金版新學案人教版化學選修5 1章歸納整合

2022-10-13 04:57:04 字數 4162 閱讀 6668

1.化學方法。

由於有機化合物中存在同分異構現象,除少數的分子式只對應一種結構外,一般一種分子式對應有多種結構。我們常從以下兩方面確定其結構:

(1)根據有機物的特殊反應,確定物質分子中的官能團,從而進一步確定其結構。常見有機物中,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的烴類物質有烯烴、炔烴、苯的同系物;能與溴水產生白色沉澱的有機物是苯酚;與銀氨溶液或新制cu(oh)2懸濁液能發生反應的物質有醛類、甲酸、甲酸某酯、甲酸鹽、葡萄糖、麥芽糖等;能與碳酸鈉反應產生氣體的有機物是羧酸。

(2)有機物實驗式的確定。

①實驗式(又叫最簡式)是表示化合物分子所含各元素的原子數目最簡單整數比的式子。

②若有機物分子中w(c)=a%、w(h)=b%、w(o)=c%,則n(c)n(h)n(o)=,即可得到實驗式。實驗式也可以通過燃燒得到產物的物質的量等方法確定。確定實驗式前必須先確定元素的組成,如某有機物完全燃燒的產物只有co2和h2o,則其組成元素可能為c、h或c、h、o;若燃燒產物co2中的碳元素的質量和燃燒產物h2o中氫元素的質量之和等於原有機物的質量時,則原有機物組成中不含o元素。

(3)確定有機物分子式和結構式的過程,可簡單歸納如下:

2.物理方法(波譜法)。

化學方法以官能團的特徵反應為基礎,鑑定出官能團,還要製備它的衍生物以進一步確認其結構。當化合物結構比較複雜時,往往要耗費大量時間。物理方法(波譜法)具有微量、快速、準確、資訊量大等特點。

(1)質譜——可快速、準確測定有機物的相對分子質量。

(2)紅外光譜——可以獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的資訊。

(3)核磁共振氫譜——可推知有機物分子中有幾種不同型別的氫原子及它們的數目之比。

例1 胡椒酚a是植物揮發油中的一種成分。某研究性學習小組對其分子組成結構的研究中發現:a的相對分子質量不超過150;a中c、o的質量分數分別為:

w(c)=80.60%,w(o)=11.94%,完全燃燒後產物只有co2和h2o。

根據以上資訊,填寫下列內容:

(1)a的摩爾質量為________。

(2)光譜分析發現a中不含甲基(—ch3),苯環上的一氯取代物只有2種;1 mol a與足量溴水反應,最多消耗3 mol br2。a的結構簡式為________。

解析:由題意知胡椒酚中至少含有乙個羥基,a的摩爾質量m=16n/11.94%,由於m≤150,可知n只能取1,解得m=134 g/mol, a中含有碳原子數為134×80.

60%/12=9,氫原子數為134×(1-80.60%-11.94%)/1=10,因此a的化學式為c9h10o,a分子的不飽和度為5,含有乙個苯環,不飽和度為4,說明a中還含有乙個碳碳雙鍵,且a中不含甲基,因此雙鍵在末端;1 mol a與溴水反應最多消耗3 mol br2,存在酚羥基,a中苯環上的一氯取代物只有2種,說明酚羥基和烴基在對位上,從而可確定胡椒酚a的結構簡式為。

答案:(1)134 g/mol

(2)例2 某有機物的核磁共振氫譜圖如下,該物質可能是(  )

a.乙酸 b.苯酚

c.丙醇 d.乙酸乙酯

解析:乙酸的核磁共振氫譜中有2個峰,故a項錯誤;苯酚的核磁共振氫譜中有4個峰,故b項錯誤;丙醇的核磁共振氫譜中有4個峰,故c項錯誤;乙酸乙酯的核磁共振氫譜中有3個峰,且氫原子個數比為2∶3∶3,d項正確。故答案為d。

答案:d

例3 質譜、紅外光譜、核磁共振等物理方法已成為研究有機物的重要組成部分。(  )

(1) 下列物質中,其核磁共振氫譜中給出的峰值只有乙個的是

a.ch3ch3 b.ch3cooh

c.ch3cooch3 d.ch3och3

(2)化合物a和b的分子式都是c2h4br2, a的核磁共振氫譜圖如右圖所示,則a的結構簡式為請**b的核磁共振氫譜上應該有個峰(訊號)。

(3)化合物c中各原子數目比為n(c)∶n(h)∶n(o)=1∶2∶1,對化合物c進行質譜分析可得到右圖所示的質譜圖,可得出其分子式為若對其進行紅外光譜分析,可得出其官能團為寫名稱)。確定化合物c的官能團時,你認為填「有」或「沒有」)必要進行紅外光譜分析。寫出化合物c與足量新制氫氧化銅反應的化學方程式

解析:(1)中只有一種h原子,故a正確;中有兩種h原子,故b錯誤;中有兩種h原子,故c錯誤;中只有一種h原子,故d正確;故選ad;

(2)核磁共振氫譜中只給出一種峰,說明該分子中只有1種h原子,則a的結構簡式為brch2ch2br,b的結構簡式為ch3chbr2,有兩種h原子,所以核磁共振氫譜上有2個峰;

(3)由各原子數目比:n(c)∶n(h)∶n(o)=1∶2∶1,最簡式為ch2o,由質荷比可知該有機物的相對分子質量為30,分子式為ch2o;ch2o為甲醛,含有醛基,ch2o沒有同分異構體,沒有必要進行紅外光譜分析;甲醛和新制氫氧化銅在naoh條件下發生氧化還原反應生成碳酸鈉、氧化亞銅和水,方程式為hcho+4cu(oh)2+2naohna2co3+2cu2o↓+6h2o。

答案:(1)ad (2)ch2brch2br 2

(3) ch2o 醛基沒有

hcho+4cu(oh)2+2naohna2co3+2cu2o↓+6h2o

1.用烷基的異構推斷。

常見的烷基有:甲基(—ch3)、乙基(—ch2ch3)、丙基(—c3h7)、丁基(—c4h9),其中甲基、乙基無同分異構體,丙基有兩種同分異構體,丁基有四種同分異構體。判斷只有乙個官能團的有機物的異構體的個數時,根據烴基的異構體數判斷較為快捷。

如判斷丁醇的同分異構體時,根據組成丁醇可寫成c4h9—oh,由於—c4h9 有4種同分異構體,故丁醇也應有4種同分異構體。

例2 能和金屬鈉反應,分子組成為c4 h10o的同分異構體有(  )

a.4種 b.5種

c.6種 d.7種

解析:能與鈉反應且分子式為c4hl0o的有機物為丁醇,根據丁基異構規律可推知,符合條件的異構體有4種。故答案為a項。

答案:a

2.由不同型別的氫原子推斷。

碳鏈中有幾種不同的氫原子,其一元取代物就有幾種同分異構體。

一般判斷原則:

(1)同一種碳原子上的氫原子是等效的。

(2)處於鏡面對稱上的氫原子是等效的。

如(ch3)2chch2ch2ch3中有5種互不等效的氫原子,其一元取代物就有5種同分異構體。(ch3ch2)2chch3中有4種互不等效的氫原子,(ch3)2chch(ch3)2中有2種互不等效的氫原子,其一元取代物的同分異構體數目也就分別是4種和2種。

例3 在c4h11n 中,氮原子以乙個鍵與氫原子相連,其他兩個鍵與碳原子相連。該原子可能具有的同分異構體數目為(不考慮環狀結構)(  )

a.2 b.3 c.4 d.5

解析:ch3—nh—ch2—ch2—ch3、

ch3—ch2—nh—ch2—ch3。

答案:b

3.用結構置換法推斷。

如乙個碳碳雙鍵可以用單鍵環替換;碳氧雙鍵可以用碳碳雙鍵替換並將氧原子移到他處;又如碳碳三鍵相當於兩個碳碳雙鍵,也相當於兩個單鍵環。故c8h8 的同分異構體可以是苯乙烯,也可以是立方烷,還可以是。

例4 已知分子式為c12h12的物質a的結構簡式為,其苯環上的二溴代物有9種同分異構體,由此推斷物質a在苯環上的四溴代物的同分異構體的數目有(  )

a.9種 b.10種 c.8種 d.11種

解析:苯環上的四溴代物可以看作苯環六溴代物其中2個溴原子被2個h原子取代,故四溴代物與二溴代物同分異構體數目相同,由於二溴代物有9種同分異構體,故四溴代物的同分異構體數目也有9種,故選a。

答案:a

4.用側鏈重組法推斷。

芳香族的同分異構體,主要是側鏈的異構,判斷時應抓住側鏈的變化。解題的思路可以先考慮乙個支鏈異構,再考慮兩個支鏈、三個支鏈等多個支鏈的異構,如判斷屬於芳香化合物(不含其他環狀結構)且分子內含有「」結構的同分異構體。

先考慮支鏈—cooch3 的異構情況,通常有酯和羧酸兩類物質。屬於酯類物質的可寫出三種結構—cooch3、hcooch2—、—oocch3 ,屬於羧酸類的可寫出一種結構—ch2cooh,因此含乙個支鏈的異構體有4種。分別為:

然後考慮兩個支鏈異構情況,有兩種型別:hcoo—與—ch3、—cooh與—ch3,分別存在鄰、間、對三種位置異構,因此含兩個支鏈的異構體有:

所以有10種屬於芳香化合物的常見同分異構體。

5.由對稱法則推斷。

結構對稱的有機物,可通過尋找對稱軸的方法來快速判斷同分異構體。如判斷蒽的一溴取代物的同分異構體,應先找到對稱軸,則判斷就比較簡單,不難看出蒽有兩條對稱軸。見下圖:

因此只要考慮乙個象限內的異構情況就行,可見蒽的一溴取代物的同分異構體有3種,分別是:

若要確定環狀有機物的三元取代物的同分異構體種數時,可採用定位移動法(即定二移一法)。

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