定量分析有機物的官能團

沈妍燕

(江蘇省如皋市搬經中學)

有機化學反應類型分為取代反應、加成反應、消去反應、氧化反應、還原反應、加聚反應、縮聚反應,其中反應物之間有定量關系的反應有取代反應、加成反應、氧化反應、還原反應,這些定量關系經常在高考試題中考查.

1 取代反應中官能團的定量分析

能發生取代反應的物質有烴類、鹵代烴、醇、酚、羧酸、酯,這些物質發生取代反應時官能團的定量關系如表1所示.

表1

例1關于下列化合物,說法不正確的是( ).

A.1mol該化合物與溴反應最多消耗2molBr2

B.1mol該化合物與H2反應最多消耗3molH2

C.1 mol 該化合物與NaOH 反應最多消耗4molNaOH

D.1mol該化合物與1mol乙酸發生酯化反應

解析

該有機物分子中含有1個酚羥基、1個醇羥基、2個氯原子(1個直接連在苯環上,1個連在苯環的側鏈上)、1個酯基(苯酯).1mol該化合物與溴反應最多消耗2molBr2,選項A 說法正確.該化合物含有1個苯環,1 mol該化合物與H2發生加成反應最多消耗3molH2,選項B 說法正確.該化合物有1個氯原子直接連在苯環上,酯基是酚羥基與乙酸反應生成的,水解后兩者都生成了酚羥基以及對應的HCl、CH3COOH,都能與NaOH 反應,1 mol該化合物最多消耗6molNaOH,選項C說法錯誤.該化合物有1個醇羥基(酚羥基不易發生酯化反應),1mol該化合物與1molCH3COOH 發生酯化反應,選項D 說法正確.答案為C.

點評

能與NaOH 反應的有機物有:鹵代烴、酚、羧酸、酯.特別要注意,如果鹵素原子或酯的氧原子連在苯環上,水解后生成酚和對應的氫鹵酸、羧酸,也都能與NaOH 反應.也就是,若鹵素原子或酯的氧原子連在苯環上,堿性條件下水解1mol鹵素原子或酯消耗2molNaOH,這是常考的知識點.

2 加成反應中官能團的定量分析

能發生加成反應的官能團有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、酮羰基,這些官能團與H2發生加成反應時的定量關系如表2所示.

表2

例2某有機物結構簡式如下,關于該化合物下列說法錯誤的是( ).

A.該化合物能發生銀鏡反應

B.1mol該化合物與H2反應最多消耗8molH2

C.1 mol 該化合物與NaOH 反應最多消耗2molNaOH

D.該化合物能與NaHCO3反應產生氣泡

解析

該化合物分子中有醛基、酮羰基、羧基、碳碳雙鍵、酯基.醛基、甲酸酯可以發生銀鏡反應,選項A 說法正確.該化合物中的1個醛基、1 個酮羰基、1個苯環、1個碳碳雙鍵可以與H2發生加成反應,故1mol該化合物最多消耗6molH2,選項B說法錯誤.該化合物中含有1個羧基、1個酯基,故1 mol該化合物與NaOH 反應最多消耗2molNaOH,選項C說法正確.該化合物有羧基,能與NaHCO3反應產生氣泡,選項D 說法正確.答案為B.

點評

要注意,羧基和酯基中雖然都含有碳氧雙鍵,但羧基和酯基不能與H2加成.

3 氧化反應中官能團的定量分析

大多數有機物都能發生氧化反應,但常考的有醇的氧化、醛的氧化,它們的定量關系如表3所示.

表3

例3某有機物結構簡式如下,有關該物質的說法錯誤的是( ).

A.該分子中最多有16個原子共平面

B.一定條件下,1 mol 該物質最多消耗2molNaOH

C.1 mol該分子最多可以與4mol新制的Cu(OH)2反應

D.具有相同官能團且醛基在鄰位的同分異構體有5種

4 消去反應中官能團的定量分析

能發生消去反應的有機物有醇和鹵代烴.醇的消去反應是在濃硫酸作催化劑情況下加熱,不存在官能團的定量分析;鹵代烴的消去反應是在NaOH 醇溶液中加熱,一般情況下,消去1mol鹵素原子消耗1mol NaOH.

例4下面的化合物能發生消去反應,下列說法正確的是( ).

A.1mol該化合物最多能與4molH2加成

B.在NaOH 溶液中加熱,1mol該化合物最多消耗4molNaOH

C.在NaOH 醇溶液中加熱,1mol該化合物發生消去反應消耗4molNaOH

D.在NaOH 醇溶液中加熱后,生成的有機物1mol最多與6molH2加成

解析

該有機物分子中含有酯基、苯環,酯基不能與H2加成,1mol該化合物最多能與3mol H2加成,選項A 錯誤.在NaOH 溶液中加熱發生酯和氯代烴的水解反應,1mol該化合物最多消耗5mol NaOH,選項B錯誤.在NaOH 醇溶液中加熱,1mol該化合物發生消去反應,CH2Cl基團上的氯原子不能發生消去反應,1mol該化合物消耗3molNaOH,選項C錯誤.在NaOH 醇溶液中加熱后,生成的有機物為

1mol該物質最多與6molH2加成,選項D 正確.答案為D.

點評

鹵代烴發生消去反應,結構上必須滿足鹵素原子所在碳原子的相鄰碳原子上有氫原子.

總之,通常可以通過分析有機物官能團發生反應時消耗反應物的物質的量來判斷有機物分子中官能團的類別和個數.在解答這類問題時,除了要記住規律,同時要注意有些原子或官能團連在某些特殊位置,性質有可能發生變化.

(完)