2023屆新高考化學一輪復習認識有機化合物(二)學案

認識有機化合物【學科素養(yǎng)】1.宏觀辨識與微觀探析:能從有機物的共價鍵類型和極性預測有機物的性質(zhì),從結(jié)構(gòu)上分析有機化合物的結(jié)構(gòu)特點及空間結(jié)構(gòu),知道有機化合物可能發(fā)生的有機反應類型。2.科學探究與創(chuàng)新意識:知道有機物常見的分離提純方法,通過實驗探究認識元素分析的方法、原理及其應用,并會據(jù)此判斷有機物的組成元素,能根據(jù)實驗探究確定有機物的分子式和結(jié)構(gòu)。考點考題考點一:共價鍵與空間結(jié)構(gòu)共價鍵的極性與有機反應2020山東等級考第19題2020天津等級考第14題2020全國Ⅰ卷第36題2020全國Ⅱ卷第36題2020全國Ⅲ卷第36題2019全國Ⅰ卷第36題2019全國Ⅱ卷第13題、第36題2019全國Ⅲ卷第36題2019海南高考第4題考點二:研究有機化合物的一般步驟和方法2020全國Ⅱ卷第27題2020山東等級考第11題2020浙江7月選考第11題2019全國Ⅱ卷第28題2019天津高考第9題2019江蘇高考第21題2020全國Ⅰ卷第36題2020天津等級考第14題2020浙江7月選考第31題2020江蘇高考第17題2019全國Ⅱ卷第36題分析近五年高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:1.從考查題型和內(nèi)容上看,高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn),考查內(nèi)容主要有以下兩個方面:(1)共價鍵中的σ鍵和π鍵、有機反應。(2)有機化合物的組成和分子的結(jié)構(gòu)。2.從命題思路上看,側(cè)重有機化合物分子結(jié)構(gòu)的考查。根據(jù)高考命題特點和規(guī)律,復習時要注意以下幾個方面:1.掌握蒸餾、重結(jié)晶、萃取等分離和提純方法的適用范圍、儀器選用、操作步驟及注意事項等。2.掌握由有機化合物元素含量及相對分子質(zhì)量確定分子式的一般方法和步驟。3.了解紅外光譜、核磁共振氫譜的原理,掌握有機化合物分子結(jié)構(gòu)鑒定的方法。考點一:共價鍵與空間結(jié)構(gòu)共價鍵的極性與有機反應(基礎性考點)能力點:有機化合物中的共價鍵1.共價鍵的類型(1)按不同的分類依據(jù),共價鍵可分為不同的類型(2)σ鍵和π鍵的比較σ鍵π鍵原子軌道重疊方式“頭碰頭”“肩并肩”電子云形狀軸對稱鏡像對稱能否旋轉(zhuǎn)能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)牢固程度強度大,不易斷裂強度較小,易斷裂判斷方法有機化合物中單鍵是σ鍵,雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵,三鍵中含有一個σ鍵和兩個π鍵2.共價鍵的極性有機化合物的官能團及其鄰近的化學鍵往往是發(fā)生化學反應的活性部位。例如乙醇分子中,極性較強的O—H鍵、C—O鍵、C—H鍵,因此乙醇發(fā)生化學反應時斷鍵的部位是如圖所示的四處位置。反應①2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑(斷1鍵)反應②CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O(斷2鍵)反應③2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(斷1、3鍵)反應④CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O(斷2、4鍵)【典例】(2020·山東等級考)B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似,也有大π鍵。下列關于B3N3H6的說法錯誤的是 ()A.其熔點主要取決于所含化學鍵的鍵能B.形成大π鍵的電子全部由N提供C.分子中B和N的雜化方式相同D.分子中所有原子共平面[解題思維]解答本題的思維流程如下:信息提取無機苯的結(jié)構(gòu)與苯的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)化根據(jù)碳原子的成鍵特點及雜化方式知識解析選項的正確性聯(lián)想質(zhì)疑有機物分子中共價鍵類型與雜化方式什么關系?提示:1.有機化合物中,飽和碳原子發(fā)生sp3雜化;雙鍵及苯環(huán)中的碳原子發(fā)生sp2雜化;三鍵中的碳原子發(fā)生sp雜化。2.分析苯乙炔分子中σ鍵數(shù)目時,易忽視苯環(huán)上未寫出的C—H鍵,在分析π鍵數(shù)目時應注意苯環(huán)上形成的是一個大π鍵,而不是3個π鍵?！窘馕觥窟xA。無機苯是分子晶體,其熔點主要取決于分子間的作用力,A錯誤;B原子最外層3個電子,與其他原子形成3個σ鍵,N原子最外層5個電子,與其他原子形成3個σ鍵,還剩余2個電子,故形成大π鍵的電子全部由N原子提供,B正確;無機苯與苯為等電子體,分子中含有大π鍵,故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化,C正確;無機苯與苯為等電子體,分子中含有大π鍵,故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化,所以分子中所有原子共平面,D正確。1.香蕉是我們喜愛的水果之一,香蕉產(chǎn)于南方,到北方之前是未成熟的,但買到的卻是成熟的香蕉,這是噴灑了催熟劑的緣故,其中乙烯就是一種常用的催熟劑。下列對于乙烯中化學鍵的分析正確的是 ()A.在乙烯分子中有一個σ鍵、一個π鍵B.乙烯在發(fā)生加成反應時,斷裂的是碳原子間的σ鍵C.乙烯可以在一定條件下制得氯乙烯,在該過程斷裂的是C—Hσ鍵D.乙烯分子中的σ鍵關于鏡面對稱【解析】選C。在乙烯分子中存在4個C—Hσ鍵和1個C—Cσ鍵,同時還含有1個C—Cπ鍵,A項錯誤;由于σ鍵要比π鍵穩(wěn)定,故乙烯在發(fā)生加成反應時斷裂的是C—Cπ鍵,B項錯誤;由乙烯制得氯乙烯,可看作是乙烯中的一個氫原子被氯原子取代,故斷裂的是C—Hσ鍵,C項正確;σ鍵是軸對稱,D項錯誤。2.下列關于有機反應的說法不正確的是 ()A.共價鍵極性越強反應越易進行B.共價鍵極性越強反應越難進行C.甲烷分子中含有C—Hσ鍵能發(fā)生取代反應D.乙烯分子中含有π鍵能發(fā)生加成反應【解析】選B。共價鍵極性越強,在反應中越容易發(fā)生斷裂,B項錯誤。【加固訓練】下列有關有機化合物中化學鍵類型的判斷中不正確的是 ()A.全部由非金屬元素組成的化合物中可能存在離子鍵B.物質(zhì)中有σ鍵一定有π鍵,有π鍵一定有σ鍵C.已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H,則乙炔分子中存在3個σ鍵和2個π鍵D.乙烷分子中只存在σ鍵,即C—H鍵和C—C鍵均為σ鍵【解析】選B。醋酸銨均是由非金屬元素組成的,卻存在離子鍵,A項正確;共價雙鍵中有一個為σ鍵,另一個為π鍵,共價三鍵中有一個為σ鍵,另兩個為π鍵,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2個C—Hσ鍵,C≡C中有1個σ鍵,2個π鍵,C項正確;共價單鍵為σ鍵,乙烷分子的結(jié)構(gòu)式為其所含的6個C—H鍵和1個C—C鍵均為σ鍵,B項錯誤、D項正確?？键c二:研究有機化合物的一般步驟和方法(基礎性考點)1.研究有機化合物的基本步驟2.分離、提純有機化合物的常用方法(1)蒸餾和重結(jié)晶:適用對象要求蒸餾常用于分離、提純液態(tài)有機物①該有機物熱穩(wěn)定性較強②該有機物與雜質(zhì)的沸點相差較大,一般相差30℃以上重結(jié)晶常用于分離、提純固態(tài)有機物①雜質(zhì)在所選溶劑中溶解度很小或很大②被提純的有機物在此溶劑中溶解度受溫度影響較大(2)萃取和分液:①常用的萃取劑:苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。②萃取類型:類型原理液-液萃取利用有機物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同,將有機物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過程固-液萃取用有機溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機物的過程③分液:將兩種互不相溶的液體分開的操作。3.有機物分子式的確定(1)元素分析:(2)相對分子質(zhì)量的測定——質(zhì)譜法:質(zhì)荷比(分子離子、碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值)最大值即為該有機物的相對分子質(zhì)量。(3)確定有機物分子式①最簡式規(guī)律最簡式對應物質(zhì)CH乙炔和苯CH2烯烴和環(huán)烷烴CH2O甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖②常見相對分子質(zhì)量相同的有機物a.同分異構(gòu)體相對分子質(zhì)量相同。b.含有n個碳原子的醇與含(n-1)個碳原子的同類型羧酸和酯相對分子質(zhì)量相同。c.含有n個碳原子的烷烴與含(n-1)個碳原子的飽和一元醛(或酮)相對分子質(zhì)量相同,均為14n+2。③“商余法”推斷烴的分子式(設烴的相對分子質(zhì)量為M)QUOTEM12的余數(shù)為0或碳原子數(shù)大于或等于氫原子數(shù)時,將碳原子數(shù)依次減少一個,每減少一個碳原子即增加12個氫原子,直到飽和為止。4.分子結(jié)構(gòu)的鑒定(1)化學方法:利用特征反應鑒定出官能團,再制備它的衍生物進一步確認。(2)物理方法①紅外光譜分子中化學鍵或官能團可對紅外線發(fā)生振動吸收,不同化學鍵或官能團吸收頻率不同,在紅外光譜圖上將處于不同的位置,從而可以獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。②核磁共振氫譜能力點一:有機物分離、提純方法的選擇1.為了提純?nèi)绫硭形镔|(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì)),有關除雜試劑和分離方法的選擇均正確的是 ()選項被提純的物質(zhì)除雜試劑分離方法A己烷(己烯)溴水分液B淀粉溶液(NaCl)水過濾CCH3CH2OH(CH3COOH)CaO蒸餾DCO2(SO2)Na2CO3溶液洗氣【解析】選C。向A試樣中加入溴水,己烯與Br2反應的產(chǎn)物與己烷仍互溶,用分液法不能將己烷提純;B中淀粉膠體和NaCl溶液均可透過濾紙;D中除雜試劑Na2CO3既可與雜質(zhì)SO2反應,又可吸收被提純氣體CO2,所以用Na2CO3試劑不行,可改用NaHCO3溶液為除雜試劑,應選C?！炯庸逃柧殹空∶殉Ｓ米饔袡C合成反應的溶劑?；衔锩芏?(g·mL-1)熔點/℃沸點/℃水中溶解性正丁醇0.810-89.8118.0微溶正丁醚0.769-95.3142.0不溶于水某實驗小組利用如圖裝置(夾持和加熱裝置均省略)合成正丁醚,其反應原理:2CH3CH2CH2CH2OHCH3(CH2)3O(CH2)3CH3+H2O,反應裝置如圖所示。下列說法正確的是 ()A.圖中溫度計水銀球也可以位于液面上方B.若分水器中水層超過支管口下沿,應打開分水器旋鈕放水C.正丁醚熔、沸點較低,該有機物固體是分子晶體,存在分子間氫鍵D.實驗制得的粗醚經(jīng)堿液洗滌、干燥,將干燥后粗產(chǎn)品放入蒸餾裝置中,迅速加熱到142.0℃以上蒸餾即可得純醚【解析】選B。溫度計的作用是測量反應液的溫度,因此溫度計水銀球不能位于液面上方,A錯誤;當分水器中水層超過支管口下沿,應打開分水器旋鈕放水,避免水流回燒瓶,B正確;正丁醚熔、沸點較低,因此正丁醚固體屬于分子晶體,但正丁醚分子間不能形成氫鍵,C錯誤;實驗制得的粗醚中含有正丁醇,蒸餾時不能迅速加熱到142.0℃以上,否則會混有正丁醇,D錯誤。能力點二:有機物分子式及結(jié)構(gòu)的確定·命題角度:有機物分子式、結(jié)構(gòu)式的確定有機物A可由葡萄糖發(fā)酵得到,也可從酸牛奶中提取。純凈的A為無色粘稠液體,易溶于水。為研究A的組成與結(jié)構(gòu),進行了如表所示實驗,試通過計算填空:實驗步驟解釋或?qū)嶒灲Y(jié)論(1)稱取A9.0g,升溫使其氣化,測其密度是相同條件下H2的45倍①A的相對分子質(zhì)量為

實驗步驟解釋或?qū)嶒灲Y(jié)論(2)將此9.0gA在足量純O2中充分燃燒,并使其產(chǎn)物依次緩緩通過濃硫酸、堿石灰,發(fā)現(xiàn)兩者分別增重5.4g和13.2g②A的分子式為

(3)另取A9.0g,跟足量的NaHCO3粉末反應,生成2.24LCO2(標準狀況),若與足量金屬鈉反應則生成2.24LH2(標準狀況)③用結(jié)構(gòu)簡式表示A中含有的官能團:、

(4)A的核磁共振氫譜如圖:④A中含有種氫原子

⑤綜上所述,A的結(jié)構(gòu)簡式為

【解析】②9.0gA燃燒生成n(CO2)=QUOTE13.2g44g·mol-1eq\f(13.2g,44g·mol－1)=0.3mol,n(H2O)=QUOTE5.4g18g·mol-1eq\f(5.4g,18g·mol－1)=0.3mol,n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶(0.3×2)∶QUOTE9.0-0.3×12-0.③0.1molA與NaHCO3反應生成0.1molCO2,則A分子中含有一個—COOH,與鈉反應生成0.1molH2,則還含有一個—OH。答案:①90②C3H6O3③—COOH—OH④4⑤【加固訓練】(2022·珠海模擬)某化合物的結(jié)構(gòu)(鍵線式)及球棍模型如圖:該有機物分子的核磁共振氫譜圖如下(單位是ppm)。下列關于該有機物的敘述正確的是 ()A.該有機物分子中不同化學環(huán)境的氫原子有7種B.該有機物屬于芳香化合物C.鍵線式中的Et代表的基團為—CH3D.利用質(zhì)譜圖可確定該有機物的相對分子質(zhì)量【解析】選D。核磁共振氫譜圖中有8個峰,說明分子中有8種不同類型的氫,A錯誤。該有機物分子中無苯環(huán)結(jié)構(gòu),因此不屬于芳香化合物,B錯誤。結(jié)合球棍模型可得Et代表的基團為—CH2CH3,C錯誤。1.(2021·河北選擇考節(jié)選)D()有多種同分異構(gòu)體,其中能同時滿足下列條件的芳香族化合物的結(jié)構(gòu)簡式為、。

①可發(fā)生銀鏡反應,也能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應;②核磁共振氫譜有四組峰,峰面積比為1∶2∶2∶3。【解析】的同分異構(gòu)體滿足:①可發(fā)生銀鏡反應,也能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,說明結(jié)構(gòu)中含有醛基和酚羥基;②核磁共振氫譜有四組峰,峰面積比為1∶2∶2∶3,說明該結(jié)構(gòu)具有對稱性,根據(jù)該結(jié)構(gòu)中氧原子數(shù)可知該結(jié)構(gòu)中含有1個醛基、2個酚羥基、1個甲基,滿足該條件的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡式為和。答案:2.(2021·湖南選擇考節(jié)選)B()有多種同分異構(gòu)體,同時滿足下列條件的同分異構(gòu)體有種(不考慮立體異構(gòu));

①苯環(huán)上有2個取代基②能夠發(fā)生銀鏡反應③與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應其中核磁共振氫譜有五組峰,且峰面積之比為6∶2∶2∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式為。

【解析】的同分異構(gòu)體滿足:①能發(fā)生銀鏡反應,說明結(jié)構(gòu)中存在醛基,②與FeCl3溶液發(fā)生顯色發(fā)應,說明含有酚羥基,同時滿足苯環(huán)上有2個取代基,酚羥基需占據(jù)苯環(huán)上的1個取代位置,支鏈上苯環(huán)連接方式(黑點標記):、共五種且與酚羥基有鄰間對三種結(jié)構(gòu),因此一共有5×3=15種結(jié)構(gòu);其中核磁共振氫譜有五組峰,因酚羥基和醛基均無對稱結(jié)構(gòu),因此峰面積之比為6∶2∶2∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式一定具有對稱性(否則苯環(huán)上的氫原子不等效),即苯環(huán)上取代基位于對位,核磁共振氫譜中峰面積比為6的氫原子位于與同一碳原子相連的兩個甲基上,因此該同分異構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡式為。答案:153.(2020·浙江7月選考節(jié)選)寫出化合物A()同時符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。

1H-NMR譜和IR譜檢測表明:①分子中共有4種氫原子,其中環(huán)上的有2種;②有碳氧雙鍵,無氮氧鍵和—CHO。【解