考点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". 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. 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(= C=C:(=1; C(C:(=2; 环:(=1; 苯:(=4; 萘:(=7; 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. 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( ① 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.② 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+)O2 ( xCO2+H2O 烃的含氧衍生物:4CxHyOz+(4x+y-2z)O2 ( 4xCO2+2yH2O 或CxHyOz+(x+-)O2 ( xCO2+H2O 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+-,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取代反应卤代: 硝化: 磺化: 其它: 加成反应氧化反应还原反应消去反应酯化反应水解反应聚合反应加聚: 缩聚: 热裂化反应烷基化反应显色反应 6C6H5OH+Fe3+→[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+ (C6H10O5)n(淀粉)+I2→蓝色有些蛋白质与浓HNO3作用而呈黄色中和反应三、一些典型有机反应的比较反应机理的比较 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.例如: 羟基所连碳原子上没有氢,不能形成,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: 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: 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; 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) 一些有机物与溴反应的条件不同,产物不同. 3.例题精讲例1 A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1 mol 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. 本题答案:6 mol和7 mol 例3 在20℃时,某气态烃与氧气混合装入密闭容器中,点燃爆炸后,又恢复到20℃.此时容器内气体的压强为反应前的一半,经NaOH溶液吸收后,容器内几乎真空.此烃的化学式可能是( ) A.CH4 B.C3H4 C.C2H4 D.C3H8 解析依题意,气态烃与氧气恰好完全反应,利用有关反应式:CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,在相同条件下, 反应前后压强之比等于反应前后物质的量比. 化简:y=4(x-1) 讨论:①当x=1 时,y=0舍去;②当x=2时,y=4;③当x=3时,y=8.答案:C、D. 例4 已知维生素A的结构简式如下: 关于它的说法正确的是( ) A.维生素A是一种酚 B.维生素A是一个分子中含有三个双键 C.维生素A的一个分子中有30个氢原子 D.维生素A具有环已烷的结构单元【解析】由于维生素A无苯环上的羟基,所以A错误;显然分子中含五个双键 ,所以B错误;分子中六元环含双键,所以D错误.利用数碳算氢的方法可得答案应为C. 【答案】C 例5 中草药秦皮中含有的七叶树内酯(碳氢原子未画出,每个折点表示一个碳原子),具有抗菌作用.若1mol 七叶树内酯,分别与浓溴水和NaOH溶液完全反应,则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为( ) A.3mol Br2;2mol NaOH B.3mol Br2;4mol NaOH C.2mol Br2;3mol NaOH D.4mol Br2;4mol NaOH 【解析】本题要求学生在理解酚和酯的结构及其性质的基础上,将获取的有关规律迁移到题目所指定的有机物中.由于学生在课本中学习的是一元酚和普通酯,而题设物质却是一种既可以看成二元酚,又可看成酯(内酯)且含有双键的复杂有机物,所以本题在考查相关知识点的同时,也在一定程度上考查学生思维的灵活性、广阔性和创造性. 仔细观察该有机物的结构简式并结合已有知识,不难得知:1mol七叶树内酯可与3mol Br2 相作用,其中2mol Br2 用于酚羟基的邻位氢的取代(注:对位无氢可取代),1mol用于酯环上双键的加成,其反应原理为: 当1mol七叶树内酯与NaOH反应时,需4mol NaOH,其中3mol NaOH与酚羟基(包括水解后生成的)作用,1mol NaOH与水解后产生的羧基发生中和反应,其反应原理为: 答案:B 例6 一卤代烃RX与金属钠作用,可增加碳链制高级烷,反应如下: 2RX+2NaR—R+2NaX 试以苯、乙炔、Br2、HBr、钠主要原料,制取【解析】本题是以武慈反应为知识背景的有机合成题.旨在考查学生自学能力和综合运用知识的能力.由于涉及反应较多,合成路线又不易直接看出,所以题目有一定难度,能力测试层次属于综合应用. 本题宜用逆向合成法,解题的关键是首先做好"合成设计".其基本思路是:根据已有原料和有关反应规律,尽可能合理地把目标分子(产品)通过生成它的反应与前一个中间产物联系起来,再把这个中间产物通过生成它的反应与上一个中间产物联系起来……直至追溯到原为为止.待合成时,再"反其道而行之". 根据上述思路,可制定出本题的合成路线: 4.实战演练 (一)选择题 1.由两分子乙炔聚合得到CH2CH—C≡CH,继续和氯化氢加成得到CH2=CH—CCl=CH2,所得产物加成聚合后得到354gCH2CH=CClCH2n,则所需乙炔的质量为( ) A.624g B.416g C.312g D.208g 2.足球运动员在比赛中腿部受伤时医生常喷洒一种液体物质使受伤部位皮肤表面温度骤然下降,减轻伤员的痛感.这种物质是( ) A.碘酒 B.氟里昂 C.氯乙烷 D.酒精 3.苯环结构中不存在C—C单键和C=C双键的简单交替结构,可以作为证据的事实是( ) ①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色;②苯环中碳碳键的键长均相等;③苯能在催化剂存在和加热的条件下氢化生成环己烷;④邻二甲苯只有一种结构;⑤苯在FeBr3存在下同液溴发生取代反应,但不因化学反应而使溴水褪色. A.B.C.D.①②③④ 4.具有解热镇痛作用的阿斯匹林的结构简式为在适宜的条件下,阿斯匹林可能发生的反应有( ) ①消去反应,②酯化反应,③银镜反应,④加成反应,⑤水解反应,⑥中和反应. A.B.C.D.②③④⑤⑥ 5.某物质中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种,在鉴定时有下列现象:①可发生银镜反应;②加入新制Cu(OH)2悬浊液沉淀不溶解;③与含酚酞的NaOH 溶液共热发现溶液中红色逐渐消失以至无色.下列叙述中正确的是( ) A.有甲酸和甲酸乙酯 B.有乙酸和甲酸乙酯 C.可能有甲醇,一定有甲酸乙酯 D.几种物质都有 6.已知柠檬醛的结构简式为,根据已有知识判定下列说法不正确的是( ) A.它可使酸性高猛酸钾溶液褪色 B.它可跟银氨溶液反应生成银镜 C.它可使溴水褪色 D.它被催化加氢的最后产物的分子式是C10H20O 7.萘环上的位置可用α、β表示,如.下列化合物中α位有取代基的是( ) 8.已知和两结构式( a、b分别代表不同的原子或原子团)互为同分异构体,推断一氯丙烯的同分异构体(不含环状结构)共有( ) A.3种B.4种C.5种D.6种9.从柑桔中炼制萜二烯(),下列有关它的推测正确的是( ) A.分子式为C10H16 B.常温下为液态,难溶于水 C.其一氯代物有10种D.与过量的溴的CCl4溶液反应后产物为 10. amL三种气态烃的混合物和足量的氧气混合点燃爆炸后,恢复到原来的状态(常温常压),气体体积共缩小2a mL(不考虑二氧化碳的溶解).则三种烃可能的组合是( ) A.CH4、C2H4、C3H4任意体积比 B.CH4、C3H6、C2H2保持C3H6∶C2H2=1∶2(物质的量之比) C.C2H6、C4H6、C2H2同条件下体积比为2∶1∶2 D.C3H8、C4H8、C2H2质量比为11∶14∶16 11.有机物甲C3H6O3在适当条件下,每两个分子甲可相互发生酯化反应,生成一分子乙,则乙的结构式不可能是( ) 12.烯烃在一定条件下发生氧化反应时,CC双键发生断裂,RCHCHR′可以氧化成RCHO和R′CHO.下列烯烃分别被氧化后,产物中有乙醛的是( ) A.CH2CHCH2CH2CHCH3 B.CH3CH2CHCHCH2CH3 C.CH3CHCHCH2CH2CH3 D.CH3CHCHCHCHCH3 13.一定量的有机物与足量的金属钠反应,生成xL气体,在相同条件下等量的该有机物与足量的NaHCO3溶液反应生成y L气体,已知x>y,则该有机物可能是( ) 14.将一定量有机物充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收,经过滤得到沉淀20 g ,滤液质量比原石灰水减水5.8 g.该有机物可能是( ) A.乙烯 B.乙二醇 C.乙醇 D.甲酸甲酯 15.某共价化合物含碳、氢、氮三种元素,分子内有四个氮原子,且四个氮原子构成正四面体(如白磷结构),每两个氮原子间都有一个碳原子.已知分子内无碳碳单键,也没有碳碳双键,则该化合物的分子式为( ) A.CH8N4 B.C6H12N4 C.C6H10N4 D.C4H8N4 16.在石油化工生产中,用于制造合成塑料、合成纤维、有机溶剂等重要的基础原料的是( ) A.天然气 B.乙烯 C.电石 D.酒精 17.漆酚是我国特产生漆的主要成分,通常情况下为黄色液体,能溶于有机溶剂,生漆涂在物体的表面,在空气中干燥后变成黑色的漆膜.将漆酚放入下列物质中:①空气,②溴水 ,③小苏打溶液,④氯化铁溶液,⑤通入过量的二氧化碳,不能发生化学反应的是( ) A.B.C.D.③⑤ 18.食用下列物质不会引起中毒的是( ) A.甲醇兑制的白酒 B.用于混凝土防冻的亚硝酸钠 C.用碳酸钡作X射线的"钡餐" D.加碘盐(含碘酸钾的食盐) 19.1995年3月20日,日本东京地铁发生了震惊世界的"沙林"毒气袭击事件,造成12人死亡、5000多人受伤,恐怖分子使用的"沙林"是剧毒的神经毒气,其结构简式为 .已知的名称为甲氟磷酸,则"沙林"的化学名称为( ) A.甲氟磷酸异丙醚 B.甲氟磷酸异丙酯 C.甲基异丙基氟磷酸 D.甲氟异丙氧基磷酸 20.有机物丁香油酚结构简式为:其可能具有的性质是: ①能发生加成反应,②能使酸性高锰酸钾溶液褪色,③能发生取代反应,④能与三氯化铁发生显色反应,⑤能发生中和反应,⑥能发生消去反应 A.全部 B.仅①C.除⑥外都能 D.除④⑥外都能 21.有关专家指出,目前家庭装修中常用的板材、涂料、石材、布艺或多或少都存在毒性, 其毒性来源为( ) A.甲烷 B.甲酸 C.甲醇 D.甲醛 22."绿色化学"是当今社会提出的一个新概念.在"绿色化学工艺"中,理想状态是反应物中原子全部为欲制得的产物,即原子利用率为100%.在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3) COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需要其他的反应物有( ) A.CO和CH3OH B.CO2和H2O C.H2和CO2 D.CH3OH和H2 23.稀土是我国的丰产元素,17种稀土元素性质非常接近,用有机萃取剂来分离稀土元素是一种重要的技术.化合物A是其中一种,有机萃取试剂A的结构式如下: 据你所学的知识判断A属于( ) A.酸类 B.酯类 C.醛类 D.油脂类 24.1993年由中国学者和美国科学家共同合成了世界上最大的碳氢分子,其一个分子由1334 个碳原子和1146个氢原子构成.关于此物质,下列说法肯定错误的是( ) A.属烃类化合物 B.常温下是固态 C.可发生氧化、加成反应 D.具有类似金刚石的硬度 25.巴豆酸的结构简式为CH3—CH=CH—COOH.现有①氯化氢、②溴水、③纯碱溶液、④2-丙醇、⑤酸化的KMnO4溶液.试根据其结构特点,判断在一定条件与巴豆酸反应的物质的组合是( ) A.只有②B.只有①C.只有①D.①②③④⑤ (二)非选择题 1.有机环状化合物的结构简式可进一步简化,例如A式可简写为B式.C式是1990年公开报道的第1000万种新化合物,该化合物C中的碳原子数是 ,分子式是 .若D是C的同分异构体,但D属酚类化合物,而且结构中没有—CH3基团.请写出D可能的结构简式(任意一种,填入D方框中). 2.结构中没有环状的烷烃又名开链烷烃,其分子式通式是CnH2n+2(n是正整数). 若它分子中每减少2个碳氢键,必然同时会增加1个碳碳键.该碳碳键可能是重键(双键或三键),也可能是连结成环状烃,都称为增加了1个不饱和度(用希腊字母Ω表示,又名"缺氢指数").例如若干烃类分子和烃基的不饱和度如下: ①CH3CH2CH3 Ω=0;CH3)2CH— Ω=0; ③CH2CHCH2 Ω=1; ④ Ω=1; ⑤C8H15— Ω=1; ⑥Ω=2;Ω=2; ⑧CH3C≡CCH2C H=CH2 Ω=3; ⑨CH3(CH=CH)3CH3 Ω=3; ⑩ Ω=4;11 Ω=4;12C7H7—Ω=4. (1)请写出下列各烃分子的Ω. (A)Ω= (B)Ω= (C)Ω= (2)请写出下列烃基的Ω. (D)(两价基团)Ω= (E)(三价基团)Ω= (F)C≡C(两价基团)Ω= 3.化学上拉席希法制备肼是将NaClO和NH3按物质的量1∶2混合,刚好反应生成NaCl、肼和水.肼是一种高能燃料. (1)写出肼的化学式 ,推测其结构简式 . (2)推测肼能否像氨一样和水形成水合物,如能形成水合物,写出反应的化学方程式.如不能形成水合物,说明理由: 4.4 mL O2和3 mL NxHy(已知x