资料摘要
考纲要求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。了解有机化合物分子中的官能团,能正确地表示它们的结构。能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。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
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正文
考纲要求
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。了解有机化合物分子中的官能团,能正确地表示它们的结构。能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。
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.能够正确命名简单的有机化合物。了解有机分子中官能团之间的相互影响。
第1课时
宏观把握——认识有机化合物
知识点一
有机物的分类与命名
一有机物的分类
1.按碳的骨架分类
[提醒]
分子中不含苯环,而含其他碳环结构的化合物属于脂环化合物。
2.按官能团分类
(1)官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。
(2)分类
官能团符号
名称
物质类别
官能团符号
名称
物质类别
碳碳双键
—X 碳碳三键
烯烃
羰基
酮
炔烃
羧基
羧酸
卤素原子
卤代烃
醇
酚
醚
—NH2
—NO2
—SO3H 酯基
氨基
硝基
磺酸基
酯
胺
硝基化合物
磺酸化合物
—OH 羟基
醚键
醛基
醛
氰基
腈
[提醒]
①苯环不属于官能团。②含醛基的物质不一定为醛类,如:HCOOH、HCOOCH3、葡萄糖等。
二有机物的命名
1.烷烃的习惯命名法
2.烷烃的系统命名法
(1)命名三步骤
(2)编号三原则
原则
首先要考虑“近”
同“近”考虑“简”
同“近”、同“简”,考虑“小”
解释
以离支链较近的主链一端为起点编号
有两个不同的支链,且分别处于距主链两端同近的位置,则从较简单的支链一端开始编号
若有两个相同的支链,且分别处于距主链两端同近的位置,而中间还有其他支链,从主链的两个方向编号,可得到两种
不同的编号系列,两系列中各位次之和最小者即为正确的编号
(3)示例
3.烯烃和炔烃的命名
4.苯的同系物的命名
(1)习惯命名法
(2)系统命名法
将苯环上的6个碳原子编号,以某个甲基所在的碳原子的位置为1号,选取最小位次号给另一甲基编号。如邻二甲苯也可叫作1,2-二甲苯,间二甲苯也叫作1,3-二甲苯,对二甲苯也叫作1,4-二甲苯。
5.烃的含氧衍生物的命名
(1)醇、醛、羧酸的命名
选主链
将含有官能团(—OH、—CHO、—COOH)的最长链作为主链,称为“某醇”“某醛”或“某酸”
编序号
写名称
从距离官能团的最近一端对主链上的碳原子进行编号
将支链作为取代基,写在“某醇”“某醛”或“某酸”的前面,用阿拉伯数字标明官能团的位置
(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甲酸乙酯。
[提醒] ①有机物系统命名中常见的错误
a.主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多);
b.编号错(官能团的位次不是最小,取代基位次之和不是最小);
c.支链主次不分(不是先简后繁);
d.“-”、“,”忘记或用错。
②系统命名法中四种字的含义
a.烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团;
b.二、三、四……指相同取代基或官能团的个数;
c.1、2、3……指官能团或取代基的位置;
d.甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……。
[对点训练] 1.按官能团分类,下列说法正确的是(
)
解析:选B
A项,该物质为环己醇,不含苯环,所以不属于芳香族化合物,错误;B项,苯甲酸分子中含有羧基,所以属于羧酸,正确;C项,该物质中含有羰基,不含醛基,所以不属于醛类,错误;D项,羟基与苯环直接相连的烃的衍生物为酚类,而该物质中羟基与链烃基相连,所以属于醇类,错误。
2.对盆栽鲜花施用S-诱抗素制剂,可以保持鲜花盛开。S-诱抗素的分子结构如图,下列关于该分子说法正确的是(
) A.含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基
B.含有苯环、羟基、羰基、羧基
C.含有羟基、羰基、羧基、酯基
D.含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基
解析:选A
从图示可以分析,该有机物的结构中存在3个碳碳双键、1个羰基、1个醇羟基、1个羧基,不含苯环和酯基。
3.下列有机物命名正确的是(
)
解析:选B
A命名为1,2,4-三甲苯;C命名为2-丁醇;D命名为3-甲基-1-丁炔。
4.(1)有机物中官能团的识别。
①中含氧官能团名称是________;
②中含氧官能团的名称是________;
③HCCl3的类别是______,C6H5CHO中的官能团是_____;
④中显酸性的官能团是________(填名称);
⑤中含有的官能团名称是________。
(2)有机物的系统命名。
答案:(1)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、羰基
(2)①3,3,4-三甲基己烷
②2-甲基-2-戊烯
③乙苯
苯乙烯
④3-氯-1-丙烯
⑤4-甲基-2-戊醇
⑥2-乙基-1,3-丁二烯
知识点二
有机化合物的结构
1.有机物结构的表示方法
名称
结构式
结构简式
键线式
丙烯
CH3CH===CH2
乙醇
CH3CH2OH
乙酸
2.同系物
CH3COOH
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。如CH3CH3和CH3CH2CH3、CH2===CH2和CH3—CH===CH2。
3.同分异构现象和同分异构体
同分异构现象
同分异构体
化合物具有相同的分子式,但结构不同,而产生性质差异的现象
具有同分异构现象的化合物互为同分异构体
碳骨架不同如CH3—CH2—CH2—CH3和
碳链异构
类型
位置异构
官能团位置不同
如CH2===CH—CH2—CH3和
CH3—CH===CH—CH3
官能团异构
[提醒]
常考的官能团异构
①CnH2n:单烯烃、环烷烃;
②CnH2n-2:单炔烃、二烯烃、环烯烃、二环烃;
③CnH2n+2O:饱和一元醇、饱和一元醚;
④CnH2nO:饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、烯醚、环醇、环醚;
⑤CnH2nO2:饱和一元羧酸、饱和一元酯、羟醛、羟酮;
⑥CnH2n+1O2N:氨基酸、硝基烷。
4.同分异构体的书写规律
(1)烷烃:烷烃只存在碳链异构,书写时要注意全面而不重复,具体规则如下:
官能团种类不同
如CH3CH2OH和CH3—O—CH3
(2)具有官能团的有机物
一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。
例:(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)
[对点训练] 1.(2019·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
共7种,C正确。
解析:选C
该有机物的一氯取代物的种类如图,2.(1)分子式为C4H10O并能与金属Na反应放出H2的有机化合物有________种。
(2)与化合物C7H10O2互为同分异构体的物质不可能为________。
A.醇
C.羧酸
(3)苯氧乙酸(
B.醛
D.酚
)有多种酯类的同分异构体。其中能与FeCl3溶液发生显色反应,且苯环上有
2种一硝基取代物的同分异构体是______________________ ________________________________________________(写出任意两种的结构简式)。
解析:(1)分子式为C4H10O并能与Na反应放出H2,符合饱和一元醇的通式和性质特点,应为一元醇C4H9OH,因—C4H9有4种,则C4H9OH也有4种。(2)C7H10O2若为酚类物质,则应含有苯环,7个C最多需要8个H,故不可能为酚。(3)根据题意,符合条件的同分异构体满足:①属于酯类即含有酯基,②含酚羟基,③苯环上有两个处于对位的取代基。
答案:(1)4
(2)D
3.根据要求回答下列问题:
(1)(2014·全国卷Ⅰ)
的同分异构体中含有苯环的还有____种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6∶2∶2∶1的是________(写出其中一种的结构简式)。
(2)(2016·全国卷Ⅲ)芳香化合物F是的同分异构体,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___________________________。
(3)(2017·全国卷Ⅲ)H是G()的同分异构体,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可能的结构有________种。
解析:(1)
的同分异构体中,若苯环上只有1个取代基,则这个取代基可能为—CH2CH2NH2、—CH(NH2)CH3、—CH2NHCH3、—NHCH2CH3、—N(CH3)2,共有5种;若苯环上有2个取代基,分别为—C2H5、—NH2时有2种;分别为—CH3、—CH2NH2时有3种;分别为—CH3、—NHCH3时有3种;若苯环上有3个取代基(2个—CH3、1个—NH2)时有6种,故共有19种。其中符合题中核磁共振氢谱要求的是
(2)F需满足条件:ⅰ.与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的结构简式有等。
解析:(3)G()的苯环上有3个不同的取代基,不妨设为—X、—Y、—Z。可以先确定—X、—Y在苯环上的相对位置,得到邻、间、对3种同分异构体,再将
—Z分别取代上述3种同分异构体中苯环上的氢原子,分别得到4种、4种、2种同分异构体,共有10种,则H可能的结构有9种。
知识点三
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.分离、提纯有机化合物的常用方法
(1)萃取、分液
类型
液液萃取
固液萃取
原理
利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同,将有机物从一种溶剂中转移到另一种溶剂中的过程
用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程
(2)蒸馏和重结晶
蒸馏
适用现象
常用于分离、提纯液态有机物
要求
①该有机物热稳定性较强
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
重结晶
常用于分离、提纯固态有机物
②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受温度影响较大
3.有机物分子式的确定
(1)元素分析
(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。
(3)有机物分子式确定的常用方法——商余法
①先求算有机物的相对分子质量
a.M=22.4 L·mol1·ρ g·L1(标准状况下) --b.M=D·M′
c.M=M1a1%+M2a2%+……
②再利用“商余法”求分子式
设烃的相对分子质量为M,则
M=商………………余数
12
|
|
最大碳原子数
最小氢原子数
M的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时,将碳原子数依次减少一个,每减少12一个碳原子即增加12个氢原子,直到饱和为止。
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,再进一步确认分子结构。常见官能团的特征反应:
官能团种类
碳碳双键或碳碳三键
试剂
溴的CCl4溶液
酸性KMnO4溶液
NaOH溶液,AgNO3和稀硝酸的混合液
判断依据
红棕色褪去
紫色褪去
有沉淀产生
卤素原子
醇羟基
酚羟基
钠
FeCl3溶液
浓溴水
银氨溶液
有氢气放出
显紫色
有白色沉淀产生
有银镜生成
有砖红色沉淀产生
有CO2气体放出
醛基
羧基
(2)物理方法
①红外光谱
新制Cu(OH)2悬浊液
NaHCO3溶液
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。
[提醒]
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。
②核磁共振氢谱
③不饱和度
不饱和度又称缺氢指数,即有机物分子中的氢原子与和它碳原子数相等的链状烷烃相比较,每减少2个氢原子,则有机物的不饱和度增加1,用Ω表示。
[提醒]
多一个双键,Ω增加1;多一个环,Ω增加1;多一个三键,Ω增加2;多一个苯环,Ω增加4。
[对点训练] 1.根据下表信息,将乙二醇和丙三醇分离的最佳方法是(
) 物质
乙二醇
分子式
C2H4O2
熔点/℃
-11.5 沸点/℃
198 密度/(g·cm3) -溶解性
易溶于水
和乙醇
能与水、乙醇以任意比1.11 丙三醇
C3H8O3
17.9 290 1.26 互溶
A.分液
C.加水萃取
B.蒸馏
D.冷却至0 ℃后过滤
解析:选B
由表格中数据分析可知,乙二醇和丙三醇的熔点、密度、溶解性相差不大,无法用分液、加水萃取等方法分离,但沸点相差较大,故可利用蒸馏法进行分离。
2.现有一物质的核磁共振氢谱如图所示:
则该物质可能是下列中的(
) A.CH3CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH3
B.CH3CH2CH2OH
D.CH3CH2CHO 解析:选B
核磁共振氢谱有四组峰,故分子中含有四种氢,CH3CH2CH3两甲基对称,有两种环境的氢,A错误;CH3CH2CH2OH有四种环境的氢,B正确;CH3CH2CH2CH3左右对称,有两种环境的氢,C错误;CH3CH2CHO有三种环境的氢,D错误。
3.有机物X完全燃烧的产物只有二氧化碳和水,元素组成分析发现,该物质中碳元素的质量分数为60.00%,氢元素的质量分数为13.33%,它的核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰。下列关于有机物X的说法不正确的是(
) A.含有C、H、O三种元素
B.相对分子质量为60 C.分子组成为C3H8O D.结构简式为CH3CHOHCH3
解析:选D
C与H的质量分数之和不是100%,燃烧产物只有二氧化碳和水,推断该有机物中含有O,A正确;C∶H∶O=(60.00%÷12)∶(13.33%÷1)∶[(100-60.00-13.33)%÷16]=3∶8∶1,故其实验式可以判断为C3H8O,由于H为8,C为3,满足3×2+2=8,故其实验式即为分子式,故相对分子质量为60,B、C正确;核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰,分子式为C3H8O,故结构简式为CH3CH2CH2OH,D错误。
4.(2015·全国卷Ⅱ)已知烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢。
(1)A的结构简式为________。
(2)D[HOOC(CH2)3COOH]的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构);
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应
其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式);D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同,该仪器是________(填字母)。
a.质谱仪
c.元素分析仪
b.红外光谱仪
d.核磁共振仪
解析:(1)烃A的相对分子质量为70,则A的分子式为C5H10。烃A的核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢,说明A分子中所有氢原子所处的化学环境相同,则其结构简式为。
(2)由D的结构简式知,其同分异构体满足条件:①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体,说明含有—COOH;②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应,说明含有—CHO和—COO—(酯基),结合D的分子式分析可知,其同分异构体为甲酸酯,含有(HCOO—)结构,则符合条件的同分异构体有5种结构,分别为
核磁共振氢谱显示为3组峰,说明该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子;又知峰面积比为6∶1∶1,说明3种氢原子的个数比为6∶1∶1,该有机物的结构简式为。
答案:(1)
(2)5
c [课时跟踪检测]
1.下列物质的类别与所含官能团都正确的是(
)
解析:选D
苯甲醇属于醇类,官能团是醇羟基,A错误;羧酸中的官能团是—COOH,B错误;该有机物是酯类,官能团是酯基,C错误;该物质是醚类,官能团是醚键,D正确。
2.下列有关化学用语正确的是(
)
A.聚丙烯的结构简式:CH2—CH2—CH2
B.丙烷分子的比例模型:C.乙烷的结构式:CH3CH3
D.2-乙基-1,3-丁二烯分子的键线式:
解析:选D
A结构简式应为
B为球棍模型;C是结构简式。
3.某有机物的结构简式为,与其互为同分异构体的是(
)
解析:选D
该有机物的分子式为C8H8O2。A项的分子式为C7H6O2,错误;B项的分子式为C8H16O2,错误;C项的分子式为C8H6O3,错误;D项的分子式为C8H8O2,正确。
4.某烷烃一个分子里含有9个碳原子,其一氯代物只有两种,这种烷烃的名称是(
) A.正壬烷
C.2,2,4,4-四甲基戊烷
B.2,6-二甲基庚烷
D.2,3,4-三甲基己烷
解析:选C
A.正壬烷结构简式是
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3有五种不同化学环境的H原子,因此其一氯代物有五种,不符合题意;B.2,6-二甲基庚烷(CH3)2CHCH2CH2CH2CH(CH3)2有四种不同化学环境的H原子,因此其一氯代物有四种,不符合题意;C.2,2,4,4-四甲基戊烷有两种不同化学环境的H原子,因此其一氯代物只有两种,符合题意;D.2,3,4-三甲基己烷有8种不同化学环境的H原子,因此其一氯代物有8种,不符合题意。
5.C5H12有3种不同结构:甲.CH3(CH2)3CH3,乙.CH3CH(CH3)CH2CH3,丙.C(CH3)4,下列相关叙述正确的是(
) A.甲、乙、丙属于同系物,均可与氯气、溴蒸气发生取代反应
B.C5H12表示一种纯净物
C.甲、乙、丙中,丙的沸点最低
D.丙有3种不同沸点的二氯取代物
解析:选C
甲、乙、丙的分子式相同,互为同分异构体,A错误;C5H12可表示甲、乙、丙任一种或其混合物,B错误;C(CH3)4的二氯代物有两种:
D错误。
6.分子式为C3H6ClBr的有机物的同分异构体共有(不考虑立体异构)(
) A.3种
C.5种
B.4种
D.6种
,含有两类氢原子。解析:选C
分子式为C3H6ClBr的有机物的碳链结构为当Cl原子在①号C原子上时,则溴原子可以在三个C原子任一碳原子上,当氯原子在②号C原子上时,则溴原子在①、②号C原子上才不会出现重复,一共有5种结构。
7.根据下列烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体的数目是(
) 1 CH4
A.3 C.5
B.4
D.6 2 C2H4
3 C3H8
4 C4H8
5
6 C6H12
7 C7H16
8 C8H16
解析:选A
由表中各种烃的分子式可推出第5项的分子式为C5H12,有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体。
8.下列有机物分子中所有原子一定在同一平面内的是(
)
解析:选D
环己烷,所有原子不都在同一平面内,故A错误;甲苯,碳原子都在同一平面内,但和甲基上的氢原子不都在同一平面内,故B错误;苯乙烯,苯和乙烯都是平面结构,但不是一定在同一平面内,故C错误;苯乙炔,苯是平面结构,乙炔是直线结构,故其所有原子一定在同一平面内,故D正确。
9.下列实验中,所采取的分离或提纯方法与对应原理都正确的是(
) 选项
A B C D 实验目的
分离溶于水中的碘
除去乙醇中的乙酸
除去甲烷中的乙烯
除去苯中的苯酚
分离或提纯方法
乙醇萃取
加入CaO固体后蒸馏
通过酸性KMnO4溶液洗气
加入足量浓溴水后过滤
原理
碘在乙醇中的溶解度较大
乙酸转化为难挥发的乙酸钙
乙烯与酸性KMnO4溶液反应
溴与苯酚反应生成三溴苯酚沉淀
解析:选B
乙醇与水互溶,不能用作萃取剂分离溶于水中的碘,A错误;乙酸与CaO反应,转化为难挥发的乙酸钙,再通过蒸馏即可提纯乙醇,B正确;乙烯会被酸性KMnO4溶液氧化为CO2,使甲烷中混有新的杂质CO2,C错误;苯酚与溴水反应生成的三溴苯酚会溶于苯,无法通过过滤分离二者,D错误。
10.下列化合物中,1H核磁共振谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是(
)
解析:选D
各选项有机物分子中不同化学环境的氢原子种数、1H核磁共振谱中峰的数目及峰面积之比如下表:
选项
A B C D 不同化学环境的氢原子种数
3 2 2 2 1H核磁共振谱中峰的数目
3 2 2 2 峰面积之比
3∶2∶2 3∶1 3∶1 3∶2 11.4-去甲基表鬼臼毒素具有抗肿瘤等作用,分子结构如图所示,分子中含有的含氧官能团有(
)
A.2种
C.6种
B.3种
D.5种
解析:选B
该有机物分子中含有的含氧官能团有:醚键、羟基和酯基共3种。
12.对下列两种化合物的结构或性质描述正确的是(
)
A.不是同分异构体
B.分子中共平面的碳原子数相同
C.均能与溴水反应
D.可用红外光谱区分,但不能用核磁共振氢谱区分
解析:选C
二者分子式相同,结构不同,是同分异构体,A项错误;左侧有机物具有苯环,右侧有机物没有苯环,二者分子中共平面的碳原子数不同,B项错误;左侧有机物中含有酚羟基,能与溴水发生取代反应,右侧有机物中含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应,C项正确;二者既可以用红外光谱区分,也可以用核磁共振氢谱区分,D项错误。
13.环辛四烯和立方烷的分子结构如图所示,下列说法正确的是(
)
A.两者互为同分异构体
B.立方烷与甲烷互为同系物
C.环辛四烯与立方烷有相同的官能团
D.两者都能与溴水发生加成反应
解析:选A
环辛四烯和立方烷的分子式相同,但结构不同,二者互为同分异构体。
14.(2018·定州中学月考)已知丁烷的分子结构可简写成键线式结构:或。有机物X的键线式结构为,有机物Y与等物质的量的H2发生加成反应可得到有机物X。下列有关说法错误的是(
) A.有机物X的一氯代物只有4种
B.用系统命名法命名有机物X,名称为2,2,3-三甲基戊烷
C.有机物X的分子式为C8H18
D.Y的结构可能有3种,其中一种名称为3,4,4-三甲基-2-戊烯
解析:选A
根据信息提示,X的结构简式为分子式为C8H18,名称为2,2,3-三甲基戊烷,其有5种不同化学环境的氢原子,所以其一氯代物有5种,A项错误,B、C项正确;X是Y和等物质的量的H2加成后的产物,所以Y可能的结构有三种,分别为
名称依次为3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯、3,4,4-三甲基-2-戊烯、3,4,4-三甲基-1-戊烯,D项正确。
15.为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验:
(1)将一定量的有机物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),则该物质的实验式是___________________________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量,得到如图所示的质谱图,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:________________________________________________________________________。
(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(ClCH2OCH3,有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图甲所示:
经测定,有机物A的核磁共振氢谱如图乙所示,则A的结构简式为________________________。
解析:(1)根据题意有n(H2O)=5.4 g-=0.3 mol,则n(H)=0.6 mol;n(CO2)=18 g·mol18.8 g则n(C)=0.2 mol。根据氧原子守恒有n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)-=0.2 mol,44 g·mol1=0.3 mol+2×0.2 mol-2×6.72 LN(C)∶N(H)∶N(O)=-=0.1 mol,则22.4 L·mol1n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶6∶1,其实验式为C2H6O。
(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m,由质谱图知其相对分子质量为46,则46m=46,即m=1,故其分子式为C2H6O。
(3)由A的分子式C2H6O可知,A为饱和化合物,推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。
(4)分析A的核磁共振氢谱可知A有3种不同化学环境的H原子,而CH3OCH3只有1种H原子,故A的结构简式为CH3CH2OH。
答案:(1)C2H6O
(2)46
C2H6O (3)CH3CH2OH、CH3OCH3
(4)CH3CH2OH 16.有机物A只由C、H、O三种元素组成,常用作有机合成的中间体,测得8.4 g该有机物经燃烧生成22.0 g CO2和7.2 g水。质谱图表明其相对分子质量为84;红外光谱分析表明A中含有—O—H和位于分子端的C CH,其核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1。
(1)写出A的分子式:________________。
(2)写出A的结构简式:_____________________________________________________。
(3)下列物质一定能与A发生反应的是______(填字母)。
a.氢溴酸
b.酸性高锰酸钾溶液
c.溴的四氯化碳溶液
d.Na (4)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可以与1 mol Br2加成,B分子中所有碳原子在同一平面上,核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1。则B的结构简式是______________________。
解析:(1)有机物A只含有C、H、O三种元素,质谱图表明其相对分子质量为84,8.4 g8.4 g有机物A的物质的量为经燃烧生成22.0 g CO2,物质的量为0.5 mol,-=0.1 mol,84 g·mol1生成7.2 g H2O,物质的量为7.2 g-=0.4 mol,故一个有机物A分子中含有N(C)=18 g·mol10.5 mol×10.4 mol×284-12×5-8=5,N(H)==8,故N(O)==1,故A的分子式为C5H8O。
0.1 mol0.1 mol162×5+2-8(2)不饱和度为=2,红外光谱分析表明A分子中含有—OH和位于分子端的2CCH,核磁共振氢谱有3组峰,峰面积之比为6∶1∶1,故分子中含有2个—CH3且连接在同一个C原子上,所以A的结构简式为(3)A中含有羟基,能与钠反应,含有C
C键,能与酸性高锰酸钾发生氧化反应,能与溴发生加成反应,能与氢溴酸发生加成反应,故答案为abcd。
(4)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可与1 mol Br2加成,故分子中含有1个CC键,B分子中所有碳原子在同一平面上,则其余的碳原子连接在CC键上,核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1,可知含有两个甲基且连接在同一碳原子上,结合A的结构简式可知,B中还含有—CHO,故B的结构简式为
答案:(1)C5H8O
(2)
(4)(CH3)2C===CHCHO
(3)abcd 17.研究有机物一般经过以下几个基本步骤:
分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式。
已知:①2R—COOH+2Na―→2R—COONa+H2↑
②R—COOH+NaHCO3―→R—COONa+CO2↑+H2O 有机物A可由葡萄糖发酵得到,也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体,易溶于水。为研究A的组成与结构,进行了如下实验:
实验步骤
(1)称取A 9.0 g,升温使其汽化,测其密度是相同条件下H2的45倍
(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重5.4 g和13.2 g (3)另取A 9.0 g,与足量的NaHCO3粉末反应,生成2.24 L CO2(标准状况),若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况) (4)A的核磁共振氢谱如下图:
用结构简式表示A中含有的官能团__________ A的分子式为________ 解释或实验结论
A的相对分子质量为________ A的结构简式为____________
解析:(1)有机物的密度是相同条件下H2的45倍,所以有机物的相对分子质量为45×25.4 g=90;(2)浓硫酸增重5.4 g,则生成水的质量是5.4 g,生成水的物质的量是-=0.3 18 g·mol1mol,所含有氢原子的物质的量是0.6 mol,碱石灰增重13.2 g,生成二氧化碳的质量是13.2 13.2 gg,所以生成二氧化碳的物质的量是所以碳原子的物质的量是0.3 mol,-=0.3 mol,44 g·mol1有机物中碳个数是3,氢个数是6,根据相对分子质量是90,所以氧原子个数是3,即分子式为C3H6O3;(3)只有羧基可以和碳酸氢钠发生化学反应生成二氧化碳,生成2.24 L CO2(标准状况),则含有一个羧基,醇羟基可以和金属钠发生反应生成氢气,与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况),则含有羟基数目是1个;(4)根据核磁共振氢谱图看出有机物中
有4组峰,则含4种类型的等效氢原子,氢原子的个数比是3∶1∶1∶1,所以结构简式为
答案:(1)90
(2)C3H6O3
(3)—COOH、—OH (4)CH3CH(OH)COOH 18.(2016·全国卷Ⅱ)氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如下:
从而
已知:
①A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为0.276,核磁共振氢谱显示为单峰
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)B的结构简式为________,其核磁共振氢谱显示为________组峰,峰面积比为________。
(3)由C生成D的反应类型为________。
(4)由D生成E的化学方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)G中的官能团有________、________、________。(填官能团名称) (6)G的同分异构体中,与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不含立体异构) 解析:(1)经计算知A中只含一个氧原子,结合已知信息知A为称为丙酮。
,名
(2)根据信息②可知,B的结构简式为磁共振氢谱显示为2组峰,且峰面积比为6∶1。
分子中含有2种氢原子,故核(3)由B的结构简式及C的分子式可推知C为发生—CH3上的取代反应。
,在光照条件下C与Cl2(4)由反应条件可知,D生成E的反应为氯原子的水解反应,由E的分子式为C4H5NO可推知,D为该反应的化学方程式为
(5)由E―→F―→G的反应条件可推知,G为双键、酯基、氰基3种官能团。
,分子中含有碳碳(6)能发生银镜反应,则分子中含有醛基,且与G含有相同的官能团,符合条件的G的同分异构体应为甲酸酯类,分别为
答案:(1)丙酮
(2)
2
6∶1
(3)取代反应
(4)
(5)碳碳双键
酯基
氰基
(6)8
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