主题12 第一讲 有机化合物的结构特点与研究方法（学生讲义）-【新高考方案】2026年高考化学Ⅱ一轮总复习

主题十二有机化学基础 第一讲　有机化合物的结构特点与研究方法 |内|容|与|目|标| 1.知道有机化合物是有空间结构的,认识其中碳原子的成键特点;认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式。 2.认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象;知道简单有机化合物的命名。 3.知道红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。 逐点清(一)　有机化合物的结构特点 系统教材·固本强基 1.有机化合物中碳原子的结构特点和成键特点 2.有机化合物常见的表示方法 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 CH3CHCH2 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 3.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  苯型 碳为　　　杂化,含大π键,以苯环为中心　　　原子共平面  乙炔型 —C≡C— 碳为　　　杂化,含π键,以三键为中心　　　原子共直线  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。 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。 基本能力自查 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)乙烯分子中含有π键,所以化学性质比甲烷活泼 (　) (2)乙烷、乙烯、乙炔中的碳原子杂化类型分别为sp3、sp2、sp (　) (3)结构中若出现一个饱和碳原子,则整个分子不可能共平面 (　) (4)乙炔的结构简式是CHCH (　) (5)(2024·甘肃卷)CH2CHCH2CH2CH3的分子结构模型为 (　) (6)CH3COOH分子中碳原子的杂化方式有sp3和sp2,既含σ键又含π键 (　) 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　　　、　　　　　。  3.科学家在-100 ℃的低温下合成了一种烃X,该分子的结构模型如图所示。 (1)X的分子式为　　　　。  (2)X分子中每个碳原子均形成4个共价键,则1个X分子中含有　　　个σ键,　　　个π键。  (3)1 mol X在一定条件下可与　　　　 mol H2发生反应。  (4)该分子碳原子的杂化类型为　　　　。  4.(人教选3 P10“资料卡片”栏目改编)在表示有机化合物的组成和结构时,如果将碳、氢元素符号省略,只表示分子中键的连接情况和官能团,每个拐点或终点均表示有一个碳原子,则得到键线式。 根据上述对键线式的描述,写出丁烷、丙烯、乙醇的结构简式和键线式。 迁移应用·深化学习 牛刀小试 　　　　　　　　　　　　　　　　 题点(一)　有机化合物的结构与表示方法 1.(2025·湖北荆州中学模拟)下列化学用语表达正确的是 (　　) A.次氯酸钠的电子式:Na+[︰︰︰]- B.CCl4分子的空间填充模型为 C.甲基的电子式为︰︰H D.2⁃丁烯的键线式: 2.(2024·浙江6月选考)下列表示不正确的是 (　　) A.CO2的电子式:︰︰︰︰ B.Cl2中共价键的电子云图: C.NH3的空间填充模型: D. 3,3⁃二甲基戊烷的键线式: 题点(二)　有机化合物的空间结构分析及共价键类型的判断 3.下列有关说法正确的是 (　　) A.CH3CHCHCH3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CH2CHCH3共平面的原子最多为6个 4.下列关于丙烯(CH3—CHCH2)的说法正确的是 (　　) A.丙烯分子有7个σ键,1个π键 B.丙烯分子中的碳原子有sp3和sp2两种杂化类型 C.丙烯能发生加成反应,不能发生取代反应 D.丙烯分子的所有原子共平面 5.下列说法错误的是 (　　) A.三氟乙酸乙酯(CF3COOC2H5)是制备抗病毒药物的原料,1个该分子中含有13个σ键和1个π键 B.1 mol丙酮()中含有σ键个数为9NA C.一个乙炔(H—C≡C—H)分子中有3个π键 D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H和1个C—C,无π键 练后补强 掌握有机化合物中的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。 自我补给 逐点清(二)　同分异构现象及同分异构体 系统教材·固本强基 (一)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。 (二)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。  2.类型 3.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)。 (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)。 (三)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 基本能力自查 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)CH3OH和HOCH2CH2OH都属于醇类,互为同系物 (　) (2)和所含官能团不同,互为官能团异构 (　) (3)若有机物互为同分异构体,其化学性质可能相似,也可能不同 (　) (4)CH2CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团,两者互为同系物 (　) 2.已知下列各组有机化合物: ①CH3—CH2—CH2—OH和 CH3—CH2—O—CH3 ②和 ③CH3—CH2—CHCH—CH3和 ④CH2CH—CHCH2和 (1)其中属于同分异构体的是　　　　(填序号,下同)。  (2)其中属于官能团异构的是　　　　。  (3)其中属于同一种物质的是　　　　。  3.C4H10O可能有多种结构,则属于醇类的同分异构体有　　　种,属于醚类的同分异构体有　　　种(均不包括立体异构)。  4.有机化合物M在工业上可用作有机合成溶剂、香料的中间体。质谱法测出M的相对分子质量为152,M中各元素的质量分数分别为碳63.2%,氢5.3%,氧31.5%。 (1)写出M的分子式。 (2)若M能与FeCl3溶液发生显色反应且能发生水解反应,则符合条件的M的同分异构体有多少种? 迁移应用·深化学习 牛刀小试 题点(一)　同分异构体的判断 1.下列各组化合物中不互为同分异构体的是 (　　) A.　 B.　 C.　 D. 2.下列同分异构体判断正确的是 (　　) A.戊二烯与环戊烷互为同分异构体 B.与互为同分异构体 C.已知:吡啶()是类似于苯的芳香化合物;只有两种芳香同分异构体 D.C60与石墨互为同分异构体 题点(二)　同分异构体的书写及数目判断 3.下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的判断正确的是 (　　) A.分子式是C5H10O2且属于羧酸的结构有5种 B.的一溴代物有4种 C.分子式为C4H8且属于烯烃的有机物有4种 D.分子式为C5H10且属于环状化合物的结构有5种 4.回答下列问题: (1)两种分子　　　　(填“互为”或“不互为”)同分异构体。  (2)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)。  (3)G()的同分异构体中,含有两个的化合物有　 　个(不考虑立体异构体)。  题点(三)　手性碳原子判断 5.下列对手性碳原子个数的判断正确的是 (　　) A.中含有2个手性碳原子 B.中有3个手性碳 C. 分子中含有5个手性碳原子 D.分子中有4个手性碳原子 练后补强 掌握同分异构体数目的判断方法 (1)基团连接法 将有机化合物看作由基团连接而成,由基团的异构数目可推断有机化合物的异构体数目。如:丙基有2种,丁基有4种,戊基有8种,则C3H7Cl、C4H9OH、C5H11COOH分别有2种、4种、8种。 (2)等效氢法 分子中等效氢原子有如下情况:分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效;同一个碳原子上所连接的甲基氢原子等效;分子中处于对称位置上的氢原子等效。 (3)定一移一法 分析二元取代产物的方法:如分析C3H6Cl2的同分异构体数目,可先固定其中一个氯原子位置,然后移动另一个氯原子。 (4)换位思考(氢原子取代)法 将有机化合物分子中的不同原子或基团换位进行思考。如:乙烷分子中共有6个H,有一个氢原子被Cl取代所得一氯乙烷只有一种结构,把五氯乙烷分子中的Cl看作H,而H看成Cl,其情况与一氯乙烷完全相同,故五氯乙烷也只有一种结构。同理二氯乙烷和四氯乙烷均有2种,二氯苯和四氯苯均有3种。 (5)组合法 若A的结构有m种,B的结构有n种,则A、B连接形成A—B的结构有m×n种。 自我补给 　       逐点清(三)　常见有机化合物的命名 系统教材·固本强基 1.烷烃的命名 (1)烷烃的习惯命名 (2)烷烃的系统命名 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　　　　　　。  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。 基本能力自查 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)的名称为1,4⁃二甲基丁烷 (　) (2)的名称为2⁃甲基硝基苯 (　) (3)的名称为二溴乙烷 (　) (4)(2024·山东卷)的系统命名为2⁃甲基苯酚 (　) 2.命名下列有机物。 (1) 　 　 (2) 　 　 (3) 　 　 (4) 　　　　　　　　　  (5) 　　　　　　　　　　　  迁移应用·深化学习 牛刀小试 题点(一)　烃的命名 1.下列有机物命名不正确的是 (　　) A.间二甲苯　　　　　 B.2⁃甲基⁃3⁃乙基丁烷 C.3,3⁃二甲基⁃1⁃丁烯 D.4,4⁃二甲基⁃2⁃戊炔 2.下列有机化合物的系统命名正确的是 (　　) A.　3⁃甲基⁃2⁃乙基戊烷 B.　2,2,3⁃三甲基丁烷 C.　2⁃甲基⁃1⁃丙醇 D.　2⁃甲基⁃3⁃丁烯 题点(二)　含官能团有机物的命名 3.下列对有机物的命名中,正确的是 (　　) A. 2,3⁃二甲基⁃1⁃丙醇 B.　邻甲基苯酚 C.CH3OOCCH3　甲酸乙酯 D.　2⁃甲基丙酸 4.填写下列有机物的名称。 (1)_______________________________________________________________________。 (2) _______________________________________________________________________。 (3) _______________________________________________________________________。 (4) _______________________________________________________________________。 练后补强 1.理清有机物命名时常用到的四种字及含义 (1)烯、炔、醇、醛、酮、酸、酯……指官能团。 (2)1、2、3……指官能团或取代基的位置。 (3)二、三、四……指官能团或取代基的个数。 (4)甲、乙、丙、丁、戊……指主链碳原子数。 2.谨记有机物命名时的注意事项 (1)带官能团有机物系统命名时,选主链、编号位要围绕官能团进行,且要注明官能团的位置及数目。 (2)书写有机物名称时不要遗漏阿拉伯数字之间的逗号及与汉字之间的短线。 (3)1⁃甲基和2⁃乙基是常见的烷烃命名错误,若1号碳原子上有甲基或2号碳原子上有乙基,则主链碳原子数都将增加1,使主链发生变化。 自我补给 逐点清(四)　研究有机化合物的一般方法 系统教材·固本强基 1.研究有机化合物的基本步骤 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 注意 事项 1 分液漏斗使用前要查漏;②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)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的溶解度受　　　　的影响较大  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李比希氧化产物吸收法定量分析原理: 一定量的有机物 简单的无机化合物 有机物中所含各元素的质量分数→各元素原子的最简整数比→实验式。如: (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。  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 不同化学环 境的氢原子 (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。 基本能力自查 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)在苯甲酸重结晶实验中,粗苯甲酸加热溶解后还要加入少量蒸馏水,然后趁热过滤 (　) (2)用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗,而后静置分液 (　) (3)CH3CH2OH与CH3OCH3互为同分异构体,核磁共振氢谱相同 (　) (4)用元素分析仪和红外光谱相结合即可确定有机物的结构 (　) 2.利用化学实验确定有机物分子结构。 化学方法 可能的官 能团名称 ①向某烃样品中滴加溴的四氯化碳溶液,红棕色褪去 ②向某烃样品中滴加酸性KMnO4溶液,紫色褪去 ③向某有机物样品中加入NaOH溶液,并加热、振荡,加入足量稀硝酸,再加AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀 ④向某有机物样品中加入金属钠,有无色无味气体放出 ⑤向某有机物样品中加入足量饱和溴水,有白色沉淀产生 ⑥向某有机物样品中滴加FeCl3溶液,溶液显紫色 ⑦将某有机物样品滴加到银氨溶液中,水浴加热,产生光亮的银镜 ⑧将某有机物样品滴加到新制的氢氧化铜中,加热产生砖红色沉淀 ⑨向某有机物样品中滴加NaHCO3溶液,有无色无味气体放出 3.研究化学物质的方法有很多,常用的有 ①核磁共振氢谱　②蒸馏　③重结晶 ④萃取　⑤过滤　⑥红外光谱,其中用于分子结构确定的有哪些? 迁移应用·深化学习 题点(一)　有机物的提纯分离 1.(2025·四川成都一诊)下列除去样品中少量杂质(括号内为杂质)所用的试剂、方法及解释都正确的是 (　　) 样品(杂质) 除杂试剂与方法 解释 A C2H6(C2H4) 酸性高锰酸钾溶液,洗气 C2H4被酸性高锰酸钾溶液氧化 B 乙酸乙酯 (C2H5OH) 饱和碳酸钠溶液,洗涤分液 降低乙酸乙酯溶解度,溶解乙醇 C 苯(苯酚) 适量浓溴水,过滤 酚羟基活化苯环,与浓溴水反应生成三溴苯酚 D 溴苯(Br2) 水洗,分液 溴苯和溴在水中溶解度不同 题点(二)　有机化合物结构的仪器测定分析 2.(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 3.为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验: Ⅰ.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 H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下),则该物质中各元素的原子个数比是　　　　　　　　　　　　。  (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 　。 Ⅱ.结构式的确定: (4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置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—CH2—O—CH3)有两种氢原子如图②。经测定,有机物A的核磁共振氢谱示意图如图③,则A的结构简式为 。 渗透实验在平时(10)——有机化合物分离、提纯方法的选择 1.分离或除杂原则 (1)尽可能使加入的试剂只跟杂质发生作用,且尽可能将杂质转化为原料。 (2)提纯物质过程不能引入新的杂质。 (3)杂质与试剂反应生成的产物易分离出来。 (4)提纯过程应做到方法简单、现象明显、分离容易、所得产物纯度高。 (5)若要求“分离”则必须恢复被提纯物质原来的组成和状态:即“不增、不减、易分、复原”四原则。 2.分离或除杂方法的选择 类型 方法 固⁃固 混合物分离 灼烧、升华、热分解、结晶(重结晶)等 固⁃液 混合物分离 过滤、盐析、蒸发结晶、冷却结晶 (重结晶)等 液⁃液 混合物分离 萃取、分液、蒸馏等 气⁃气 混合物分离 洗气(采用液体净化剂时用洗气瓶,采用固体净化剂时用干燥管) 3.常见有机化合物中的除杂(括号内物质为杂质) 有机化合物 常用除杂试剂 方法 CH4(C2H4) 溴水 洗气 CH3CH2Br(乙醇) 水 分液 CH3CH2OH(H2O) 新制生石灰 蒸馏 乙酸乙酯(乙酸) 饱和Na2CO3溶液 分液 苯(甲苯) 高锰酸钾溶液、 氢氧化钠溶液 蒸馏 溴苯(溴) 氢氧化钠溶液 分液 苯(苯酚) 氢氧化钠溶液 分液 硝基苯(硝酸、硫酸) 氢氧化钠溶液 分液 [提能训练] 1.(2024·广东卷)提纯2.0 g苯甲酸粗品(含少量NaCl和泥沙)的过程如下。其中,操作X为 (　　) A.加热蒸馏 B.加水稀释 C.冷却结晶 D.萃取分液 2.实验室提纯以下物质(括号内为杂质),所选用除杂试剂和实验方法都正确的是 (　　) 选项 被提纯 的物质 除杂试剂 实验方法 A 乙炔(H2S) 酸性高锰酸钾溶液 洗气 B 苯甲酸 (含少量 泥沙、NaCl) 水 重结晶 C 溴苯(Br2) KI溶液 分液 D 苯(环己烯) 溴水 过滤 3.[双选]已知:CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO。利用如图装置用正丁醇合成正丁醛,相关数据如表: 物质 沸点/℃ 密度/(g·cm-3) 水中溶解性 正丁醇 117.2 0.810 9 微溶 正丁醛 75.7 0.801 7 微溶 下列说法中,不正确的是 (　　) A.为防止产物进一步氧化,应将正丁醇逐滴加入酸化的重铬酸钠溶液中 B.当温度计1示数为90~95 ℃,温度计2示数在76 ℃左右时,收集产物 C.反应结束,将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,粗正丁醛从分液漏斗下口放出 D.向获得的粗正丁醛中加入少量金属钠,不能检验其中是否含有正丁醇 课下请完成课时跟踪检测(六十) 20 / 20 学科网（北京）股份有限公司 1111 $$