内容正文:
第一单元 有机物的结构特点与研究方法
第1讲 认识有机化合物
【高考考向预测】
认识有机化合物主要考查有机物分类、官能团识别、有机物命名、同分异构体书写与判断、有机物共面共线分析、分子式与结构简式推断,兼顾同位素、同系物、同分异构体辨析及简单有机物性质判断;近三年选择题、有机大题均高频考查,考频稳定;预测2027年侧重复杂官能团辨识、限定条件下同分异构体数目判断、多结构片段共面分析,强化结合谱图信息推断有机物结构的考查。
【双基自测●明考向】
1.(26-27高三·全国·一轮复习)的名称:2-甲基-4-乙基戊烷。(____)
2.(26-27高三·全国·一轮复习)的名称:2-甲基-2-丁烯。(____)
3.(25-26高二下·全国·课前预习)命名为3,4-甲基戊烷。(____)
4.(25-26高二下·全国·课前预习)命名为2-乙基丁烷。(____)
5.(25-26高二下·山东·课前预习)某有机物命名为3-甲基-2-乙基戊烷。(_____)
6.(25-26高二下·山东·课前预习)有机物主链上有5个碳原子。(_____)
7.(26-27高三·全国·一轮复习)中的含氧官能团分别是酯基、羧基。(____)
8.(25-26高二下·天津静海·阶段检测)含有—C≡C—的有机化合物属于炔烃。(____)
9.(25-26高二下·全国·课前预习)符合通式的有机物一定是苯及其同系物。(_____)
10.(25-26高二下·全国·课前预习)有机化合物、、中含有的官能团相同。(____)
【核心梳理●明考点】
考点一 有机化合物的分类
1.按碳骨架分类
2.按官能团分类
(1)官能团:决定有机化合物特性的原子或原子团。
(2)有机化合物的主要类别
类别
典型代表物
名称、结构简式
官能团
烷烃
甲烷CH4
-
烯烃
乙烯CH2==CH2
(碳碳双键)
炔烃
乙炔CH≡CH
—C≡C—(碳碳三键)
芳香烃
苯
-
卤代烃
溴乙烷CH3CH2Br
(碳卤键)
醇
乙醇CH3CH2OH
—OH(羟基)
酚
苯酚
—OH(羟基)
醚
乙醚
CH3CH2OCH2CH3
(醚键)
醛
乙醛CH3CHO
(醛基)
酮
丙酮CH3COCH3
(酮羰基)
羧酸
乙酸CH3COOH
(羧基)
酯
乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3
(酯基)
胺
甲胺CH3NH2
—NH2(氨基)
酰胺
乙酰胺CH3CONH2
(酰胺基)
氨基酸
甘氨酸
—NH2(氨基)、
—COOH(羧基)
【考点突破●明方向】
1.下列物质的类别与所含官能团都正确的是 。
① 酚类 —OH
② 羧酸 —COOH
③ 醛类 —CHO
④CH3—O—CH3 醚类
⑤ 羧酸 —COOH
2.(1)中含氧官能团名称是 。
(2)中含氧官能团的名称是 。
(3)HCCl3的类别是 ,C6H5CHO中的官能团是 (填名称)。
(4)中显酸性的官能团是 (填名称)。
(5)中含有的官能团名称是 。
(6)中含有的官能团名称是 。
(7)中含有的官能团名称是 。
3.下列有机化合物中:
A. B.
C. D.
E.
(1)从官能团的角度看,可以看作醇类的是(填字母,下同) ;可以看作酚类的是 ;可以看作羧酸类的是 ;可以看作酯类的是 。
(2)从碳骨架看,属于链状化合物的是 (填字母,下同);属于脂肪族化合物的是 ;属于芳香族化合物的是 。
考点二 常见有机物的命名
1.烷烃的系统命名
(1)选主链→选最长的碳链作为主链。
↓
(2)编号位→从离取代基最近的一端开始。
↓
(3)写名称→先简后繁,相同基合并。
2.含有官能团链状有机物的命名
(1)选主链:将含有官能团或连接官能团的最长碳链作为主链,称为 “某烯”“某醇”“某醛” 或“某酸”等,并用阿拉伯数字标明官能团的位置。
(2)编号位:从离官能团最近的一端开始,对主链上的碳原子进行编号定位。
(3)写名称:将支链作为取代基,写在主链名称前面,并把支链位置用阿拉伯数字标明。
3.苯的同系物的命名
(1)习惯命名:用邻、间、对。
(2)系统命名法
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。
(3)有机物系统命名中常见的错误
①主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多)。
②编号错(官能团的位次不是最小,取代基位号之和不是最小)。
③支链主次不分(不是先简后繁)。
④“-”“,”忘记或用错。
(4)弄清系统命名法中四种字的含义
①烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团。
②二、三、四……指相同取代基或官能团的个数。
③1、2、3……指官能团或取代基的位置。
④甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……。
【考点突破●明方向】
1.下列有机物的命名错误的是 。
①戊烷的一种同分异构体可命名为2-乙基丙烷
②命名为2-甲基-2-戊烯
③命名为2-甲基-4-戊醇
④的名称为2-甲基-3-丁炔
⑤的名称为二溴乙烯
2.命名下列有机物。
(1)的化学名称是 (用系统命名法)。
(2)的名称是 。
(3)的化学名称是 。
(4)的名称是 。
(5)的名称是 。
3.根据有机物的名称书写结构简式。
(1)4,4-二甲基-2-戊醇: 。
(2)2,4,6-三甲基苯酚: 。
(3)苯乙炔: 。
(4)丙二醛: 。
考点三 研究有机化合物的一般步骤和方法
1.研究有机化合物的基本步骤
2.有机化合物的分离、提纯
(1)蒸馏和重结晶
适用对象
要求
蒸馏
常用于分离、提纯互溶的液态有机物
①该有机物热稳定性较高
②该有机物与杂质的沸点相差较大
重结晶
常用于分离、提纯固态有机物
①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大
②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度的影响较大
(2)萃取
①液—液萃取
利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解度不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
②固—液萃取:用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程。
3.有机物分子式的确定
(1)元素分析
①定性分析:用化学方法鉴定有机物的组成元素。如燃烧后C→CO2,H→H2O。
②定量分析:一定量的有机物燃烧后转化为简单无机物,并测定各产物的量,从而确定其实验式。
(2)相对分子质量的测定——质谱法
质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量,再结合实验式确定分子式。
4.分子结构的确定
(1)化学方法:利用特征反应鉴定出官能团,再制备它的衍生物进一步确认。
(2)物理方法——波谱分析
①红外光谱
分子中化学键或官能团可吸收与其振动频率相同的红外线,不同化学键或官能团的吸收频率不同,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核磁共振氢谱
不同化学环境的氢原子
1)种数:等于吸收峰的个数。
2)每种氢原子的个数:与吸收峰的面积成正比。
3)峰部相同,化学位移不同可以区分,如 HCOOCH2CH3、CH3CH2COOH。
③X射线衍射
1)原理:X射线和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。
2)作用:获得分子结构的有关数据,包括键长、键角等分子结构信息。
【考点突破●明方向】
1.下列有关苯甲酸重结晶实验的操作说法正确的是( )
A.粗苯甲酸加热溶解后可以直接趁热过滤
B.趁热过滤中,为了防止苯甲酸结晶,可先将漏斗进行预热
C.趁热过滤后,为了析出更多晶体,热滤液用冰盐水充分冷却,同时缩短结晶的时间
D.温度越低,苯甲酸的溶解度越小,所以温度越低越有利于苯甲酸的重结晶实验
2.为提纯下列物质(括号内的物质为杂质),所选用的除杂试剂和分离方法均正确的有几项( )
①
②
③
④
⑤
C2H6(C2H4)
C2H2(H2S)
乙醇
(水)
乙酸乙酯
(乙酸)
苯
(苯酚)
除杂
试剂
酸性KMnO4
溶液
CuSO4
溶液
生石灰
饱和Na2CO3
溶液
溴水
分离
方法
洗气
洗气
蒸馏
分液
分液
A.2 B.3 C.4 D.5
3.已知某有机物A的红外光谱图、核磁共振氢谱图和质谱图如图所示,下列说法错误的是( )
A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键
B.由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子
C.由其质谱图可以得知A分子的相对分子质量为46
D.综合分析化学式为C2H6O,则其结构简式为CH3—O—CH3
4.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成(假设气体全部逸出)。用燃烧法确定有机物化学式常用的装置如图。
回答下列问题:
(1)实验开始前,应 。
(2)仪器a的名称为 ,装置A中发生反应的化学方程式为
。
(3)若准确称取1.80 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)进行上述实验:
①充分燃烧后,装置D的质量增加0.36 g,装置E的质量增加1.76 g,则该有机物的实验式为 。
②若要确定该有机物的分子式,还需要测定 ,
目前最精确、最快捷的测定方法为 。
③若该有机物的核磁共振氢谱如图所示:
则该有机物的结构简式可能为 。
【真题再现●明考向】
1.(2026·浙江·高考真题)下列化学用语表述错误的是
A.甲醇的结构简式: B.中子数为8的N原子:
C.基态铍原子核外电子排布式: D.的系统命名法:2,2-二甲基丙烷
2.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列化学用语表示正确的是
A.2-氯丙烷的键线式:
B.基态O原子的轨道表示式:
C.中子数为8的碳核素:
D.用电子式表示H2S的形成过程:
3.(2025·贵州·高考真题)四奎烷(±)-CrinipellinB是一种具有潜在生物活性的天然产物,分子结构如图。下列说法错误的是
A.通过X射线衍射可测定分子的空间结构
B.分子中有8个手性碳原子
C.与足量反应后分子的水溶性增强
D.在NaOH的乙醇溶液中加热,羟基五元环上可形成键
4.(2025·北京·高考真题)一种生物基可降解高分子P合成路线如下。
下列说法正确的是
A.反应物A中有手性碳原子 B.反应物A与B的化学计量比是
C.反应物D与E生成P的反应类型为加聚反应 D.高分子P可降解的原因是由于键断裂
5.(2025·北京·高考真题)物质的微观结构决定其宏观性质。乙腈()是一种常见的有机溶剂,沸点较高,水溶性好。下列说法不正确的是
A.乙腈的电子式: B.乙腈分子中所有原子均在同一平面
C.乙腈的沸点高于与其分子量相近的丙炔 D.乙腈可发生加成反应
6.(2025·海南·高考真题)海南瓜馥木具有抗炎、抑菌功效。从中提取的一种生物活性物质,结构简式如图所示。下列关于该物质说法正确的是
A.难溶于乙醇 B.分子式为
C.每个分子中含有4个手性碳原子 D.能与金属钠反应放出气体
7.(2025·浙江·高考真题)化合物G是一种治疗哮喘的药物,某研究小组按以下路线合成该化合物(反应条件及试剂已简化):
请回答:
(1)化合物A中含氧官能团的名称是_______;从整个过程看,的目的是_______。
(2)下列说法不正确的是_______。
A.化合物A的水溶性比化合物B的大
B.的反应中有产生
C.化合物B和C分子中杂化碳原子的数目相同
D.化合物G分子中含有2个手性碳原子
(3)的化学方程式_______。
(4)生成G的同时还生成了,则X的结构简式是_______。
(5)过程中有副产物生成,写出一种可能的副产物的结构简式_______(其分子式为且含有苯环)。
(6)以和为有机原料,设计化合物(D指)的合成路线_______(用流程图表示,无机试剂任选)。
8.(2025·湖北·高考真题)化合物G是某药物的关键原料,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)化合物A分子内含氧官能团的名称为_______。
(2)化合物的反应类型为_______反应。B的核磁共振氢谱有_______组峰。
(3)能用于分离化合物B和C的试剂为_______(填标号)。
a.水溶液 b.水溶液 c.水溶液
(4)的反应方程式为_______。在A的氮原子上引入乙酰基的作用是_______
(5)化合物D与H+间的反应方程式:
用类比法,下列反应中X的结构简式为_______。
(6)E存在一种含羰基异构体F,二者处于快速互变平衡。F与反应可生成G,写出F的结构简式_______。
9.(2025·北京·高考真题)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和_______。
(2)B→D的化学方程式是_______。
(3)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为_______。
②Y的结构简式为_______。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
②_______。
【限时训练】
(60分钟)
基础落实
选择题只有1个选项符合题意
1.下列有机物的官能团名称和分类错误的是( )
A.CH3C≡CH,碳碳三键,炔烃
B.,羟基,二元醇
C.CH3CH2OOCH,酯基,酯类
D.OHCCH2CH2CHO,醛基,二元醛
2.下列有机化合物的分类正确的是( )
A. 醛
B. 醇
C.CH3OCH3 酮
D. 芳香烃
3.下列有关物质的分类说法错误的是( )
A.烯烃、炔烃都属于不饱和烃
B.CH3COOH属于羧酸
C.属于酯类化合物
D.和都属于芳香族化合物
4.下列有机物命名正确的是( )
A.:丁酸乙酯
B.:3-甲基-1,3-丁二烯
C.:4,5-二甲基-3-戊醇
D.:邻二甲苯
5.在核磁共振氢谱中出现2组峰,峰面积比为3∶2的是( )
A. B.
C. D.
6.下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰,且其峰面积之比为3∶1的是( )
A.对二甲苯 B.乙酸乙酯
C.乙酸 D.环己烷
7.莽草酸可用于合成药物达菲,其结构简式如图。关于莽草酸的说法正确的是( )
A.分子中有羟基和酯基
B.此有机物按碳骨架分类属于芳香族化合物
C.莽草酸既属于羧酸又属于酚类
D.分子中有两种含氧官能团
8.(2023·全国乙卷)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题:
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中,先 ,而后将已称重的U形管c、d与石英管连接,检查 。依次点燃煤气灯 ,进行实验。
(2)O2的作用有 ,
CuO的作用是
(举1例,用化学方程式表示)。
(3)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。c和d中的试剂不可调换,理由是
。
A.CaCl2 B.NaCl
C.碱石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后,应进行操作: 。
取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g,实验结束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子量为118,其分子式为 。
能力提升
9.某食品添加剂A的相对分子质量为90,通过下列实验探究其组成和结构。
实验1:称取9.0 g A,完全燃烧生成13.2 g CO2和5.4 g H2O。
实验2:将A加入Na2CO3溶液中有CO2气体产生。
实验3:将9.0 g A与足量金属Na反应生成标准状况下H2的体积为2.24 L。
下列说法错误的是( )
A.通过实验1可确定A的分子式为C3H8O3
B.实验2说明A分子中含有羧基
C.实验3说明A分子中含有羟基
D.根据以上实验不能确定有机物A的结构
10.(2023·浙江6月选考)苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提纯方案如下:
粗苯甲酸悬浊液滤液苯甲酸
下列说法不正确的是( )
A.操作Ⅰ中依据苯甲酸的溶解度估算加水量
B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl
C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹
D.操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体
11.有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气,主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓型香精等,是我国批准使用的香料产品,其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下:
步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。
(1)蒸馏装置如图1所示,仪器a的名称是 ,
图中虚线框内应选用图中的 (填“仪器x”或“仪器y”)。
步骤二:确定M的实验式和分子式。
(2)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%,氢的质量分数为9.1%。
①M的实验式为 。
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 。
步骤三:确定M的结构简式。
(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 。
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第一单元 有机物的结构特点与研究方法
第1讲 认识有机化合物
【高考考向预测】
认识有机化合物主要考查有机物分类、官能团识别、有机物命名、同分异构体书写与判断、有机物共面共线分析、分子式与结构简式推断,兼顾同位素、同系物、同分异构体辨析及简单有机物性质判断;近三年选择题、有机大题均高频考查,考频稳定;预测2027年侧重复杂官能团辨识、限定条件下同分异构体数目判断、多结构片段共面分析,强化结合谱图信息推断有机物结构的考查。
【双基自测●明考向】
1.(26-27高三·全国·一轮复习)的名称:2-甲基-4-乙基戊烷。(____)
【答案】错误
【详解】选取图中有机物最长的碳链为主链,该主链含有6个碳原子,为己烷,从距离取代基最近的左端开始编号,在2号位和4号位上各有一个甲基,故该有机物的名称为2,4-二甲基己烷,题干命名错误;
2.(26-27高三·全国·一轮复习)的名称:2-甲基-2-丁烯。(____)
【答案】错误
【详解】正确名称为2-甲基-1-丁烯,故上述说法错误。
3.(25-26高二下·全国·课前预习)命名为3,4-甲基戊烷。(____)
【答案】错误
【详解】该有机物的最长碳链包含5个碳原子,从离支链最近的左端开始编号,2 号和 3 号碳原子上各连有一个甲基,因此正确的系统命名应为2,3-二甲基戊烷,因此该说法错误。
4.(25-26高二下·全国·课前预习)命名为2-乙基丁烷。(____)
【答案】错误
【详解】
,最长碳链为5个碳,3号位有一个甲基取代基,所以命名为:3-甲基戊烷。
5.(25-26高二下·山东·课前预习)某有机物命名为3-甲基-2-乙基戊烷。(_____)
【答案】错误
【详解】该命名不正确。根据IUPAC命名规则,烷烃的命名应选择最长碳链作为主链。依据原命名写出有机物结构简式为:,2号位有乙基(),3号位有甲基(),导致分子中存在一条包含6个碳原子的连续链(从乙基的末端碳经2号碳原子到戊烷末端的碳链),因此主链应为己烷而非戊烷。正确命名应为3,4-二甲基己烷(编号时使甲基取代基位次最小)。原命名未选择最长碳链,违反命名规则,故错误。
6.(25-26高二下·山东·课前预习)有机物主链上有5个碳原子。(_____)
【答案】正确
【详解】该有机物 分子中,最长连续碳链为戊烷链: ,主链共含有 5 个碳原子。因此,主链上的碳原子数为 5,题干描述是对的,故答案为:正确。
7.(26-27高三·全国·一轮复习)中的含氧官能团分别是酯基、羧基。(____)
【答案】错误
【详解】中的含氧官能团分别是酯基、醚键,该说法错误。
8.(25-26高二下·天津静海·阶段检测)含有—C≡C—的有机化合物属于炔烃。(____)
【答案】错误
【详解】炔烃的定义是仅由碳、氢两种元素组成,且分子中含有碳碳三键的烃类有机物。题干仅说明有机物含碳碳三键,未限定其仅含碳、氢元素:若有机物含有氧、卤素等其他元素,即使含碳碳三键也不属于烃,更不属于炔烃,例如丙炔醇含碳碳三键,但属于醇类,不属于炔烃。因此题干表述错误。
9.(25-26高二下·全国·课前预习)符合通式的有机物一定是苯及其同系物。(_____)
【答案】错误
【详解】苯及其同系物(芳香烃)的通式为 (),但符合此通式的有机物(烃)不一定是苯及其同系物,该通式仅要求碳氢原子数满足关系,但未限定结构类型,例如,棱晶烷()也符合该通式,它是一种非芳香烃的多环烃,其不饱和度来源于其环状结构,不属于苯的同系物,因此,题干说法错误。
10.(25-26高二下·全国·课前预习)有机化合物、、中含有的官能团相同。(____)
【答案】错误
【详解】
有机化合物、、中含有的官能团分别为:羧基、酯基、羧基,故官能团类别不完全相同,本题叙述错误。
【核心梳理●明考点】
考点一 有机化合物的分类
1.按碳骨架分类
2.按官能团分类
(1)官能团:决定有机化合物特性的原子或原子团。
(2)有机化合物的主要类别
类别
典型代表物
名称、结构简式
官能团
烷烃
甲烷CH4
-
烯烃
乙烯CH2==CH2
(碳碳双键)
炔烃
乙炔CH≡CH
—C≡C—(碳碳三键)
芳香烃
苯
-
卤代烃
溴乙烷CH3CH2Br
(碳卤键)
醇
乙醇CH3CH2OH
—OH(羟基)
酚
苯酚
—OH(羟基)
醚
乙醚
CH3CH2OCH2CH3
(醚键)
醛
乙醛CH3CHO
(醛基)
酮
丙酮CH3COCH3
(酮羰基)
羧酸
乙酸CH3COOH
(羧基)
酯
乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3
(酯基)
胺
甲胺CH3NH2
—NH2(氨基)
酰胺
乙酰胺CH3CONH2
(酰胺基)
氨基酸
甘氨酸
—NH2(氨基)、
—COOH(羧基)
【考点突破●明方向】
1.下列物质的类别与所含官能团都正确的是 。
① 酚类 —OH
② 羧酸 —COOH
③ 醛类 —CHO
④CH3—O—CH3 醚类
⑤ 羧酸 —COOH
【答案】②④⑤
【解析】①属于醇类,③属于酯类。
2.(1)中含氧官能团名称是 。
(2)中含氧官能团的名称是 。
(3)HCCl3的类别是 ,C6H5CHO中的官能团是 (填名称)。
(4)中显酸性的官能团是 (填名称)。
(5)中含有的官能团名称是 。
(6)中含有的官能团名称是 。
(7)中含有的官能团名称是 。
【答案】(1)(醇)羟基 (2)(酚)羟基、酯基 (3)卤代烃 醛基 (4)羧基 (5)碳碳双键、酯基、酮羰基 (6)酮羰基、羟基、羧基、碳碳双键 (7)(酚)羟基、羧基、酯基、碳碳双键
3.下列有机化合物中:
A. B.
C. D.
E.
(1)从官能团的角度看,可以看作醇类的是(填字母,下同) ;可以看作酚类的是 ;可以看作羧酸类的是 ;可以看作酯类的是 。
(2)从碳骨架看,属于链状化合物的是 (填字母,下同);属于脂肪族化合物的是 ;属于芳香族化合物的是 。
【答案】(1)BD ABC BCD E (2)E DE ABC
考点二 常见有机物的命名
1.烷烃的系统命名
(1)选主链→选最长的碳链作为主链。
↓
(2)编号位→从离取代基最近的一端开始。
↓
(3)写名称→先简后繁,相同基合并。
2.含有官能团链状有机物的命名
(1)选主链:将含有官能团或连接官能团的最长碳链作为主链,称为 “某烯”“某醇”“某醛” 或“某酸”等,并用阿拉伯数字标明官能团的位置。
(2)编号位:从离官能团最近的一端开始,对主链上的碳原子进行编号定位。
(3)写名称:将支链作为取代基,写在主链名称前面,并把支链位置用阿拉伯数字标明。
3.苯的同系物的命名
(1)习惯命名:用邻、间、对。
(2)系统命名法
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。
(3)有机物系统命名中常见的错误
①主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多)。
②编号错(官能团的位次不是最小,取代基位号之和不是最小)。
③支链主次不分(不是先简后繁)。
④“-”“,”忘记或用错。
(4)弄清系统命名法中四种字的含义
①烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团。
②二、三、四……指相同取代基或官能团的个数。
③1、2、3……指官能团或取代基的位置。
④甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……。
【考点突破●明方向】
1.下列有机物的命名错误的是 。
①戊烷的一种同分异构体可命名为2-乙基丙烷
②命名为2-甲基-2-戊烯
③命名为2-甲基-4-戊醇
④的名称为2-甲基-3-丁炔
⑤的名称为二溴乙烯
【答案】①②③④⑤
2.命名下列有机物。
(1)的化学名称是 (用系统命名法)。
(2)的名称是 。
(3)的化学名称是 。
(4)的名称是 。
(5)的名称是 。
【答案】(1)1,2,3-苯三酚 (2)苯甲醛 (3)萘
(4)对二甲苯(或1,4-二甲苯) (5)邻羟基苯甲酸
3.根据有机物的名称书写结构简式。
(1)4,4-二甲基-2-戊醇: 。
(2)2,4,6-三甲基苯酚: 。
(3)苯乙炔: 。
(4)丙二醛: 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)OHCCH2CHO
考点三 研究有机化合物的一般步骤和方法
1.研究有机化合物的基本步骤
2.有机化合物的分离、提纯
(1)蒸馏和重结晶
适用对象
要求
蒸馏
常用于分离、提纯互溶的液态有机物
①该有机物热稳定性较高
②该有机物与杂质的沸点相差较大
重结晶
常用于分离、提纯固态有机物
①杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大
②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度的影响较大
(2)萃取
①液—液萃取
利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解度不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
②固—液萃取:用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程。
3.有机物分子式的确定
(1)元素分析
①定性分析:用化学方法鉴定有机物的组成元素。如燃烧后C→CO2,H→H2O。
②定量分析:一定量的有机物燃烧后转化为简单无机物,并测定各产物的量,从而确定其实验式。
(2)相对分子质量的测定——质谱法
质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量,再结合实验式确定分子式。
4.分子结构的确定
(1)化学方法:利用特征反应鉴定出官能团,再制备它的衍生物进一步确认。
(2)物理方法——波谱分析
①红外光谱
分子中化学键或官能团可吸收与其振动频率相同的红外线,不同化学键或官能团的吸收频率不同,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核磁共振氢谱
不同化学环境的氢原子
1)种数:等于吸收峰的个数。
2)每种氢原子的个数:与吸收峰的面积成正比。
3)峰部相同,化学位移不同可以区分,如 HCOOCH2CH3、CH3CH2COOH。
③X射线衍射
1)原理:X射线和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。
2)作用:获得分子结构的有关数据,包括键长、键角等分子结构信息。
【考点突破●明方向】
1.下列有关苯甲酸重结晶实验的操作说法正确的是( )
A.粗苯甲酸加热溶解后可以直接趁热过滤
B.趁热过滤中,为了防止苯甲酸结晶,可先将漏斗进行预热
C.趁热过滤后,为了析出更多晶体,热滤液用冰盐水充分冷却,同时缩短结晶的时间
D.温度越低,苯甲酸的溶解度越小,所以温度越低越有利于苯甲酸的重结晶实验
【答案】B
【解析】粗苯甲酸加热溶解后,需加入少量蒸馏水,防止苯甲酸晶体过饱和提前析出,A项错;趁热过滤后,用冰盐水冷却形成的结晶很小,表面积大,吸附的杂质多,C项错;重结晶过程中温度太低,杂质的溶解度也会降低,部分杂质也会析出,达不到提纯苯甲酸的目的,D项错。
2.为提纯下列物质(括号内的物质为杂质),所选用的除杂试剂和分离方法均正确的有几项( )
①
②
③
④
⑤
C2H6(C2H4)
C2H2(H2S)
乙醇
(水)
乙酸乙酯
(乙酸)
苯
(苯酚)
除杂
试剂
酸性KMnO4
溶液
CuSO4
溶液
生石灰
饱和Na2CO3
溶液
溴水
分离
方法
洗气
洗气
蒸馏
分液
分液
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【解析】①C2H4和酸性KMnO4溶液反应,生成CO2,引入新的杂质,错误;⑤溴和苯酚生成的三溴苯酚溶于苯中,且溴水与苯互溶,不能用分液方法进行分离,错误,②③④正确。
3.已知某有机物A的红外光谱图、核磁共振氢谱图和质谱图如图所示,下列说法错误的是( )
A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键
B.由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子
C.由其质谱图可以得知A分子的相对分子质量为46
D.综合分析化学式为C2H6O,则其结构简式为CH3—O—CH3
【答案】D
【解析】根据题述三个图分析可知,有机物A有三种H,而CH3—O—CH3只有一种H,且无O—H,故D错误。
4.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成(假设气体全部逸出)。用燃烧法确定有机物化学式常用的装置如图。
回答下列问题:
(1)实验开始前,应 。
(2)仪器a的名称为 ,装置A中发生反应的化学方程式为
。
(3)若准确称取1.80 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)进行上述实验:
①充分燃烧后,装置D的质量增加0.36 g,装置E的质量增加1.76 g,则该有机物的实验式为 。
②若要确定该有机物的分子式,还需要测定 ,
目前最精确、最快捷的测定方法为 。
③若该有机物的核磁共振氢谱如图所示:
则该有机物的结构简式可能为 。
【答案】(1)先检查装置的气密性
(2)分液漏斗 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(3)①CHO2 ②相对分子质量 质谱法
③HOOC—COOH
【解析】A是生成氧气的装置,与水反应生成氧气是固体过氧化钠,生成氧气通过浓硫酸干燥后与样品反应,氧化铜进一步和未充分氧化的CO反应生成二氧化碳,生成气体先被无水氯化钙吸收,增重量就是生成的水的质量,碱石灰增重量就是CO2的质量,最后浓硫酸防止空气中的水和二氧化碳进入E干扰实验的准确度。(1)实验前应先检查装置的气密性;(2)仪器a为分液漏斗,向锥形瓶中滴加反应物水,A中固体与水反应生成氧气,故A中固体为Na2O2,化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;(3)D吸收的是水,0.36 g是0.02 mol,含有H为0.04 mol,质量为0.04 g;E吸收的是生成的CO2,1.76 g为0.04 mol CO2,含有C为0.04 mol,质量为0.04×12=0.48 g,含有氧元素为1.80 g-0.48 g-0.04 g=1.28 g,O物质的量为1.28÷16=0.08 mol,得出原子个数比C∶H∶O=0.04∶0.04∶0.08=1∶1∶2,实验式为CHO2;若要确定分子式还需要测定有机物的相对分子质量,通常用质谱法测定有机物的相对分子质量;通过核磁共振氢谱得出该有机物有一个峰,说明有机物结构中只有一种化学环境的氢原子,可能是乙二酸,结构简式为HOOC—COOH。
本讲感悟
疑点:
盲点:
【真题再现●明考向】
1.(2026·浙江·高考真题)下列化学用语表述错误的是
A.甲醇的结构简式: B.中子数为8的N原子:
C.基态铍原子核外电子排布式: D.的系统命名法:2,2-二甲基丙烷
【答案】B
【详解】A.甲醇为一元醇,结构简式:CH3OH,A正确;
B.中子数为8的氮原子,质子数为7,质量数为15,应表示为:,B错误;
C.铍的原子序数为4,基态核外电子排布式为1s22s2,符合能量最低原理,C正确;
D.(新戊烷)分子中,主链为丙烷(3个碳),2号碳上有两个甲基,系统命名法为2,2-二甲基丙烷,D正确;
故选B。
2.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列化学用语表示正确的是
A.2-氯丙烷的键线式:
B.基态O原子的轨道表示式:
C.中子数为8的碳核素:
D.用电子式表示H2S的形成过程:
【答案】C
【详解】A.该键线式共含有4个碳原子,为2-氯丁烷的键线式,2-氯丙烷键线式:,A错误;
B.基态O原子核外电子排布为,根据洪特规则,2p轨道的4个电子应优先分占不同简并轨道,轨道表示式应为,B错误;
C.碳元素质子数为6,中子数为8时质量数为,对应核素表示为,C正确;
D.是共价化合物,形成过程为共用电子对,不存在电子得失、没有阴阳离子,不能使用离子符号和中括号表示,其电子式的形成过程为:,D错误;
故选C。
3.(2025·贵州·高考真题)四奎烷(±)-CrinipellinB是一种具有潜在生物活性的天然产物,分子结构如图。下列说法错误的是
A.通过X射线衍射可测定分子的空间结构
B.分子中有8个手性碳原子
C.与足量反应后分子的水溶性增强
D.在NaOH的乙醇溶液中加热,羟基五元环上可形成键
【答案】D
【详解】A.X射线衍射技术可测定晶体的空间结构,进而确定分子的空间结构,A正确;
B.分子中连接不同基团的饱和碳原子为手性碳,如图所示,,该分子含8个手性碳原子,B正确;
C.与足量加成后,羰基转化为羟基,羟基数目增加,分子极性增强,水溶性增强,C正确;
D.NaOH的乙醇溶液中加热是碳卤键发生消去反应的条件,该物质中含醇羟基、不含碳卤键,醇羟基发生消去反应的条件是浓硫酸、加热,且需满足与羟基相连碳的邻位碳上有氢,但该分子中与羟基相连碳的邻位碳无氢原子,不能发生消去反应形成π键,D错误;
故答案选D。
4.(2025·北京·高考真题)一种生物基可降解高分子P合成路线如下。
下列说法正确的是
A.反应物A中有手性碳原子 B.反应物A与B的化学计量比是
C.反应物D与E生成P的反应类型为加聚反应 D.高分子P可降解的原因是由于键断裂
【答案】A
【分析】A与B发生加成反应,结合A的分子式以及P的结构简式,可推出A的结构简式为或,A与B反应生成D,由P的结构简式可知,反应物A与B的化学计量比是2:1;D与E反应生成高聚物P和水。
【详解】
A.反应物A中有1个手性碳原子,如图所示或,A正确;
B.由分析可知,反应物A与B的化学计量比是2:1,B错误;
C.反应物D与E反应生成高聚物P和水,有小分子生成,为缩聚反应,C错误;
D.由高分子P的结构可知,P中的酰胺基易水解,导致高分子P可降解,即高分子P可降解的原因是由于键断裂,D错误;
故选A。
5.(2025·北京·高考真题)物质的微观结构决定其宏观性质。乙腈()是一种常见的有机溶剂,沸点较高,水溶性好。下列说法不正确的是
A.乙腈的电子式: B.乙腈分子中所有原子均在同一平面
C.乙腈的沸点高于与其分子量相近的丙炔 D.乙腈可发生加成反应
【答案】B
【详解】A.乙腈中存在碳氢单键、碳碳单键和碳氮叁键,各原子均满足稳定结构,电子式正确,A正确;
B.乙腈中甲基碳原子是四面体结构,所有原子不可能共面,B错误;
C.乙腈与丙炔都可以形成分子晶体,两者相对分子质量接近,乙腈分子的极性强于丙炔,分子间作用力乙腈大于丙炔,因此,乙腈沸点高于丙炔,C正确;
D.乙腈中有碳氮叁键,能够发生加成反应,D正确;
答案选B。
6.(2025·海南·高考真题)海南瓜馥木具有抗炎、抑菌功效。从中提取的一种生物活性物质,结构简式如图所示。下列关于该物质说法正确的是
A.难溶于乙醇 B.分子式为
C.每个分子中含有4个手性碳原子 D.能与金属钠反应放出气体
【答案】CD
【详解】A.根据有机物的结构简式,结合相似相溶原理,该有机物在乙醇中易溶,A错误;
B.根据有机物的结构简式可得分子式为,B错误;
C.分子中的手性碳用“*”表示,,共4个,C正确;
D.该有机物中含有醇羟基,可与金属钠反应放出气体,D正确;
故选CD。
7.(2025·浙江·高考真题)化合物G是一种治疗哮喘的药物,某研究小组按以下路线合成该化合物(反应条件及试剂已简化):
请回答:
(1)化合物A中含氧官能团的名称是_______;从整个过程看,的目的是_______。
(2)下列说法不正确的是_______。
A.化合物A的水溶性比化合物B的大
B.的反应中有产生
C.化合物B和C分子中杂化碳原子的数目相同
D.化合物G分子中含有2个手性碳原子
(3)的化学方程式_______。
(4)生成G的同时还生成了,则X的结构简式是_______。
(5)过程中有副产物生成,写出一种可能的副产物的结构简式_______(其分子式为且含有苯环)。
(6)以和为有机原料,设计化合物(D指)的合成路线_______(用流程图表示,无机试剂任选)。
【答案】(1) 羰基 保护氨基
(2)CD
(3)+2NaOH+Na2CO3+C2H5OH
(4)
(5)
(6)
【分析】
A和ClCOOC2H5发生取代反应生成B,B和CaC2、H2O反应生成C,C和NaH、反应生成D,D和乙炔发生加成反应生成E,E中含有酰胺基,在NaOH溶液中发生水解生成F为,F和X发生取代反应生成G,同时还生成了HCl,则X的结构简式是,以此解答。
【详解】(1)由A的结构简式可知,A中含氧官能团的名称是羰基,从整个过程看,A→B的过程中氨基转化为酰氨基,E→F的过程中酰氨基又转化为氨基,A→B的目的是:保护氨基。
(2)A.化合物A中含有氨基,可以和水分子形成氢键,化合物B中没有亲水基团,则化合物A的水溶性比化合物B的大,A正确;
B.NaH中H元素的化合价为-1,具有很强的还原性,极易与+1价的H原子发生归中反应生成,再结合C和D的分子式和结构式可以推知,C和NaH、反应生成D的过程中还有NaBr和产生,B正确;
C.形成双键的碳原子为杂化,则化合物B中含有2个杂化碳原子,C分子中含有1个杂化碳原子,C错误;
D.手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,化合物G分子中含有1个手性碳原子:,D错误;
故选CD。
(3)
E中含有酰胺基和酯基,在NaOH溶液中发生水解生成F为,同时有Na2CO3和C2H5OH生成,化学方程式为:+2NaOH+Na2CO3+C2H5OH。
(4)
由分析可知,X的结构简式是。
(5)
D和乙炔发生加成反应生成E,该过程中2个D也可以发生加成反应生成分子式为的副产物:、、、。
(6)
先和H2发生加成反应生成,再发生催化氧化反应生成,和CaC2、H2O反应生成,和NaH、反应生成,CaC2和D2O反应生成,和发生加成反应生成,合成路线为:。
8.(2025·湖北·高考真题)化合物G是某药物的关键原料,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)化合物A分子内含氧官能团的名称为_______。
(2)化合物的反应类型为_______反应。B的核磁共振氢谱有_______组峰。
(3)能用于分离化合物B和C的试剂为_______(填标号)。
a.水溶液 b.水溶液 c.水溶液
(4)的反应方程式为_______。在A的氮原子上引入乙酰基的作用是_______
(5)化合物D与H+间的反应方程式:
用类比法,下列反应中X的结构简式为_______。
(6)E存在一种含羰基异构体F,二者处于快速互变平衡。F与反应可生成G,写出F的结构简式_______。
【答案】(1)羟基
(2) 取代 5
(3)b
(4) 保护氨基
(5)+NO
(6)
【分析】
A与乙酸酐发生取代反应生成B,B在AlCl3作用下发生反应转化为C,C中酰胺基水解生成D,D在H+、NaNO2作用下生成E为,E与HF发生取代反应转化为G,据此解答。
【详解】(1)化合物A分子内含氧官能团名称为羟基;
(2)
A中氨基与羟基与乙酸酐发生取代反应生成B;B的核磁共振氢谱图共有5组峰,如图所示:;
(3)B和C的不同之处在于,B的官能团是酯基,C的官能团是羟基和酮羰基,两种溶液均不能和碳酸氢钠溶液反应,排除a,C中酚羟基能和碳酸钠溶液反应生成钠盐可溶于水,而B不能和碳酸钠反应,再通过分液即可分离B和C,b选;两种溶液均不能和硫酸钠溶液反应,排除c,故选b;
(4)
C→D的反应是酰胺基的水解反应,化学方程式为;A→B引入CH3CO-,C→D重新生成氨基,作用是保护氨基;
(5)根据电荷守恒推断,X带一个单位正电,根据原子守恒推断,X含有一个N原子和一个O原子,则X的结构简式为+N=O;
(6)
E的结构简式为,其存在一种含羰基的异构体F,二者处于快速互变平衡,则F的结构简式为。
9.(2025·北京·高考真题)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和_______。
(2)B→D的化学方程式是_______。
(3)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为_______。
②Y的结构简式为_______。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
②_______。
【答案】(1)氟原子(或碳氟键)、羧基
(2)
(3)bc
(4)
(5)E→F引入保护基,Y→P脱除保护基
【分析】
A为苯胺,与乙酸反应得到B:,与浓硫酸和浓硝酸加热发生硝化反应得到D:,D水解得到E为,E与试剂a反应得到F,F与H2发生还原反应得到G,I与SOCl2碱性条件下反应得到J,J与CH3OH反应得到K,根据K的分子式可以确定K为:,K还原得到L,L进一步反应得到M,根据M的分子式可以确定M的结构简式为:,G与M经过三步反应得到P。
【详解】(1)I分子含有的官能团为硝基、氟原子(或碳氟键)、羧基;
(2)
B()与浓硫酸和浓硝酸加热发生消化反应得到D:,方程式为:;
(3)a、试剂a中有一种等效氢原子,核磁共振氢谱显示一组峰,a错误;
b、J→生成有HCl,加入碱性物质(CH3CH2)3N,与生成HCl反应,促进反应正向进行,b正确;
c、根据分析F→G与K→L的反应均为硝基转化为氨基,为还原反应,c正确;
答案选bc;
(4)
①根据M的分子式和M含有1个sp杂化的碳原子,得出M的结构简式为:;
②M()与G在N=C双键上先发生加成反应得到X,X的结构简式为:,X在碱性条件下脱除CH3OH得到Y,Y的结构简式为:,最后发生已知的反应得到P,Y的结构简式为:;
(5)根据分析,另一处保护氨基的反应为:E→F引入保护基,Y→P脱除保护基。
高考热点总结
【限时训练】
(60分钟)
基础落实
选择题只有1个选项符合题意
1.下列有机物的官能团名称和分类错误的是( )
A.CH3C≡CH,碳碳三键,炔烃
B.,羟基,二元醇
C.CH3CH2OOCH,酯基,酯类
D.OHCCH2CH2CHO,醛基,二元醛
【答案】B
【解析】该物质含有碳碳三键,且只含有碳氢两种元素,为炔烃,故A正确;中羟基直接与苯环相连,官能团为酚羟基,属于酚类物质,故B错误;CH3CH2OOCH中含有的官能团为酯基,属于酯类物质,故C正确;OHCCH2CH2CHO中的官能团为醛基,且官能团数目为2,属于二元醛,故D正确。
2.下列有机化合物的分类正确的是( )
A. 醛
B. 醇
C.CH3OCH3 酮
D. 芳香烃
【答案】B
【解析】当醛基(—CHO)连在链烃基或苯环侧链上时,则为醛,而中醛基连在O原子上,不是醛,属于酯类,故A错误;—OH与苯环的支链相连的有机物属于醇,属于醇,故B正确;CH3OCH3为甲醚,官能团为醚键,属于醚类,故C错误;含苯环的烃为芳香烃,中无苯环,故不是芳香烃,属于环烷烃,故D错误。
3.下列有关物质的分类说法错误的是( )
A.烯烃、炔烃都属于不饱和烃
B.CH3COOH属于羧酸
C.属于酯类化合物
D.和都属于芳香族化合物
【答案】D
【解析】烯烃、炔烃是含有碳碳不饱和键的烃,都属于不饱和烃,A正确;CH3COOH为乙酸,含有羧基,属于羧酸,B正确;的名称为乙酸乙烯酯,含有酯基,属于酯类化合物,C正确;属于芳香族化合物,不含有苯环,不属于芳香族化合物,D错误。
4.下列有机物命名正确的是( )
A.:丁酸乙酯
B.:3-甲基-1,3-丁二烯
C.:4,5-二甲基-3-戊醇
D.:邻二甲苯
【答案】A
【解析】是酯类化合物,是乙醇与丁酸发生酯化反应生成的,故正确的名称为丁酸乙酯,故A正确;为二烯烃,选取含有碳碳双键在内的最长碳链作为主链,含有4个碳原子,从距离双键最近的一端开始编号,正确的名称为2-甲基-1,3-丁二烯,故B错误;为醇,选取含有羟基的最长碳链作为主链,含有6个碳原子,从距离羟基最近的一端开始编号,正确的名称为4-甲基-3-己醇,故C错误;是环烷烃,名称为邻二甲基环己烷,故D错误。
5.在核磁共振氢谱中出现2组峰,峰面积比为3∶2的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】该物质分子中有3种不同位置的H原子,个数比是3∶2∶2,因此在核磁共振氢谱中出现3组峰,峰面积比为3∶2∶2,A不符合题意;该物质分子中有2种不同位置的H原子,个数比是4∶2=2∶1,因此在核磁共振氢谱中出现2组峰,峰面积比为2∶1,B不符合题意;该物质分子中有2种不同位置的H原子,个数比是6∶2=3∶1,因此在核磁共振氢谱中出现2组峰,峰面积比为3∶1,C不符合题意;该物质分子中有2种不同位置的H原子,个数比是6∶4=3∶2,因此在核磁共振氢谱中出现2组峰,峰面积比为3∶2,D符合题意。
6.下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰,且其峰面积之比为3∶1的是( )
A.对二甲苯 B.乙酸乙酯
C.乙酸 D.环己烷
【答案】C
【解析】A项中峰面积之比为3∶2;B项为3组峰;C项,CH3COOH分子中峰面积之比为3∶1,正确;D项只有一组峰。
7.莽草酸可用于合成药物达菲,其结构简式如图。关于莽草酸的说法正确的是( )
A.分子中有羟基和酯基
B.此有机物按碳骨架分类属于芳香族化合物
C.莽草酸既属于羧酸又属于酚类
D.分子中有两种含氧官能团
【答案】D
【解析】分子中有羟基、碳碳双键和羧基,A错误,D正确;所含六元环不是苯环、此有机物按碳骨架分类不属于芳香族化合物,B错误;所含羟基为醇羟基,莽草酸既属于羧酸又属于醇类,C错误。
8.(2023·全国乙卷)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题:
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中,先 ,而后将已称重的U形管c、d与石英管连接,检查 。依次点燃煤气灯 ,进行实验。
(2)O2的作用有 ,
CuO的作用是
(举1例,用化学方程式表示)。
(3)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。c和d中的试剂不可调换,理由是
。
A.CaCl2 B.NaCl
C.碱石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后,应进行操作: 。
取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g,实验结束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子量为118,其分子式为 。
【答案】(1)通入O2排除石英管中的空气 装置气密性 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+CuOCu+CO2
(3)A C 碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳
(4)关闭煤气灯,待c管和d管冷至室温,停止通入O2
(5)C4H6O4
【解析】利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量,这是一种经典的李比希元素测定法,将样品装入Pt坩埚中,后面放置CuO,用于反应前置坩埚中未完全反应的物质,后续将产物吹入到两U形管中,称量两U形管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量,结合其他技术手段,从而得到有机物的分子式。(1)实验前,应先通入O2排除石英管中的空气,防止石英管中空气中含有的CO2和水蒸气对实验产生干扰,而后将U形管c、d与石英管连接,检查装置气密性,随后先点燃b处酒精灯后点燃a处酒精灯,保证当a处发生反应时产生的CO能被CuO反应生成CO2;(2)O2可排除装置中空气,同时作为反应物氧化有机物使其生成CO2和H2O,还可以将生成的CO2和H2O赶入c和d装置中使其被完全吸收。有机物氧化不充分时会生成CO,而CuO可将CO氧化为CO2,从而使有机物中的C元素完全被氧化;CuO的作用是氧化a处产生的CO,使CO反应为CO2,反应方程式为CO+CuOCu+CO2;(3)有机物燃烧后生成的CO2和H2O分别用碱石灰和无水CaCl2吸收,其中c管装有无水CaCl2,d管装有碱石灰,二者不可调换,因为碱石灰能同时吸收水蒸气和二氧化碳,影响最后分子式的确定;(4)样品反应完全后,装置内仍有残留的CO2和H2O,故应继续通入一段时间O2,将CO2和H2O赶入c、d装置中;(5)c管装有无水CaCl2,用来吸收生成的水蒸气,则增重量为水蒸气的质量,由此可以得到有机物中H元素的物质的量n(H)==0.001 2 mol;d管装有碱石灰,用来吸收生成的CO2,则增重量为CO2的质量,由此可以得到有机物中C元素的物质的量n(C)==0.000 8 mol;有机物中O元素的质量为m(O)=0.023 6-0.001 2×1-0.000 8×12=0.012 8 g,其物质的量n(O)==0.000 8 mol;该有机物中C、H、O三种元素的原子个数比为0.000 8∶0.001 2∶0.000 8=2∶3∶2;质谱测得该有机物的相对分子质量为118,则其化学式为C4H6O4。
能力提升
9.某食品添加剂A的相对分子质量为90,通过下列实验探究其组成和结构。
实验1:称取9.0 g A,完全燃烧生成13.2 g CO2和5.4 g H2O。
实验2:将A加入Na2CO3溶液中有CO2气体产生。
实验3:将9.0 g A与足量金属Na反应生成标准状况下H2的体积为2.24 L。
下列说法错误的是( )
A.通过实验1可确定A的分子式为C3H8O3
B.实验2说明A分子中含有羧基
C.实验3说明A分子中含有羟基
D.根据以上实验不能确定有机物A的结构
【答案】A
【解析】A.9.0 g A的物质的量为0.1 mol,燃烧生成13.2 g CO2即0.3 mol,5.4 g H2O即0.3 mol,则1 mol A中含3 mol C和6 mol H,其余为O,含O原子个数为=3,则A的分子式为C3H6O3,故A错误;B.实验2中A加入Na2CO3溶液中有CO2气体产生,说明A中含有羧基,故B正确;C.实验3中0.1 mol A能与金属钠反应生成0.1 mol氢气,可知A中含有2个与金属钠反应的结构,其中一个为羧基,则A含有1个醇羟基结构,故C正确;D.由以上实验能确定A的分子式,及所含官能团类型,但不能确定其结构,故D正确。
10.(2023·浙江6月选考)苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提纯方案如下:
粗苯甲酸悬浊液滤液苯甲酸
下列说法不正确的是( )
A.操作Ⅰ中依据苯甲酸的溶解度估算加水量
B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl
C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹
D.操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体
【答案】B
【解析】苯甲酸微溶于冷水,易溶于热水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化钠,加水、加热溶解,苯甲酸、NaCl溶解在水中,泥沙不溶,从而形成悬浊液;趁热过滤出泥沙,同时防止苯甲酸结晶析出;将滤液冷却结晶,大部分苯甲酸结晶析出,氯化钠仍留在母液中;过滤、用冷水洗涤,便可得到纯净的苯甲酸。A.操作Ⅰ中,为减少能耗、减少苯甲酸的溶解损失,溶解所用水的量需加以控制,可依据苯甲酸的大致含量、溶解度等估算加水量,A正确;B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙,同时防止苯甲酸结晶析出,NaCl含量少,通常不结晶析出,B不正确;C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶,可形成较大的苯甲酸晶体颗粒,同时可减少杂质被包裹在晶体颗粒内部,C正确;D.苯甲酸微溶于冷水,易溶于热水,所以操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体,既可去除晶体表面吸附的杂质离子,又能减少溶解损失,D正确。
11.有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气,主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓型香精等,是我国批准使用的香料产品,其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下:
步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。
(1)蒸馏装置如图1所示,仪器a的名称是 ,
图中虚线框内应选用图中的 (填“仪器x”或“仪器y”)。
步骤二:确定M的实验式和分子式。
(2)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%,氢的质量分数为9.1%。
①M的实验式为 。
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 。
步骤三:确定M的结构简式。
(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 。
【答案】(1)蒸馏烧瓶 仪器y
(2)①C2H4O ②88 C4H8O2
(3)羟基、酮羰基
【解析】(1)球形冷凝管一般用于冷凝回流装置中,故虚线框内应选仪器y。(2)①根据M中碳、氢元素的质量分数确定氧元素的质量分数为w(O)=100%-54.5%-9.1%=36.4%,分子内各元素原子的个数比N(C)∶N(H)∶N(O)=≈2∶4∶1,其实验式为C2H4O。②M的相对分子质量为2×44=88,设分子式为(C2H4O)n,则44n=88,n=2,则M的分子式为C4H8O2。(3)根据核磁共振氢谱图中有4组峰,说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶3∶1∶3,结合红外光谱图所示含有C—H、H—O、C==O等化学键,其结构简式为,所含官能团为羟基、酮羰基。
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