2018届高考一轮复习人教版有机化合物认识有机化合物学案(17)

2018届高考一轮复习人教版有机化合物认识有机化合物学案(17)

第一讲　认识有机化合物 ‎[2017高考导航]‎ 考纲要求 真题统计 命题趋势 ‎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结构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。‎ ‎2015，卷Ⅰ 9T、38T(1)(5)；‎ ‎2015，卷Ⅱ 10T(A)、11T、38T(1)(3)(5)；‎ ‎2014，卷Ⅰ 7T、38T(2)(4)；‎ ‎2014，卷Ⅱ 8T、38T(4)(5)(6)；‎ ‎2013，卷Ⅰ 8T(A)、38T(1)(5)(6)；‎ ‎2013，卷Ⅱ 38T(1)(6)‎ ‎　　高考对本部分的考查主要有四方面：(1)书写重要官能团的结构简式和名称；(2)结合有机物成键特点，书写、判断其分子式和同分异构体；(3)应用系统命名法给有机物命名；(4)确定有机物的一般过程与方法。预计2017年高考仍将着重考查有机物分子中官能团的种类判断、同分异构体的书写等。其中限定条件的同分异构体书写应引起重视。‎ 考点一　有机物分类与官能团[学生用书P211]‎ 一、按碳的骨架分类 ‎1. ‎ ‎2．烃 二、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 ‎—C≡C—(碳碳三键)‎ 乙炔HC≡CH 芳香烃 苯 卤代烃 ‎—X(X代表 卤素原子)‎ 溴乙烷C2H5Br 醇 ‎—OH(羟基)‎ 乙醇C2H5OH 酚 苯酚 醚 ‎ (醚键)‎ 乙醚CH3CH2OCH2CH3‎ 醛 ‎—CHO(醛基)‎ 乙醛CH3CHO 酮 ‎ (羰基)‎ 丙酮CH3COCH3‎ 羧酸 ‎ (羧基)‎ 乙酸CH3COOH 酯 ‎ (酯基)‎ 乙酸乙酯CH3COOCH2CH3‎ ‎1．(教材改编)下列各有机化合物中，均有多个官能团。‎ ‎ ‎ ‎(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 ‎2．对盆栽鲜花施用S诱抗素制剂可以保持鲜花盛开。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。由S诱抗素的结构可知，其分子结构中含有碳碳双键、醇羟基、羧基和羰基。‎ 名师点拨 ‎(1)一种有机物中可能同时含有多种官能团，从而使一种有机物可以同时有多方面的化学性质。‎ ‎(2)官能团的书写必须注意规范性，常出现的错误：把“”错写成“C===C”，“—C≡C—”错写成“C≡C”，“—CHO”错写成“CHO—”或“—COH”。‎ ‎　(2016·宿迁高三一模)霉酚酸酯(MMF)是器官移植中抑制细胞增殖最常用的药物，它在酸性溶液中能发生如下反应：‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．MMF分子中含有三种官能团 B．可以用NaHCO3溶液区别MMF与化合物Ⅰ C．化合物Ⅱ分子中只含碳、氢元素，属于烃类 D．1 mol MMF与足量NaOH溶液共热，最多可消耗2 mol NaOH ‎[解析]　MMF分子中含有酯基、碳碳双键、羟基、醚键等官能团，A错误；MMF中不含羧基，与NaHCO3溶液不反应，化合物Ⅰ中含有羧基，可与NaHCO3溶液反应，B正确；R的结构简式为，除C、H元素外，还含有N、O元素，不属于烃类，C错误；1 mol MMF中含有2 mol 酯基和1 mol酚羟基，最多可消耗3 mol NaOH，D错误。‎ ‎[答案]　B 官能团相同的物质一定是同一类物质吗？含有醛基的有机物一定属于醛类吗？‎ 答案：官能团相同的物质不一定是同一类物质，若官能团的数目不同，则其对应种类也不同，如烯烃和二烯烃就属于不同类别。含有醛基的有机物也不一定属于醛类，如甲酸乙酯可看作含有醛基，但它属于酯类。‎ 结构决定性质。官能团的多样性，决定了有机物性质的多样性，如具有醇、醛、酸的性质。 ‎ 题组一　有机物的分类 ‎1．(教材改编)分析下列有机化合物的结构简式，完成填空。‎ 请你对以上有机化合物进行分类：‎ 属于烷烃的是________；属于烯烃的是________；‎ 属于芳香烃的是________；属于卤代烃的是________；‎ 属于醇的是________；属于醛的是________；‎ 属于羧酸的是________；属于酯的是________；‎ 属于酚的是________。‎ 解析：一些有机物含有多种官能团，可从各官能团的角度看成不同类的有机物，如⑬‎ 既可看作是羧酸类，又可看作是酯类。‎ 答案：①③　④　⑤⑧⑨　⑫　②⑥　⑦⑪　⑩⑬‎ ‎ ⑬⑭　⑮‎ 题组二　有机物官能团的识别 ‎2．迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质，其结构如图所示。该物质中含有的官能团有________________________________________________________________________(填名称)。‎ 解析：根据图中所示结构，可以看出该物质含有的官能团为羧基、酯基、(酚)羟基、碳碳双键。‎ 答案：羧基、酯基、(酚)羟基、碳碳双键 ‎(1)苯的同系物、芳香烃、芳香族化合物隶属关系如下图所示：‎ ‎(2)注意苯环不是官能团。‎ ‎ ‎ 考点二　有机物的结构特点、同分异构体[学生用书P213]‎ 一、有机化合物中碳原子的成键特点 二、有机化合物结构的表示方法 结构式 结构简式 键线式 CH3CH===CH2‎ CH3CH2OH 三、有机化合物的同分异构现象 ‎1．同分异构现象(一同一不同)‎ ‎(1)一同：分子式相同；‎ ‎(2)一不同：结构不同。‎ ‎2．同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。‎ ‎3．同分异构体的常见类型 异构类型 异构方式 实例 碳链异构 碳链骨架不同 CH3—CH2—CH2—CH3和 位置异构 官能团位置不同 CH2===CH—CH2—CH3和CH3—CH===CH—CH3‎ 官能团异构 官能团种类不同 CH3CH2OH和CH3—O—CH3‎ 四、同系物 ‎1．概念：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同系物，如CH3CH3和CH3CH2CH3，CH2===CH2和 CH2===CH—CH3。‎ ‎2．性质：同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。‎ ‎1．如图是立方烷的球棍模型，下列有关说法不正确的是(　　)‎ A. 其一氯代物只有一种 B．其二氯代物有三种 C．在光照下，其能与氯水发生取代反应 D．它与苯乙烯(C6H5—CH===CH2)互为同分异构体 解析：选C。整个分子结构是立方体形，且分子结构是对称的，是非极性分子。它的一氯代物只有一种，二氯代物有三种；苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同，但结构不同，所以它们互为同分异构体。烃发生光照取代反应时，使用的是卤素单质而不是溶液。‎ ‎2．有机物CH3CH3、CH3CH===CH2、CH3CH‎2C≡CH、‎ CH‎3C≡CH、C6H6、中，与乙烯互为同系物的是____________和________________________________________________________________________。‎ 答案：CH3CH===CH2　‎ 名师点拨 ‎(1)同分异构体分子式相同，相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体，如CH3CH2OH与HCOOH不属于同分异构体。‎ ‎(2)同分异构体可以是同类物质也可以是不同类物质，如饱和羧酸和含有相同碳原子数的饱和酯互为同分异构体。‎ ‎　(2016·南宁适应性测试)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88，完全燃烧时产生的CO2和H2O的物质的量之比为5∶6。该有机物能被氧化为对应的羧酸，它可能的结构共有(　　)‎ A．4种　　　　　　　　 B．5种 C．6种 D．7种 ‎[解析]　根据题中信息可推出该有机物的分子式为C5H12O，由于它能被氧化为相应的羧酸，故其分子式可表示为C4H9—CH2OH。因为—C4H9有4种结构，所以符合要求的该有机物的结构有4种。‎ ‎[答案]　A 分子式为C5H10O的有机物，属于醛类的同分异构体有几种？分子式为C5H10O2的有机物，属于羧酸类的同分异构体有几种？‎ 答案：都是4种，这两个问题都可以从丁基的4种结构出发得到结论。‎ 同分异构体的判断方法 ‎(1)记忆法 记住常见物质的异构体数目。例如：‎ ‎①凡只含一个碳原子的分子均无异构体；‎ ‎②丁烷、丁炔、丙基的异构体(同类物质)有2种；‎ ‎③戊烷、丁烯、戊炔的异构体(同类物质)有3种；‎ ‎④丁基、C8H10(芳香烃)的异构体有4种；‎ ‎⑤己烷、C7H8O(含苯环)的异构体有5种；‎ ‎⑥戊基、C9H12(芳香烃)的异构体有8种。‎ ‎(2)基元法 例如：二氯苯C6H4Cl2有3种结构，四氯苯C6H2Cl4也有3种结构(将H替代Cl)；又如CH4的一氯代物只有1种结构，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种结构。‎ ‎(3)等效氢法 等效氢法是常用的寻找异构体数目的一种重要方法，其原则有三条：①同一碳原子上的氢等效，②同一碳原子上的甲基上的氢等效，③位于对称位置的碳原子上的氢等效。 ‎ 题组一　同分异构体的种数的判断 ‎1．(2016·镇江月考)分子式为C9H12，且苯环上有两个取代基的有机化合物，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化合物共有 ‎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。‎ ‎2．(2016·合肥质检)甲基环己烷可由甲苯与氢气加成制得，其环上一氯代物的同分异构体数目是(　　)‎ A. 4 B. 3‎ C. 2 D. 1‎ 解析：选A。甲基环己烷分子的环上共有四种类型的氢原子：，因此其环上一氯代物的同分异构体数目为4，A项正确。‎ 题组二　同分异构体的书写 ‎3．分子式为C7H8O且结构中含有苯环的同分异构体有几种？试写出其结构简式。‎ ‎4．(2016·衡水高三调研)分子式为C8H16O2的有机物A，能在酸性条件下水解生成B和C，且B在一定条件下能转化成C。则A的结构简式可能是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：A能水解生成B和C，且B能转化成C，则B、C为具有相同碳原子数的醇和羧酸，故B的结构简式为 CH3CH2CH2CH2OH或，C为 CH3CH2CH2COOH或，所以A的结构简式为或。‎ ‎ ‎ ‎(1)书写同分异构体时，为防止重复书写，写出结构简式后，要用系统命名法命名，排除同种物质。‎ ‎(2)有些高分子化合物的结构简式书写形式相同，但由于聚合度不同，它们不属于同分异构体，如淀粉和纤维素的分子式虽然都为(C6H10O5)n，但由于n的取值不同，它们不是同分异构体。 ‎ 考点三　有机物的命名[学生用书P214]‎ 一、烷烃的习惯命名法 如C5H12的同分异构体有3种，分别是 CH3CH2CH2CH2CH3、、‎ ‎，用习惯命名法分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷。‎ 二、烷烃的系统命名法 烷烃系统命名法的基本步骤是 ⇨⇨⇨⇨⇨ ‎1．最长、最多定主链 ‎(1)选择最长碳链作为主链。例如：‎ 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示。‎ ‎(2)当有几个等长的不同的碳链时，选择含支链最多的一个作为主链。例如：‎ 含7个碳原子的链有A、B、C三条，因A有三个支链，含支链最多，故应选A为主链。‎ ‎2．编号位要遵循“近”“简”“小”‎ ‎(1)首先要考虑“近”‎ 以离支链较近的主链一端为起点编号。例如：‎ ‎(2)同“近”考虑“简”‎ 有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则应从较简单的支链一端开始编号。例如：‎ ‎(3)同“近”同“简”考虑“小”‎ 若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其他支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，则两系列中各位次和最小者即为正确的编号。例如：‎ ‎3．写名称 按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前写出支链的位号和名称。原则是先简后繁，相同合并，位号指明。阿拉伯数字用“，”相隔，汉字与阿拉伯数字用“”连接。例如：‎ 命名为2，4，6三甲基3乙基庚烷。‎ 三、烯烃和炔烃的命名 例如：命名为4甲基1戊炔。‎ 四、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。‎ ‎2．如果苯分子中的两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，其有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示；也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。‎ ‎1．判断下列有关烯烃、卤代烃、醇的命名是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)CH2===CH—CH===CH—CH===CH2　1，3，5三己烯(　　)‎ ‎(2) 　2甲基3丁醇(　　)‎ ‎(3) 　二溴乙烷(　　)‎ ‎(4) 　3乙基1丁烯(　　)‎ ‎(5) 　2甲基2，4己二烯(　　)‎ 解析：(1)应为1，3，5己三烯。(2)应为3甲基2丁醇。(3)应为1，2二溴乙烷。(4)应为3甲基1戊烯。‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√‎ ‎2．(2015·高考海南卷)下列有机物的命名错误的是________。‎ 答案：BC 名师点拨 ‎　(1)有机物的系统命名中，“1、2、3”“二、三、四”及“，”“”‎ 等的应用容易出现混淆、漏写、颠倒等错误，书写名称时要特别注意规范使用。‎ ‎(2)烷烃系统命名中，不能出现“1甲基”“2乙基”等名称，若出现则是选取主链错误。‎ ‎　(2016·盐城高三模拟)(1)下列有机物命名正确的是________。‎ ‎ ‎ ‎(2)某烷烃的相对分子质量为128，其化学式为________________________________________________________________________。‎ 请根据下面给出的有关信息分析该烷烃的分子结构：‎ ‎①若该烷烃不能由任何一种烯烃与H2加成反应而得到，则该烷烃的结构简式为____________________。‎ ‎②(CH3)3CCH‎2C(CH3)3系统命名为________________________________________________________________________，‎ 该烃的一氯取代物有________种。‎ ‎[解析]　(1)A项，支链位置编号之和不是最小，正确的命名为1，2，4三甲苯，A错误；B项，含有Cl原子的最长的碳链是3个C原子，2号C原子上有一个甲基和一个Cl原子，故其命名为2甲基2氯丙烷，B正确；C项，有机物命名时，编号的只有C原子，其他元素的原子不参与编号，其正确的命名为2丁醇，C错误；D项，炔类物质命名时，应从离碳碳三键最近的一端编号，故应命名为3甲基1丁炔，D错误。(2)根据烷烃的通式，结合相对分子质量为128可以确定该烷烃的分子式为C9H20。‎ ‎[答案]　(1)B　(2)C9H20　①(CH3)3CCH‎2C(CH3)3‎ ‎②2，2，4，4四甲基戊烷　2‎ 有机化合物的命名规律 无官能团 有官能团 类别 烷烃 烯烃、炔烃、卤代烃、烃的衍生物等 主链条件 碳链最长，同碳数支链最多 含官能团的最长碳链 编号原则 ‎(小)取代基最近 官能团最近，兼顾取代基尽量近 名称写法 支位支名母名；支名同，要合并；支名异，简在前 支位支名官位母名 符号使用 阿拉伯数字之间用“，”，阿拉伯数字与汉字之间用“”，汉字之间不用任何符号 题组一　常见有机物的命名 ‎1．有A、B、C三种烃，它们的结构简式如下所示：‎ A的名称是__________________；B的名称是________________________________________________________________________；‎ C的名称是______________。‎ 解析：三种物质互为同分异构体，看起来很相似，但要注意官能团的位置。‎ 答案：2甲基1丁烯　2甲基2丁烯　 3甲基1丁烯 题组二　有机物命名的正误判断 ‎2．(2013·高考上海卷)根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是(　　)‎ 解析：选D。A项中的物质应称为2甲基1，3丁二烯，A项错误；B项中的物质应称为2丁醇，B项错误；C项中的物质应称为3甲基己烷，C项错误。‎ ‎(1)有机物名称中出现“正”“异”“新”“邻”“间”“对”，说明采用的是习惯命名法而不是系统命名法。‎ ‎(2)烷烃系统命名常见错误 ‎①主链选取不当(不是主链最长，支链最多)；‎ ‎②支链编号过大(位号代数和不是最小)；‎ ‎③支链主次不分(不是先简后繁)；‎ ‎④忘记使用“”“，”或用错。 ‎ 考点四　研究有机物的一般步骤和方法[学生用书P216]‎ 一、有机物分子式的确定 ‎1．元素分析 ‎2．有机物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。‎ ‎3．确定有机物分子式 ‎(1)最简式规律 最简式 对应物质 CH 乙炔和苯 CH2‎ 烯烃和环烷烃 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。‎ ‎(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一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。‎ 二、有机物分子结构的鉴定 ‎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 ‎1．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收峰，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式可能是(　　)‎ A．CH3CH2OCH3　　　　　　 B．CH3CH(OH)CH3‎ C．CH3CH2OH D．CH3COOH 解析：选B。由题意，该有机物分子中含有的官能团只有羟基，A项中没有羟基，C项中相对分子质量小于60，D中还存在键，均不符合要求。‎ ‎2．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。‎ 名师点拨 ‎　(1)若所得实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是其分子式，如某有机物实验式为CH4O，则其分子式必为CH4O，结构简式为CH3OH。‎ ‎(2)某有机物实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为其分子式，如实验式为CH3O的有机物，扩大2倍，可得C2H6O2，此时氢原子数已达到饱和，‎ 则其分子式为C2H6O2。‎ ‎　(2016·唐山摸底考试)某药物G的合成路线如图所示，已知一元醇A中氧的质量分数约为26.7%，E中核磁共振氢谱为四组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)A的分子式为________；结构分析显示A只有一个甲基，A的名称为________。‎ ‎(2)上述①～⑥步中，属于氧化反应的是________(填序号)；B中所含官能团的结构简式为________。‎ ‎(3)写出下列反应的化学方程式：‎ ‎①E→F：________________________________________________________________________；‎ ‎②D＋F→G：________________________________________________________________________。‎ ‎(4)F的所有同分异构体中，同时符合下列条件的有______种，任写出其中一种的结构简式：________________________________________________________________________。‎ a．分子中有6个碳原子在一条直线上；‎ b．分子中含有一个羟基。‎ ‎[解析]　从题中“一元醇A中氧的质量分数约为26.7%”可确定相对分子质量是60，进而确定分子式为C3H8O；由A能连续氧化，可确定其结构为CH3CH2CH2OH；由“E中核磁共振氢谱为四组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶‎1”‎确定E为。(4)F为，不饱和度为4，其同分异构体中有6个碳原子在一条直线上，说明都为链状结构，则含两个碳碳三键。‎ ‎[答案]　(1)C3H8O　丙醇(或正丙醇)‎ ‎(2)①②　—CHO ‎(3)①‎ ‎② ‎ ‎(4)3　‎ 确定有机化合物分子式、结构式的流程图 ‎ ‎ 题组一　有机物分子式的确定 ‎1．某有机物分子式的确定：‎ ‎(1)测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则其实验式是____________。‎ ‎(2)确定分子式：该有机物的蒸气的密度是同温同压下H2密度的37倍，则其相对分子质量为______，分子式为____________。‎ 解析：(1)有机物中碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则氧的质量分数为1－64.86%－13.51%＝21.63%，n(C)∶n(H)∶n(O)＝(64.86%÷12)∶(13.51%÷1)∶(21.63%÷16)＝4∶10∶1，所以该有机物的实验式为C4H10O。(2)该有机物的相对分子质量为37×2＝74。该有机物的实验式的相对分子质量也为74，则实验式即为其分子式。‎ 答案：(1)C4H10O　(2)74　C4H10O 题组二　核磁共振氢谱确定有机物分子结构 ‎2．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为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：‎ 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，‎ A的分子式为________‎ 发现两者分别增重‎5.4 g和‎13.2 g ‎(3)另取A ‎9.0 g，跟足量的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________种不同化学环境的氢原子 ‎(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，相对分子质量为45×2＝90。(2)‎9.0 g A的物质的量为0.1 mol。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 CO2，1 mol A中含有6 mol H、3 mol C。根据A的相对分子质量知1 mol A中还含有3 mol O。(3)0.1 mol A跟足量的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)，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下的氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为。‎ 答案：(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH、—OH　(4)4　(5) ‎ ‎(1)用结构简式表示有机物结构时，可省略碳碳单键、碳氢键，但不能省略官能团，如乙烯结构简式应写成CH2===CH2而不能写成CH2CH2。‎ ‎(2)已知分子式确定结构式时，注意根据组成规律估计可能的种类，缩小推断范围。‎ ‎(3)确定有机物的结构时，不仅要注意有机物中含有什么官能团，还要注意根据信息确定官能团的位置。 ‎ 一、选择题 ‎1．(2016·孝感高三月考)下列物质分类正确的是(　　)‎ 解析：选B。A项，分子结构中不含苯环，不属于芳香族化合物，错误；C项，含有羰基，属于酮类物质，不属于醛，错误；D项，羟基没有直接连接苯环，与侧链的烃基相连，属于芳香醇，错误。‎ ‎2．(2016·长沙高三月考)有关下图所示化合物的说法不正确的是(　　)‎ A．既可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应，又可以在光照下与Br2发生取代反应 B．1 mol该化合物最多可以与3 mol NaOH反应 C．既可以催化加氢，又可以使酸性KMnO4溶液褪色 D．既可以与FeCl3溶液发生显色反应，又可以与NaHCO3溶液反应放出CO2气体 解析：选D。该有机物中含有碳碳双键、甲基等基团，故与Br2既可以发生加成反应又可以在光照下发生取代反应；酚羟基消耗1 mol NaOH，两个酯基消耗2 mol NaOH；碳碳双键及苯环都可以和氢气加成，碳碳双键、酚羟基都可以使酸性KMnO4溶液褪色；该有机物中不存在羧基，故不能与NaHCO3反应。‎ ‎3．(2015·高考山东卷)‎ 分枝酸可用于生化研究，其结构简式如右所示。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：选B。A.分子中含有4种官能团：羧基、羟基、碳碳双键、醚键。B.可与乙醇、乙酸发生取代反应。C.1 mol分枝酸最多可与2 mol NaOH发生中和反应，‎ 因为分子中只有2个羧基。D.可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，但反应原理不相同，使溴的四氯化碳溶液褪色是加成反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色是氧化反应。‎ ‎4．(2016·北京重点中学模拟)下列各有机化合物的命名正确的是(　　)‎ 解析：选D。A项，应命名为1，3丁二烯，错误；B项，应命名为2甲基2丁醇，错误；C项，应命名为邻甲基苯酚。‎ ‎5．(2014·高考天津卷)对下图两种化合物的结构或性质描述正确的是(　　)‎ A．不是同分异构体 B．分子中共平面的碳原子数相同 C．均能与溴水反应 D．可用红外光谱区分，但不能用核磁共振氢谱区分 解析：选C。两种有机物的分子式均为C10H14O，但二者的分子结构不同，二者互为同分异构体，A错误。根据、的结构特点，可知两种化合物的分子中共平面的碳原子数不相同，B错误。前一种有机物分子中含有酚羟基，苯环上酚羟基的邻、对位H原子与溴水发生取代反应；后一种有机物分子中含有，可与溴水发生加成反应，C正确。两种有机物的分子结构不同，H原子所处的化学环境也不同，可以采用核磁共振氢谱进行区分，D错误。‎ ‎6．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为 3∶2 的化合物可能是(　　)‎ 解析：选D。A中有2种氢，个数比为3∶1；B中据对称分析知有3种氢，个数比为3∶1∶1；C中据对称分析知有3种氢，个数比为1∶3∶4；D中据对称分析知有2种氢，个数比为3∶2。‎ ‎7．充分燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是(　　)‎ A．C10H16 B．C11H14‎ C．C12H18 D．C13H20‎ 解析：选C。烃燃烧后，其中的氢全部转入水中，故得到的水中的氧元素的质量等于烃中碳元素的质量。水中氧、氢元素的质量比为16∶2＝8∶1，则芳香烃中：＝＝＝＝，符合的只有C。‎ ‎8．(2016·北京石景山一模)下列说法正确的是(　　)‎ A．相对分子质量相近的醇比烷烃沸点高是因为醇分子间存在氢键 B．苯和油脂均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．红外光谱分析不能区分乙醇和乙酸乙酯 D．蛋白质溶液中加硫酸铵或氯化铜溶液，均会发生蛋白质的变性 解析：选A。B项，有些油脂分子存在碳碳双键，可使酸性高锰酸钾溶液褪色；C项，乙酸乙酯中存在酯基，乙醇中存在羟基，红外光谱分析能够区分乙醇和乙酸乙酯；D项，蛋白质溶液中加硫酸铵，会使蛋白质的溶解度降低而发生盐析，氯化铜溶液会使蛋白质发生变性。‎ 二、非选择题 ‎9．(2016·吉林高三摸底)在①CH2===CH2　②‎ ‎③CH3CH2OH　④CH3COOH　⑤聚乙烯，五种物质中：‎ ‎(1)属于高分子化合物的是________(请填物质的序号，下同)；‎ ‎(2)能使Br2的CCl4溶液褪色的是________；‎ ‎(3)能与Na2CO3溶液反应的是________；‎ ‎(4)能发生酯化反应的是________。‎ 答案：(1)⑤　(2)①　(3)④　(4)③④‎ ‎10．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，得到如图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)因为有机物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 ‎11．(2016·郑州高三质检)下表所示的是关于有机物A、B的信息：‎ A B ‎①能使溴的四氯化碳溶液褪色 ‎②分子比例模型为 ‎③能与水在一定条件下反应 ‎①由C、H两种元素组成 ‎②分子球棍模型为 根据表中信息回答下列问题：‎ ‎(1)A与溴的四氯化碳溶液反应的产物的名称为______________；写出在一定条件下，A发生聚合反应生成高分子的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)A的同系物用通式CnHm表示，B的同系物用通式CxHy表示，当CnHm、CxHy分别出现同分异构体时，碳原子数的最小值n＝________，x＝________。‎ ‎(3)B具有的性质是________(填序号)。‎ ‎①无色无味液体　②有毒　③不溶于水　④密度比水大　⑤能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色　⑥任何条件下均不与氢气反应　⑦与溴水混合后液体分层且上层呈橙红色 解析：由表中信息知，A是乙烯，B是苯。乙烯分子中存在碳碳双键，能发生加成反应，还能发生加聚反应。当乙烯和苯的同系物分别出现同分异构体时，碳原子 数最小的有机物的分子式分别为C4H8、C8H10。苯在常温下是一种无色、有特殊气味的透明液体，有毒，密度比水小，难溶于水。苯参加的化学反应大致有三种：一是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应；二是发生在苯环上的加成反应；三是苯的燃烧反应。‎ 答案：(1)1，2二溴乙烷 ‎ ‎ ‎(2)4　8　(3)②③⑦‎ ‎12．(2016·日照高三模拟)化合物A(C11H10O5)在氢氧化钠溶液中加热反应后再酸化可得到化合物B和C。回答下列问题：‎ ‎(1)化合物B的分子式为C2H4O2，分子中只有一个官能团，则B的结构简式是________。B与乙醇在浓硫酸催化下加热反应生成D，该反应的化学方程式是________________________________________，该反应的反应类型是________；写出两种能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)C是芳香族化合物，相对分子质量为180，其分子中碳的质量分数为60.0%，氢的质量分数约为4.4%，其余为氧，则C的分子式是______________。‎ ‎(3)已知C的苯环上有三个取代基，其中一个取代基无支链，且还含有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团及能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团，则该取代基上的官能团名称是____________________，另外两个取代基相同，分别位于该取代基的邻位和对位，则C的结构简式是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)A的结构简式是________________________________________________________________________(写一种即可)。‎ 解析：(1)B的分子式为C2H4O2，分子中只有一个官能团，且B是A的水解产物之一，则B的结构简式是CH3COOH，CH3COOH与乙醇在浓硫酸催化下加热反应的化学方程式是CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O，该反应的反应类型是取代反应(或酯化反应)；B的同分异构体能发生银镜反应，说明分子结构中含有醛基，则其结构简式可能为HCOOCH3(甲酸甲酯)或HOCH2CHO(羟基乙醛)。‎ ‎(2)C是芳香族化合物，说明C分子中含有苯环，相对分子质量为180，其分子中碳的质量分数为60.0%，则含有的碳原子数为9，氢的质量分数为4.4%，含有的氢原子数为8，其余为氧，则含氧原子个数为4，C的分子式是C9H8O4。‎ ‎(3)C的苯环上有三个取代基，其中一个取代基无支链，且还含有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团，说明含有碳碳双键；含有能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团，说明含有羧基；根据分子式，可推算出另外两个相同的取代基为羟基，且分别位于该取代基的邻位和对位，则C的结构简式是 ‎(4)由以上分析可写出A的结构简式是 答案：(1)CH3COOH　CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O　取代(或酯化)反应 HOCH2CHO、HCOOCH3‎ ‎(2)C9H8O4‎ ‎(3)碳碳双键、羧基