第1章 有机化合物的结构特点与研究方法总结提升 （Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学选择性必修3（人教版2019 单选版）

[对应学生用书P25] 考点一　有机化合物中官能团的判断 【例1】 (1)(2024·安徽卷，节选)、中含氧官能团名称分别为________、________。 (2)(2024·江苏卷，节选)分子中的含氧官能团名称为醚键和________。 (3)(2024·吉林卷，节选)中含氧官能团的名称为______和______(Bn为)。 (4)(2023·全国新课标卷，节选)D()中官能团的名称为__________、__________。 (5)(2023·全国甲卷，节选)F()中含氧官能团的名称是__________。 (6)(2023·全国乙卷，节选)A()中含氧官能团的名称是__________。 (7)(2023·湖南卷，节选)物质G()中所含官能团的名称为____________、____________。 (8)(2023·山东卷，节选)D()中含氧官能团的名称为________________。 答案：(1)羟基　醛基 (2)酮羰基 (3)羟基　羧基 (4)羟基　氨基 (5)羧基 (6)羟基、醚键 (7)碳碳双键　醚键 (8)酰胺基 解答有机化合物中官能团的判断类题的方法 (1)判断官能团时，要注意原子之间的连接方式，防止出现混淆，如—COOH(羧基)和甲酸酯基(—OOCH)。 (2)书写官能团时，不能省略“—”；烷烃和苯及其同系物不含官能团。 (3)官能团的结构是一个整体，不能将官能团拆开，如不能将—COOH看作—CO—(酮羰基)和—OH(羟基)。 1．(2024·山东卷)我国科学家在青蒿素研究方面为人类健康作出了巨大贡献。在青蒿素研究实验中，下列叙述错误的是(　　) A．通过萃取法可获得含青蒿素的提取液 B．通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构 C．通过核磁共振谱可推测青蒿素相对分子质量 D．通过红外光谱可推测青蒿素分子中的官能团 C　解析：青蒿素为有机物，可以用萃取方法提取青蒿素，A正确；X射线衍射实验可以测定键角和键长，从而确定晶体的结构，也是测定晶体结构的最有效的方法，B正确；核磁共振谱是用来测定不同化学环境的原子的共振谱图，C错误；红外光谱用来测定分子所含的化学键或官能团，D正确。 考点二　同分异构体的判断及书写 【例2】 (2022·浙江6月选考卷)下列说法不正确的是(　　) A．乙醇和丙三醇互为同系物 B．35Cl和37Cl互为同位素 C．O2和O3互为同素异形体 D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体 A　解析：乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，A错误；35Cl的质子数为17，中子数为18，37Cl的质子数为17，中子数为20，两者质子数相同、中子数不同，互为同位素，B正确；由同种元素形成的性质不同的单质互为同素异形体，O2和O3是由氧元素形成的性质不同的单质，两者互为同素异形体，C正确；分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体，丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，两者互为同分异构体，D正确。 【例3】 (2023·湖北卷，节选)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发，针对二酮H设计了如下合成路线： D的同分异构体中，与其具有相同官能团的有__________种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为________________________。 解答同分异构体的判断及书写类题的方法 (1)判断同分异构体的两个要点：①有机物的分子式相同；②有机物的分子结构不同。 (2)书写限制条件同分异构体的思路： 答案：7　 解析：D为，其分子式为C5H12O，其官能团为羟基，同分异构体即戊醇(C5H11—OH)有8种(包含D)，所以与D具有相同官能团的同分异构体有7种，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积比为9∶2∶1的同分异构体应有三个—CH3，即为。 2．(1)(2022·湖南卷，改编) 是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有________种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱图中有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为__________。 (2)(2022·山东卷，节选)H()的同分异构体中，仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有________种。 答案：(1)4　 (2)6 解析：(1) 的不饱和度为2，其同分异构体能发生银镜反应，则含有醛基，推测还含有碳碳双键或者三元环，则符合条件的同分异构体(不考虑立体异构)有4种，分别为CH2===CHCH2CHO、CH3CH===CHCHO、和，其中核磁共振氢谱图中有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式是。 (2)H为，根据其同分异构体仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构可知，符合要求的同分异构体的结构可以视作分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构，所得结构分别有1、3、2种，故共有6种。 考点三　有机化合物的分离与提纯 【例4】 (2023·辽宁卷，节选)2­噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下： Ⅰ .制钠砂。向烧瓶中加入300 mL液体A和4.60 g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。 Ⅱ .制噻吩钠。降温至10 ℃，加入25 mL噻吩，反应至钠砂消失。 Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至－10 ℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30 min。 Ⅳ.水解。恢复室温，加入70 mL水，搅拌30 min；加盐酸调pH至4～6，继续反应2 h，分液；用水洗涤有机相，二次分液。 Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92 g。 回答下列问题： (1)步骤 Ⅰ 中液体A可以选择________。 a．乙醇　b．水　c．甲苯　d．液氨 (2)步骤 Ⅲ 中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是_________。 (3)步骤 Ⅳ 中用盐酸调节pH的目的是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)下列仪器在步骤 Ⅴ 中无需使用的是____________________(填名称)；无水MgSO4的作用为____________________。 (5)产品的产率为________(用Na计算，精确至0.1%)。 答案：(1)c (2)搅拌条件下少量多次缓慢加入 (3)提供酸性环境促进2­噻吩乙醇钠水解并生成可溶性的钠盐便于后续分液 (4)球形冷凝管、分液漏斗　干燥吸水 (5)70.0% 解析：(1)钠能与乙醇、水、液氨发生置换反应，因此只能选择甲苯作为溶剂。 (2)因反应放热，为防止温度过高引发副反应，应将环氧乙烷溶液少量多次加入。 (3)该过程为将2­噻吩乙醇钠水解为2­噻吩乙醇，提供酸性环境，利于水解并产生可溶性的NaCl，便于后续分液。 (4)向有机相中加入无水硫酸镁的目的为干燥吸水。进行过滤所需的仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒；后续的蒸馏过程中所需的仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、尾接管、锥形瓶。因此用不到的仪器为球形冷凝管和分液漏斗。 (5)按Na计算，根据反应物Na的物质的量为0.2 mol，可知理论上产物的物质的量为0.2 mol，质量为25.6 g，实际得到的产物为17.92 g，因此其产率为70.0%。 解答有机化合物的分离与提纯类题的方法 (1)根据有机物和杂质的状态、溶解性、沸点等物理性质选择合适的分离及提纯方法，液态有机物分离采用萃取、分液、蒸馏等方法，固态有机物采用重结晶等方法。 (2)联系蒸馏、萃取、分液和重结晶法的原理及实验注意事项，结合题目进行相关分析。 (3)注意仪器的选择与使用，如直形冷凝管适用于蒸馏实验中，用于冷凝蒸气，而球形冷凝管适用于有机物的制备中，用于冷凝回流，提高原料的利用率。 3．(2024·新课标全国卷)吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1­(4­甲氧基苯基)­2，5­二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反应和方法如下： 实验装置如图所示，将100 mmol己­2，5­二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g/cm3)与100 mmol 4­甲氧基苯胺(熔点：57 ℃)放入①中，搅拌。 待反应完成后，加入50%的乙醇溶液，析出浅棕色固体。加热至65 ℃，至固体溶解，加入脱色剂，回流20 min，趁热过滤。滤液静置至室温，冰水浴冷却，有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。 回答下列问题： (1)量取己­2，5­二酮应使用的仪器为____________(填名称)。 (2)仪器①用铁夹固定在③上，③的名称是________；仪器②的名称是____________。 (3)“搅拌”的作用是________________________________。 (4)“加热”方式为__________。 (5)使用的“脱色剂”是________。 (6)“趁热过滤”的目的是________________________；用________________洗涤白色固体。 (7)若需进一步提纯产品，可采用的方法是________________。 答案：(1)酸式滴定管 (2)铁架台　球形冷凝管 (3)使固液充分接触，加快反应速率 (4)水浴加热 (5)活性炭 (6)防止产品结晶损失，提高产率　50%的乙醇溶液 (7)重结晶 解析：将100 mmol己­2，5­二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g/cm3)与100 mmol 4­甲氧基苯胺(熔点：57 ℃)放入两颈烧瓶中，利用球形冷凝管进行冷凝回流提高原料利用率，通过搅拌来提高反应速率，反应完成后，加入50%的乙醇溶液，析出浅棕色固体(即含杂质的产品)，加热至65 ℃，至固体溶解，加入脱色剂(脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体，如：活性炭)，回流20 min，趁热过滤，使产品尽可能多地进入滤液，滤液静置至室温，冰水浴冷却，有大量白色固体析出，经过滤、洗涤、干燥得到产品。 (1)己­2，5­二酮的摩尔质量为114 g/mol，根据题中所给数据可知，所需己­2，5­二酮的体积为≈15.47 cm3＝15.47 mL，又因为酮类对橡胶有腐蚀性，所以选用酸式滴定管。 (2)③为铁架台；仪器②用于冷凝回流，为球形冷凝管。 (3)己­2，5­二酮的熔点为－5.5 ℃，常温下为液体，4­甲氧基苯胺的熔点为57 ℃，常温下为固体，搅拌可使固液反应物充分接触，加快反应速率。 (4)反应需“加热至65 ℃”，应用水浴加热，便于控制温度且受热更均匀。 (5)“脱色剂”的作用是吸附反应过程中产生的有色物质，结合题中信息，加入脱色剂后回流，趁热过滤，保留滤液，即脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体，所以可以选用活性炭作脱色剂。 (6)产品吡咯X为白色固体，加热至65 ℃可溶解在50%的乙醇溶液中，所以需趁热过滤，使产品尽可能多地进入滤液，防止产品结晶损失，提高产率；由加入50%的乙醇溶液，析出浅棕色固体(即含杂质的产品)可知，常温下产品不溶于50%的乙醇溶液，所以为减少溶解损失，洗涤时可用50%的乙醇溶液。 (7)由产品的分离提纯过程可知，若需进一步提纯，可采用的方法为重结晶。 考点四　有机化合物的结构与仪器分析 【例5】 (1)(2022·广东卷，节选)化合物 Ⅵ ()有多种同分异构体，其中含结构的有____种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为________。 (2)(2023·新课标全国卷，节选)在B()的同分异构体中，同时满足下列条件的共有________种(不考虑立体异构)； ①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。 其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为____________________。 解答有机化合物的结构与仪器分析类题的方法 (1)核磁共振氢谱及应用 分析依据：①吸收峰的组数＝有机物中不同化学环境的氢原子种类数； ②吸收峰的面积之比＝不同化学环境的氢原子个数之比； 数据解读：a.若有机物分子中含苯环，且核磁共振氢谱中吸收峰的组数≤5，则有机物分子结构存在对称性； b．若吸收峰的面积之比为3∶a∶b∶c，则考虑有机物中含有1个甲基(或2个甲基)； c．若吸收峰的面积之比为6∶a∶b∶c，则考虑有机物中含有2个甲基(处于对称位置或连在同碳原子上)。 (2)红外光谱及应用 根据红外光谱信息，确定有机物含有的“碎片”(化学键或官能团)，再结合已知有机物的结构，确定剩余原子组成，推测剩余结构的可能性，确定有机物的结构。 [阶段质量评价(一)见P173] 学科网（北京）股份有限公司 $$