【考情導(dǎo)引】
近幾年的高考理綜試題突出了學(xué)科內(nèi)的綜合，在有機(jī)化學(xué)中定量計(jì)算的內(nèi)容主要包括根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算有關(guān)反應(yīng)物和生成物的量；根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的量值判斷有機(jī)分子中官能團(tuán)的數(shù)目；或利用有機(jī)分子中官能團(tuán)的數(shù)目計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量或其它有關(guān)的量值；通過定量計(jì)算判斷有機(jī)物的分子組成。有機(jī)定量計(jì)算問題與無機(jī)化學(xué)的計(jì)算基本是相同的，同樣涉及不純物的計(jì)算，涉及過量物的分析與判斷，可靈活運(yùn)用守恒、差量、關(guān)系式等基本計(jì)算方法和技巧。
【精選例題】
例1. 有A、B兩種烴，其相關(guān)信息如下：
回答下列問題：
(1)烴A的最簡(jiǎn)式是____________；
(2)烴A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是______________；
(3)烴B的三種二溴代物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____________________________________；
(4)烴C為烴B的同系物，常溫下為氣態(tài)且只有一種一溴代物，則烴C的一溴代物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________(填一種即可)。
【參考答案】(1)CH (2)
【解析】(1)烴A完全燃燒的產(chǎn)物中n(CO2)∶n(H2O)＝2∶1，則烴A的分子式為(CH)n；(2)因28M(A)<>
【題后反思】近幾年的高考有機(jī)試題中多次考查分子式和結(jié)構(gòu)式的確定。在分子式確定的過程中,考查學(xué)生的計(jì)算和分析問題的能力；在結(jié)構(gòu)式的確定中,考查同分異構(gòu)現(xiàn)象,官能團(tuán)的性質(zhì)體現(xiàn)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)及利用其性質(zhì)、核磁共振氫譜確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的方法等。
【基礎(chǔ)過關(guān)】
1．有機(jī)物A可由葡萄糖發(fā)酵得到，也可以從牛奶中提取。純凈的A為無色粘稠液體，易溶于水。為研究A的組成與結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
【參考答案】(1)90 (2)C3H6O3 (3)—COOH —OH (4)4(5)
【解析】(1)A的密度是相同條件下H2密度的45倍，相對(duì)分子質(zhì)量為45×2＝90。9.0 g A的物質(zhì)的量為0.1 mol。
(2)燃燒產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^濃硫酸、堿石灰，發(fā)現(xiàn)兩者分別增重5.4 g和13.2 g，說明0.1 mol A燃燒生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2。1 mol A中含有6 mol H、3 mol C。
(3)0.1 mol A跟足量的NaHCO3粉末反應(yīng)，生成2.24 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若與足量金屬鈉反應(yīng)則生成2.24 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，說明分子中含有一個(gè)—COOH和一個(gè)—OH。
(4)A的核磁共振氫譜中有4個(gè)峰，說明分子中含有4種處于不同化學(xué)環(huán)境下的氫原子。
(5)綜上所述，A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
。
【做題小幫手】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定流程
2. 現(xiàn)有A、B兩種烴，已知A的分子式為C5Hm，而B的最簡(jiǎn)式為C5Hn(m、n均為正整數(shù))。
(1)下列關(guān)于烴A和烴B的說法中不正確的是________(填字母編號(hào))。
a．烴A和烴B可能互為同系物 b．烴A和烴B可能互為同分異構(gòu)體
c．當(dāng)m＝12時(shí)，烴A一定為烷烴 d．當(dāng)n＝11時(shí)，烴B可能的分子式有兩種
e．烴A和烴B可能都為芳香烴
(2)若烴A為鏈狀烴，且分子中所有碳原子都在一條直線上，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________。
(3)若烴A為鏈狀烴，分子中所有碳原子不可能都在同一平面上。在一定條件下，1 mol A最多只能與1 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)。寫出烴A的名稱：__________________。
(4)若烴B為苯的同系物，取一定量的烴B完全燃燒后，生成物先通過足量濃硫酸，濃硫酸增重1.26 g，再通過足量堿石灰，堿石灰增重4.4 g，則烴B的分子式為____________。若其苯環(huán)上的一溴代物只有一種，則符合條件的烴B有__________種。
(5)當(dāng)m＝n＝4時(shí)，取A和B組成的混合物a g完全燃燒后，將產(chǎn)物通過足量Na2O2固體充分吸收，固體增重__________g(用含a的代數(shù)式表示)。
【參考答案】(1)de (2)CH≡C—C≡C—CH3(3)3-甲基-1-丁烯 (4)C10H14 4 (5)9a/4
(3)鏈烴A與H2最多以物質(zhì)的量之比1∶1加成，則A為烯烴C5H10，分子中所有碳原子不可能共平面，則碳原子成四面體結(jié)構(gòu)，故A為3-甲基-1-丁烯。(4)n(CO2)＝0.1 mol，n(H2O)＝eq \f(1.26 g,18 g·mol－1)＝0.07 mol，故烴B的最簡(jiǎn)式為C5H7。設(shè)B的分子式為CaH2a－6，則eq \f(a,2a－6)＝eq \f(5,7)，a＝10，B的分子式為C10H14。若其苯環(huán)上的一溴代物只有一種，說明B分子的對(duì)稱性較好，符合條件的B為
3．查爾酮類化合物G是黃酮類藥物的主要合成中間體,其中一種合成路線如下:
已知以下信息:
①芳香烴A的相對(duì)分子質(zhì)量在100~110之間,1 mol A充分燃燒可生成72 g水。
②C不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。
③D能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、可溶于飽和Na2CO3溶液、核磁共振氫譜顯示其有4種氫。
④
+RCH2I
⑤RCOCH3+R'CHO
RCOCH
CHR'
回答下列問題:
(1)A的化學(xué)名稱為 。
(2)由B生成C的化學(xué)方程式為 。
(3)E的分子式為 ,由E生成F的反應(yīng)類型為 。
(4)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。
(5)D的芳香同分異構(gòu)體H既能發(fā)生銀鏡反應(yīng),又能發(fā)生水解反應(yīng),H在酸催化下發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(6)F的同分異構(gòu)體中,既能發(fā)生銀鏡反應(yīng),又能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)的共有 種,其中核磁共振氫譜為5組峰,且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1 的為 (寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。
【參考答案】(1)苯乙烯(2)
(3)C7H5O2Na 取代反應(yīng)
(4)
(不要求立體異構(gòu))(5)
+H2O
+HCOOH
(6)13
由信息④可知F為
,由信息⑤可知G的結(jié)構(gòu)為
;(5)由能發(fā)生水解可知H中含有酯基,依據(jù)碳原子、氧原子個(gè)數(shù)可知H只能為甲酸某酯,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
;(6)F的同分異構(gòu)體分子中一定含有—CHO、酚羥基,則苯環(huán)上的取代基可能為三個(gè)(—CHO、—OH、—CH3),也可能為兩個(gè)(—CH2—CHO、—OH),三個(gè)取代基采用固定一個(gè)取代基,移動(dòng)另一取代基法,先固定—OH、然后加—CH3,有鄰、間、對(duì)三種:①
、②
、③
,然后再加上—CHO,分別有4、4、2種,共10種;兩個(gè)取代基的有鄰、間、對(duì)三種,共13種;五組峰說明有五種氫原子,且有三個(gè)峰面積比為2∶2∶2,所以為對(duì)位。
【做題小幫手】有機(jī)物分子式的確定
(1)直接法:根據(jù)阿伏加德羅定律直接求出有機(jī)物的分子式。如已知某有機(jī)物蒸氣10 mL可與相同狀況下65 mL O2完全作用生成40 mL CO2和50 mL水蒸氣,試確定該有機(jī)物的分子式。根據(jù)阿伏加德羅定律1 mol該有機(jī)物含有4 mol C、10 mol H,可寫出有機(jī)物的分子式為C4H10Oz。根據(jù)有機(jī)物燃燒耗氧的公式:4+
,得出z=0。
(2)實(shí)驗(yàn)式(最簡(jiǎn)式)法:根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍,利用相對(duì)分子質(zhì)量和最簡(jiǎn)式可確定其分子式。如已知有機(jī)物最簡(jiǎn)式為CH2O,相對(duì)分子質(zhì)量為90,可求出該有機(jī)物分子式為C3H6O3。
(3)通式法:根據(jù)題干要求或物質(zhì)性質(zhì)
類別及組成通式
n值
分子式。如求相對(duì)分子質(zhì)量為60的飽和一元醇的分子式:首先設(shè)飽和一元醇的分子式為CnH2n+2O,列方程12n+2n+2+16=60,得n=3,該有機(jī)物分子式為C3H8O。
(4)余數(shù)法:用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以12,看商和余數(shù)。如相對(duì)分子質(zhì)量為128的烴可能的分子式由
=10……8,確定為C10H8或C9H20。
4．某有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量不超過170，是苯環(huán)上的鄰位二取代物，既能和FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，又能和NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)。1 mol有機(jī)物X完全燃燒生成CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為3∶1，同時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2 201.6 L。
(1)該有機(jī)物的分子式為__________，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____________。1 mol X和足量的溴水反應(yīng)消耗Br2________mol。
(2)芳香族化合物G是X的同分異構(gòu)體，含有2個(gè)六元環(huán)，能和金屬鈉反應(yīng)，水解產(chǎn)物能發(fā)生顯色反應(yīng)。物質(zhì)G可通過下列路線合成：
①B→C的反應(yīng)類型為____________。
②已知C＋E―→F屬于取代反應(yīng)，產(chǎn)物中有小分子HCl生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________。
③符合條件的G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__________________或______________。
【參考答案】(1)C9H6O3
4(2)①取代反應(yīng)②CH3COCl＋
eq \o(――→,\s\up7(一定條件))
＋HCl③
(兩空可互換)
【做題小幫手】根據(jù)數(shù)據(jù)確定官能團(tuán)的數(shù)目
(1)
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)eq \o(――→,\s\up7(Na))H2
(3)2—COOHeq \o(――→,\s\up7(Na2CO3))CO2，—COOHeq \o(――→,\s\up7(NaHCO3))CO2
(4)
eq \o(―――→,\s\up7(1 mol Br2))
，—C≡C—(或二烯、烯醛)eq \o(――→,\s\up7(2 mol H2))—CH2CH2—
(5)某有機(jī)物與醋酸反應(yīng)，相對(duì)分子質(zhì)量增加42，則含有1個(gè)—OH；增加84，則含有2個(gè)—OH。即—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾OCCH3。
(6)由—CHO轉(zhuǎn)變?yōu)椤狢OOH，相對(duì)分子質(zhì)量增加16；若增加32，則含2個(gè)—CHO。
(7)當(dāng)醇被氧化成醛或酮后，相對(duì)分子質(zhì)量減小2，則含有1個(gè)—OH；若相對(duì)分子質(zhì)量減小4，則含有2個(gè)—OH。
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