2018届高考二轮复习苏教版第14讲有机物的组成与结构课件（46张） 46页

专题五　有机化学基础 第 14 讲　有机物的组成与结构 - 3 - 重点梳理 精选例题 考点一 　 研究有机物的一般步骤和方法 1 . 研究有机化合物的基本步骤 - 4 - 重点梳理 精选例题 2 . 有机物分子式确定的研究方法 (1) 利用实验测定分子的元素组成。 (2) 利用实验测定有机物的相对分子质量。 (3) 通过计算确定物质的分子式。 3 . 元素分析法 —— 李比希实验 - 5 - 重点梳理 精选例题 4 . 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。 5 . 分子结构的鉴定 (1) 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 1 H 核磁共振谱 ( 1 H-NMR): (2) 化学方法 : 利用特征反应鉴定出官能团 , 再进一步确认。 - 6 - 重点梳理 精选例题 为测定某有机化合物 A 的结构 , 进行如下实验 : 第一步 : 分子式的确定。 (1) 将有机物 A 置于氧气流中充分燃烧 , 实验测得生成 5.4 g H 2 O 和 8.8 g CO 2 , 消耗氧气 6.72 L( 标准状况下 ), 则该物质分子中各元素的原子个数比是 　　　　 。   - 7 - 重点梳理 精选例题 (2) 用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量 , 得到如图 ① 所示质谱图 , 则其相对分子质量为 　　　　 , 该物质的分子式是 　　　　　　　　　　 。   (3) 根据价键理论 , 预测 A 的可能结构并写出结构简式 : 　　　　　　 。   第二步 : 结构简式的确定。 (4) 1 H 核磁共振谱能对有机物分子中不同化学环境的氢原子给出不同的峰值 ( 信号 ), 根据峰值 ( 信号 ) 可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如甲基氯甲基醚 ( Cl —CH 2 —O—CH 3 ) 有两种氢原子如图 ② 所示 , 经测定 , 有机物 A 的 1 H 核磁共振谱示意图如图 ③ 所示 , 则 A 的结构简式为 　　　　 。   - 8 - 重点梳理 精选例题 【答案】 (1) N (C) ∶ N (H) ∶ N (O)=2 ∶ 6 ∶ 1 (2)46 　 C 2 H 6 O (3)CH 3 CH 2 OH 、 CH 3 —O—CH 3 (4)CH 3 CH 2 OH 【解析】 (1) 根据题意可得 : n (O 2 )=0.3 mol, n (H 2 O)=0.3 mol, 则有 n (H )=0.6 mol; n (CO 2 )=0.2 mol, 则有 n (C )=0.2 mol 。根据氧原子守恒有 n (O )= n (H 2 O)+2 n (CO 2 )- n (O 2 )=0.3 mol+2×0.2 mol-2×0.3=0.1 mol 。则该物质分子中各元素的原子个数比 N (C) ∶ N (H) ∶ N (O)= n (C ) ∶ n (H ) ∶ n (O )=2 ∶ 6 ∶ 1 。 (2) 据 (1) 可知该有机物的实验式为 C 2 H 6 O, 假设该有机物的分子式为 (C 2 H 6 O) m , 由质谱图知其相对分子质量为 46, 则 46 m =46, 即 m =1, 故其分子式为 C 2 H 6 O 。 (3) 由 A 的分子式为 C 2 H 6 O 可知 A 为饱和化合物 , 可推测其结构为 CH 3 CH 2 OH 或 CH 3 OCH 3 。 (4) 分析 A 的 1 H 核磁共振谱图可知 ,A 有三种不同化学环境的氢原子 , 而 CH 3 OCH 3 只有一种化学环境的氢原子 , 故 A 的结构简式为 CH 3 CH 2 OH 。 - 9 - 重点梳理 精选例题 跟踪训练 1 . 由 C 、 H 、 O 三种元素组成的化合物 8.8 g, 完全燃烧后得到 CO 2 22.0 g,H 2 O 10.8 g, 该化合物的最简式是 ( 　　 ) A.C 5 H 6 O B.C 5 H 12 O C.C 5 H 12 O 2 D.C 5 H 10 O 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 10 - 重点梳理 精选例题 2 . 在 1 H 核磁共振谱中出现两组峰 , 其氢原子数之比为 3 ∶ 2 的化合物是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 A 选项物质中有 2 种氢 , 原子个数比为 3 ∶ 1;B 选项 , 依据镜面对称分析知有 3 种氢 , 原子个数比为 3 ∶ 1 ∶ 1;C 选项物质中 , 依据对称分析知有 3 种氢 , 原子个数比为 1 ∶ 3 ∶ 4;D 选项物质中 , 依据对称分析知有 2 种氢 , 原子个数比为 3 ∶ 2 。 答案 解析 关闭 D - 11 - 重点梳理 精选例题 规律小结 　 1 . 确定有机物分子式的方法 (1) 直接法 : 直接求算出 1 mol 气体中各元素原子的物质的量 , 即可推出分子式 ; 如果给出一定条件下的密度 ( 或相对密度 ) 及各元素的质量比 ( 或百分比 ), 可直接求算出 1 mol 气体中各元素原子的物质的量 , 推出分子式 , 求算分子式的途径为密度 ( 或相对密度 )→ 摩尔质量 →1 mol 气体中各元素原子物质的量为多少 → 分子式。 - 12 - 重点梳理 精选例题 (2) 最简式法 : 根据分子式为最简式的整数倍 , 利用相对分子质量和最简式可确定其分子式。如烃的最简式的求法为 N (C) ∶ N (H)= n (C) ∶ n (H)= a ∶ b ( 最简整数比 ) 。最简式为 C a H b , 则分子式为 (C a H b ) n , n = M /(12 a+b )( M 为烃的相对分子质量 , 12 a+b 为最简式的式量 ) 。 若烃的最简式为 C a H b , 且 a/b = x , 则 : ① 若 x <1/2, 该烃为烷烃。由烷烃通式 C n H 2 n +2 , 可得 n/ (2 n+ 2) =x , 求出 n 值即可求出该烃的分子式。 ② 若 x =1/2, 该烃为烯烃或环烷烃 , 要由相对分子质量才能确定其分子式。 - 13 - 重点梳理 精选例题 ③ 若 1/2< x <1, 该烃通式可能是 C n H 2 n -2 或 C n H 2 n -6 , 可由通式直接求出分子式。 ④ 若 x =1, 该烃可能为 C 2 H 2 、 C 6 H 6 或 C 8 H 8 , 由其相对分子质量或性质可确定分子式。 (3) 商余法 : ① 用烃的相对分子质量除 14, 视商数和余数来确定有机物的分子式。 - 14 - 重点梳理 精选例题 其中商数 A 为烃分子中的碳原子数 , 此法运用于具有确定通式的烃 ( 如烷烃、烯烃、炔烃、苯的同系物等 ) 。 ② 若烃的类别不确定 , 用 C x H y 表示 , 可用相对分子质量 M 除以 12, 看商和余数。即 M /12= x …… 余 y , 烃的分子式为 C x H y 。 ③ 已知相对分子质量、耗氧量、电子数 , 均可依据 CH 2 的相对分子质量、耗氧量、电子数确定有机物的分子式。 a. 如烃的相对分子质量是 128, 则 128 ÷ 14=9 …… 2, 因此 , 烃的分子式为 C 9 H 20 , 变形亦可得到 C 10 H 8 。 b. 某烃 1 mol 充分燃烧消耗 7.5 mol O 2 , 则 7.5 ÷ 1.5=5, 因此 , 烃的分子式为 C 5 H 10 , 变形亦可得到 C 6 H 6 。 c. 某烃分子中含有 42 个电子 , 则 42 ÷ 8=5 …… 2, 因此 , 烃的分子式为 C 5 H 12 , 变形亦可得到 C 6 H 6 。 - 15 - 重点梳理 精选例题 (4) 利用有机物燃烧的化学方程式确定 : 利用有机物燃烧的反应方程式 , 抓住以下关键 : ① 气体体积变化 ; ② 气体压强变化 ; ③ 气体密度变化 ; ④ 混合物平均相对分子质量等 , 结合差量法、平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧可求得有机物的分子式。 根据题干所给条件依据下列燃烧通式和所得 CO 2 和 H 2 O 的量求解 x 、 y : - 16 - 重点梳理 精选例题 例如 : 若 y =4, 燃烧前后气体总体积无变化 ; 若 y <4, 燃烧后气体总体积减小 ; 若 y >4, 燃烧后气体总体积增大。 由以上分析可知烃类燃烧前后气体总体积的变化与分子中碳原子数无关 , 主要取决于分子中氢原子的数目及水的状态。 - 17 - 重点梳理 精选例题 (5) 平均值法 : 当烃为混合物时 , 一般是设平均分子式 , 结合反应式和相关物质的物质的量求出平均组成 , 利用平均值的含义确定混合烃各成分的分子式。有时也可利用平均相对分子质量来确定可能的组成 , 此时 , 采用十字交叉法计算较为简捷。 ① 两混合烃 , 若其平均相对分子质量小于或等于 26, 则该混合烃中必含甲烷。 ② 两混合气态烃 , 充分燃烧后 , 生成 CO 2 气体的体积小于原混合烃体积的 2 倍 , 则原混合烃中必含 CH 4 ; 若生成水的物质的量小于原混合烃的物质的量的 2 倍 , 则必含 C 2 H 2 。 - 18 - 重点梳理 精选例题 ③ 气体混合烃与足量的氧气充分燃烧后 , 若燃烧前后气体总体积保持不变 , 则原混合烃分子中的氢原子平均数为 4; 若燃烧后气体总体积增大 , 则原混合烃分子中的氢原子平均数大于 4; 若燃烧后气体总体积减小 , 则原混合烃分子中的氢原子平均数小于 4, 即必含 C 2 H 2 ( 温度在 100 ℃ 以上 ) 。 (6) 讨论法 : 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 C x H y 中的 x 、 y 为正整数 , 烃的三态与碳原子数相关规律 [ 特别是常温常压下 , 烃为气态时 , x ≤ 4( 新戊烷除外 )] 及烃的通式和性质 , 运用化学 — 数学分析法 , 即讨论法 , 可确定气态烃的分子式。 - 19 - 重点梳理 精选例题 2 . 结构式的确定 (1) 通过定性或定量实验确定 : 物质的结构决定性质 , 性质反映结构。由于有机物存在同分异构体 , 确定物质的结构 , 主要是利用该物质所具有的特殊性质来确定物质所具有的特殊结构 , 即通过定性或定量实验来确定其结构式。主要确定该物质的官能团 , 以及官能团所处的位置。 (2) 通过价键规律确定 : 某些有机物根据价键规律只存在一种结构 , 则可直接由分子式确定其结构式。如 C 2 H 6 , 根据碳元素为 4 价 , 氢元素为 1 价 , 碳碳可以直接连接 , 可知只有一种结构 :CH 3 —CH 3 ; 同理 CH 4 O, 由价键规律 ,CH 4 O 也只有一种结构 :CH 3 —OH 。确定有机物结构式的一般步骤如下 : ① 先确定有机物的分子式 ; ② 根据分子式 , 依据化合价书写可能的结构式 ; ③ 通过实验检测出的数据计算或依据其特殊的化学性质来确定其结构式。 - 20 - 重点梳理 精选例题 3 . 摩尔质量的基本求法 - 21 - 重点梳理 精选例题 考点二 　 有机物分类与命名 1 . 有机物的分类 - 22 - 重点梳理 精选例题 2 . 有机物的命名 (1) 烷烃的习惯命名法 - 23 - 重点梳理 精选例题 - 24 - 重点梳理 精选例题 ① 选主链 , 称某烷。 选定分子中包含碳原子数最多的碳链为主链 , 按主链中碳原子数目称作 “ 某烷 ” 。 ② 编号定位 , 定支链。 选主链中离支链最近的一端为起点 , 用 1,2,3 等阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位 , 以确定支链在主链中的位置。如 : - 25 - 重点梳理 精选例题 ③ 写出该烷烃的名称。 Ⅰ 将支链的名称写在主链名称的前面 , 并用阿拉伯数字注明其在主链上所处的位置 , 数字与支链名称之间用短线隔开。 Ⅱ 如果主链上有多个不同的支链 , 把简单的写在前面 , 复杂的写在后面。 Ⅲ 如果主链上有相同的支链 , 应将相同支链合并 , 用 “ 二 ”“ 三 ” 等数字表示支链的个数 , 两个表示支链位置的阿拉伯数字之间用 “,” 隔开。物质的名称及名称中各部分的意义如图所示。 - 26 - 重点梳理 精选例题 (3) 苯的同系物的命名 苯作为母体 , 其他基团作为取代基。苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。 - 27 - 重点梳理 精选例题 A.4- 甲基 -3- 丙基戊烷 B.3- 异丙基己烷 C.2- 甲基 -3- 丙基戊烷 D.2- 甲基 -3- 乙基己烷 答案 解析 解析 关闭 选择分子中含有碳原子数最多的碳链为主链 , 共 6 个碳原子 , 称为 “ 己烷 ”; 从离支链较近的一端给主链的碳原子编号 , 可见 2 号碳原子上有 1 个甲基 ,3 号碳原子上有 1 个乙基 , 所以该物质的名称是 2- 甲基 -3- 乙基己烷 , 故选项 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 28 - 重点梳理 精选例题 跟踪训练 1 . 下列有机化合物中 , 有多个官能团 : - 29 - 重点梳理 精选例题 (1) 可以看作醇类的是 ( 填编号 , 下同 ) 　　　　 ;   (2) 可以看作酚类的是 　　　　 ;   (3) 可以看作羧酸类的是 　　　　 ;   (4) 可以看作酯类的是 　　　　 。   答案 解析 解析 关闭 (1) 醇中 —OH 与链烃基相连 , 有 BD 符合条件 ;(2) 酚中 —OH 与苯环直接相连 , 有 ABC 符合条件 ;(3) 含有 —COOH 的是羧酸 , 有 BCD 符合条件 ;(4) 酯中含有官能团 —COO—R,E 属于酯类。 答案 解析 关闭 (1)BD 　 (2)ABC 　 (3)BCD 　 (4)E - 30 - 重点梳理 精选例题 2 . 下列有机物一氯取代物的同分异构体数目相等的是 ( 　　 ) A. ① 和 ② B. ② 和 ③ C. ③ 和 ④ D. ① 和 ③ 【答案】 B 　 - 31 - 重点梳理 精选例题 【解析】 首先判断对称面 : ① 和 ④ 无对称面 , ② 和 ③ 有镜面对称 , 只需看其中一半即可。然后 , 看是否有连在同一碳原子上的甲基 : ① 中有两个甲基连在一个碳原子上 , 六个氢原子等效 ; ③ 中也有两个甲基连在同一碳原子上 , 加上镜面对称 , 应有十二个氢原子等效。最后用数字标记不同的氢原子 , 如下图所示 : 可知 ① 和 ④ 的一氯代物都有 7 种 , ② 和 ③ 都只有 4 种同分异构体。 - 32 - 重点梳理 精选例题 - 33 - 重点梳理 精选例题 规律小结 　 1 . 有机物命名五原则 (1) 最长原则 : 应选包含碳原子最多的碳链作主链 ; (2) 最近原则 : 应从离支链最近一端对主链碳原子进行编号 ; (3) 最多原则 : 若存在多条等长主链时 , 应选择含支链较多的碳链作主链 ; (4) 最小原则 : 若相同的支链距主链两端等长时 , 应以支链位次之和最小为原则 , 对主链碳原子进行编号 ; (5) 最简原则 : 若不同的支链距主链两端等长时 , 应从靠近简单支链的一端对主链碳原子进行编号。 - 34 - 重点梳理 精选例题 2 . 有机物命名五必须 (1) 取代基的位次必须用阿拉伯数字 “2,3,4 …… ” 表示 ; (2) 相同取代基的个数必须用中文数字 “ 二 , 三 , 四 …… ” 表示 ; (3) 位次 “2,3,4 …… ” 等相邻时 , 必须用逗号 “,” 间隔开 ( 不能用顿号 “ 、 ”); (4) 名称中凡阿拉伯数字与汉字相邻时 , 必须用短线 “-” 隔开 ; (5) 若有多种取代基 , 不管其位次大小如何 , 都必须把简单的写在前面 , 复杂的写在后面。 - 35 - 重点梳理 精选例题 考点三 　 同系物、同分异构体的判断与书写 1 . 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较 - 36 - 重点梳理 精选例题 - 37 - 重点梳理 精选例题 - 38 - 重点梳理 精选例题 2 . 同分异构体数目的判断方法 (1) 记忆法。记住常见有机物的异构体数。例如 : ① 一般来说 , 只含一个碳原子的分子均无同分异构体 ; ② 丁烷、丁炔、丙基、丙醇有 2 种同类异构体 ; ③ 戊烷、戊炔有 3 种同类异构体 ; ④ 丁基、丁烯 ( 包括顺反异构 ) 、 C 8 H 10 ( 芳香烃 ) 有 4 种同类异构体 ; ⑤ 己烷、 C 7 H 8 O( 含苯环 ) 有 5 种异构体 ; ⑥ 戊基、 C 9 H 12 ( 芳香烃 ) 有 8 种异构体。 (2) 基元法。例如丁基有 4 种 , 则丁醇、戊醛、戊酸有 4 种同分异构体。 (3) 替代法。例如二氯苯 (C 6 H 4 Cl 2 ) 有 3 种同分异构体 , 四氯苯也有 3 种同分异构体 (Cl 取代 H); 又如 CH 4 的一氯代物只有 1 种 , 新戊烷 [C(CH 3 ) 4 ] 的一氯代物也只有 1 种 ( 称异构体互补规律 ) 。 - 39 - 重点梳理 精选例题 (4) 对称法 ( 又称等效氢法 ) 。 等效氢法的判断可按下列三点进行 : ① 同一碳原子上的氢原子是等效的 ; ② 同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的 ; ③ 处于镜面对称位置上的氢原子是等效的 ( 相当于平面镜成像时物与像的关系 ) 。 ( 一元取代物数目等于不同环境 H 的种类数 ; 二元取代物数目可按 “ 定一移一 , 定过不移 ” 判断 ) - 40 - 重点梳理 精选例题 3 . 同分异构体的书写规律 具有官能团的有机物 , 一般书写顺序为碳链异构 → 官能团位置异构 → 官能团类别异构 , 逐一考虑 , 避免重写和漏写。 ① 碳链异构 : 由于碳原子空间排列不同而引起的 , 如 CH 3 —CH 2 —CH 2 —CH 3 和 CH 3 —CH(CH 3 )—CH 3 。 ② 官能团位置异构 : 由于官能团的位置不同而引起的 , 如 - 41 - 重点梳理 精选例题 ③ 官能团异构 ( 物质种类不同 ): - 42 - 重点梳理 精选例题 - 43 - 重点梳理 精选例题 (2017·11· 浙江选考 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) B. 金刚石和石墨互为同素异形体 , 两者之间不能相互转化 C.CH 3 COOH 和 CH 3 COOCH 3 互为同系物 D.C 6 H 14 的同分异构体有 4 种 , 其熔点各不相同 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 44 - 重点梳理 精选例题 跟踪训练 1 .(2017· 宁波模拟 ) 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 乙醇和丁烷都存在同分异构体 B.(CH 3 CH 2 ) 2 CHCH 3 的系统命名是 2- 乙基丁烷 C. 氧气和臭氧互为同素异形体 D. 甲烷与异戊烷互为同系物 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 45 - 重点梳理 精选例题 2 . 有机物 的同分异构体中 , 满足下列条件的有 　　　　 种 ( 不考虑烯醇 ) 。 ① 仅含有苯环 , 无其他环状结构 ; ② 遇三氯化铁溶液显紫色 ; ③ 1 mol 能与 3 mol 金属钠反应生成 1.5 mol 氢气。其中 1 H 核磁共振谱表明分子中有五种氢原子 , 且其峰面积之比为 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1, 请写出其结构简式 : 　 。   答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 46 - 重点梳理 精选例题 规律小结 　 同分异构体的书写规律 书写时 , 要尽量把主链写直 , 以免干扰自己的视觉 ; 思维一定要有序 , 关键在于书写的有序性和规律性。常用的书写方法如下 : ① “ 由通式 , 判类别 ”, 根据有机物的分子组成 , 判断其可能的类别异构 ( 一般用分子通式判断 ) 。 ② “ 减碳法 , 写碳链 ”, 主链由长到短 , 支链由整到散 , 位置由心到边 , 分布由近到远。 ③ “ 移官位 , 氢充填 ” 。先写出不带官能团的烃的同分异构体 , 然后在各条碳链上依次移动官能团的位置 ; 按碳四价的原则 , 碳原子剩余的价键用来结合氢原子 , 即可得到所有同分异构体的结构简式。