2021高三化学人教版一轮学案：第十二章 第一节　认识有机化合物 Word版含解析

2021高三化学人教版一轮学案：第十二章 第一节　认识有机化合物 Word版含解析

www.ks5u.com 第十二章　有机化学基础(选修5)‎ 第一节　认识有机化合物 最新考纲：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物理方法(如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等)。4.能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。5.能正确命名简单的有机化合物。‎ 核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识有机物的多样性，能按不同的标准对有机物进分类，并认识有机物的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知：可以通过分析、推理等方法认识有机物的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。‎ 知识点一　有机化合物分类和官能团 ‎1.根据分子组成中是否有C、H以外的元素，分为烃和烃的衍生物。‎ ‎2.根据分子中碳骨架的形状分类 ‎3.按官能团分类 ‎(1)相关概念 烃的衍生物：烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所代替，衍生出一系列新的有机化合物。‎ 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。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1.有机物一定含碳、氢元素(　×　)‎ 提示：有机物四氯化碳中没有氢元素。‎ ‎2.官能团相同的物质一定是同一类物质(　×　)‎ 提示：酚、醇的官能团相同，但属于不同类物质。‎ ‎3.含有醛基的有机物一定属于醛类(　×　)‎ 提示：‎ 醛类物质是醛基与烃基相连的化合物，而含有醛基的不一定是醛，比如甲酸及其盐、甲酸某酯、葡萄糖等。‎ ‎4. 、—COOH的名称分别为苯、酸基(　×　)‎ 提示：—COOH的名称为羧基。‎ ‎5.醛基的结构简式为“—COH”(　×　)‎ 提示：醛基的结构简式为“—CHO”或“OHC—”。‎ ‎6.含有苯环的有机物属于芳香烃(　×　)‎ 提示：芳香烃指的是含有苯环的烃类物质。‎ ‎7. 互为同系物(　×　)‎ 提示：二者结构不相似，前者为酚，后者为芳香醇。‎ ‎1.链状有机物可以含有支链，且支链可多可少，但支链不能是环状。‎ ‎2.官能团的书写必须注意规范性，常出现的错误有把“”错写成“C===C”，“—CHO”错写成“CHO—”或“—COH”。‎ ‎3.苯环不属于官能团，但是芳香化合物与链状有机物或脂环有机物相比，有明显不同的化学特征，这是由苯环的特殊结构所决定的。‎ ‎4.醇类和酚类物质的官能团都是羟基(—OH)，二者的差别是羟基是否直接连在苯环上，羟基直接连在苯环上的是酚类，如，羟基不直接连在苯环上的是醇类，如。‎ ‎5.含有醛基的有机物不一定属于醛类，如甲酸、甲酸盐、甲酸某酯等，虽然有醛基，但不与烃基相连，不属于醛类。‎ ‎1.按官能团分类，下列说法正确的是(　B　)‎ A. 属于芳香化合物 B. 属于羧酸 C. 属于醛类 D. 属于酚类 解析：A项，该物质为环己醇，不含苯环，所以不属于芳香族化合物，错误；B项，苯甲酸分子中含有羧基，所以属于羧酸，正确；C项，该物质中含有羰基，不含醛基，所以不属于醛类，错误；D项，羟基与苯环直接相连的烃的衍生物为酚类，而该物质中羟基与链烃基相连，所以属于醇类，错误。‎ ‎2.已知某有机物X的结构简式如图所示，下列有关叙述正确的是(　C　)‎ A.X的化学式为C10H12O6‎ B.X含有的官能团只有羧基、羟基 C.X含有的官能团为羧基、酯基、羟基 D.X含有的官能团为羧基、酯基、羟基、苯基 解析：X的化学式为C10H10O6；X含有的官能团为羧基、酯基、羟基，C正确。‎ ‎3.下列物质的类别与所含官能团都正确的是(　C　)‎ A.①②③④⑤ B．②③④‎ C.②④⑤ D．仅②④‎ 解析：①属于醇类，③属于酯类。‎ ‎4.下列有机化合物中都含有多个官能团，用字母代号填空。‎ ‎(1)可以看作醇类的是BD。‎ ‎(2)可以看作酚类的是ABC。‎ ‎(3)可以看作羧酸类的是BCD。‎ ‎(4)可以看作酯类的是E。‎ ‎5.按官能团的不同，可以对有机物进行分类，请指出下列有机物的类别，填在横线上。‎ ‎(1)CH3CH2CH2OH醇。‎ ‎(2) 酚。‎ ‎(3) 芳香烃(或苯的同系物)。‎ ‎(4) 酯。‎ ‎(5) 卤代烃。‎ ‎(6) 烯烃。‎ ‎(7) 羧酸。‎ ‎(8) 醛。‎ ‎6.陌生有机物中官能团的识别 ‎(1) 中含氧官能团的名称是(醇)羟基。‎ ‎(2)中含氧官能团的名称是(酚)羟基、酯基。‎ ‎(3)HCCl3的类别是卤代烃，C6H5CHO中的官能团是醛基。‎ ‎(4) 中显酸性的官能团是羧基(填名称)。‎ ‎(5) 中含有的官能团名称是碳碳双键、酯基、羰基。‎ 解析：(1)—OH连在—CH2—上，应为醇羟基。‎ ‎(2)—OH直接连在苯环上，为酚羟基，为酯基。‎ ‎(3)HCCl3中含有氯原子，属于卤代烃，—CHO为醛基。‎ ‎(4)—NH2显碱性。‎ 知识点二　有机物的命名和表示方法 ‎1.有机化合物中碳原子的成键特点 ‎2.有机物组成和结构的几种表示方法 表示方法 实例 含义 分子式 C2H4‎ 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目 最简式(实验式)‎ CH2‎ ‎①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；②由最简式可求出最简式的相对质量；③分子式是最简式的整数倍 电子式 用“·”或“×”表示原子最外层电子成键情况的式子 ‎(续表)‎ 表示方法 实例 含义 结构式 ‎①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型 结构简式 CH2＝CH2‎ 结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)‎ 键线式 以线示键，每个折点和线端点处表示有一个碳原子，并以氢原子补足四价 球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)‎ 比例模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 ‎3.烃的命名 ‎(1)烷烃的命名 ‎①烷烃的习惯命名法 如C5H12的同分异构体有3种，其结构简式分别为 CH3CH2CH2CH2CH3、、‎ ‎，用习惯命名法分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷。‎ ‎②烷烃的系统命名法 a．几种常见烷基的结构简式 b．命名步骤 ‎(2)烯烃和炔烃的命名 ‎(3)苯及其同系物的命名 ‎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，如果两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯。‎ ‎②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。‎ ‎4．烃的衍生物的命名注意事项 ‎①烯、炔、醛、酸、酯……指的是官能团。‎ ‎②二、三、四……是指官能团的个数。‎ ‎③1、2、3……指官能团或取代基的位置。(醛、羧酸的官能团在链端，支链定位默认官能团为1号)‎ ‎④甲、乙、丙、丁……是指碳原子数。‎ ‎⑤‎ 含有官能团的有机物在命名时，都要选择含有或连有该官能团的最长碳链为主链，且编号时应使该官能团的位次最小，且要点明所含官能团的数目。‎ ‎5．多官能团物质的命名 命名含有多个不同官能团化合物的关键在于要选择优先的官能团作为母体。官能团作为母体的优选顺序为(以“>”符号表示优先)：羧酸>酯>醛>酮>醇>胺，如名称为聚甲基丙烯酸甲酯。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．按系统命名法的名称为3,3二甲基2乙基戊烷(　×　)‎ 提示：按系统命名法命名为3,3,4三甲基己烷。‎ ‎2．的名称为2羟基丁烷(　×　)‎ 提示：该有机物的名称应该为2丁醇。‎ ‎3．按系统命名法的名称为2,5,6三甲基4乙基庚烷(　×　)‎ 提示：按系统命名法命名为2,3,6三甲基4乙基庚烷。‎ ‎4．的名称为2,2,3三甲基戊烷(　√　)‎ ‎5．的名称为2甲基3丁炔(　×　)‎ 提示：该有机物名称为3甲基1丁炔。‎ ‎6．的名称为2甲基3丁醇(　×　)‎ 提示：该有机物正确命名为3甲基2丁醇。‎ ‎7．CH2Cl—CH2Cl的名称为二氯乙烷(　×　)‎ 提示：该有机物正确命名为1,2二氯乙烷。‎ ‎1．有机物系统命名中常见的错误 ‎(1)主链选取不当(不包含官能团，不是主链最长、支链最多的碳链)。‎ ‎(2)编号错(官能团的位次不是最小，取代基位次之和不是最小)。‎ ‎(3)支链主次不分(不是先简后繁)。‎ ‎(4)“—”、“，”忘记或用错。‎ ‎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、烃的含氧衍生物等 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“，”隔开，阿拉伯数字与汉字之间用“”隔开，汉字之间不用任何符号 ‎1．(2020·山东寿光现代中学月考)下列化学用语正确的是(　C　)‎ A．四氯化碳的电子式：‎ B．丙烷分子的比例模型：‎ C．2乙基1,3丁二烯的键线式：‎ D．聚氯乙烯的结构简式：‎ 解析：氯原子未成键的孤电子对未画出，A错误；图中模型为丙烷的球棍模型，B错误；键线式用短线表示化学键，交点、端点是碳原子，C原子、H原子不标出，故2乙基1,3丁二烯分子的键线式为 ‎，C正确；聚氯乙烯的结构简式为，D错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　B　)‎ A．的系统命名为3,4,4三甲基己烷 B．(CH3)2CHCH＝CH2的系统命名为3甲基1丁烯 C．的系统命名为1,3,4三甲苯 D．CH3CCl(CH3)2的系统命名为2甲基1氯丙烷 解析：A项的系统命名为3,3,4三甲基己烷，A错误；(CH3)2CHCH＝CH2名称为3甲基1丁烯，B正确；C项的系统命名为1,2,4三甲苯，C错误；CH3CCl(CH3)2的系统命名为2甲基2氯丙烷，D错误。‎ ‎3．(2020·黑龙江大庆第一中学月考)某烃和H2加成后得到2,2二甲基丁烷，该烃的名称可能是(　B　)‎ ‎①2,2二甲基1丁烯 ②3,3二甲基1丁烯 ‎③3,3二甲基1丁炔 ④2,3二甲基1,3丁二烯 A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④‎ 解析：2,2二甲基丁烷的碳链结构为 ‎，2,2二甲基丁烷相邻碳原子之间各去掉1个氢原子形成双键，从而得到烯烃，根据2,2二甲基丁烷的碳链结构可知，相邻碳原子之间各去掉1个氢原子形成双键只有一种情况，所以该烯烃的碳链结构为，该烯烃的名称为3,3二甲基1丁烯，同理，若含碳碳三键，则为3,3二甲基1丁炔，故符合题意的有②③。‎ ‎4．下列有机物命名正确的是(　B　)‎ 解析：A命名为1,2,4三甲苯；C命名为2丁醇；D命名为3甲基1丁炔。‎ ‎5．用系统命名法给有机物命名 ‎(1) 命名为3,3,4三甲基己烷。‎ ‎(2) 命名为2甲基2戊烯。‎ ‎(3) 的名称为乙苯。‎ 的名称为苯乙烯。‎ ‎(4)CH2＝CHCH2Cl的名称为3氯1丙烯。‎ ‎(5) 命名为4甲基2戊醇。‎ ‎(6) 命名为2乙基1,3丁二烯。‎ ‎(7)C4H9Cl的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢，则其化学名称为2甲基2氯丙烷。‎ ‎(8)CH2＝CHCOONa发生聚合反应可得到一种高吸水性树脂，该树脂的名称为聚丙烯酸钠。‎ 解析：(7)核磁共振氢谱表明C4H9Cl只有一种化学环境的氢，说明该分子的结构简式为，其系统命名为2甲基2氯丙烷。(8)CH2＝CHCOONa聚合后的产物为，其名称为聚丙烯酸钠。‎ ‎6．(1)(2018·全国卷Ⅰ节选)ClCH2COOH的化学名称为氯乙酸。‎ ‎(2)(2018·天津节选) 的系统命名为1,6己二醇。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅲ节选) 的化学名称是三氟甲苯。‎ ‎(4)(2017·天津卷节选) 的名称为2硝基甲苯或邻硝基甲苯。‎ ‎(5)(2016·全国卷Ⅲ节选) 的化学名称为苯乙炔。‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅱ节选)HOCH2CH2CHO的化学名称为3羟基丙醛(或β羟基丙醛)。‎ 知识点三　有机物的结构 ‎1．同分异构体的类型 ‎(1)碳链异构：如CH3CH2CH2CH3和 ‎(2)位置异构：如CH2＝CHCH2CH3和CH3CH＝CHCH3。‎ ‎(3)官能团异构：如CH3CH2OH和CH3—O—CH3。‎ ‎(4)立体(顺反)异构：如 互为顺反异构。‎ ‎2．常见的官能团类别异构 官能团类别异构的了解 ‎(1)分子式相同——不饱和度相同 不饱和度为1：、环 不饱和度为2：—C≡C—‎ 不饱和度为4：含苯环 ‎(2)官能团类别不同：如酚—OH，醇—OH，醚基、醛基与羰基、—COOH与。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．同分异构体是同种物质的不同存在形式(　×　)‎ 提示：同分异构体是分子式相同，但结构不同的物质。‎ ‎2．互为同分异构体的物质都是有机物(　×　)‎ 提示：互为同分异构体的物质可能是有机物与无机物，如氰酸铵(NH4CNO)与尿素[CO(NH2)2]。‎ ‎3．相对分子质量相同而结构不同的物质是同分异构体(　×　)‎ 提示：相对分子质量相同的CO、N2不是同分异构体，相对分子质量相同的乙醇与甲酸也不是同分异构体。‎ ‎4．同分异构体可以是同类物质，也可以是不同类别的物质(　√　)‎ ‎5．CH2＝CH2和在分子组成上相差一个CH2，二者互为同系物(　×　)‎ 提示：二者结构不相似，不是同系物的关系。‎ 顺反异构的理解 ‎1．下列物质中最简式相同，但既不是同系物，又不是同分异构体的是(　B　)‎ ‎2．(2020·长春模拟)青蒿素是抗疟特效药，属于萜类化合物，如图所示有机物也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)(　C　)‎ A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 解析：该有机物的一氯取代物的种类如图，共7种，C正确。‎ ‎3．下列说法正确的是(　D　)‎ A．分子式为C4H10O的醇，能在铜催化和加热条件下被氧气氧化为醛的同分异构体共有4种 B．2氯丁烷与NaOH乙醇溶液共热的反应产物中一定不存在同分异构体 C．3甲基3乙基戊烷的一氯代物有5种 D．分子式为C7H8O的有机物，能与氯化铁溶液发生显色反应的同分异构体共有3种 解析：A项，C3H7—CH2OH能被氧化成醛，故只有2种，错误；B项，2氯丁烷消去时可生成1丁烯或2丁烯，二者互为同分异构体，错误；C项，3甲基3乙基戊烷的碳骨架为，其中有3种不同的H原子，一氯代物有3种，错误；D项，C7H8O属于酚类的同分异构体共有3种，正确。‎ ‎4．分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有(　A　)‎ A．8种 B．7种 C．6种 D．5种 解析：能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基，如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构，如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种，如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。‎ ‎5．(2020·乌鲁木齐模拟)分子式为C7H7Cl，且分子中含有苯环的同分异构体有(不考虑立体异构)(　B　)‎ A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 解析：分子式为C7H7Cl且分子中含有苯环的同分异构体的结构简式为 ，共4种，选B。‎ ‎6．(2020·合肥二模)与F()官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有8种(不含立体结构)，其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的是 (写结构简式)。‎ 解析：F中含有2个羧基，与F官能团种类和数目完全相同的同分异构体有 ‎ ，共8种。其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的结构简式为 ‎。‎ ‎7．(1)抗结肠炎药物有效成分的结构简式为 ‎，它的同分异构体中，符合下列条件的有10种。‎ ‎①遇FeCl3溶液有显色反应　②分子中甲基与苯环直接相连　③苯环上共有三个取代基 ‎(2)写出符合下列要求的的同分异构体的结构简式：。‎ ‎①苯环上只有两个取代基　②能使溴的CCl4溶液褪色，且在酸性条件下能发生水解　③核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2‎ ‎(3)D是化合物B(CH2＝CHCH2Br)的一种同分异构体，其核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢，且峰面积之比为4∶1，D的结构简式为。‎ 解析：(1)遇FeCl3溶液有显色反应，说明含有酚羟基；分子中甲基与苯环直接相连，苯环上共有三个取代基，则三个取代基分别是硝基、甲基和酚羟基。如果硝基和甲基处于邻位，有4种结构；如果硝基和甲基处于间位，有4种结构；如果硝基和甲基处于对位，有2种结构，所以符合条件的同分异构体有10种。(2)能使溴的CCl4溶液褪色，说明含有碳碳双键，在酸性条件下能发生水解，说明含有酯基，核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2，苯环上只有两个取代基，符合上述条件的有机物结构简式为 ‎。(3)核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢，且峰面积之比为4∶1，说明其结构高度对称，则D的结构简式为。‎ 素养一　有序思维突破同分异构体的书写及数目判断 ‎1．同分异构体的书写规律 ‎(1)烷烃 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：‎ ‎(2)具有官能团的有机物 一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。‎ 例：(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)‎ ‎①碳链异构 ‎②位置异构 ‎ ‎ ‎③官能团异构 C—C—O—C—C ‎(3)芳香族化合物 侧链的个数及侧链异构―→侧链的邻、间、对位置 规律：苯环上有2个取代基—3种同分异构体 ‎(4)酯类同分异构体 书写酯类物质的同分异构体时，可采用逐一增加碳原子的方法。如C8H8O2含苯环的属于酯类的同分异构体为甲酸某酯：‎ ‎(5)限定条件下的同分异构体的书写及注意问题 a．根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。‎ 常见限定条件 对应的官能团或结构 能与NaHCO3或Na2CO3反应放出气体 ‎—COOH 能与钠反应产生H2‎ ‎—OH或—COOH 能与Na2CO3反应 ‎—OH(酚)或—COOH 能与NaOH溶液反应 ‎—OH(酚)或—COOH或 ‎—COOR或—X 能发生银镜反应 ‎—CHO(包括HCOOR)‎ 能与FeCl3发生显色反应 ‎—OH(酚)‎ 能发生水解反应 ‎—COOR或—X或 ‎—CONH—‎ 既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应)‎ HCOOR ‎(续表)‎ b.结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。‎ c．确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。‎ ‎2．同分异构体数目判断方法 ‎(1)记忆法：记住一些常见有机物同分异构体数目，如 ‎①凡只含一个碳原子的分子均无异构体；‎ ‎②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔无异构体；‎ ‎③4个碳原子的烷烃有2种异构体，5个碳原子的烷烃有3种异构体，6个碳原子的烷烃有5种异构体。‎ ‎(2)一取代产物数目的判断 ‎①基元法：例如丁基有四种异构体，则丁醇、戊醛、戊酸等都有四种同分异构体。记忆：丁基(4种)、丙基(2种)、甲基(1种)、乙基(1种)‎ ‎②替代法：例如二氯苯(C6H4Cl2)有三种同分异构体，四氯苯也有三种同分异构体(将H替代Cl)；又如CH4的一氯代物只有一种，新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有一种。‎ ‎③等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，判断等效氢原子的三条原则是：‎ 原则 举例 同一碳原子上的氢原子是等效的 CH4中的4个氢原子等效 同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的 C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效 处于对称位置上的氢原子是等效的 CH3CH3中的6个氢原子等效、乙烯分子中的4个H等效、苯分子中的6个氢原子等效、(CH3)3CC(CH3)3上的18个氢原子等效 ‎(3)二取代或多取代产物的数目判断 定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体的数目判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。‎ ‎1．(2020·武汉模拟)下列有机物的同分异构体数目最多的是(不考虑立体异构)(　D　)‎ A．C5H12 B．甲苯的一氯代物 C．C3H6Cl2 D．含苯环的C7H8O 解析：C5H12是戊烷，有3种同分异构体；甲苯的一氯代物有4种(取代甲基上的氢有1种，取代苯环上的氢有3种)；C3H6Cl2的同分异构体有4种(2个氯原子在同一个碳原子上时有2种，2个氯原子在不同碳原子上时有2种)；含苯环的C7H8O的同分异构体有5种。‎ ‎2．(2020·辽宁实验中学模拟)2氨基5硝基苯甲醚俗称红色基B，主要用于棉纤维织物的染色，也用于制金黄、枣红、黑等有机颜料，其结构简式如下所示，则氨基与硝基直接连在苯环上并呈对位时的红色基B的同分异构体数目为(　C　)‎ A．5种 B．8种 C．9种 D．10种 解析：先考虑官能团异构有醚、醇、酚，属于醚时，位置异构有1种，为，属于醇时，位置异构有2种，分别为 ‎，属于酚时，羟基有2种位置，再考虑甲基的位置，共有6种，分别为 所以氨基与硝基直接连在苯环上并呈对位时的红色基B的同分异构体数目为9。‎ ‎3．(2020·河南南阳模拟)下列叙述不正确的是(　B　)‎ A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种 B．分子式符合C5H11Cl的化合物有6种 C．已知二氯苯有3种同分异构体，则四氯苯的同分异构体的数目为3‎ D．菲的结构简式为，它与硝酸反应，可生成5种一硝基取代物 解析：本题考查限定条件下同分异构体数目的判断，涉及丙基的结构、苯环上的二取代物数目、一氯戊烷、四氯苯和菲的一硝基取代物。甲苯苯环上的H原子有3种，含3个碳原子的烷基的结构有2种：正丙基和异丙基，所以取代后的产物的结构有2×3＝6种，A正确；分子式符合C5H11Cl的化合物是戊烷的一氯取代物，戊烷有3种同分异构体，正戊烷有3种H原子，异戊烷有4种H原子，新戊烷有1种H原子，所以戊烷的一氯取代物有8种，B错误；四氯苯可看作六氯苯中的2个氯原子被氢原子取代的产物，二氯苯有3种同分异构体，则四氯苯也应有3种，C正确；根据菲的结构简式可知其为轴对称结构，分子中有5种H原子，则其一硝基取代物有5种，D正确。‎ ‎4．(2020·江西南康中学月考)已知：‎ RCH2OHRCHORCOOH 某有机物X的化学式为C6H14O，能和钠反应放出氢气。X经酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液氧化最终生成Y(C6H12O2)，若不考虑立体结构，所有可能的X和Y在一定条件下生成的酯最多有(　D　)‎ A．4种 B．8种 C．32种 D．64种 解析：本题考查醇和羧酸的酯化反应产物的数目判断。依据信息得出：只有含“—CH2OH”的醇能被氧化成羧酸，符合条件的醇相当于正戊烷、异戊烷、新戊烷分别有一个氢原子被“—CH2OH”取代，共有3＋4＋1＝8种，则氧化后对应的羧酸也有8种，相互间生成的酯共有8×8＝64种，故选D。‎ ‎5．完成下列填空：‎ ‎(1)(2018·全国卷Ⅰ) ‎ 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) 。‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅱ)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9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。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅱ)L是的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反应，1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应，L共有6种。‎ ‎(4)(2016·全国卷Ⅰ)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是的同分异构体，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成‎44 g CO2，W共有12种(不含立体异构)。‎ 解析：(1)根据题意知，满足条件的E的酯类同分异构体具有高度对称结构，则满足条件的同分异构体为 ‎ ‎ ‎(2)结合图示可知B的分子式为C6H10O4，即F的分子式也为C6H10O4，其摩尔质量为‎146 g·mol－1,‎7.30 g F的物质的量为＝0.05 mol，结合0.05 mol F与饱和NaHCO3溶液反应生成‎2.24 L(0.1 mol)CO2可知1 mol F中含2 mol—COOH，则F的结构中，主链上含有4个碳原子时有6种情况，即 (数字表示另一个—COOH的位置，下同)和；主链含3个碳原子时有3种情况，即，则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中吸收峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。‎ ‎(3)L是的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反应，1 mol的L可与2 mol的Na2CO3‎ 反应，说明L的分子结构中含有2个酚羟基和一个甲基，当2个酚羟基在邻位时，苯环上甲基的位置有2种，当2个酚羟基在间位时，苯环上甲基的位置有3种，当2个酚羟基在对位时，苯环上甲基的位置有1种，只满足条件的L共有6种。‎ ‎(4)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是 的同分异构体，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成‎44 g CO2，说明W分子中含有2个—COOH，则其可能的支链情况有四种，它们分别是：—COOH、—CH2CH2COOH；—COOH、—CH(CH3)COOH；2个—CH2COOH；—CH3、—CH(COOH)2四种情况，它们在苯环的位置可能是邻位、间位、对位，故W可能的同分异构体种类共有4×3＝12种(不含立体异构)。‎ 素养二　有机化合物中共直线、共平面的判断 ‎1．熟练掌握四种典型结构 ‎(1)甲烷型：四面体结构，碳原子与四个原子形成四个共价键时，空间结构都是四面体结构、五个原子中最多有三个原子共平面。‎ ‎(2)乙烯型：平面结构，位于乙烯型结构上的六个原子一定共平面。‎ ‎(3)乙炔型：直线形结构，位于乙炔型结构上的四个原子一定在一条直线上，也一定共平面。‎ ‎(4)苯型：平面六边形结构，位于苯环上的十二个原子一定共平面，并且处于对角线的四个原子共线。‎ ‎2．注意键的旋转 ‎(1)在分子中，形成单键的原子可以绕键轴旋转，而形成双键、三键等其他键的原子不能绕轴旋转。‎ ‎(2)若平面间靠单键相连，所连平面可以绕轴旋转，可能旋转到同一平面上，也可能旋转后不在同一平面上。‎ ‎(3)若平面间被多个点固定，则不能旋转，一定共平面。如分子中所有环一定共面。‎ ‎3．恰当地拆分复杂分子 观察复杂分子的结构，先找出类似于甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的结构，再将对应的空间构型及键的旋转等知识进行迁移即可解决有关原子共面、共线的问题。‎ 特别要注意的是，苯分子中处于对位的两个碳原子以及它们所连的两个氢原子，这四个原子是在一条直线上的。‎ ‎1．对甲苯丙烯酸的结构简式为。下列说法错误的是(　D　)‎ A．对甲苯丙烯酸的分子式为C10H10O2‎ B．对甲苯丙烯酸能发生的反应类型有加成、取代、氧化 C．对甲苯丙烯酸中所有碳原子有可能共平面 D．对甲苯丙烯酸能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，其原理相同 解析：A项正确；B项，含碳碳双键，可以发生加成、氧化反应，含羧基能发生酯化(取代)反应，正确；C项，苯环上所有原子共平面，乙烯结构中的所有原子共平面，这两个平面通过单键的旋转可以重合，正确；D项，使酸性高锰酸钾溶液褪色发生氧化反应，使溴水褪色发生加成反应，原理不同，错误。‎ ‎2．某烃结构简式如下：‎ ‎，有关说法正确的是(　A　)‎ A．该分子中有6个碳原子一定在同一条直线上 B．该分子中有8个碳原子可能在同一条直线上 C．该分子中所有碳原子不可能都在同一平面上 D．该分子中所有氢原子可能在同一平面 解析：分子中存在—C≡C—的直线结构，与—C≡C—相连的苯环上的碳原子、对位位置的碳原子、连接—C≡C—的中的碳原子处于同一直线上，故在同一直线上的碳原子数为6，A正确、B错误；在中，—C≡C—形成的直线处于苯环平面内，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，通过旋转连接的单键可能使甲基中碳原子处于形成的平面，所以最多有12个C原子共面，即所有的碳原子都可能在同一平面内，C错误；甲基是正四面体结构，所有氢原子不可能在同一平面内，D错误。‎ ‎3．(2020·河北衡水中学调研)某有机物的结构简式如图所示，下列有关该有机物的说法不正确的是(　D　)‎ A．苯环上的一氯代物有3种 B．含有2种官能团 C．能发生氧化反应、取代反应、还原反应 D．分子中的所有碳原子一定共面 解析：本题考查有机物结构和性质，侧重考查苯环上一卤代物判断、官能团识别、反应类型和原子共面判断。由题给结构简式可知，该有机物分子中苯环上有3种不同化学环境的H原子，则该有机物苯环上的一氯代物有3种，A正确；该有机物分子中含有羧基和碳碳双键2种官能团，B正确；该有机物能发生氧化反应(有碳碳双键、可燃烧)、取代反应(烃基可以和卤素单质发生取代反应，羧基可以发生酯化反应等)、还原反应(碳碳双键和氢气加成等)，C正确；由于碳碳单键可以自由旋转，该有机物分子中所有的碳原子不一定共面，D错误。‎ ‎4．(2020·山西大学附中诊断)化合物X是一种医药中间体，其结构简式如图所示。下列有关X的说法正确的是(　C　)‎ A．分子中两个苯环一定处于同一平面 B．不能与饱和碳酸钠溶液反应 C．在酸性条件下水解，水解产物只有一种 D．1 mol化合物X最多能与2 mol NaOH反应 解析：本题考查两个苯环共平面的判断。该有机物分子中两个苯环连接在同一饱和碳原子上，而碳碳单键可自由旋转，则分子中两个苯环不一定处于同一平面，A错误；该有机物分子中含有羧基，可与碳酸钠溶液反应，B错误；该有机物属于环酯，由题给结构简式可知其酸性条件下水解产物只有一种，C正确；1个X分子中含有1个酯基和1个羧基，且该酯基可水解生成酚羟基和羧基，则1 mol该有机物最多能与3 mol NaOH反应，D错误。‎ 知识点四　研究有机物的步骤与方法 ‎1．研究有机化合物的基本步骤 ‎2．分离、提纯有机化合物的常用方法 ‎(1)萃取、分液 类型 原理 液液萃取 利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将有机物从一种溶剂中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 ‎(2)蒸馏和重结晶 适用现象 要求 蒸馏 常用于分离、提纯液态有机物 ‎①该有机物热稳定性较强 ‎②该有机物与杂质的沸点相差较大 重结晶 常用于分离、提纯固态有机物 ‎①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大 ‎②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大 ‎3.有机物分子式的确定 ‎(1)元素分析 ‎(2)相对分子质量的测量——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)有机物分子式确定的常用方法——商余法 ‎①先求有机物的相对分子质量 a．M＝‎22.4 L·mol－1·ρg·L－1(标准状况下)‎ b．M＝D·M′‎ c．M＝M‎1a1%＋M‎2a2%＋……‎ ‎②再利用“商余法”求分子式 设烃的相对分子质量为M，则 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。‎ ‎4．分子结构的鉴定 ‎(1)化学方法 利用特征反应鉴定出官能团，再进一步确认分子结构。常见官能团的特征反应：‎ 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键 或碳碳三键 溴的CCl4溶液 红棕色褪去 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 卤素原子 NaOH溶液，AgNO3和稀硝酸的混合液 有沉淀产生 醇羟基 钠 有氢气放出 酚羟基 FeCl3溶液 显紫色 浓溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜生成 新制Cu(OH)2悬浊液 有砖红色沉淀产生 羧基 NaHCO3溶液 有CO2气体放出 ‎(2)物理方法 ‎①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。‎ ‎②核磁共振氢谱 ‎③不饱和度 不饱和度又称缺氢指数，即有机物分子中的氢原子与和它碳原子数相等的链状烷烃相比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1，用Ω表示。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．某有机物中碳、氢原子个数比为1∶4，则该有机物一定是CH4(　×　)‎ 提示：碳、氢原子个数比为1∶4的有机物可能是甲烷或甲醇。‎ ‎2．有机物完全燃烧后仅生成CO2和H2O，则该有机物中一定含有C、H、O三种元素(　×　)‎ 提示：不一定含有氧元素，应根据具体的质量变化确定是否含有氧元素。‎ ‎3．质谱法可以测定有机物的相对分子质量，而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型(　×　)‎ 提示：核磁共振氢谱图用于确定有机物的氢原子种类及数目。‎ ‎4．有机物核磁共振氢谱中会出现三组峰，且峰面积之比为3∶1∶1(　√　)‎ ‎5．可以用溴水鉴别烷烃、烯烃、苯的同系物(　×　)‎ 提示：烷烃、苯的同系物遇到溴水的现象相似，不能鉴别二者。‎ ‎6．甲醚与乙醇的分子式均为C2H6O，可利用红外光谱法加以鉴别(　√　)‎ ‎1．实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是分子式，如实验式为CH4O，则分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。‎ ‎2．实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为分子式，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，则分子式为C2H6O2。‎ ‎1．(2020·河南洛阳统考)海洋动物海鞘中含有种类丰富、结构新颖的次生代谢产物，是海洋抗肿瘤活性物质的重要来源之一。一种从海鞘中提取具有抗肿瘤活性的天然产物的流程如下：‎ 下列关于该流程各步骤的说法中，错误的是(　C　)‎ 选项 步骤 采用装置 主要仪器 A ‎①‎ 过滤装置 漏斗 B ‎②‎ 分液装置 分液漏斗 C ‎③‎ 蒸发装置 坩埚 D ‎④‎ 蒸馏装置 蒸馏烧瓶 解析：由流程可知，步骤①是分离固液混合物，其操作为过滤，需要漏斗、烧杯等仪器；步骤②是分离互不相溶的液体混合物，需进行分液，要用到分液漏斗等仪器；步骤③是从溶液中得到固体，操作为蒸发，需要蒸发皿等仪器；步骤④是从有机化合物中，利用蒸馏的方法得到甲苯，需要蒸馏烧瓶等仪器，则错误的为C。‎ ‎2．(2020·天津宝坻区高中八校联考)以下研究有机物的叙述不正确的是(　D　)‎ A．质谱法可以快速、微量、精确测定相对分子质量 B．燃烧法是确定有机物成分的有效方法之一 C．从红外光谱图上可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息 D．从核磁共振氢谱图上只能推知有机物分子中氢原子的类型 解析：质谱法可以快速、微量、精确测定有机物的相对分子质量，A正确；利用燃烧法，能将有机物分解为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式，B正确；不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上处于不同的位置，所以红外光谱图能确定有机物分子中的化学键或官能团，C正确；从核磁共振氢谱图上可以推知有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目，D错误。‎ ‎3．(2020·北京师大附中检测)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C8H8O2。A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱如图。关于A的下列说法中，不正确的是(　D　)‎ A．A分子属于酯类化合物 B．A在一定条件下可与H2发生加成反应 C．符合题中A分子结构特征的有机物不只有一种 D．与A属于同类化合物的同分异构体只有2种 解析：根据核磁共振氢谱图可知，有机物A的结构简式为；含有酯基，属于酯类化合物，A正确；有机物A中含有苯环，可以与氢气发生加成反应，B正确；符合题中A分子结构特征的有机物为 ‎，C正确；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，除乙酸酚酯外，还可以是甲酸与酚形成的酯，甲基有邻、间、对三种位置，故其同分异构体数大于2，D错误。‎ ‎4．有机物X完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，元素组成分析发现，该物质中碳元素的质量分数为60.00%，氢元素的质量分数为13.33%，它的核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰。下列关于有机物X的说法不正确的是(　D　)‎ A．含有C、H、O三种元素 B．相对分子质量为60‎ C．分子组成为C3H8O D．结构简式为CH3CHOHCH3‎ 解析：C与H的质量分数之和不是100%，燃烧产物只有二氧化碳和水，推断该有机物中含有O，A正确；N(C)∶N(H)∶N(O)＝(60.00%÷12)∶(13.33%÷1)∶[(100－60.00－13.33)%÷16]＝3∶8∶1，故其实验式可以判断为C3H8O，由于H为8，C为3，满足3×2＋2＝8，故其实验式即为分子式，故相对分子质量为60，B、C正确；核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰，分子式为C3H8O，故结构简式为CH3CH2CH2OH，D错误。‎ ‎5．化合物A经李比希法测得其中含C 72.0%、H 6.67%，其余为氧，质谱法分析得知A的相对分子质量为150。‎ 已知：A分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基；现测出A的核磁共振氢谱有5组峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3；利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得A分子的红外光谱如图所示。‎ ‎(1)A的分子式为C9H10O2。‎ ‎(2)A的结构简式为 (任写一种，下同)。‎ ‎(3)A的芳香类同分异构体有多种，请按要求写出其结构简式。‎ ‎①分子中不含甲基的羧酸。‎ ‎②羟基与苯环直接相连且苯环上只有对位取代基的醛。‎ 解析：(1)C、H、O的个数之比为∶∶＝4.5∶5∶1＝9∶10∶2。根据相对分子质量为150，可求得其分子式为C9H10O2；‎ ‎(2)通过红外光谱图可知，A分子中除含一个苯环外，还含有C—H、C＝O、C—O—C、C—C，所以A的结构简式可为CH3(合理即可)；‎ ‎(3)A的芳香类同分异构体中不含甲基的芳香酸是；羟基与苯环直接相连，又因为含醛基，且只有两个取代基，则其结构简式是 ‎6．测定有机化合物中碳和氢的组成常用燃烧分析法，下图是德国化学家李比希测定有机物组成的装置，氧化铜作为辅助氧化剂，在‎750 ℃‎左右使有机物在氧气流中全部氧化为CO2和H2O，用含有固体氢氧化钠和氯化钙的吸收管分别吸收CO2和H2O。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)甲装置中盛放的是CaCl2。‎ ‎(2)实验开始时，要先通入氧气一会儿，然后再加热，为什么？将装置中的空气排尽，否则会因空气中含有二氧化碳和水蒸气而影响测定结果的准确性。‎ ‎(3)将‎4.6 g有机物A进行实验，测得生成‎5.4 g H2O和‎8.8 g CO2，则该物质中各元素的原子个数比是N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1。‎ ‎(4)经测定，有机物A的核磁共振氢谱示意图如图，则A的结构简式为CH3CH2OH(或C2H5OH)。‎ 解析：(1)NaOH固体不但吸收CO2，也吸收水蒸气，故只能盛放到乙中，甲装置中盛放的是氯化钙。‎ ‎(2)实验前要先通入氧气一会儿，然后再加热。将装置中的空气排尽，否则会因空气中含有二氧化碳和水蒸气而影响测定结果的准确性。‎ ‎(3)n(C)＝＝0.2 mol，‎ n(H)＝2×＝0.6 mol，‎ n(O)＝＝0.1 mol，‎ 即N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1‎ ‎(4)根据核磁共振氢谱图可知有3种不同的氢原子，且个数比为3∶1∶2，即结构简式为CH3CH2OH(或C2H5OH)。‎