2019-2020年高考化學二輪復習專題17有機化學基礎學案魯科版 .doc

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2019-2020年高考化學二輪復習專題17有機化學基礎學案魯科版 學習目標： 1、掌握烴(烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴)及其衍生物(鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯)的組成、結構特點和性質。 2、了解糖類、油脂、氨基酸和蛋白質的組成、結構特點和主要化學性質及其應用。 2、了解有機化學反應類型，認識不同類型化合物之間的轉化關系，能設計合理路線合成有機化合物。 3、了解有機化合物碳原子的成鍵特征，了解同系物的概念和同分異構現(xiàn)象，能正確判斷和書寫有機化合物的同分異構體。 學習重難點： 1、 烴及其衍生物的組成、結構特點和性質。 2、 正確判斷和書寫有機化合物的同分異構體。 3、 有機化學反應類型，設計合理路線合成有機化合物 自主學習： 考點一：同分異構體 【知識梳理】 1．同分異構體的種類 (1)碳鏈異構 (2)官能團位置異構 (3)類別異構(官能團異構) 有機物分子通式與其可能的類別如下表所示： 組成通式 可能的類別 典型實例 CnH2n 烯烴、環(huán)烷烴 CnH2n－2 炔烴、二烯烴 CH≡C—CH2CH3與CH2===CHCH===CH2 CnH2n＋2O 飽和一元醇、醚 C2H5OH與CH3OCH3 CnH2nO 醛、酮、烯醇、環(huán)醚、環(huán)醇 CnH2nO2 羧酸、酯、羥基醛 CH3COOH、HCOOCH3與HO—CH2—CHO CnH2n－6O 酚、芳香醇、芳香醚 CnH2n＋1NO2 硝基烷、氨基酸 CH3CH2—NO2與H2NCH2—COOH Cn(H2O)m 單糖或雙糖 葡萄糖與果糖(C6H12O6)、蔗糖與麥芽糖(C12H22O11) 2.同分異構體的書寫規(guī)律 書寫時，要盡量把主鏈寫直，不要寫得歪扭七八的，以免干擾自己的視覺；思維一定要有序，可按下列順序考慮： (1)主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列鄰、間、對。 (2)按照碳鏈異構→位置異構→官能團異構的順序書寫，也可按官能團異構→碳鏈異構→位置異構的順序書寫，不管按哪種方法書寫都必須防止漏寫和重寫。(書寫烯烴同分異構體時要注意是否包括“順反異構”) (3)若遇到苯環(huán)上有三個取代基時，可先定兩個的位置關系是鄰或間或對，然后再對第三個取代基依次進行定位，同時要注意哪些是與前面重復的。 【題組集訓】 1．分子式為C5H12O的醇與和它相對分子質量相等的一元羧酸進行酯化反應，生成的酯共有(不考慮立體異構)(　　) A．15種 B．16種 C．17種 D．18種 【答案】B 【解析】飽和一元羧酸和多一個碳原子的飽和一元醇的相對分子質量相同，C5H12O屬于醇的同分異構體共有8種，C4H8O2屬于羧酸的同分異構體共有2種，所以符合條件的同分異構體共有16種。 2．分子式為C9H18O2的有機物A有下列轉化關系 其中B、C的相對分子質量相等，則A的可能結構有(　　) A．8種 B．10種 C．16種 D．6種 【答案】A 【解析】B的分子式為C5H12O，C的分子式為C4H8O2，符合條件的B有CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH，，，共4種，而羧酸有兩種，所以A的同分異構體共有8種。 3．分子式為C5H10O3的有機物與NaHCO3溶液反應時，生成C5H9O3Na；而與金屬鈉反應時生成C5H8O3Na2。則該有機物的同分異構體有______種。(不考慮立體異構) A．10 B．11 C．12 D．13 【答案】C 【解析】該有機物含有一個羧基和一個羥基，符合條件的同分異構體有 (注：標號為—OH所處的位置，下同)， 【方法技巧】同分異構體的判斷方法 1．記憶法：記住已掌握的常見的異構體數(shù)。例如： (1)凡只含一個碳原子的分子均無同分異構； (2)丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2種； (3)戊烷、戊炔有3種； (4)丁基、丁烯(包括順反異構)、C8H10(芳香烴)有4種； (5)己烷、C7H8O(含苯環(huán))有5種； (6)C8H8O2的芳香酯有6種； (7)戊基、C9H12(芳香烴)有8種。 2．基元法：例如：丁基有4種，丁醇、戊醛、戊酸都有4種。 3．替代法：例如：二氯苯C6H4Cl2有3種，四氯苯也有3種(Cl取代H)；又如：CH4的一氯代物只有一種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一種。(稱互補規(guī)律) 4．對稱法(又稱等效氫法) 等效氫法的判斷可按下列三點進行： (1)同一碳原子上的氫原子是等效的； (2)同一碳原子所連甲基上的氫原子是等效的； (3)處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的(相當于平面成像時物與像的關系)。 (一元取代物數(shù)目等于H的種類數(shù)；二元取代物數(shù)目可按“定一移一，定過不移”判斷) 考點二：官能團與性質 【知識梳理】 類別 通式 官能團 代表物 分子結構特點 主要化學性質 鹵代烴 一鹵代烴：R—X多元飽和鹵代烴：CnH2n＋2－mXm 鹵原子—X C2H5Br(Mr：109) 鹵素原子直接與烴基結合 β碳上要有氫原子才能發(fā)生消去反應，且有幾種H生成幾種烯 (1)與NaOH水溶液共熱發(fā)生取代反應生成醇 (2)與NaOH醇溶液共熱發(fā)生消去反應生成烯 醇 一元醇：R—OH 飽和多元醇：CnH2n＋2Om 醇羥基—OH CH3OH(Mr：32) C2H5OH(Mr：46) 羥基直接與鏈烴基結合，O—H及C—O均有極性 β碳上有氫原子才能發(fā)生消去反應；有幾種H就生成幾種烯 α碳上有氫原子才能被催化氧化，伯醇氧化為醛，仲醇氧化為酮，叔醇不能被催化氧化 (1)跟活潑金屬反應產生H2 (2)跟鹵化氫或濃氫鹵酸反應生成鹵代烴 (3)脫水反應： 乙醇 (4)催化氧化為醛或酮 (5)一般斷O—H鍵，與羧酸及無機含氧酸反應生成酯 醚 R—O—R 醚鍵 C2H5O C2H5(Mr：74) C—O鍵有極性 性質穩(wěn)定，一般不與酸、堿、氧化劑反應 酚 酚羥基—OH —OH直接與苯環(huán)上的碳相連，受苯環(huán)影響能微弱電離 (1)弱酸性 (2)與濃溴水發(fā)生取代反應生成沉淀 (3)遇FeCl3呈紫色 (4)易被氧化 醛 醛基 HCHO相當于兩個—CHO， 有極性、能加成 (1)與H2加成為醇 (2)被氧化劑(O2、多倫試劑、斐林試劑、酸性高錳酸鉀等)氧化為羧酸 酮 羰基 有極性、能加成 (1)與H2加成為醇 (2)不能被氧化劑氧化為羧酸 羧酸 羧基 受羰基影響，O—H能電離出H＋，受羥基影響不能被加成 (1)具有酸的通性 (2)酯化反應時一般斷裂羧基中的碳氧單鍵，不能被H2加成 (3)能與含—NH2的物質縮去水生成酰胺(肽鍵) 酯 酯基 酯基中的碳氧單鍵易斷裂 (1)發(fā)生水解反應生成羧酸和醇 (2)也可發(fā)生醇解反應生成新酯和新醇 氨基酸 RCH(NH2)COOH 氨基—NH2 羧基—COOH H2NCH2COOH (Mr：75) —NH2能以配位鍵結合H＋；—COOH能部分電離出H＋ 兩性化合物，能形成肽鍵 蛋白質 結構復雜不可用通式表示 肽鍵氨基—NH2羧基—COOH 酶 多肽鏈間有四級結構 (1)兩性 (2)水解 (3)變性(記條件) (4)顏色反應(鑒別)(生物催化劑) (5)灼燒分解 糖 多數(shù)可用下列通式表示：Cn(H2O)m 羥基—OH 醛基—CHO 羰基 葡萄糖CH2OH(CHOH)4CHO淀粉(C6H10O5)n纖維素[C6H7O2(OH)3]n 多羥基醛或多羥基酮或它們的縮合物 (1)氧化反應(鑒別)(還原性糖) (2)加氫還原 (3)酯化反應 (4)多糖水解 (5)葡萄糖發(fā)酵分解生成乙醇 油脂 R′COOCHRCOOCH2R″COOCH2 酯基，可能有碳碳雙鍵 酯基中的碳氧單鍵易斷裂 烴基中碳碳雙鍵能加成 (1)水解反應(堿中稱皂化反應) (2)硬化反應 【題組集訓】 1．從香莢蘭豆中提取的一種芳香化合物，其分子式為C8H8O3，遇FeCl3溶液會呈現(xiàn)特征顏色，能發(fā)生銀鏡反應。該化合物可能的結構簡式是(　　) 【答案】A 【解析】遇FeCl3溶液顯特征顏色，說明該物質含有酚羥基，B項錯誤；能發(fā)生銀鏡反應，則說明有—CHO或者是甲酸某酯，故A項正確，C項錯誤；而D項中，其分子式為C8H6O3，與題意不符，故D項錯誤。 2．去甲腎上腺素可以調控動物機體的植物性神經功能，其結構簡式如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．每個去甲腎上腺素分子中含有3個酚羥基 B．每個去甲腎上腺素分子中含有2個手性碳原子 C．1 mol去甲腎上腺素最多能與2 mol Br2發(fā)生取代反應 D．去甲腎上腺素既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應 【答案】D 【解析】A項，和苯環(huán)直接相連的羥基才是酚羥基，每個去甲腎上腺素分子中含有2個酚羥基，不正確；B 項，一個碳原子連有4個不同的原子或原子團，這樣的碳原子是手性碳原子，只有和苯環(huán)直接相連的碳原子為手性碳原子，錯誤；C項，溴水能和酚羥基的鄰對位上的H原子發(fā)生取代反應，且 1 mol Br2取代1 mol H原子，苯環(huán)上有3個位置可以被取代，不正確；D項，去甲腎上腺素分子中既有酚羥基又有—NH2，因此既能和鹽酸反應，又能和氫氧化鈉溶液反應，正確。 3．孔雀石綠是化工產品，具有較高毒性，高殘留，容易致癌、致畸。其結構簡式如圖所示。下列關于孔雀石綠的說法正確的是(　　) A．孔雀石綠的分子式為C23H25N2 B．1 mol孔雀石綠在一定條件下最多可與6 mol H2發(fā)生加成反應 C．孔雀石綠屬于芳香烴 D．孔雀石綠苯環(huán)上的一氯取代物有5種 【答案】D 【解析】A項，分子式應為C23H26N2；B項，1 mol孔雀石綠在一定條件下最多可與9 mol H2發(fā)生加成反應；C項，在該物質中除C、H外，還有氮元素，不屬于芳香烴；D項，上面苯環(huán)有3種，左邊苯環(huán)有2種，應特別注意右邊不是苯環(huán)。 4．美國梅奧診所的研究人員發(fā)現(xiàn)，綠茶中含有EGCG(表示沒食子兒茶素沒食子酸酯)物質具有抗癌作用，能使血癌(白血病)中癌細胞發(fā)生自殺性死亡，已知EGCG的結構簡式如圖所示，有關EGCG的說法錯誤的是(　　) A．EGCG的分子式為C22H18O11 B．EGCG在空氣中易氧化，也能與溴水發(fā)生加成反應 C．1 mol EGCG最多可與含9 mol氫氧化鈉的溶液完全作用 D．EGCG能與碳酸鈉溶液反應，但不能放出二氧化碳 【答案】B 【解析】B項，EGCG在空氣中易被氧化，但不能與溴水發(fā)生加成反應，應發(fā)生取代反應；C項，所有酚—OH和酯基均能和NaOH反應；D項，酚—OH能和Na2CO3溶液反應，但由于酸性小于H2CO3，所以不會放出CO2氣體。 【題后歸納】記準幾個定量關系 1．1 mol醛基消耗2 mol Ag(NH3)2OH生成2 mol Ag單質、1 mol H2O、3 mol NH3；1 mol甲醛消耗4 mol Ag(NH3)2OH。 2．1 mol醛基消耗2 mol Cu(OH)2生成1 mol Cu2O沉淀、2 mol H2O。 3．和NaHCO3反應生成氣體：1 mol—COOH生成1 mol CO2氣體。 4．和Na反應生成氣體：1 mol —COOH生成0.5 mol H2；1 mol —OH生成0.5 mol H2。 5．和NaOH反應 1 mol —COOH(或酚—OH，或—X)消耗1 mol NaOH； 1 mol (R為鏈烴基)消耗1 mol NaOH； 1 mol消耗2 mol NaOH。 考點三：有機物的性質及有機反應類型 【知識梳理】 1．取代反應 有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應叫取代反應。 (1)酯化反應：醇、酸(包括有機羧酸和無機含氧酸) (2)水解反應：鹵代烴、酯、油脂、糖類、蛋白質，水解條件應區(qū)分清楚。如：鹵代烴——強堿的水溶液；糖類——強酸溶液；酯——無機酸或堿(堿性條件水解反應趨于完全)；油脂——無機酸或堿(堿性條件水解反應趨于完全)；蛋白質——酸、堿、酶。 (3)硝化(磺化)反應：苯、苯的同系物、苯酚。 (4)鹵代反應：烷烴、苯、苯的同系物、苯酚、醇、飽和鹵代烴等。 特點：每取代一個氫原子，消耗一個鹵素分子，同時生成一個鹵化氫分子。 (5)其他：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O 2．加成反應 有機物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團直接結合生成新化合物的反應叫加成反應。如烯烴與鹵素、鹵化氫或氫氣、水的反應；炔烴與鹵素、鹵化氫或氫氣、水的反應；苯與氫氣的反應等。 3．氧化反應 (1)與O2反應 ①點燃：有機物燃燒的反應都是氧化反應。 ②催化氧化：如醇―→醛(屬去氫氧化反應)；醛―→羧酸(屬加氧氧化反應) (2)使酸性高錳酸鉀溶液褪色的反應 在有機物中，如：R—CH===CH2、R—C≡CH、ROH(醇羥基)、R—CHO、苯的同系物等都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，發(fā)生的反應都屬氧化反應。 (3)銀鏡反應和使Cu(OH)2轉變成Cu2O的反應 實質上都是有機物分子中的醛基(—CHO)加氧轉變?yōu)轸然?—COOH)的反應。因此凡是含有醛基的物質均可發(fā)生上述反應(堿性條件)。 含醛基的物質：醛、甲酸(HCOOH)、甲酸酯(HCOOR)、甲酸鹽、葡萄糖、麥芽糖。 4．還原反應 主要是加氫還原反應。能發(fā)生加氫還原反應的物質在結構上有共性，即都含有不飽和鍵。如：烯烴、炔烴、苯及苯的同系物、苯酚、醛、酮、油酸、油酸甘油酯等。 CH3CHO＋H2CH3CH2OH NO2＋3Fe＋6HCl―→NH2＋3FeCl2＋2H2O 5．消去反應 有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個或幾個小分子(如H2O、HX等)，而生成含不飽和鍵(碳碳雙鍵或三鍵)化合物的反應，叫做消去反應。如：鹵代烴、醇等。鹵代烴消去反應條件：強堿的醇溶液、共熱；醇消去反應條件：濃硫酸加熱(170 ℃)。 滿足條件：①鹵代烴或醇分子中碳原子數(shù)≥2；②鹵代烴或醇分子中與—X(—OH)相連的碳原子的鄰位碳上必須有H原子。 C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O CH3—CH2—CH2Br＋KOHCH3—CH===CH2↑＋KBr＋H2O 6．顯色反應 含有苯環(huán)的蛋白質與濃HNO3作用呈白色，加熱變黃色。 7．聚合反應 含碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的烯烴、炔烴加聚，含—OH、—COOH、—NH2官能團的物質間的縮聚 加聚： 該考點在非選擇題上的命題形式一直是以框圖形式給出，主要考查化學反應方程式的書寫、反應類型的判斷、官能團的類別、判斷或書寫同分異構體。 【題組集訓】 題組一　有機物性質推斷類 1．3對甲苯丙烯酸甲酯(E)是一種用于合成抗血栓藥的中間體，其合成路線如下： 已知：HCHO＋CH3CHOCH2===CHCHO＋H2O (1)遇FeCl3溶液顯紫色且苯環(huán)上有兩個取代基的A的同分異構體有________種。B中含氧官能團的名稱為________。 (2)試劑C可選用下列中的________。 a．溴水 b．銀氨溶液 c．酸性KMnO4溶液 d．新制Cu(OH)2懸濁液 (3) 是E的一種同分異構體，該物質與足量NaOH溶液共熱的化學方程式為_____________________________________________。 (4)E在一定條件下可以生成高聚物F，F(xiàn)的結構簡式為________________________________。 【答案】(1)3　醛基　(2)bd 【解析】新信息中發(fā)生的反應是甲醛斷開碳氧雙鍵，乙醛斷開α C—H鍵發(fā)生了加成反應，后再發(fā)生消去反應。由此可知B的結構簡式為，所含官能團為醛基和碳碳雙鍵；B→D是—CHO生成了—COOH，D→E是發(fā)生了酯化反應。 (1)“遇FeCl3溶液顯紫色”說明含有酚羥基；A中的醛基是不飽和的，故結構中應該還含有—CH===CH2，在苯環(huán)上有鄰、間、對3種同分異構體。 (2)將—CHO氧化成—COOH的試劑可以是銀氨溶液或新制Cu(OH)2懸濁液，但不能用酸性KMnO4溶液，它能將碳碳雙鍵也氧化；也不能用溴水，它能與碳碳雙鍵加成。 (3)水解時消耗 1 mol H2O，生成的酚和羧酸消耗2 mol NaOH的同時生成2 mol H2O，故反應方程式為 (4)E中含有碳碳雙鍵，能夠發(fā)生加聚反應生成 題組二　有機物合成題 2．立方烷()具有高度對稱性、高致密性、高張力能及高穩(wěn)定性等特點，因此合成立方烷及其衍生物成為化學界關注的熱點。下面是立方烷衍生物I的一種合成路線： 回答下列問題： (1)C的結構簡式為________________，E的結構簡式為________________。 (2)③的反應類型為________________，⑤的反應類型為________________。 (3)化合物A可由環(huán)戊烷經三步反應合成： 反應1的試劑與條件為________________；反應2的化學方程式為______________； 反應3可用的試劑為______________________。 (4)在I的合成路線中，互為同分異構體的化合物是________________(填化合物代號)。 (5)I與堿石灰共熱可轉化為立方烷。立方烷的核磁共振氫譜中有________個峰。 (6)立方烷經硝化可得到六硝基立方烷，其可能的結構有________種。 【答案】(1)　 (2)取代反應　消去反應 (3)Cl2/光照　　O2/Cu(其他合理答案也可) (4)G和H　(5)1　(6)3 【解析】(1)(2)由流程，及兩種物質結構上的變化推知該反應為取代反應，B屬于鹵代物，在堿的乙醇溶液中會發(fā)生消去反應，生成，故C的結構簡式為，由C→D，按取代反應定義可知③為取代反應；D中含有，可以與Br2發(fā)生加成反應生成；由E與F的結構比較可知⑤為消去反應。(3)化合物A可由合成，合成路線為，故反應1的試劑與條件為Cl2/光照，反應3可用的試劑為O2/Cu(或其他合理答案)。 (4)根據(jù)同分異構體的概念，具有相同分子式和不同結構的物質互為同分異構體，觀察G與H的結構簡式可知兩者互為同分異構體。 (5)立方烷的8個頂點各有1個H，完全相同，即只有1種H，故核磁共振氫譜中譜峰個數(shù)為1。 (6)立方烷中有8個H，根據(jù)換元法，可知六硝基立方烷的種數(shù)與二硝基立方烷的種數(shù)相同，而二硝基立方烷可能的結構共有3種，如下所示： 故六硝基立方烷可能的結構也有3種。 3．非諾洛芬是一種治療類風濕性關節(jié)炎的藥物，可通過以下方法合成： 請回答下列問題： (1)非諾洛芬中的含氧官能團為________和________(填名稱)。 (2)反應①中加入的試劑X的分子式為C8H8O2，X的結構簡式為________________。 (3)在上述五步反應中，屬于取代反應的是________(填序號)。 (4)B的一種同分異構體滿足下列條件： Ⅰ.能發(fā)生銀鏡反應，其水解產物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應。 Ⅱ.分子中有6種不同化學環(huán)境的氫，且分子中含有兩個苯環(huán)。 寫出該同分異構體的結構簡式：____________________________________________。 (5)根據(jù)已有知識并結合相關信息，寫出以為原料制備的合成路線流程圖(無機試劑任用)。合成路線流程圖示例如下： CH3CH2BrCH3CH2OHCH3COOCH2CH3 【答案】 (1)醚鍵　羧基 【解析】(1)—O—為醚鍵、—COOH為羧基。(2)根據(jù)A()到 B()的轉化，再結合X的分子式C8H8O2，可推得X的結構簡式為。(3)第①步—Br被取代，第②步屬于加成或者還原反應，第③步—OH被取代，第④步—Br被取代，第⑤步酸性條件下—CN轉化為—COOH，反應方程式：R—CN＋3H2O―→R—COOH＋NH3H2O，很顯然不屬于取代反應。(4)該物質與B ()互為同分異構體，水解產物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應，則說明有酚羥基生成的酯基，能發(fā)生銀鏡反應，則說明是甲酸生成的酯，分子中有2個苯環(huán)，且只有6種不同化學環(huán)境的H原子，則說明該物質的結構非常對稱，因此可推斷該有機物的結構簡式為。(5)根據(jù)上述合成非諾洛芬的流程，采用逆推法，可得到答案。根據(jù)上述第②步反應，—CHO在NaBH4作用下，生成—CH2OH，根據(jù)上述反應第③步可知引入—Br，醇在濃硫酸作用下發(fā)生消去反應，得到碳碳雙鍵，再與HBr發(fā)生加成反應，得到，再經過上述第④步反應，在NaCN作用下生成，最后再發(fā)生上述第⑤步反應，得到最終的物質。