曉成鍵特征 斷反應類型

■河南省鄢陵縣第一高級中學 馮存良

化學篇

曉成鍵特征 斷反應類型

■河南省鄢陵縣第一高級中學 馮存良

根據碳原子的成鍵特點,可以進行同分異構體、同系物和有機物化學用語的考查。同分異構體和常見有機化學反應類型的判斷,在選擇題和非選擇題中都可以考查。同分異構體的書寫和數目的判斷是高考考查的熱點,也是學習的難點。官能團與常見有機反應類型的關系,以及反應條件與反應類型的關系,是高考常考點。

一、碳原子的成鍵特征、同系物和同分異構體

1.有機物中碳原子的成鍵特征。

(1)碳原子的最外層有4個電子,可與其他原子形成4個共價鍵,而且碳原子之間也能相互形成共價鍵。

(2)碳原子不僅可以形成單鍵,還可以形成雙鍵或三鍵。

(3)多個碳原子可以相互結合形成碳鏈,也可以形成碳環,碳鏈或碳環上還可以連有支鏈。

某烴的組成為C15H24,分子結構非常對稱,實驗證明該烴中僅存在三種基團:乙烯基()、亞甲基()和次甲基(),并且乙烯基和次甲基之間必須通過亞甲基相連。當該烴含有單環結構時,分子中的乙烯基和亞甲基的個數依次為( )。

A.2、3

B.3、3

C.4、6

D.3、6

解析:乙烯基和次甲基之間必須通過亞甲基相連,即 CH==C H

2,再根據不飽和度的計算公式,算出有機物C15H24的不飽和度為4,其中有一個單環結構,因此還有3個碳碳雙鍵,即3個基團,又因為該烴的分子結構非常對稱,剩余部分只能是才能連成單環,再根據烴的分子C15H24中的碳、 氫 原 子 數,列 方 程 可 求 出的個數和 CH2的個數都為 3,注意中也有一個亞甲基。因此分子總共有6個亞甲基,從而可知該 有 機物的結構簡式為

答案:D

2.同系物。

(1)定義:結構相似,在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。

(2)特點。

(3)同系物的化學性質相似,物理性質呈現一定的遞變規律。

下列物質一定屬于同系物的是( )。

A.⑦⑧

B.⑤⑦

C.①②③

D.④⑥⑧

解析:同系物要求結構相似,在分子組成上相差若干個CH2原子團,只有⑤和⑦符合條件。

答案:B

3.同分異構體。

(1)具有相同的分子式,但具有不同結構的化合物互稱為同分異構體。

(2)特點。

①分子式相同,相對分子質量相同。但相對分子質量相同的化合物不一定是同分異構體。

②同分異構體的最簡式相同。但最簡式相同的化合物不一定是同分異構體,如C2H4與C3H6(環丙烷)。

③結構不同,即分子中原子的連接方式不同。同分異構體可以是同一類物質,也可以是不同類物質。

(3)類型。

分子式為C9H12的芳香烴共有( )。

A.6種

B.7種

C.8種

D.9種

解析:分類進行統計。(1)苯環連接1個基團:—CH2CH2CH3或,共2種;(2)苯環上連接1個—CH3、1個—CH2CH3,二者有鄰、間、對三種位置關系,共3種;(3)苯環上連接3個—CH3,分別在1,2,3碳位,或1,2,4碳位,或1,3,5碳位,共3種。因此分子式為C9H12的芳香烴總共有8種。

答案:C

有機物Q的分子式為C5H10O3, Q分別與足量Na、NaHCO3溶液混合后均能產生氣體,且生成氣體的體積比(同溫同壓)為1∶1,則Q的結構最多有( )。

A.12種 B.10種 C.8種 D.7種

解析:能與鈉作用生成氣體說明Q分子結構中至少含有—OH、—COOH中的一種;能與NaHCO3溶液反應生成氣體說明Q分子結構中含有—COOH;由生成氣體的量的關系知Q分子結構中含有一個—OH和一個—COOH。Q可視為—OH取代戊酸分子中羥基上的一個氫原子后形成的,戊酸有CH3CH2CH2CH2COOH、(CH3)2CHCH2COOH、CH3CH2CH(CH3)COOH、(CH3)3CCOOH四種,—OH取代它們分子中烴基上的一個氫原子分別得到4種、3種、4種、1種同分異構體,故Q的結構最多有12種。

答案:A

依題反思:①限定范圍書寫或補寫,解題時要看清所限范圍,分析已知的幾個同分異構體的結構特點,對比聯想找出規律補寫,同時注意碳的四價原則和官能團存在位置的要求。②結構不同,要從兩個方面來考慮,一是官能團連接順序;二是官能團的不同。③判斷取代產物同分異構體種類的數目。其分析方法是分析有機物的結構特點,確定不同位置的氫原子種數,再確定取代產物同分異構體的數目。

同分異構體的判斷方法:

首先,必須緊緊抓住分子式相同這一前提。分子式相同的化合物其組成元素、最簡式、相對分子質量一定相同。這三者必須同時具備,缺一不可。

其次,要緊緊抓住結構不同這一核心。中學階段結構不同應指:①碳鏈骨架不同,稱為碳鏈異構;②官能團在碳鏈上的位置不同,稱為位置異構;③官能團種類不同,稱為類別異構或官能團異構;④分子中原子或原子團排列不同,空間結構不同,稱為空間異構。

4.有機物結構的表示方法。

(1)球棍模型:用來表示分子的三維空間分布的分子模型。棍代表共價鍵,球表示構成有機物分子的原子。圖1為丙烷和乙烯的球棍模型。

圖1

(2)比例(填充)模型:用來表示分子三維空間分布和原子相對大小的分子模型。球代表原子,其大小代表原子的相對大小,球和球緊靠在一起。圖2是甲烷和乙酸的比例模型。

圖2

(3)結構式:用元素符號和短線表示有機物分子中原子的排列和結合方式的式子。例如:乙烷、乙烯的結構式分別為

(4)結構簡式:結構簡式是結構式的簡單表達形式。例如丙烷、乙烯、乙醇的結構簡式分 別 為 CH3CH2CH3、 CH2CH2==、CH3CH2OH。

(5)鍵線式:碳碳鍵用線段來表示,拐點或端點表示碳原子,碳原子上的氫原子不必標出,其他原子或其他原子上的氫原子都要標出。例如:丙烯、正丙醇的鍵線式分別為

下列化學用語正確的是( )。

A.結構簡式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷,也可以表示異丁烷

D.乙烷的電子式:

解析:A項為異丁烷的結構簡式,B項為丙烷分子的球棍模型,C項為甲烷分子的比例模型。

答案:D

二、有機反應類型的推斷

1.有機化學反應類型判斷的基本思路。

2.常見的反應類型。

(1)取代反應——“有進有出”。

常見的取代反應:烴的鹵代、芳香烴的硝化或磺化、鹵代烴的水解、醇分子間的脫水反應、醇與氫鹵酸的反應、酚的鹵代、酯化反應、酯的水解以及蛋白質的水解等。

(2)加成反應——“只進不出”。

常見的加成反應:氫氣、鹵素單質、氫鹵酸、水等與分子中含碳碳雙鍵、碳碳三鍵的有機物發生加成反應;苯環可以與氫氣加成;醛、酮可以與H2、HCN等加成。

(3)消去反應——“只出不進”。

常見的消去反應:醇分子內脫水、鹵代烴分子內脫鹵化氫是中學階段必須掌握的消去反應。

3.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或鹵代烴的水解反應。

(2)在NaOH的乙醇溶液中加熱,發生鹵代烴的消去反應。

(3)在濃硫酸存在的條件下加熱,可能發生醇的消去反應、酯化反應、成醚反應或硝化反應等。

(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,發生醇的催化氧化反應。

(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)在稀硫酸存在的條件下加熱,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。下列反應中,屬于取代反應的是( )。

A.①②⑤

B.③④

C.①③

D.②④⑤

解析:①為加成反應,②為氧化反應,⑤為加聚反應。

答案:B

(責任編輯 謝啟剛)