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2010高考化學(xué)解題技巧與應(yīng)試策略系列18

 許愿真 2015-06-01

策略18 有機(jī)物結(jié)構(gòu)的分析與判斷
金點(diǎn)子:
有機(jī)結(jié)構(gòu)的分析包括:空間結(jié)構(gòu)的分析;結(jié)構(gòu)簡式的分析。
(1) 空間結(jié)構(gòu)的分析
此類試題主要考查考生對原子共平面或共直線的分析與判斷。所采用的方法主要是遷移類比法,也即將甲烷、乙烯、乙炔、苯等有機(jī)物的結(jié)構(gòu)遷移到新的物質(zhì)中。
(2) 結(jié)構(gòu)簡式的分析。
主要為判斷及書寫結(jié)構(gòu)簡式。要求考生能將題中碳鏈或官能團(tuán)通過互換位置來確定新的結(jié)構(gòu),有時(shí)還會(huì)涉及到利用官能團(tuán)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來確定結(jié)構(gòu)的問題。

經(jīng)典題:
例題1 :(1998年全國高考)1,2,3-三苯基環(huán)丙烷的三個(gè)苯基可以分布在環(huán)丙烷環(huán)平面的上下,因此有如下兩個(gè)異構(gòu)體:
  
 據(jù)此,可判斷1,2,3,4,5-五氯環(huán)戊烷(假定五個(gè)碳原子也處于同一平面上)的異構(gòu)體數(shù)目是   (    
 A.4       B.5       C.6      D.7
方法: 空間結(jié)構(gòu)比較分析。
捷徑:根據(jù)題意:五個(gè)氯原子在環(huán)戊烷平面上可分成五上(或五下),四上一下(或四下一上),三上二下(或三下二上)三種情況。其中前兩種情況,分別只有一種結(jié)構(gòu),而三上二下有兩種同分異構(gòu)體。所以共有四種同分異構(gòu)體。顯然答案為A。
總結(jié):在解題時(shí)要充分考慮到三上二下有兩種同分異構(gòu)體,必要時(shí)可畫出草圖分析。
例題2 :(1996年全國高考)描述CH3—CH=CH—C≡C—CF3分子結(jié)構(gòu)的下列敘述中, 正確的是                )
A.6個(gè)碳原子有可能都在一條直線上   B.6個(gè)碳原子不可能都在一條直線上
C.6個(gè)碳原子有可能都在同一平面上   D.6個(gè)碳原子不可能都在同一平面上
方法:將甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)遷移到題示物質(zhì),畫出結(jié)構(gòu)圖示進(jìn)行分析即可。
捷徑:已知乙烯結(jié)構(gòu)中兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子在同一平面上,不在同一直線上。若將—CH3代替乙烯中的某個(gè)氫原子,則這三個(gè)碳原子必然不在同一直線上。所以A必錯(cuò),B正確。若上述替換后,其鍵角仍能保持120°,則CH3—CH=CH—C≡C—CF3中四個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)(根據(jù)乙烯的結(jié)構(gòu)作出的判斷)。同理根據(jù)乙炔中兩個(gè)碳原子與兩個(gè)氫原子在同一直線上,可認(rèn)為CH3—CH=CH—C≡C—CF3中四個(gè)碳原子在同一直線上。根據(jù)立體幾何原理,這六個(gè)碳原子應(yīng)在同一平面內(nèi)。若這種替代后,鍵角發(fā)生改變,則六個(gè)碳原子形成立體結(jié)構(gòu),至于鍵角能否改變,已超出中學(xué)生的能力,所以有“可能”兩字。則C正確,D錯(cuò)誤。
總結(jié):①立體幾何知識:如果直線上有二個(gè)點(diǎn)在某平面內(nèi),則這一條直線一定在這平面內(nèi),由于CH3—CH=*CH—*C≡C—CF3中帶“*”的碳原子在CH3—CH=CH—C所在的平面內(nèi),所以=CH—C≡C—CF,這四個(gè)碳原子(直線型)在CH3—CH=CH—C所在平面內(nèi)。
②這是用數(shù)學(xué)知識討論物質(zhì)結(jié)構(gòu)的又一例證。把乙烯的結(jié)構(gòu)和乙炔的結(jié)構(gòu)巧妙地聯(lián)系在一起,用空間想象和數(shù)學(xué)知識確定直線與平面的關(guān)系。
例題3 :(1995年全國高考)
A.CH3CH2CH2CH3    CH3CH2CH2CH2CH3    CH3CH2CH2CH2CH2CH3
B.CH3CH=CHCHO  CH3CH=CHCH=CHCHO  CH3(CH=CH)3CHO
C.CH3CH2CH3     CH3CHClCH2CH3     CH3CHClCH2CHClCH3
D.ClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHCICCl3
ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3
方法: 通過信息比較獲得結(jié)果。
捷徑: 題給信息①同系列結(jié)構(gòu)可用通式A [ W ] nB表示;②W為2價(jià)基團(tuán),即是系差;因此在給出的選項(xiàng)中能找到系差W,可用通式①表示的即可稱為同系列,否則為此題答案。其中選項(xiàng)A、B、D的W和通式分別為:
A:—CH2—、CH3  [ CH2 ] n  CH3
B:—CH=CH—、CH3  [ CH=CH ] n CHO
D:—CH2CHCl—、Cl  [ CH2CHCl ]n  CCl3;而C中,第一項(xiàng)無Cl原子,后兩項(xiàng)有,不能稱為同系列。以此得答案為C。
總結(jié):考生往往對W為2價(jià)的有機(jī)基團(tuán)不理解。其實(shí)只要滿足—W—兩端都以單鍵相連即可。
例題4 :(1999年全國高考)化合物的-COOH中的OH被鹵原子取代所得的化合物稱為酰鹵,下列化合物中可以看作酰鹵的是     (   
  A.HCOF      B.CCl4      C.COCl2      D.CH2ClCOOH
   方法:根據(jù)題示酰鹵結(jié)構(gòu)分析。

捷徑: HCOF的結(jié)構(gòu)式是:          ,  COCl2的結(jié)構(gòu)式是:           ,CCl4

中無氧原子,不可能是酰鹵。CH2ClCOOH為氯乙酸。從結(jié)構(gòu)分析得答案為 A C。

總結(jié):酰鹵組成的特點(diǎn)是:          ,即在羰基的一端連有鹵原子,另一端連著

其他原子(也可以是鹵原子)或原子團(tuán)。
例題5 :(2001年高考試測題)有三個(gè)只含C、H、O的有機(jī)化合物A1、A2、A3,它們互為同分異構(gòu)體。室溫時(shí)A1為氣態(tài),A2、A3是液態(tài)。分子中C與H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是73.3%。在催化劑(Cu、Ag等)存在下,A1不起反應(yīng)。A2、A3分別氧化得到B2、B3。B2可以被硝酸銀的氨水溶液氧化得到C2,而B3則不能。
上述關(guān)系也可以表示如下圖:
 
請用計(jì)算、推理,填寫下列空白:
(1)A2的結(jié)構(gòu)簡式                                  ;
(2)B3的結(jié)構(gòu)簡式                                  ;
(3)A3 和C2的反應(yīng)產(chǎn)物                                    。
方法:假想分析法。
捷徑:化合物A1、A2、A3互為同分異構(gòu)體,且分子中C與H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是73.3%,O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為26.7%。因室溫時(shí)A1為氣態(tài),故三種有機(jī)物的分子量不會(huì)很大。假設(shè)有機(jī)物只含有一個(gè)O原子,根據(jù)O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可求得其分子量為60,分子式為C3H8O。又因室溫時(shí)A1為氣態(tài),故可得A1為CH3-O-CH2CH3(甲乙醚),符合題意。又從圖示知,A2可通過氧化得到羧酸,A2為CH3CH2CH2OH。A3為CH3CHOH CH3,進(jìn)一步反應(yīng)得B3為:CH3COCH3,A3 和C2的反應(yīng)產(chǎn)物為:CH3CH2COOCH(CH3)2。
總結(jié):在一定條件下,伯醇氧化可得醛,進(jìn)一步氧化可得羧酸;仲醇氧化可得酮,不能進(jìn)一步氧化得羧酸;叔醇很難被氧化。
例題6 :(2001年上海高考)請閱讀下列短文:
在含羰基 的化合物中,羰基碳原子與兩個(gè)烴基直接相連時(shí),叫做酮。當(dāng)兩個(gè)烴基都是脂肪烴基時(shí),叫脂肪酮,如甲基酮  ;都是芳香烴基時(shí),叫芳香酮;如兩個(gè)烴基是相互連接的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí),叫環(huán)酮,如環(huán)己酮  。
像醛一樣,酮也是一類化學(xué)性質(zhì)活潑的化合物,如羰基也能進(jìn)行加成反應(yīng)。加成時(shí)試劑的帶負(fù)電部分先進(jìn)攻羰基中帶正電的碳,而后試劑中帶正電部分加到羰基帶負(fù)電的氧上,這類加成反應(yīng)叫親核加成。
但酮羰基的活潑性比醛羰基稍差,不能被弱氧化劑氧化。
許多酮都是重要的化工原料和優(yōu)良溶劑,一些脂環(huán)酮還是名貴香料。
試回答:
(1)寫出甲基酮與氫氰酸(HCN)反應(yīng)的化學(xué)方程式                      
(2)下列化合物中不能和銀氨溶液發(fā)生反應(yīng)的是。(多選扣分)
(a)HCHO     (b)HCOOH    (c)     (d)HCOOCH3
(3)有一種名貴香料一一一靈貓香酮 是屬于        (多選扣分)
(a)脂肪酮    (b)脂環(huán)酮    (c)芳香酮
(4)樟腦也是一種重要的酮 ,它不僅是一種家用殺蟲劑,且是香料、塑料、醫(yī)藥工業(yè)重要原料,它的分子式為                 。
方法:根據(jù)信息通過結(jié)構(gòu)分析。
捷徑:(1)甲基酮的化學(xué)式在短文中已提供,當(dāng)甲基酮與HCN發(fā)生反應(yīng)時(shí),帶負(fù)電荷的—CN與羰基中的碳原子結(jié)合,而HCN中帶正電荷中的氫與羰基中的氧原子結(jié)合形成羥基,所以反應(yīng)式為: +HCN→ 
(2)銀氨溶液是弱氧化劑 [也包括新制的Cu(OH)2懸濁液等]能氧化醛基但不能氧化羰基。選項(xiàng)a為甲醛,b甲酸,d為甲酸甲酯,均含有醛基,而選項(xiàng)c為丁酮,不含醛基,以此得答案為c 。
(3)靈貓香酮的結(jié)構(gòu)中既含脂肪烴基,為脂肪酮,且兩個(gè)烴基相互連接成閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu),所以又稱環(huán)酮,綜上所述,該物屬脂環(huán)酮。
(4)樟腦的分子式可通過不飽和度求得為:C10H16O。
總結(jié):對于第(4)問,也可通過結(jié)構(gòu)簡式數(shù)出碳?xì)溲酢?br> 例題7 :(1994年全國高考)根據(jù)以下敘述, 回答第(1)和(2)題

(1) 跟(Ⅰ)、(Ⅱ)式等同的結(jié)構(gòu)式是    ].
(2) 跟(Ⅰ)、(Ⅱ)式是同分異構(gòu)體的是    ].
方法:通過“翻轉(zhuǎn)重疊法”求解。
捷徑:本題物質(zhì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,若憑估猜既費(fèi)時(shí)又易錯(cuò),但采用“翻轉(zhuǎn)重疊法”既快又準(zhǔn)。根據(jù)苯環(huán)是一種高度對稱的平面結(jié)構(gòu),可推出該題中五種苯環(huán)并合形成的物質(zhì)也必為平面結(jié)構(gòu),因此可進(jìn)行任意翻轉(zhuǎn),并不產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)。這里可將(Ⅰ)、(Ⅱ)翻轉(zhuǎn),看是否與之重合,重合的必為同種物質(zhì)。以此得答案為AD。
(2)B與(Ⅰ)或(Ⅱ)分子式均為C20H12,結(jié)構(gòu)不同。而C分子式為C19H12,與(Ⅰ)的分子式不同,結(jié)構(gòu)式當(dāng)然也不同,故只能選B。
總結(jié):不能憑主觀想象,形狀差不多,又不能重合者一定是(Ⅰ)的同分異構(gòu)體。而要檢查其分子式是否相同。
例題8 :(2001年全國高考)2000年,國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺(英文縮寫為PPA)結(jié)構(gòu)簡式如下:
其中Φ—代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯,取代基是 。
(1)PPA的分子式是:            。
(2)它的取代基中有兩個(gè)官能團(tuán),名稱是         和       (請?zhí)顚憹h字)。
(3)將Φ—、H2N—、HO—在碳鏈上的位置作變換,可以寫出多種同分異構(gòu)體,其中5種的結(jié)構(gòu)簡式是:
      
   
請寫出另外4種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式(不要寫出—OH和—NH2連在同一個(gè)碳原子上的異構(gòu)體;寫出多于4種的要扣分):
               、                 、                、               

方法:結(jié)構(gòu)與組成合并分析。
捷徑:(1)PPA的分子式的求解:只要把φ—寫成—C6H5,再和側(cè)鏈結(jié)合起來即得其分子式為C9H13NO。
(2)本題考查官能團(tuán)的命名。尤其是氨基,因?yàn)楹苋菀讓懗砂坊蜾@基。其基團(tuán)名稱為羥基、氨基。
(3)苯的側(cè)鏈?zhǔn)潜ㄏ炔豢紤]側(cè)鏈上的官能團(tuán)),而丙基就有兩種同分異構(gòu)體,即

φ—C—C—C(丙苯),               (異丙苯)。第二步,分別對丙苯、異丙苯中的

氫原子被—OH,—NH2取代。如丙苯中—OH在鄰近苯環(huán)的碳原子上有兩種結(jié)構(gòu)式:


                           ,                                    ,

再考慮—OH右移至中間碳原子,也有兩種結(jié)構(gòu)式:

 

                                ,

最后考慮—OH在末端,有


                            ,

(必須說明,不需要考慮用—NH2代替—OH再重新考慮一遍。因?yàn)楫?dāng)—OH固定在某一位置上—NH2可以在其余碳原子的任一位置上,如再考慮一遍,一定造成重復(fù)。)所以對丙苯來說,符合要求的同分異構(gòu)體有6個(gè),對異丙苯來說,由于側(cè)鏈上碳原子具有對稱結(jié)構(gòu),所以它的同分異構(gòu)體數(shù)目一定少于前者。解題方法和前面相同,但必須注意由于側(cè)鏈的對稱而引起的重復(fù)結(jié)構(gòu)。如—OH在緊鄰苯環(huán)上的碳原子只有一種結(jié)構(gòu)

 

                     ,再把—OH位置右移,(或上移)

 


                         ,

 結(jié)合題中結(jié)構(gòu),分析得另外4種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式分別為:
 
總結(jié):有關(guān)有機(jī)物同分異構(gòu)體的知識是近幾年來高考試題的命題熱點(diǎn)。如2002年全國卷8分,2001年全國理科綜合試題11分,在2000年試題也具有相似的情況。
例題9 :(1994年全國高考)A、B兩種有機(jī)化合物, 分子式都是C9H11O2N。
(1)化合物A是天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物,光譜測定顯示,分子結(jié)構(gòu)中不存在甲基(-CH3),化合物A的結(jié)構(gòu)式是           。
(2)化合物B是某種分子式為C9H12芳香烴一硝化后的唯一產(chǎn)物(硝基連在芳環(huán)上),化合物B的結(jié)構(gòu)式是           。

方法:根據(jù)化學(xué)式和官能團(tuán)的性質(zhì)確定結(jié)構(gòu)簡式。
捷徑:因天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物都是α—氨基酸,                   ,R的組成      


是C7H7,由于分子中不存在甲基,R是C6H5CH2—,所以化合物A的結(jié)構(gòu)式是:

 


。(2)C9H12有多種同分異構(gòu)體,如                       

①                      

                      

③                      


一硝化后有唯一產(chǎn)物的僅是④。以此化合物B的結(jié)構(gòu)式是:

 


總結(jié):(1)氨基酸和硝基化合物間可形成同分異構(gòu)體。
(2)C9H12有8種同分異構(gòu)體。其中一個(gè)側(cè)鏈有二種,二個(gè)側(cè)鏈有三種,三個(gè)側(cè)鏈也有三種。
例題10 :(1998年全國高考)某種ABS工程樹脂,由丙烯腈(CH2=CHCN,符號A)、1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2,符號B)和苯乙烯(C6H5-CH=CH2,符號S)按一定配比共聚而得。
 (1)A、B和S三種單體中,碳?xì)浔龋–:H)值最小的單體是     
 (2)經(jīng)元素分析可知該ABS樣品的組成為CaHbNc(a、b、c為正整數(shù)),則原料中A和B的物質(zhì)的量之比是             (用a、b、c表示)。
方法:組成與結(jié)構(gòu)合并分析法。
捷徑:(1)丙烯腈CH2=CHCN的C︰H= 1︰1;1,3丁二烯CH2=CH—CH=CH2 的

   C︰H= 4︰6,苯乙烯                     的C︰H=1︰1。所以選1,3丁二烯。

(2)設(shè)含丙烯腈為 x mol,1,3丁二烯為 y mol,苯乙烯為 z mol 。因?yàn)橹挥斜╇嬷泻蠳元素,所以 x = c(N守恒)。三種物質(zhì)由碳原子守恒得3x+4y+8z = a ;由H原子守恒得3x+6y+8z=b。解y= 1/2(b—a)。
∴ x︰y = c︰0.5(b—a),[或2c:(b-a)]。
總結(jié):3種單體中,只有丙烯腈(C3H3N)含N。只有丁二烯C4H6的碳?xì)浔刃∮?。因此,b比a每多出2個(gè)氫原子,即為1個(gè)丁二烯分子。

金鑰匙:
例題1 :用相對分子質(zhì)量為43的烷基取代甲苯苯環(huán)上的一個(gè)氫原子,所得芳香烴產(chǎn)物的數(shù)目為                (   
A.3               B.4               C.5                D.6  
方法:從烷基結(jié)構(gòu)碳鏈分析。
捷徑:相對分子質(zhì)量為43的烷基為—C3H7,其可能的結(jié)構(gòu)是—CH2CH2CH3,也可能是—CH(CH3)2。

 因       苯環(huán)上的氫有鄰、間、對三種,故共有2×3 = 6種產(chǎn)物,答案為D。

總結(jié):如果題目未指明是烷基,也可以確定該烴基的化學(xué)式:43÷12=3……7,即最多有3個(gè)C,C3H7合理,C2H19不合理。
例題2 :在有機(jī)物分子中,若存在一個(gè)或者一個(gè)以上的碳原子連有4個(gè)不同的原子團(tuán),則這種碳原子稱為“手性碳原子”,這種物質(zhì)大多數(shù)具有光學(xué)活性。
有機(jī)物A、B、C、D、E、F、G具有如下特性和轉(zhuǎn)化關(guān)系:
                 
(1)A只有一種結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)式為____________
(2)完成C→D+E的反應(yīng)(不要求配平),并在生成物下方的括號內(nèi)注明該產(chǎn)物“有”或“無”光學(xué)活性________________________
(3)F的結(jié)構(gòu)簡式為________________
(4)合成G的反應(yīng)式為________________________________

方法:從圖中找出有機(jī)物的化學(xué)式,再結(jié)合題示信息“手性碳原子”分析。
捷徑:從B的化學(xué)式為C5H11Cl推出A的化學(xué)式為C5H9Cl或C5H7Cl或C5H5Cl,又因A有光學(xué)活性,所以A只能為C5H9Cl。其余分析略,結(jié)果如下:
 
總結(jié):“手性碳原子”這一題示信息,是分析與解答此題的關(guān)鍵。
例題3 :如果用●代表原子實(shí) ( 原子實(shí)是原子除去最外層電子后的剩余部分 ) ,小黑點(diǎn)代表未用于形成共價(jià)鍵的最外層電子,一條短線代表一對共用電子對。如F2 或Cl2均可表示為            。下列圖甲和圖乙所表示的有機(jī)分子依次是      )

 

 


A.CCl3H    CF3COOH                   B.CH3Cl       CH3COOH
C.CH3F      HCOOCH3                  D.CH3OH     CH2OHCHO
方法:將有機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)體放大回復(fù)到常態(tài)。
捷徑:根據(jù)題示信息:原子實(shí)為原子除去最外層電子后的剩余部分 ,小黑點(diǎn)為未用于形成共價(jià)鍵的最外層電子。則圖甲和圖乙中無小黑點(diǎn),且僅形成一對共價(jià)鍵的原子為氫原子;形成了四根共價(jià)鍵的原子為碳原子。圖甲和圖乙中有小黑點(diǎn),形成一根共價(jià)鍵,且有6個(gè)小黑點(diǎn)的原子為鹵原子;形成二根共價(jià)鍵,且有4個(gè)小黑點(diǎn)的原子為氧原子。以此將放大后的結(jié)構(gòu)回復(fù)到通常情況下,甲為CH3X,乙為HCOOCH3。故得答案為C。
總結(jié):該題將有機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)體放大,要求考生在理清題示信息的基礎(chǔ)上,從實(shí)體結(jié)構(gòu)→結(jié)構(gòu)簡式,從一般物質(zhì)→具體物質(zhì),通過遷移、歸納、總結(jié)、應(yīng)用而獲得正確結(jié)果。
例題4 :在化學(xué)上常用兩種模型來表示分子結(jié)構(gòu),一種是球棍模型,另一種是比例模型。比例模型是用不同顏色球的體積比來表示分子中各種原子的體積。
(1)右圖是一種常見有機(jī)物的比例模型,
該模型圖可代表一種        )
A.飽和一元醇         B.飽和一元醛
C.二元酸             D.羥基酸
(2)該物質(zhì)可發(fā)生的反應(yīng)有      )
A.與H2加成        B.銀鏡反應(yīng)         C.消去反應(yīng)       D.與乙醇酯化
(3)根據(jù)(2)中選擇,寫出該物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式                         。
方法:將有機(jī)結(jié)構(gòu)的放大模型回復(fù)到常態(tài)。
捷徑:根據(jù)圖示,黑球有四根共價(jià)鍵,知黑球?yàn)镃原子。黑球上所連黃球的體積小于黑球,且僅有一根共價(jià)鍵,故黃球可能為H原子,藍(lán)球有二根共價(jià)鍵,且與碳、氫相連,以此藍(lán)球一定為O原子。根據(jù)推斷可得該有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHOHCOOH,即為α—羥基丙酸(或稱乳酸)。其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有取代、消去、酯化、縮聚等。故(1)選D;(2)選C、D;(3)中的化學(xué)方程式為:
CH3CHOHCOOH         CH2=CHCOOH + H2O
CH3CHOHCOOH + CH3CH2OH          CH3CHOHCOOCH2CH3 + H2O
總結(jié):模型是有機(jī)結(jié)構(gòu)的形象表述。該題從有機(jī)結(jié)構(gòu)的比例模型出發(fā),要求考生依據(jù)有機(jī)物中原子的大小、碳原子的價(jià)鍵等判斷出有機(jī)物,并根據(jù)官能團(tuán)的類型確定有機(jī)物的性質(zhì),同時(shí)正確寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式。  
例題5 :溴系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的阻燃劑,廣泛應(yīng)用于聚乙烯、聚丙烯、聚異戊二烯等聚烯烴類高聚物的阻燃。巳知某溴系阻燃劑由右圖有機(jī)物與過量的溴水加成而得。
請完成下列內(nèi)容。                                                         
(1)寫出該有機(jī)物的化學(xué)式                 
(2)1mol 該有機(jī)物與足量的氫氣加成需氫氣           mol ;與足量的溴水加成需溴水          mol 。
(3)寫出該有機(jī)物與足量的溴水加成生成溴系阻燃劑的化學(xué)方程式。
方法:將合并縮小的有機(jī)結(jié)構(gòu)回復(fù)到常態(tài)。
捷徑:根據(jù)題示結(jié)構(gòu),有機(jī)物包含了兩個(gè)相同的部分,將其拆分后可得其結(jié)構(gòu)簡式為:
 
以此其化學(xué)式為C21H20Br4O2 ,1mol 該有機(jī)物與足量的氫氣加成,包含了苯環(huán)和C=C,需氫氣 8 mol ;與足量的溴水加成,只有C=C的加成,需溴水2mol 。該有機(jī)物與足量的溴水加成的化學(xué)方程式為:
 
總結(jié):該題以一種溴系阻燃劑的合成原料為起點(diǎn),從結(jié)構(gòu)簡式、化學(xué)性質(zhì)等方面對考生進(jìn)行了綜合考查。要求考生理清合并后的結(jié)構(gòu)簡式,并能進(jìn)行拆分。此類試題對考生的知識要求及能力要求均較高。
例題6 : 黃曲霉素AFTB ( 見右圖 ) 是污染糧食的真菌霉素,人類的特殊基因在黃曲霉素作用下會(huì)發(fā)生突變,并有引發(fā)肝癌的可能性。關(guān)于黃曲霉素的說法正確的是(   )
A. 該化合物的分子式為C16H12O6
B. 該化合物水解可生成醇類化合物
C. 跟1mo l 該化合物反應(yīng)的H2和NaOH的最大值分別是6mol和2mol
D. 該化合物所有原子可能在同一平面上
方法:將鍵線縮小的有機(jī)結(jié)構(gòu)回復(fù)到常態(tài)。
捷徑:根據(jù)題中黃曲霉素結(jié)構(gòu)的鍵線式,可知其不飽和度Ω=12,以此得其分子式為C17H12O6 ;該化合物含有一個(gè)酯鍵,因水解后生成的羥基連在苯環(huán)上,故為酚類化合物;1mo l 該化合物中含有一個(gè)苯環(huán),二個(gè)C=C雙鍵和一個(gè)酮基,因而與H2反應(yīng)的最大值為6mol ( 酯鍵與H2很難發(fā)生反應(yīng)) ,因1mo l 該化合物中含有一個(gè)酯鍵,且水解后產(chǎn)生的羥基又連在苯環(huán)上,故與NaOH反應(yīng)的最大值為2mol ;因該化合物中含有5個(gè)飽和碳原子,特別是含有一個(gè)甲基,因而不可能出現(xiàn)所有原子在同一平面上的情況。以此得答案為C。
總結(jié):鍵線式是有機(jī)結(jié)構(gòu)中常用的一種表達(dá)形式,此類試題要求考生不僅要能將鍵線式回復(fù)到一般的結(jié)構(gòu)簡式,而且還要能正確分析官能團(tuán)間的相互影響及與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系。該種試題既是考試的熱點(diǎn),也是高考的重點(diǎn)。
例題7 :由三種有機(jī)物組成混合物X,三種有機(jī)物A、B、C互為同分異構(gòu)體。
(1)X在400℃、1.01×105Pa下蒸氣密度為1.63g/L 。
(2)把1.8g X完全燃燒后得到2.64 g CO2和1.08 g 水, A和B具有相同的物質(zhì)的量。
(3)4.5g X中A和B均能與金屬Na反應(yīng)生成8.96 mL H2 (SPT), C不反應(yīng)。
(4)4.5g X中, A和B均能跟Na2CO3反應(yīng)生成448 mL的CO2氣體 (SPT), C不反應(yīng)。
(5)兩molA在有催化劑條件下能酯化形成1mol六個(gè)原子的環(huán)狀丙酯。兩molB亦能酯化形成1mol八個(gè)原子的環(huán)狀內(nèi)酯。
(6)C不能進(jìn)行上述(4)、(5)反應(yīng),但能起銀鏡反應(yīng),且有醚—O—的結(jié)構(gòu)。
試解答下列問題:
(Ⅰ)推測A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式
(Ⅱ)A、B、C三種有機(jī)物的物質(zhì)的量之比。  
方法:計(jì)算與官能團(tuán)分析相結(jié)合。
捷徑:(Ⅰ)據(jù)(3)得: , 
0.05:0.04=1:0.8(mol), 即1 mol x產(chǎn)生0.8 mol H2 。
據(jù)(4) 1 mol x產(chǎn)生

 
且  1 mol x 中各含0.4 mol 。
據(jù)(6)可得:C為HCOOCH2—O—CH3
(Ⅱ) ,分析略。
總結(jié):在確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)時(shí),首先要確定其化學(xué)式,而后再根據(jù)官能團(tuán)等特征反應(yīng)確定其結(jié)構(gòu)。

聚寶盆:
1.常見的有機(jī)分子的空間構(gòu)型有四面體型(CH4、CCl4等)、直線型(C2H2等)、平面型(C2H4、C6H6等),掌握其結(jié)構(gòu)對推斷復(fù)雜分子的結(jié)構(gòu)非常重要。這些內(nèi)容的考察近幾年來在高考和競賽中難度和數(shù)量都有所增加,應(yīng)引起我們的充分重視。
2.放大的有機(jī)結(jié)構(gòu),通常應(yīng)用在有機(jī)小分子中,此類試題要求考生能將放大后的結(jié)構(gòu),根據(jù)題設(shè)要求回復(fù)到通常狀態(tài),然后對題中設(shè)問遂一化解。
3.縮小的有機(jī)結(jié)構(gòu),通常應(yīng)用在較大或較復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)中,此類試題要求考生能將縮小后的結(jié)構(gòu),根據(jù)題設(shè)要求回復(fù)到一般的結(jié)構(gòu)簡式,然后再對題中設(shè)問遂一分析,以此方可獲得正確結(jié)果。
4.有機(jī)化學(xué)中結(jié)構(gòu)的考查,是高考中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著考試內(nèi)容與考試方式的改革,有關(guān)有機(jī)結(jié)構(gòu)的考查形式也在不斷地發(fā)生變化,如目前巳考查到順反異構(gòu)、手性異構(gòu)。在此類試題面前,不少考生顯得束手無策,唯有抓住信息,理清關(guān)系,方能正確作答。

熱身賽:
1.1995年3月20日,日本東京地鐵發(fā)生了震驚世界的“沙林”毒氣事件,造成12人死亡,5000多人受傷,恐怖分子使用的“沙林”是一種劇毒的神經(jīng)毒氣,其結(jié)構(gòu)式為:


,已知               的名稱為甲氟磷酸,則“沙林”的

   
化學(xué)名稱為          )
A.甲氟磷酸異丙醚                 B.甲氟磷酸異丙酯
C.甲基異丙基氟磷酸               D.甲基異丙氧基磷酸
2.有機(jī)酸的酸酐可視為兩羧基中羥基的脫水產(chǎn)物,例如:
      
                                                           
則下列的酸和酸酐對應(yīng)正確的是                )
 
3.1992年8月14日,我國研制的“長征二號”火箭將澳星送上太空?;鸺闹饕剂辖凶觥捌纂隆薄R阎摶衔锏姆肿恿繛?0,其中含碳40%,氫13.33%,其余是氮。則:
(1)“偏二甲肼”的分子式為_________________。
(2)若該分子中有一個(gè)氮原子是以-N-形式存在,該氮原子不與氫直接相連,則偏二甲肼的結(jié)構(gòu)簡式為____________________。
(3)此燃料的氧化劑是N2O4,燃燒的產(chǎn)物只有N2、CO2、H2O,燃燒時(shí)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________。
(4)火箭起飛時(shí),可看到一級火箭中部會(huì)冒出紅棕色氣體,這是為了保證貯箱安全由保險(xiǎn)活門自動(dòng)開啟所排出的部分高壓氧化劑變化而來的,其化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________。
4.對于復(fù)雜的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可用“鍵線式”簡化表示如苯丙烯酸丙烯酯
    
(a)它的分子式是                             。
(b)它在稀酸作用下能水解生成兩種有機(jī)物,此兩種有機(jī)物可能具有的共同性質(zhì)是________(填選項(xiàng)的標(biāo)號)。
A.均能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)          B.遇FeCl3溶液均呈紫色
C.均能與NaOH溶液反應(yīng)            D.在一定條件下均能與氫氣反應(yīng)
5.兩個(gè)有機(jī)化合物A和A?互為同分異構(gòu)體,經(jīng)元素分析已知其中含溴的質(zhì)量百分含量為58.4%(其它元素含量的數(shù)據(jù)不全,下同)。A和A?在濃KOH(或NaOH)的乙醇溶液中強(qiáng)熱都得到氣態(tài)化合物B,B中含碳85.7%,B跟濃HBr反應(yīng)得到化合物A?。將A和A?分別跟稀NaOH溶液微微加熱,A得到C,A?得到C?。C可被KMnO4的酸性溶液氧化得到酸化合物D,D中含碳?xì)涔?3.6%,而在同樣條件下C?不能被氧化;請確定A、A?、B、C、C?、D的結(jié)構(gòu)簡式。
6.完全燃燒某液態(tài)烴,生成8.96 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)二氧化碳和4.5 g水。
(1)若該烴可使酸性KMnO4溶液褪色,并被氧化為化學(xué)式為C7H6O2的羧酸,則該烴的化學(xué)式和結(jié)構(gòu)簡式應(yīng)是什么?
(2)若該烴環(huán)上一硝基取代物只有一種,且可被酸性高錳酸鉀溶液氧化為C8H6O2,則該烴的結(jié)構(gòu)簡式應(yīng)是什么?
7.將不飽和烴在催化劑作用下,用臭氧(O3)氧化,則生成有羰基的化合物:
(R1、R2、R3、R4為烴基或H)。現(xiàn)將一定量的化學(xué)式均為C4H8的不飽和烴混合氣體A,用上述方法氧化,得到0.5mol酮和1.5mol醛,其中甲醛為0.7mol。
(1)寫出此混合氣體A氧化后得到的所有生成物的結(jié)構(gòu)簡式:________。
(2)混合氣體A加氫后所生成的烴為____________。
(3)混合氣體A中各烴的名稱和體積分?jǐn)?shù):________。
8.在人尿中含有一種由C、H、O、N四種元素組成的有機(jī)物A,8.95 g A完全燃燒生成19.8 g二氧化碳和4.05 g水。若分解17.92 mg A,使其中所含氮元素均轉(zhuǎn)為氮?dú)?,得?.05mmol氮?dú)狻R阎狝的分子量是179,A分子里不含甲基,但含有羧基及兩側(cè)與
碳原子相連的酰胺基 ,而且兩者不直接相連。通過計(jì)算寫出A的結(jié)構(gòu)簡式。
9.某廠利用一種天然產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中含有U、V、W、X、Y、Z等多種化合物。已知:(a)U和W均可與銀氨溶液反應(yīng),析出金屬銀,而且U是一種單糖  (b)V是單官能團(tuán)化合物,其分子中碳原子數(shù)與X相同,V在濃硫酸作用下經(jīng)加熱得到Y(jié),Y可以使溴水褪色  (c)V經(jīng)緩和氧化可生成W  (d)V和X在少量濃硫酸作用下經(jīng)加熱可得到Z  (e)X的組成為C:40%、H:6.7%、O:53.3%,X有一個(gè)羧基,450 mg X與0.2mol/L的NaOH溶液25mL可完全反應(yīng),X也可和乙酸起酯化反應(yīng)。
(1)U的一種可能的單糖結(jié)構(gòu)簡式___________________;
(2)X的分子式___________________,其可能的結(jié)構(gòu)簡式___________________;
(3)V、W、Y、Z可能的結(jié)構(gòu)簡式分別為____________________、________________、________________________________、____________________________。
10.今有A、B兩種含碳、氫、氧三種元素的鏈烴衍生物,它們具有相同的百分組成。A的式量是44,B的式量是88。A能發(fā)生銀鏡反應(yīng)而B不能。把A加入新制的Cu(OH)2懸濁液中加熱至沸騰,有紅色沉淀生成并產(chǎn)生有機(jī)物C。B在無機(jī)酸作用下能水解生成C和D,D在加熱和有催化劑存在下,能夠被空氣氧化生成A 。寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式和名稱。
11.(1)在實(shí)驗(yàn)室里,把60 g醋酸和92 g乙醇以及20 mL1 mol/L的稀硫酸混合密閉放置長時(shí)間,直至反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
(a) 反應(yīng)中所加的1mol/L硫酸的作用是_____。
(b)若實(shí)驗(yàn)中,用加相同體積的醋酸來代替稀硫酸,那么理論上醋酸乙酯的平衡濃度與原實(shí)驗(yàn)相比將會(huì)__________(增大、減少、不影響)
 (2)“立方烷”是新合成的一種烴,其分子為正立方體,如圖所示。
(a)寫出“立方烷”的化學(xué)式___________。
(b) 其二氯代物共有_______種同分異構(gòu)體。
(c) (c)芳香烴中有一種化合物與“立方烷”互為同分異構(gòu)體,其結(jié)構(gòu)簡式為_______________________________。
(3)某烴A 0.2 mol在氧氣中充分燃燒后,生成化合物B、C各1.2 mol。烴A的化學(xué)式為____________。若取一定量的烴A完全燃燒后,生成B、C各3 mol,則有____g烴A參加了反應(yīng),燃燒時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣___________L。  

大檢閱:
1.B  2.CD
3.(1)C2H8N2
 
4.(a)C18H24O6N2;(b)C、D;
5.A? (CH3)2CHCH2Br    A?? (CH3)3CBr    B? (CH3)2C=CH2       
C ? (CH3)2CHCH2OH   C?? (CH3)3COH    D? (CH3)2CHCOOH

6.

 

7.(1)HCHO、CH3CHO、CH3COCH3   CH3CH2CHO
(2)異丁烷、正丁烷
(3)甲基丙烯50%,2-丁烯30%,1-丁烯20%
8.
9.(1)CH2OH(CHOH)4CHO    (2)C3H6O3         
(3)V:C2H5OH    W:CH3CH2CHO
Y:CH3CH=CH2    Z: 
10.據(jù)A能發(fā)生銀鏡反應(yīng),其M=44,可判斷A為CH3CHO  ∵B的分子量=88,B的分子式應(yīng)為C4H8O2。據(jù)B  C+D,D  A。所以:B是乙酸乙酯(CH3COOC2H5),D是乙醇(CH3CH2OH)。 
11. (1)(a)催化劑   (b)增大   (2)(a)C8H8   (b)3   (c)   
(3)(a)C6H12  (b)42  100.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


  

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