晓成键特征 断反应类型

■河南省鄢陵县第一高级中学 冯存良

化学篇

晓成键特征 断反应类型

■河南省鄢陵县第一高级中学 冯存良

根据碳原子的成键特点,可以进行同分异构体、同系物和有机物化学用语的考查。同分异构体和常见有机化学反应类型的判断,在选择题和非选择题中都可以考查。同分异构体的书写和数目的判断是高考考查的热点,也是学习的难点。官能团与常见有机反应类型的关系,以及反应条件与反应类型的关系,是高考常考点。

一、碳原子的成键特征、同系物和同分异构体

1.有机物中碳原子的成键特征。

(1)碳原子的最外层有4个电子,可与其他原子形成4个共价键,而且碳原子之间也能相互形成共价键。

(2)碳原子不仅可以形成单键,还可以形成双键或三键。

(3)多个碳原子可以相互结合形成碳链,也可以形成碳环,碳链或碳环上还可以连有支链。

某烃的组成为C15H24,分子结构非常对称,实验证明该烃中仅存在三种基团:乙烯基()、亚甲基()和次甲基(),并且乙烯基和次甲基之间必须通过亚甲基相连。当该烃含有单环结构时,分子中的乙烯基和亚甲基的个数依次为( )。

A.2、3

B.3、3

C.4、6

D.3、6

解析:乙烯基和次甲基之间必须通过亚甲基相连,即 CH==C H

2,再根据不饱和度的计算公式,算出有机物C15H24的不饱和度为4,其中有一个单环结构,因此还有3个碳碳双键,即3个基团,又因为该烃的分子结构非常对称,剩余部分只能是才能连成单环,再根据烃的分子C15H24中的碳、 氢 原 子 数,列 方 程 可 求 出的个数和 CH2的个数都为 3,注意中也有一个亚甲基。因此分子总共有6个亚甲基,从而可知该 有 机物的结构简式为

答案:D

2.同系物。

(1)定义:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

(2)特点。

(3)同系物的化学性质相似,物理性质呈现一定的递变规律。

下列物质一定属于同系物的是( )。

A.⑦⑧

B.⑤⑦

C.①②③

D.④⑥⑧

解析:同系物要求结构相似,在分子组成上相差若干个CH2原子团,只有⑤和⑦符合条件。

答案:B

3.同分异构体。

(1)具有相同的分子式,但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。

(2)特点。

①分子式相同,相对分子质量相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。

②同分异构体的最简式相同。但最简式相同的化合物不一定是同分异构体,如C2H4与C3H6(环丙烷)。

③结构不同,即分子中原子的连接方式不同。同分异构体可以是同一类物质,也可以是不同类物质。

(3)类型。

分子式为C9H12的芳香烃共有( )。

A.6种

B.7种

C.8种

D.9种

解析:分类进行统计。(1)苯环连接1个基团:—CH2CH2CH3或,共2种;(2)苯环上连接1个—CH3、1个—CH2CH3,二者有邻、间、对三种位置关系,共3种;(3)苯环上连接3个—CH3,分别在1,2,3碳位,或1,2,4碳位,或1,3,5碳位,共3种。因此分子式为C9H12的芳香烃总共有8种。

答案:C

有机物Q的分子式为C5H10O3, Q分别与足量Na、NaHCO3溶液混合后均能产生气体,且生成气体的体积比(同温同压)为1∶1,则Q的结构最多有( )。

A.12种 B.10种 C.8种 D.7种

解析:能与钠作用生成气体说明Q分子结构中至少含有—OH、—COOH中的一种;能与NaHCO3溶液反应生成气体说明Q分子结构中含有—COOH;由生成气体的量的关系知Q分子结构中含有一个—OH和一个—COOH。Q可视为—OH取代戊酸分子中羟基上的一个氢原子后形成的,戊酸有CH3CH2CH2CH2COOH、(CH3)2CHCH2COOH、CH3CH2CH(CH3)COOH、(CH3)3CCOOH四种,—OH取代它们分子中烃基上的一个氢原子分别得到4种、3种、4种、1种同分异构体,故Q的结构最多有12种。

答案:A

依题反思:①限定范围书写或补写,解题时要看清所限范围,分析已知的几个同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。②结构不同,要从两个方面来考虑,一是官能团连接顺序;二是官能团的不同。③判断取代产物同分异构体种类的数目。其分析方法是分析有机物的结构特点,确定不同位置的氢原子种数,再确定取代产物同分异构体的数目。

同分异构体的判断方法:

首先,必须紧紧抓住分子式相同这一前提。分子式相同的化合物其组成元素、最简式、相对分子质量一定相同。这三者必须同时具备,缺一不可。

其次,要紧紧抓住结构不同这一核心。中学阶段结构不同应指:①碳链骨架不同,称为碳链异构;②官能团在碳链上的位置不同,称为位置异构;③官能团种类不同,称为类别异构或官能团异构;④分子中原子或原子团排列不同,空间结构不同,称为空间异构。

4.有机物结构的表示方法。

(1)球棍模型:用来表示分子的三维空间分布的分子模型。棍代表共价键,球表示构成有机物分子的原子。图1为丙烷和乙烯的球棍模型。

图1

(2)比例(填充)模型:用来表示分子三维空间分布和原子相对大小的分子模型。球代表原子,其大小代表原子的相对大小,球和球紧靠在一起。图2是甲烷和乙酸的比例模型。

图2

(3)结构式:用元素符号和短线表示有机物分子中原子的排列和结合方式的式子。例如:乙烷、乙烯的结构式分别为

(4)结构简式:结构简式是结构式的简单表达形式。例如丙烷、乙烯、乙醇的结构简式分 别 为 CH3CH2CH3、 CH2CH2==、CH3CH2OH。

(5)键线式:碳碳键用线段来表示,拐点或端点表示碳原子,碳原子上的氢原子不必标出,其他原子或其他原子上的氢原子都要标出。例如:丙烯、正丙醇的键线式分别为

下列化学用语正确的是( )。

A.结构简式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷,也可以表示异丁烷

D.乙烷的电子式:

解析:A项为异丁烷的结构简式,B项为丙烷分子的球棍模型,C项为甲烷分子的比例模型。

答案:D

二、有机反应类型的推断

1.有机化学反应类型判断的基本思路。

2.常见的反应类型。

(1)取代反应——“有进有出”。

常见的取代反应:烃的卤代、芳香烃的硝化或磺化、卤代烃的水解、醇分子间的脱水反应、醇与氢卤酸的反应、酚的卤代、酯化反应、酯的水解以及蛋白质的水解等。

(2)加成反应——“只进不出”。

常见的加成反应:氢气、卤素单质、氢卤酸、水等与分子中含碳碳双键、碳碳三键的有机物发生加成反应;苯环可以与氢气加成;醛、酮可以与H2、HCN等加成。

(3)消去反应——“只出不进”。

常见的消去反应:醇分子内脱水、卤代烃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应。

3.根据反应条件推断反应类型。

(1)在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。

(2)在NaOH的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。

(3)在浓硫酸存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。

(4)能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。

(5)能与H2在Ni作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。

(6)在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下,发生醇的催化氧化反应。

(7)与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该物质发生的是—CHO的氧化反应(如果连续两次出现O2,则为醇-→醛--→羧酸的过程)。

(8)在稀硫酸存在的条件下加热,发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。

(9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代反应。下列反应中,属于取代反应的是( )。

A.①②⑤

B.③④

C.①③

D.②④⑤

解析:①为加成反应,②为氧化反应,⑤为加聚反应。

答案:B

(责任编辑 谢启刚)