2020高中化学 单元复习（提高）知识讲解学案 新人教版选修5

2020高中化学 单元复习（提高）知识讲解学案 新人教版选修5

单元复习 ‎【学习目标】‎ ‎1、认识一些重要的官能团，能辨别其名称和结构。‎ ‎2、通过有机物中碳原子的成键特点，掌握同分异构现象的含义，初步学会同分异构体的书写。‎ ‎3、了解有机化合物的习惯命名法，掌握烷烃的系统命名法；‎ ‎4、了解确定有机物结构的化学方法和某些物理方法；‎ ‎5、了解有机物分离和提纯的一般方法，并能运用所学知识，分离和提纯简单的有机混合物。‎ ‎【知识网络】‎ 有机化学、有机物概念的提出 第一次人工合成有机物——尿素 第一次人工合成蛋白质——结晶牛胰岛素 有机化学发展简史 有机化学的含义和研究范围 有机化学发展前景 有机化学的发展与应用 脂环化合物 芳香化合物 链状化合物 环状化合物 按碳的骨架分类 烷烃 烯烃 炔烃 —C≡C—‎ 芳香烃 烃 卤代烃 —X 醇 —OH 酚 —OH（—OH直接连接在苯环上）‎ 醚 醛 —C—H 酮 —C—‎ 羧酸 —C—OH 酯 —C—O—R O O O O 烃的衍生物 按官能团分类 有机物的分类 碳显正四价，一般形成共价键 碳碳间可形成单键、双键、三键，还可形成碳链或碳环 同分异构现象普遍存在 碳原子的成键特点 概念 规律 应用 同系物 概念：物质具有相同的分子式、不同结构的现象 书写：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由对、邻到间 碳链异构 官能团异构 位置异构 种类 同分异构现象 认识有机化合物 ‎（1）选主链（“长”而“多”），称某烷 ‎（2）编号位（“近”而“小”），定支链 ‎（3）取代基，写在前，标位置，短线连 ‎（4）不同基，简到繁，相同基，合并算 烷烃：命名原则 ‎（1）选含有双键或三键的最长碳链为主链，称为“某烯”或“某炔”‎ ‎（2）从离双键或三键近的一端给主链碳原子编号 ‎（3）标明双键或三键的位置 烯烃、炔烃 苯的同系物：以苯环作为母体 有机物的命名 烃基：烃失去一个氢原子后所剩余的原子团，用“—R”表示 ‎（1）用重结晶、蒸馏、萃取等方法对有机物进行分离、提纯 ‎（2）对纯净的有机物进行元素分析，确定实验式 ‎（3）可用质谱法测定相对分子质量，确定分子式 ‎（4）可用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子 ‎ 的数目，确定结构式 研究有机物的一般步骤 认识有机化合物 8‎ ‎【要点梳理】‎ 要点一、有机物的分类 ‎ 有机物的分类方法很多，通常的分类方法是先根据元素的组成将其分为烃和烃的衍生物，再根据结构的不同将其分为其他各种类型的有机物。‎ 要点二、有机物的命名 ‎ 有机物的命名应遵循“最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁”的原则，即：‎ ‎ （1）选主链：选取最长的一条碳链为主链，对烯（炔）烃而言，主链中必须包含碳碳双（三）键。‎ ‎ （2）编号位，定支链：选取主链上离支链最近的一端[对烯（炔）烃而言，应为离碳碳双（三）键最近的一端]为起点，并依次对主链上的碳原子进行编号。‎ ‎ （3）取代基，写在前，标位置，短线连。‎ ‎ （4）不同基，简到繁，相同基，合并算。‎ ‎ （5）对烯（炔）烃而言，必须标明碳碳双（三）键的位置，并把它写在母体名称之前。‎ 要点三、同分异构体的书写 ‎ 同分异构现象是指具有相同的分子式但具有不同结构的现象。如果具有相同的最简式、相同的相对分子质量，则分子式相同。相同的分子式必有相同的相对分子质量，但相对分子质量相同，分子式不一定相同，如C3H8和CO2，C2H4和N2、CO等。‎ ‎ 1、同分异构现象。‎ C—C—C—C C—C—C C ‎ ①碳链异构——碳原子连接顺序不同，如 。‎ C＝C—C—C C—C＝C—C ‎ ②位置异构——官能团位置不同，如 。‎ C≡C—C—C C＝C—C＝C ‎ ③官能团异构——官能团不同，如 。‎ ‎ 2、同分异构体的书写方法。‎ ‎ “两注意、三原则、四顺序”‎ ‎ 两注意：找准主链和找出中心对称线。‎ ‎ 三原则：互补性、对称性、有序性原则。‎ ‎ 四顺序：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由对、邻到间。‎ ‎ 3、同分异构体的考查题型。‎ 对同分异构体的考查，题目类型多变。常见的有：‎ ‎①判断取代产物的同分异构体种类的数目。‎ ‎②限定范围书写或补写同分异构体的结构简式。‎ 8‎ ‎③在给定的多种结构简式中，判断哪些互为同分异构体。‎ ‎ 解同分异构体题目的方法很多，主要是看清题给条件和题目要求。解上述第①种题型的方法是要分析有机物的结构特点，确定不同位置的氢原子种数，即等效氢法。“等效氢原子”的判断有如下三条原则：‎ ‎ a．同一碳原子上的H原子等效，例如：CH4的一氯取代物只有一种。‎ ‎ b．同一碳原子所连甲基上的H原子等效。‎ ‎ 例如：中2号碳原子上的两个—CH3上的H原子等效，与为同种结构。‎ ‎ c．处于镜面对称位置上的氢原子等效。例如：中2、3号碳原子上的H原子等效。‎ ‎ 解上述第②种题型时，要看清所限范围。如符合分子式为C4H8的同分异构体有多种，有烯烃，有环烷烃，是写出所有的还是只写出属于烯烃的，一定要看清题目所限范围；同时还要注意碳四价原则和官能团存在位置的要求，如的一溴代物是苯环上的还是侧链上的，要求不同，同分异构体数目亦不同。解上述第③种题型时，应先看清分子式是否相同，再看结构是否相同。对结构不同的要从两个方面考虑：一是原子或原子团连接顺序；二是原子的空间位置。‎ 要点四、同位素、同系物、同分异构体、同素异形体、同种物质的比较 比较 概念 定义 分子式 结构 性质 同位素 质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子 原子符号表示不同，如：、、、、、‎ 电子层结构相同，原子核结构不同 物理性质不同，化学性质相同 同素异形体 同一种元素组成的不同单质 元素符号表示相同，分子式可不同。如：O2和O3（臭氧）‎ 单质的组成与结构不同 物理性质不同，化学性质基本上相同 同系物 结构相似，分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的有机物 不同 相似 物理性质不同，化学性质相似 同分异构体 分子式相同，分子结构不同的化合物 相同 不同 物理性质不同，化学性质不一定相同 同种物质 分子式和结构式都相同的物质 相同 相同 相同 要点五、有机物分子式的确定 ‎ 1、有机物组成元素的判断：一般来说，有机物完全燃烧后各元素对应的产物为C→CO2，H→H2O，Cl→HCl，某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，则其组成元素为C、H或C、H、O。欲判断该有机物是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将C、H的质量之和与原来有机物质量比较，若两者相等，则原有机物中不含氧；否则，原有机物的组成中含氧。‎ ‎ 2、确定分子式的方法 ‎ ①实验式法：实验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，实验式又叫最简式。‎ ‎ 由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比（实验式）分子式。‎ 8‎ ‎ ②物质的量关系法：由密度或其他条件→求摩尔质量→求1 mo1分子中所含元素原子的物质的量→求分子式。‎ ‎ ③化学方程式法（代数法）：利用化学方程式→题干要求→列方程组→求解未知数值→求分子式。‎ ‎ ④通式法：题干要求或物质性质类别及组成通式n值→分子式。‎ ‎ 3、解分子式的几条经验规律。‎ ‎ ①当条件不足时，可利用已知条件列方程，进而解不定方程，结合烃CxHy中的x、y为正整数，烃的三态与碳原子数相关的规律（特别是气态烃时，x≤4）及烃的通式或性质，运用化学——数学分析法，即讨论法，可简捷地确定气态烃的分子式。‎ ‎ ②当烃为混合物时，一般是设平均分子式，结合反应式和体积求出平均组成，利用平均值的含义确定各种可能混合烃的分子式。有时也利用平均式量来确定可能的组成，此时用十字交叉法计算较为简捷。‎ ‎ ③两混合烃，若其平均式量小于或等于26，则该混合烃中必含CH4。‎ ‎ ④两混合气态烃，充分燃烧后，生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积，则原混合烃中必含CH4，若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的物质的量，则必含C2H2。‎ ‎ ⑤气态混合烃与足量的氧气充分燃烧后，若总体积保持不变，则原混合烃中的氢原子平均数为4；若体积扩大，氢原子平均数大于4；若体积缩小，氢原子平均数小于4，即必含C2H2（温度在‎100℃‎以上）。‎ ‎ 4、相对分子质量的求算方法。‎ 有关化学量或公式 公式 适用或注意事项 气体密度（标准状况）‎ Mr=22.4‎ 适用于气体 相对密度（相），另一气体的相对分子质量M（另）‎ Mr=（相）M（另）‎ 气体、同温、同压 物质质量m，物质的量n 适用于所有状况下的所有物质 化学方程式，另一物质的相对分子质量 A+2B→‎2C+2D M (A)：‎2M (B)= m (A)：m (B)‎ 适用于任何状况下的任何物质；M (A)、m (A)、m (B)为已知量 ‎ 相对分子质量的测定方法——质谱法，找最大质荷比，确定相对分子质量。‎ 要点六、有机物结构式的确定 ‎ 确定有机物结构式的一般步骤是：‎ ‎ 1、根据分子式写出它可能的同分异构体。‎ ‎ 2、①利用该物质的性质推测其可能含有的官能团，最后确定所写同分异构体中的一般结构。‎ ‎ ②可用红外光谱，核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，确定结构式。‎ ‎【典型例题】‎ 类型一、有机化合物的主要类别和官能团 ‎　　例1、历史上最早应用的还原性染料是靛蓝，其结构简式为，下列关于靛蓝的叙述中错误的是（ ）。‎ ‎ A．靛蓝由碳、氢、氧、氮四种元素组成 B．它的分子式是C16H10N2O2‎ ‎ C．该物质是高分子化合物 D．它是不饱和的有机物 ‎　　【思路点拨】高分子物质，下角标必然为n，不饱和有机物是指分子内含有双键或者三键。‎ ‎ 【答案】C ‎ 【解析】观察靛蓝分子的结构式，知道它是由碳、氢、氧、氮四种元素组成，分子式为C16H10N2O2‎ 8‎ ‎，属于小分子化合物，其结构中含有C＝C键、C＝O键、苯环，应属不饱和有机物。‎ ‎　　【总结升华】有机化学中要以官能团为核心认识物质，熟练掌握常见的官能团是学好有机化学的根本。高中阶段需要熟练掌握常见官能团的性质，详见“要点梳理”。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】下列物质的类别与所含官能团都正确的是（　　 ）‎ ‎　　　　‎ ‎　　【答案】BD 类型二、有机化合物结构特点及分析 ‎　　例2、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，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱与红外光谱如下图。关于A的下列说法中正确的是（ ）。‎ ‎ ‎ ‎ A．符合题中A分子结构特征的有机物有多种 ‎ B．1 mol 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，在一定条件下能发生水解反应 ‎ D．与A属于同类化合物的同分异构体只有2种 ‎ 【思路点拨】由吸收强度图表可判断该分子中氢的类型；由红外吸收光谱图可判断该分子中原子的连接情况，再结合题给的相对分子质量即可判断分子的结构。‎ ‎ 【答案】C ‎—COOCH3‎ ‎ 【解析】该化合物中苯环的相对分子质量为77，所以苯环上取代基的相对分子质量为136－77=59，由红外光谱图可知该分子中含有2个氧原子、2个碳原子，A的分子式为C8H8O2。分子中含有4种H，结合红外光谱图可知其分子结构简式为 。所以化合物A属于酯类化合物，在一定条件下能发生水解反应。在一定条件下可与3 mol H2发生加成反应；除A外与A属于同类化合物的同分异构体有5种。‎ ‎ 【总结升华】在新课标教材中，新加入新的分子结构鉴定的方法：氢核磁共振谱图以及红外吸收光谱图、质谱图，要求能熟练使用这些图谱，可有助于迅速准确判断分子结构。‎ 举一反三：‎ 8‎ ‎　　【变式1】下列有关CH3—CH＝CH—C≡C—CF3分子结构的叙述中，正确的是（　 ）‎ ‎　　A、6个碳原子有可能都在一条直线上 　　B、6个碳原子不可能都在一条直线上 ‎　　C、6个碳原子一定都在同一平面上 　　　D、6个碳原子不可能都在同一平面上 ‎　　【答案】BC ‎　　【解析】分子中有“C=C”，碳碳双键两边有6个原子处于同一平面(双键左边的C原子及其连接的C原子和H原子、双键右边的C原子及其连接的C原子和H原子)；分子中有碳碳叁键，叁键两边有4个原子处于同一直线(叁键左边的C原子及其连接的C原子、叁键右边的C原子及其连接的C原子)；碳碳叁键形成的直线处于碳碳双键形成的平面中。—CH3、—CF3最多有一个H原子或F原子在这个平面中。‎ ‎　　【总结升华】共线、共面其实是分子的构型问题。‎ ‎　　　　　　 ‎ ‎ 【变式2】乙醇的结构式为：，其在PMR谱中有三个信号峰，其强度之比为3∶2∶1。分子式为C3H6O的三种有机物，如果在PMR谱上观察氢原子给出的峰有三种情况。第一种物质峰的强度之比为3∶3；第二种物质峰的强度之比为3∶2∶1；第三种物质峰的强度之比为2∶1∶2∶1。由此可推断该有机物结构简式为________、________、________。‎ CH3—C—CH3‎ O ‎ 【答案】 CH3CH2CHO CH2＝CHCH2OH 类型三、有机化合物的同分异构现象 ‎　　例3、有机物，有多种同分异构体，其中属于酯且含有苯环结构的共有（　 ）‎ ‎　　A、3种　　　　　　 B、4种　 　　　C、5种　　 　　　 D、6种 ‎　　【思路点拨】本题考查规定条件下有机物同分异构体的书写，需要特别注意“酯类”、“含有苯环”等条件。另外，因为苯环的存在，还需要注意官能团的邻、间、对情况。‎ ‎　　【答案】D ‎　　【解析】根据题意将有机物分为“三部分”——苯环、酯基、甲基，再变换位置写出同分异构体。先写出甲酸某酯，HCOO-，酯基后连C原子，再连苯环，1种；酯基后连苯环，甲基连在苯环上，3种(邻、间、对)。再写乙酸某酯，1种，最后还有苯甲酸甲酯，1种。‎ ‎　　【总结升华】同分异构现象广泛存在于有机物中，分析、判断同分异构体成为有机化学的一大重点。有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同，在中学阶段主要指三种情况：碳链异构、官能团位置异构、官能团类型异构。同分异构体的书写及种类数的判断，要注意按照规律书写，避免重复、遗漏。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】液晶是一类新型材料。MBBA是一种研究得较多的液晶化合物。它可以看做是由醛A和胺B去水缩合的产物。‎ 8‎ ‎ ‎ ‎ （1）对位上有—C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是：‎ ‎________、________。‎ ‎（2）醛A的异构体甚多，其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个，它们分别是：‎ ‎ ______、______。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】（1）题目实际上是考查考生熟知的四种丁基（—C4H9），题目已经写出了两种，还有两种，即和(CH3)‎3C—。‎ ‎（2）按题意只有苯甲酸酯（已知）、乙酸苯酯（已知）、甲酸苯酯，题目已给出了对位甲基和间位甲基的两种甲酸苯酯，可见移动这个甲基，就可以写出题目要求的答案。因此①将甲基移到邻位；②将甲基变成亚甲基插在甲酸根和苯环之间，都应该是答案。即。最后这个异构体是较难想到的，因为甲基转移时要变成—CH2—，才能插进两个基团之间，这是本题的难点。‎ 类型四、有机化合物的命名 ‎　　例4、下列命名中正确的是（ 　）‎ ‎　　A、3—甲基丁烷　　　　 　　　　B、2，2，4，4—四甲基辛烷 ‎　　C、1，1，3—三甲基戊烷　　　　 D、4—丁烯 ‎　　【思路点拨】高中阶段要求熟练掌握烷烃的命名，然后在此基础上再了解烯、炔等的命名。烷命名时遵循主链最长、支链最多、先小后大的原则。‎ ‎　　【答案】B ‎　　【解析】可按照所给名称写出有机物的碳干，再用所学系统命名法重新命名，判断是否正确。‎ ‎　　A错，应为2—甲基丁烷；B正确；C错，应为2，4—二甲基己烷；D错，应为1—丁烯.‎ ‎　　【总结升华】烷烃的系统命名法要注意：“长”、“多”、“近”、“简”， 在主链两端等距离地出现不同的取代基时，从靠近简单取代基的一端给主链编号，即两端等距不同基，起点靠近简单基。对烯烃、炔烃命名时要注意：以包含双键或三键（官能团）的最长的碳链作主链，另外从离双键或三键最近的一端开始给主链上的碳原子编号，使双键或三键的位次最小。对苯及同系物命名时，若苯环上只有一个取代基，可不必编号；若苯环上有两个取代基时，可用邻、间、对表示，也可编号。‎ 举一反三：‎ 8‎ ‎　　【变式1】给下列物质进行命名 ‎　　①CH3CH(CH3)C(CH3)2CH2CH3 　____________‎ ‎　　②　　　　　　　____________‎ ‎　　③____________‎ ‎　　④　　____________‎ ‎【答案】①2，3，3—三甲基戊烷；②2—甲基戊烷；③2—甲基—2，4—己二烯；④4—甲基—1—戊炔 类型五、有机化合物的分离和提纯 ‎　　例5、实验室中用适当的方法除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)：‎ ‎　　(1)苯(苯酚)选用试剂为：____________，分离方法____________。‎ ‎　　(2)甲烷(乙烯)：选用试剂为____________，分离装置名称____________。‎ ‎　　(3)硝基苯(浓硫酸、浓硝酸)：选用试剂为____________，所用主要仪器名称____________。‎ ‎　　【思路点拨】本题考查物质的提纯，物质的提纯方法有多种，可应用物质的密度、溶解性等性质。‎ ‎　　【答案】(1)氢氧化钠溶液　 分液；(2)溴水　 洗气瓶；(3)氢氧化钠溶液　 分液漏斗 ‎　　【解析】(1)苯酚能与氢氧化钠溶液反应生成易溶于水的盐；‎ ‎　　(2)乙烯具有不饱和键，能与溴水发生加成反应；‎ ‎　　(3)加入碱液，将浓硫酸、浓硝酸转化为易溶于水的盐。‎ ‎　　【总结升华】物质提纯的原则：不引入新杂质;不减少提纯物质的量；效果相同的情况下可用物理方法的，不用化学方法；可用低反应条件的不用高反应条件。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】下列每组中各有三对物质，它们都能用分液漏斗分离的是（ 　）‎ ‎　　A、乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水　　B、四氯化碳和水，溴苯和水，硝基苯和水 ‎　　C、甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇　　　　D、汽油和水，苯和水，己烷和水 ‎　　【答案】BD 8‎