第四单元有机化学第22讲 有机化合物的分类、组成与结构考纲导视考纲定位选项示例1.了解有机化合物中碳的成键特征，了解有机化合物的同分异构现象，能判断并书写简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。2.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。3.了解常见有机化合物的结构。了解有机分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。4.了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。5.能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。1.做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体。(2014年广东高考T7B)2糖类化合物都具有相同的官能团。(2013年广东高考T7A)3.使用CCl4提取碘水中的碘，用萃取分液操作。4.由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键。考点一有机物的分类与结构特点【基础梳理】一、有机化合物的结构特点(1)碳原子的结构特点。二A4碳元素位于周期表中第_周期第_族，碳原子最外层有_个电子。(2)碳原子的成键特点。碳原子价键为四个；碳原子之间的成键方式：碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键。二、有机化合物的分类1有机化合物按碳的骨架分类。脂环芳香2有机化合物按官能团分类。项目类别官能团代表物名称结构简式烃的衍生物卤代烃X卤原子 一氯甲烷CH3Cl醇_羟基乙醇C2H5OH酚_羟基苯酚醛_醛基乙醛CH3CHO羧酸_羧基乙酸CH3COOH酯COOR酯基乙酸乙酯CH3COOC2H5醚醚键二甲醚CH3OCH3酮羰基丙酮OHOHCHOCOOH3.有机化合物种类繁多的原因。成键连接有机化合物种类繁多是因为碳原子的_特点、碳原子同分异构之间的_方式和_现象。4有机化合物结构的表示方法。几种物质的结构简式与键线式：物质名称(分子式)结构简式键线式正戊烷(C5H12)CH3CH2CH2CH2CH3丙烯(C3H6)CH3CH=CH2乙醇(C2H6O)CH3CH2OH丙烯醛(C3H4O)CH2=CHCHO丙烯酸(C3H4O2)CH2=CHCOOH乙酸乙酯(C4H8O2)CH3COOC2H5乙苯5.性质特点(大多数有机物)。难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂；多数为非电解质，不导电；多数熔、沸点较低；多数易燃、易分解，化学反应复杂等。【题组训练】)。例1下列有关化学用语能确定为丙烯的是(A.BC3H6CDCH2=CHCH3解析：A 项也可能是其他有机化合物(如CF2=CFCF3)，结构简式为 CH2=CHCH3，所的球棍模型；B 项也可能是环丙烷()的分子式；丙烯的电子式为以答案选 D。答案：D例2北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了 S-诱抗素制剂，以保持鲜花盛开。S-诱抗素的分子结构如下，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：从图示可以分析，该有机物的结构中存在 3 个碳碳双键、1 个羰基、1 个醇羟基、1 个羧基，故 A 选项正确。答案：A例 3分析下列有机化合物的结构简式，完成填空。CH3CH2CH2CH2CH3；C2H5OH；请你对以上有机化合物进行分类：(2)烯烃：_；(4)卤代烃：_；(6)酚：_；(8)羧酸：_；(1)烷烃：_；(3)芳香烃：_；(5)醇：_；(7)醛：_；(9)酯：_。解析：从有机化合物的分类方法和官能团的特征、性质进行判断和识别。的OH 直接连接在苯环上，属于酚类物质，属于脂肪醇，属于芳香醇。(4)(5)答案：(1)(7)(6)(2)(8)(3)(9)考点二 有机化合物的同分异构体及命名【基础梳理】一、有机化合物的同分异构体1有机化合物的同分异构现象。碳链骨架不同，如CH3CH2CH2CH3和同分异构现象化合物具有相同的_，但_不同，因而产生性质上的差异的现象同分异构体具有_的化合物互为同分异构体类型碳链异构分子式结构同分异构现象(续表)2.同系物。结构相似，分子组成上相差一个或若干个_的化合物互称同系物。如 CH3CH3和CH3CH2CH3；CH2=CH2和 CH2=CHCH3。CH2 原子团类型位置异构官能团位置不同，如CH2=CHCH2CH3和CH3CH=CHCH3官能团异构官能团种类不同，如CH3CH2OH和CH3OCH3项目无官能团有官能团类别烷烃烯、炔、卤代烃、烃的含氧衍生物主链条件碳链_，同碳原子数支链_含官能团的_碳链编号原则(小)取代基最近官能团最_，兼顾取代基尽量近名称写法支链位-支链名母链名(支链同，要合并；支链异，简在前)支链位-支链名-官能团位-母链名符号使用数字与数字间用“，”，数字与中文间用“-”，文字间不用任何符号二、用系统命名法命名两类有机物最长最多最长近【题组训练】)。例4下列各对物质中，互为同系物的是(ABHCOOCH3 与 CH3COOHC与 CH2=CHCH3DC6H5OH 与 C6H5CH2OH解析：HCOOCH3 和CH3COOH 分别属于酯和羧酸，官能团不同，不属于同分异构体，B 项错误；苯乙烯结构中存在苯环，丙烯没有苯环，两者分子组成相差不是 CH2 的整数倍，C项错误；C6H5OH 属于酚类，C6H5CH2OH 的羟基不直接连在苯环上，属于醇类，结构不相似，D 项错误。答案：A易错警示同系物的判断，要求有机物结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2 原子团，如CH3CH3 和CH3CH2CH3；CH2=CH2和CH2=CHCH3。例53-甲基戊烷的一氯代产物有(不考虑立体异构)()。A3 种C5 种B4 种D6 种解析：按系统命名法写出结构简式，可以数出该有机物分子共有四种等效氢，即一氯代物共有四种。答案：B方法技巧同分异构体数目的判断方法(1)基元法。例如：丁基有4 种结构，丁醇、戊醛也都有4种结构。(2)替元法。例如：C6H4Cl2 有3 种结构，C6H2Cl4 也有3 种结构。(3)对称法(又称等效氢法)，判断方法如下：同一碳原子上的氢原子是等效的；同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的；处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。例6.有机物 C(分子构型为，X、Y 为取代基)是对羟基苯甲酸乙酯的同分异构体且能发生银镜反应，则X 的结构简式可能是_、_。.邻硝基甲苯苯环上含有氨基的同分异构体有多种，请写出其中一种的结构简式：_。.有机物 X 为化合物()的同分异构体，且知有机物 X 有如下特点：苯环上的氢有两种；能与 NaHCO3 反应放出气体；能发生银镜反应。请写出两种化合物 X 的结构简式：_、_解析：.对羟基苯甲酸乙酯()的侧链只有酯基中含有一个不饱和C=O，所以其同分异构体C 满足能发生银镜反应，则3 个侧链中必须只有一个侧链含有CHO，所以含有醛基的一定是 Y，而其他2 个取代基 X 都是饱和键，可以是酚羟基、醇羟基(CH2OH)、醚键(OCH3)。. 邻硝基甲苯的同分异构体中含有氨基，所以只要把NO2 变成NH2，CH3 变成COOH 即可，所以结构简式可以是邻、间、对位的氨基苯甲酸。.首先，苯环上的氢有两种，这个条件一般考虑苯环上有两个取代基，且在对位上；其次，能与NaHCO3 反应放出气体，这个条件说明一定有COOH，再次，能发生银镜反应，这个条件说明有CHO，结合化合物的结构简式和分子式，先写苯环，再将取代基分别放在对位上，再根据分子式求算出剩余的C 和H，再在结构简式中补入，写完一定要对照条件再看是否符合，分子式是否和化合物一样。答案：.OH.CH2OH(或OCH3)(或间、对位).。例7下列各化合物的命名中正确的是()。A. CH2=CHCH=CH21,3-二丁烯思路指导：有机物命名时要满足主链最长(含官能团在内)，取代基最多，编号和最小。解析：A 项主链命名错误，应为1,3-丁二烯；B 项羟基编号起点错误，应为2-丁醇；C 项没有标明甲基与羟基的位置关系，应为邻甲基苯酚。答案：D方法技巧烯烃和炔烃的命名原则(1)主链：选取含双键或三键的最长碳链作为主链，称某烯或某炔。(2)编号：从离双键或三键近的一端起给主链编号定位。(3)标双(三)键：在名称中要标明双键或三键的位置，且多个双键或三键要合并算，例如用戊二烯或己二炔等表示。)例8(2014 年全国模拟题组合)(1)有机物A(的化学名称为_。(2)有机物 V(CH2BrCH2Br)的名称为_。(3)物质 A()在酸性 KMnO4 溶液中两个侧链均可被氧化，其有机产物的名称叫做_。(4)原料 A()的名称为_。解析：实际考试中对芳香族化合物的命名要求较为简单，一般用习惯命名法，注意位置关系用邻、间、对表示。答案：(1)苯乙烯(2)1,2-二溴乙烷(3)对二苯甲酸(4)对甲基苯甲酸方法技巧芳香烃的命名(1)习惯命名法。简单芳香烃可用类似甲苯、乙苯、苯乙烯、苯乙炔这种命名方式；用邻、间、对来表示苯环上两个取代基的位置关系，如邻二甲苯、对甲乙苯。(2)系统命名法。以最复杂的烃基或取代基为起始位置在苯环上用数字16 编号，顺时针或逆时针均可，但取代基编号之和必须最小；命名时依次写出各取代基的位置编号，1 号位取代基的位置不用标出，如 3-甲基乙苯，1,2,4-三甲苯。考点三研究有机物的一般步骤【基础梳理】1研究有机化合物的基本步骤。(1)分离、提纯。质谱法用重结晶、蒸馏、萃取等方法将有机物分离、提纯。(2)确定实验式。对纯净的有机物进行元素分析(如燃烧法)，确定实验式。(3)确定分子式。用_测定有机物的相对分子质量，确定分子式。(4)确定结构式。红外光谱、核磁共振氢谱用_确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，确定分子结构式。项目适用对象要求蒸馏常用于分离、提纯液态有机物该有机物热稳定性较强；该有机物与杂质的 _相差较大重结晶常用于分离、提纯固态有机物杂质在所选溶剂中 _很小或很大；被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受_影响较大2分离提纯有机化合物常用的方法。(1)蒸馏和重结晶。沸点溶解度温度(2)萃取和分液。常用的萃取剂： _、_、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。苯CCl4互不相溶溶解性液-液萃取：利用有机物在两种_的溶剂中的_不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。固-液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。【题组训练】例9有机物 A 可由葡萄糖发酵得到，也可以从牛奶中提取。纯净的 A 为无色粘稠液体，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倍试通过计算填空：(1)A的相对分子质量为_将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，发现两者分别增重5.4 g和 13.2 g(2)A的分子式为_（续表）A的核磁共振氢谱图如下：实验步骤解释或实验结论另取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中含有_种氢原子(5)综上所述，A的结构简式为_思路指导：不同化学环 种数：等于吸收峰的个数境的氢原子 个数比：与吸收峰的面积成正比解析：(1)A 的密度是相同条件下H2 密度的45 倍，相对分子质量为45290。9.0 g A 的物质的量为0.1 mol。(2)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0.3mol CO2。1 mol A 中含有 6 mol H (6 g)、3 mol C(36 g)，则含有(90636) g48 g 氧，即3 mol，所以A 的分子式为C3H6O3。(3)0.1 mol A 跟足量的NaHCO3 粉末反应，生成2.24 LCO2(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的氢原子。(5)综上所述，A 的结构简式为。答案：(1)90 (2)C3H6O3(3)COOHOH(4)4(5)例10在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为32 的化合物是()。解析：A 中有2 种氢，个数比为31；B 中据镜面对称分析知有3 种氢，个数比为311；C 中据对称分析知有3 种氢，个数比为134；D 中据对称分析知有2 种氢，个数比为32。答案：D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苯(苯酚)NaOH 溶液分液D甲烷(乙烯)KMnO4 酸性溶液洗气例11为了提纯下列物质(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()。解析：A 中向试样中加入溴水，己烯与Br2 反应的产物与己烷仍互溶，用分液法不能将己烷提纯；B 中除去淀粉中的NaCl可用渗析的方法；D 中用KMnO4 酸性溶液除去甲烷中的乙烯，又引入杂质CO2。答案：C规律方法有机化合物分子式和结构的确定1有机物分子式的确定。(1)元素分析。定性分析：用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后 CCO2，HH2O。定量分析：将一定量有机物燃烧后分解为简单有机物；测定各产物的量，从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式。(2)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。2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。官能团试剂判断依据溴水或酸性高锰酸钾溶液溶液褪色（续表）官能团试剂判断依据X(X表示卤原子)NaOH溶液、AgNO3(HNO3)溶液有AgX沉淀OH(醇)酸性高锰酸钾溶液溶液褪色OH(酚)浓溴水或氯化铁溶液产生白色沉淀或溶液呈紫色CHO新制氢氧化铜悬浊液或银氨溶液产生红色沉淀或形成银镜COOH碳酸钠溶液或新制氢氧化铜悬浊液产生气体或蓝色溶液(2)物理方法：红外光谱。分子中化学键或官能团可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，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。核磁共振氢谱图。不同化学环 种数：等于吸收峰的个数境的氢原子 个数比：与吸收峰的面积成正比典例化合物 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 1223，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图。关于 A 的下列说法中，正确的是()。AA 分子属于酯类化合物，在一定条件下能发生水解反应BA 在一定条件下可与 4 mol H2 发生加成反应C符合题中 A 分子结构特征的有机物有 2 种D与 A 属于同类化合物的同分异构体只有 2 种思路指导：解答有机物结构式的题目时，抓住以下两个要点：(1)要重视图谱提供的信息，能从图上获得相对分子质量、化学键及官能团、氢原子种数和数目比等重要信息，在中学阶段能达到从图中获取信息就可以；(2)借助图谱提供的信息，结合题目的条件，推导分子式、结构式等。解析：因化合物 A 中有4 类氢原子，结合其分子式可知个数分别为1、2、2、3，又因为A 是一取代苯结构()，苯环上有三类氢原子，个数分别为1、2、2，所以剩余侧链上的3个氢等效，为CH3，结合红外光谱知，A 中含有酯基，可以；与A 同类的同分异构体应为5水解，A 为种。答案：A应用有机物A 只含有C、H、O 三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g 该有机物完全燃烧生成 44.0 g CO2 和 14.4 gH2O；质谱图表明其相对分子质量为 84，红外光谱分析表明 A分子中含有 OH 键和位于分子端的 CC 键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为 611。(1)A 的分子式是_。(2)下列物质中，一定条件下能与 A 发生反应的是_(填字母)。AH2C酸性 KMnO4 溶液BNaDBr2(3)A 的结构简式是_。(4)有机物 B 是 A 的同分异构体，1 mol B 可与 1 mol Br2 加成。该有机物中所有碳原子在同一个平面上，没有顺反异构现象。B 的结构简式是_。(2)A 分子中含有CC 键，能与H2、Br2 发生加成反应，能与酸性KMnO4 溶液发生氧化反应；含有羟基，能与Na 发生置换反应。(3) 根据A 的核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比 为611，说明A 中有三种类型的氢原子，个数之比为611，再结合A 中含有OH 键和位于分子端的CC 键，则其结构简式为。(4)根据1 mol B 可与1 mol Br2 加成，可以推断B 分子中含有1 个碳碳双键，再结合B 没有顺反异构体，则其结构简式为CCH3CH3CHCHO。(2)ABCD答案：(1)C5H8O(3)(4)