高考化学专题复习——有机

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文档介绍

高考化学专题复习——有机

有机化学 本部分知识可分为如下三大块:烃;烃的衍生物;糖类及蛋白质。‎ 在“烃”一章中,主要目的是学习一些有机化学中的基本概念,属有机化学启蒙章节,主要包括:有机物烷、烯、炔的及苯性质,同系物,同分异构体及加成、消去反应等。‎ 无论从考试中的题目含量上,还是知识本身的灵活变通性上,“烃的衍生物”都是有机化学中的核心,也是我们在学习有机化学中应着重花费功夫的地方。包括“醇”、“酚”、“醛”、“羧酸”、“酯”等几大知识块。‎ 在中学阶段,“糖类、蛋白质”知识只能达到初步涉猎的层次,一些基本的概念及知识在本章显得尤为重要。‎ 在有机计算及有机推断中经常用到一个强有力的工具——不饱和度的应用,这在后面的知识中有所叙述。‎ 有机物燃烧前后,掌握压强的变化也是比较重要的能力。‎ 有机实验是很有代表性的,根据一些基本原理设计出新的实验也是我们要掌握的内容。‎ 一、知识基础 ‎1.甲烷的空间结构为正四面体型结构。H—C—H键角为109°28′,应将这个规律推广:凡是一个碳原子周围以4个单键与其它原子相结合,无论这些原子是否相同,所形成的以该碳原子为顶点的键角均约为109°28′,这在判断有机分子中各碳原子是否在同一平面上有着积极的意义。‎ ‎2.烷烃的化学性质:‎ 烷烃在常温下比较稳定,不与强酸、强碱、强氧化剂起反应。‎ ① 取代反应:Cl2与甲烷在光照条件下可以发生取代反应,生成CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4及HCl的混合物。‎ 取代反应是一类范围很广的反应,包括硝化、磺化、酯化及卤代烃或酯类的水解等。‎ ② 氧化:烷烃可以燃烧,生成CO2及H2O ③ 高温分解、裂化裂解:CH4 C+2H2 ‎ C4H10 CH4+C3H6 C4H10 C2H6+C2H4 ‎ ‎3.同系物:结构相似,在分子组成相差一个或若干个—CH2原子团的物质互相称为同系物。‎ ① 结构相似的理解:同一类物质,且有类似的化学性质。‎ 例:—OH与—CH2OH不能互称为同系物。‎ ‎②组成上相差“—CH2”原子团:组成上相差指的是分子式上是否有n个—CH2的差别,而不限于分子中是否能真正找出—CH2的结构差别来。‎ ‎4.乙烯分子为CH2=CH2,6个原子共平面,键角为120°。将此结构扩展,碳碳双键周围的六个原子都共平面。‎ ‎5.乙烯的实验室制法:C2H5OH CH2=CH2↑+H2O ① 反应中浓H2SO4与酒精体积之比为3∶1。‎ ② 反应应迅速升温至170℃,因为在140℃时发生了如下的副反应:‎ ‎2C2H5OHCH3CH2OCH2CH3+H2O ③ 反应加碎瓷片,为防止反应液过热达“爆沸”。‎ ④ 浓H2SO4的作用:催化剂和脱水剂。‎ 副作用:使乙醇炭化也使炭颗粒氧化,因则所得的乙烯气体中混有SO2、CO2、乙醚蒸气及酒精蒸气等杂质。‎ ⑤ 该反应温度计应插在液面之下,因为测的是反应液的温度。‎ ‎6.烯烃的化学性质(包括二烯烃的一部分)‎ ‎⑴ 加成反应 ‎① 与卤素单质反应,可使溴水褪色 CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br ‎② 当有催化剂存在时,也可与H2O、H2、HCl、HCN等加成反应 ‎③ 二烯烃的加成反应,分1,2—加成、1,4—加成,以及1,2,3,4—加成。‎ CH2=CH—CH=CH2+Br2→CH2Br—CHBr—CH=CH2‎ CH2=CH—CH=CH2+Br2→CH2Br—CH=CH—CH2Br CH2=CH—CH=CH2+2Br2→CH2Br—CHBr—CHBr—CH2Br ‎⑵ 氧化反应 ‎① 燃烧 ‎② 使KMnO4/H+褪色 ‎③ 催化氧化 2 CH2=CH2+O22CH3CHO 有机反应中,氧化反应可以看作是在有机分子上加上氧原子或减掉氢原子,还原反应可看作是在分子内加上氢原子或减掉氧原子。以上可简称为“加氧去氢为氧化;加氢去氧为还原”,这与无机反应中按照化合价升降来判断氧化一还原反应并不矛盾。‎ ‎⑶ 聚合反应:烯烃的聚合过程又是一个加成反应的过程,因而又称为加成聚合反应,简称加聚反应。‎ ‎① 烯烃加聚 ‎② 二烯烃加聚 ‎③ 混合聚合 试举例说明,分别写出丙烯、1,3-丁二烯,以及它们混聚的化学方程式。‎ ‎7.乙炔:H—C≡C—H,线形分子,键角为180°,凡是叁键周围的4个原子都在一条直线上。‎ ‎8.乙炔的化学性质 ‎⑴ 氧化反应 ‎① 燃烧:火焰明亮,产生浓烟,产物为水及二氧化碳。‎ ‎② 由于“C≡C”的存在,乙炔可被酸性KMnO4溶液氧化并使其褪色 ‎⑵ 加成反应 炔烃的加成反应是由于“C≡C”的不饱和性引起的,其加成可以控制条件使其仅停留在加1mol的反应物,当然也可以使叁键与2mol反应物发生加成反应.‎ ‎① 加X2(其中可以使溴水褪色)‎ CH≡CH+Br2→CHBr=CHBr CH≡CH+2Br2→CHBr2CHBr2‎ ‎② 加HCl CH≡CH+HClCH2=CHCl ‎③ 加H2 ‎ ‎④ 加H2O CH≡CH+H2O CH3CHO ‎9.苯:C6H6,有两种写结构简式的方法:,及凯库勒式,从科学性的角度上看,前者的表述更加合理,因为苯分子是平面正六边形结构,各碳碳键完全平均化,分子中无单纯的碳碳单键及碳碳双键,凯库勒式也有一定的积极意义,如:在数每个碳原子上有几个氢原子,推算分子中不饱和度时,优越性自然显露无疑。因而,两种表达方式是通用的,。‎ 对于苯分子中的12个原子同在一平面上,我们可以扩展:与苯环直接相邻的第一原子与苯环共处同一平面。‎ ‎10.芳香烃的化学性质:“易取代,难加成”‎ ‎⑴ 取代反应:包括卤代、硝化及磺化反应 ‎① 卤代 +Br2—Br+HBr 注意:a 苯只与液溴反应,不能与溴水反应。b 生成的HBr遇水蒸气会形成白雾。c 最终生成的溴苯呈褐色,是因为其中溶解了未反应的溴。提纯的方法是加入足量NaOH溶液,静置后分液。‎ ‎ ② 硝化 +HO—NO2(浓)—NO2+H2O 注意:a在试管中先加入HNO3,再将H2SO4沿管壁缓缓注入浓HNO3中,振荡混匀,冷却至50~60℃之下,再滴入苯。b水溶温度应低于60℃,若温度过高,可导致苯挥发,HNO3分解,及生成苯磺酸等副反应发生。c生成的硝基苯中因为溶有HNO3及浓H2SO4等而显黄色,为提纯硝基苯,可用NaOH溶液及蒸溜水在分液漏斗中洗涤混合物。d 纯净的硝基苯无色有苦杏仁味的油状液体。‎ ‎③ 由于侧链对苯环的影响,使—CH3的取代反应比更容易进行。‎ ‎ —CH3+3 HO—NO2(浓)+3H2O ‎ ④ 磺化 +HO—SO3H(浓) —SO3H+H2O ‎ ‎⑵ 加成反应 ‎ +3H2 ‎ ‎⑶ 氧化反应 I. 燃烧:生成CO2及H2O,由于碳氢比过高,因而碳颗粒不完全燃烧,产生浓烟。‎ II. 苯不使酸性KMnO4溶液褪色。‎ III. 由于苯环对侧链的影响,苯的同系物如甲苯、乙苯等能被KMnO4/H+氧化而使其褪色。‎ ‎11.沸点顺序:‎ 烷烃分子的沸点首先取决于含碳原子数目的多少,含碳原子数目越多、沸点越高;在含碳原子数目相同时,沸点高低取决于分子中支链的多少:支链越多,沸点越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷,其中新戊烷是在常温下为气态的五碳烷烃(沸点9.5℃)。‎ 苯的同系物的沸点取决于取代基的集中程度:取代基越相互靠近,其沸点越高;反之则沸点越低。如沸点顺序:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯,为了帮助理解,这个沸点顺序可从分子极性的角度解释(即分子中正负电荷中心的不对称程度)。‎ 当然,以上所述为分子的沸点顺序,溶点顺序可能有所不同。‎ ‎12.石油分馏属于物理变化。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程,叫煤的干馏,属于化学变化。 ‎ ‎13.乙醇的化学性质 ① ‎ 与金属反应产生H2‎ ‎ 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑(置换,取代)‎ ② ‎ 消去反应 C2H5OH CH2=CH2↑+H2O ‎ 醇发生消去反应的条件:与—OH碳相邻的碳原子上有氢原子存在(β—H的存在),如 ‎(CH3)3CCH2OH不可能发生消去反应。‎ ③ ‎ 与无机酸反应 1. C2H5OH+HBr→C2H5Br+H2O(取代)‎ 其中HBr可用浓H2SO4及NaBr代替,可能有产生Br2的副反应发生 II.C2H5OH+HO—NO2→C2H5ONO2+H2O(酯化、取代)‎ 区分硝基化合物与硝酸酯的方法:若硝基中N原子直接与碳原子相连,则该化合物为硝基化合物,如C2H5NO2(硝基乙烷);若硝基中的N原子通过氧原子而与碳原子相连接,则该化合物称为酯,如C2H5ONO2(硝酸乙酯)‎ ④ ‎ 与有机酸的反应:‎ CH3COOH+HOC2H5 CH3COOC2H5+H2O(酯化、取代)‎ I. 酯化反应规律:“酸脱羟基醇脱氢”,包括有机酸和无机含氧酸与醇的反应。‎ II. 吸收酯的试剂为饱和的Na2CO3溶液,也是分离CH3COOH及CH3COOC2H5‎ 所用的试液。其可以充分吸收CH3COOH,使酯香味得以显出;可以有效降低酯的溶解度,使分离更彻底。‎ ① ‎ 氧化反应:‎ Ⅰ.燃烧 2C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O ‎ Ⅱ.催化氧化 2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O 或: C2H5OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O 催化氧化对醇的结构的要求:与OH直接相边的碳原子上必须有H原子,有2个或3个氢原子被氧化成醛,只有1个氢原子被氧化成酮。‎ 如:CH3OH→HCHO CH3CHOHCH3→CH3COCH3而(CH3)3COH不能被氧化。‎ ‎14.酚:羟基与苯环直接相连的化合物叫酚,羟基连在苯环上的侧链碳原子的化合物叫芳香醇。‎ 如:—OH(苯酚);—CH2OH(苯甲醇);—OH(环已醇)‎ ‎15.酚的化学性质 (1)弱酸性:弱于碳酸,称石炭酸,不使酸碱指标剂变红。其电离能力介于H2CO3的第一及第二级电离之间。‎ ‎2—OH+2Na→2—ONa+H2↑‎ ‎—OH+NaOH→—ONa+H2O ‎—ONa+CO2+H2O→—OH+NaHCO3‎ ‎—OH+Na2CO3→—ONa+NaHCO3‎ ‎(2)取代反应:定量地检验苯酚含量的多少 ‎—OH+3Br2 →↓+3HBr ‎(3)氧化反应:苯酚易被氧化,露置在空气中会因少量氧化而显粉红色。‎ ‎(4)显色反应:苯酚与FeCl3溶液作用显示紫色。‎ ‎ 6C6H5OH+Fe3+→〔Fe(C6H5O)6〕3-+6H+,‎ ‎16.醛类的化学性质 (1) 还原反应:与H2的加成反应 CH3CHO+H2 C2H5OH (2) 氧化反应:‎ ‎① 燃烧。‎ ‎② 使酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎③ 银镜反应:Ag++NH3·H2O = AgOH↓+NH4+‎ ‎ AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]++OH-+2H2O ‎ CH3CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH- CH3COO-+NH4++2Ag↓+3NH3+H2O 注意:i银镜反应的银氨溶液要求现用现配,且配制时不充允许NH3·H2‎ O过量,即先取AgNO3溶液后滴加稀氨水,使生成的AgOH刚好完全溶解为止,否则将产生易爆炸的物质。‎ ii.乙醛与氢氧化银氨溶液反应时,1mol乙醛可以还原出2molAg来,而甲醛的反应则可以置换出4molAg,因为第一步生成的甲酸中仍然有醛基存在而进一步发生反应。‎ ‎④ 与新制的Cu(OH)2反应 CH3CHO+2Cu(OH)2 CH3COOH+Cu2O↓+2H2O 注意:Cu(OH)2悬浊液为新制,且NaOH为过量。‎ ‎③、④反应可作为实验室检验醛基的方法。‎ ‎17.乙醛的制备方法:‎ ① ‎ 乙炔水化法:CH≡CH+H2O CH3CHO ② ‎ 乙烯氧化法:2 CH2=CH2+O22CH3CHO ③ ‎ 乙醇的催化氧化:2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O ‎18.乙酸的制取:‎ ① ‎ 通过上述方法制得乙醛,然后:2CH3CHO+O2 2CH3COOH ② ‎ 丁烷直接氧化法:2CH3CH2CH2CH3+5O2 4CH3COOH+2H2O ‎19.常见酯的生成方法——取代反应。‎ ‎⑴ 基本的方法:酯化反应 ‎① 甲酸和甲醇酯化:HCOOH+CH3OH HCOOCH3+H2O ‎② 硝酸和乙醇酯化:HO—NO2+C2H5OH→C2H5ONO2+2H2O ‎⑵ 生成环酯:‎ ‎① 乙二酸和乙二醇酯化生成乙二酸乙二酯 ‎② 二分子乳酸脱水生成环酯 ‎③ HOCH2CH2CH2COOH分子内脱水生成环酯 ‎⑶生成聚酯:‎ ‎① 乙二酸和乙二醇缩聚反应生成高分子化合物 ‎② 乳酸缩聚生成高分子化合物 ‎⑷一元酸与多元醇反应:‎ I. 硝酸甘油酯的生成 II. 硬酯酸甘油酯的生成 III.硝酸纤维的生成 ‎20.酯类(包括油脂)的化学性质:‎ ① ‎ 乙酸乙酯的水解:(酸性或碱性条件)‎ ② 硬酯酸甘油酯的水解:‎ ③ 油脂的氢化(或硬化,加成反应):‎ ‎21.脂皂的制取及盐析:‎ ‎22.葡萄糖的化学性质:‎ (1) 氧化反应:葡萄糖分子中含有醛基,具有醛基的特性。‎ I. 银镜反应:用于制热水瓶胆及镜子。‎ II. 与新制Cu(OH)2反应:尿液验糖。‎ III. 使溴水及酸性KmnO4溶液褪色。‎ (2) 还原反应(加成反应):‎ (3) 酯化反应:葡萄糖与足量乙酸反应生成五乙酸葡萄糖酯 (4) 发酵得酒精: ‎ ‎23.中学阶段需要掌握的几种α—氨基酸 甘氨酸(氨基乙酸)H2N—CH2COOH 丙氨酸(α—氨基丙酸) ‎ 苯丙氨酸:(α—氨基—β—苯基丙酸)‎ 谷氨酸:(α—氨基戊二酸)‎ ‎24.氨基酸的性质:‎ 由于氨基酸中既含有—NH2又含有—COOH,因此氨基酸表现出两性。‎ ① 与酸反应:HOOCCH2NH2+HCl→HOOCCH2NH3Cl ② 与碱反应:H2NCH2COOH+NaOH→H2NCH2COONa+H2O ① 缩聚反应:‎ ‎25.蛋白质的结构性质:‎ 结构:天然蛋白质是由多种α—氨基酸形成的高分子化合物,其典型结构为存在着肽键,‎ 即:结构。其官能团为:肽键、氨基、羧基。‎ (1) 性质:(天然蛋白质)‎ ① 某些蛋白质易溶于水而形成胶体(如鸡蛋白),该胶体的分散质微粒为单一的蛋白质分子,而非多个分子或离子的聚集体[如Fe(OH)3胶体]。‎ ② 蛋白质溶液中加入稀盐(非重金属盐)可促进其溶解:加入浓盐(非重金属盐)可使蛋白质溶解度降低而析出(盐析),该过程为可逆过程。‎ ③ 加热,紫外线,强酸,强碱,重金属盐、乙醇、—OH、甲醛等都能使蛋白质凝聚 变性(不可逆)。‎ ④ 两性。‎ ⑤ 灼烧:烧焦羽毛气味。‎ ⑥ 水解:肽键断裂,“酸加羟基氨加氢”,得α—氨基酸 ⑦ 颜色反应:含有苯环的蛋白质遇浓NHO3变性而显黄色,可用于检验蛋白质。‎ 二、能力基础——不饱和度(Ω)的求算及应用 1. 含义:完全由碳氢两种元素形成的分子,若分子内全部是单键结合,并且没有环状结构存在,这种烃为烷烃,通式为CnH2n+2,我们说这种烃不饱和度(Ω)为零。当分子中有一个双键或有一个碳环存在时,在原分子的基础上减去2个氢原子,这称为分子中有一个不饱和度。同理,依次增加不饱和度。‎ 2. 意义:有了不饱和度,看到一个烃分子的结构,仅知道其中碳原子或氢原子就可以很迅速地求出另外一种原子;更重要的是,仅知道某分子的分子式,可先求不饱和度,从而反推其分子结构的可能性是一个极有力的推断工具。‎ 3. 求算方法:‎ ① 对于烃:CxHy Ω=‎ ② 对于卤代烃:CxHyXz可以等效于CxHy+z Ω=‎ ① 烃的含氧衍生物:CxHyOz,氧原子为二价基团,可认为其在分子中的存在形式为C—O—C,其对不饱和度没有贡献。Ω=。若分子中存在“C=O”结构时,在求算不饱和度时,可不考虑该原子,在落实不饱和度时,必须考虑进去。‎ ② 含N衍生物(除铵盐之外):‎ CxHyNz:认为N是3价,将(NH)合为一体,可认为是2价基团,与氧原子一同处理。一NO2其中有1个不饱和度。‎ ‎∴CxHyNz等效于CxHy-z(NH)z, Ω=,‎ ③ 铵盐:将HN4用一个H代替,余同。‎ 如某物质化学式为C7H7NO2等效于C7H6(NH)O2,其不饱和度为Ω=‎ 分子中必含苯环,Ω=4,另一个不饱和度可表现在—NO2,也可以是羧基或醛基。‎ 1. 空间结构中不饱和度的数目确定:‎ 一些空间结构的不饱和度在数环状结构时容易重复计算,不适宜采用算不饱和度的方法。‎ 三、学法指要 【例1】 某有机物为烃的含氧衍生物,在1.01×105Pa、120℃时,取其蒸气40ml与140ml氧气混合点燃,恰好完全反应生成等体积的CO2和水蒸气。当恢复到反应前的状况时,反应后混合物的体积比反应前混合物的体积多60ml。求该有机物的分子式,若该有机物能和Na2CO3作用,试写出它的结构简式。‎ ‎【分析】有机物分子式为C3H6O2。结构简式为CH3—CH2—COOH。‎ 【例2】 常温下为液态的某烃的含氧衍生物,取一定量在1.01×105Pa、120℃时全部气化,测得体积为20ml,在同一状况下,取100ml O2 与它混合后完全燃烧,测得反应产物CO2与水蒸气的体积比为3:4,将反应前后的混合气体恢复到原状态,经测定其密度比反应前减少了1/6,再将此混合气体用碱石灰吸收后,体积还剩下10ml(体积已换算成原状态),求此有机物分子式。‎ ‎【分析】有机物分子式为C6H8O。‎ 【例3】 已知丙二酸(HOOC—CH2—COOH)用P2O5脱水得到的主要产物的分子式是C3O2,它跟水加成仍是到丙二酸。C3O2是一种非常“活泼”的化合物,除能跟水加成生成丙二酸外,还能跟NH3、HCl、ROH(R为链烃基)等发生加成反应。例如C3O2与NH3加成:‎ 试写出:‎ ‎(1)C3O2的结构简式 O=C=C=C=O 。‎ ‎(2)C3O2分别HCl,CH3CH2OH发生加成反应的化学方程式 , 。‎ 【例4】 烯烃A中混有烷烃B,在120C时A和B的气体混合物对H2‎ 相对密度为12,取此混合气体1L与4L氧气一起放入一密闭容器中,测得其压强为1.01×105Pa,用电火花引燃,使两种烃都充分氧化,待温度恢复到反应前时,测得其压强为1.04×1.01×105Pa,问A、B各是什么烃?其体积分数分别是多少?‎ A为C4H8,含量为20%(物质的量分数)B为CH4,含量为80%。‎ ‎【例5】有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料,是按下列流程图生产的 ,图中的M(C3H4O)和A都可以发生银镜反应,N和M的分子中碳原子数相等,A的烃基一氯取代位置有三种:‎ 试写出:物质的结构简式:A ,M ,‎ 物质A的同类别同分异构为 。‎ N+B→D的化学方程: ,‎ 反应类型X ,Y 。‎ ‎【分析】则A:CH3CH2CH2CHO;M:CH2=CHCOOH;同分异构(CH3)2CHCHO N+B→D:‎ CH2=CHCOOH+CH3(CH2)2CH2OHCH2=CHCOOCH2(CH2)2CH3+H2O X是加成反应:Y是加聚反应。‎ ‎【例6】A是一种酯,分子式是C14H12O2,A可以由醇B跟羧酸C制得,氧化B可得C。‎ (1) 写出A、B、C的结构简式。‎ (2) 写出C的两种同分异构体的结构简式,它们都可以跟NaOH反应。‎ ‎【例7】标准状况下,1LCO和某单烯烃的混合物与9L O2混合点燃,在压强不变、136.5C时,测得气体体积为15L,求该烯烃可能的分子式及其体积分数。‎ ‎【分析】1L CO和烯烃的混合气体完全燃烧时,最多消耗6L O2(C4H8),故9L O2过量,把标况下,10L混合气体换算成136.5C时的体积,为反应前后体积不变。‎ 由题意哥知,n=2,3,4,0
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