2020届高考化学一轮复习第十二单元第1讲认识有机化合物学案

2020届高考化学一轮复习第十二单元第1讲认识有机化合物学案

第十二单元 选修5　有机化学基础 高考 年份 ‎2017年全国 ‎2018年全国 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 命题 角度 以“有机光电材料中间体”的合成为情境,考查有机物的命名、反应类型的判断、有机化学方程式的书写、结合核磁共 以合成“治疗高血压的药物的中间体”为情境,考查有机物的命名、反应类型的判断、有机化学方程式的书写、结合 以合成“治疗肿瘤的药物”为情境,考查有机物的命名、反应类型的判断、反应条件的分析、同分异构体数目的判 以合成“高分子膨胀剂”为情境,考查物质的命名、反应类型的判断、反应条件的选择、物质结构简式的书写、官能团的辨认、规定条 以葡萄糖合成“治疗心绞痛的药物”为情境,考查葡萄糖的结构、官能团的辨认、反应类型的判断、化学方程式的书写、同分异构体数 以丙炔、苯甲醛合成多官能团化合物为情境,考查炔烃的命名、化学方程式的书写、反应类型的判断、官能团的判断、同分导构体的书 振氢谱书写相关有机物的结构简式、有机合成路线的设计 核磁共振氢谱书写相关有机物的结构简式 断、有机合成路线的设计 件下同分异构体的书写、合成路线的设计等知识 目的判断、结合核磁共振氢谱书写有机物的结构简式、有机合成与推断等知识 写、有机合成与推断等知识 命题 规律 高考化学试题对有机化学基础的考查,题型比较固定,通常以新材料、新药物、新颖实用的有机物的合成为载体考查有机化学的核心知识,常见有机物官能团的结构、性质及相互转化关系,有机物结构简式的确定、反应类型的判断、化学方程式的书写、同分异构体的判断和书写、合成路线的设计等知识。考题中常常提供已知信息以考查考生的信息处理能力、知识迁移能力、分析推理能力以及思维创新能力 ‎1.(2018年全国Ⅰ卷,36)化合物W可用作高分子膨胀剂,一种合成路线如下:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)A的化学名称为　　　　　　。 ‎ ‎(2)②的反应类型是　　　　　　。 ‎ ‎(3)反应④所需试剂、条件分别为　　　　　　。 ‎ ‎(4)G的分子式为　　　　　　。 ‎ ‎(5)W中含氧官能团的名称是　　　　　　。 ‎ ‎(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰,峰面积比为1∶1)　　　　　　。 ‎ ‎(7)苯乙酸苄酯()是花香型香料,设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线　　　　　　　　　　　　　　(无机试剂任选)。 ‎ 解析　羧基和碳酸钠反应生成羧酸钠,B发生取代反应生成C,C酸化得到D,根据D、E结构简式知,D和CH3CH2OH发生酯化反应生成E,E发生取代反应生成F,G发生取代反应生成W。‎ 答案　(1)氯乙酸 ‎(2)取代反应 ‎(3)乙醇/浓硫酸、加热 ‎(4)C12H18O3‎ ‎(5)醚键、羟基 ‎(6)‎ ‎(7)‎ ‎2.(2018年全国Ⅱ卷,36)以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如下:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)葡萄糖的分子式为　　　　。 ‎ ‎(2)A中含有的官能团的名称为　　　　。 ‎ ‎(3)由B到C的反应类型为　　　　。 ‎ ‎(4)C的结构简式为　　　　。 ‎ ‎(5)由D到E的反应方程式为 ‎ ‎　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)F是B的同分异构体。7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况),F的可能结构共有　　　　种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为3∶1∶1的结构简式为　　　　　　　　　。 ‎ 解析　(4)由C的分子式可知,B中只有一个羟基发生取代反应,因此C的结构简式为。‎ ‎(5)D生成E的反应为酯在氢氧化钠作用下的水解反应,该反应的化学方程式为 ‎。‎ ‎(6)B的分子式为C6H10O4,其相对分子质量为146,F是B的同分异构体,则7.30 g F的物质的量为0.05 mol,生成的二氧化碳的物质的量为0.1 mol,因此F分子中含有两个羧基,‎ 剩余基团为—C4H8,根据同分异构体的书写方法可判断符合要求的F的可能结构有9种,其中满足题意要求的结构简式为。‎ 答案　(1)C6H12O6‎ ‎(2)羟基 ‎(3)取代反应(或酯代反应)‎ ‎(4)‎ ‎(5)‎ ‎(6)9;‎ ‎3.(2018年全国Ⅲ卷,36)近来有报道,碘代化合物E与化合物H在Cr-Ni催化下可以发生偶联反应,合成一种多官能团的化合物Y,其合成路线如下:‎ 已知:RCHO+CH3CHOR—CHCH—CHO+H2O 回答下列问题:‎ ‎(1)A的化学名称是　　　　。 ‎ ‎(2)B为单氯代烃,由B生成C的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是　　　　、　　　　。 ‎ ‎(4)D的结构简式为　　　　。 ‎ ‎(5)Y中含氧官能团的名称为　　　　。 ‎ ‎(6)E与F在Cr-Ni催化下也可以发生偶联反应,产物的结构简式为　　　　。 ‎ ‎(7)X与D互为同分异构体,且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式　　　　。 ‎ 解析　(2)B是由A(CH3C≡CH)与Cl2在光照条件下生成的单氯代烃,则B为ClCH2C≡CH,由B生成C的化学方程式为CH≡CCH2Cl+NaCNCH≡CCH2CN+NaCl。(3)由(2)可知,A生成B的反应是取代反应,G与H2发生加成反应生成H。(4) C(CH≡CCH2CN)的酸性水解应该得到CH≡CCH2COOH,CH≡CCH2COOH与乙醇酯化得到D(CH≡CCH2COOC2H5),D与HI加成得到E。(5)由Y的结构简式可知,Y中含氧官能团为羟基和酯基。(6)根据题目的已知反应可知,发生偶联反应要求F中一定要有醛基,再根据H的结构得知F中有苯环,所以F一定为;与CH3CHO发生题目已知反应,得到, G与氢气加成得到H;H与E发生偶联反应得到Y。将H换为F就是将苯直接与醛基相连,所以将Y中的苯环直接与羟基相连的碳连接即可,所以产物为。(7)D为CH≡CCH2COOC2H5,所以要求该同分异构体也有碳碳三键和酯基,同时根据峰面积比为3∶3∶2,得到分子一定有两个甲基,另外一个是CH2,所以三键一定在中间,也不会有甲酸酯的可能,所以符合条件的有6种:、、、、、。‎ 答案　(1)丙炔 ‎(2)CH≡CCH2Cl+NaCNCH≡CCH2CN+NaCl ‎(3)取代反应;加成反应 ‎(4)CH≡CCH2COOC2H5‎ ‎(5)羟基、酯基 ‎(6)‎ ‎(7)、‎ ‎、、、、(任写3种)‎ 第1讲　认识有机化合物 见《自学听讲》P241‎ 有机化合物的分类及官能团 ‎　　1.按碳的骨架分类 ‎(1)有机物链状化合物环状化合物脂环化合物‎①‎‎　　　　　‎ ‎(2)烃:‎ ‎　　2.按官能团分类 ‎(1)官能团:决定化合物特殊性质的⑤　。 ‎ ‎　　(2)有机物主要类别及其官能团 类别 官能团 类别 官能团 名称 结构 名称 结构 烷烃 ‎—‎ ‎—‎ 烯烃 碳碳 双键 炔烃 碳碳 三键 芳香 烃 ‎—‎ ‎—‎ 卤代 烃 卤素 原子 ‎—X 醇 羟基 ‎—OH 酚 羟基 ‎—OH 醚 醚键 醛 醛基 酮 羰基 羧酸 羧基 ‎—COOH 酯 酯基 ‎1.还可以根据碳原子是否达到饱和,将烃分成饱和烃和不饱和烃,如烷烃、环烷烃属于饱和烃,烯烃、炔烃、芳香烃属于不饱和烃。‎ ‎2.苯环不是官能团。‎ ‎3.官能团相同的物质不一定是同一类物质。‎ ‎4.芳香化合物、芳香烃和苯及其同系物的关系如图所示:‎ ‎①芳香化合物　②烷烃　③烯烃　④苯的同系物 ‎⑤原子或原子团 ‎1.S-诱抗素的分子结构如图所示,下列关于该分子的说法正确的是(　　)。‎ 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 答案　A ‎2.(1)中官能团的名称是　　　　。 ‎ ‎(2)中含氧官能团的名称是　　　　　。 ‎ ‎(3)HOCH2CH2NH2中含有的官能团名称是　　　　。 ‎ ‎(4)中所含官能团的名称是　　　。 ‎ ‎(5)中显酸性的官能团名称是　　。 ‎ ‎(6)中的含氧官能团名称是　　　　。 ‎ 答案　(1)(醇)羟基 ‎(2)(酚)羟基、酯基 ‎(3)(醇)羟基、氨基 ‎(4)羰基、羧基 ‎(5)羧基 ‎(6)(酚)羟基、羰基、肽键 ‎3.现有下列四种含苯环的有机物:‎ ‎①;②;③;‎ ‎④ TNT。‎ 其中:‎ ‎(1)属于苯的同系物的是　　　　(填序号,下同)。 ‎ ‎(2)属于芳香烃的是　　　　。 ‎ ‎(3)属于芳香化合物的是　　　　　。 ‎ 答案　(1)①　(2)①②　(3)①②③④‎ ‎4.现有下列5种有机化合物:A.;‎ B.;C.;‎ D.;　　　　E.。‎ 其中:‎ ‎(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 有机化合物的结构特点 ‎　　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 ‎(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 示例 碳链异构 碳链骨架不同 CH3CH2CH2CH3‎ 和 位置异构 官能团位置不同 和 官能团异构 官能团种类不同 CH3CH2OH和 ‎　　3.同系物(一相似一相差)‎ ‎(1)一相似:④相似。 ‎ ‎(2)一相差:分子组成上相差一个或若干个⑤　　原子团。 ‎ ‎(3)示例:CH3CH3和CH3CH2CH3,和。‎ ‎　　4.判断分子中共线、共面原子数的技巧 ‎(1)审清题干要求 审题时要注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等关键词和限制条件。‎ ‎(2)熟记常见共线、共面的官能团 ‎①与三键直接相连的原子共直线,如—C≡C—、—C≡N。‎ ‎②与双键和苯环直接相连的原子共面,如、、。‎ ‎③甲烷模型:碳原子以单键连接的四个原子构成四面体结构。‎ ‎(3)单键的旋转思想 有机物分子中的单键,包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键,均可绕键轴自由旋转。‎ ‎①单键、双键或三键　②碳链　③碳环　④结构　⑤CH2‎ ‎1.下列说法正确的是(　　)。‎ A.丙烯、苯分子的所有原子均在同一平面内 B.CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH(CH3)CH3互为同素异形体 C.和为同一物质 D.CH3CH2OH和CH2(OH)CH(OH)CH2OH具有相同的官能团,互为同系物 解析　丙烯()中有一个甲基,因此所有原子不可能处于同一平面上,A项错误;CH3(CH2) 3CH3和CH3CH2CH(CH3)CH3互为同分异构体而不是同素异形体,B项错误;都是空间四面体分子,为同一物质,C项正确;两者具有相同的官能团,但官能团数目不相同,故不互为同系物,D项错误。‎ 答案　C ‎2.(1)分子中最多有　　个碳原子在同一平面内,最多有　　　　个碳原子在同一条直线上。 ‎ ‎(2)已知为平面结构,则 分子中最多有　　　　个原子在同一平面内。 ‎ 答案　(1)11;4‎ ‎(2)16‎ 同分异构体的书写与判断 ‎　　1.烷烃的同分异构体的书写规律 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:‎ ‎(1)成直链,一条线。先将所有的碳原子连接成一条直链。‎ ‎(2)摘一碳,挂中间。将主链上的碳原子取下一个作为支链,连接在剩余主链的中间碳原子上。‎ ‎(3)往边移,不到端。将甲基依次由内向外与主链碳原子试接,但不可放在端点碳原子上。‎ ‎(4)摘多碳,整到散。由少到多依次摘取不同数目的碳原子组成长短不同的支链。‎ ‎(5)多支链,同邻间。当有多个相同或不同的支链出现时,应按连在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子的顺序依次试接。‎ ‎　　2.含官能团有机物的同分异构体书写的一般步骤 按碳链异构⇒位置异构⇒官能团异构的顺序书写。实例(以C4H10O为例且只写出碳骨架与官能团):‎ ‎(1)碳链异构⇒C—C—C—C、。‎ ‎(2)官能团位置异构⇒、、、。‎ ‎(3)官能团异构⇒C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C。‎ ‎　　3.常见官能团异构 组成通式 可能的类别及典型实例 CnH2n 烯烃()、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()、环醚()、环醇()‎ ‎(续表)‎ 组成通式 可能的类别及典型实例 CnH2n 羧酸(CH3COOH)、酯(HCOOCH3)、‎ O2‎ 羟基醛()‎ CnH2n-6O 酚()、‎ 芳香醚()、‎ 芳香醇()‎ ‎1.根据要求书写下列有机物的同分异构体。‎ ‎(1)与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为　。 ‎ ‎(2)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)。 ‎ 答案　(1)、‎ ‎(2)、、‎ ‎(任写两种即可)‎ ‎2.分子式为C9H10O2的有机物有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体的有　　　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。‎ 答案　5;、、‎ ‎、或(写出一种即可)‎ ‎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能与FeCl3溶液发生显色反应 ‎③能发生银镜反应 答案　‎ ‎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 ‎②分子中有6种不同化学环境的氢原子,且分子中含有两个苯环。‎ 答案　‎ ‎5.二取代芳香化合物A是的同分异构体,能使溴的四氯化碳溶液褪色,能发生银镜反应且能水解,则A共有　　种(不含立体)结构。其中核磁共振氢谱为5组峰的结构简式为　　　　。 ‎ 答案　12;‎ 有机化合物的命名 ‎　　1.烃基 烃分子失去一个①　　　所剩余的原子团。 ‎ 常见的烃基:甲基(—CH3)、乙基(—CH2CH3)、正丙基(—CH2CH2CH3)、异丙基()、苯基(或)。‎ ‎　　2.烷烃的习惯命名法 如C5H12的同分异构体有3种,分别是⑤　　　　　　　　　　、⑥　　　　　　　　、⑦　　　　　　　　　　　　,用习惯命名法分别命名为⑧　　　　、⑨　　　、⑩　　　。 ‎ ‎　　3.烷烃的系统命名法 选主链 称某烷⇒编号位 定支链⇒取代基 写在前⇒标位置 短线连⇒不同基 简到繁⇒相同基 合并算 ‎(1)最长、最多定主链:当有几个相同长度的不同碳链时,选择含支链最多的一个作为主链。如:‎ 含6个碳原子的链有A、B两条,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”原则 原则 解释 首先要考虑“近”‎ 以离支链较近的主链一端为起点编号 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,则从较简单的支链一端开始编号 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,可得到两种不同的编号系列,两系列中各位次之和最小者即为正确的编号 ‎　　如 ‎ ‎(3)写名称 ‎①按主链的碳原子数称为相应的某烷。‎ ‎②在某烷前写出支链的位次和名称。‎ ‎　　4.烯烃和炔烃的命名 例如,的系统命名为4-甲基-1-戊炔。‎ ‎　　5.苯的同系物的命名 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。如果有多个取代基取代苯环上的氢原子,根据取代基在苯环上的位置不同,分别用“邻”“间”“对”表示。也可对连接取代基的苯环上的碳原子进行编号,选取最小的位次进行命名。‎ ‎①氢原子　②甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸　③汉字　④“正”“异”“新”　⑤CH3CH2CH2CH2CH3‎ ‎⑥　⑦　⑧正戊烷　⑨异戊烷　⑩新戊烷 ‎1.判断下列有机物的系统命名是否正确(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)　2-甲基-3-丁炔(　　)‎ ‎(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(　　)‎ ‎(6)　1,3-二甲基-2-丁烯(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×‎ ‎2.用系统命名法给下列有机物命名。‎ ‎(1):　　　　　　。 ‎ ‎(2):　　　　　　　　。 ‎ ‎(3):　　　　　　。 ‎ ‎(4):　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)3,3,4-三甲基己烷 ‎(2)3-乙基-1-戊烯 ‎(3)3-乙基-1-辛烯 ‎(4)间甲基苯乙烯(3-甲基苯乙烯)‎ 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.有机物分子式的确定 ‎(1)元素分析 ‎(2)相对分子质量的测定——质谱法 质荷比的　　　　值,即该有机物的相对分子质量。 ‎ ‎　　3.分子结构的鉴定 ‎(1)化学方法:利用特征反应鉴定出　　　　,再对它的衍生物作进一步确认。 ‎ ‎(2)物理方法 a.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　　　　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。 ‎ b.核磁共振氢谱 不同 化学 环境 ‎ 的氢 原子—‎ ‎　　4.有机物结构式的确定流程 ‎①实验式　②分子式　③结构式　④CO2　⑤H2O ‎⑥简单无机物　⑦最简整数比　⑧实验式　⑨无水CaCl2　⑩KOH浓溶液　氧原子　最大　官能团 吸收频率　个数　面积 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)C、H原子质量之比为3∶1的有机物一定是CH4。(　　)‎ ‎(2)CH3CH2OH与CH3OCH3互为同分异构体,核磁共振氢谱相同。(　　)‎ ‎(3)质谱法可以测定有机物的摩尔质量,而核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型。(　　)‎ ‎(4)有机物的1H核磁共振谱图中有4组特征峰。(　　)‎ ‎(5)有机物的核磁共振氢谱中会出现3组峰,且峰面积之比为3∶4∶1。(　　)‎ ‎(6)BrCH2CH2COOCH2CH3的核磁共振氢谱中特征峰为4组。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎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,试通过计算填空:‎ 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 ‎①A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分别盛有足量浓硫酸、碱石灰的洗气瓶,发现两者分别增重5.4 g 和13.2 g ‎②A的分子式为　　 ‎ ‎(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)‎ ‎③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所示:‎ ‎④A中含有　　　　种氢原子 ‎ ‎⑤综上所述,A的结构简式为　　　　　　 ‎ ‎　　解析　②9.0 g A燃烧生成n(CO2)=‎13.2 g‎44 g·mol‎-1‎=0.3 mol,n(H2O)=‎5.4 g‎18 g·mol‎-1‎=0.3 mol,N(A)∶N(C)∶N(H)∶N(O)=0.1∶0.3∶(0.3×2)∶‎9.0-0.3×12-0.6×1‎‎16‎=1∶3∶6∶3,所以A的分子式为C3H6O3。‎ ‎③0.1 mol A与NaHCO3反应生成0.1 mol CO2,则A分子中含有一个—COOH,与钠反应生成0.1 mol H2,则还含有一个—OH。‎ 答案　①90　②C3H6O3　③—COOH;—OH　④4‎ ‎⑤‎