归纳与整理优秀教学实录

第一章

认识有机化合物

第一节

有机化合物的分类

一、按碳的骨架分类

链状化合物

有机化合物

脂环化合物

环状化合物

芳香化合物

二、按官能团分类

类别

烷烃

烯烃

炔烃

芳香烃

氯代烃

醇

酚

醚

醛

酮

羧酸

酯

思考：

1．羟基和氢氧根离子结构上有什么区别？试写出两者的电子式。

2．酚和醇在结构上有什么区别？

官能团

典型代表物的名称和结构简式

3、醛和酮在结构上有什么相同点和不同点？

补充：

1、烃的分类

2、链烃的分类

3、芳香化合物、芳香烃、苯的同系物三者之间的关系：

（1）芳香化合物：

（2）芳香烃：

（3）苯的同系物：

4、醇和酚的区别：

（1）醇：

。官能团：

（2）酚：

。

官能团：

5、具有复合官能团的复杂有机物：官能团具有各自的独立性，在不同条件下所发生的化学性质可分别从各官能团讨论。

如：

具有三个官能团：酚羟基、羧基、醛基，所以这个化合物可看作酚类，羧酸类和醛类。

第二节

有机化合物的结构特点

一、有机化合物的成键特点。

1．甲烷的成键特点

碳与氢形成

共价键，以C原子为中心，四个氢位于四个顶点的

结构。

补充：原子核外的电子都是按照能量的高低分层进行排布的且每层最多排布的电子数目为2n2个。研究表明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，所以在每个电子层中根据电子运动能量及轨道形状的不同又分为一些亚电子层（能级），亚电子层根据轨道形

状的不同分为s,p,d,f四种。s轨道为球型对称，可容纳2个电子，p轨道为对称纺锤型，分布在互相垂直的三个空间方向上，共可容纳6个电子，d轨道、f轨道形状、空间指向更复杂，

d轨道最多可容纳10个电子，f轨道最多可容纳14个电子。同时第一电子层只有s轨道，第二电子层有s轨道和p轨道，第三电子层有s轨道、p轨道和d轨道，第四电子层有s轨道、p轨道、d轨道和f轨道。每层中不同轨道电子能量次序由s轨道到f轨道依次升高。

能层

能级

最多

2 电子数

[讲解]研究表明，电子排布时总是先排能量低的轨道，排满能量低的轨道后再往能量高的轨道排，即电子一般都是先填满能量较低的亚层，再填能量稍高一点的亚层；这就是著名的能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态原子，当基态原子的电子吸收能量后，电子就会跃迁到较高能级，变成激发态原子。例如电子可以从1s跃迁到2s、2p等。Hund（洪特）规则告诉我们：电子尽可能的占据不同轨道，自旋方向相同。Pauli（泡利）不相容原理说：在同一体系中，没有两个电子是完全相同的，即在一个原子轨道里，最多可容纳2个电子，且他们的自旋状态相反（常用上下箭头表示），还有各亚层之间有能级交错现象。

根据以上原则，电子在原子轨道中填充排布的顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d…。

或1s

2s

3s

4s

5s

6s

7s

8s

2p

3p

4p

5p

6p

7p

8p

3d

4d

5d

6d

7d

4f

5f

6f

... 练习：试写出短周期元素各原子的电子排布式和电子排布图。

2 6 2 6 10 2 6 10 14 …

K 1s L 2s 2p M 3s 3p 3d N 4s 4p 4d 4f …

…

形成烷烃时碳原子的SP3杂化过程

练习：能说明甲烷的空间构型是正四面体，而不是平面四边形的依据是

A．一氯甲烷只有一种结构

B．二氯甲烷只有一种结构

C．三氯甲烷没有同分异构体

D．四氯甲烷没有同分异构体

烷烃的结构特征：烷烃分子中的碳与甲烷中的碳一样都是SP3杂化。当烷烃中的碳原子数大于3的时候，碳链就形成锯齿形状。烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。σ键的强度较大，组成σ键的两个原子可以围绕键轴旋转，不影响键的强度。

2．乙烯的成键特点

2SP基

态

激

发

态

杂化态

被激发

SP2杂化

2p 炔烃的结构特征：炔烃中，形成双键的碳原子都是SP杂化，碳碳双键由一个σ键和两个π键构成，π键容易断裂，所以在反应时炔烃分子中的π键易断裂并发生加成反应和氧化反应。

练习：1、碳正离子如CH3+、、CH5+、(CH3)3C+等是有机合成的重要中间体。欧拉因在此领域中的卓越研究成果而荣获1994年的诺贝尔化学奖。CH3+可以通过CH4在超强酸中再获得一个H+而得到，CH5+失去H2可得到CH3+。

⑴CH3+是反应性很强的正离子，是缺电子的，其电子式是

⑵CH3+中4个原子是共平面的，其中三个键角相等，则碳原子的杂化类型为

；

⑶(CH3)3C+去掉H+后将生成电中性的有机物，其结构简式是

2、下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的是（

）

H A.CH3N

C= N

H

B.CH2SeO

H

C

O

H

H

Se

H

H

H C.CH4S

H

C

S

H

D.CH4Si

C

Si

H

H

H 二、有机化合物的同分异构现象

1、定义：

，这种现象叫同分异构现象。具有

互为同分异构体。

2、各种异构现象及书写步骤

（1）碳链异构：

。

[归纳]碳链异构的书写步骤

①主链由多到少：主链碳原子数依次减少；

②位置由心到边：取代基从碳链中间向一边；

③支链由整到散：多个取代基先作为整体(如—C2H5)，后分散成多个取代基。

④排布由邻到间：两个取代基先位于同一个碳，后位于不同的碳；不同的碳先邻，后相间。

（2）位置异构：

。

（3）官能团异构：

。

归纳：先写碳链异构，再写位置异构，最后写官能团异构。

练习：1、写出分子式为C5H10的所有同分异构体及其键线式。

2、写出

3

苯环上有一个氢原子被氯原子取代的同分异构的结构。

3、键线式可以简明扼要地表示碳氢化合物，则

表示的物质是：

4、判断下列结构哪些互为同分异构体，属于哪一类型的异构。

①CH2=CHCH2CH3

②CH3CH=CHCH3

③CH3CH2OH

④CH3OCH3

⑤CH3C(CH3)2CH2CH3

⑥CH3CH2C(CH3)3

⑦CH3COOH

⑧HCOOCH3

5、写出由一个

Cl

，两个

—

CH

3

，两个

—

CH

2—

，一个

—

CH

—

，组成的可能结构。

第三节

有机化合物的命名

一、烷烃的命名

复习：烃基：

的原子团叫做烃基。

烷基：

的原子团叫烷基。以英文缩写字母—R表示。

说明：1、烃基一般呈电中性，属于烃的一部分，不能独立存在，而“根”往往带有电荷，可以在溶液中独立存在。

2、“基”与“根”在电子式的写法上的区别。

—CH

练习：在烷烃通式的基础上由学生自己推导一价烷基的通式并写出—C3H7和—C4H9的同分异构体。

1、习惯命名法：烷烃可以根据分子里所含碳原子数目来命名，碳原子在十以内的用

来表示，碳原子数在十以上的用数字来表示。

2.系统命名法

(1) 找主链：

(2) 编号：

。

(3) 写名称：

。

(4)如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二、三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需要用“，”隔开。

(5)如果主链上有几个不同支链，

。

练习：

3、使用系统命名法时的注意事项：

①当取代基的位置相同且多于两个以上时，其支链位置序号的合数要取小的。

②遇到等长碳链时，应以支链数目多者为主链。

练习：1.用系统命名法命名下列烷烃。

(2) (CH3)2CHCH2CH2CHCHCH2CH3(1)CH2(3) CH3CHCH2CCH3

CH2CH3CH3CH3

CH(CH3)2

(5) (CH3)3CCH2C(CH3)3

(4) (CH3CH2)2CHCHCH3CH2CH3

(6)

2.写出下列各化合物的结构简式。

（1）2，3—二甲基戊烷

（2）2，2，4—三甲基—3—乙基庚烷

二、烯烃和炔烃的命名

1、将含有双键或三键的最长碳链作为主链，称为“某烯”或“某炔”。

2、从距离双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。

3、用阿拉伯数字表明双键或三键的位置（只需标明双键或三键碳原子编号较小的数字）。用“二”“三”等表示双键或三键的个数。

4、支链的定位应服从双键或三键碳原子的定位。

H3H3CH3CH3CH CCH2CHCH3 CH3CCH=CH2CH3CHCH2C=CHCH33CH3

CHCH CCHCHCH CCHCHCH CH3CCH=CH CH3CCH=CHCH3CHCHCH3CHCH332323222C=CHCH2C=CHCH33CH3CHCHCH3CH322CH3CH3CHCHCHCH3CHCH2CHCH33CH323CH232CH3练习：给下列有机物命名。

CH3

CH3CH2C≡CCH3

CH3—CH—C≡C—CH3

CH3

三、苯的同系物的命名：苯的同系物的命名是以苯作为母体的。

1、一取代物的命名

2、二取代物的命名：根据两个取代基在苯环上的相对位置的不同，可分别用“邻”“对”“间”来表示。

3、多取代物的命名：当苯环上有多个取代基时，苯环上的编号应符合最低系列原则（序号和数最小）。而当应用最低系列原则无法确定那一种编号优先时，与单环烷烃的情况一样，中文命名时应让顺序规则中较小的基团位次尽可能小。

练习：给下列有机物命名。

CH3CH3CH31, 2, 3三甲苯 (连三甲苯)1, 2, 3trimethylbenzene或vicH3C1, 2, 4三甲苯 (偏三甲苯)1, 2, 4trimethylbenzene或unsymCH3CH3H3CCH3CH31, 3, 5三甲苯 (均三甲苯)1, 3, 5trimethylbenzene或sym

CH3CH2CH3CH3H3CCH2CH2CH3CHCH3CH3 邻甲基乙苯omethylethylbenzeneCH3 间甲基丙苯mmethylpropylbenzene 对甲基异丙苯pmethylisopropylbenzene

CH3CH2CH2CH3中文名称 1甲基3,5二乙基苯

英文名称 1,3diethyl5methylbenzene

benzene

第四节

研究有机化合物的一般步骤和方法

研究有机化合物的一般步骤：①分离、提纯——除杂质；②元素定量分析——确定实验式；③测定相对分子质量——确定分子式；④波谱分析——确定结构式。

一、分离、提纯

思考：1、混合物分离中常用的操作有哪些? 2、下列物质中的杂质（括号中是杂质）分别可以用什么方法除去。

（1）NaCl（泥沙）

（2）壬烷（己烷）

（3）KNO3（NaCl）

（4）乙酸乙酯（乙酸）

（5）甲烷（乙烯）

（6）酒精（水）

归纳：分离、提纯物质的基本原则：不增、不减、易分、复原。

1、蒸馏

（1）原理：

。

（2）条件：

。

（3）蒸馏实验的注意事项：

①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸。

②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上。

③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于l/3。

④冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。

⑤不能直接加热蒸馏烧瓶，应垫上石棉网。

2、重结晶

（1）原理：

的方法。

（2）条件：首要工作是选择适当的溶剂，要求该溶剂：

①杂质在此溶剂中溶解度很小或溶解度很大，易于除去；

②被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度，受温度的影响较大。该有机物在热溶液中的溶解度较大，冷溶液中的溶解度较小，冷却后易于结晶析出。

3、萃取

（1）原理：

的方法。

（2）主要仪器：

（3）主要操作过程：混合、振荡、静置、分液。

（4）分类：

①液—液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转

移到另一种溶剂的过程。

②固—液萃取：利用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程（专用仪器设备）。

（5）萃取剂选择的要求

①对所萃取的物质具有较好的溶解性；

②与原溶剂不混溶；

③与所萃取的物质较易分离。

4、色谱法：

的方法。

练习：1、下列每组中各有三对物质，它们都能用分液漏斗分离的是

A

乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水

B

四氯化碳和水，溴苯和水，硝基苯和水

C

甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇

D

汽油和水，苯和水，己烷和水

2、可以用分液漏斗分离的一组液体混和物是

A

溴和四氯化碳

B

苯和溴苯

C

汽油和苯

D

硝基苯和水

二、元素分析与相对分子质量的测定

1、元素分析：

定性分析——

；（如燃烧后C→CO2；H→H2O；Cl→HCl等）定量分析——

（通常利用燃烧法）。

练习：某同学为测定维生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称取该样品0.352 g，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过无水硫酸铜和碱石灰，两者分别增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。试回答以下问题：

（1）维生素C中碳的质量分数是

，氢的质量分数是

。

（2）维生素C中是否含有氧元素？为什么？

（3）试求维生素C的实验式：

2、相对分子质量的测定——质谱法

（1）质谱法的优点：快速

微量

精确

（2）原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被记录为质谱图。

思考：1、质荷比是什么？

2、如何确定有机物的相对分子质量？

例题：2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。C2H6离子化后可得到C2H6、C2H5、C2H4……，然后测定其质荷比。设H的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（

）

A

甲醇

B

甲烷

C

丙烷

D

乙烯

＋＋＋＋

三、分子结构的测定

1、红外光谱

由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键、官能团可发生震动吸收，不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置。因此，我们就可以根据红外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构。

[资料]为了便于进行红外光谱解析，通常将光谱分成八个不同区段。根据相应吸收峰的情况可初步推测化合物的可能结构。

A、O—H、N—H伸缩振动区（3750—3000 cm-1）

醇、酚、酸在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。

B、C—H伸缩振动区（3300—2700cm-1）

不同类型化合物的伸缩振动在本区域的不同位置。≡C—H、=C—H、Ar—H的吸收峰均在3000 cm-1以上区域，其中炔烃的吸收强度大、谱带较窄。芳烃在3030cm-1附近，烯烃的吸收出现在3010—3040cm-1，末端烯烃的吸收出现在3028cm-1附近。饱和烃和醛类的吸收波长低于3000cm-1，由此可区分饱和烃和不饱烃。

C、C≡C、C≡N伸缩振动区（2275-2100cm-1）

D、羰基伸缩振动区（1900-1650cm-1）

羰基最常出现的区域是1755-1670cm-1，常为红外谱中最强的吸收峰，非常特征。

E、双键伸缩振动区（1690-1500cm-1）

该区主要包括C=C、C=N、N=N和N=O的伸缩振动及苯环骨架振动。

G、甲基、亚甲基在1460cm-1处有特征吸收，此外孤立甲基在1380cm-1处出现单峰，是确定分子中有无甲基的根据。当两个或三个甲基与同一碳原子相连时，1380cm-1峰分裂成双峰，这是由于多个甲基弯曲振动相互偶合所致。由此可确定异丙基。

2、核磁共振氢谱

氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在图谱上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称作化学位移；而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。

归纳：不同化学环境的氢原子（等效氢原子）因产生共振时吸收的频率不同，被核磁共振仪记录下来的吸收峰的面积不同。所以可以从核磁共振谱图上推知氢原子的类型及数目。

[例题]2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是

A

HCHO

B

CH3OH

C

HCOOH

D

CH3COOCH3 [小结]四、研究有机化合物一般要经过的几个基本步骤：

(1)用重结晶、蒸馏、萃取等方法对有机物进行分离、提纯；

(2)对纯净的有机物进行元素分析，确定实验式；

(3)可用质谱法测定相对分子质量，确定分子式；

(4)可用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，确定结构式。

[随堂检测]1、某有机物的结构确定：①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是___________。②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为__________，分子式为____________。

2、分子式为C3H6O2的二元混合物，分离后,在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度为1：1；第二种情况峰给出的强度为3：2：1。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）

____________。