归纳与整理第二课时教学设计

章末重难点专题突破

[目标定位]

1.熟知常见有机物的类别及其结构特点。2.掌握同分异构体的概念、类别、书写及判断方法。3.掌握有机物命名的方法原则。4.会确定有机物的实验式和分子式。

一

有机化合物的分类及结构特点

1.有机化合物的分类

(1)按碳的骨架分类

特别提示

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：含有一个或几个苯环的化合物，如苯、溴苯、萘等。

(2)芳香烃：含有一个或几个苯环的烃(只含碳、氢两种元素)，如苯、甲苯、萘等。

(3)苯的同系物：只有一个苯环和烷烃基组成的芳香烃，符合通式CnH2n－6(n≥6)，如甲苯、乙苯等。

即苯的同系物属于芳香烃，芳香烃属于芳香化合物。

例1

下列物质属于芳香烃的是(

)

解析

分析题给四种物质，A、D不含苯环，不属于芳香烃；B中除C、H元素外，还含有O元素，不属于芳香烃；C为甲苯，属于芳香烃。

答案

C (2)按官能团分类

官能团是有机化合物中决定化合物特殊性质的原子或原子团。按官能团分类，有机物的主要类别：烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等。

特别提示

(1)具有同一官能团的物质不一定是同一类有机物。如甲醇CH3OH和苯酚C6H5OH虽都含有官能团羟基(—OH)，但二者属于不同类型的有机化合物。如乙醛(CH3CHO)、甲酸(HCOOH)、甲酸乙酯(HCOOCH2CH3)等均含有官能团醛基(—CHO)，但却分别属于醛类、羧酸、酯类。

(2)具有多种官能团的复杂有机物，由于官能团具有各自的独立性，因此在不同条件下的化学

性质可分别从各官能团进行讨论。如：结构为的有机物，具有三种官能团：酚羟基、羧基、醛基，所以该有机化合物具有酚类、羧酸类和醛类物质的有关性质。

例2

化合物能团(

) A.5种

B.4种

C.3种

D.2种

是一种取代有机氯农药DDT的新型杀虫剂，它含有官解析

官能团是决定化合物化学特性的原子或原子团，它不同于一般的烃基(如

—CH3、—C2H5等)，也不同于“根”(如OH、NO2、Br等)。观察此化合物的结构简式，有

—OH(羟基)、—CHO(醛基)、答案

C 2.有机化合物中碳原子的成键特点

碳原子有4个价电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子，碳原子常通过共价键与H、O、S等形成共价化合物。

(1)碳原子的成键特点

①有机物中碳碳之间的结合方式有单键、双键或三键。

②碳原子与碳原子之间可以结合成链状，也可以结合成环状。

(2)甲烷的结构

甲烷分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键，构成以碳原子为中心、4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构。科学实验还表明：在甲烷分子中，4个碳氢键是等同的，它们的键长相等，两个碳氢键之间的夹角均为109°28′，键能也相同。

例3

下面能证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是(

) A.甲烷的4个碳氢键的键能相等

B.甲烷的4个碳氢键的键长相等

C.甲烷的一氯代物只有一种

D.甲烷的二氯代物只有一种

解析

结合甲烷的组成和具有4个相同的碳氢键，可知甲烷可能是正四面体结构或平面正方形结构。A、B、C三种说法虽正确，但不能确定甲烷的结构。若甲烷为正四面体结构，其二

(碳碳双键)3种官能团。

－－－

氯代物只有一种，即

(分子中两个H和两个Cl所在位置等同)。若甲烷为平面正方形结构，其二氯代物有答案

D

和两种结构。

二

同分异构体“四大”要点的剖析

1.同分异构体的概念及其判断依据

(1)同分异构体概念的内涵有两点：一是“同分”指分子式相同；二是“异构”指的是结构不同。判断物质之间是否是同分异构体时，二者缺一不可。同分异构体概念的外延是化合物。化合物既包括有机化合物，也包括无机化合物。如H—O—CN和H—N===C===O；H—S—CN和H—N===C===S等。化合物只要分子式相同，结构不同，就是同分异构体。

(2)判断依据：一看分子式是否相同，只有分子式相同，才有可能是同分异构体。二看结构式是否不同，分两种情况：①属于同类物质但分子中原子的连接顺序不同；②分子式相同但不属于同类物质。

特别提示

(1)同分异构体的分子式相同，因此其相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。如NO和C2H6。

(2)同分异构体不仅存在于有机物与有机物之间，也存在于有机物与无机物之间，如尿素CO(NH2)2(有机物)和NH4CNO(无机物)互为同分异构体。

(3)二氯甲烷虽然可写作构体。

2.同分异构体的类别

和，但是二者是同种物质，不是同分异(1)碳链异构：碳链骨架不同产生的异构现象。如C5H12有三种同分异构体：正戊烷、异戊烷和新戊烷。

(2)位置异构：由于官能团或取代基在碳链或碳环上的位置不同而产生的同分异构现象。如氯丙烷有两种同分异构体：1-氯丙烷和2-氯丙烷。

(3)官能团异构(又称类别异构)：有机物的官能团种类不同，但分子式相同。如：①单烯烃与环烷烃；②单炔烃和二烯烃、环烯烃；③饱和一元醇和醚；④饱和一元醛和酮；⑤饱和一元

羧酸和饱和一元酯；⑥芳香醇、芳香醚和酚；⑦葡萄糖和果糖；⑧蔗糖和麦芽糖；⑨硝基化合物与氨基酸等。

3.同分异构体的书写规律

(1)判定类别：根据有机物的分子组成判定其可能的类别异构，常根据通式判定。再按照碳链异构→位置异构→类别异构的顺序书写同分异构体。

(2)确定碳链：常采用“碳链缩短法”书写。可概括为“主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边不到端，排列由对到邻间。”

(3)移动位置：一般是先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各个碳链上依次移动官能团的位置。

(4)加氢饱和：碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，最后即得到所有同分异构体的结构简式。

例4

分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(

) A.3种

C.5种

B.4种

D.6种

解析

解题的思路是先确定类别，写出可能的碳链，变换官能团的位置。与金属钠反应放出H2，说明分子中含有OH，可以先写出C4H10的两种同分异构体，然后再用OH取代其中的一个氢原子。符合条件的同分异构体有、

4种。

答案

B 4.同分异构体数目的判断方法

(1)基元法

如丁基有4种同分异构体，则丁醇有4种同分异构体。

(2)替代法

如二氯苯有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H替代Cl)；CH4的一氯代物只有一种同分异构体，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种同分异构体。

(3)对称法(又称等效氢法) 对称法的判断可按下列三点进行：①同一甲基上的氢原子是等效的；②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的；③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时，物与像的关系)。

(4)定一移二法：

对于二元取代物的同分异构体的判定，可固定一个取代基位置，再移动另一取代基，以确定

同分异构体数目。

例5

分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)(

) A.6种

C.8种

B.7种

D.9种

解析

分子式为C5H12的烷烃有正戊烷、异戊烷和新戊烷三种同分异构体。其中正戊烷的一氯代物有CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3共3种；异戊烷的一氯代物有(CH3)2CHCH2CH2Cl、(CH3)2CHCHClCH3、(CH3)2CClCH2CH3、CH2ClCH(CH3)CH2CH3共4种；新戊烷的一氯代物只有1种，为(CH3)3CCH2Cl，总共有8种，C正确。

答案

C

三

有机化合物命名的“五个”原则和“五个”必须

1.有机物命名的“五个”原则(以烷烃为例) (1)最长——主链最长。

选取的主链是所有的碳链中最长的，称为某烷。如：

在这个烷烃分子中有多条碳链，最长碳链为十个碳原子。称为“癸烷”。

(2)最多——支链最多。

如果选取碳链中最长的碳链有多条时，选择含支链最多的一条碳链作命名的主链。如：

在这个烷烃分子中有十个碳原子的碳链共有两条，1中含有五个支链，2中含有四个支链。

(3)最近——编号离支链最近。

对所选定的主链上的碳原子进行编号时，要选择离支链最近的一端碳原子开始编号。如：

左边的碳原子离支链最近，因此这个分子中碳原子的编号应该从左边的碳原子开始。

正确命名：2,4,6,8-四甲基-3-乙基癸烷。

(4)最小——支链序号之和最小。

如果在主链两端等距离的地方出现相同取代基时，按取代基所在位置序号之和最小者给取代

基定位。如：

错误命名：3,5,5-三甲基庚烷；

正确命名：3,3,5-三甲基庚烷。

(5)最简——靠近起点的取代基要简单。

在主链两端等距离的地方出现不同的取代基时，从靠近简单取代基的一端开始编号。如：

错误命名：3-乙基-5-甲基庚烷；

正确命名：3-甲基-5-乙基庚烷。

2.有机物命名的“五个”必须

(1)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4……”标明。

(2)主链上有相同取代基时，必须将这些取代基合并起来，并用中文数字“二、三、四……”表明取代基的个数。

(3)位号之间必须用逗号“，”隔开(不能用顿号“、”或小黑点“·”)。

(4)阿拉伯数字与汉字之间，必须用短线“-”相连。

(5)若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须先写简单的取代基，后写复杂的取代基。

3.含官能团化合物的命名

含官能团化合物的命名是在烷烃命名的基础上的延伸，命名原则与烷烃相似，但略有不同。主要不同点：

(1)选主链——选出含有官能团的最长碳链作主链。

(2)编序号——从离官能团最近的一端开始编号。

(3)定位置——用阿拉伯数字标明官能团的位置，双键和三键被两个碳原子共有，应按碳原子编号较小的数字。

(4)并同类——相同的官能团要合并(与烷烃命名中的相同支链要合并类似)。

如：命名：2-乙基-1-丁烯

命名：4-甲基-1-戊烯

命名：2-甲基-1,3-戊二烯

命名：2,4-戊二醇

特别提示

链状有机物命名“三步曲”：(1)选主链：含有官能团；(2)排顺序：服从官能团；(3)写名称：依据官能团。

4.芳香族化合物的命名

(1)苯环上无官能团时，以苯环为母体命名。

如：甲苯；1,2-二甲苯。

(2)如果苯环上有—NO2、—X官能团时，也以苯环为母体命名。如：命名：对硝基甲苯(或4-硝基甲苯)。

，(3)如果苯环上有其他官能团，则以官能团所连的碳原子为“1”号碳开始编号。如：，命名：邻甲基苯乙烯(或2-甲基苯乙烯)。

特别提示

判断有机物命名是否正确，关键是抓住原则，熟知规律，作出判断

(1)基本原则：“最长”“最近”“最多”“最少”“最小”，对烯烃、炔烃必须指明碳碳双键、三键的位置。

(2)基本规律：在烷烃的命名中碳链1号位不能连有甲基，2号位上不能连有乙基，3号位上不能连有丙基，否则不遵循“最长”原则。如：3,3-二甲基丁烷违反“最近”原则；3-甲基-2-乙基戊烷不符合“最长”原则，即选主链错误；2,3-二甲基戊烯，未指明碳碳双键的位置。

例6

下列有机物的命名是否正确，若不正确请改正。

(1)

2-甲基-4,5-二乙基己烷

(2)

3-乙基-2,3-二甲基戊烷

(3)

二硝基苯

(4)

2-甲基-1-丁烯

答案

(1)主链选错，正确命名为2,5-二甲基-4-乙基庚烷。

(2)取代基顺序错误，正确命名为2,3-二甲基-3-乙基戊烷。

(3)没有标注取代基位置，正确命名为邻二硝基苯(或1,2-二硝基苯)。

(4)编号错误，正确命名为3-甲基-1-丁烯。

四

确定有机物实验式及分子式的方法

1.元素分析法确定实验式

元素定量分析常用的方法是燃烧法，因为有机物中通常含有碳元素和氢元素，在高温下，二者可被氧化为二氧化碳和水，然后分别用无水CaCl2吸收H2O，用KOH浓溶液吸收CO2，根据吸收前后质量的变化量，从而得到反应产生的CO2和H2O的质量，来确定有机物中碳和氢的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定实验式。

2.质谱法测定有机物的相对分子质量

质谱法的原理是用高能电子流轰击样品分子，使样品分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。而分子离子、碎片离子各自具有不同的相对分子质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量的不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。质谱图中的质荷比是指分子离子或碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质荷比最大的数据表示样品分子的相对分子质量。

3.巧用方法确定有机物的分子式

(1)直接由相对分子质量用商余法确定烃的分子式：

用烃的相对分子质量除以碳原子的相对原子质量12，所得商的整数部分就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值。

(2)用特定条件进行判断确定有机物的分子式：

①如混合烃的平均相对分子质量小于26，则混合烃中一定含有甲烷CH4；

②常温下为气体的烃分子，其碳原子数小于等于4，烃的含氧衍生物中为气态的只有甲醛

(HCHO)；

③气态烃或气态烃的混合物在温度高于100 ℃时完全燃烧，若反应前后气体体积或压强保持不变，则烃分子或混合烃平均分子式中氢原子个数为4。

(3)根据有机物结构简式、键线式或结构模型等确定分子式：

①给出结构简式情况的，可以直接“合并”同种元素的数目，得其化学式。需要说明的一点是，原子书写顺序要注意，一般按C、H、O、N等顺序排列；

②对于键线式或结构模型，一要注意折点处表示碳原子；二要注意各原子的价键数，如C为四价，如果键数不足四价，则需用氢原子补充至达到四价，折点两边的短线即为键数；O为二价、N为三价，分析方法与上述碳原子连接情况相似。如a(4)实验式法：首先根据题意求出烃的实验式，设为CaHb，＝x。

b

x取值

1x＜

21x＝

21＜x＜1

2x＝1

种类

烷烃

烯烃或环烷烃

CnH2n－2或CnH2n－6

C2H2或C6H6或C8H8等

方法

的分子式为C10H14N2。

n根据烷烃的通式CnH2n＋2，＝x，可求出n值

2n＋2先确定相对分子质量，再确定分子式

直接用CnH2n－2或CnH2n－6代入验证，看是否符合

需结合其他条件确定分子式

(5)物质的量关系法：由密度或其他条件―→求摩尔质量―→求1 mol分子中所含各元素原子的物质的量―→求分子式。

(6)化学方程式法(代数法)：利用化学方程式及题干要求―→列方程组―→求解未知数值―→求分子式。

(7)通式法：依据题干要求或物质性质―→确定类别及组成通式相对分子质量,n值―→分子式。

特别提示

图解有机物化学式的确定方法

例7

已知某种燃料含有碳、氢、氧三种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入足量的O2中燃烧，并使产生的气体全部通过如图所示装置中，得到如表中所列的实验结果(假设产生的气体完全被吸收)。

(干燥剂＋U形管)的质量

(石灰水＋广口瓶)的质量

根据实验数据完成下列问题：

(1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g。假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。

(2)生成的水中氢元素的质量为________g。

(3)生成的二氧化碳中碳元素的质量为________g。

(4)该燃料中碳元素与氢元素的质量比为________。

(5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为________，结构简式为________________。

解析

由题意知，燃料燃烧生成的H2O和CO2分别被干燥剂和澄清石灰水吸收，二者的增重量即为燃烧时产生的H2O和CO2的质量。

(1)m(H2O)＝102.9 g－101.1 g＝1.8 g，m(CO2)＝314.2 g－312.0 g＝2.2 g。反应生成的正盐2.2 g－CaCO3质量为m(CaCO3)＝mol1＝5 g。

－1×100 g·44 g·mol1.8 g－(2)m(H)＝mol1＝0.2 g。

－1×2 g·18 g·mol实验前

101.1 g 312.0 g 实验后

102.9 g

314.2 g

2.2 g－(3)m(C)＝mol1＝0.6 g。

－1×12 g·44 g·mol(4)m(C)∶m(H)＝0.6 g∶0.2 g＝3∶1。

0.6 g0.2 g(5)燃料中n(C)∶n(H)＝所以燃料的分子式为CH4O，结构简式－1∶－＝1∶4，12 g·mol1 g·mol1为CH3OH。

答案

(1)1.8

5

(2)0.2

(3)0.6

(4)3∶1 (5)CH4O

CH3OH