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考点一 同分异构体书写
例1 分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,若不考虑立体异构,这些醇和酸重新组合可形成的酯共有( )
A.15种 B.28种
C.32种 D.40种
错解 A或B
错因分析 不会用分类法将组成酯的酸、醇进行分类;或审题错误,误认为C5H10O2属于酯类的同分异构体。
正解 审题时,注意两个问题:一是该有机物水解生成醇和羧酸的种类;二是这些水解产物重新发生酯化反应,可以交叉形成新酯,需要借用数学排列组合知识。根据碳原子数组合醇和羧酸的碳原子数,有如下几种类型(醇+羧酸型)。
从上表可知,羧酸一共5种,醇一共8种,根据排列组合知识,最多组成酯共计:5×8种=40种。
答案 D
点拨 本题考查酯化反应和酯的水解反应原理,引入数学分类讨论和排列组合思想。从化学角度看,侧重考查物质分类思想。易错点击:在考试背景下,不宜逐一写出重新组成的酯。重新组成的40种酯属于同一类物质,但不是同分异构体。C5H10O2的酯类同分异构体有9种,还有羧酸、羟醛、烯醇等同分异构体。
例2 某单官能团有机化合物,只含碳、氢、氧三种元素,相对分子质量为58,完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O。它可能的结构共有(不考虑立体异构)( )
A. 4种 B. 5种 C. 6种 D. 7种
错解 C
错因分析 忽视单官能团分类或缺乏官能团推导方法,漏掉环氧烷烃结构。由于本题限制“单官能团”,不能写丙烯醇(CH2=CH—CH2OH)。
正解 依题意,该有机物中碳、氢原子个数之比为1∶2,设其通式为CnH2nOx,12n+2n+16x=58,讨论:当x=1,则14n=42,n=3,有机物分子式为C3H6O;当x=2,14n=26,不合题意,舍去。所以,该有机物分子式为C3H6O。该有机物的不饱和度为Ω=1,说明该有机物分子含一个双键或一个环。由于该有机物含单官能团,若分子含碳氧双键,则有机物可能是CH3CH2CHO(丙醛)、[O] [CH3—C—CH3] (丙酮);若含环有机物,则 [CH2][O][CH2][CH2]或 [O](环氧丙烷)、[OH] [CH2][CH2][CH]或[OH] (环丙醇)、[CH3] [CH2][O][CH]或 [CH3][O](甲基环氧乙烷)。
答案 B
点拨 本题考查有机物分子式推断与同分异构体书写。解本题技巧:根据不饱和度,确定可能的有机物结构:(1)含碳氧双键(羰基),等碳原子数的醛和酮互为同分异构体;(2)环状有机物,一个有机环的不饱和度为1。由于环烷烃不属于必修有机化学内容,多数同学不容易突破思维定势。
考点二 有机物物理性质
例3 下列有机化合物中沸点最高的是( )
A.乙烷 B.乙烯 C.乙醇 D.乙酸
错解 C
错因分析 忽视乙酸能形成分子间氢键,且乙酸相对分子质量大于乙醇的相对分子质量。
正解 常温常压下,乙烷和乙烯呈气态,乙醇和乙酸存在分子间氢键,且乙酸分子间氢键较强,乙酸的沸点最高。
答案 D
点拨 有机物的沸点与相对分子质量、氢键等因素有关,能形成氢键的有机物有醇、羧酸。由于氢键的影响,使有机物的溶解度增大、沸点升高、形成聚合分子,如HCOOH、CH3COOH都易形成二聚分子;甘油、葡萄糖含多个羟基,使其易溶于水。
考点三 醇羧基、酚羟基和羧基
例4 药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得:
[COOH
O—CO—CH3][+HO— —NH—CO—CH3→] [CO—O— —NH—CO—CH3
O—CO—CH3][+H2O][乙酰水杨酸][对乙酰氨基酚][贝诺酯]
下列有关叙述正确的是( )
A.贝诺酯分子中有三种含氧官能团
B.可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚
C.乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3 溶液反应
D.贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终生成乙酰水杨酸钠和对乙酰氨基酚钠
错解 C
错因分析 忽视酚羟基、羧基电离H+能力的差异。或忽视酚、羧酸、碳酸的酸性强弱排序。
正解 贝诺酯分子中有酯基和羰基这两种含氧官能团,A项错误;对乙酰氨基酚含酚羟基,可以用氯化铁溶液检验,B项正确;对乙酰氨基酚不含有羧基,不能与碳酸氢钠反应,C项错误;贝诺酯与足量氢氧化钠反应,两个酯基均水解,D项错误。
答案 B
点拨 本题考查有机物结构与性质,涉及酯、酸、酚、肽等。酚羟基能和钠、氢氧化钠、碳酸钠反应,不能和碳酸氢钠反应;醇羟基能和钠反应,不能和氢氧化钠、碳酸氢钠反应;羧基能和碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、钠都能发生反应。醇在浓硫酸,加热条件下能和羧酸发生酯化反应;而通常条件下酚不能直接与羧酸发生酯化反应。
考点四 醇消去和卤代烃消去反应
例5 有机物X和Y可作为“分子伞”给药载体的伞面和中心支撑架(未表示出原子或原子团的空间排列)。
[HO][HO][OH][X(C24H40O5) ][Y][COOH][HN][CH2CH2CH2NH2][CH2CH2CH2NH2]
下列叙述错误的是( )
A.1 mol X在浓硫酸作用下发生消去反应,最多生成3 mol H2O
B.1 mol Y发生类似酯化的反应,最多消耗2 mol X C.X与足量HBr反应,所得有机物的分子式为C24H37O2Br3
D.Y和癸烷的分子链均呈锯齿形,但Y的极性较强
错解 A
错因分析 忽视醇消去反应条件,在X键线式中羟基相连的碳原子上有1个氢原子省略。
正解 1 mol X中含有3 mol醇羟基,因此在浓硫酸作用下发生消去反应时,最多可生成3 mol H2O,A项正确;Y的—NH2与—NH—中H原子可与X中的羧基发生类似酯化反应的取代反应,结合X、Y结构简式可知,1 mol Y发生类似酯化反应的反应,最多可消耗3 mol X,B项错误;X与HBr在一定条件下反应时,—Br取代X中—OH,C项正确;Y中含有氨基,因此极性大于癸烷,D项正确。
答案 B
点拨 键线式结构中,往往省去了氢原子和碳原子,一个拐点代表1个碳原子。每个碳原子能形成4个共价键(双键视为2个键,三键视为3个键),不足四个键,补齐化学键,然后确定有机物分子式、官能团结构特点。醇分子中,与羟基相连的碳原子上有氢原子的,能发生催化氧化(氧气,铜/加热),邻位碳原子上有氢原子的,能发生消去反应。有几种不同的氢原子就能形成几种不同的碳碳双键。
考点五 有机实验基本操作
例6 用下图所示装置检验乙烯时不需要除杂的是( )
错解 A或D
错因分析 忽视乙醇易挥发,且能被酸性高锰酸钾溶液氧化,错选A;忽视浓硫酸与乙醇反应时有二氧化硫杂质产生,错选D。
正解 乙烯中的杂质为乙醇,乙醇可使KMnO4褪色,A项必须用水除去。乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色,B项不需除去。乙烯中杂质为乙醇、SO2和CO2。其中乙醇、SO2均可使KMnO4褪色,C项用氢氧化钠溶液除去;尽管乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色,但SO2在有H2O(g)存在的情况下能使Br2的CCl4溶液褪色,C项用氢氧化钠溶液除去。
答案 B
点拨 有机实验基本操作包括混合物分离、提纯,有机物检验等。分离有机物常用洗气、蒸馏、分液等。检验有机物要考虑杂质干扰,有机反应比较复杂,其副产物较多,抓住反应条件,挖掘可能产生的杂质。
考点六 有机反应类型
例7 香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料,其结构简式如下。下列有关香叶醇的叙述正确的是( )
[CH2CH2C=CHCH2OH][CH3][H3C][CH3][C][CH] [OH]
香叶醇的键线式 香叶醇的结构简式
A.香叶醇的分子式为C10H18O
B.不能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.不能是酸性高锰酸钾溶液褪色
D.能发生加成反应不能发生取代反应
错解 D
错因分析 忽视酯化反应就是取代反应的一种。
正解 如图是香叶醇的键线式,每个碳形成四个键,补充碳、氢原子得到结构简式,它的分子式为C10H18O,A项正确;因为香叶醇有双键,可以使溴的四氯化碳溶液褪色,B项错误。因为香叶醇有双键、醇羟基,可以使高锰酸钾溶液褪色,C项错误。香叶醇有醇羟基,可以发生酯化反应(取代反应的一种),D项错误。
答案 A
点拨 本题考查碳碳双键和醇羟基的性质,有什么官能团就能发生对应的特征反应。有机反应类型主要有:取代反应,包括卤代、硝化、酯化、水解等;加成反应,包括碳碳双键、苯环、碳碳三键、碳氮三键、碳氧双键等;消去反应,包括卤代烃、醇消去反应。
考点七 苯环、烃环、酯环、肽环、醚环
例8 莽草酸可用于合成药物达菲,其结构简式如图,下列关于莽草酸的说法正确的是( )
[—C—OH][OH][HO][HO—] [O]
A.分子式为C7H6O5
B.分子中含有两种官能团
C.可发生加成和取代反应
D.在水溶液中羟基和羧基均能电离出氢离子
错解 D
错因分析 如果将莽草酸分子中烯环误认为是苯环,认为酚羟基、羧基都能电离,会错选D。
正解 根据莽草酸的结构式可确定其分子式为:C7H10O5,需要注意不存在苯环,A项错误;有三种官能团:羧基、羟基、碳碳双键,B项错误;碳碳双键可以被加成,羧基、羟基可发生酯化反应,C项正确;在水溶液中羧基可以电离出H+,羟基不能发生电离,D项错误。
答案 C
点拨 本题考查有机物结构与性质。涉及羧基、醇羟基和碳碳双键。
例1 分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,若不考虑立体异构,这些醇和酸重新组合可形成的酯共有( )
A.15种 B.28种
C.32种 D.40种
错解 A或B
错因分析 不会用分类法将组成酯的酸、醇进行分类;或审题错误,误认为C5H10O2属于酯类的同分异构体。
正解 审题时,注意两个问题:一是该有机物水解生成醇和羧酸的种类;二是这些水解产物重新发生酯化反应,可以交叉形成新酯,需要借用数学排列组合知识。根据碳原子数组合醇和羧酸的碳原子数,有如下几种类型(醇+羧酸型)。
从上表可知,羧酸一共5种,醇一共8种,根据排列组合知识,最多组成酯共计:5×8种=40种。
答案 D
点拨 本题考查酯化反应和酯的水解反应原理,引入数学分类讨论和排列组合思想。从化学角度看,侧重考查物质分类思想。易错点击:在考试背景下,不宜逐一写出重新组成的酯。重新组成的40种酯属于同一类物质,但不是同分异构体。C5H10O2的酯类同分异构体有9种,还有羧酸、羟醛、烯醇等同分异构体。
例2 某单官能团有机化合物,只含碳、氢、氧三种元素,相对分子质量为58,完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O。它可能的结构共有(不考虑立体异构)( )
A. 4种 B. 5种 C. 6种 D. 7种
错解 C
错因分析 忽视单官能团分类或缺乏官能团推导方法,漏掉环氧烷烃结构。由于本题限制“单官能团”,不能写丙烯醇(CH2=CH—CH2OH)。
正解 依题意,该有机物中碳、氢原子个数之比为1∶2,设其通式为CnH2nOx,12n+2n+16x=58,讨论:当x=1,则14n=42,n=3,有机物分子式为C3H6O;当x=2,14n=26,不合题意,舍去。所以,该有机物分子式为C3H6O。该有机物的不饱和度为Ω=1,说明该有机物分子含一个双键或一个环。由于该有机物含单官能团,若分子含碳氧双键,则有机物可能是CH3CH2CHO(丙醛)、[O] [CH3—C—CH3] (丙酮);若含环有机物,则 [CH2][O][CH2][CH2]或 [O](环氧丙烷)、[OH] [CH2][CH2][CH]或[OH] (环丙醇)、[CH3] [CH2][O][CH]或 [CH3][O](甲基环氧乙烷)。
答案 B
点拨 本题考查有机物分子式推断与同分异构体书写。解本题技巧:根据不饱和度,确定可能的有机物结构:(1)含碳氧双键(羰基),等碳原子数的醛和酮互为同分异构体;(2)环状有机物,一个有机环的不饱和度为1。由于环烷烃不属于必修有机化学内容,多数同学不容易突破思维定势。
考点二 有机物物理性质
例3 下列有机化合物中沸点最高的是( )
A.乙烷 B.乙烯 C.乙醇 D.乙酸
错解 C
错因分析 忽视乙酸能形成分子间氢键,且乙酸相对分子质量大于乙醇的相对分子质量。
正解 常温常压下,乙烷和乙烯呈气态,乙醇和乙酸存在分子间氢键,且乙酸分子间氢键较强,乙酸的沸点最高。
答案 D
点拨 有机物的沸点与相对分子质量、氢键等因素有关,能形成氢键的有机物有醇、羧酸。由于氢键的影响,使有机物的溶解度增大、沸点升高、形成聚合分子,如HCOOH、CH3COOH都易形成二聚分子;甘油、葡萄糖含多个羟基,使其易溶于水。
考点三 醇羧基、酚羟基和羧基
例4 药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得:
[COOH
O—CO—CH3][+HO— —NH—CO—CH3→] [CO—O— —NH—CO—CH3
O—CO—CH3][+H2O][乙酰水杨酸][对乙酰氨基酚][贝诺酯]
下列有关叙述正确的是( )
A.贝诺酯分子中有三种含氧官能团
B.可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚
C.乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3 溶液反应
D.贝诺酯与足量NaOH溶液共热,最终生成乙酰水杨酸钠和对乙酰氨基酚钠
错解 C
错因分析 忽视酚羟基、羧基电离H+能力的差异。或忽视酚、羧酸、碳酸的酸性强弱排序。
正解 贝诺酯分子中有酯基和羰基这两种含氧官能团,A项错误;对乙酰氨基酚含酚羟基,可以用氯化铁溶液检验,B项正确;对乙酰氨基酚不含有羧基,不能与碳酸氢钠反应,C项错误;贝诺酯与足量氢氧化钠反应,两个酯基均水解,D项错误。
答案 B
点拨 本题考查有机物结构与性质,涉及酯、酸、酚、肽等。酚羟基能和钠、氢氧化钠、碳酸钠反应,不能和碳酸氢钠反应;醇羟基能和钠反应,不能和氢氧化钠、碳酸氢钠反应;羧基能和碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、钠都能发生反应。醇在浓硫酸,加热条件下能和羧酸发生酯化反应;而通常条件下酚不能直接与羧酸发生酯化反应。
考点四 醇消去和卤代烃消去反应
例5 有机物X和Y可作为“分子伞”给药载体的伞面和中心支撑架(未表示出原子或原子团的空间排列)。
[HO][HO][OH][X(C24H40O5) ][Y][COOH][HN][CH2CH2CH2NH2][CH2CH2CH2NH2]
下列叙述错误的是( )
A.1 mol X在浓硫酸作用下发生消去反应,最多生成3 mol H2O
B.1 mol Y发生类似酯化的反应,最多消耗2 mol X C.X与足量HBr反应,所得有机物的分子式为C24H37O2Br3
D.Y和癸烷的分子链均呈锯齿形,但Y的极性较强
错解 A
错因分析 忽视醇消去反应条件,在X键线式中羟基相连的碳原子上有1个氢原子省略。
正解 1 mol X中含有3 mol醇羟基,因此在浓硫酸作用下发生消去反应时,最多可生成3 mol H2O,A项正确;Y的—NH2与—NH—中H原子可与X中的羧基发生类似酯化反应的取代反应,结合X、Y结构简式可知,1 mol Y发生类似酯化反应的反应,最多可消耗3 mol X,B项错误;X与HBr在一定条件下反应时,—Br取代X中—OH,C项正确;Y中含有氨基,因此极性大于癸烷,D项正确。
答案 B
点拨 键线式结构中,往往省去了氢原子和碳原子,一个拐点代表1个碳原子。每个碳原子能形成4个共价键(双键视为2个键,三键视为3个键),不足四个键,补齐化学键,然后确定有机物分子式、官能团结构特点。醇分子中,与羟基相连的碳原子上有氢原子的,能发生催化氧化(氧气,铜/加热),邻位碳原子上有氢原子的,能发生消去反应。有几种不同的氢原子就能形成几种不同的碳碳双键。
考点五 有机实验基本操作
例6 用下图所示装置检验乙烯时不需要除杂的是( )
错解 A或D
错因分析 忽视乙醇易挥发,且能被酸性高锰酸钾溶液氧化,错选A;忽视浓硫酸与乙醇反应时有二氧化硫杂质产生,错选D。
正解 乙烯中的杂质为乙醇,乙醇可使KMnO4褪色,A项必须用水除去。乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色,B项不需除去。乙烯中杂质为乙醇、SO2和CO2。其中乙醇、SO2均可使KMnO4褪色,C项用氢氧化钠溶液除去;尽管乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色,但SO2在有H2O(g)存在的情况下能使Br2的CCl4溶液褪色,C项用氢氧化钠溶液除去。
答案 B
点拨 有机实验基本操作包括混合物分离、提纯,有机物检验等。分离有机物常用洗气、蒸馏、分液等。检验有机物要考虑杂质干扰,有机反应比较复杂,其副产物较多,抓住反应条件,挖掘可能产生的杂质。
考点六 有机反应类型
例7 香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料,其结构简式如下。下列有关香叶醇的叙述正确的是( )
[CH2CH2C=CHCH2OH][CH3][H3C][CH3][C][CH] [OH]
香叶醇的键线式 香叶醇的结构简式
A.香叶醇的分子式为C10H18O
B.不能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.不能是酸性高锰酸钾溶液褪色
D.能发生加成反应不能发生取代反应
错解 D
错因分析 忽视酯化反应就是取代反应的一种。
正解 如图是香叶醇的键线式,每个碳形成四个键,补充碳、氢原子得到结构简式,它的分子式为C10H18O,A项正确;因为香叶醇有双键,可以使溴的四氯化碳溶液褪色,B项错误。因为香叶醇有双键、醇羟基,可以使高锰酸钾溶液褪色,C项错误。香叶醇有醇羟基,可以发生酯化反应(取代反应的一种),D项错误。
答案 A
点拨 本题考查碳碳双键和醇羟基的性质,有什么官能团就能发生对应的特征反应。有机反应类型主要有:取代反应,包括卤代、硝化、酯化、水解等;加成反应,包括碳碳双键、苯环、碳碳三键、碳氮三键、碳氧双键等;消去反应,包括卤代烃、醇消去反应。
考点七 苯环、烃环、酯环、肽环、醚环
例8 莽草酸可用于合成药物达菲,其结构简式如图,下列关于莽草酸的说法正确的是( )
[—C—OH][OH][HO][HO—] [O]
A.分子式为C7H6O5
B.分子中含有两种官能团
C.可发生加成和取代反应
D.在水溶液中羟基和羧基均能电离出氢离子
错解 D
错因分析 如果将莽草酸分子中烯环误认为是苯环,认为酚羟基、羧基都能电离,会错选D。
正解 根据莽草酸的结构式可确定其分子式为:C7H10O5,需要注意不存在苯环,A项错误;有三种官能团:羧基、羟基、碳碳双键,B项错误;碳碳双键可以被加成,羧基、羟基可发生酯化反应,C项正确;在水溶液中羧基可以电离出H+,羟基不能发生电离,D项错误。
答案 C
点拨 本题考查有机物结构与性质。涉及羧基、醇羟基和碳碳双键。