高三化学选修5——有机物的结构、官能团、性质、分子式及反应类型

【考情导引】

全国高考有机化学试题主要以常见有机化合物的主要性质和重要用途为主体，注重了模块知识的综合，其考查内容主要有：有机物的组成、结构、性质和分类；官能团及其转化；有机物分子式和结构式的确定；同分异构体的书写；高分子化合物与单体的相互判断；有机反应类型的判断。有机化合物的结构特别是官能团与有机物的性质密切相关，决定有机物主要化学性质的是官能团，有机化学的学习主要是学习官能团代表的这类物质的共性，通过官能团推测有机化合物的性质和有机反应类型的判断，体现了化学学科学以致用的特点。

【精选例题】

例1. 聚戊二酸丙二醇酯(PPG)是一种可降解的聚酯类高分子材料,在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。PPG的一种合成路线如下:

已知:

①烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢

②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8

③E、F为相对分子质量差14的同系物,F是福尔马林的溶质

④R1CHO+R2CH2CHO

回答下列问题:

(1)A的结构简式为 。

(2)由B生成C的化学方程式为 。

(3)由E和F生成G的反应类型为 ,G的化学名称为 。

(4)①由D和H生成PPG的化学方程式为 ；

②若PPG平均相对分子质量为10000,则其平均聚合度约为 (填标号)。

a.48 b.58 c.76 d.122

(5)D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种(不含立体异构)；

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应

其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是 (写结构简式)；D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同,该仪器是 (填标号)。

a.质谱仪b.红外光谱仪c.元素分析仪d.核磁共振仪

【参考答案】(1)

(2分)

(2)

(2分)

(3)加成反应　3-羟基丙醛(或β-羟基丙醛)(每空1分,共2分)

(4)

　b(2分,1分,共3分)

(5)5　

　c(3分,2分,1分,共6分)

。

（3）E、F为相对分子质量差14的同系物，F是福尔马林的溶质，则F是甲醛，所以E是乙醛。根据已知信息④可知由E和F生成G是醛基的加成反应，G的结构简式为HOCH2CH2CHO，因此G的化学名称为3—羟基丙醛。

（4）①G与氢气发生加成反应生成H，所以H的结构简式为HOCH2CH2CH2OH。C氧化生成D，则D是戊二酸，结构简式为HOOCCH2CH2CH2COOH，则由D和H生成PPG的化学方程式为

。②根据结构简式可知链节的式量是172，所以若PPG平均相对分子质量为10000，则其平均聚合度约为10000÷172＝58，答案选b。

（5）①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有羧基；②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明含有醛基和酯基，因此是甲酸形成的酯基，所以可能的结构简式为HCOOCH2CH2CH2COOH、HCOOCH2CH(COOH)CH3、HCOOCH(COOH)CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH2COOH、HCOOC(CH3)2COOH，共计5种。其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6：1：1的是

。a．质谱仪又称质谱计，分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。b．红外光谱仪是测定结构的。d．核磁共振仪是测定氢原子种类的。而c．元素分析仪是测定元素种类的，因此完全相同的是元素分析仪，答案选c。

【题后反思】这类题目通过反应条件的不同、反应前后物质结构简式的变化可判断发生的反应类型，物质分子中含有的官能团类型。有机物的考查主要是围绕官能团的性质进行的，常见的官能团醇羟基、酚羟基、醛基、羧基、酯基、卤素原子等的性质以及它们之间的转化要掌握好，这是解决有机化学题的基础。有机化学反应的发生与反应条件有密切的关系，反应条件不同，发生反应的产物不同，要注意反应条件对反应的影响。

【基础过关】

1．聚乙酸乙烯酯广泛用于制备涂料、粘合剂等，它和高聚物K的合成路线如下：

其中J物质与氯化铁溶液能发生显色反应，且苯环上的一元取代物原有两种。

已知①当羟基与双键碳原子相连时，易发生如下转化RCH =CHOH→RCH2CHO②一ONa连在烃基生不会被氧化。请回答下列问题：

（1）写出G的结构简式 。F与H中具有相同官能团的名称 。

（2）上述变化中G→C+F 的反应类型是 ；J在一定条件下能生成高聚物K，K的结构简式是 。

（3）写出B→C+D反应的化学方程式： 。.

（4）同时符合下列要求的A的同分异构体有 种。I含有苯环 II能发生银镜反应和水解反应并写出满足下列条件的同分异构体结构简式： 。

①核磁共振氢谱有5 个吸收峰 ②1mol该同分异构体能与Imol NaOH 反应

（5）下列有关说法正确的是 。

a．1 mol A 完全燃烧消耗10.5 mol O2b．J与足量的碳酸氢钠溶液反应能生成相应的二钠盐

c．D→H 的试剂通常是KMO4 酸性溶液d．.J能发生加成、消去、取代、氧化等反应

【参考答案】（1）CH3COOCH＝CH2；醛基； （2）取代或水解反应；

（3）

+3NaOH

+CH3COONa+NaBr+H2O

（4）14；

；（5）a

【做题小帮手】确定有机物分子式的基本方法

2．Hagemann酯(H)是一种合成多环化合物的中间体，可由下列路线合成(部分反应条件略去)：

(1)A→B为加成反应，则B的结构简式是________；B→C的反应类型是________。

(2)H中含有的官能团名称是______________；F的名称(系统命名)是______________。

(3)E→F的化学方程式是______________________________。

(4)TMOB是H的同分异构体，具有下列结构特征：①核磁共振氢谱除苯环吸收峰外仅有1个吸收峰；②存在甲氧基(CH3O—)。TMOB的结构简式是________。

(5)下列说法正确的是 ________。

a. A能和HCl反应得到聚氯乙烯的单体b. D和F中均含有2个π键

c. 1 mol G完全燃烧生成7 mol H2Od. H能发生加成、取代反应

【参考答案】(1)CH2===CH－C≡CH　加成反应(2)碳碳双键、羰基、酯基　2－丁炔酸乙酯

(3)CH3C≡CCOOH＋CH3CH2OHeq o(,sup11(浓H2SO4),sdo4(△))CH3C≡CCOOCH2CH3＋H2O

(5)ad

【做题小帮手】”官能团”是决定有机化合物化学特性的原子或原子团，如卤素原子（—X）、硝基（—NO2）、羟基（—OH）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）等。由于碳碳双键（C＝C）、碳碳三键（C≡C)能决定一类有机物的化学性质，故也是官能团。属于官能团的原子团是”基”，但”基”不一定是官能团，如—CH3、—C6H5等不是官能团。各类有机物都有典型的官能团，都能发生特定的化学反应。如饱和烃(典型结构C-H)主要发生取代反应，不饱和烃(典型结构C=C)主要发生加成和氧化反应，卤代烃(典型结构-X)主要发生取代、消去反应，醇类(典型结构-OH)主要发生取代、消去反应和氧化反应，醛类(典型结构-CHO)主要发生还原反应、氧化反应，羧酸(典型结构-COOH)主要发生酯化反应等。熟练掌握官能团的特征反应，是正确判断反应类型的前提。

3．已知：

。

为合成某种液晶材料的中间体M，有人提出如下不同的合成途径：

（1）常温下，下列物质能与A发生反应的有_______（填序号）

a.苯 b.Br2/CCl4 c.乙酸乙酯 d.KMnO4/H+溶液

（2）M中官能团的名称是____，由C→B反应类型为________。

（3）由A催化加氢生成M的过程中，可能有中间生成物

和______（写结构简式）生成。

（4）检验B中是否含有C可选用的试剂是_____（任写一种名称）。

（5）C的一种同分异构体E具有如下特点：a.分子中含—OCH3CH3 b.苯环上只有两种化学环境不同的氢原子。写出E在一定条件下发生加聚反应的化学方程式___________。

【参考答案】（1）b、d（2）羧基 还原反应（或加成反应）（3）

（4）银氨溶液（或新制氢氧化铜悬浊液）（5）

【解析】（1）有机物A（

）含有”碳碳双键”和醛基（-CHO）两种官能团，所以”碳碳双键”既

题目所给的信息可知E的结构简式为

，该物质发生加聚反应的方程式为

。

【做题小帮手】当反应条件为NaOH醇溶液并加热时，必定为卤代烃的消去反应；当反应条件为NaOH溶液并加热时，通常为卤代烃或酯的水解反应；当反应条件为浓H2SO4并加热时，通常为醇脱水生成醚或不饱和化合物，或者是醇与酸的酯化反应；当反应条件为催化剂并有氧气时，通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸；当反应条件为催化剂存在下的加氢反应时，通常为碳碳双键、碳碳叁键、苯环或醛基的加成反应；当反应条件为光照且与X2（卤素单质）反应时，通常是X2与烷烃或苯环侧链烃基上的H原子发生取代反应，而当反应条件为有催化剂存在且与X2反应时，通常为苯环上的H原子直接被取代。

4．Ⅰ.奶油中有一种只含C、H、O的化合物A，其相对分子质量为88，分子中C、H、O原子个数比为2∶4∶1，且分子中不含碳碳双键。请回答下列问题：

(1)A的分子式为________；

(2)A属于酯类且核磁共振氢谱存在4种峰，面积比为1∶2∶2∶3，其结构简式为________；

(3)在空气中长时间搅拌奶油，A可转化为相对分子质量为86的化合物B，B的一氯代物只有一种，写出B的结构简式：________，A→B的反应类型为________。

Ⅱ.中国人向来喜欢吉利的数字”888″，即”发发发”之意。如第29届北京奥运会开幕式定在2008年8月8日8时开始。在有机化学中就有这样一个”吉利分子”C8H8O8，”吉利分子”C8H8O8可由图中合成。

已知：①相同条件下，X与H2的相对密度之比为81，其中氧的质量分数约为49.4%，分子中氢氧原子个数比为2∶1，X中没有支链；②1 mol X在稀硫酸中发生反应生成2 mol甲醇和1 mol A；③A中含有手性碳原子；④D能使Br2的CCl4溶液褪色，E为高分子化合物，B为环状结构。根据上述信息填空：

(1)X的分子式为________，A的分子中含有的官能团是________，E的结构简式为________；

(2)写出下列反应的化学方程式：反应②____________________，反应类型：________；反应④____________________，反应类型：________；

(3)写出B的一种含一个八元环的同分异构体的结构简式：________；

(4)一定量的A物质与乙醇的混合物完全燃烧生成27 g水和V L CO2(标准状况)，则该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量为________。

【参考答案】Ⅰ.(1)C4H8O2　(2)HCOOCH2CH2CH3

【做题小帮手】常见的有机反应类型有取代、加成、消去、聚合(加聚和缩聚)、氧化和还原反应等，掌握有机反应类型要注意：一是概念的从属问题，即有的概念从属另外一个概念，如酯化反应、水解反应均属于取代反应。二是概念的专用性问题，如有机反应中的氧化(或还原)反应特指有机分子中加氧去氢(或加氢去氧)反应，再如一般不将有单质参加和生成的取代反应描述为置换反应。三是概念隐含的机理问题，如醇的消去反应是指消去－OH和β-H且引入碳碳双键(或三键)的反应，而不是指一般的脱水反应(如醇脱水成醚、羧酸脱水成酸酐等)。

5．肉桂醛F(

)在自然界存在于桂油中，是一种常用的植物调味油，工业上主要是按如下路线合成的：

已知两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生反应，生成一种羟基醛：

请回答：

(1)D的结构简式为________；

(2)反应①～⑥中符合原子经济性的是________(填序号)；

(3)写出有关反应的化学方程式：③____________________________________，判断有关反应的类型：⑥________；

(4)E物质的同分异构体中，苯环上有两个取代基，其中一个是羧基的有________种；

(5)下列关于E的说法正确的是________(填字母)。

a．能与银氨溶液反应 b．能与金属钠反应

c．1molE最多能和3mol氢气反应 d．核磁共振氢谱中有6个峰

【参考答案】(（1）C7H14O，10 （2）

（3）BD （4）

（5）

【解析】解析：（1）由化合物Ⅰ的结构简式

可得其分子式为C7H14O，由燃烧方程式可得1 mol化合物Ⅰ完全燃烧需消耗mol O2​。（2）由醇的氧化原则可知反应①是

氧化为

。（3）化合物Ⅰ～Ⅴ均不含有苯环，不可能为芳香烃衍生物，A错误；化合物Ⅲ转化为化合物Ⅳ时，CH2=CHCOOCH3中碳碳双键转化为碳碳单键，说明发生加成反应，B正确；化合物Ⅴ的结构中不含有碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，C错误；化合物Ⅴ含有酯基结构，在NaOH溶液作用下水解生成钠盐和甲醇，D正确。答案为BD。（4）反应②存在副反应，化合物Ⅱ与

反应时，环上的碳碳双键可以在右边形成，也可以在左边形成。（5）由流程图可以判断得到化合物Ⅳ转化为化合物Ⅴ时有

生成。