專題14有機化學基礎一、考情分析核心素養宏觀辨識與微觀探析考綱有機化合物的組成與結構能依據有機化合物的元素含量、相對分子質量確定有機化合物的分子式。了解常見有機化合物的結構。了解有機化合物分子中的官能團、能正確地表示他們的結構。了解確定有機化合物的結構的化學方法和物理方法（質譜、紅外光譜、核磁共振氫譜）。能正確書寫有機化合物的同分異構體。能夠正確命名簡單的有機化合物。了解有機分子中官能團之間的相互影響。烴及其衍生物的性質及應用掌握烷、烯、炔和芳香烴的結構與性質。掌握鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯的結構與性質，以及它們之間的相互轉化。了解烴類及衍生物的重要作用及其烴的衍生物的合成方法。根據信息能設計有機化合物的合成路線糖類、氨基酸和蛋白質了解糖類、氨基酸和蛋白質的組成、結構特點、主要化學性質及應用了解糖類、氨基酸和蛋白質在生命過程中的作用合成高分子了解合成高分子的組成和結構特點，能依據簡單合成高分子的結構分析其單體和鏈節了解加聚反應和縮聚反應的含義考情預測預計在2022年高考中，仍會以選考題的形式出現，主要考查有機物的命名、官能團、有機化學方程式的書寫、同分異構體的判斷及書寫，設計有機物的合成路線，采用通過類比推理的方法對陌生有機物結構、性質作出判斷，力求在考查中體現“結構決定性質，性質反映結構”這一重要化學思想。考點分布考點剖析考點一：有機物的官能團和分類1．根據元素組成分類有機化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(烴：烷烴、烯烴、炔烴、苯及其同系物等,烴的衍生物：鹵代烴、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等))2．按碳的骨架分類(1)有機化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鏈狀化合物如CH3CH2CH3,環狀化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脂環化合物如,芳香化合物如))))(2)烴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鏈狀烴脂肪烴，如烷烴、烯烴、炔烴,環烴\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(脂環烴，如環己烷,芳香烴，如苯及其同系物，苯乙烯、,萘等))))3．按官能團分類(1)官能團：決定化合物特殊性質的原子或原子團。(2)有機物的主要類別、官能團和典型代表物類別官能團代表物名稱、結構簡式烷烴甲烷CH4烯烴(碳碳雙鍵)乙烯H2CCH2炔烴—C≡C—(碳碳三鍵)乙炔HC≡CH鹵代烴—X(鹵素原子)溴乙烷C2H5Br醇—OH(羥基)乙醇C2H5OH酚苯酚醚(醚鍵)乙醚CH3CH2OCH2CH3醛(醛基)乙醛CH3CHO酮(羰基)丙酮CH3COCH3羧酸(羧基)乙酸CH3COOH酯(酯基)乙酸乙酯CH3COOCH2CH3氨基酸—NH2(氨基)—COOH(羧基)甘氨酸考點二：有機物的表示方法及命名1．有機物常用的表示方法有機物名稱結構式結構簡式鍵線式2甲基1丁烯2丙醇或CH3CH(OH)CH32．烷烴的命名(1)習慣命名法(2)系統命名法eq\x(選主鏈稱某烷)?eq\x(編號位定支鏈)?eq\x(取代基寫在前)?eq\x(標位置短線連)?eq\x(不同基簡到繁)?eq\x(相同基合并算)另外，常用甲、乙、丙、丁……表示主鏈碳原子數，用一、二、三、四……表示相同取代基的數目，用1、2、3、4…表示取代基所在的碳原子位次。3．烯烴和炔烴的命名4．苯的同系物的命名(1)習慣命名法如稱為甲苯，稱為乙苯，二甲苯有三種同分異構體，其名稱分別為：鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。(2)系統命名法將苯環上的6個碳原子編號，以某個甲基所在的碳原子的位置為1號，選取最小位次號給另一甲基編號，則鄰二甲苯也可叫做1,2二甲苯，間二甲苯叫做1,3二甲苯，對二甲苯叫做1,4二甲苯。5．烴的含氧衍生物的命名(1)醇、醛、羧酸的命名選主鏈將含有官能團(—OH、—CHO、—COOH)的最長碳鏈作為主鏈，稱為“某醇”“某醛”或“某酸”編序號從距離官能團最近的一端對主鏈上的碳原子進行編號寫名稱將支鏈作為取代基，寫在“某醇”“某醛”或“某酸”的前面，用阿拉伯數字標明官能團的位置(2)酯的命名合成酯時需要羧酸和醇發生酯化反應，命名酯時“先讀酸的名稱，再讀醇的名稱，后將‘醇’改‘酯’即可”。如甲酸與乙醇形成酯的名稱為甲酸乙酯。[思維拓展]1．有機物系統命名中常見的錯誤(1)主鏈選取不當(不包含官能團，不是主鏈最長、支鏈最多)。(2)編號錯(官能團的位次不是最小，取代基位號之和不是最小)。(3)支鏈主次不分(不是先簡后繁)。(4)“”“，”忘記或用錯。2．弄清系統命名法中四種字的含義(1)烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能團。(2)二、三、四……指相同取代基或官能團的個數。(3)1、2、3……指官能團或取代基的位置。(4)甲、乙、丙、丁……指主鏈碳原子個數分別為1、2、3、4……考點三：有機物的空間構型及同分異構體1．原子共線與共面的基本模型(1)甲烷分子為正四面體形結構，分子中有且只有3個原子共面。凡是碳原子與其他4個原子形成共價單鍵時，與碳原子相連的4個原子組成四面體結構。任何有機物分子結構中只要出現1個飽和碳原子，則整個分子不再共面。(2)乙烯分子為平面形結構，分子中所有原子都在同一平面內，鍵角約為120°。若某有機物分子結構中出現1個碳碳雙鍵，則至少有6個原子共面。(3)苯分子為平面形結構，分子中所有原子在同一平面內，鍵角為120°。若某有機物分子結構中出現1個苯環，則至少有12個原子共面。(4)甲醛分子為平面三角形結構，分子中所有原子在同一平面內。(5)乙炔分子為直線形結構，分子中4個原子一定在同一條直線上。任何有機物分子結構中只要出現1個碳碳三鍵，至少有4個原子共線。(6)HCN分子為直線形結構，分子中3個原子在同一條直線上。2．同分異構現象、同分異構體(1)概念分子式相同、結構不同的現象稱為同分異構現象。存在同分異構現象的化合物互為同分異構體。(2)同分異構體類型碳鏈異構碳鏈骨架不同，如CH3—CH2—CH2—CH3和位置異構官能團位置不同，如：CH2=CH—CH2—CH3和CH3CH=CHCH3官能團異構官能團種類不同，如：CH3CH2OH和CH3OCH3，常見的官能團異構有醇、酚、醚；醛與酮；羧酸與酯等(3)常見的官能團類別異構舉例組成通式可能的類別及典型實例CnH2n烯烴(CH2=CHCH3)、環烷烴()CnH2n－2炔烴(CH≡C—CH2CH3)、二烯烴(CH2=CHCH=CH2)、環烯烴()CnH2n＋2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)CnH2nO醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2=CHCH2OH)、環醚()、環醇()CnH2nO2羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、羥基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羥基酮()CnH2n－6O酚()、芳香醚()、芳香醇()3.同系物4．同分異構體的書寫規律(1)烷烴：烷烴只存在碳鏈異構，書寫時要注意全面而不重復，具體規則如下：(2)具有官能團的有機物：一般按碳鏈異構→位置異構→官能團異構的順序書寫。例：(以C4H10O為例且只寫出骨架與官能團)①碳鏈異構?C—C—C—C、②位置異構?、、、③官能團異構?C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C(3)芳香族化合物：兩個取代基在苯環上的位置有鄰、間、對3種。(4)限定條件同分異構體的書寫解答這類題目時，要注意分析限定條件的含義，弄清楚在限定條件下可以確定什么，一般都是根據官能團的特征反應限定官能團的種類、根據等效氫原子的種類限定對稱性(如苯環上的一取代物的種數、核磁共振氫譜中峰的個數等)，再針對已知結構中的可變因素書寫各種符合要求的同分異構體。5.同分異構體數目的判斷方法(1)記憶法：記住一些常見有機物同分異構體數目，如①凡只含一個碳原子的分子均無同分異構體；②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔無同分異構體；③4個碳原子的烷烴有2種同分異構體，5個碳原子的烷烴有3種同分異構體，6個碳原子的烷烴有5種同分異構體。(2)基元法：如丁基有4種，則丁醇、戊醛、戊酸都有4種同分異構體。(3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構體，四氯苯也有3種同分異構體(將H和Cl互換)；又如CH4的一氯代物只有1種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1種。(4)等效氫法：等效氫法是判斷同分異構體數目的重要方法，其規律有：①同一碳原子上的氫原子等效。②同一碳原子上的甲基上的氫原子等效。③位于對稱位置上的碳原子上的氫原子等效。考點四：研究有機化合物的一般步驟和方法1．研究有機化合物的基本步驟2．分離、提純有機化合物的常用方法(1)蒸餾和重結晶適用對象要求蒸餾常用于分離、提純互溶的液態有機化合物①該有機化合物熱穩定性較強②該有機化合物與雜質的沸點相差較大重結晶常用于分離、提純固態有機化合物①雜質在所選溶劑中溶解度很小或很大②被提純的有機化合物在此溶劑中溶解度受溫度影響較大(2)萃取分液①液—液萃取利用有機化合物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機化合物從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。②固—液萃取用有機溶劑從固體物質中溶解出有機化合物的過程。[微點撥]萃取劑的選擇。如酒精是常用的萃取劑，可提取中藥中的有機化合物，但酒精易溶于水，不能用于水溶液中的萃取。3．有機化合物分子式的確定(1)元素分析定性分析用化學方法鑒定有機化合物分子的元素組成，如燃燒后C→CO2，H→H2O定量分析將一定量有機化合物燃燒后分解為簡單無機物，并測定各產物的量，從而推算出有機化合物分子中所含元素原子最簡單的整數比，即確定其實驗式實驗方法①李比希氧化產物吸收法：僅含C、H、O元素的有機物計算出分子中碳、氫原子的含量→剩余的為氧原子的含量②現代元素定量分析法(2)相對分子質量的測定——質譜法質荷比(分子離子、碎片離子的相對質量與其電荷的比值)最大值即為該有機物的相對分子質量。(3)烴類分子式確定的常用方法——商余法①先求算烴的相對分子質量a．M＝22.4L·mol－1·ρg·L－1(標準狀況下)b．M＝D·M′c．M＝M1a1%＋M2a2%＋……②再利用“商余法”求分子式設烴的相對分子質量為M，則eq\f(M,12)＝商………………余數eq\a\vs4\al(,,||)eq\x(最大碳原子數)eq\x(最小氫原子數)eq\f(M,12)的余數為0或碳原子數大于或等于氫原子數時，將碳原子數依次減少一個，每減少一個碳原子即增加12個氫原子，直到飽和為止。4．有機化合物分子結構的鑒定(1)化學方法利用特征反應鑒定出官能團，再制備它的衍生物進一步確認。(2)物理方法①紅外光譜分子中化學鍵或官能團對紅外線發生振動吸收，不同化學鍵或官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置，從而獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。②核磁共振氫譜eq\a\vs4\al(不同化學環,境的氫原子)eq\a\vs4\al(種數：等于吸收峰的個數)eq\a\vs4\al(每種個數：與吸收峰的面積成正比)考點五：有機化合物結構和性質的探究1．常見官能團的性質官能團代表物典型化學反應碳碳雙鍵()乙烯(1)加成反應：使溴的CCl4溶液褪色(2)氧化反應：使酸性KMnO4溶液褪色碳碳三鍵(—C≡C—)乙炔(1)加成反應：使溴的CCl4溶液褪色(2)氧化反應：使酸性KMnO4溶液褪色—苯(1)取代反應：①在Fe粉催化下與液溴反應；②在濃硫酸催化下與濃硝酸反應(2)加成反應：在一定條件下與H2反應生成環己烷[注意]與溴水、酸性高錳酸鉀溶液都不反應鹵原子溴乙烷(1)水解反應：鹵代烴在NaOH水溶液中加熱生成醇(2)消去反應：鹵代烴在NaOH的乙醇溶液中共熱生成不飽和烴羥基(—OH)乙醇(1)與活潑金屬(Na)反應放出H2(2)催化氧化：在銅或銀催化下被氧化成乙醛(3)與羧酸發生酯化反應生成酯苯酚(1)弱酸性：能與NaOH溶液反應生成(2)顯色反應：遇FeCl3溶液顯紫色(3)取代反應：與濃溴水反應生成白色沉淀醛基()乙醛(1)氧化反應：①與銀氨溶液反應產生光亮的銀鏡②與新制Cu(OH)2懸濁液共熱產生紅色沉淀(2)還原反應：與H2加成生成乙醇羧基(—COOH)乙酸(1)酸的通性(2)酯化反應：在濃硫酸催化下與醇反應生成酯和水酯基(COO)乙酸乙酯水解反應：①酸性條件下水解生成羧酸和醇乙酸乙酯水解方程式：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up7(稀H2SO4))C2H5OH＋CH3COOH②堿性條件下水解生成羧酸鹽和醇乙酸乙酯在堿性條件下水解方程式：CH3COOC2H5＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋C2H5OH氨基(—NH2)羧基(—COOH)氨基酸酸性：氨基酸分子結構中含有—COOH，具有酸性與NaOH溶液反應的化學方程式：與HCl反應的化學方程式：2.常見有機反應類型與有機物類型的關系基本類型有機物類別取代反應鹵代反應飽和烴、苯和苯的同系物、鹵代烴等酯化反應醇、羧酸、糖類等水解反應鹵代烴、酯、低聚糖、多糖、蛋白質等硝化反應苯和苯的同系物等磺化反應苯和苯的同系物等加成反應烯烴、炔烴、苯和苯的同系物、醛等消去反應鹵代烴、醇等氧化反應燃燒絕大多數有機物酸性KMnO4溶液烯烴、炔烴、苯的同系物等直接(或催化)氧化酚、醇、醛、葡萄糖等還原反應醛、葡萄糖等聚合反應加聚反應烯烴、炔烴等縮聚反應苯酚與甲醛、多元醇與多元羧酸等與濃硝酸的顏色反應蛋白質(含苯環的)與FeCl3溶液的顯色反應酚類物質3.判斷有機反應類型的常用方法(1)根據官能團種類判斷發生的反應類型。(2)根據特定的反應條件判斷反應類型。(3)根據反應物和產物的結構不同判斷反應類型。考點六：有機綜合推斷題突破策略1．根據轉化關系推斷有機物的類別有機綜合推斷題常以框圖或變相框圖的形式呈現一系列物質的衍變關系，經常是在一系列衍變關系中有部分產物已知或衍變條件已知，因而解答此類問題的關鍵是熟悉烴及各種衍生物之間的轉化關系及轉化條件。醇、醛、羧酸、酯之間的相互衍變關系是有機結構推斷的重要突破口，它們之間的相互轉化關系如圖所示：上圖中，A能連續氧化生成C，且A、C在濃硫酸存在下加熱生成D，則：①A為醇，B為醛，C為羧酸，D為酯。②A、B、C三種物質中碳原子數相同，碳骨架結構相同。③A分子中含—CH2OH結構。2．根據試劑或特征現象推知官能團的種類熟記下列特征現象與官能團的關系(1)使溴水褪色，則表示該物質中可能含有“”或“—C≡C—”等結構。(2)使KMnO4(H＋)溶液褪色，則該物質中可能含有“”“—C≡C—”或“—CHO”等結構或為苯的同系物。(3)遇FeCl3溶液顯紫色，或加入飽和溴水出現白色沉淀，則該物質中含有酚羥基。(4)遇濃硝酸變黃，則表明該物質是含有苯環結構的蛋白質。(5)遇I2變藍則該物質為淀粉。(6)加入新制的Cu(OH)2懸濁液，加熱有紅色沉淀生成或加入銀氨溶液加熱有銀鏡生成，表示含有—CHO。(7)加入Na放出H2，表示含有—OH或—COOH。(8)加入NaHCO3溶液產生氣體，表示含有—COOH。3．根據有機反應中定量關系推斷官能團的數目(1)烴和鹵素單質的取代：取代1mol氫原子，消耗1mol鹵素單質(X2)。(2)的加成：與H2、Br2、HCl、H2O等加成時按物質的量之比為1∶1加成。(3)含—OH的有機物與Na反應時：2mol—OH生成1molH2。(4)1mol—CHO對應2molAg；或1mol—CHO對應1molCu2O(注意：HCHO中相當于有2個—CHO)。(5)物質轉化過程中相對分子質量的變化：①RCH2OH→RCHO→RCOOHMM－2M＋14②RCH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(濃H2SO4，△))CH3COOCH2RMM＋42③RCOOHeq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(濃H2SO4，△))RCOOCH2CH3MM＋28(關系式中M代表第一種有機物的相對分子質量)4．根據反應條件推斷反應類型(1)在NaOH的水溶液中發生水解反應，可能是酯的水解反應也可能是鹵代烴的水解反應。(2)在NaOH的乙醇溶液中加熱，發生鹵代烴的消去反應。(3)在濃H2SO4存在的條件下加熱，可能發生醇的消去反應、酯化反應或成醚反應等。(4)能與溴水或溴的CCl4溶液反應，可能為烯烴、炔烴的加成反應。(5)能與H2在Ni作用下發生反應，則為烯烴、炔烴、芳香烴、醛、酮的加成反應或還原反應。(6)在O2、Cu(或Ag)、加熱(或CuO、加熱)條件下，發生醇的氧化反應。(7)與O2或新制的Cu(OH)2懸濁液或銀氨溶液反應，則該物質發生的是—CHO的氧化反應。(如果連續兩次出現O2，則為醇→醛→羧酸的過程)(8)在稀H2SO4加熱條件下發生酯、低聚糖、多糖等的水解反應。(9)在光照、X2(表示鹵素單質)條件下發生烷基上的取代反應；在Fe粉、X2條件下發生苯環上的取代反應。5．根據官能團的衍變推斷反應類型6．根據題目提供的信息推斷常見的有機新信息總結如下：(1)苯環側鏈引入羧基如(R代表烴基)被酸性KMnO4溶液氧化生成，此反應可縮短碳鏈。(2)鹵代烴跟氰化鈉溶液反應再水解可得到羧酸如CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaCN))CH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(H＋))CH3CH2COOH；鹵代烴與氰化物發生取代反應后，再水解得到羧酸，這是增加一個碳原子的常用方法。(3)烯烴通過臭氧氧化，再經過鋅與水處理得到醛或酮如eq\o(→,\s\up7(①O3),\s\do5(②Zn/H2O))CH3CH2CHO＋；RCH=CHR′(R、R′代表H或烴基)與堿性KMnO4溶液共熱后酸化，發生雙鍵斷裂生成羧酸，通過該反應可推斷碳碳雙鍵的位置。(4)雙烯合成如1,3丁二烯與乙烯發生環化加成反應得到環己烯：，這是著名的雙烯合成，也是合成六元環的首選方法。(5)羥醛縮合有αH的醛在稀堿(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β羥基醛，稱為羥醛縮合反應。如2CH3CH2CHOeq\o(,\s\up7(稀OH－))eq\o(,\s\up7(△),\s\do5(－H2O))【典例剖析】1.（2021·全國乙卷）鹵沙唑侖W是一種抗失眠藥物，在醫藥工業中的一種合成方法如下：回答下列問題：(1)A的化學名稱是_____。(2)寫出反應③的化學方程式_______。(3)D具有的官能團名稱是______。（不考慮苯環）(4)反應④中，Y的結構簡式為______。(5)反應⑤的反應類型是______。(6)C的同分異構體中，含有苯環并能發生銀鏡反應的化合物共有_____種。(7)寫出W的結構簡式_____。2.（2020·江蘇）化合物F是合成某種抗腫瘤藥物的重要中間體，其合成路線如下：（1）A中的含氧官能團名稱為硝基、和。（2）B的結構簡式為。（3）C→D的反應類型為。（4）C的一種同分異構體同時滿足下列條件，寫出該同分異構體的結構簡式。①能與溶液發生顯色反應。②能發生水解反應，水解產物之一是氨基酸，另一產物分子中不同化學環境的氫原子數目比為1:1且含苯環。（5）寫出以和為原料制備的合成路線流程圖3.（2020·新高考Ⅰ卷）化合物F是合成吲哚酮類藥物的一種中間體，其合成路線如下： 已知：Ar為芳基；X=Cl，Br；Z或Z’=COR,CONHR,COOR等。回答下列問題：（1）實驗室制備A的化學方程式為，提高A產率的方法是；A的某同分異構體只有一種化學環境的碳原子，其結構簡式為。（2）的反應類型為；E中含氧官能團的名稱為。（3）C的結構簡式為，F的結構簡式為。（4）和的反應與和苯酚的反應類似，以和為原料合成，寫出能獲得更多目標產物的較優合成路線（其它試劑任選）。4.（2020·全國Ⅲ卷）苯基環丁烯酮(PCBO)是一種十分活潑的反應物，可利用它的開環反應合成一系列多官能團化合物。近期我國科學家報道用PCBO與醛或酮發生[4+2]環加成反應，合成了具有生物活性的多官能團化合物(E)，部分合成路線如下：已知如下信息：回答下列問題：(1)A的化學名稱是___________。(2)B的結構簡式為___________。(3)由C生成D所用的試劑和反應條件為___________；該步反應中，若反應溫度過高，C易發生脫羧反應，生成分子式為的副產物，該副產物的結構簡式為________。(4)寫出化合物E中含氧官能團的名稱__________；E中手性碳(注：連有四個不同的原子或基團的碳)的個數為___________。(5)M為C的一種同分異構體。已知：1molM與飽和碳酸氫鈉溶液充分反應能放出2mol二氧化碳；M與酸性高錳酸鉀溶液反應生成對苯二甲酸。M的結構簡式為__________。(6)對于，選用不同的取代基R'，在催化劑作用下與PCBO發生的[4+2]反應進行深入研究，R'對產率的影響見下表：R'產率/%918063請找出規律，并解釋原因___________。5.（2019·全國Ⅱ卷）環氧樹脂因其具有良好的機械性能、絕緣性能以及與各種材料的粘結性能，已廣泛應用于涂料和膠黏劑等領域。下面是制備一種新型五氧樹脂G的合成路線：已知以下信息：回答下列問題：(1).A是一種烯烴，化學名稱為_______________，C中官能團的名稱為_________、_________。(2).由B生成C的反應類型為______________。(3).由C生成D的反應方程式為________________________。(4).E的結構簡式為__________________。(5).E的二氯代物有多種同分異構體，請寫出其中能同時滿足以下條件的芳香化合物的結構簡式___________、_____________。①能發生銀鏡反應；②核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積比為3︰2︰1(6).假設化合物D，F和NaOH恰好完全反應生成1mol單一聚合度的G，若生成的NaCl和H2O的總質量為765g，則理論上G的n值應等于______________。6．（2021·青海高三三模）琥珀酸去甲文拉法辛可用于重性抑郁癥患者的治療，其合成路線流程圖如下：已知：①Me為代表甲基(CH3);②+ROH+HCl(1)A中的官能團名稱為___________(寫兩種)；A→B反應的方程式為__