论文部分内容阅读
解答有机推断的关键是找准突破口，即“题眼”，找“题眼”的方法很多，而有一类“题眼”也是屡见不鲜，即“无机物用量”。下面我们谈谈此类问题的常规考查方式。
一、判断有机物中官能团的种类
例1 有机物A是植物挥发油的一种成分。对其分子组成结构的研究中发现：A的相对分子质量不超过150；其中C、O的质量分数分别为80.60％、11.94％，且A完全燃烧的产物只有CO2和H2O。根据以上信息回答下列问题：
（1）A的摩尔质量为 ，其分子式为 ；
（2）光谱分析发现A中不含—CH3，苯环上的一氯取代物只有2种；1 mol A与足量的溴水反应，最多消耗3 mol Br2。则A的结构简式为 ；
（3）若A的同分异构体中，苯环上有两个的取代基，位置与A相同，且1 mol 该物质与足量新制Cu（OH）2悬浊液反应时，最多消耗2.5 mol的Cu（OH）2，请写出A的同分异构体可能的结构简式： 。
解析 （1）从氧原子个数进行讨论，易得出A的摩尔质量为134 g·mol-1，并进一步求出A的分子式为C9H10O。（2）A的不饱和度为5，A的结构有三种可能：含有一个苯环的醛、含有一个苯环的酮或含有一个苯环，一个碳碳双键和一个羟基的醇或酚。但1 mol A最多能消耗3 mol Br2，则排除前两种情况；又A中无甲基，且苯环上的一氯代物只有2种，可推知A为：HO— —CH2CH=CH2。（3）该有机物能与Cu（OH）2反应，而且分子中只含有一个氧原子，可推知其中有一个醛基，再结合题意知其可能结构简式为：
CH3— —CH2CHO或C2H5— —CHO。
点评 这是一类典型的依据无机物的用量来推导官能团种类的题目。解决这类试题的关键是要明确不同的无机物能与哪些官能团发生反应， 再结合题目所给的限制条件逐一排除，从而得出正确答案。第（2）题出现的错误主要是HO— —CH2CH=CH2。其原因是，许多同学忽略了以前学过的碳碳双键也能与溴水发生加成反应。第（3）题有很多同学不敢做，原因是忽略了Cu（OH）2将—CHO氧化成—COOH以后，新生成的—COOH又会消耗0.5 mol Cu（OH）2。需要说明的是，教材上之所以在书写CH3CHO与Cu（OH）2反应的方程式时，将产物写成CH3COOH，是因为要强调反应中生成的直接氧化产物，但本题中用“最多”来暗示还要发生进一步的反应。
二、判断有机物中官能团的数量
例2 A～I均为有机化合物，它们之间的转化关系如图所示：
[F][A
（C7H13ClO3）][NaOH的水溶液][B][C（C4H10O2）][H+][E
（C3H6O3）][Cu/O2/△]
实验表明：E分子中含有甲基，且等物质的量的E分别与足量NaHCO3和Na反应，产生气体的物质的量之比为1:1,1 mol F与足量的新制Cu（OH）2在加热时充分反应,生成2 mol 红色沉淀。分析并回答下列问题：
（1）A中含氧官能团的名称为 ；
（2）E的结构简式为 ；
（3）E的同分异构体M，1 mol M最多能与1 mol H2反应，与足量的Na反应时，1 mol M能产生标况下的气体11.2 L,则符合上述条件的M有 种；
（4）C的结构简式为 。
解析 （1）注意仅指“含氧”的官能团，故为烃基和酯基。（2）E能与NaHCO3反应，说明E中含有—COOH；又能与Na反应，且等量的E分别与NaHCO3和Na反应时生成的气体体积相等，所以E中必定还有一个—OH；又E中有—CH3，所以E的结构简式为CH3CH（OH）COOH。（3）由于1 mol M能与1 mol H2加成,结合分子式为C3H6O3,可推知M中可能有碳碳双键、醛基或酮等；又1 mol M与Na反应生成标况下的11.2 L H2，即0.5 mol H2,说明M中还有一个—OH，所以M可能的结构有：HOCH2OCH2CHO、CH3OCH（OH）CHO、HOCH2COCH2OH，共3种。（4）由于1 mol F与足量的Cu（OH）2反应能生成2 mol红色沉淀，即Cu2O,则F中有两个—CHO，从而推出C中含有两个在链端的—OH，所以C的结构简式为:HOCH2CH2CH2CH2OH或HOCH2CH（CH3）CH2OH。
点评 解答这类题目的关键是要清楚它们之间反应量的关系，即掌握反应机理。例如，充分反应时，1 mol NaHCO3消耗1 mol —COOH；1 mol Na2CO3需要消耗2 mol —COOH。本题第（3）问的主要错误是出现CH3CH（OH）CHO结构，原因是没有看出该结构的实质为甲酸酯，而酯中的碳氧双键不与H2加成。
三、对多个官能团性质的综合考查
例3 根据图示填空
[NaHCO3][Ag(NH3)2OH/△][Br2][足量NaOH溶液/△][（F的碳原子在一条线）][H+/△][H2(足量)
Ni(催化剂)/△][（H是环状化合物）] [C][F][B][A][E
][G][H]
（1）化合物A含有的官能团是 ；
（2）E转变成F时，发生的反应类型有 ；
（3）1 mol A能与2 mol H2反应生成1 mol G，其化学方程式为 。
解析 （1）与A反应的三种无机物为NaHCO3、Ag（NH3）2OH和H2，可推知A中含有的官能团为羧基、醛基和碳碳双键。（2）据题意，易推出A的结构简式为OHCCH=CHCOOH，并进一步推出E为：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，所以E→F反应的方程式为：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH→NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H2O，其中分别发生了消去反应与中和反应。
（3）OHCCH=CHCOOH+2H2[△][Ni] HOCH2CH2CH2COOH，注意醛基能与H2加成，但羧基不行。
点评 这类通过与无机物的反应来对有机物的多个官能团性质的综合考查试题，通常以要求书写化学方程式的形式呈现，其关键是要熟练掌握各类物质间反应的条件和机理，同学们常易犯的错误是顾此失彼。例如，第（3）题，如果受F结构的影响，分析时没有注意到NaOH在与—Br反应的同时，也与—COOH发生了反应，不仅第（3）题做错，第（2）题也就错了。
总之，熟练解答与无机物用量有关的有机推断题，必须理解并掌握无机物与有机物的各种官能团之间所发生的反应原理，如Na能与醇羟基、酚羟基和羧基发生分别以1:1的物质的量之比反应；Br2能与酚羟基的邻、对位的氢原子发生3:1的取代反应，与碳碳双键或碳碳三键发生1:1或2:1的加成反应；H2能与苯环发生3:1的加成反应，与碳碳双键、醛或酮发生1:1的加成反应，与碳碳三键发生2:1的加成反应；新制的Cu（OH）2与—CHO以2:1发生氧化还原反应，同时能与生产物—COOH以1:2发生中和反应；NaHCO3只能与—COOH 以1:1反应放出CO2；Na2CO3既可与羧基以1:2反应放出NaHCO3，还可与酚烃基以1:1 反应生成NaHCO3等。
【练习】
A~H均为有机化合物，它们之间的转化关系如下图所示:
[④O2/催化剂][⑥Cu、O2 /△][①Cl2/光照][Ⅰ.NaOH溶液][浓硫酸/△][Ⅱ.酸化②][③NaOH/H2O][⑤D][NaHCO3][C][F][B][A][H][D][CO2][G(C6H12O4)]
已知:[OH][—C—OH][自动脱水][—C—][O]
请回答下列问题:
（1）烃A的蒸气密度是相同状况下氢气的密度的53倍，10.6 g A在O2中完全燃烧生成9 g H2O,则A的分子简式为 ；
（2）B苯环上的一溴代物只有一种结构，且1 mol D能与2 mol NaHCO3反应，则B的结构简式为 ；
（3）写出H与足量H2在催化剂作用下发生反应的化学方程式 ；
（4）③和⑤的反应类型分别是 ；
（5）1 mol H与足量新制Cu（OH）2悬浊液反应，消耗Cu（OH）2的物质的量为 。
【参考答案】
（1）C8H10；（2）[CCl3
][CCl3] ；（3） [CH2OH][CH2OH] [Ni
△] [CHO][CHO] [+5H2]；
（4）取代反应或水解反应，酯化反应；（5）5。
一、判断有机物中官能团的种类
例1 有机物A是植物挥发油的一种成分。对其分子组成结构的研究中发现：A的相对分子质量不超过150；其中C、O的质量分数分别为80.60％、11.94％，且A完全燃烧的产物只有CO2和H2O。根据以上信息回答下列问题：
（1）A的摩尔质量为 ，其分子式为 ；
（2）光谱分析发现A中不含—CH3，苯环上的一氯取代物只有2种；1 mol A与足量的溴水反应，最多消耗3 mol Br2。则A的结构简式为 ；
（3）若A的同分异构体中，苯环上有两个的取代基，位置与A相同，且1 mol 该物质与足量新制Cu（OH）2悬浊液反应时，最多消耗2.5 mol的Cu（OH）2，请写出A的同分异构体可能的结构简式： 。
解析 （1）从氧原子个数进行讨论，易得出A的摩尔质量为134 g·mol-1，并进一步求出A的分子式为C9H10O。（2）A的不饱和度为5，A的结构有三种可能：含有一个苯环的醛、含有一个苯环的酮或含有一个苯环，一个碳碳双键和一个羟基的醇或酚。但1 mol A最多能消耗3 mol Br2，则排除前两种情况；又A中无甲基，且苯环上的一氯代物只有2种，可推知A为：HO— —CH2CH=CH2。（3）该有机物能与Cu（OH）2反应，而且分子中只含有一个氧原子，可推知其中有一个醛基，再结合题意知其可能结构简式为：
CH3— —CH2CHO或C2H5— —CHO。
点评 这是一类典型的依据无机物的用量来推导官能团种类的题目。解决这类试题的关键是要明确不同的无机物能与哪些官能团发生反应， 再结合题目所给的限制条件逐一排除，从而得出正确答案。第（2）题出现的错误主要是HO— —CH2CH=CH2。其原因是，许多同学忽略了以前学过的碳碳双键也能与溴水发生加成反应。第（3）题有很多同学不敢做，原因是忽略了Cu（OH）2将—CHO氧化成—COOH以后，新生成的—COOH又会消耗0.5 mol Cu（OH）2。需要说明的是，教材上之所以在书写CH3CHO与Cu（OH）2反应的方程式时，将产物写成CH3COOH，是因为要强调反应中生成的直接氧化产物，但本题中用“最多”来暗示还要发生进一步的反应。
二、判断有机物中官能团的数量
例2 A～I均为有机化合物，它们之间的转化关系如图所示：
[F][A
（C7H13ClO3）][NaOH的水溶液][B][C（C4H10O2）][H+][E
（C3H6O3）][Cu/O2/△]
实验表明：E分子中含有甲基，且等物质的量的E分别与足量NaHCO3和Na反应，产生气体的物质的量之比为1:1,1 mol F与足量的新制Cu（OH）2在加热时充分反应,生成2 mol 红色沉淀。分析并回答下列问题：
（1）A中含氧官能团的名称为 ；
（2）E的结构简式为 ；
（3）E的同分异构体M，1 mol M最多能与1 mol H2反应，与足量的Na反应时，1 mol M能产生标况下的气体11.2 L,则符合上述条件的M有 种；
（4）C的结构简式为 。
解析 （1）注意仅指“含氧”的官能团，故为烃基和酯基。（2）E能与NaHCO3反应，说明E中含有—COOH；又能与Na反应，且等量的E分别与NaHCO3和Na反应时生成的气体体积相等，所以E中必定还有一个—OH；又E中有—CH3，所以E的结构简式为CH3CH（OH）COOH。（3）由于1 mol M能与1 mol H2加成,结合分子式为C3H6O3,可推知M中可能有碳碳双键、醛基或酮等；又1 mol M与Na反应生成标况下的11.2 L H2，即0.5 mol H2,说明M中还有一个—OH，所以M可能的结构有：HOCH2OCH2CHO、CH3OCH（OH）CHO、HOCH2COCH2OH，共3种。（4）由于1 mol F与足量的Cu（OH）2反应能生成2 mol红色沉淀，即Cu2O,则F中有两个—CHO，从而推出C中含有两个在链端的—OH，所以C的结构简式为:HOCH2CH2CH2CH2OH或HOCH2CH（CH3）CH2OH。
点评 解答这类题目的关键是要清楚它们之间反应量的关系，即掌握反应机理。例如，充分反应时，1 mol NaHCO3消耗1 mol —COOH；1 mol Na2CO3需要消耗2 mol —COOH。本题第（3）问的主要错误是出现CH3CH（OH）CHO结构，原因是没有看出该结构的实质为甲酸酯，而酯中的碳氧双键不与H2加成。
三、对多个官能团性质的综合考查
例3 根据图示填空
[NaHCO3][Ag(NH3)2OH/△][Br2][足量NaOH溶液/△][（F的碳原子在一条线）][H+/△][H2(足量)
Ni(催化剂)/△][（H是环状化合物）] [C][F][B][A][E
][G][H]
（1）化合物A含有的官能团是 ；
（2）E转变成F时，发生的反应类型有 ；
（3）1 mol A能与2 mol H2反应生成1 mol G，其化学方程式为 。
解析 （1）与A反应的三种无机物为NaHCO3、Ag（NH3）2OH和H2，可推知A中含有的官能团为羧基、醛基和碳碳双键。（2）据题意，易推出A的结构简式为OHCCH=CHCOOH，并进一步推出E为：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，所以E→F反应的方程式为：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH→NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H2O，其中分别发生了消去反应与中和反应。
（3）OHCCH=CHCOOH+2H2[△][Ni] HOCH2CH2CH2COOH，注意醛基能与H2加成，但羧基不行。
点评 这类通过与无机物的反应来对有机物的多个官能团性质的综合考查试题，通常以要求书写化学方程式的形式呈现，其关键是要熟练掌握各类物质间反应的条件和机理，同学们常易犯的错误是顾此失彼。例如，第（3）题，如果受F结构的影响，分析时没有注意到NaOH在与—Br反应的同时，也与—COOH发生了反应，不仅第（3）题做错，第（2）题也就错了。
总之，熟练解答与无机物用量有关的有机推断题，必须理解并掌握无机物与有机物的各种官能团之间所发生的反应原理，如Na能与醇羟基、酚羟基和羧基发生分别以1:1的物质的量之比反应；Br2能与酚羟基的邻、对位的氢原子发生3:1的取代反应，与碳碳双键或碳碳三键发生1:1或2:1的加成反应；H2能与苯环发生3:1的加成反应，与碳碳双键、醛或酮发生1:1的加成反应，与碳碳三键发生2:1的加成反应；新制的Cu（OH）2与—CHO以2:1发生氧化还原反应，同时能与生产物—COOH以1:2发生中和反应；NaHCO3只能与—COOH 以1:1反应放出CO2；Na2CO3既可与羧基以1:2反应放出NaHCO3，还可与酚烃基以1:1 反应生成NaHCO3等。
【练习】
A~H均为有机化合物，它们之间的转化关系如下图所示:
[④O2/催化剂][⑥Cu、O2 /△][①Cl2/光照][Ⅰ.NaOH溶液][浓硫酸/△][Ⅱ.酸化②][③NaOH/H2O][⑤D][NaHCO3][C][F][B][A][H][D][CO2][G(C6H12O4)]
已知:[OH][—C—OH][自动脱水][—C—][O]
请回答下列问题:
（1）烃A的蒸气密度是相同状况下氢气的密度的53倍，10.6 g A在O2中完全燃烧生成9 g H2O,则A的分子简式为 ；
（2）B苯环上的一溴代物只有一种结构，且1 mol D能与2 mol NaHCO3反应，则B的结构简式为 ；
（3）写出H与足量H2在催化剂作用下发生反应的化学方程式 ；
（4）③和⑤的反应类型分别是 ；
（5）1 mol H与足量新制Cu（OH）2悬浊液反应，消耗Cu（OH）2的物质的量为 。
【参考答案】
（1）C8H10；（2）[CCl3
][CCl3] ；（3） [CH2OH][CH2OH] [Ni
△] [CHO][CHO] [+5H2]；
（4）取代反应或水解反应，酯化反应；（5）5。