■河南省鄢陵縣第一高級(jí)中學(xué) 馮存良

化學(xué)篇

曉成鍵特征 斷反應(yīng)類(lèi)型

■河南省鄢陵縣第一高級(jí)中學(xué) 馮存良

根據(jù)碳原子的成鍵特點(diǎn),可以進(jìn)行同分異構(gòu)體、同系物和有機(jī)物化學(xué)用語(yǔ)的考查。同分異構(gòu)體和常見(jiàn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型的判斷,在選擇題和非選擇題中都可以考查。同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)和數(shù)目的判斷是高考考查的熱點(diǎn),也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。官能團(tuán)與常見(jiàn)有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型的關(guān)系,以及反應(yīng)條件與反應(yīng)類(lèi)型的關(guān)系,是高考?？键c(diǎn)。

一、碳原子的成鍵特征、同系物和同分異構(gòu)體

1.有機(jī)物中碳原子的成鍵特征。

(1)碳原子的最外層有4個(gè)電子,可與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,而且碳原子之間也能相互形成共價(jià)鍵。

(2)碳原子不僅可以形成單鍵,還可以形成雙鍵或三鍵。

(3)多個(gè)碳原子可以相互結(jié)合形成碳鏈,也可以形成碳環(huán),碳鏈或碳環(huán)上還可以連有支鏈。

某烴的組成為C15H24,分子結(jié)構(gòu)非常對(duì)稱(chēng),實(shí)驗(yàn)證明該烴中僅存在三種基團(tuán):乙烯基()、亞甲基()和次甲基(),并且乙烯基和次甲基之間必須通過(guò)亞甲基相連。當(dāng)該烴含有單環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí),分子中的乙烯基和亞甲基的個(gè)數(shù)依次為( )。

A.2、3

B.3、3

C.4、6

D.3、6

解析:乙烯基和次甲基之間必須通過(guò)亞甲基相連,即 CH==C H

2,再根據(jù)不飽和度的計(jì)算公式,算出有機(jī)物C15H24的不飽和度為4,其中有一個(gè)單環(huán)結(jié)構(gòu),因此還有3個(gè)碳碳雙鍵,即3個(gè)基團(tuán),又因?yàn)樵摕N的分子結(jié)構(gòu)非常對(duì)稱(chēng),剩余部分只能是才能連成單環(huán),再根據(jù)烴的分子C15H24中的碳、 氫 原 子 數(shù),列 方 程 可 求 出的個(gè)數(shù)和 CH2的個(gè)數(shù)都為 3,注意中也有一個(gè)亞甲基。因此分子總共有6個(gè)亞甲基,從而可知該 有 機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

答案:D

2.同系物。

(1)定義:結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱(chēng)為同系物。

(2)特點(diǎn)。

(3)同系物的化學(xué)性質(zhì)相似,物理性質(zhì)呈現(xiàn)一定的遞變規(guī)律。

下列物質(zhì)一定屬于同系物的是( )。

A.⑦⑧

B.⑤⑦

C.①②③

D.④⑥⑧

解析:同系物要求結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差若干個(gè)CH2原子團(tuán),只有⑤和⑦符合條件。

答案:B

3.同分異構(gòu)體。

(1)具有相同的分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的化合物互稱(chēng)為同分異構(gòu)體。

(2)特點(diǎn)。

①分子式相同,相對(duì)分子質(zhì)量相同。但相對(duì)分子質(zhì)量相同的化合物不一定是同分異構(gòu)體。

②同分異構(gòu)體的最簡(jiǎn)式相同。但最簡(jiǎn)式相同的化合物不一定是同分異構(gòu)體,如C2H4與C3H6(環(huán)丙烷)。

③結(jié)構(gòu)不同,即分子中原子的連接方式不同。同分異構(gòu)體可以是同一類(lèi)物質(zhì),也可以是不同類(lèi)物質(zhì)。

(3)類(lèi)型。

分子式為C9H12的芳香烴共有( )。

A.6種

B.7種

C.8種

D.9種

解析:分類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(1)苯環(huán)連接1個(gè)基團(tuán):—CH2CH2CH3或,共2種;(2)苯環(huán)上連接1個(gè)—CH3、1個(gè)—CH2CH3,二者有鄰、間、對(duì)三種位置關(guān)系,共3種;(3)苯環(huán)上連接3個(gè)—CH3,分別在1,2,3碳位,或1,2,4碳位,或1,3,5碳位,共3種。因此分子式為C9H12的芳香烴總共有8種。

答案:C

有機(jī)物Q的分子式為C5H10O3, Q分別與足量Na、NaHCO3溶液混合后均能產(chǎn)生氣體,且生成氣體的體積比(同溫同壓)為1∶1,則Q的結(jié)構(gòu)最多有( )。

A.12種 B.10種 C.8種 D.7種

解析:能與鈉作用生成氣體說(shuō)明Q分子結(jié)構(gòu)中至少含有—OH、—COOH中的一種;能與NaHCO3溶液反應(yīng)生成氣體說(shuō)明Q分子結(jié)構(gòu)中含有—COOH;由生成氣體的量的關(guān)系知Q分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)—OH和一個(gè)—COOH。Q可視為—OH取代戊酸分子中羥基上的一個(gè)氫原子后形成的,戊酸有CH3CH2CH2CH2COOH、(CH3)2CHCH2COOH、CH3CH2CH(CH3)COOH、(CH3)3CCOOH四種,—OH取代它們分子中烴基上的一個(gè)氫原子分別得到4種、3種、4種、1種同分異構(gòu)體,故Q的結(jié)構(gòu)最多有12種。

答案:A

依題反思:①限定范圍書(shū)寫(xiě)或補(bǔ)寫(xiě),解題時(shí)要看清所限范圍,分析已知的幾個(gè)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)比聯(lián)想找出規(guī)律補(bǔ)寫(xiě),同時(shí)注意碳的四價(jià)原則和官能團(tuán)存在位置的要求。②結(jié)構(gòu)不同,要從兩個(gè)方面來(lái)考慮,一是官能團(tuán)連接順序;二是官能團(tuán)的不同。③判斷取代產(chǎn)物同分異構(gòu)體種類(lèi)的數(shù)目。其分析方法是分析有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定不同位置的氫原子種數(shù),再確定取代產(chǎn)物同分異構(gòu)體的數(shù)目。

同分異構(gòu)體的判斷方法:

首先,必須緊緊抓住分子式相同這一前提。分子式相同的化合物其組成元素、最簡(jiǎn)式、相對(duì)分子質(zhì)量一定相同。這三者必須同時(shí)具備,缺一不可。

其次,要緊緊抓住結(jié)構(gòu)不同這一核心。中學(xué)階段結(jié)構(gòu)不同應(yīng)指:①碳鏈骨架不同,稱(chēng)為碳鏈異構(gòu);②官能團(tuán)在碳鏈上的位置不同,稱(chēng)為位置異構(gòu);③官能團(tuán)種類(lèi)不同,稱(chēng)為類(lèi)別異構(gòu)或官能團(tuán)異構(gòu);④分子中原子或原子團(tuán)排列不同,空間結(jié)構(gòu)不同,稱(chēng)為空間異構(gòu)。

4.有機(jī)物結(jié)構(gòu)的表示方法。

(1)球棍模型:用來(lái)表示分子的三維空間分布的分子模型。棍代表共價(jià)鍵,球表示構(gòu)成有機(jī)物分子的原子。圖1為丙烷和乙烯的球棍模型。

圖1

(2)比例(填充)模型:用來(lái)表示分子三維空間分布和原子相對(duì)大小的分子模型。球代表原子,其大小代表原子的相對(duì)大小,球和球緊靠在一起。圖2是甲烷和乙酸的比例模型。

圖2

(3)結(jié)構(gòu)式:用元素符號(hào)和短線表示有機(jī)物分子中原子的排列和結(jié)合方式的式子。例如:乙烷、乙烯的結(jié)構(gòu)式分別為

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)單表達(dá)形式。例如丙烷、乙烯、乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分 別 為 CH3CH2CH3、 CH2CH2==、CH3CH2OH。

(5)鍵線式:碳碳鍵用線段來(lái)表示,拐點(diǎn)或端點(diǎn)表示碳原子,碳原子上的氫原子不必標(biāo)出,其他原子或其他原子上的氫原子都要標(biāo)出。例如:丙烯、正丙醇的鍵線式分別為

下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是( )。

A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷,也可以表示異丁烷

D.乙烷的電子式:

解析:A項(xiàng)為異丁烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,B項(xiàng)為丙烷分子的球棍模型,C項(xiàng)為甲烷分子的比例模型。

答案:D

二、有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型的推斷

1.有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型判斷的基本思路。

2.常見(jiàn)的反應(yīng)類(lèi)型。

(1)取代反應(yīng)——“有進(jìn)有出”。

常見(jiàn)的取代反應(yīng):烴的鹵代、芳香烴的硝化或磺化、鹵代烴的水解、醇分子間的脫水反應(yīng)、醇與氫鹵酸的反應(yīng)、酚的鹵代、酯化反應(yīng)、酯的水解以及蛋白質(zhì)的水解等。

(2)加成反應(yīng)——“只進(jìn)不出”。

常見(jiàn)的加成反應(yīng):氫氣、鹵素單質(zhì)、氫鹵酸、水等與分子中含碳碳雙鍵、碳碳三鍵的有機(jī)物發(fā)生加成反應(yīng);苯環(huán)可以與氫氣加成;醛、酮可以與H2、HCN等加成。

(3)消去反應(yīng)——“只出不進(jìn)”。

常見(jiàn)的消去反應(yīng):醇分子內(nèi)脫水、鹵代烴分子內(nèi)脫鹵化氫是中學(xué)階段必須掌握的消去反應(yīng)。

3.根據(jù)反應(yīng)條件推斷反應(yīng)類(lèi)型。

(1)在NaOH的水溶液中發(fā)生水解反應(yīng),可能是酯的水解反應(yīng)或鹵代烴的水解反應(yīng)。

(2)在NaOH的乙醇溶液中加熱,發(fā)生鹵代烴的消去反應(yīng)。

(3)在濃硫酸存在的條件下加熱,可能發(fā)生醇的消去反應(yīng)、酯化反應(yīng)、成醚反應(yīng)或硝化反應(yīng)等。

(4)能與溴水或溴的CCl4溶液反應(yīng),可能為烯烴、炔烴的加成反應(yīng)。

(5)能與H2在Ni作用下發(fā)生反應(yīng),則為烯烴、炔烴、芳香烴、醛的加成反應(yīng)或還原反應(yīng)。

(6)在O2、Cu(或Ag)、加熱(或CuO、加熱)條件下,發(fā)生醇的催化氧化反應(yīng)。

(7)與O2或新制的Cu(OH)2懸濁液或銀氨溶液反應(yīng),則該物質(zhì)發(fā)生的是—CHO的氧化反應(yīng)(如果連續(xù)兩次出現(xiàn)O2,則為醇-→醛--→羧酸的過(guò)程)。

(8)在稀硫酸存在的條件下加熱,發(fā)生酯、低聚糖、多糖等的水解反應(yīng)。

(9)在光照、X2(表示鹵素單質(zhì))條件下發(fā)生烷基上的取代反應(yīng);在Fe粉、X2條件下發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)。下列反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)的是( )。

A.①②⑤

B.③④

C.①③

D.②④⑤

解析:①為加成反應(yīng),②為氧化反應(yīng),⑤為加聚反應(yīng)。

答案:B

(責(zé)任編輯 謝啟剛)