第一章有機化合物的結構特點與研究方法考點01依據碳骨架對有機化合物分類1．依據碳骨架分類根據碳原子組成的分子骨架，有機化合物主要分為鏈狀化合物和環狀化合物。2．脂環化合物與芳香族化合物的區別(1)脂環化合物：不含苯環的碳環化合物，都屬于脂環化合物，如、。(2)芳香族化合物：含一個或多個苯環的化合物，均稱為芳香族化合物，如、。3．芳香族化合物、芳香烴、苯的同系物關系考點02依據官能團對有機化合物分類1．烴的衍生物和官能團的概念(1)烴的衍生物：烴分子中的氫原子被其他原子或原子團所取代得到的物質，如CH3Cl、CH3OH、HCHO等。(2)官能團：決定有機化合物特性的原子或原子團。2．常見官能團及代表物：(1)烴類物質類別官能團典型代表物結構名稱名稱結構簡式烷烴//甲烷CH4烯烴碳碳雙鍵乙烯CH2＝CH2炔烴—C≡C—碳碳三鍵乙炔CH≡CH芳香烴//苯(2)烴的衍生物類別官能團典型代表物結構名稱名稱結構簡式鹵代烴碳鹵鍵溴乙烷CH3CH2Br醇—OH羥基乙醇CH3CH2OH酚—OH羥基苯酚醚醚鍵乙醚CH3CH2OCH2CH3醛醛基乙醛酮酮羰基丙酮羧酸羧基乙酸酯酯基乙酸乙酯胺—NH2氨基甲胺CH3NH2酰胺酰胺基乙酰胺3．判斷官能團的易錯點(1)醇羥基與酚羥基：—OH與鏈烴基或苯環側鏈上碳原子相連為醇羥基，而與苯環直接相連為酚羥基。(2)醛基與酮羰基：酮羰基“”兩端均為烴基，而醛基中“”至少有一端與氫原子相連，即。(3)羧基與酯基：中，若R2為氫原子，則為羧基，若R2為烴基，則為酯基。考點03有機化合物中的共價鍵類型1．有機化合物中的共價鍵類型類型σ鍵π鍵形成方式“頭碰頭”“肩并肩”對稱性軸對稱鏡面對稱特點①軌道重疊程度大，鍵的強度較大。②以形成σ鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子可以繞軸旋轉，并不破壞σ鍵的結構。①軌道重疊程度較小，鍵比較容易斷裂，不如σ鍵牢固。②以形成π鍵的兩個原子核的連線為軸，任意一個原子并不能單獨旋轉，若單獨旋轉則會破壞π鍵的結構一般情況下，有機化合物中的單鍵是σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，三鍵中含有一個σ鍵和兩個π鍵。2．共價鍵的類型對有機化合物性質的影響π鍵的軌道重疊程度比σ鍵的小，比較容易斷裂而發生化學反應。例如乙烯和乙炔分子的雙鍵和三鍵中含有π鍵，都可以發生加成反應，而甲烷分子中含有C—Hσ鍵，可發生取代反應。3．有機化合物中碳原子的雜化方式與空間結構與碳原子相連的原子數432結構示意圖—C≡碳原子的雜化方式sp3sp2sp碳原子的成鍵方式σ鍵σ鍵和π鍵σ鍵和π鍵空間結構四面體平面三角形直線形實例甲烷乙烯乙炔4．碳原子雜化方式的判斷方法(1)根據雜化軌道的立體構型判斷：①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發生sp雜化。(2)根據中心原子價層電子對數判斷：若中心原子的價層電子對數是4，則為sp3雜化；若中心原子的價層電子對數是3，則為sp2雜化；若中心原子的價層電子對數是2，則為sp雜化。考點04共價鍵的極性與有機反應1．共價鍵的極性與有機反應的關系共價鍵極性越強，有機反應越容易發生。有機化合物中的官能團及其鄰近的化學鍵往往是發生化學反應的活性部位。(1)乙醇、H2O與Na反應在反應時，乙醇分子和水分子中的O—H鍵斷裂。同樣條件，水與鈉反應較劇烈，其原因是乙醇分子中氫氧鍵的極性比水分子中氫氧鍵的極性弱。基團之間的相互影響使官能團中化學鍵的極性發生變化，從而影響官能團和物質的性質。(2)乙醇與HBr反應由于羥基中氧原子的電負性較大，乙醇分子中碳氧鍵極性也較強。反應中乙醇分子斷裂的鍵是C—O。2．有機反應的特點有機反應相對無機反應，有機反應一般反應速率較小，副反應較多，產物比較復雜。考點05有機物分子結構的表示方法1．有機物分子結構的表示方法

種類實例含義分子式CH4用元素符號表示物質分子組成的式子，可反映出一個分子中原子的種類和數目。最簡式(實驗式)乙烷(C2H6)最簡式為CH3①表示物質組成的各元素原子最簡整數比的式子。②由最簡式可求最簡式量。電子式H·用小黑點等記號代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子。結構式①用一條短線表示一對共用電子對，未成鍵電子對省略。②表示分子中原子的結合或排列順序的式子，但不表示空間構型。結構簡式(示性式)CH3—CH3將結構式中碳碳單鍵、碳氫鍵等短線省略后得到的式子即為結構簡式。鍵線式(戊烷)(丙烯)將結構式中碳、氫元素符號省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團，每個拐點或終點均表示一個碳原子。球棍模型小球表示原子，短棍表示價鍵，用于表示分子的空間結構(立體形狀)。空間填充模型①用不同體積的小球表示不同的原子大小。②用于表示分子中各原子的相對大小和結合順序。2．結構簡式書寫時的注意事項(1)結構簡式的書寫是省略結構式中代表共價鍵的單鍵，而代表雙鍵的“=”、三鍵的“≡”不能省略。(2)寫結構簡式時，同一個碳原子上的相同原子或原子團可以合并，直接相鄰的且相同的原子團亦可以合并。(3)結構簡式不能表示有機物的真實結構，如從結構簡式看，CH3CH2CH2CH3中的碳鏈是直線形的，而實際上是鋸齒形的。3．鍵線式書寫時的注意事項(1)一般表示含有3個及3個以上碳原子的有機化合物。(2)只忽略C—H，其余的化學鍵不能忽略。(3)碳、氫原子不標注，其余原子必須標注(含羥基、醛基和羧基中的氫原子)。(4)由鍵線式寫分子式時不能忘記兩端的碳原子。考點06同分異構現象和同分異構體1．碳原子的結構和成鍵特點(1)碳原子的結構特點：碳原子最外層有4個電子，既難得電子又難失電子。(2)碳原子的成鍵特點：①每個碳原子能與碳原子或其他原子形成四個共價鍵；②成鍵種類：形成單鍵、雙鍵()、三鍵(—C≡C—)。③連接方式：相互結合成碳環或碳鏈，且可以帶有支鏈；碳環和碳鏈也可以相互結合。2．同分異構現象和同分異構體(1)同分異構現象和同分異構體的概念化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象叫同分異構現象，具有同分異構現象的化合物互為同分異構體。(2)同分異構體的分類①同分異構體的種類②有機化合物的構造異構現象a．碳架異構：碳骨架不同而產生的異構，例如CH3CH2CH2CH3與b．位置異構：官能團位置不同而產生的異構，例如CH2＝CH—CH2—CH3與CH3—CH＝CH—CH3c．官能團異構：官能團種類不同而產生的異構，例如CH3CH2OH與CH3—O—CH3考點07同分異構體的書寫1．烷烴同分異構體的書寫——減碳法：(1)烷烴同分異構體的書寫方法：①主鏈由長到短：逐個減少主鏈上的碳原子，減下來的碳原子作為支鏈。書寫支鏈時，碳鏈的長度不能超過主鏈的長度。②支鏈由整到散：支鏈上是2個或2個以上碳原子時，按照支鏈數目由小到多的順序。如2個碳原子，先用乙基（CH3CH2）作支鏈，再用2個甲基（CH3）作支鏈。③位置由心到邊：只有1個支鏈，根據碳鏈的對稱性，從最中間開始，逐步向一側移動；有2個或2個以上支鏈時，先確定1個支鏈的位置，再逐步移動其他支鏈的位置。(2)實例——己烷(C6H14)的同分異構體(在結構式中的氫原子省略)①將分子中全部碳原子連成直鏈作為母鏈。C—C—C—C—C—C②從母鏈的一端取下1個碳原子，依次連接在母鏈中心對稱線一側的各個碳原子上，即得到多個帶有甲基、主鏈比母鏈少1個碳原子的異構體骨架。③從母鏈上一端取下兩個碳原子，使這兩個碳原子相連(整連)或分開(散連)，依次連接在母鏈所剩下的各個碳原子上，得多個帶1個乙基或兩個甲基、主鏈比母鏈少兩個碳原子的異構體骨架。故己烷(C6H14)共有5種同分異構體。2．烯烴同分異構體的書寫——插入法先寫出可能的碳鏈方式，再加上含有的官能團位置。下面以C4H8為例說明。①碳鏈異構：C—C—C—C、。②位置異構：用箭頭表示雙鍵的位置，即、C4H8在單烯烴范圍內的同分異構體共有3種。3．烴的含氧衍生物同分異構體的書寫——順序法一般按碳鏈異構→官能團位置異構→官能團異構的順序來書寫。下面以C5H12O為例說明。(1)碳鏈異構：5個碳原子的碳鏈有3種連接方式：C—C—C—C—C(2)位置異構：對于醇類，在碳鏈各碳原子上連接羥基，用“↓”表示連接的不同位置。(3)官能團異構：通式為CnH2n+2O的有機物在中學階段只能是醇或醚，對于醚類，位置異構是因氧元素的位置不同而導致的。分析知分子式為C5H12O的有機物共有8種醇和6種醚，總共14種同分異構體。4．判斷同分異構體的常用方法(1)基元法記住常見烴基的異構體種數，可快速判斷含官能團有機物同分異構體的數目。—C3H7：2種—C4H9：4種—C5H11：8種如C4H9Cl有4種同分異構體。(2)替代法如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構體，則四氯苯(C6H2Cl4)也有3種同分異構體(將H替代Cl)。(3)等效氫法①同一碳原子上的氫原子等效；②同一碳原子上所連甲基氫原子都是等效的；③同一分子中處于軸對稱位置或鏡面對稱位置上的氫原子是等效的。考點08有機物的分離、提純方法1．蒸餾(1)適用范圍分離、提純的有機物熱穩定性較高，其沸點與雜質的沸點相差較大。(2)實驗裝置(3)注意事項：①溫度計水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處。②碎瓷片的作用：使液體平穩沸騰，防止暴沸。③冷凝管中水流的方向是下口進入，上口流出。2．萃取萃取分為液液萃取和固液萃取。(1)萃取的原理①液液萃取是利用待分離組分在兩種不互溶的溶劑中的溶解度不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。②固液萃取是利用溶劑從固體物質中溶解出待分離組分的過程。(2)萃取劑的條件及常用試劑待分離組分在萃取劑中的溶解度較大，常用的萃取劑有乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等。(3)分液：將萃取后的兩層液體分開的操作。(4)裝置圖：(4)注意事項：①分液時，下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。②萃取劑與原溶劑不能互溶，且不與溶質反應。3．重結晶(1)原理：利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度不同而將雜質除去。(2)溶劑的選擇①雜質在所選溶劑中的溶解度很大或溶解度很小，易于除去。②被提純的有機化合物在所選溶劑中的溶解度受溫度的影響較大，能夠進行冷卻結晶。(3)實驗探究：重結晶法提純含有少量氯化鈉和泥沙雜質的苯甲酸。已知：純凈的苯甲酸為無色結晶，熔點122℃，可用作食品防腐劑，苯甲酸微溶于水，在水中不同溫度的溶解度如下表：溫度/℃255075溶解度/g0.340.852.2提純苯甲酸的實驗步驟如下：①觀察粗苯甲酸樣品的狀態。②將1.0g粗苯甲酸放入100mL燒杯，再加入50mL蒸餾水。加熱，攪拌，使粗苯甲酸充分溶解。③用漏斗趁熱將溶液過濾到另一個燒杯中，將濾液靜置，使其緩慢冷卻結晶。④待濾液完全冷卻后濾出晶體，并用少量蒸餾水洗滌。將晶體鋪在干燥的濾紙上，晾干后稱其質量。⑤計算重結晶收率。考點09有機物實驗式和分子式的確定1．確定實驗式(1)概念：實驗式：有機化合物分子內各元素原子的最簡整數比，又稱為最簡式。例如，乙酸的分子式為C2H4O2，實驗式為CH2O。實驗式(最簡式)與分子式的關系：分子式＝(最簡式)n。(2)元素分析：①定性分析：用化學方法測定有機化合物的元素組成。②定量分析：將一定量的有機化合物燃燒，轉化為簡單的無機化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量測定各產物的質量，從而推算出有機物中各組成元素的質量分數，然后計算出該有機化合物分子內各元素原子的最簡整數比，確定其實驗式。(3)實驗式的測定步驟(李比希法)(4)實例分析：某種含C、H、O三種元素的未知物A，經燃燒分析實驗測得其中碳的質量分數為52.2%，氫的質量分數為13.1%。則：①氧的質量分數為34.70%。②C、H、O的原子個數比N(C)∶N(H)∶N(O)≈2∶6∶1。③該未知物A的實驗式為C2H6O。2．確定分子式(1)原理：質譜儀用高能電子流等轟擊樣品，使有機分子失去電子，形成帶正電荷的分子離子和碎片離子等。這些離子因質量不同、電荷不同，在電場和磁場中的運動行為不同。計算機對其進行分析后，得到它們的相對質量與電荷數的比值，即質荷比。以質荷比為橫坐標，以各類離子的相對豐度為縱坐標記錄測試結果，就得到有機化合物的質譜圖。(2)相對分子質量確定質譜圖中最右側的分子離子峰或質荷比最大值表示樣品中分子的相對分子質量。(3)實例分析：如圖是某未知物A(實驗式為C2H6O)的質譜圖，由此可確定該未知物的相對分子質量為46。考點10有機物分子結構的確定1．紅外光譜(1)作用：初步判斷某有機物分子中所含有的化學鍵或官能團。(2)原理：不同的化學鍵或官能團的吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。例如：分子式為C2H6O的紅外光譜上發現有O—H、C—H和C—O的吸收峰，可推知該分子的結構為C2H5OH。2．核磁共振氫譜(1)作用：測定有機物分子中氫原子的類型和它們的相對數目。(2)原理：處于不同化學環境中的氫原子因產生共振時吸收電磁波的頻率不同，相應的信號在譜圖上出現的位置也不同，具有不同的化學