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选修五 有机化学基础 第1节 认识有机化合物
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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某些物理方法。
4．了解有机化合物存在异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。
5．能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。
6．能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响。 一、有机化合物的分类 1．按碳骨架分类
有机化合物???
链状化合物：如CH 3
CH 2
CH
3
环状化合物?
??
??
：如
：如
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)有机物主要类别、官能团和典型代表物 类别 官能团 代表物名称、结构简式
烷烃 — 甲烷CH 4 烯烃 _________
碳碳双键 乙烯H 2C===CH 2
炔烃 _________
碳碳三键 乙炔HC ≡CH
芳香烃21世纪
教育网
—
苯
卤代烃
—X
(卤素原子) 溴乙烷C 2H 5Br
醇 ______ 羟基21世纪教育网
乙醇C 2H 5OH [来源:21世纪教育网]
酚21世纪教育网
苯酚C 6H 5OH 醚 ______
醚键 乙醚CH 3CH 2OCH 2CH 3
醛 ______
醛基 乙醛CH 3CHO
酮 ______
羰基 丙酮CH 3COCH 3
羧酸 ______
羧基 乙酸CH 3COOH
酯 ______
酯基
乙酸乙酯CH 3COOCH 2CH 3
即时训练1 下列有机化合物中，有多个官能团：
(1)可以看做醇类的是(填编号，下同)______。
(2)可以看做酚类的是________。
(3)可以看做羧酸类的是______。
(4)可以看做酯类的是________。
特别提示：(1)具有相同官能团的物质不一定属于同一类物质如：苯酚、乙醇中均含有羟基(—OH)；(2)结构决定性质，官能团的多样性，决定了有机物性质的多样性，如
，则具有酚、烯烃、醛的性质。
二、有机物的结构特点
1．碳原子的成键特点
2．同系物
结构________，分子组成上相差一个或若干个________原子团的物质称为同系物。
特别提示：分子通式相同的有机物不一定互为同系物。
3．同分异构体
(1)同分异构现象：化合物具有相同的____________而________不同的现象。
(2)同分异构现象的常见类型
①碳链异构，碳链骨架不同，如：
CH 3—CH2—CH2—CH3与
②位置异构，官能团的位置不同，如：
CH2===CH—CH2—CH3与CH3—CH===CH—CH3
③官能团异构，官能团种类不同：
组成通式可能的类别典型实例
C n H2n烯烃、环烷烃
H2C===CH—CH3与
C n H2n－2炔烃、二烯烃等HC C—CH2CH3与H2C===CHCH===CH2
C n H2n＋2O 醇、醚C2H5OH与CH3OCH3
C n H2n O 醛、酮、烯醇、环醚、
环醇等
CH3CH2CHO、CH3COCH3、H2C===CHCH2OH
与
C n H2n O2羧酸、酯CH3COOH与HCOOCH3
C n H2n－6O 酚、芳香醇、芳香醚
C n H2n＋1NO2硝基烷、氨基酸CH3CH2—NO2与H2N—CH2—COOH
C n(H2O)m单糖或二糖葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖
即时训练2 分别写出下列同分异构体的数目：
(1)戊烷：______种、己烷：______种；
(2)分子式为C4H10O属于醇的同分异构体为______种；
(3)分子式为C4H8O2属于酯的同分异构体为______种；
(4)分子式为C7H8O属于酚的同分异构体为______种。
三、有机物的命名
1．烷烃的系统命名
(1)烷烃的系统命名是有机物命名的基础，其命名的基本步骤是：①选主链(碳链最长、支链最多)，称某烷；②定起点(支链最近、位次最小)，编碳位；③取代基，写在前，注位置，短线连；④不同基，简到繁，相同基，合并算。
(2)烷烃的系统命名可以用“长、多、近、短、小”5个字概括。在命名时应注意：
①在选择主链时，首先应符合“长”，如果有两种或两种以上选法都符合“长”，应在“长”的基础上选择“多”(支链最多)的为主链。
②在编号时，首先应符合“近”(以离支链较近的一端为起点编号)，若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则再考虑“简”(从较简单的支链一端为起点编号)；若有两个支链相同，且分别处于距主链同近的位置，而之间还有其他支链，则再考虑“小”(从其他支链较近的一端为起点编号)。
③按主链的碳原子数目称为“某烷”，在其前面写出支链的位号和名称，简单支链在前，复杂支链在后，相同支链合并，位号一一指明，阿拉伯数字之间用“，”，阿拉伯数字与汉字之间用“–”隔开。如：
2,5–二甲基–3–乙基己烷
特别提示：(1)凡是烷烃的系统命名法中有“1–甲基”“2–乙基”“3–丙基”字样的名称都不符合碳链最长，所以均错。(2)在命名时，如果是(CH3)2CHCH2CH(C2H5)CH(CH3)2之类的结构简式，我们可以先展开写成
，然后再进行命名(2,5–二甲基–3–乙基己
烷)。
2．烯烃、炔烃、醇等有机物的命名
其命名与烷烃相似，基本步骤是：①选主链(含官能团最长的碳链)；②定起点(离官能团最近)，编碳位。如：
3．苯的同系物的命名
以苯作母体，其他基团作为取代基。如
特别提示：有机物命名时常用到的四种字及含义：
(1)烯、炔、醇、醛、酮、酸、酯……指官能团；
(2)1、2、3……指官能团或取代基的位置；
(3)二、三、四……指官能团或取代基的个数；
(4)甲、乙、丙、丁、戊……指碳原子数。
即时训练3 给下列有机物命名：
(1)(C2H5)2CHC(CH3)3____________
(2)C6H5—CH2CH3____________
(3)________ ____
(4)____________
(5)____________
四、研究有机物的一般步骤和方法
研究有机物的一般步骤：
1．分离、提纯有机化合物的常用方法
(1)蒸馏
①适用对象
常用于分离提纯______态有机物。
②要求
a．该有机物的热稳定性________。
b．有机物与杂质的沸点______________。
(2)萃取分液 ①适用对象
常用于分离提纯固态或液态有机物。 ②类型
a ．液—液萃取：利用有机物在两种__________的溶剂中的________不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。
b ．固—液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。 2．有机物分子式的确定 (1)元素分析
常用燃烧法、李比希氧化产物法，常见的分析类型：
①定性分析：如果燃烧后产物中含有CO 2、H 2O ，则该有机物中一定含有______两种元素，可能含有____元素，如果燃烧后有SO 2，则一定含有______元素。
②定量分析：用CuO 将一定量仅有C 、H 、O 元素的有机物氧化后，产物CO 2用KOH 浓溶液吸收，H 2O 用无水CaCl 2吸收，计算出分子中________原子的质量，其余的为______原子的质量，从而推出有机物分子的__________式。
(2)相对分子质量的测定——质谱法。 3．有机物结构式的确定
(1)化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再根据其分子式确定其结构式，如能发生银镜反应的一定含有______。
(2)物理方法：
①红外光谱：测定______或______。
②核磁共振氢谱，测定氢原子______及个数比。
即时训练4 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______________，通过质谱仪测定其相对分子质量为74，则其分子式为______________，其核磁共振氢谱有两个峰，峰面积之比为9∶1，则其结构简式为______________。
一、有机物分子式、结构式的确定 1．有机物分子式的确定
具体实例：
(1)直接法：根据阿伏加德罗定律直接求出有机物的分子式。
如已知某有机物蒸气10 mL 可与相同状况下65 mL O 2完全作用生成40 mL CO 2和50 mL 水蒸气，则该有机物的分子式是什么？
根据阿伏加德罗定律1 mol 该有机物含有4 mol C 、10 mol H ，可写出有机物的分子式
为C 4H 10O z 。根据有机物燃烧耗氧的公式：4＋104－z 2＝65
10
，得出z ＝0。
(2)实验式(最简式)法：根据分子式为最简式的整数倍，利用相对分子质量和最简式可确定其分子式。如已知有机物最简式为CH 2O ，相对分子质量为90，可求出该有机物分子式为C 3H 6O 3。
(3)通式法：根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。如求相对分子质量为60的饱和一元醇分子式：首先设饱和一元醇的分子式为C n H 2n ＋2O ，列方程12n ＋2n ＋2＋16＝60，得n ＝3，该有机物分子式为C 3H 8O 。
(4)余数法：用烃的相对分子质量除以12，看商和余数。如相对分子质量为128的烃可
能的分子式由128
12
＝10……8，所以分子式为C 10H 8或C 9H 20。
2．有机物分子结构的确定 (1)化学法
官能团种类 试剂 判断依据
碳碳双键或碳
碳三键 溴的CCl 4溶液 橙红色褪去 酸性KMnO 4溶液 紫色褪去
卤素原子 NaOH 溶液，AgNO 3和稀
硝酸的混合液
有沉淀产生
醇羟基 钠 有氢气放出
酚羟基
FeCl 3溶液 显紫色
浓溴水 有白色沉淀产生 醛基
银氨溶液 有银镜生成
新制Cu(OH)2悬浊液 有砖红色沉淀产生
羧基 NaHCO 3溶液 有CO 2气体放出
(2)物理法
质谱(测相对分子质量)、红外光谱(测化学键或官能团)、核磁共振谱(氢原子种类及个数比)。
【例1】 某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A 的结构和性质，他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与探究过程。
Ⅰ.实验式的确定
(1)取样品A 进行燃烧法测定。发现燃烧后只生成CO 2和H 2O ，某次燃烧后，经换算得到了0.125 mol CO 2和0.15 mol H 2O 。据此得出的结论是________。
(2)另一实验中，取3.4 g 蜡状A 在3.36 L(标准状况下，下同)氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8 L CO 2和液态水。由此得出的实验式是________。
Ⅱ.结构式确定(经测定A 的相对分子质量为136)
(3)取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明A 分子中含有________基。
(4)进行核磁共振，发现只有两个特征峰，且面积比为8∶4，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下：
则A 的结构简式为________。 Ⅲ.性质探究
(5)A 与乙酸充分反应后生成的酯在稀硫酸催化下在H 182O 中发生水解的化学方程式(产
物中注明18
O)为_________________________________________________________________。
二、同分异构体
1．同分异构体的书写规律
(1)烷烃只有碳链异构，书写时要注意写全而不要写重复，一般可按下列规则书写：成直链，一条线；摘一碳，挂中间；往边移，不到端；摘两碳，成乙基；二甲基，同邻间；不重复，要写全。
(2)具有官能团的有机物，如：烯烃、炔烃、芳香族化合物、卤代烃、醇、醛、酸、酯等，书写时要注意它们存在官能团位置异构、官能团类别异构和碳链异构。一般书写顺序是：
碳链异构―→官能团位置异构―→官能团类别异构，一一考虑，这样可以避免重写或漏写。
(3)高考题经常以给出信息，根据信息排除其他同分异构体，书写该物质的结构式的形式出题。如：写出分子式为C8H8O2，结构中含苯环属于酯类的同分异构体。
解题方法：①首先分析分子式，C8H8O2除一个苯环、一个酯基外，还有一个碳原子。
②从酯的组成考虑，形成酯的羧酸中至少含一个碳原子，醇中也至少含一个碳原子，则酸只可能为甲酸、乙酸、苯甲酸；醇只可能为甲醇、苯甲醇，此外不要漏下苯酚。
③可写出甲酸某酯：
酯类的同分异构体的书写比较复杂，数目较多，书写时一定按照规则和顺序进行，否则容易重复或漏写，造成不必要的失分，在解题时要注意总结书写的规律和规则。
2．同分异构体数目的判断方法
(1)记忆法。记住已掌握的常见的异构体数。例如：
①凡只含一个碳原子的分子均无异构体；甲烷、乙烷、新戊烷(看做CH4的四甲基取代物)、2,2,3，3–四甲基丁烷(看做乙烷的六甲基取代物)、苯、环己烷、C2H2、C2H4等分子的一卤代物只有一种。
②丙基、丁烷有2种；戊烷、二甲苯有3种。
(2)基元法。例如：丁基(C4H9—)有4种，则丁醇(C4H9—OH)、一氯丁烷(C4H9—Cl)或C4H10的一氯代物、戊醛(C4H9—CHO)、戊酸(C4H9—COOH)等都有4种。
(3)替代法。例如：二氯苯(C6H4Cl2)的同分异构体有3种，四氯苯的也有3种；又如CH4的一卤代物只有一种，新戊烷C(CH3)4的一卤代物也只有一种。
(4)判断有机物发生取代反应后，能形成几种同分异构体的规律，可通过分析有几种等效氢原子法(又称对称法)来得出结论：
①同一碳原子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(相当于平面镜成像时，物与像的关系)。
【例2－1】分子式为C5H10O2的酯共有(不考虑立体异构)()。
A．7种B．8种C．9种D．10种
方法归纳
(1)解答这类题目时，要注意分析限制条件的含义，弄清在限制条件下可以确定什么，再针对可变因素书写各种符合要求的同分异构体。
(2)在判断取代产物的种类时，常依靠等效氢法判断，多元取代物，常采用定一移二(固定一个取代基，再移动另一个取代基位置)的方法。
【例2－2】(1)化合物CH3O CHO有多种同分异构体，写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式：__________________________。
①能发生银镜反应；②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子。
(2)H是的同分异构体，具有以下结构特点：
①能与溴水反应，且1 mol H恰好与3 mol Br2发生取代反应；
②能使FeCl3溶液显色，不能发生银镜反应；
③能发生水解反应，且1 mol H与足量NaOH反应最多可消耗3 mol NaOH；
则H可能有________种结构，写出其中一种：______________________。1．下列各化合物的命名中正确的是()。
A．CH2===CH—CH===CH21,3–二丁烯
B．CH3CH2CH(OH)CH33–丁醇
C ．甲基苯酚
D．
2–甲基丁烷
2．下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是()。
A．2,2,3,3–四甲基丁烷B．2,3,4–三甲基戊烷
C．3,4–二甲基己烷D．2,5–二甲基己烷
3．双酚A是食品、饮料包装和奶瓶等塑料制品的添加剂，能导致人体内分泌失调，对儿童的健康危害更大。下列有关双酚A的叙述中不正确的是()。
A．双酚A的分子式是C15H16O2
B．双酚A的核磁共振氢谱显示氢原子数之比是1∶2∶2∶3
C．反应①中，1 mol双酚A最多消耗2 mol Br2
D．反应②的产物中只有一种官能团
4．(2012山东青岛二模)丁子香酚结构简式为。F是丁子香酚的一种
同分异构体，常用于合成药物的中间体，可以通过以下方案合成。A是一种气态烃，密度是同温同压时氢气的14倍。
(1)①的化学反应类型为________；
(2)下列物质不能与丁子香酚发生反应的是________(填序号)；
a．NaOH溶液
b．NaHCO3溶液
c．Br2的四氯化碳溶液
d．酸性高锰酸钾溶液
(3)写出反应③的化学反应方程式_______________________________________________
______________________________________________________________________________；
(4)写出3种符合下列条件的D的同分异构体的结构简式__________________。
①含有苯环②能够发生银镜反应
5．已知化合物A中各元素的质量分数分别为C 37.5%，H 4.2%和O 58.3%。请填空：
(1)0.01 mol A在空气中充分燃烧需消耗氧气 1.01 L(标准状况)，则A的分子式是__________；
(2)实验表明：A不能发生银镜反应，1 mol A与足量的碳酸氢钠溶液反应可以放出3 mol 二氧化碳。在浓硫酸催化下，A与乙酸可发生酯化反应。核磁共振氢谱表明A分子中有4个氢处于完全相同的化学环境，则A的结构简式是____________；
(3)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下，A与足量的乙醇反应生成B(C12H20O7)，B只有两种官能团，其数目比为3∶1。由A生成B的反应类型是__________，该反应的化学方程式是____________________________；
(4)A失去1分子水后形成化合物C，写出C的两种可能的结构简式及其官能团的名称
①________________，②__________________。
6．(2012湖北华中师大附中检测)A为肉桂酸甲酯(C10H10O2)的一种同分异构体，其分子结构模型如右图所示(图中球与球之间的连线表示单键或双键)。
用芳香烃D为原料合成A的路线如下：
(1)写出化合物C中的官能团名称__________。
(2)F→H的反应条件是______________，H→C的反应类型有__________。
(3)写出化学方程式C→B___________________________________________________；
C→G____________________________________________________________________。
(4)B的同分异构体中符合下列条件的有________种。
ⅰ.分子内含苯环，且苯环上只有两个支链；
ⅱ.一定条件下，1 mol该物质与足量的银氨溶液充分反应生成4 mol银单质。
7．(2012湖北八校一次联考)由碳、氢、氧3种元素组成的有机物A，相对分子质量为118，含氢的质量分数为8.5%，分子中氢原子个数为碳原子个数的2倍。
(1)A的分子式是________。
(2)一定条件下，A与重铬酸钾反应最终生成B，B分子的结构仅有两种氢原子。
①A的结构简式是______________；其官能团名称是____________。
②A不能发生的反应是(填写序号字母)________。
a．取代反应b．消去反应
c．加成反应d．氧化反应
(3)与A具有相同官能团、且只有一个甲基的同分异构体有______种。
8．(2012江西南昌一模)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，16.8 g该有机物经燃烧测得生成44.0 g CO2和14.4 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键和位于分子端的—C C—键，核磁共振氢谱显示有3个峰，峰面积比为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________(填序号)。
a．H2b．Na
c．KMnO4d．Br2
(4)有机物B是A的同分异构体，1 mol B可以与1 mol Br2加成，该有机物所有碳原子在同一平面上，没有顺反异构现象，则B的结构简式为__________。
9．(高考集萃)(1)(2012课标全国理综)①CH3的化学名称为________；
②的同分异构体中含有苯环且能发生银镜反应的共有________种，其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢，且峰面积比为2∶2∶1的是________________(写结构简式)。
(2)(2012江苏化学)①化合物的含氧官能团为________和________(填官能团的名称)。
②写出同时满足下列条件的B()的一种同分异构体的结构简式____________________。
Ⅰ.分子含有两个苯环；
Ⅱ.分子有7个不同化学环境的氢；
Ⅲ.不能与FeCl3溶液发生显色反应，但水解产物之一能发生此反应。
(3)(2012天津理综)的分子式为________；写出同时满足下列条件的链状同分
异构体的结构简式：________________________。
①核磁共振氢谱有2个吸收峰②能发生银镜反应
10．F()有多种同分异构体，写出满足下列条件的两种同分异
构体的结构简式。
①属于酯类，且能发生银镜反应。
②苯环上的一氯取代物只有两种结构。
③分子结构中只有两个甲基。
________________﹑__________________。
11．(1)甲()中不含氧原子的官能团是__________；下列试剂
能与甲反应而褪色的是________(填标号)。
a．Br2/CCl4溶液
b．石蕊溶液
c．酸性KMnO4溶液
(2)甲的同分异构体有多种，写出其中一种不含甲基的羧酸的结构简式：____________。
(3)化合物丁仅含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为110。丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，且丁分子中烃基上的一氯取代物只有一种。则丁的结构简式为______________。
12．(2012北京东城期末)某同学用苯甲醛和氢氧化钾溶液制得苯甲醇和一种钾盐(用X 表示)的混合溶液。资料显示，苯甲醇易溶于乙醚(无色液体，微溶于水)、乙醇等有机溶剂，在水中溶解度较小。请回答：
(1)从混合溶液中分离出X溶液的实验方法是________(写出一种即可)。
(2)X溶液用盐酸酸化并冷却后得酸Y的粗产品，进而用水重结晶得Y。由此可知________(填序号)。
a．Y在水中的溶解度受温度影响较大
b．杂质氯化钾在水中的溶解度较大，易于除去
c．Y在冷的溶液中溶解度大，在热的溶液中溶解度小
(3)质谱图显示Y的相对分子质量是122。该同学称取12.2 g Y并将其完全氧化。测得生成0.3 mol H2O和0.7 mol CO2，则Y的分子式是________。红外光谱分析表明Y属于芳香族化合物，Y的名称是________。
(4)Y的属于芳香族化合物且能发生银镜反应的同分异构体有________种。
参考答案
基础梳理整合
一、1.脂环化合物芳香化合物
即时训练1
答案：(1)BD(2)ABC(3)BCD(4)E
二、1.4单双三
2．相似CH2
3．(1)分子式结构
即时训练2
答案：(1)35(2)4(3)4(4)3
即时训练3
答案：(1)2,2-二甲基-3-乙基戊烷(2)乙苯(3)3-甲基-1丁烯
(4)3-甲基2-丁醇(5)对甲基苯酚(或4-甲基苯酚)
四、1.(1)液较强相差较大
(2)互不相溶溶解度
2．(1)①碳、氢氧硫②碳、氢氧实验
3．(1)醛基(2)化学键官能团种类
即时训练4
C4H10O C4H10O(CH3)3C—OH
核心归纳突破
【例1】答案：(1)分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式为C5H12O x(x＝0,1,2，…)
(2)C5H12O4
(3)羟
(4)C(CH2OH)4
(5)＋4H182O C(CH2OH)4＋4CH3CO18OH
【例2－1】C解析：C5H10O2属于酯类，所以分子中一定含有酯基(—COO—)，具有的结构可能为H—COO—C4H9、CH3—COO—C3H7、C2H5—COO—C2H5、C3H7—COO—CH3，它们具有的同分异构体数分别为4、2、1、2，所以共有9种。
(上述中的任一种)
演练巩固提升
1．D解析：A、B、C选项正确的命名分别为1,3丁二烯、2丁醇、2甲基苯酚(或邻
甲基苯酚)，只有D选项正确。
2．D解析：根据名称写出结构简式，分别为、
等效氢的种类分别为1、4、4、3，所以D选项正确。
3．C解析：A选项，补上氢原子，查出C、H、O原子，可知正确；B选项，找出对
称面，如图，，①、②、③、④位置上的氢原子数目分别为2、4、4、6，正确；C选项，酚羟基的邻位氢原子有四个，故1 mol双酚A消耗4 mol Br2，错误；D选项，苯环与足量氢气发生加成，最后只含有醇羟基，正确。
4．答案：(1)加成反应(2)b
羧基(其他合理答案也可)
6．答案：(1)羧基、羟基(2)Cu/O2加热或CuO加热氧化反应、中和反应
(4)3
7．答案：(1)C5H10O3(2)①羟基、羧基②bc(3)6
8．答案：(1)C5H8O(2)(3)abcd
(4)
9．答案：(1)①甲苯②13
11．答案：(1)碳碳双键(或)ac
(2)CH2===CH—CH2—CH2—COOH
(3)HO OH
12．答案：(1)萃取或蒸馏(2)ab(3)C7H6O2苯甲酸(4)4