高中化学58个精讲 (52) (习题课)有机物的推断

考点52（习题课）有机物的推断1．复习重点为了适应高考的新趋势，在有机化学复习中应立足课本，发展智力，培养能力，必须向能力(观察能力、实验能力、思维能力和自学能力)测试倾斜具体讲，应做到：1.对中学化学应掌握的内容能融会贯通，将知识横向和纵向统摄整理，使之网络化，有序地贮存，作“意义记忆”和抽象的“逻辑记忆”，有正确复述，再现、辨认的能力。2.在复习中要培养自我获取知识、自我加工、贮存知识，并能随时调用这些知识独立解决问题的能力。3.把握各种官能团的结构特点和性质特征，并懂得官能团决定性质、性质反映官能团，不同官能团可以相互影响，并且在一定条件下可以相互转化的辩证关系，培养自己的逻辑思维能力和应用理论解决实际问题的能力。4.要重视有机化学实验的复习，不仅要掌握“规定实验”的原理、药品、装置和操作步骤，还要具有观察、记录实验现象、分析实验结果、得出正确结论的能力；初步处理实验中有关安全问题的能力；识别和绘制典型实验仪器装置图的能力以及根据试题要求，设计简单实验方案的能力。5.将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具，通过计算(结合化学知识)解决化学问题的能力。2．难点聚焦规律总结（1）一、综观近几年来的高考有机化学试题中有关有机物组成和结构部分的题型，其共同特点是：通过题给某一有机物的化学式或式量，结合该有机物性质，对该有机物的结构进行发散性的思维和推理，从而考查“对微观结构的一定想象力”。为此，必须对有机物的化学式或式量具有一定的结构化处理的本领，才能从根本上提高自身的“空间想象能力”。1．式量相等下的化学式的相互转化关系：一定式量的有机物若要保持式量不变，可采用以下方法：1若少1个碳原子，则增加12个氢原子。2若少1个碳原子，4个氢原子，则增加1个氧原子。3若少4个碳原子，则增加3个氧原子。2．有机物化学式结构化的处理方法若用CnHmOzm≤2n＋2，z≥0，m、nN，z属非负整数表示烃或烃的含氧衍生物，则可将其与CnH2n+2Ozz≥0相比较，若少于两个H原子，则相当于原有机物中有一个C＝C，不难发现，有机物CnHmOz分子结构中C＝C数目为222mn个，然后以双键为基准进行以下处理：1一个C＝C相当于一个环。2一个碳碳叁键相当于二个碳碳双键或一个碳碳双键和一个环。3一个苯环相当于四个碳碳双键或两个碳碳叁键或其它见2。4一个羰基相当于一个碳碳双键。二、有机物结构的推断是高考常见的题型，学习时要掌握以下规律：1．不饱和键数目的确定1有机物与H2或X2完全加成时，若物质的量之比为1∶1，则该有机物含有一个双键；1∶2时，则该有机物含有一个叁键或两个双键；1∶3时，则该有机物含有三个双键或一个苯环或其它等价形式。2由不饱和度确定有机物的大致结构：对于烃类物质CnHm，其不饱和度＝222mn①C＝C：＝1；②CC：＝2；③环：＝1；④苯：＝4；⑤萘：＝7；⑥复杂的环烃的不饱和度等于打开碳碳键形成开链化合物的数目。2．符合一定碳、氢之比的有机物C∶H＝1∶1的有：乙炔、苯、苯乙烯、苯酚等；C∶H＝1∶2的有：甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖、单烯烃、环烷烃等；C∶H＝1∶4的有：甲烷、甲醇、尿素等。近几年有关推测有机物结构的试题，有这样几种题型：1．根据加成及其衍变关系推断这类题目的特点是：通过有机物的性质推断其结构。解此类题目的依据是：烃、醇、醛、羧酸、酯的化学性质，通过知识串联，综合推理，得出有机物的结构简式。具体方法是：①以加成反应判断有机物结构，用H2、Br2等的量确定分子中不饱和键类型双键或叁键和数目；或以碳的四价及加成产物的结构确定不饱和键位置。②根据有机物的衍变关系推断有机物的结构，要找出衍变关系中的突破口，然后逐层推导得出结论。2．根据高聚物或单体确定单体或高聚物这类题目在前几年高考题中经常出现，其解题依据是：加聚反应和缩聚反应原理。方法是：按照加聚反应或缩聚反应原理，由高分子的键节，采用逆向思维，反推单体的结构。由加聚反应得到的高分子求单体，只要知道这个高分子的键节，将链节端点的一个价键向括号内作顺次间隔转移，即可得到单体的结构简式；1常见加聚反应的类型有：①同一种单体加聚，该单体一般是单烯烃或共轭二烯烃。②由不同单体加聚，单体一般为烯烃。2常见缩聚反应的类型有：①酚醛缩聚。②氨基酸缩聚。由高聚物找单体，一般将高聚物主链上的碳原子以偶数个断裂；若按此断裂写不出单体，一般此高聚物为缩聚反应得到的高聚物，要补充消去的小分子物质。3．由有机物完全燃烧确定有机物结构通过完全燃烧有机物，根据CO2和H2O的量，推测有机物的结构，是前几年高考试题的热点题。有以下几种方法。1有机物分子组成通式的应用这类题目的特点是：运用有机物分子组成的通式，导出规律。再由规律解题，达到快速准确的目的。规律1：最简式相同的有机物，无论多少种，以何种比例混合，混合物中元素质量比值相同。要注意：①含有n个碳原子的饱和一元醛或酮与含有2n个碳原子的饱和一元羧酸和酯具有相同的最简式；②含有n个碳原子的炔烃与含有3n个碳原子的苯及其同系物具有相同的最简式。规律2：具有相同的相对分子质量的有机物为：①含有n个碳原子的醇或醚与含有n－1个碳原子的同类型羧酸和酯。②含有n个碳原子的烷烃与含有n－1个碳原子的饱和一元醛或酮。此规律用于同分异构体的推断。规律3：由相对分子质量求有机物的分子式设烃的相对分子质量为M①12M得整数商和余数，商为可能的最大碳原子数，余数为最小氢原子数。②12M的余数为0或碳原子数≥6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。2有机物燃烧通式的应用解题的依据是烃及其含氧衍生物的燃烧通式。烃：4CxHy＋(4x＋y)O24xCO2＋2yH2O或CxHy＋(x＋4y)O2xCO2＋2yH2O烃的含氧衍生物：4CxHyOz＋(4x＋y－2z)O24xCO2＋2yH2O或CxHyOz＋(x＋4y－2z)O2xCO2＋2yH2O由此可得出三条规律：规律1：耗氧量大小的比较1等质量的烃CxHy完全燃烧时，耗氧量及生成的CO2和H2O的量均决定于xy的比值大小。比值越大，耗氧量越多。2等质量具有相同最简式的有机物完全燃烧时，其耗氧量相等，燃烧产物相同，比例亦相同。3等物质的量的烃CxHy及其含氧衍生物CxHyOz完全燃烧时的耗氧量取决于x＋4y－2z，其值越大，耗氧量越多。4等物质的量的不饱和烃与该烃和水加成的产物如乙烯与乙醇、乙炔与乙醛等或加成产物的同分异构完全燃烧，耗氧量相等。即每增加一个氧原子便内耗两个氢原子。规律2：气态烃CxHy在氧气中完全燃烧后反应前后温度不变且高于100℃：若y＝4，V总不变；有CH4、C2H4、C3H4、C4H4若y＜4，V总减小，压强减小；只有乙炔若y＞4，V总增大，压强增大。规律3：1相同状况下，有机物燃烧后＜1时为醇或烷；nCO2∶nH2O＝1为符合CnH2nOx的有机物；＞1时为炔烃或苯及其同系物。2分子中具有相同碳或氢原子数的有机物混合，只要混合物总物质的量恒定，完全燃烧后产生的CO2或H2O的量也一定是恒定值。解有机物的结构题一般有两种思维程序：程序一：有机物的分子式—已知基团的化学式＝剩余部分的化学式该有机物的结构简式结合其它已知条件程序二：有机物的分子量—已知基团的式量＝剩余部分的式量剩余部分的化学式推断该有机物的结构简式。规律总结（2）一、有机物的衍变关系：二、重要的有机物反应及类型1.取代反应卤代：+Cl2Fe△Cl+ClH硝化：H2SO4（浓）△NO2+H2O+HONO2（浓）磺化：△SO3H+H2O+OHSO3H（浓）其它：2.加成反应CH3CHCH2+ClHCH3HCCH3CH3+H2Ni△3CHCHOH2+HCCHOHOHCH3COH汞盐CH3COH+H2CH3CH2OHNi△3.氧化反应CH3+O3COHOOH2+2KMnO44.还原反应NO23Fe++ClH6NH2+3FeCl2+2H2O5.消去反应6.酯化反应CH3COOH+C2H5OHCH3COC2H5O+OH2浓H2SO4△(O2H7C6)OHOHOH+3nHONO2(O2H7C6)OHOHOH+3nH2Onn浓H2SO47.水解反应nC6H12O6酸或酶△(C6H10O5)n+nH2O8.聚合反应加聚：CH2CHCHCH2+CH2CH一定条件下H2CCHCHCH2CH2CH2nn缩聚：COOHCOOH+nHOCH2CH2OH2nH2OCOOOCH2CH2O+一定条件下9.热裂化反应10.烷基化反应CH2CH2+CH2CH3无水AlCl3+CHCH3CH3无水AlCl3CH3CCH95OC11.显色反应6C6H5OH+Fe3+→[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+CH2CHCH2OHOHOH+Cu(OH)2新制绛蓝(C6H10O5)n（淀粉）+I2→蓝色有些蛋白质与浓HNO3作用而呈黄色12.中和反应OH+NaOHONa+OH2三、一些典型有机反应的比较1.反应机理的比较①醇去氢：脱去与羟基相连接碳原子上的氢和羟基中的氢，形成CO。例如：CH3CH2CH2CHOHH+O2CH3CHCH3CH2OH+OH222△Cu△CuCH3CHCH3COCH3HH+O2CH3CHCH3CCH3O+OH222CH3CCH2CH3OHCH3+O2羟基所连碳原子上没有氢，不能形成CO，所以不发生去氢（氧化）反应。②消去反应：脱去─X（或─OH）及相邻原子上的氢，形成不饱和键。例如：CH3CCH2CH3CH3CH2OHHH2SO4浓△CH3CH3CH3CHCH2+OH2CH3CCH2CH3CH3Br与Br原子相邻碳原子上没有氢，所以不能发生消去反应。③酯化反应：羧酸分子中的羟基跟醇分子羟基中的氢原子结合成水，其余部分互相结合成酯。例如：CH3COOH+OC2H5HCH3COOC2H5+OH22.反应现象比较例如：与新制Cu(OH)2悬浊液反应现象：沉淀溶解，出现深蓝色溶液——→多羟基存在；沉淀溶解，出现蓝色溶液——→羧基存在；加热后，有红色沉淀出现——→醛基存在；3.反应条件比较同一化合物，反应条件不同，产物不同。例如：①（分子内脱水）（分子间脱水）②（取代）（消去）4.一些有机物与溴反应的条件不同，产物不同。CH3+H2CBr+BrH（取代）CH3+CH3BrCH3BrBrH（取代）+OH+CH3BrBrBrBrH（取代）+Br2（蒸气）Br2（液溴）Br2（浓溴水）3Fe光3．例题精讲例1A是一种可以作为药物的有机化合物。请从下列反应图式中各有机物的关系(所有无机物均已略去)，推测有机物A、B、C、E、F的结构简式。解析本题图式中根据标注的反应条件，可以十分容易判断A→C发生银镜反应，C→D发生溴的加成反应，C→E发生卤代烃的消去反应，但苯甲醛和乙醛在NaOH溶液中生成A的反应，课本中不曾学过，从A经一系列反应可得到含9个碳原子的E，再联想到CO双键的加成反应，综合各种信息，可以推测这是一个加成消去反应。即例2白藜芦醇，广泛存在于食物(例如桑椹、花生，尤其是葡萄)中。它可能具有抗癌性。该物质和溴水或氢气反应时，能够跟1mol该化合物起反应的Br2或H2的最大用量分别是mol。解析白藜芦醇是中学化学中不曾接触到过的一种物质，但从题中提供的结构简式分析，该物质属于酚类，我们就可以将已学过的关于酚的性质的有关知识加以迁移，在新情境中去解决问题。回忆苯酚和浓溴水的反应：溴原子只能取代羟基邻、对位上的氢原子，若反应前这些位置已被其他的原子团所占有，则这些部位已无氢原子可取代，如结构为的酚和溴水发生取代反应时生成物应为；结构为的酚和溴水发生取代反应时生成物应为，白藜芦醇分子中还含有C＝C不饱和键还能和溴水中的溴水发生加成反应，而白藜芦醇和氢气发生的是加成反应，其加成部位是二个苯环和一个CC键。