2019届二轮复习专题十四认识有机化合物教案

2019届二轮复习专题十四认识有机化合物教案

专题十四　认识有机化合物 [考试标准] 知识条目 必考要求 加试要求 1.有机化学的发展与应用 ①有机化学的发展简史 ②有机化合物在日常生活中的重要应用 ③有机化合物与人类的生命活动的关系 ④常见有机材料的组成、性能及其发展现状 a a a a 2.科学家怎样研究有机物 ①有机化合物的组成、结构和性质特点 ②研究有机化合物组成的常用方法 ③根据 1H 核磁共振谱确定有机化合物的分子结构 ④研究有机化合物结构的常用方法 ⑤同位素示踪法研究化学反应历程 ⑥手性碳原子与手性分子 a a b b b a 3.同分异构体 ①碳架异构、官能团类别异构和官能团位置异构 ②立体异构与生命现象的联系 c a 4.同系物 同系物及其通式 b 5.有机化合物的分类和命名 ①有机化合物的分类方法 ②烷烃的系统命名法和常见有机物的习惯命名 b b 6.有机化合物的结构 ①有机物中碳原子的成键特点 ②结构式、结构简式和键线式 a b 7.有关质量分数、化学式的简单计算 ①根据化学式进行式量、元素的质量分数的计算 ②由元素质量分数或组成元素的质量比、式量推断 有机物分子式 b b b c 考点一　有机物的结构、同系物、同分异构体 一、有机物的结构 教材中典型有机物的分子结构特征，识记典型有机物的球棍模型、比例模型，会“拆分”比 对结构模板，“合成”确定共线、共面原子数目。 (1)明确三类结构模板 结构 正四面体型 平面形 直线形 模板 甲烷分子为正四 面体结构，最多有 3 个原子共平面， 键角为 109.5° 乙烯分子中所有原子(6 个)共平面， 键角为 120°。苯分子中所有原子 (12 个)共平面，键角为 120°。甲醛 分子是三角形结构，4 个原子共平 面，键角约为 120° 乙炔分子中所有 原子(4 个)共直线， 键角为 180° (2)对照模板定共线、共面原子数目 需要结合相关的几何知识进行分析：如不共线的任意三点可确定一个平面、一条直线与某平 面有两个交点时，则这条直线上的所有点都在该相应的平面内；同时要注意问题中的限定性 词语(如最多、至少)。 二、有机物结构和组成的几种表示方法 种类 实例 含义 化学式 C2H6 用元素符号和数字的组合表示物质组 成的式子，可反映出一个分子中原子 的种类和数目 最简式(实验式) CH3 表示组成物质的各元素原子数目的最 简整数比的式子 电子式 表示原子最外层电子成键情况的式子 结构式 完整地表示出分子中每个原子的成键 情况的式子，但不表示空间构型。具 有化学式所能表示的意义，还能反映 有机物的结构 结构简式 CH3—CH3 结构式的简便写法，着重突出结构特 点(官能团) 键线式 (丁烷) 结构式的简便写法，着重突出碳骨架 结构特点和官能团 球棍模型 小球表示原子、短棍表示价键 比例模型 反映原子的相对大小 特别提醒　结构简式、键线式的书写注意事项 (1)结构简式的书写 ①表示原子间形成单键的“—”可以省略。如乙烷结构式中 C—H、C—C 中的“—”均可省 略，其结构简式可写为 CH3—CH3 或 CH3CH3。 ②C===C、C≡C 中的“===”“≡”不能省略。如乙烯的结构简式可写为 CH2===CH2，而不 能写成 CH2CH2。但是，醛基( )、羧基( )则可进一步简写为—CHO、 —COOH。 ③准确表示分子中原子成键的情况。如乙醇的结构简式可写为 CH3CH2OH、HO—CH2CH3。 (2)键线式的书写 ①在键线式中只能省略 C 原子及与其连接的 H 原子及 C、H 之间形成的单键，而碳碳单键、 双键、叁键和其他元素的原子均不可省略。 ②键线式中的拐点、终点均表示一个碳原子，如丁烷的键线式可表示为 。 三、同系物和同分异构体 1．同系物 (1)同系物的概念：结构相似，分子组成上相差 1 个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互 称为同系物。 (2)同系物的特点 a．同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数及连接方式相同，分子组成通 式相同。 b．同系物间相对分子质量相差 14 的整数倍。 c．同系物有相似的化学性质，物理性质随碳原子数的递增有一定的递变规律。 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” ①CH3—CH2—CH3 与 CH4 互为同系物(　√　) ②所有的烷烃都互为同系物(　×　) ③分子组成相差一个或若干个 CH2 原子团的物质互称为同系物(　×　) ④硬脂酸和油酸互为同系物(　×　) ⑤丙二醇和乙二醇互为同系物(　√　) ⑥甘油和乙二醇互为同系物(　×　) 2．同分异构体 (1)同分异构体的概念：分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。化合物具有相同 的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。 (2)同分异构体的特点 ①同分异构体必须分子式相同而结构不同。 ②同分异构体可以属于同一类物质，如 CH3CH2CH2CH3 与 ，也可以属于 不同类物质，如 CH3CH2OH 与 CH3—O—CH3；可以是有机物和无机物，如 NH4CNO 与 CO(NH2)2。 (3)同分异构体的物理性质不同，化学性质不同或相似。 3．同分异构体的种类 (1)碳链异构 (2)官能团位置异构 (3)类别异构(官能团异构) 有机物分子通式与其可能的类别如下表所示： 组成通式 可能的类别 典型实例 CnH2n(n≥3) 烯烃、环烷烃 CH2===CHCH3 与 CnH2n－2(n≥4) 炔烃、二烯烃 CH≡C—CH2CH3 与 CH2===CHCH===CH2 CnH2n＋2O(n≥2) 饱和一元醇、醚 C2H5OH 与 CH3OCH3 CnH2nO(n≥3) 醛、酮、烯醇、环醚、环醇 CH3CH2CHO、CH3COCH3、 CH2===CHCH2OH、 与 CnH2nO2(n≥3) 羧酸、酯、羟基醛、羟基酮 CH3CH2COOH、 HCOOCH2CH3、 HO—CH2—CH2—CHO 与 CnH2n－6O(n≥7) 酚、芳香醇、芳香醚 、 与 CnH2n＋1NO2(n≥2) 硝基烷、氨基酸 CH3CH2—NO2 与 H2NCH2—COOH Cn(H2O)m 单糖或二糖 葡萄糖与果糖(C6H12O6)、 蔗糖与麦芽糖(C12H22O11) 4.同分异构体的书写规律 书写时，要尽量把主链写直，不要写得歪扭七八的，以免干扰自己的视觉；思维一定要有序， 可按下列顺序考虑： (1)主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列邻、间、对。 (2)按照碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写，也可按官能团异构→碳链异构→位置 异构的顺序书写，不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写(书写烯烃同分异构体时要注意 是否包括“顺反异构”)。 (3)若遇到苯环上有三个取代基时，可先定两个的位置关系是邻或间或对，然后再对第三个取 代基依次进行定位，同时要注意哪些是与前面重复的。 题组一　选主体、细审题、突破有机物结构的判断 1．CH3—CH===CH—C≡CH 有________个原子一定在一条直线上，至少有________个原子 共面，最多有________个原子共面。 答案　4　8　9 2．CH3—CH2—CH===C(C2H5)—C≡CH 中含四面体结构的碳原子数为________，在同一直 线上的碳原子数最多为________，一定在同一平面内的碳原子数为________，最少共面的原 子数为________，最多共面的原子数为________。 答案　4　3　6　8　12 3． 分子中，处于同一平面上的原子数 最多可能是________个。 答案　20 1.熟记规律 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叁键，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。 (6)与饱和碳(CH4 型)直接相连的原子既不共线也不共面； 与 或 或 或 直接相连的原子共面；与—C≡C— 直接相连的原子共线。 碳碳单键可任意旋转，而双键或叁键均不能旋转。 2．审题要求 看准关键词：“可能”“一定”“最多”“最少”“共面”“共线”等，以免出错。 题组二　有机物的表示方法 4．下列判断正确的打“√”，错误的打“×” (1)四氯化碳的球棍模型： (　　) (2)乙烯的结构简式：CH2CH2(　　) (3)CH4 分子的比例模型： (　　) (4)三硝酸甘油酯的分子式为 C3H5N3O9(　　) (5)乙醇的结构简式：C2H6O(　　) (6)1,2-二溴乙烷的结构简式为 CH3CHBr2(　　) (7)乙酸乙酯的结构式为 CH3—COO—CH2CH3(　　) (8)乙炔的分子式为 C2H2(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√ 题组三　同系物、同分异构体的判断 5．下列判断正确的打“√”，错误的打“×” (1)H2 与 CH4 互为同系物(　　) (2)乙醇与二甲醚(CH3OCH3)互为同分异构体，均可与金属钠反应(　　) (3)戊烷和 2-甲基丁烷是同系物(　　) (4)甲烷的二氯代物只有一种的事实，可证明甲烷为正四面体结构(　　) (5)乙酸和硬脂酸(C17H35COOH)互为同系物(　　) (6)丙烷与氯气反应，可得到沸点不同的 3 种一氯代物(　　) (7)CH3COOH 和 CH3COOCH3 互为同系物(　　) (8) 和 、 和 都属于同一种物质(　　) (9)乙醛和丙烯醛( )不是同系物，分别与氢气充分反应后的产物也不是同系物 (　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√　(9)× 题组四　限制条件同分异构体的书写 6．以 C9H10O2 为例按限制条件书写同分异构体 (1)有 6 种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出 H2；能与 Na2CO3 溶液反应；苯环上 的一氯代物只有 3 种；苯环上只有 1 个取代基。 答案　 、 (2)有 5 种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出 H2；能与 Na2CO3 溶液反应；苯环上 的一氯代物只有 2 种；苯环上有 2 个取代基。 答案　 、 (3)有 6 种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出 H2；能与 Na2CO3 溶液反应；苯环上 的一氯代物只有 3 种；苯环上有 3 个取代基。 答案　 、 、 、 (4)有 5 种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应；苯环上的一氯代物只有 3 种；苯环上有 1 个取代基。 答案　 、 、 、 (5)有 5 种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应，水解产物之一遇 FeCl3 显紫色；苯环上 的一氯代物只有 3 种；苯环上有 1 个取代基。 答案　 (6)有 6 种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应；苯环 上的一氯代物只有 3 种；苯环上有 1 个取代基。 答案　 、 (7)有 6 种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应；遇 FeCl3 显紫色；苯环上的一氯代物只 有 2 种；苯环上有 2 个取代基。 答案　 、 常见限制条件与结构关系总结 [对点集训] 1．写出同时满足下列条件的 的同分异构体的结构简式： ________________________________________________________________________ (写出一种即可)。 ①属于芳香族化合物； ②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为 1∶1∶2∶6； ③能发生银镜反应，水解产物之一能和 FeCl3 溶液发生显色反应。 答案　 (或 ) 解析　 的同分异构体满足下列条件，属于芳香族化合物，说明含有苯环； 能发生银镜反应，水解产物之一能和 FeCl3 溶液发生显色反应，说明含有酯基，水解产物有 酚羟基；结合核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为 1∶1∶2∶6，可知符合条件的同分异构体 的结构简式有 、 。 2．符合下列条件的 的同分异构体共有________种。 ①苯环上含有两个对位取代基，一个是氨基； ②能水解； ③能发生银镜反应。 写出其中一种的结构简式：_________________________________________________。 答案　5　 或 或 或 或 (以上任写一种即可) 3．芳香化合物 X 是 的同分异构体，1 mol X 与足量碳酸氢钠溶液反应生 成 88 g CO2，其核磁共振氢谱显示有 3 种不同化学环境的氢，峰面积之比为 3∶1∶1。符合 以上条件的有__________种，写出 1 种符合要求的 X 的结构简式： ________________________________________________________________________。 答案　4　 、 、 、 (以上任写一种即可) 4．能同时满足下列条件的 的同分异构体有______种(不考虑立体异构)。 ①苯环上有两个取代基；②能发生银镜反应。 写出其中核磁共振氢谱为 5 组峰，且峰面积之比为 6∶2∶2∶1∶1 的同分异构体的结构简式： __________。 答案　15　 解析　 的同分异构体中能同时满足如下条件：①苯环上有两个取代基，②能发生银 镜反应，含有—CHO，2 个侧链为—CHO、—CH2CH2CH3，或者为—CHO、—CH(CH3)2，或 者 为 —CH2CHO 、 —CH2CH3 ， 或 者 为 —CH2CH2CHO 、 —CH3 ， 或 者 为 —C(CH3)CHO 、 —CH3，各有邻、间、对 3 种，共有 15 种，其中核磁共振氢谱为 5 组峰，且峰面积比为 6∶2∶2∶1∶1 的是 。 5．D( )的同分异构体有多种，符合下列条件的 D 的同分异 构体有____________________________________________________________________种， 其中苯环上的一元取代物有 2 种的结构简式为____________________________。 ①能发生银镜反应　②能与 FeCl3 溶液发生显色反应 ③核磁共振氢谱的峰面积比为 6∶2∶2∶1∶1 答案　3　 解析　D 是 ，其同分异构体有多种，要满足①能发生银镜反 应，说明有醛基，②能与 FeCl3 溶液发生显色反应，说明有酚羟基，③核磁共振氢谱的峰面 积比为 6∶2∶2∶1∶1，说明有 5 种 H，且数目比为 6∶2∶2∶1∶1；这样的结构有： 、 、 ，共 3 种，其中苯环上的一 元取代物有 2 种的结构简式为 。 考点二　有机物的命名 1．烷烃的命名 (1)烷烃的习惯命名法 ①当碳原子数 n≤10 时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；当 n＞10 时， 用中文数字表示。 ②当碳原子数 n 相同时，用正、异、新来区别。 如：CH3CH2CH2CH2CH3 称为正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3 称为异戊烷，C(CH3)4 称为新戊烷。 (2)烷烃的系统命名 烷烃的系统命名遵循最长、最多、最近、最小、最简五原则，具体步骤如下： ①最长、最多定主链，称某烷。当有几个等长的不同碳链时，选择含支链最多的一个作为主 链。 ②编序号：编号位要遵循“近”“简”“小”。“近”是离支链较近的一端为起点编号；“小” 是若有两个相同的支链，且分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，编号中各位次之和最小者为正确的编号，即同“近”，考虑“小”；“简”是 有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近位置，则从较简单的支链一端开始编号，即 同“近”、同“小”，考虑“简”。 ③写名称：先简后繁，相同合并，位号指明。阿拉伯数字之间用“，”相隔，汉字与阿拉伯 数字之间用“-”连接。用系统命名法得出的烷烃名称的组成： 烷烃的系统命名法可概括口诀：“烷烃命名并不难，碳多主链定某烷，支链近端为起点，还 有甲基要优先，书写甲基要靠前，相同合并数二三，号号要用逗号间，基号使用短线连，还 要附加说一点，基烷紧靠肩并肩。” 用“系统命名法”命名下列简单有机物 a． 　2-甲基丙烷 b． 　2-甲基丁烷 c． 　2,2-二甲基丙烷 d． 　2,3-二甲基丁烷。 2．烯烃、炔烃、醇、醛和酸的命名 (1)将含有碳碳双键、碳碳叁键、醛基、羧基在内的碳原子最多的碳链作为主链，称为“某 烯”“某炔”“某醇”“某醛”“某酸”。 (2)从距离碳碳双键、碳碳叁键、羟基最近的一端给主链的碳原子编号，醛、羧酸从醛基、羧 基碳原子开始编号；命名时将官能团的位置标在母体名称前面。 3．苯的同系物的命名 (1)以苯环为母体，称为“某芳香烃”。在苯环上，从连有较简单的支链的碳原子开始，对苯 环上的碳原子进行编号，且使较简单的支链的编号和为最小。 (2)若苯环上仅有两个取代基，常用“邻、间、对”表示取代基的相对位置。 4．酯类命名方法 若 1 mol 酯在酸性条件下完全水解生成 n mol 羧酸和 m mol 醇，即将酯命名为“n＋羧酸名称 ＋m＋酯”，但一定注意是“m 酯”，不是“m 醇”，当 n、m 为 1 时可省略。 1．根据有机化合物的命名原则，下列命名正确的是(　　) A． 　3-甲基-1,3-丁二烯 B． 　2-羟基丁烷 C. 　2,3,5,5-四甲基-4,4-二乙基己烷 D．CH3CH(NH2)CH2COOH　3-氨基丁酸 答案　D 解析　A 项中有机物编号定位错误，正确名称为 2-甲基-1,3-丁二烯；B 项中有机物种类错误， 正确名称为 2-丁醇；C 项应该从支链最多的一端开始编号，使取代基的序号之和最小，正确 的命名应为 2,2,4,5-四甲基-3,3-二乙基己烷。 2．下列有机物命名正确的是(　　) A． 　1,3,4-三甲苯 B． 　2-甲基-2-氯丙烷 C． 　2-甲基-1-丙醇 D． 　2-甲基-3-丁炔 答案　B 解析　有机物命名时，应遵循位次和最小原则，故应命名：1,2,4-三甲苯，A 项错误；有机物 命名时，编号的只有 C 原子，故应命名：2-丁醇，C 项错误；炔类物质命名时，应从离叁键 近的一端编号，故应命名：3-甲基-1-丁炔，D 项错误。 3．按要求回答下列问题： (1) 命名为“2-乙基丙烷”，错误原因是________；将其命名为“3-甲基丁 烷”，错误原因是__________________________________________________________； 正确的命名：_________________________________________________________________。 (2) 的名称是 ____________________________________________________________________________。 (3)写出下列物质的结构简式： ①2,4,6-三甲基-5-乙基辛烷：___________________________________________________； ②3-甲基-1-丁烯：____________________________________________________________。 答案　(1)主链选错　编号错　2-甲基丁烷 (2)2,5-二甲基-4-乙基庚烷 (3)① ② 解析　(2)选最长碳链为主链，从离支链最近的一端给主链上的碳原子编号，正确命名：2,5- 二甲基-4-乙基庚烷。(3)根据名称写结构的步骤：①写出主链碳原子的结构；②编号；③在相 应的位置加官能团或取代基。 考点三　有机物的检验、分离和提纯 1．有机物检验与鉴别的方法 (1)利用溶解性检验 通常是加水检验、观察其是否能溶于水。如鉴别乙酸与乙酸乙酯、乙醇与氯乙烷、甘油与油 脂等。 (2)利用密度检验：观察不溶于水的有机物在水中浮沉情况，可知其密度比水的密度是小还是 大。如鉴别硝基苯与苯、四氯化碳与 1-氯丁烷。 (3)利用燃烧情况检验 如观察是否可燃，燃烧时黑烟的多少(可区分乙烷、乙烯、乙炔，己烷和苯，聚乙烯和聚苯乙 烯)，燃烧时的气味(如识别聚氯乙烯、蛋白质)等。 (4)利用官能团的特征检验与鉴别 如①若含有不饱和烃，则首先考虑选用溴的四氯化碳或酸性高锰酸钾溶液；②若含有醛类物 质，则首先考虑选用新制 Cu(OH)2 悬浊液或银氨溶液；③若含有酚类物质，则首先考虑选用 FeCl3 溶液或溴水；④若含有羧酸类物质，则首先考虑选用饱和碳酸钠溶液。 2．常见有机物分离提纯方法 (1)洗气法：如通过盛溴水的洗气瓶除去气态烷烃中混有的气态烯烃。 (2)分液法：如用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇。 (3)蒸馏法：乙酸和乙醇的分离，加 CaO，蒸出乙醇，再加稀硫酸，蒸馏出乙酸等。 1．下列有关叙述可行的是(　　) A．用酸性高锰酸钾溶液鉴别苯、环己烯和环己烷 B．乙醛中含乙酸杂质：加入氢氧化钠溶液洗涤，分液 C．苯中含苯酚杂质：加入溴水，过滤 D．用燃烧法鉴别乙醇、苯和四氯化碳 答案　D 解析　环己烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯和环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色且两者 均分层并在上层，A 项不可行；乙醛与水互溶，该操作溶液不分层，无法通过分液达到分离、 提纯的目的，B 项不可行；苯酚与溴水生成的三溴苯酚仍溶于苯，无法通过过滤除去，C 项 不可行；乙醇、苯燃烧火焰有明显差别，苯伴有浓黑烟，四氯化碳不燃烧，D 项可行。 2．为了提纯下表所列物质(括号内为杂质)，有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是(　　) 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 己烷(己烯) 溴水 分液 B 淀粉溶液(NaCl) 水 过滤 C 乙醇(乙酸) CaO 蒸馏 D 甲烷(乙烯) 酸性 KMnO4 溶液 洗气 答案　C 解析　A 项，己烯与溴水反应的生成物仍与己烷互溶，不能用分液法分离；B 项，淀粉溶液 与 NaCl 均溶于水，不能采用过滤的方法分离；C 项，乙酸与 CaO 反应生成乙酸钙，沸点增 大，利用乙醇的沸点低，可采用蒸馏的方法分离，C 项正确；D 项，乙烯被酸性高锰酸钾氧 化生成 CO2 气体，不能用洗气的方法除去甲烷中引入的 CO2。 3．现拟分离乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，下图是分离操作步骤流程图。请回答下列问题。 (1)适当的试剂：a________，b________。 (2)分离方法：①________，②________，③________。 (3)物质的结构简式：A________，B________，C_________，D________，E________。 答 案 　 (1) 饱 和 Na2CO3 溶 液 　 稀 H2SO4 　 (2) 分 液 　 蒸 馏 蒸 馏 　 (3)CH3COOCH2CH3　 CH3CH2OH、CH3COONa　CH3COONa　CH3COOH 和 Na2SO4　CH3CH2OH 解析　题目所给三者为互溶的液体，CH3COOCH2CH3 不溶于水，CH3COOH、CH3CH2OH 均 易溶于水，故可先用饱和 Na2CO3 溶液溶解分离出 CH3CH2OOCCH3，乙酸转化为盐类，然后 利用蒸馏法得到 CH3CH2OH，最后将乙酸盐再转化为 CH3COOH，蒸馏即可得到。 考点四　有机物分子式和结构式的确定 1．有机物分子式的确定 (1)实验式法：根据有机物中各元素的质量分数，求出有机物的实验式，再根据有机物的相对 分子质量确定分子式。 (2)直接法：根据有机物的摩尔质量和各元素的质量分数，求出 1 mol 该有机物中各元素原子 的物质的量，从而确定出该有机物的分子式。 (3)燃烧法：①根据燃烧产物的质量或物质的量确定。 ②根据燃烧方程式确定：CxHyOz＋(x＋y 4－z 2)O2 ― ― →点燃 xCO2＋y 2H2O。 (4)通式法：根据有机物的分子通式和化学反应的有关数据求分子通式中的 n，得出有机物的 分子式。 2．根据波谱确定有机物分子结构 由有机物的分子式确定其结构式，可用红外光谱的吸收频率不同来确定有机物分子中的官能 团或化学键的种类，可利用核磁共振氢谱确定有机物分子中各类氢原子的种类和数目，再确 定结构式，其中核磁共振氢谱中的吸收峰数＝氢原子种类，吸收峰面积之比＝氢原子数目比。 1．(2017·金华市东阳中学高三月考)有机物 A 由碳、氢、氧三种元素组成。现取 3 g A 与 4.48 L 氧气(标准状况)在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气(假设反应物 没有剩余)。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重 3.6 g，碱石灰增重 4.4 g。回答下列问题： (1)3 g A 中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少？ ________________________________________________________________________ (2)通过计算确定该有机物的分子式。 ________________________________________________________________________ 答案　(1)0.4 mol、 0.15 mol　(2)C3H8O 解析　3 g A 燃烧产生的水质量是 3.6 g，则 n(H)＝(3.6 g÷18 g·mol －1)×2＝0.4 mol；产生的 CO2 物质的量：n(CO2)＝4.4 g÷44 g·mol－1＝0.1 mol。 反应消耗的氧气的质量：m(O2)＝ 4.48 L 22.4 L·mol－1×32 g·mol－1＝6.4 g，则反应产生的 CO 的质量： m(CO)＝(3 g＋6.4 g)－(3.6 g＋4.4 g)＝1.4 g。n(CO)＝1.4 g÷28 g·mol －1＝0.05 mol，则有机物 中含有的 O 的物质的量：n(O)＝[3 g－(0.05 mol＋0.1 mol)×12 g·mol －1－0.4 mol×1 g·mol － 1]÷16 g·mol－1＝0.05 mol。所以 n(H)∶n(C)∶n(O)＝0.4 mol∶0.15 mol∶0.05 mol，分子式为 C3H8O。 2．化学上常用燃烧法确定有机物的组成。下图装置是用燃烧法确定有机物化学式常用的装置， 这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品。根据产物的质量确定有机物的组成。 回答下列问题： (1)A 装置中分液漏斗盛放的物质是________，写出有关反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)C 装置(燃烧管)中 CuO 的作用是__________________________________________。 (3)写出 E 装置中所盛放试剂的名称_________________，它的作用是____________。 (4)若将 B 装置去掉会对实验造成什么影响？ ________________________________________________________________________。 (5)若准确称取 1.20 g 样品(只含 C、H、O 三种元素中的两种或三种)。经充分燃烧后，E 管质 量增加 1.76 g，D 管质量增加 0.72 g，则该有机物的最简式为________。 (6)要确定该有机物的化学式，还需要测定____________________________________。 答案　(1)H2O2(或双氧水)　2H 2O2 =====MnO2 2H2O＋O2↑(或 H2O　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋ O2↑) (2)使有机物充分氧化生成 CO2 和 H2O (3)碱石灰(或氢氧化钠)　吸收 CO2 (4)造成测得有机物中含氢量增大 (5)CH2O (6)该有机物的相对分子质量 解析　本实验使用燃烧法测定有机物的组成，该实验装置按照“制氧气→干燥氧气→燃烧有 机物→吸收水→吸收二氧化碳”排列。实验可测知燃烧生成的二氧化碳和水的质量，根据二 氧化碳的质量可求 C 元素的质量，由水的质量可求得 H 元素的质量，结合有机物的质量可求 出 O 元素的质量，由此即可确定有机物分子中 C、H、O 个数比，也就是确定了实验式，若 要再进一步确定有机物的分子式，显然还需知道该有机物的相对分子质量。 3．(2017·浙江舟山质检)某有机物的分子式为 C3H6O2，其 1H 核磁共振谱如图，则该有机物的 结构简式为(　　) A．CH3COOCH3 B．HCOOC2H5 C．CH3CH(OH)CHO D．CH3COCH2OH 答案　C 4．(2018·慈溪高中调研)质谱图表明某有机物的相对分子质量为 70，红外光谱表征到 C===C 和 C===O 的存在，1H 核磁共振谱如下图(峰面积之比依次为 1∶1∶1∶3)，下列说法正确的 是(　　) A．分子中共有 5 种化学环境不同的氢原子 B．该物质的分子式为 C4H8O C．该有机物的结构简式为 CH3CH===CHCHO D．在一定条件下，1 mol 该有机物可与 3 mol 的氢气加成 答案　C 解析　分子中共有 4 个峰，所以有 4 种不同化学环境的氢原子，故 A 错误；峰面积之比依次 为 1∶1∶1∶3，即为等效氢原子的个数比，相对分子质量为 70，该有机物的结构简式为 CH3CH===CHCHO，分子式为 C4H6O，故 B 错误，C 正确；1 mol 碳碳双键和 1 mol 的氢气 加成，1 mol 碳氧双键和 1 mol 的氢气加成，所以在一定条件下，1 mol 该有机物可与 2 mol 的氢气加成，故 D 错误。 5．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为 46； ③用核磁共振仪处理该化合物，得到如上图所示图谱，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 的实验式是_______________________________________________________。 (2)能否根据 A 的实验式确定 A 的分子式？__________(填“能”或“不能”)；若能，则 A 的 分子式是__________，若不能，请说明原因____________________________________。 (3)能否根据 A 的分子式确定 A 的结构式？__________(填“能”或“不能”)；若能，则 A 的 结构式是__________，若不能，请说明原因________。 答案　(1)C2H6O　(2)能　C2H6O　(3)能　 解析　(1)在 2.3 g 该有机物中，n(C)＝0.1 mol，m(C)＝0.1 mol×12 g·mol －1＝1.2 g，n(H)＝ 2.7 g 18 g·mol－1×2＝0.3 mol，m(H)＝0.3 mol×1 g·mol－1＝0.3 g，m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g， n(O)＝ 0.8 g 16 g·mol－1＝0.05 mol，所以 n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1， A 的实验式为 C2H6O。(2)因为实验式是 C2H6O 的有机物中，氢原子数已经达到饱和，且该有 机物相对分子质量为 46，所以其实验式即为分子式。(3)由分子式为 C2H6O，结合核磁共振氢 谱图，可知图中三个峰的面积之比是 1∶2∶3，则氢原子种类有 3 种且数目为 1、2、3，故其 结构式为 。 有机物实验式的确定 (1)实验式(又叫最简式)是表示化合物分子中所含各元素的原子数目最简整数比的式子。 (2) 若 有 机 物 分 子 中 w(C) ＝ a% 、 w(H) ＝ b% 、 w(O) ＝ c% ， 则 N(C)∶N(H)∶N(O) ＝ a% 12 ∶b% 1 ∶c% 16，即可得到实验式。 (3)实验式也可以根据燃烧产物的物质的量来确定。确定实验式前必须先确定元素的组成，如 某有机物完全燃烧的产物只有 CO2 和 H2O，则其组成元素可能为 C、H 或 C、H、O；若燃烧 产物 CO2 中碳元素的质量和燃烧产物 H2O 中氢元素的质量之和等于原有机物的质量，则原有 机物中不含氧元素。 专题强化练 1．下列说法不正确的是(　　) A．用元素分析仪来确定有机化合物的组成具有快速、微量、精确等特点 B．根据 1H 核磁共振谱图可以推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子 C．用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素 D．通过红外光谱可以测知有机物的相对分子质量 答案　D 解析　元素分析仪可同时对有机物中碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析，其特点是样品量 小，速度快，故 A 正确；核磁共振氢谱中吸收峰的数目等于有机物分子中 H 原子种类，H 原 子数目之比等于对应峰的面积之比，可以推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们 的数目，故 B 正确；卤化铜灼烧时为绿色，则铜丝灼烧法可定性确定有机物中是否存在卤素， 故 C 正确；红外光谱可测定有机物的共价键以及官能团，不能确定有机物的相对分子质量， 故 D 错误；故选 D。 2．下列化学用语正确的是(　　) A．乙烯的结构简式：CH2CH2 B．丙烷分子的比例模型： C．羟基的电子式： D．2-甲基丙烷的键线式： 答案　D 解析　乙烯的结构简式为 CH2===CH2，故 A 错误； 是丙烷分子的球棍模型， 故 B 错误；羟基的电子式为 ，故 C 错误；键线式中只用键线来表示碳架，所有的 碳原子、氢原子和 C—H 键都被省略，所以 2-甲基丙烷的键线式为 ，故 D 正确。 3．分子式为 C2H6O 的可能是甲醚或乙醇，可采用化学方法及物理方法加以鉴别，下列鉴别 方法中不能对二者进行鉴别的是(　　) A．利用金属钠或者金属钾 B．利用燃烧法 C．利用红外光谱法 D．利用核磁共振氢谱 答案　B 解析　乙醇与 Na 或 K 反应生成氢气，甲醚不能，则利用金属钠或者金属钾可鉴别，故 A 不 选；乙醇和甲醚燃烧均生成二氧化碳和水，生成物相同，不能鉴别，故 B 选；化学键不同， 如甲醚不含 O—H，而乙醇含 O—H，红外光谱法可鉴别，故 C 不选；乙醇含 3 种 H，甲醚 只有 1 种 H，核磁共振氢谱可鉴别，故 D 不选；故选 B。 4．下列除去杂质(括号内物质为少量杂质)的方法中，正确的是(　　) A．乙烷(乙烯)：光照条件下通入 Cl2，气液分离 B．乙酸乙酯(乙酸)：用饱和碳酸钠溶液洗涤，分液、干燥、蒸馏 C．CO2(SO2)：气体通过盛氢氧化钠溶液的洗气瓶 D．乙醇(乙酸)：加足量浓硫酸，蒸馏 答案　B 解析　光照条件下通入 Cl2，Cl2 会和乙烷之间发生取代反应，和乙烯之间发生加成反应，这 样除去杂质，又引入新的物质，且会消耗乙烷，不符合除杂的原则，A 错误；饱和碳酸钠溶 液可以和乙酸发生中和反应，但是和乙酸乙酯是互不相溶的，分液即可实现分离，B 正确； 二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，将原 物质除掉了，不符合除杂原则，C 错误；乙酸与乙醇在浓硫酸作用下会反应生成乙酸乙酯， 与乙醇互溶，除去杂质但又引入新的杂质，且消耗原物质，D 错误；答案选 B。 5．下列有机物分子中，所有原子一定不在同一平面内的是(　　) 答案　A 解析　苯是平面结构，甲基是四面体结构，故一定不在一个平面上，故 A 选；苯环形成一个 平面，碳碳双键形成一个平面，两个平面可能重合或相交，故 C 不选；苯环形成平面，碳碳 叁键形成一直线，线在面上，故 D 不选。 6．有关分子结构如图所示，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 答案　D 解析　乙烯是平面结构，不是直线结构，除苯环外的其余碳原子不可能都在一条直线上，故 A 错误；甲烷是正四面体结构，分子中含有甲基，所有的原子不可能都在同一平面上，故 B 错误； 分子中，苯环平面与碳碳双键形成的平 面通过旋转碳碳单键可以处于同一平面，乙炔是直线型结构，所以最多有 12 个 C 原子(苯环 上 6 个、甲基中 2 个、碳碳双键上 2 个、碳碳叁键上 2 个)共面，故 C 错误，D 正确；故选 D。 7．有 4 种碳架如下的烃，下列说法正确的是(　　) ①a 和 d 是同分异构体　②b 和 c 是同系物　③a 和 b 都能发生加成反应　④只有 b 和 c 能 发生取代反应 A．①④ B．①② C．②③ D．①②③ 答案　B 解析　由碳架结构可知 a 为(CH3)2C===CH2，b 为 CH3CH2CH2CH3，c 为 C(CH3)4，d 为环丁 烷，则 a 和 d 的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故①正确；b 和 c 都属于烷烃， 分子式不同，互为同系物，故②正确；b 是正丁烷，不能发生加成反应，故③错误；都属于 烃，一定条件下都可以发生取代反应，故④错误；答案选 B。 8．分别燃烧等物质的量的下列各组物质，其中消耗氧气的量相等的是(　　) ①C2H2 与 C2H4O　 ②C4H8 与 C6H12O6　 ③C7H8 与 C6H12　④HCOOCH3 与 CH3COOH A．①③④ B．①②③④ C．①④ D．①②④ 答案　B 解析　有机物燃烧的方程式为 CnHmOz＋(n＋m/4－z/2)O2===nCO2＋m/2H2O，所以在有机物 物质的量相等的条件下消耗氧气的多少只与(n＋m/4－z/2)有关系，(n＋m/4—z/2)越大消耗的 氧气越多。则根据有机物的分子式可知①中分别是 2.5、2.5，②中分别是 6、6，③中分别是 9、9，④中分别是 2、2，答案选 B。 9．某同学为测定维生素 C 的分子式，取维生素 C 样品研碎，称取该试样 0.352 g，置于铂舟 并放入燃烧管中，不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过无水氯化 钙和碱石灰，生成物完全被吸收，两者分别增重 0.144 g 和 0.528 g，则下列有关该实验及维 生素 C 的说法不正确的是(　　) A．维生素 C 中氢的质量分数约为 4.5% B．0.352 g 该试样中氧元素的质量为 0.192 g C．利用该实验所得数据计算可得维生素 C 的分子式为 C3H4O3 D．维生素 C 是一种抗氧化剂，俗称抗坏血酸，它在中性或碱性溶液中易被氧化 答案　C 解析　根据题意知将生成物先后通过无水氯化钙和碱石灰，两者分别增重 0.144 g 和 0.528 g， 则燃烧生成水为 0.144 g、二氧化碳为 0.528 g,0.528 g 二氧化碳的物质的量为 n(CO2)＝0.012 mol，含有碳原子质量：m(C)＝12 g·mol－1×0.012 mol＝0.144 g，碳元素的质量分数为 w(C)＝ 0.144 g 0.352 g×100%≈40.9%；0.144 g 水的物质的量为 n(H 2O)＝0.008 mol,0.008 mol 水中含有 0.016 mol H 原 子 ， 含 氢 元 素 的 质 量 为 0.016 g ， 氢 元 素 的 质 量 分 数 为 w(H) ＝0.016 g 0.352 g ×100%≈4.5%；0.352 g 维生素 C 中含有碳元素的质量为 0.144 g，含有氢元素的质量为 0.016 g，则含有 C、H 元素的总质量为 0.144 g＋0.016 g＝0.160 g＜0.352 g，则维生素 C 中一定含 有氧元素，含有氧元素的质量为 0.352 g－0.144 g－0.016 g＝0.192 g，物质的量为 n(O)＝0.192 g÷16 g·mol－1＝0.012 mol，n(C)∶n(H)∶n(O)＝3∶4∶3，实验式为 C3H4O3，据此作答。维生 素 C 中氢的质量分数约为 4.5%，A 项正确；0.352 g 该试样中氧元素的质量为 0.192 g，B 项 正确；利用该实验所得数据计算可得维生素 C 的实验式为 C3H4O3，无法确定分子式，C 项错 误；维生素 C 是一种抗氧化剂，俗称抗坏血酸，它在中性或碱性溶液中易被氧化，D 项正确。 10．化合物 A 经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为 136，分子式为 C8H8O2。A 的 核磁共振氢谱有 4 个峰且面积之比为 1∶2∶2∶3，A 分子中只含一个苯环且苯环上只有一个 取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图。关于 A 的下列说法中，正确的是(　　) A．与 A 属于同类化合物的同分异构体只有 2 种 B．A 在一定条件下可与 4 mol H2 发生加成反应 C．A 分子属于酯类化合物，在一定条件下不能发生水解反应 D．符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种 答案　D 解析　有机物 A 的分子式为 C8H8O2，不饱和度为1 2(2×8＋2－8)＝5，A 分子中只含一个苯环 且苯环上只有一个取代基，A 的核磁共振氢谱有 4 个峰且面积之比为 1∶2∶2∶3，说明 A 含 有四种氢原子且其原子个数之比为 1∶2∶2∶3，结合红外光谱可知，分子中存在酯基等基团， 故有机物 A 的结构简式为 。属于同类化合物，应含有酯基、苯环，若 为羧酸与醇形成的酯有：甲酸苯甲酯，若为羧酸与酚形成的酯，可以是乙酸酚酯，可以是甲 酸与酚形成的酯，甲基有邻、间、对三种位置，故有 5 种同分异构体，故 A 错误；A 在一定 条件下可与 3 mol H2 发生加成反应，故 B 错误；A 含有酯基，属于酯类化合物，在一定条件 下能发生水解反应，故 C 错误；符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种，故 D 正确； 故选 D。 11．下列各有机化合物的命名正确的是(　　) A．CH2===CH—CH===CH2　1,3-二丁烯 B． 　3-丁醇 C． 　甲基苯酚 D． 　2-甲基丁烷 答案　D 解析　A 项，应为 1,3-丁二烯；B 项，应为 2-丁醇；C 项，应为邻甲基苯酚。 12．丙烷的分子结构可简写成键线式结构 ，有机物 A 的键线式结构为 ，有机物 B 与 等物质的量的 H2 发生加成反应可得到有机物 A，下列有关说法错误的是(　　) A．有机物 A 的一氯代物只有 4 种 B．用系统命名法命名有机物 A，名称为 2,2,3-三甲基戊烷 C．有机物 A 的分子式为 C8H18 D．B 的结构可能有 3 种，其中一种的名称为 3,4,4-三甲基-2-戊烯 答案　A 解析　根据信息可知，A 的结构简式为 ，分子中有 5 种 化学环境不同的氢原子，故其一氯代物有 5 种，A 错误；最长的主链含有 5 个 C 原子，从距 离甲基近的一端编碳号， 的名称为 2,2,3-三甲基戊烷， B 正确；由 A 的结构简式可知，A 的分子式为 C8H18，C 正确；A 是有机物 B 与等物质的量 的 H2 发生加成反应的产物，则 B 中含有 1 个 C===C 双键，根据加成反应还原双键，A 中相 邻碳原子上都含有 H 原子的可以含有碳碳双键，故 B 的结构简式可能有如下三种： 、 、 ，它们的名称依次为 3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯、3,4,4- 三甲基-1-戊烯、3,4,4-三甲基-2-戊烯，D 正确。 13．某中性有机物 C8H16O2 在稀硫酸作用下加热得到 M 和 N 两种物质，N 经氧化最终可得到 M，则该中性有机物的结构可能有(　　) A．1 种 B．2 种 C．3 种 D．4 种 答案　B 解析　C8H16O2 的有机物符合酯的通式，且在稀硫酸作用下水解，生成的 N 能氧化为 M，说 明 M 与 N 中各有 4 个碳原子，且 N 中—OH 连在端点即为 R—CH2OH，R 为丙基，丙基有 2 种同分异构体，答案选 B。 14．下列各组物质中既具有相同的最简式，又不属于同分异构体和同系物的是(　　) ①聚乙烯和乙烯　②甲醛和葡萄糖　③淀粉和纤维素　④蔗糖和麦芽糖　⑤聚乙烯和聚氯乙 烯 A．①②⑤ B．①②③ C．①③⑤ D．①②③⑤ 答案　B 解析　聚乙烯和乙烯最简式都是 CH2，分子式不同，不属于同分异构体；官能团不同，不属 于同系物，故①正确；甲醛和葡萄糖最简式都是 CH2O，分子式不同，不属于同分异构体； 葡萄糖有羟基、甲醛没有羟基，官能团不同，不属于同系物，②正确；淀粉和纤维素最简式 都是 C6H10O5，分子式不同，不属于同分异构体；官能团不同，不属于同系物，故③正确； 蔗糖和麦芽糖分子式相同，属于同分异构体，④错误；聚乙烯的最简式是 CH2，聚氯乙烯的 最简式是 C2H3Cl，⑤错误。故 B 正确。 15．芳香族化合物 G 与 互为同分异构体，G 的苯环上的一氯代物只有 一种结构，则 G 可能的结构有(　　) A．5 种 B．6 种 C．7 种 D．8 种 答案　C 解析　G 苯环上的一氯代物只有一种结构，则环上的取代基具有高度的对称性，即 、 、 ，其中四个取代基连接 2 个甲基与 2 个 溴原子，每种结构都有 2 种情况，共 6 种结构，两个取代基连接 2 个—CH2Br，只有 1 种结 构，所以共 7 种结构，故选 C。 16．化合物 A 含有 C、H、O 三种元素，相对分子质量为 60，其中碳的质量分数为 60%，氢 的质量分数为 13.3%。A 在催化剂 Cu 的作用下被氧气氧化成 B，B 不能发生银镜反应。 求： (1)A 的分子式：__________。 (2)A 的结构简式：____________________________________________________________。 答案　(1) C3H8O　(2)CH3CHOHCH3 解析　(1)分子中碳原子数为 60×60%÷12＝3，氢原子数为 60×13.3%÷1＝7.98≈8，氧原子数 为 60×(1－60%－13.3%)÷16≈1，所以 A 的分子式为 C3H8O。(2)A 在催化剂 Cu 的作用下被 氧气氧化成 B，则 A 属于醇，A→B 发生的是醇的催化氧化反应，又因为 B 不能发生银镜反 应，所以 A 为 2-丙醇，B 为丙酮，故 A 的结构简式为 CH3CHOHCH3。 17．0.1 mol 某烃类化合物 A，在足量的氧气中燃烧，把燃烧后的产物依次通过盛有浓硫酸的 洗气瓶和放有碱石灰的干燥管，它们增重分别为 10.8 g 、26.4 g，质谱图表明其相对分子质 量为 84。 (1)A 的分子式为______________。 (2)红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振氢谱图表明分子中只有一种类型的氢。写出 A 的结构简式，并用系统命名法给化合物 A 命名：____________。 答案　(1)C6H12　(2)(CH3)2C===C(CH3)2 ；2,3-二甲基-2-丁烯 解析　(1)浓硫酸吸收水蒸气，则水的物质的量是 10.8 g÷18 g·mol －1＝0.6 mol。碱石灰吸收 CO2，则 CO2 的物质的量是 26.4 g÷44 g·mol－1＝0.6 mol，所以根据原子守恒可知最简式为 CH2。 由 A 的相对分子质量为 84，可知分子式为 C6H12。(2)红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核 磁共振氢谱图表明分子中只有一种类型的氢，所以 A 的结构简式为(CH3)2C===C(CH3)2，名 称为 2,3-二甲基-2-丁烯。