2020届一轮复习通用版9-3基准考法有机物的结构、性质的综合应用

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第3课时　基准考法——有机物的结构、性质的综合应用 题型一　有机物的结构与性质 ‎[典例1]　(2017·全国卷Ⅰ)化合物 (b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是(　　)‎ A．b的同分异构体只有d和p两种 B．b、d、p的二氯代物均只有三种 C．b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应 D．b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面 ‎[解析]　苯的同分异构体还有链状不饱和烃，如CH≡C—C≡C—CH2CH3、CH≡C—CH===CH—CH===CH2等，A项错误；d的二氯代物有6种，结构简式如：，B项错误；b为苯，不能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，p是环烷烃，属于饱和有机物，不能与酸性高锰酸钾溶液反应，C项错误；只有苯分子中所有原子共平面，d、p中均有碳原子与其他四个原子形成共价单键，不能共平面，D项正确。‎ ‎[答案]　D ‎[典例2]　下列说法正确的是(　　)‎ A．丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上 B．丙烯所有原子均在同一平面上 ‎ C．所有碳原子一定在同一平面上 D．至少有16个原子共平面 ‎[解析]　A项，直链烃是锯齿形的，错误；B项，CH3—CH===CH2中甲基上至少有一个氢不和它们共平面，错误；C项，因为环状结构不是平面结构，所以所有碳原子不可能在同一平面上，错误；D项，该分子中在同一条直线上的原子有8个()，再加上其中一个苯环上的8个原子，所以至少有16个原子共平面。‎ ‎[答案]　D ‎[备考方略]　有机物分子中原子共面、共线的判断方法 ‎[典例3]　(2017·全国卷Ⅲ)下列说法正确的是(　　)‎ A．植物油氢化过程中发生了加成反应 B．淀粉和纤维素互为同分异构体 C．环己烷与苯可用酸性KMnO4溶液鉴别 D．水可以用来分离溴苯和苯的混合物 ‎[解析]　植物油氢化过程中发生了油脂与氢气的加成反应，A项正确；淀粉和纤维素的通式均为(C6H10O5)n，但由于二者n值不同，所以不互为同分异构体，B项错误；环己烷与苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色，所以不能用酸性KMnO4溶液鉴别环己烷和苯，C项错误；溴苯与苯互溶，且二者均不溶于水，所以不能用水分离溴苯和苯的混合物，D项错误。‎ ‎[答案]　A ‎[典例4]　(2016·全国卷Ⅱ)下列各组中的物质均能发生加成反应的是(　　)‎ A．乙烯和乙醇　　　　　 　B．苯和氯乙烯 C．乙酸和溴乙烷 D．丙烯和丙烷 ‎[解析]　A项中，乙烯中有CC键，能发生加成反应，乙醇中没有不饱和键，不能发生加成反应。B项中，苯和氯乙烯都含有不饱和键，都能发生加成反应。C项中，乙酸和溴乙烷都不能发生加成反应。D项中，丙烯中含有CC键，能发生加成反应，丙烷中没有不饱和键，不能发生加成反应。‎ ‎[答案]　B ‎[归纳总结]　加成反应与取代反应的比较 取代反应 加成反应 反应物 含有易被取代的原子或原子团 含不饱和碳原子的有机化合物(含、—C≡C—等)‎ 生成物 两种(一般是一种有机化合物和一种无机化合物)‎ 一种(有机化合物)‎ 碳碳键的变化 无变化 ‎、—C≡C—等的不饱和键打开 反应特点 上一下一 断一加二 常用试剂 X2、H2O H2、X2、HX、H2O 举例 CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl CH2===CH2＋HXCH3CH2X ‎[典例5]　(2017·全国卷Ⅱ)下列由实验得出的结论正确的是(　　)‎ 选项 实验 结论 A 将乙烯通入溴的四氯化碳溶液，溶液最终变为无色透明 生成的1,2二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳 B 乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体 乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性 C 用乙酸浸泡水壶中的水垢，可将其清除 乙酸的酸性小于碳酸的酸性 D 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红 生成的氯甲烷具有酸性 ‎[解析]　乙烯与溴发生加成反应生成的1,2二溴乙烷是一种无色、可溶于CCl4的有机物，A项正确；乙醇和水均能与Na反应生成H2，但Na与水反应更剧烈，故水分子中氢的活性强于乙醇分子中氢的活性，需要注意的是乙醇分子中只有—OH中的H能与Na反应，乙醇分子中氢的活性不完全相同，B项错误；乙酸能除去水垢，说明酸性：乙酸>碳酸，C项错误；CH4与Cl2发生取代反应生成的气体中，CH3Cl不具有酸性，但HCl能使湿润的石蕊试纸变红，D项错误。‎ ‎[答案]　A ‎[典例6]　下列实验方案不合理的是(　　)‎ A．鉴定蔗糖水解产物中有葡萄糖：直接在水解液中加入新制Cu(OH)2悬浊液 B．鉴别织物成分是真丝还是人造丝：用灼烧的方法 C．鉴定苯中无碳碳双键：加入酸性高锰酸钾溶液 D．鉴别苯乙烯()和苯：将溴的四氯化碳溶液分别滴加到少量苯乙烯和苯中 ‎[解析]　蔗糖水解实验的催化剂是稀硫酸，葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液的反应需在碱性条件下进行，因而必须先中和酸。‎ ‎[答案]　A ‎[备考方略]　依据官能团的特性鉴别有机物 物质 试剂与方法 现象 饱和烃与不饱和烃 加入溴水或酸性KMnO4溶液 褪色的是不饱和烃 羧酸 加入新制Cu(OH)2悬浊液 蓝色絮状沉淀溶解 NaHCO3溶液 产生无色气泡 葡萄糖 加入银氨溶液，水浴加热 产生光亮银镜 加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热至沸腾 产生砖红色沉淀 淀粉 加碘水 显蓝色 蛋白质 加浓硝酸微热 显黄色 灼烧 烧焦羽毛气味 ‎[综合训练]‎ ‎1．(2016·全国卷Ⅲ)下列说法错误的是(　　)‎ A．乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应 B．乙烯可以用作生产食品包装材料的原料 C．乙醇室温下在水中的溶解度大于溴乙烷 D．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体 解析：选A　A项，乙烷和浓盐酸不反应；B项，乙烯发生加聚反应生成聚乙烯，聚乙烯可作食品包装材料；C项，乙醇与水能以任意比例互溶，而溴乙烷难溶于水；D项，乙酸与甲酸甲酯分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体。‎ ‎2．下列有关分子的叙述中，正确的是(　　)‎ A．可能在同一平面上的原子最多有20个 B．12个碳原子不可能都在同一平面上 C．所有的原子都在同一平面上 D．除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上 解析：选A　B项，该分子中碳碳双键连有的碳原子共面，苯环连有的碳原子共面，碳碳三键连有的碳原子共线，碳碳双键、碳碳三键和苯环可以位于同一平面上，故12个碳原子可共面；C项，该分子中含有—CH3和—CHF2，故不可能所有原子都在同一平面上；D项，与双键碳原子相连的碳原子不在两个双键碳原子所在的直线上。‎ ‎3．下列关于的说法中正确的是(　　)‎ A．该有机物的分子式为C13H14，属于苯的同系物 B．1 mol该有机物分子与溴水发生加成反应最多消耗5 mol Br2，与氢气发生加成反应最多消耗5 mol H2‎ C．该有机物分子中至少有4个碳原子共直线，最多有13个碳原子共平面 D．一定条件下，该有机物可发生取代反应、加成反应和氧化反应 解析：选D　A项，由结构简式可知该有机物的分子式为C13H14，由于苯环的侧链中含有不饱和键，因此该有机物不属于苯的同系物，错误；B项，该有机物侧链中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键，因此1 mol该有机物分子与溴水发生加成反应最多消耗3 mol Br2，由于该有机物中还含有一个苯环，故与H2发生加成反应最多消耗6 mol H2，错误；C项，由于苯环是平面结构，对角线上的碳原子在同一直线上，乙炔是直线形分子，乙烯是平面分子，所以该有机物分子中至少有3个碳原子共直线，最多有13个碳原子共平面，错误；D项，该有机物中含有碳碳三键、碳碳双键、苯环，可以发生加成反应、氧化反应，含有甲基和苯环，可以发生取代反应，正确。‎ ‎4．下列关于有机物的说法正确的是(　　)‎ A．分子式为C8H10(含苯环)的烃，同分异构体共有3种 B．能发生取代、加成、氧化等反应 C．油脂在一定条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，此反应称为皂化反应 D．丙烯酸(CH2===CHCOOH)和山梨酸 ‎(CH3CH===CHCH===CHCOOH)互为同系物 解析：选B　A项，C8H10(含苯环)的同分异构体共有4种：错误；B项，含羟基、苯环，故能发生取代、加成、氧化等反应，正确；C项，油脂在碱性条件下的水解为皂化反应，应生成高级脂肪酸盐和甘油，错误；D项，丙烯酸和山梨酸含有的碳碳双键个数不同，不互为同系物，错误。‎ ‎5．下列有关说法错误的是(　　)‎ A．的一氯代物最多有4种 B．乙酸可与乙醇、金属钠、新制Cu(OH)2悬浊液等物质反应 C．Cl2可与乙烷发生取代反应，与乙烯发生加成反应 D．阿托酸()可用于合成高分子材料 解析：选A　A项，有机物中有5种类型的氢原子，最多有5种一氯代物；B项，乙酸和醇之间发生酯化反应，和金属钠反应生成氢气，与碱中和生成盐和水；C项，Cl2可与烷烃、芳香烃发生取代反应，与不饱和烃发生加成反应；D项，含有双键的有机物可以发生加聚反应。‎ 题型二　同分异构体数目的判断 ‎[典例1]　(2018·涡阳模拟)下列物质进行一氯取代反应后，只能生成4种沸点不同的有机产物的是(　　)‎ ‎[解析]　生成4种沸点不同的有机物，即其一氯代物有4种。A项，分子中只有2种不同的H原子，其一氯代物有2种，错误；B项，分子中有4种不同的H原子，一氯代物有4种，正确；C项，分子中有2种不同的H原子，一氯代物有2种，错误；D项，分子中有3种不同的H原子，一氯代物有3种，错误。‎ ‎[答案]　B ‎[典例2]　(2014·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]　推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称线，四联苯是具有两条对称轴的物质，即，在其中的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。‎ ‎[答案]　C ‎[备考方略]‎ ‎“等效氢法” 判断一元取代物同分异构体的数目 有机物中有几种氢原子，其一元取代物就有几种。‎ ‎①同一碳原子上的氢原子是等效的；‎ ‎②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的；‎ ‎③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。‎ ‎[典例3]　分子式为C4H9OCl，且能与钠反应产生氢气的有机物可能的同分异构体(不考虑立体异构)数目为(　　)‎ A．9 B．10‎ C．11 D．12‎ ‎[解析]　由分子式可知碳原子达饱和，能与钠反应生成H2说明分子中含有羟基，含有4个碳原子的碳链结构有C—C—C—C和。对于C—C—C—C，Cl原子的位置有2种，即Cl—C—C—C—C和，则—OH 的位置各有4种；对于，Cl原子的位置有2种，即和，则—OH的位置分别有3种和1种，所以符合条件的同分异构体的数目一共有：4＋4＋3＋1＝12种。‎ ‎[答案]　D ‎[典例4]　甲基环丙烷的二氯代物的数目有(不考虑立体异构)(　　)‎ A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 ‎[解析]　甲基环丙烷的结构简式为，其存在如图所示的几种H，，其二氯取代物有：同在一个碳原子上有2种，不在同一个碳原子上有4种，故总共有6种。‎ ‎[答案]　C ‎[备考方略]‎ ‎“先定后动法”判断二元取代物同分异构体的数目 ‎(1)分析二元取代产物的方法，如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定一个Cl的位置，移动另一个Cl(定一动一法)，可得其同分异构体：‎ ‎(2)分析二甲苯苯环上的一氯代物，可首先确定二甲苯有3种，然后在3种二甲苯上移动Cl，可得6种同分异构体：‎ ‎(标号为Cl可连接的位置)。‎ 考法三　“基元推理法”判断同分异构体的数目 ‎[典例5]　苯环上连有—C4H9 和—C3H7两个取代基，若不考虑立体异构，这类物质的结构共有(　　)‎ A．6种 B．18种 C．24种 D．48种 ‎[解析]　苯环上连有一个丙基，一个丁基，首先这两个取代基就有邻，间，对三种位置方式，丙基有两种结构，丁基有四种结构，所以这类物质的结构有：3×2×4，一共24种结构。‎ ‎[答案]　C ‎[典例6]　分子式为C4H10O的醇与分子式为C4H6O2的链状结构羧酸形成的酯(不考虑立体异构)共有(　　)‎ A．8种 B．10种 C．12种 D．14种 ‎[解析]　分子式为C4H10O的醇的结构有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH，共4种同分异构体；分子式为C4H6O2的链状结构羧酸的结构有CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH、CH2===C(CH3)COOH，共3种同分异构体，形成的酯(不考虑立体异构)共有3×4＝12种。‎ ‎[答案]　C ‎[备考方略]‎ ‎“基元推理法”的思维步骤(牢固记忆→灵活推理)‎ 利用常见有机物或基团的异构体数目来推断其他有机物的同分异构体数目，如：‎ ‎(1)丙基有2种结构，则丙醇有2种结构，一氯丙烷有2种结构。‎ ‎(2)丁基有4种结构，则丁醇有4种结构，戊酸有4种结构。‎ ‎(3)苯环上的二元取代物有三种，三元取代物有十种。‎ ‎[综合训练]‎ ‎1．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　C5H12O能与Na反应放出H2，可确定该有机物是醇，故C5H12O可看作是戊烷中的H被—OH取代的产物。戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体，正戊烷对应的醇有3种，异戊烷对应的醇有4种，新戊烷对应的醇有1种，故共有8种。‎ ‎2．某烃的结构简式如图所示：，它的二氯代物有(不考虑立体异构)(　　)‎ A．9种 B．10种 C．11种 D．12种 解析：选C　将有机物的碳原子编号如图：，将一个氯原子固定在1号碳上，另一个氯原子可以连在2、3、4、5、6号碳上，共有5种结构；将一个氯原子固定在2号碳上，另一个氯原子可以连在3、4、6号碳上，共有3种结构；将一个氯原子固定在3号碳上，另一个氯原子可以连在6号碳上，共有1种结构；将一个氯原子固定在6号碳上，另一个氯原子可以连在6、7号碳上，共有2种结构；所以总共有5＋3＋1＋2＝11种。‎ ‎3．分子式为C8H10O且含有—CH2OH 基团的芳香族化合物共有(　　)‎ A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 解析：选C　含有—CH2OH基团的芳香族化合物，若苯环上有两个取代基即另一个为甲基，有3种结构，若只有一个取代基则有1种结构，所以符合条件的异构体共4种，C项正确。‎ 题型三　以陌生有机物为载体综合考查有机物的结构、性质 ‎[典例1]　(2018·全国卷Ⅰ)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是(　　)‎ A．与环戊烯互为同分异构体 B．二氯代物超过两种 C．所有碳原子均处同一平面 D．生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2‎ ‎[解析]　环戊烯的结构简式为，与分子式相同且结构不同，互为同分异构体，A项正确；如、、都是螺[2.2]戊烷的二氯代物，B项正确；中每个碳原子都形成4个共价单键，这4个键呈四面体状分布，所有碳原子不可能处于同一平面，C项错误；螺[2.2]戊烷的分子式是C5H8。在理论上，1 mol C5H8与2 mol H2反应，生成1 mol C5H12，D项正确。‎ ‎[答案]　C ‎[典例2]　(2016·全国卷Ⅲ)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]　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。‎ ‎[答案]　C ‎[典例3]　分枝酸可用于生化研究。其结构简式如图。下列关于分枝酸的叙述正确的是(　　)‎ A．分子中含有2种官能团 B．可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同 C．1 mol分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应 D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同 ‎[解析]　A．根据结构简式可知分枝酸含羧基、羟基和碳碳双键3种官能团，错误；B.分枝酸含有羧基和羟基，可分别与乙醇、乙酸发生酯化反应，正确；C.1 mol分枝酸最多能与2 mol NaOH发生中和反应，错误；D.使溴的四氯化碳溶液褪色是发生了加成反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生了氧化反应，原理不同，错误。‎ ‎[答案]　B ‎[典例4]　香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料，其结构简式如图。下列有关香叶醇的叙述正确的是(　　)‎ A．香叶醇的分子式为C10H18O B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．能发生加成反应，不能发生取代反应 ‎[解析]　由香叶醇的结构简式可知，其分子式为C10H18O，故A正确。香叶醇中含有碳碳双键，能与溴发生加成反应，使溴的四氯化碳溶液褪色，故B错误。碳碳双键和—CH2OH 都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使溶液的紫红色褪去，故C错误。香叶醇含有—OH，在一定条件下能与HBr、乙酸等发生取代反应，故D错误。‎ ‎[答案]　A ‎[典例5]　曲酸是一种非常有潜力的食品添加剂，结构如图所示。下列有关曲酸的叙述不正确的是(　　)‎ A．分子中所有碳原子不可能共平面 B．能发生酯化反应、氧化反应、还原反应 C．1 mol该物质与H2完全加成，需消耗3 mol H2‎ D．比该物质少一个O原子，属于芳香族化合物的同分异构体有3种 ‎[解析]　 分子中所有碳原子可能共平面，故A错误；含有羟基、羰基，所以能发生酯化反应、氧化反应、还原反应，故B正确；含有2个碳碳双键、1个酮羰基，1 mol该物质与H2完全加成，需消耗3 mol H2，故C正确；比少一个O原子的物质的分子式为C6H6O3，属于芳香族化合物的同分异构体有共3种，故D正确。‎ ‎ [答案]　A ‎[归纳总结]　常见官能团的性质 官能团 代表物 典型化学反应 碳碳双键()‎ 乙烯 ‎(1)加成反应：使溴的CCl4溶液褪色 ‎(2)氧化反应：使酸性KMnO4溶液褪色 ‎—‎ 苯 ‎(1)取代反应：①在Fe粉催化下与液溴反应；②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应 ‎(2)加成反应：在一定条件下与H2反应生成环己烷 注意：与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应 羟基(—OH)‎ 乙醇 ‎(1)与活泼金属(Na)反应 ‎(2)催化氧化：在铜或银催化下被氧化成乙醛 羧基(—COOH)‎ 乙酸 ‎(1)酸的通性 ‎(2)酯化反应：在浓硫酸催化下与醇反应生成酯和水 酯基(—COO—)‎ 乙酸乙酯 水解反应：酸性或碱性条件 ‎①醛基(—CHO)②羟基(—OH)‎ 葡萄糖 与新制Cu(OH)2悬浊液加热产生砖红色沉淀 ‎[综合训练]‎ ‎1．(2019·茂名模拟)轴烯是一类独特的星形环烃。下列关于三元轴烯()说法不正确的是(　　)‎ A．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．所有原子在同一平面 C．与1,3丁二烯()互为同系物 D．与苯互为同分异构体 解析：选C　该分子中含有C===C双键，所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确；由于C===C双键构成的平面结构，所以该分子的所有原子在同一平面上，B正确；该分子含有三个C===C双键和一个碳环，而只有两个C===C双键，所以二者结构不相似，不是同系物，C错误；该分子的化学式为C6H6，与苯的化学式相同，但结构不同，所以二者互为同分异构体，D正确。‎ ‎2．化合物X()是一种医药中间体。下列有关化合物X的说法正确的是(　　)‎ A．该物质分子式为C10H9O4‎ B．在酸性条件下水解，水解产物只有一种 C．分子中所有原子处于同一平面 D．1 mol化合物X最多能与2 mol NaOH反应 解析：选B　A项，由化合物X的结构简式可知该有机物分子式为C10H8O4；B项，该有机物具有环酯结构，则水解产物只有一种；C项，含有饱和烃基，具有甲烷的结构特点，则所有原子不可能在同一个平面上；D 项，含有羧基、酯基，且酯基可水解生成酚羟基和羧基，则1 mol化合物X最多能与3 mol NaOH反应。‎