有机物属于酯。(5)中官能团为—Cl，则该物质属于卤代烃。(6)中官能团为碳碳双键，则该物质属于烯烃。(7)中官能团为—COOH，故该物质属于羧酸。(8)中官能团为—CHO，故该物质属于醛。‎ 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 ‎5．判断下列命名是否正确，不正确的写出正确的命名。‎ ‎(1) 　3,3二甲基丁烷 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(2) 　2,3二甲基戊烯 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(3) 　2,4,4三甲基戊烷 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(4) 　2甲基4戊烯 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(5) 　1,3,5三己烯 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(6) 　2甲基3丁醇 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(7) 　二溴乙烷 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎ (8) 　3乙基1丁烯 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)先根据名称写出碳链结构：，再根据系统命名法得出正确的名称为2,2二甲基丁烷，编号错误。(2)没有指明双键位置。(3)对碳链进行编号时，还需遵守取代基位次之和最小，所以正确名称为2,2,4三甲基戊烷。(4)对烯烃、炔烃命名时，应从离双键或三键较近的一端开始编号，正确名称为4甲基1戊烯。‎ 答案：(1)不正确，2,2二甲基丁烷　(2)不正确，2,3二甲基1戊烯　(3)不正确，2,2,4三甲基戊烷　(4)不正确，4甲基1戊烯　(5)不正确，1,3,5己三烯　(6)不正确，3甲基2丁醇　(7)不正确，1,2二溴乙烷　(8)不正确，3甲基1戊烯　‎ 学案二　有机化合物的结构特点与同分异构体 ‎1．有机化合物中碳原子的成键特点 ‎2．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，因而性质上产生差异的现象 同分异构体 具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 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 CH3—CH===CH—CH3‎ 官能团异构 官能团种类不同 如：CH3CH2OH和 CH3—O—CH3‎ ‎3．同系物 ‎4．有机物的共线共面问题 以下几个基本规律：单键是可旋转的，是造成有机物原子不在同一平面上最主要的原因。‎ ‎(1)结构中每出现一个饱和碳原子，则整个分子不再共面。‎ ‎(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。‎ ‎(5)正四面体结构：甲烷；平面结构：乙烯、苯、萘()、蒽()、甲醛()；直线结构：乙炔。‎ ‎①与饱和碳(CH4型)直接相连的原子既不共线也不共面。‎ ‎②与或或或直接相连的原子共面。‎ ‎③与直接相连的原子共线。‎ ‎(6)碳碳单键可任意旋转，而双键或三键均不能旋转。‎ ‎[对点练习] ‎ ‎1．(2016·上海高考)轴烯是一类独特的星形环烃。三元轴烯()与苯(　　)‎ A．均为芳香烃 B．互为同素异形体 C．互为同系物 D．互为同分异构体 解析：选D　轴烯与苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。‎ ‎2．[双选](2016·海南高考)工业上可由乙苯生产苯乙烯：，‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的类型为消去反应 B．乙苯的同分异构体共有三种 C．可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯 D．乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7‎ 解析：选AC　A．由乙苯生产苯乙烯，单键变成双键，则该反应为消去反应，正确；B.乙苯的同分异构体有多种，其中属于芳香烃的有三种，即邻二甲苯，间二甲苯，对二甲苯，错误；C.苯乙烯中含有碳碳双键，能使溴的CCl4溶液褪色，而乙苯不能，所以可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯，正确；D.苯环是平面正六边形，所以乙苯中一定共平面的碳原子有7个，而苯乙烯中，苯和乙烯均是平面形分子，可共平面的碳原子有8个，错误。‎ ‎3．(2015·新课标全国卷Ⅰ节选)异戊二烯分子中最多有___________个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为______________________________。‎ 答案：11　‎ ‎1．同分异构体的书写规律 ‎(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：‎ ‎(2)具有官能团的有机物：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。‎ ‎(3)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。‎ ‎2．同分异构体数目的判断方法 ‎(1)一取代产物数目的判断 ‎①等效氢法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。‎ ‎②烷基种数法：烷基有几种，其一取代产物就有几种。如—CH3、—C2H5各有1种，—C3H7有2种，—C4H9有4种。‎ ‎③替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将H替代Cl)。‎ ‎(2)二取代或多取代产物数目的判断 定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，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 烯烃(CH2CH—CH3)、‎ 环烷烃()‎ CnH2n－2‎ 炔烃()、‎ 二烯烃()、‎ 环烯烃()‎ CnH2n＋2O 醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)‎ CnH2nO 醛(CH3CH2CHO)、酮()、‎ 烯醇(CH2CH—CH2—OH)、‎ 环醚()、‎ 环醇()‎ CnH2nO2‎ 羧酸(CH3COOH) 、酯(HCOOCH3)、‎ 羟基醛(HO—CH2—CHO)‎ CnH2n－6O 酚()、‎ 芳香醚()、‎ 芳香醇()‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．(2016·全国甲卷)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)(　　)‎ A．7种　　　　　　　　B．8种 C．9种 D．10种 ‎ ‎ ‎2．(1)C5H11Cl的同分异构体有_________种，结构简式分别为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2) 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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[学案验收·块块过]‎ ‎——————————————————————————————————————‎ ‎　　　　　‎ ‎1．下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的有(　　)‎ A．乙烷 B．甲苯 C．氟苯 D．丙烯 答案：C ‎2．(2016·江苏高考)化合物X是一种医药中间体，其结构简式如图所示。下列有关化合物X的说法正确的是(　　)‎ A．分子中两个苯环一定处于同一平面 B．不能与饱和Na2CO3溶液反应 C．在酸性条件下水解，水解产物只有一种 D．1 mol化合物X最多能与2 mol NaOH反应 解析：选C　A项，根据有机物结构简式可知两个苯环均连在同一个饱和碳原子上，由于单键可以旋转，两个苯环不一定处于同一平面，A错误；B项，X中含有COOH，能与饱和Na2CO3溶液反应，B错误；C项，由于是环酯，在酸性条件下水解，水解产物只有一种，C正确；D项，X的酸性水解产物中含有2个羧基和1个酚羟基，故1 mol化合物X最多能与3 mol NaOH反应，D错误。‎ ‎3．(2014·新课标全国卷Ⅰ)下列化合物中同分异构体数目最少的是(　　)‎ A．戊烷 B．戊醇 C．戊烯 D．乙酸乙酯 解析：选A　A项，戊烷存在CH3CH2CH2CH2CH3，(CH3)2CHCH2CH3和(CH3)4C 3种异构体；B项，戊醇可看成戊烷的3种异构体中的1个H被—OH 取代得到的产物，有8种醇类异构体，另外戊醇还有多种醚类异构体；C项，戊烯的烯烃类同分异构体主链可以含5个碳原子或4个碳原子，再结合双键位置可得出5种异构体，另外戊烯还存在环烷烃类的同分异构体；D项，乙酸乙酯的异构体中，甲酸酯有2种，丙酸酯有1种，羧酸有2种，另外还有羟基醛、酮等多种同分异构体。‎ ‎4．(2014·新课标全国卷Ⅱ)四联苯的一氯代物有(　　)‎ A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 解析：选C　推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴，四联苯是具有两条对称轴的物质，即，在其中一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。‎ ‎5．(2015·新课标全国卷Ⅱ)分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)(　　)‎ A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 解析：选B　分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物属于羧酸，其官能团为COOH，将该有机物看作C4H9COOH，而丁基(C4H9)有4种不同的结构，分别为CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CHCH2、(CH3)3C、，从而推知该有机物有4种不同的分子结构。‎ ‎6．(2013·新课标全国卷Ⅰ)分子式为C5H10O2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(　　)‎ A．15种 B．28种 C．32种 D．40种 解析：选D　分子式为C5H10O2的酯可能是HCOOC4H9、CH3COOC3H7、C2H5COOC2H5、C3H7COOCH3，其水解得到的醇分别是C4H9OH(有4种)、C3H7OH(有2种)、C2H5OH、CH3OH，水解得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH、C3H7‎ COOH(有2种)。C4H9OH与上述酸形成的酯有20种；C3H7OH与上述酸形成的酯有10种；C2H5OH、CH3OH与上述酸形成的酯都是5种，以上共有40种。‎ ‎7．乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应，理论上得到的氯代物最多有(　　)‎ A．5种 B．6种 C．8种 D．9种 解析：选D　乙烷与Cl2发生取代反应，可生成各种氯乙烷，其中不同的氯乙烷种类如表所示：‎ 氯乙烷 一氯 乙烷 二氯 乙烷 三氯 乙烷 四氯 乙烷 五氯 乙烷 六氯 乙烷 种类 ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎1‎ 所以最多有9种。‎ ‎、‎ 学案三　研究有机化合物的一般步骤和方法 ‎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 适用条件 实验要求 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转移到另一种溶剂的过程 固液萃取 用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程 ‎[对点练习] ‎ ‎1．(2017·桂林模拟)在实验室中，下列除杂的方法正确的是(　　)‎ A．溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取出溴 B．乙烷中混有乙烯，通H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷 C．硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入NaOH溶液中，静置，分液 D．乙烯中混有CO2和SO2，将其通过盛有NaHCO3溶液的洗气瓶 解析：选C　溴和KI发生反应生成I2，虽然除去了溴，但是引进了杂质I2，且溴苯和汽油互溶，无法萃取出溴，A错误；通入H2的量不好控制，少量时，不能将乙烯全部除去，过量时，就会使乙烷中混有H2，而且反应条件要求高，B错误；因为浓硫酸、浓硝酸与NaOH溶液反应可生成易溶于水而不溶于硝基苯的盐，C正确；NaHCO3溶液只能除去SO2且在除去SO2的过程中又会引入CO2杂质，D错误。‎ ‎2．如图所示是分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图。‎ 在上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是(　　)‎ A．①蒸馏　②过滤　③分液 B．①分液　②蒸馏　③结晶、过滤 C．①蒸馏　②分液　③分液 D．①分液　②蒸馏　③蒸馏 解析：选D　乙酸乙酯是一种不溶于水的有机物，乙酸与饱和Na2CO3溶液反应生成乙酸钠，易溶于水，乙醇与水可以任意比互溶，所以操作①是分液；甲是乙酸钠和乙醇，乙醇易挥发，所以操作②是蒸馏；乙是乙酸钠溶液，加入H2SO4生成了乙酸和Na2SO4，乙酸易挥发，所以操作③是蒸馏。‎ ‎3．A和B两种有机物可以互溶，其有关性质如表所示：‎ 密度(20 ℃)‎ 溶点 沸点 溶解性 A ‎0.713 7 g·cm－3‎ ‎－116.6 ℃‎ ‎34.5 ℃‎ 不溶于水 B ‎0.789 3 g·cm－3‎ ‎－117.3 ℃‎ ‎78.5 ℃‎ 与水以任意比 ‎ 混溶 要除去A和B的混合物中的少量A得到B，可采用的方法是(　　)‎ A．蒸馏　　　　　　　　　B．重结晶 C．萃取 D．加水充分振荡，分液 解析：选A　因A、B两种物质的沸点不同，故可用蒸馏法分离；A、B两种物质，加水充分振荡，分液后，B与水仍不易分离。‎ ‎1．有机物分子式的确定方法 ‎(1)元素分析 ‎(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)的最大值即为该有机物的相对分子质量。‎ ‎2．确定有机物分子式的规律 ‎(1)最简式规律 最简式 对应物质 CH 乙炔、苯 CH2‎ 烯烃、环烷烃 CH2O 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖 ‎ ‎(2)常见相对分子质量相同的有机物 ‎①同分异构体相对分子质量相同。‎ ‎②含有n个碳原子的醇与含(n－1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。‎ ‎③含有n个碳原子的烷烃与含(n－1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同，均为14n＋2。‎ ‎④常见相对分子质量相同的有机物 相对分子质量 ‎28‎ ‎30‎ ‎44‎ ‎46‎ 对应物质 C2H4‎ ‎ C2H6、‎ HCHO C3H8、‎ CH3CHO C2H5OH、‎ HCOOH ‎(3)“商余法”推断烃的分子式(设烃的相对分子质量为M )‎ 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1个，每减少1个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。‎ ‎3．分子结构的鉴定方法 ‎(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 ‎4．确定有机物结构式的4个角度 ‎(1)通过价键规律确定 某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式，如C2H6，根据碳元素为4价，氢元素为1价，碳碳可以直接连接，可知只有一种结构：CH3—CH3；同理，由价键规律知CH4O也只有一种结构：CH3—OH。‎ ‎(2)通过红外光谱确定 根据红外光谱图可以确定有机物中含有何种化学键或官能团，从而确定有机物的结构。‎ ‎(3)通过核磁共振氢谱确定 根据核磁共振氢谱中峰的种类数和面积比，可以确定不同化学环境下氢原子的种类数及个数比，从而确定有机物的结构。‎ ‎(4)通过有机物的性质确定 根据有机物的性质推测有机物中含有的官能团，从而确定有机物结构。常见官能团的检验方法如下：‎ 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键或碳碳三键 溴的四氯化碳溶液 橙色褪去 酸性高锰酸钾溶液 紫色褪去 卤素原子 氢氧化钠溶液、硝酸银溶液、稀硝酸 有沉淀产生 酚羟基 三氯化铁溶液 显紫色 溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜产生 新制氢氧化铜 有砖红色沉淀产生 羧基 碳酸钠溶液 有二氧化碳气体产生 碳酸氢钠溶液 石蕊溶液 溶液变红色 ‎　　[对点练习] ‎ ‎1．下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为3∶1的有(　　)‎ ‎①乙酸异丙酯　②乙酸叔丁酯　③对二甲苯　④均三甲苯 A．①②　　　　　　　　B．②③‎ C．①③ D．②④‎ 解析：选D　核磁共振氢谱的峰面积之比即为不同种类的氢原子个数之比。①中有三种氢；②中有两种氢，个数比为9∶3；③中有两种氢，个数比为6∶4，④中有两种氢，个数比为9∶3。‎ ‎2．化合物A经李比希法测得其中含C 72.0%、H 6.67%，其余为氧，质谱法分析得知A的相对分子质量为150。现代仪器分析有机化合物的分子结构有以下两种方法。‎ 方法一：核磁共振仪可以测定有机物分子里不同化学环境的氢原子及其相对数量。如乙醇(CH3CH2OH)的核磁共振氢谱有3个峰，其面积之比为3∶2∶1，如图1所示。现测出A的核磁共振氢谱有5个峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3。‎ 方法二：利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得A分子的红外光谱如图2所示。‎ 已知：A分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基，试回答下列问题：‎ ‎(1)A的分子式为____________________。‎ ‎(2)A的结构简式为_________________________(任写一种，下同)。‎ ‎(3)A的芳香类同分异构体有多种，请按要求写出其结构简式。‎ ‎①分子中不含甲基的芳香酸：____________________。‎ ‎②遇FeCl3溶液显紫色且苯环上只有对位取代基的芳香醛：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：C、H、O的个数之比为∶∶≈4.5∶5∶1＝9∶10∶2。根据相对分子质量为150，可求得其分子式为C9H10O2；通过红外光谱图可知：A分子中除含一个苯环外，还含有、和，所以A的结构简式可为 (合理即可)；A的芳香类同分异构体中不含甲基的芳香酸是；遇FeCl3溶液显紫色，说明含酚羟基，又因为含醛基，且只有两个取代基，所以遇FeCl3溶液显紫色且苯上只有对位取代基的芳香醛是和。‎ ‎[学案验收·块块过]‎ ‎—————————————————————————————————————‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．分子式为C8H8的两种同分异构体X和Y。Y是一种芳香烃，分子中只有一个环；X俗称立方烷，其核磁共振氢谱显示只有一个吸收峰。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．X、Y均能燃烧，都有大量浓烟产生 B．X既能使酸性KMnO4溶液褪色，也能使溴水褪色，还能发生加聚反应 C．Y属于不饱和烃 D．X的二氯代物有三种 解析：选B　A项，分子式为C8H8的烃含碳量非常高，所以燃烧时有大量浓烟产生，正确；B项，立方烷的结构简式为，不含不饱和键，所以不能使酸性KMnO4溶液褪色、不能使溴水褪色，也不能发生加聚反应，错误；C项，分子式为C8H8只含有一个环的芳香烃结构简式为，含有碳碳双键，属于不饱和烃，正确；D项，立方烷的结构简式为，二氯代物的同分异构体有三种，正确。‎ ‎2．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子 C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数 D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3‎ 解析：选D　红外光谱给出的是化学键和官能团，从图上看出，已给出C—H、O—H和C—O三种化学键，A项正确；核磁共振氢谱图中，峰的个数即代表氢的种类，B项正确；峰的面积比表示氢的数目比，在未知化学式的情况下是无法得知其H原子总数的，C项正确；CH3—O—CH3中不含有O—H键，另外其核磁共振氢谱图应只有一个峰，因为分子中两个甲基上氢的化学环境是相同的，D项错误。‎ ‎3．3.1 g某有机样品完全燃烧，燃烧后的气体混合物通入过量的澄清石灰水中，石灰水共增重7.1 g，然后过滤得到10 g 沉淀。该有机样品可能是(　　)‎ A．乙二酸　　　　　　　B．乙醇 C．乙醛 D．甲醇和丙三醇的混合物 解析：选D　3.1 g有机样品燃烧生成CO2、H2O的总质量为7.1 g，与过量Ca(OH)2反应生成10 g CaCO3，则其中CO2为0.1 mol，即n(C)＝0.1 mol，m(C)＝0.1 mol×12 g·mol－1‎ ‎＝1.2 g，故m(H2O)＝7.1 g－0.1 mol×44 g·mol－1＝2.7 g，即n(H2O)＝0.15 mol，n(H)＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，故该有机样品中氧的质量：m(O)＝3.1 g－1.2 g－0.3 g＝1.6 g，即n(O)＝0.1 mol，则该有机样品中n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.1 mol＝1∶3∶1，即最简式为CH3O，设其分子式为(CH3O)n。选项A、B、C不符合，选项D中当甲醇和丙三醇按物质的量之比为 1∶1 混合时符合。‎ ‎4．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：‎ ‎①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g 水；‎ ‎②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图；‎ ‎③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。‎ ‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)有机物A的相对分子质量是________。‎ ‎(2)有机物A的实验式是________。‎ ‎(3)能否根据A的实验式确定其分子式________(填“能”或“不能”)，若能，则A的分子式是________(若不能，则此空不填)。‎ ‎(4)写出有机物A可能的结构简式：________。‎ 解析：(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46。(2)在2.3 g该有机物中，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，n(H)＝×2＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol。所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C2H6O。(3)因为未知物A的相对分子质量为46，实验式C2H6O的式量是46，所以其实验式即为分子式。(4)A有如下两种可能的结构：CH3OCH3或CH3CH2OH；若为前者，则在核磁共振氢谱中应只有一个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中应有三个峰，而且三个峰的面积之比是1∶2∶3。显然后者符合题意，所以A为乙醇。‎ 答案：(1)46　(2)C2H6O　(3)能　C2H6O　(4)CH3CH2OH ‎[课时小测试]‎ ‎—————————————————————————————————————‎ ‎　　　‎ ‎1．(2016·全国丙卷)已知异丙苯的结构简式如图，下列说法错误的是(　　)‎ A．异丙苯的分子式为C9H12‎ B．异丙苯的沸点比苯高 C．异丙苯中碳原子可能都处于同一平面 D．异丙苯和苯为同系物 解析：选C　A项，异丙苯的分子式为C9H12。B项，异丙苯比苯的碳原子数多，所以异丙苯的沸点比苯高。C项，异丙苯中与苯环相连的C原子上有四个单键，所有C原子不可能共面。D项，异丙苯和苯的结构相似，相差3个“CH2”原子团，是苯的同系物。‎ ‎2．下列物质的分类中，所属关系不符合“X包含Y、Y包含Z”的有(　　)‎ 选项 X Y Z A 芳香族化合物 芳香烃的衍生物 ‎ (苯酚)‎ B 脂肪族化合物 链状烃的衍生物 CH3COOH(乙酸)‎ C 环状化合物 芳香族化合物 苯的同系物 D 不饱和烃 芳香烃 ‎ (苯甲醇)‎ 解析：选D　芳香族化合物包含芳香烃、芳香烃的衍生物(X包含Y)，含苯环的物质中只要含有除C、H之外的第三种元素，就是芳香烃的衍生物(Z属于Y)，A项正确；脂肪族化合物包含链状的(X包括Y)、也包含环状的，而CH3COOH是链状烃的衍生物(Z属于Y)，B项正确；芳香族化合物是一种环状化合物，且苯的同系物属于芳香族化合物，C项正确；D项，X包含Y，但苯甲醇是芳香烃的衍生物，不属于芳香烃，Y不包含Z，错误。‎ ‎3．下列有机物的系统命名正确的是(　　)‎ 解析：选A　B中有机物应命名为3甲基1丁烯；C中有机物应命名为2丁醇；D中有机物应命名为2,4,6三硝基苯酚。‎ ‎ 4.(2016·浙江高考)下列说法正确的是(　　)‎ A．的一溴代物和的一溴代物都有4种(不考虑立体异构)‎ B．CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上 C．按系统命名法，化合物的名称是2,3,4三甲基2乙基戊烷 D．与都是α氨基酸且互为同系物 解析：选A　‎ 在被溴取代时，位置有苯环上甲基的邻、间、对位3种，甲基1种，共4种，中有4种氢，则其一溴代物也有4种，A项正确；CH3CH===CHCH3中存在双键，其C===C键与C—C键间夹角是120°，四个碳原子不可能共直线，B项错误；在有机物命名中要求主链最长，所以的命名是2,3,4,4四甲基己烷，C项错误；同系物要求结构相似，官能团相同，而中有醚键，中没有醚键，所以不是同系物，D项错误。‎ ‎5．分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(不考虑立体异构)(　　)‎ A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 解析：选D　分子式为C5H12O且可与Na反应放出H2的有机物是醇，可表示为C5H11—OH，由于C5H11 — 有3种结构，再结合 —OH的取代位置可知，符合题意的同分异构体有8种。‎ ‎6．(2017·武汉模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．分子式为C10H12O2的有机物，①苯环上有两个取代基，②能与NaHCO3反应生成气体，满足以上2个条件的该有机物的同分异构体有15种 B．对苯二甲酸()与乙二醇(HOCH2CH2OH)能通过加聚反应制取聚酯纤维()‎ C．分子式为C5H12O的醇，能在铜催化下被O2氧化为醛的同分异构体有5种 D．分子中的所有原子有可能共平面 解析：选A　B项为缩聚反应，C项有4种，D项甲基所在的3个氢原子不可能共面。‎ ‎7．如图所示是一个有机物的核磁共振氢谱图，请你观察图谱，分析其可能是下列物质中的(　　)‎ A．CH3CH2CH2CH3 B．(CH3)2CHCH3‎ C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2COOH 解析：选C　由核磁共振氢谱的定义可知，在氢谱图中从峰的个数即可推知有几种化学环境不同的氢原子，由图可知该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子。分析选项可知A项有2种不同化学环境的氢原子，B项有2种不同化学环境的氢原子，C项有4种不同化学环境的氢原子，D项有3种不同化学环境的氢原子。‎ ‎8．有关分子结构的下列叙述中，正确的是 (　　)‎ A．除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上 B．所有的原子都在同一平面上 C．12个碳原子不可能都在同一平面上 D．12个碳原子有可能都在同一平面上 解析：选D　空间结构可简单表示为下图所示：‎ ‎ 由图形可以看到，直线l一定在平面N中，甲基上3个氢原子只有一个可能在这个平面内；—CHF2基团中的两个氟原子和一个氢原子，最多只有一个在双键决定的平面M中；平面M和平面N一定共用两个碳原子，可以通过旋转碳碳单键，使两平面重合，此时仍有—CHF2中的两个原子和—CH3 中的两个氢原子不在这个平面内。要使苯环外的碳原子共直线，必须使双键部分键角为180°，但烯烃中键角为120°，所以苯环以外的碳原子不可能共直线。‎ ‎9．苯环上有两个取代基的C9H12，其苯环上的一氯代物的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)‎ A．6种 B．7种 C．10种 D．12种 解析：选C　苯环上有两个取代基的C9H12共有、 、3种，其苯环上的一氯代物分别有4种、4种、2种，故总共有10种。‎ ‎10．关于有机物的叙述正确的是(　　)‎ A．丙烷的二卤代物是4种，则其六卤代物是2种 B．对二甲苯的核磁共振氢谱显示有3种不同化学环境的氢 C．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有3种 D．某烃的同分异构体只能形成1种一氯代物，其分子式可能为C5H12‎ 解析：选D　丙烷的二卤代物和六卤代物均是4种，A错误；对二甲苯为对称结构()，分子中只含有2种不同化学环境的氢，B错误；含有3个碳原子的烷基为正丙基、异丙基2种，甲苯苯环上有3种氢原子，分别处于甲基的邻、间、对位位置上，故最多有3×2＝6种同分异构体，C错误；只能形成1种一氯代物，说明结构中只存在1种化学环境的氢，如CH4、C(CH3)4、(CH3)3CC(CH3)3等，故可能为C5H12，D正确。‎ ‎11．按要求回答下列问题：‎ ‎(1) 的系统命名为____________，3甲基2戊烯的结构简式为________，的分子式为______________。‎ ‎(2) 的同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3‎ 溶液发生显色反应的共有________种，其中核磁共振氢谱为 5组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的为________________________________________________________________________‎ ‎(写结构简式)。‎ ‎(3)C9H10O2的有机物有多种同分异构体，满足下列条件的同分异构体有________种，写出其中任意一种同分异构体的结构简式：_______________________________________。‎ ‎①含有苯环且苯环上只有一个取代基；②分子结构中含有甲基；③能发生水解反应。‎ 解析：(2)该有机物的同分异构体中能发生银镜反应则有—CHO，能与FeCl3发生显色反应，则有酚羟基(—OH)，其中肯定还有一个 —CH3，所以该有机物的同分异构体确定方法是先定官能团，再定最后一个饱和碳原子的位置，如图所示。‎ 符合条件的同分异构体有13种，其中核磁共振氢谱为5组峰且峰面积之比为2∶2∶2∶1∶1的只有。‎ 答案： (1)2,3二甲基丁烷　　C4H8O ‎(2)13　‎ ‎12．(1)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 ‎(2)与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为______________________(写出一种即可)。‎ ‎(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)。‎ ‎(4)分子式为C5H10的烯烃共有(不考虑顺反异构)________种。‎ 解析：(1)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。(2)该化合物中有和—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或CH3CH===CHCOOH。(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苯环上有两种一硝基取代物，则可写出以下三种同分异构体：‎ ‎、、‎ ‎。(4)分子式为C5H10的烯烃有 答案：(1)D ‎(2)CH2CHCH2COOH(或CH3CHCHCOOH)‎ ‎(3) 、、‎ ‎ (任写两种即可)　(4)5‎ ‎13．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行实验如表所示：‎ 实验步骤 解释或实验结论 ‎(1)称取A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍 A的相对分子质量为________‎ ‎(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g A的分子式为________________________________________________________________________‎ ‎(3)另取A 9.0 g，与足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)‎ 用结构简式表示A中含有的官能团：________________________________________________________________________、‎ ‎(4)A的核磁共振氢谱如图：‎ A中含有______种氢原子 ‎(5)综上所述，A的结构简式为____________________‎ 解析：(1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍，则A的相对分子质量为45×2＝90,9.0 g A的物质的量为0.1 mol。(2)燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 mol A燃烧生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2，则0.1 mol A中m(C)＝3.6 g，m(H)＝0.6 g，m(O)＝9.0 g－3.6 g－0.6 g＝4.8 g，n(O)＝0.3 mol。A中n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.3 mol∶0.6 mol∶0.3 mol＝1∶2∶1。因为A的相对分子质量为90，所以A的分子式为C3H6O3。(3)0.1 mol A与足量的NaHCO3粉末反应，生成 2.24 L(标准状况)CO2，若与足量金属钠反应则生成 2.24 L(标准状况下)H2，说明分子中含有一个 —COOH和一个 —OH。(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰，说明分子中含有4种处于不同化学环境的氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为。‎ 答案：(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH ‎(4)4　(5) ‎ ‎14．有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2‎ O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。‎ ‎(1)A的分子式是____________________。‎ ‎(2)下列物质中，一定条件下能与A发生反应的是__________________________________________________________________(填字母)。‎ A．H2 B．Na C．酸性KMnO4溶液 D．Br2‎ ‎(3)A的结构简式是________________________。‎ ‎(4)有机物B是A的同分异构体，1 mol B可与1 mol Br2加成。该有机物中所有碳原子在同一个平面上，没有顺反异构现象。B的结构简式是___________________________________。‎ 解析：(1)16.8 g有机物A中m(C)＝44.0 g×＝12 g，m(H)＝14.4 g×＝1.6 g，则m(O)＝16.8 g－12 g－1.6 g＝3.2 g，故A中N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝5∶8∶1，则其最简式为C5H8O，由题意知A的相对分子质量为84，则其分子式为C5H8O。(2)A分子中含有—C≡C—键，能与H2、Br2发生加成反应，能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应；含有羟基，能与Na发生置换反应。(3)根据A的核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为 6∶1∶1，说明A中有3种类型的氢原子，个数之比为 6∶1∶1，再结合A中含有O—H键和位于分子端的C≡C 键，则其结构简式为。(4)根据1 mol B可与1 mol Br2加成，可以推断B中含有1个碳碳双键，再结合B没有顺反异构现象，则其结构简式为。‎ 答案：(1)C5H8O　(2)A、B、C、D ‎(3) 　(4) ‎