第一节　有机化合物的分类教案和课堂实录

选修

有机化学基础

第一节

认识有机化合物

考纲定位

1.能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。2.了解常见有机化合物的结构。了解有机物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。3.了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法(如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等)。4.能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。5.能正确命名简单的有机化合物。6.了解有机分子中官能团之间的相互影响。

考点1| 有机物的分类与结构

(对应学生用书第206页)

[考纲知识整合]

1．有机物的分类

(1)根据元素组成分类

烃：烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物等有机化合物

烃的衍生物：卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯等(2)根据碳骨架分类

1

(3)按官能团分类

①烃的衍生物：烃分子里的氢原子被其他原子或原子团所代替，衍生出一系列新的有机化合物。

②官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。

③有机物的主要类别、官能团

有机物

类别

烯烃

炔烃

卤代烃

醇

酚

官能团名称

官能团结构

典型代表物

(结构简式) CH2===CH2

碳碳三键

卤素原子

醇羟基

酚羟基

—X —OH —OH

醚

醚键

醛

醛基

酮

羰基

羧酸

羧基

酯

酯基

氨基酸

氨基、羧基

—NH2、

—COOH

CH3COOCH2CH3

CH3CHO、HCHO CH3CH2OCH2CH3

CH≡CH CH3CH2Cl CH3CH2OH 碳碳双键

2. 有机物的结构

(1)有机化合物中碳原子的成键特点

2

(2)有机物的同分异构现象

a．同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但结构不同，因而产生了性质上的差异的现象。

b．同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。

(3)同系物

[高考命题点突破]

命题点1

有机物的分类

1．下列物质的类别与所含官能团都正确的是(

)

3

B

[A项，羟基连在苯环上的有机物才称为酚，该有机物属于醇类，错误；B项，该物质的官能团为—COOH，属于羧酸类，正确；C项，该物质属于酯类，含有醛基和酯基两个官能团，错误；D项，该有机物含有的官能团为醚键，属于醚类，错误。]

2．下列有机化合物中，有多个官能团：

(1)可以看作醇类的是________(填编号，下同)；

(2)可以看作酚类的是________；

(3)可以看作羧酸类的是________；

(4)可以看作酯类的是________。

【答案】

(1)BD

(2)ABC

(3)BCD

(4)E 命题点2

有机物的一般结构

3．(2018·山西长治二中等五校联考)三位分别来自法国、美国、荷兰的科学家因研究“分子机器的设计与合成”而获得2016年诺贝尔化学奖，纳米分子机器日益受到关注，机器的“车轮”常用组件如下，下列说法正确的是(

)

【导学号：97500195】

①三蝶烯

②扭曲烷

③富勒烯

④金刚烷

A．①③均能发生加成反应

4

B．①④互为同分异构体

C．①②③④均属于烃

D．①②③④的一氯代物均只有1种

A

[①中含有苯环，能够与氢气加成，③中含有碳碳双键，能够发生加成反应，A正确；①④分子中含有的碳原子数不同，分子式不同，不是同分异构体，B错误；③中只含有碳原子，不属于烃，C错误；③中没有氢原子，没有一氯代物，④中含有2种氢原子，一氯代物有2种，D错误。]

4．(2018·松原模拟)下列物质一定属于同系物的是(

)

⑤CH2===CH—CH===CH2

⑥C3H6

A．⑦⑧

C．①②③

B．⑤⑦

D．④⑥⑧

B

[A项，官能团个数不同，不相差一个或若干个CH2原子团；C项，结构不相似，不相差一个或若干个CH2原子团；D项，⑥可能为环烷烃，不一定与④⑧互为同系物。]

5．(2016·上海高考)轴烯是一类独特的星形环烃。三元轴烯(

A．均为芳香烃

C．互为同系物

B．互为同素异形体

D．互为同分异构体

)与苯(

) D

[轴烯与苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。]

考点2| 有机物的命名

(对应学生用书第207页)

[考纲知识整合]

1．烷烃的习惯命名法

5

法命名)。

2．烷烃系统命名三步骤

如C5H12的同分异构体有三种，分别是正戊烷、异戊烷、新戊烷(用习惯命名

如命名为2,3,4-三甲基-乙基辛烷。

6-3．其他链状有机物的命名

(1)选主链——选择含有官能团在内(或连接官能团)的最长的碳链为主链。

(2)编序号——从距离官能团最近的一端开始编号。

(3)写名称——把取代基、官能团和支链位置用阿拉伯数字标明，写出有机物的名称。

①

命名为4-甲基-1-戊炔；

6

②3-_戊醇；

命名为3-甲基-

③命名为4-甲基-戊醛。

4．苯的同系物的命名

(1)以苯环作为母体，其他基团作为取代基。如果苯分子中两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示。

(2)系统命名时，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基团编号。如

1,3-二甲苯(间二甲苯)

1-甲基-3-乙基苯(间甲乙苯) 5．酯的命名

根据形成酯的酸、醇名称命名某酸某(醇)酯，如CH3CH2COOCH3命名为丙酸甲酯。

[高考命题点突破]

命题点

有机物的命名

1．下列有机物的命名错误的是(

)

A．①②

C．①④

B．②③

D．③④

7

B

[根据有机物的命名原则判断②的名称应为3-甲基-1-戊烯，③的名称应为2-丁醇。]

2．用系统命名法命名下列有机物。

(1)，命名为________________；

(2)(3)，命名为________________；

，命名为________________；

(4)，命名为________________；

(5)，命名为________________；

(6)，命名为________________。

【答案】

(1)3,3,4三甲基己烷

(2)5,5二甲基3乙基1己炔

(3)2乙基1,3丁二烯

(4)1,2,3,5四甲苯

(5)4-甲基2戊醇

(6)2,4二甲基3,4己二醇

[易错防范]

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。

8

考点3| 研究有机化合物的一般步骤和方法

(对应学生用书第209页)

[考纲知识整合]

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)蒸馏和重结晶

蒸馏

适用对象

要

求

常用于分离、提纯①该有机物热稳定性较强

液态有机物

常用于分离、提纯固态有机物

②该有机物与杂质的沸点相差较大

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影响较大

重结晶

(2)萃取分液

①常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

②液-液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。

③固-液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

3．有机物分子式的确定

(1)元素分析

9

(2)相对分子质量的测定——质谱法

质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。

4．分子结构的鉴定

(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

①红外光谱

分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，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

(3)有机物分子不饱和度的确定

化学键

一个碳碳双键

一个羰基

一个脂环

某烃的衍生物A，仅含C、H、O三种元素。

不饱和度

1 1 1 化学键

一个碳碳三键

一个苯环

一个氰基

不饱和度

2 4 2

(1)使9.0 g A汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍，则A的相对分子质量为多少？

(2)将9.0 g A在足量O2中充分燃烧的产物依次缓缓通过浓H2SO4、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g，则A的分子式是什么？

(3)9.0 g A与足量NaHCO3、足量Na分别反应，生成气体的体积都为2.24 L(标准状况)，则A中含有哪些官能团？

(4)测得A的核磁共振氢谱图中有四种吸收峰，面积之比为3∶1∶1∶1，则A的结构简式是什么？

【答案】

(1)90

(2)C3H6O3

(3)羟基、羧基

10

(4)

[高考命题点突破]

命题点1

有机物的分离提纯

1．已知：

环己醇

环己烯

环己烯的精制

(1)环己烯粗品中含有环己醇、少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在________层(填“上”或“下”)，分液后用________(填入编号)洗涤。

a．KMnO4溶液

b．稀H2SO4

c．Na2CO3溶液

(2)再将环己烯按如图装置蒸馏，蒸馏时要加入生石灰，目的是___________。

密度/(g·cm－3) 0.96 0.81 熔点/(℃) 25 －103 沸点/(℃) 161 83 溶解性

能溶于水

难溶于水

(3)收集产品时，控制的温度应在________左右。

【解析】

(1)环己烯不溶于饱和氯化钠溶液，且密度比水小，振荡、静置、分层后，环己烯在上层。分液后环己烯粗品中含有少量的酸性杂质和环己醇，KMnO4溶液可以氧化环己烯，稀H2SO4无法除去酸性杂质，由乙酸乙酯的制备中用饱和Na2CO3溶液提纯产物，可以类推分液后用Na2CO3溶液洗涤环己烯粗品。(2)蒸馏时加入生石灰的目的是吸收剩余少量的水。(3)环己烯的沸点为83 ℃，故蒸馏时控制的温度为83 ℃左右。

【答案】

(1)上

c

(2)吸收剩余少量的水

(3)83 ℃

[题后归纳]

有机物的分离提纯

11

混合物

甲烷(乙烯) 苯(乙苯) 乙醇(水) 溴乙烷(乙醇) 醇(酸) 硝基苯(NO2) 苯(苯酚) 酯(酸、醇) 试剂

溴水

酸性高锰酸钾溶液、

NaOH溶液

CaO 水

NaOH溶液

NaOH溶液

NaOH溶液

饱和Na2CO3溶液

分离方法

洗气

分液

蒸馏

分液

蒸馏

分液

分液

分液

主要仪器

洗气瓶

分液漏斗

蒸馏烧瓶、冷凝管

分液漏斗

蒸馏烧瓶、冷凝管

分液漏斗

分液漏斗

分液漏斗

命题点2

有机物分子式和结构式的确定

2．已知某有机物相对分子质量为58，根据以下条件填空：

(1)若此有机物只含C、H两种元素，则其结构简式可能为________________。

(2)若为烃的含氧衍生物：

①若其分子含甲基，则其可能的结构简式为________________；

②若其分子不含甲基，也不含羟基，但能发生银镜反应，则其结构简式为________________；

③若其分子中没有C===C键而含有羟基，则其结构简式为______________。

584……10【解析】

(1)若为烃：12＝，故分子式为C4H10，其结构简式

3……22舍为CH3CH2CH2CH3或。

58－16(2)若为含氧衍生物：当分子中含有1个O原子时，12＝3……6，分子式为C3H6O，当分子中含有2个O原子时，58－16×2＝2……2，分子式为1258－16×3C2H2O2，当分子中含有3个O原子时，＝0……10(舍)，故①当分12子中含有甲基时分子式为C3H6O，其结构简式为CH3CH2CHO或

12

；②当分子中不含甲基也不含羟基，但能发生银镜反应(含—CHO)，分子式应为C2H2O2，其结构简式为；③当分子中不含C===C键而含羟基，其结构简式为

【答案】

(1)CH3CH2CH2CH3或。

(2)①CH3CH2CHO或

3．有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。

(1)A的分子式是________。

(2)A的结构简式是____________________________________________。

【解析】

(1)n(有机物)＝n(C)＝16.8 g＝0.2 mol，

84 g·mol－144.0 g14.40－1

g·mol×2 mol＝1.6 mol，

－1＝1 mol，n(H)＝1844 g·mol16.8－1×12－1.6×1 gn(O)＝＝0.2 mol。

16 g·mol－1又因为其相对分子质量为84，故A的分子式为C5H8O。

(2)分子中含—OH，—C≡CH，三种氢原子且个数比为6∶1∶1，

13

故结构简式为。

【答案】

(1)C5H8O

(2)

[思维建模]

有机物分子式、结构式的确定流程

考点4| 同分异构体的书写与数目的确定

(对应学生用书第210页)

[考纲知识整合]

1．同分异构体的分类及书写流程

同分异构体的书写

2．同分异构体的书写方法

(1)芳香族化合物同分异构体

①烷基的类别与个数，即碳链异构。

②若有2个侧链，则存在邻、间、对三种位置异构。若有3个侧链则存在邻、偏、均三种位置异构。

14

(2)具有官能团的有机物

一般的书写顺序：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。

如书写酯类物质的同分异构体时，可采用逐一增加碳原子的方法。如C8H8O2含苯环的属于酯类的同分异构体：①甲酸某酯：、

(邻、间、对)；②乙酸某酯：3．几种异类异构体

；③苯甲酸某酯：。

(1)CnH2n(n≥3)：烯烃和环烷烃。

(2)CnH2n－2(n≥4)：二烯烃和炔烃。

(3)CnH2n＋2O(n≥2)：饱和一元醇和饱和一元醚。

(4)CnH2nO(n≥3)：饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮。

(5)CnH2nO2(n≥2)：饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯等。

(6)CnH2n＋1O2N(n≥2)：氨基酸、硝基烷。

同分异构体数目的确定

1．一元取代产物数目的判断

(1)等效氢原子法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。

如：的一氯代烷有3种。

(2)烷基种数法：烷基有几种，一元取代产物就有几种。如：—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7有两种，—C4H9有四种。

如：C4H10O的醇有4种，C5H10O2的羧酸有4种。

(3)替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将Cl替代H)。

2．二元取代或多元取代产物数目的判断

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定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。

如：的二氯代物有12种。

3．叠加相乘法

先考虑取代基的种数，后考虑位置异构的种数，相乘即得同分异构体的总数目。分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数目。

如：的苯环上氢原子被—C4H9取代所形成的结构有3×4＝12种。

[高考命题点突破]

命题点1

同分异构体的书写

1．C9H10O2的有机物有多种同分异构体，满足下列条件的同分异构体有________种，写出其中任意一种同分异构体的结构简式：________________________。

①含有苯环且苯环上只有一个取代基；②分子结构中含有甲基；③能发生水解反应。

【答案】

5

、

2．(2016·全国Ⅲ卷，节选)芳香化合物F是C(

)的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，写出其中3种的结构简式______________________________________________________

_______________________________________________________________。

【解析】

芳香化合物F是C(16 )的同分异构体，F需满足

条件：ⅰ.与C具有相同的分子构成，含有1个苯环和2个Cl原子；ⅱ.分子中只有两种不同化学环境的氢，且数目比为3∶1，说明分子结构存在对称性，分子中含有2个—CH3，考虑苯环上取代基的结构及相对位置关系，符合条件的F

的结构简式有

命题点2

同分异构体数目的确定

3．(2018·合肥模拟)分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应放出气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有(

)

A．8种

C．6种

B．7种

D．5种

A

[能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应放出气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基，如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构，如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种，如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。]

4. (2018·长春模拟)青蒿素是抗疟特效药，属于萜类化合物，如图所示有机物也属

17

于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)(

)

A．5种

C．7种

B．6种

D．8种

C正确。] 共7种，C

[该有机物的一氯取代物的种类如图，5．有机物M中只含C、H、O三种元素，其相对分子质量不超过100。若M中含O的质量分数为36.36%，则能与NaOH溶液反应的M共有(不考虑立体异构)(

)

A．5种

C．7种

B．6种

D．8种

B

[M的相对分子质量不超过100，其中含O的质量分数为36.36%，则N(O)≤100×36.36%≈2.3。若N(O)＝1，则M的相对分子质量约为44，分子16式为C2H4O，没有能与NaOH反应的同分异构体；若N(O)＝2，则M的相对分子质量约为88，分子式为C4H8O2，能与NaOH溶液反应的M的同分异构体有CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3，共6种。] 6．立方烷结构为立方体，其结构简式如图所示：，立方烷的六氯代物有

(

)

A．2种

C．4种

B．3种

D．5种

B

[立方烷所有顶点氢原子均为等效氢原子，其六氯代物与二氯代物数目相同，有邻位、面对角线、体对角线3种。]

7．(2014·全国Ⅰ卷)下列化合物中同分异构体数目最少的是(

)

【导学号：97500196】

A．戊烷

C．戊烯

B．戊醇

D．乙酸乙酯

18

A

[A．戊烷有3种同分异构体：

CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3和(CH3)4C。

B．戊醇可看作C5H11—OH，而戊基(—C5H11)有8种结构，则戊醇也有8种结构，属于醚的还有6种。

C．戊烯的分子式为C5H10，属于烯烃类的同分异构体有5种：CH2===CHCH2CH2CH3、

CH3CH===CHCH2CH3、CH2===C(CH3)CH2CH3、

CH2===CHCH(CH3)2、，属于环烷烃的同分异构体有5种：

、、、、。

D．乙酸乙酯的分子式为C4H8O2，其常见同分异构体至少有6种：HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3、

CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH。]

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