2025届高三化学一轮复习 1.有机物的结构特点与研究方法

12.1 有机物的结构特点 高三一轮复习 内容与目标 再认再现·旧知新学 (一)有机化合物中碳原子的成键特点 四 单键 双键 碳链 (二)有机化合物常见表示方法 键线式无须标出碳原子和氢原子，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的除氢以外的其他原子或基团，图中的每个拐点和端点均表示一个碳原子。【注意键角】 根据下列物质的结构式写出相应物质的结构简式和键线式： 名称 结构式 结构简式 键线式 丙烯 CH3CH===CH2 乙醇 ___________ _________ CH3CH2OH 乙酸 ___________ ___________ 乙酸 乙酯 ____________ _______ CH3COOH CH3COOCH2CH3 (三)同系物 结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 1．下列物质中属于丙烯的同系物的是_____ (填序号)。 ① 　 ②CH3CH===CHCH3 ③ ④CH2===CH—CH===CH2 ②③ 同系的含义：同一类别的物质，且官能团种类、数目一致 物理性质随碳原子数增多而变化，化学性质相似 2．下列物质属于乙醇的同系物的是_____ (填序号)。 ①丙醇　②乙二醇( ) ③CH2===CHCH2OH 注意：同系物判定两要点：①官能团种类、数目均相同；②具有相同的通式。 ① (四)同分异构现象和同分异构体 1．概念：化合物分子式______、结构______的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 相同 不同 2．类型 请分析下列各组物质，用序号填写出它们的对应关系：①碳架异构、②位置异构、③官能团异构、④同一物质。 3．熟悉不同有机物的官能团异构现象 组成通式 不饱和度(Ω) 可能的物质类别 CnH2n 1 烯烃和环烷烃 CnH2n－2 2 炔烃、二烯烃和______烃 CnH2n＋2O 0 饱和一元醇和醚 CnH2nO 1 饱和一元醛和酮、烯醇等 CnH2nO2 1 饱和一元羧酸和酯、羟基醛等 环烯 4．简单有机物同分异构体的书写 (1)烷烃同分异构体的书写——主链减碳法 (主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边) 写出C7H16的同分异构体(用碳架结构表示): ________________。 答案：C—C—C—C—C—C—C、 (2)烯烃、炔烃同分异构体的书写 ——碳架异构→双键、三键位置异构→官能团异构 写出下列同分异构体的结构简式或键线式。 C4H8的所有同分异构体：_________________________________。 C4H6的炔烃同分异构体：__________________________________ ___________________________________________________。 (3)苯的同系物同分异构体的书写 ——苯环支链由整到散 写出C9H12的含有苯环的同分异构体的结构简式。 含有一个支链时________________________________________； 含有两个支链时_________________________________________； 含有三个支链时_________________________________________。 (4)简单的烃的衍生物的同分异构体的书写 ——确定类别→碳架异构→官能团位置异构 写出C4H10O的同分异构体(只写出碳骨架和官能团)___________ ___________________________________________________。 注意：官能团异构与位置异构相结合在同分异构体书写中的重要应用 三取代（aaa,aab,abc） (五)手性碳原子和手性分子 与四个不同原子或原子团相连的碳原子叫做手性碳原子(又叫不对称碳原子)，含有手性异构体的分子叫做手性分子。用“*”标出乳酸 分子结构中手性碳原子。如 。 (六)有机化合物中的共价键及空间结构 甲烷型 碳为sp3杂化，形成σ键，四面体形结构 乙烯型 碳为_____杂化，含π键，以双键为中心原子共平面 sp2 6原子共面 sp2 12 续表 题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 注意：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键轴旋转。②若平面间靠单键相连，所连平面可以绕键轴旋转，可能旋转到同一平面上，也可能旋转后不在同一平面上。 以“双键”为基准 重新画出结构 分析共面共线 考虑单键旋转 得出所需结果 分子中最多有____个碳原子在同一平面内， 最多有____个原子在同一条直线上，苯环平面内的碳原子至少有____个。 11 6 9 边练边学·实践提能 √ (1)书写有机化合物的结构简式时一定要表示出其官能团，特别是烯烃和炔烃，不能省略碳碳双键或碳碳三键；对于含氧官能团，书写结构简式时官能团一定要写准确，如丙醛应写成CH3CH2CHO，不要写成CH3CH2COH。 (2)键线式中的端点、拐点或折点为碳原子，碳连接的氢原子省略。 归纳拓展 答案：(1)C7H12　C10H16 (2)C13H20O　C5H6N2O2 二、同分异构体的判断与书写 3．下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是(　 ) A．C5H12有两种同分异构体 B．C8H10只有三种属于芳香烃的同分异构体 C．CH3CH2CH2CH3在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代烃 D．甲苯苯环上的一个氢原子被含三个碳原子的烷基取代，所得产物有 六种 √ CH3CH2CH2CH3的一氯代烃有两种，C项错误； 正丙基取代甲苯苯环上的氢原子与甲基有邻、间、对三种位置关系，同理异丙基与甲基也有三种位置关系，故其所得产物有六种，D项正确。 4．分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)(　 ) A．7种　　　　　　 B．8种 C．9种 D．10种 √ 5．分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)(　 ) A．8种 B．10种 C．12种 D．14种 √ 简单同分异构体数目判断方法　 (1)等效氢法 ①同一碳原子上的氢原子等效。 ②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。 ③位于对称位置的碳原子上的氢原子等效。 思维建模 (2)基元法 烷基结构有几种就有几种一元取代物。 如：—C3H7有2种，C3H7Cl有2种，C3H8O属于醇的结构有2种。 (3)定一移一法 二元取代物数目的判断，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二元取代物的数目。 -CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11的同分异构体分别有几种？ CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH 还有多少种属于醇的同分异构体？ 丁醛、戊酮、己酸有多少种的同分异构体？ C5H10O2有多少种属于酯的同分异构体？ C10H14有多少种芳香族的同分异构体（考虑一取代、二取代、三取代）？ 分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)? 六、限定条件下同分异构体的书写 (HOCH2—C≡C—CH2OH)的同分异构体中能同时满足下列条件的共有____种(包含顺反异构)。 ①链状化合物； ②能发生银镜反应； ③氧原子不与碳碳双键直接相连。 其中，核磁共振氢谱显示为2组峰，且峰面积之比为2∶1的是? 计算不饱和度 分析已有结构 推测剩余基团 考虑异构数量 检查条件与成键 Ω=2 醛基、还剩一个Ω 3个C，1个O（1个双键） 9 OHC—CH2—CH2—CHO √ B项，单键可绕轴旋转，烯平面与苯平面可能共面，因而所有原子可能共面； C项，含有饱和碳，所有原子不可能共面； D项，碳碳双键及与其直接相连的4个原子共面，CH2===CHCH3中甲基中的1个H原子也可能在该平面上，所以丙烯CH2===CHCH3共平面的原子最多为7个。 7．下列说法不正确的是(　 ) A．P4和CH4都是正四面体形分子，且键角都为109°28′ B．乙烯分子中，碳原子的sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键 C．4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA D．乙苯分子中共面碳原子最多有8个 √ 解析： CH4的键角是109°28′，P4的键角为60°，A不正确；1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷)，4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 mol，则含有σ键数目最多为0.7NA，C正确。 有机化合物中的σ键、π键的判断方法 (1)根据成键轨道类型判断：s轨道与其他原子轨道形成的共价键一定是σ键，p轨道之间可形成π键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。 (2)根据成键原子的价电子数判断：如果只有一个共用电子对(共价单键)，则该共价键一定是σ键；如果形成多个共用电子对(共价双键或三键)，则先形成一个σ键，另外的原子轨道形成π键。 　 思维建模 共价键类型视角： 碳原子的成键方式与甲烷相似，都与4个原子形成共价单键，这样的碳原子称为饱和碳原子 σ 键轨道重叠程度大于 π 键，因此 σ 键的键能通常比 π 键的键能高（σ 键比较牢固） σ 键连接的原子或原子团可绕键轴旋转 碳原子的成键原子数目小于4个，这样的碳原子称为不饱和碳原子。（在加成反应中反应活性较强） 共价键极性视角： 根据成键两原子吸引电子能力的差异判断键的极性，进而分析和预测有机化合物分子的反应活性部位（在反应中的断键部位） 键的极性并不是一成不变的，受分子中邻近基团或外界环境的影响(基团间的相互影响)，键的极性及其强弱程度可能会发生变化 CH3-CH2-O-H CH3-CH2-O-H 再认再现·旧知新学 1．烷烃的命名 (1)烷烃的习惯命名 (2)烷烃的系统命名 常见有机化合物的命名 4­乙基己烷 2,2­二甲基­ 2．含官能团的链状有机物的命名 (1)烯烃、炔烃、醇、醛和羧酸的命名 (2)酯的命名 合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应，命名酯时“先读酸的名称，再读醇的名称，后将‘醇’改‘酯’即可”。如甲酸与乙醇形成酯的名称为___________。 甲酸乙酯 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。 (2)如果苯分子中的两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，其有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示；也可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。如 苯的同系物的命名：习惯命名+系统命名（将苯环上的6个碳原子编号，以某个取代基所在的碳原子的位置为1号，选取最小位次号给其他取代基编号。） 均三甲苯/1,3,5-三甲苯 连三甲苯/1,2,3-三甲苯 偏三甲苯/1,2,4-三甲苯 间甲基乙苯 对甲基异丙苯 间二甲苯 含苯环的其他物质：选母体→定位次→写名称（通常习惯命名） 苯甲醇 对苯二甲酸 苯甲酰胺 2,4,6-三甲基苯酚 苯乙炔 边练边学·实践提能 √ 解析： A项，名称为2­甲基丁烷，错误； B项，名称为2­丁醇，错误； C项，名称为2­甲基丙酸乙酯，错误。 3,3,5­三甲基庚烷 4­甲基­3­乙基­3­辛烯 (3) __________________。 __________________ 。 ____________。 ________________________。 3．根据下列有机化合物的名称，写出相应的结构简式。 (1)2,4­二甲基戊烷：______________________________________。 (2)苯乙炔：_____________________________________________。 (3)4,4­二甲基­2­戊醇：___________________________________。 (4)2,4,6­三甲基苯酚：____________________________________。 (5)丙二醛：_____________________________________________。 系统命名法中四种“字”的含义 ①烯、炔、醛、酮、酸、酯——指官能团。 ②甲、乙、丙、丁——指主链碳原子个数分别为1、2、3、4…… ③1、2、3——指官能团或取代基的位置。 ④二、三、四——指相同取代基或官能团的个数。 归纳拓展 三、有机化合物结构的测定与表征 测定前，需要先对有机物分离提纯 常用的分离提纯方法： 蒸馏（原理：沸点差异） 重结晶（原理：溶解度差异） 萃取（原理：溶解度差异） 常见物质的分离提纯： 乙醇（水）、甲烷（乙炔）、乙酸乙酯（乙醇和乙酸）、苯甲酸（NaCl）、苯（甲苯）、溴苯（溴）、淀粉(葡萄糖)、苯(苯酚) 研究有机化合物的一般方法 实验式(最简式)：李比希法 分子式：质谱法，最大质荷比 结构式： 红外光谱，确定化学键和官能团 核磁共振氢谱，几种不同化学环境的氢原子 终结性评价 1.[2021·全国甲卷，36(1)]A( )的化学名称为______________________。 间苯二酚(或1,3-苯二酚) 2.[2022·河北，18(2)]B( )的化学名称为_______________。 3,4-二氯苯甲酸 3.[2021·全国乙卷，36(3)]D( )具有的官能团名称是_______________ ________________(不考虑苯环)。 氨基、酮羰基、 碳溴键、碳氟键 4.[2019·海南，18Ⅱ(4)]奥沙拉秦钠( )的分子式 为______________，其核磁共振氢谱有____组峰，峰面积比为____________。 C14H8N2O6Na2 4 1∶1∶1∶1 5.利用元素分析仪测得有机物M(只含C、H、O)中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%。 1.M的实验式为________。 C2H4O 2.已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的相对分子质量为______，分子式为_________。 88 C4H8O2 3.用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示，图中峰面积之比为1∶3∶1∶3；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。 M中官能团的名称为______________，M的 结构简式为___________________。 羟基、酮羰基 再认再现·旧知新学 1．研究有机化合物的基本步骤 实验式 分子式 结构式 2．分离、提纯有机化合物的常用方法 (1)萃取 液—液萃取 利用待分离组分在两种互不相溶的溶剂中的________不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 固—液萃取 用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 溶解性 注意：①液—液萃取所使用分液漏斗分液时先将下层液体从下口放出，再将上层液体从上口倒出。②常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。 (2)蒸馏和重结晶   适用情况 要求 蒸馏 常用于分离、提纯液态有机化合物 ①该有机化合物热稳定性较高 ②该有机化合物与杂质的_____相差较大 重结晶 常用于提纯固体有机化合物 ①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大 ②被提纯的有机化合物在此溶剂中溶解度受_______影响较大 沸点 温度 3．有机化合物分子结构的确定 (1)元素定性、定量分析——确定实验式 ①元素定性、定量分析：用化学方法测定有机化合物的元素组成，以及各元素的质量分数，如燃烧后C→CO2，H→H2O。 (2)质谱法——测定相对分子质量 ①在质谱图中，有机分子的相对分子质量＝最大质荷比。 ②根据有机分子的实验式和相对分子质量确定分子式。 (3)红外光谱——确定化学键和官能团 不同化学键或官能团___________不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 吸收频率 1、完成《新高考方案》P277-280 2、小本课时跟踪训练P455-P456（记得红笔更正） 课后作业 答案：C4H8：CH2===CH—CH2CH3、 CH3CH===CHCH3、H3CCCH3CH2；□、 C4H6：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3 苯型 碳为______杂化，含大π键Π，以苯环为中心______原子共平面 乙炔型 碳为_____杂化，含π键，以三键为中心_____原子共直线 ③若平面间被多个点固定，则不能旋转，一定共面。如分子中所有环一定共面。 C．2­丁烯的键线式： D．乙烯的空间填充模型： 解析：顺­2­丁烯的结构中两个甲基在双键的同一侧，其结构简式为；乙醛的结构简式为CH3CHO；2­丁烯的键线式为。 一、有机化合物的结构与表示法 1．以下名称、化学用语均正确的是 (　 ) A．顺­2­丁烯的结构简式： B．乙醛的结构简式：CH3COH 2．写出下列物质的分子式。 (1)和的分子式分别为________、________。 (2)和的分子式分别为______、__________。 解析： C5H12有三种同分异构体，A项错误；C8H10属于芳香烃的同分异构体有、、、，共四种，B项错误； 解析：分子式为C4H8Cl2的有机物可以采取“定一移一”法：、、，共有9种。 解析：可利用“定一移一”法，正丁烷有两种等效氢，Br定位1号碳原子时，Cl位置有，Br定位2号碳原子 时，Cl位置有，异丁烷有两种等效氢，Br定位1号碳原子时，Cl位置有，Br定位2号碳原子时，Cl位置有，共4＋4＋3＋1＝12(种)。 三、有机化合物的空间结构分析及共价键类型判断 6．下列有关说法正确的是(　 ) A．CH3CH===CHCH3分子中的4个碳原子可能在同一直线上 B．苯乙烯()分子的所有原子可能在同一平面上 C. 分子中的所有原子都在同一平面上 D．丙烯CH2===CHCH3共平面的原子最多为6个 解析： A项，以“”为中心，联想乙烯分子中的键角120°，碳原子不可能共线； 如：的名称为_____________ ____________。 4,4­二甲基­2­己炔 如：的名称为_________________，的名称为_________________。 3­甲基­1­戊烯 C． D． 1．有机物的命名方法有多种，下列有机物用系统命名法命名正确的是(　 ) A．CH3CH(C2H5)CH3 　2­乙基丙烷 B．　3­丁醇 2．按照系统命名法写出下列有机物的名称。 (1) ：_________________。 (2) ： ____________________。 答案：(1) ②李比希氧化产物吸收法定量分析原理：一定量 有机物中所含各元素质量分数→各元素原子的最简整数比→实验式。 如：C、H、O元素的有机物 分子中碳、氢元素的质量分数→剩余的为氧元素的质量分数。 注意：红外光谱几乎可以测量出所有化学键的种类，但不能测出化学键的个数。 (4)核磁共振氢谱——确定氢原子的类型和相对数目 (5)X射线衍射——分子结构的相关数据 根据X射线衍射图，经过计算可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，将X射线衍射技术用于有机化合物晶体结构的测定。 答案：(1)通入O2排除石英管中的空气　装置的气密性　b、a　 (2)排除装置中空气，氧化有机物，将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中完全吸收　CO＋CuOCO2＋Cu　(3)A　C　碱石灰会同时吸收水和CO2　(4)熄灭a处煤气灯，继续通入一段时间O2，然后熄灭b处煤气灯，待石英管冷却至室温，停止通入O2　(5)C4H6O4 $$