1、智浪教育 -普惠英才文库 1 高中化学竞赛专题讲座之六 有机化学基础（高中知识） 胡征善 一、研究有机化合物的一般步骤与方法 烃、含氧（硫）衍生物： H 数为偶数 为奇数时， H 必为奇数 含 N、 X 衍生物 为偶数时， H 必为偶数 二、同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同类物质的比较 定义 研究对象 性质 举例 同位素 质子数相同中子数不同的 核素（原子） 核素 (原子 ) 物理性质不同，化学性质相同 1H、 2H（ D）、 3H（ T） 同素异形体 同一元素组成的不同单质 单质 物理性质不同，化学活泼性不同 金刚石、石墨和碳原子簇 Cx；O2、 O3；红 磷、白磷 同系物 狭义
2、结构相似，分子组成上相差1个或若干个 CH2的化合物 有 机 化合物 物理性质不同，化学性质相似 *广 义 服从通式 A W nB的化合物（ A、 B 为原子或原子团，W 为系差） 乙烯、 1,3 丁二烯 同分异构体 分子式相同，结构不同的 化合物 化合物 物理性质不同，化学性质不一定相同 (或相似 ) C H X S N CO2 H2O HX SO2 N2 化学方程式 质量守恒 点数法 不饱和度法 复杂结构式 常用燃烧法或通过灼热的 CuO 最简式 分子式 元素 分析各元素的质量分数 Mr 官能团特征鉴定或现代物理（波谱）方法 结构式 商余法 一、质谱法 二、气体（或蒸气）密度法 1 Mr=
3、 22.4 （ STP） 2 Mr2= D Mr1 （ D 为相对密度） 3 Mr= RT / P 烃的相对分子 质量 (Mr) 分子中 H数的判定方法 N 与 X 数之和 智浪教育 -普惠英才文库 2 同类物质 具有相似的化学性质或相同官能团的有机化合物 化合物 物理性质不同，化学性质相似 表中的空白栏请读者自己举例说明。 *中学阶段不作要求 三、烃 及其含氧衍生物的燃烧规律 （ 1）烃及其含氧衍生物 CxHyOz(当 Z=0 时为烃 )完全燃烧： CxHyOz + (x+y/4 z/2)O2 xCO2 + y/2H2O 0 n(总 )增大 n = n(后 ) n(前 )=x+y/2 1+(
4、x+y/4 z/2)=y/4+z/2 1=0 n(总 )不变 0 n(总 )减小 则：燃烧前后气体总物质的量 n(总 )变化量只与分子中 H、 O 原子数 y、 Z（若为烃则只与分子中 H 原子数）有关，而与 C 原子数 x 无关。 当烃 (z=0)完全燃烧 ，若 生成 n(H2O) n(CO2)=1时则为烷烃；若 生成 n(H2O)=n(CO2)时则为烯烃（分子式为 CnH2n） ；若 生成 n(CO2) n(H2O)=1 时则为炔烃（分子式为 CnH2n 2） ；若 生成 n(CO2) n(H2O)=3 时则为苯及其同系物（分子式为 CnH2n 6） 。 凡 T 100 ， y=4 的气态
5、烃和 HCHO 气体； 凡 T 100， 分子中 H 原子数是O 原子数 2 倍（即 y=2z）的液态含氧有机化合物（分子式为 CxH2zOz），当完全燃烧时 （忽略水蒸气时） ，燃烧前后 n=0（即恒温恒容时，燃烧前后密闭容器内压强不变）。 （ 2） 按任意比例混合烃及其含氧衍生物，根据完全燃烧情况，对混合物及其组成的判断 判断条件 对混合物的判断 混合物的总质量一定 生成 CO2 的量一定 (C)相同 生成 H2O 的量一定 (H)相同 生成 CO2 和 H2O 的量一定 (C)和 (H)均相同 生成 CO2 和 H2O 的量一定，耗 O2 量一定 最简式相同 生成 CO2 和 H2O 的
6、比值一定 各有机化合物分子中 C、 H 数之比相同 混合物总物质的量一定 生成 CO2 的量一定 分子中 C 原子数相同 生成 H2O 的量一定 分子中 H 原子数相同 生成 CO2 和 H2O 的量一定 分子中 C、 H 原子数相同 生成 CO2 和 H2O 的量一定，耗 O2 量一定 同分异构体 生成 CO2（或 H2O）的量一定，耗 O2 量一定 分子变形： CxHy zH2O 或 CxHy zCO2 （ 3）几种 烃及其含氧衍生物 分别完全燃烧，对耗氧量的判断 等 物 质 的 量 含氧衍生物 CxHyOz 依据 x+y/2 z/2(z=0 时为烃 )的大小来判断 分子变形 CxHy 2
7、Z zH2O 或 Cx Z/2Hy z/2CO2 依据变形后 C、 H 原子部分并考虑 1C 4H 转换的大小来判断 卤代烃 CxHyXz 分子变形 CxHy Z zHX 含 N 衍生物 CxHyNZ 分子变形 CxHy z/2N2 等 质 量 烃 CxHy 分子变形 CHy/x 依据 y/x 的大小来判断 含氧衍生物 CxHyOz 依据 (12x+y+16z)/(4x+9z)的大小来判断 最简式相同 耗 O2 量相同 四、重要的有机反应类型 1重要有机反应类型 （ 1）取代反应 卤代、硝化、水解、酯化、醇分子间失水形成醚、羧酸分子间失水形成酸酐、氨基酸分子间失水形成二肽和多肽、形成酰卤、酰胺
8、、 H 取代等； CxHy 部分相同 智浪教育 -普惠英才文库 3 （ 2）加成反应 碳碳不饱和键、碳氧双键（醛或酮）及 C N 的加成； （ 3）消去反应 醇或卤代烃 (中学阶段的消去反应通常是指 消去反应 )； （ 4）氧化反应（有机化合物分子中加氧或去氢的反应）； （ 5）还原 反应（有机化合物分子中加氢或去氧的反应）； （ 6）聚合反应（ 加聚反应与缩聚反应） 2反应条件不同，主要反应产物或反应类型可能不同 （ 1）温度不同 CH3CH2OH CH3 CH3 CH3 NO2（或 ） + H2O 硝化反应 CH3 NO2 O2N NO2 + 3 H2O 硝化反应 NO2 CH3CH=CH
9、2 （ 2）催化剂与温度不同 氧化反应 CH2=CH2 氧化反应 （ 3）溶剂不同 CH3CH2Br （ 4）光照与催化剂 CH2Cl CHCl2 CCl3 CH3 （或 和 ） + HCl 侧链上取代 CH3 CH3 Cl (或 ) + HCl 苯环上取代 Cl （ 5）有无过氧化物 R CH=CH2 浓 H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 + H2O 取代反应 CH2=CH2 + H2O 消去反应 CH2 CH2 O CH3CHO Ag 200 300 CuCl2 PdCl2 100 150 CH3CH2OH + NaBr 水解（取代）反应 CH2=CH2 + NaBr + H2O 消
10、去反应 Cl2 CH3CH CH2 加成反应 Cl Cl CH2CH=CH2 + HCl 卤代（取代）反应 Cl 140 170 浓 HNO3和浓 H2SO4 30 水， NaOH 乙醇， 无水 FeCl3 光照 Cl2 HBr O2 R CH CH3 加成反应 Br R CH2 CH2Br 加成反应 过氧化物 智浪教育 -普惠英才文库 4 （ 6）溶液的酸碱性 CH2 CH2 氧化反应 CH2=CH2 OH OH CO2 + H2O 氧化反应 *（ 7）溶剂与温度 CH2=CHCH=CH2 3.聚合反应 由小分子（单体）合成高分子化合物（也称高聚物）的化学反应。聚合反应有加聚反应和缩聚反应
11、4单体 高 聚物 根据高聚物分子 推定单体的结构，其基本方法是： （ 1）判定何产物 是加聚产物还是缩聚产物。通常缩聚产物的结构中有端基原子或原子团，此外链节中通常有 C O 、 C NH 等结构（但要注意酚醛树脂、脲醛树 O O 脂的情况） （ 2）切割定单体 若是缩 聚 产 物 找酯基或 酰胺键（肽键），水解断键得单体（若是酚醛树脂、脲醛树脂即解聚得酚或尿素和醛）。例如聚对苯二甲酸乙二醇酯： HO C C O CH2 CH2 O n H Br2 MnO4 中性或碱性 酸性 极性溶剂， 4 非极性溶剂， 15 CH2 CH=CH CH2 1， 4 加成 Br Br CH2 CH CH=CH2
12、 1， 2 加成 Br Br 高聚物 产物中无 小分子生成 产物中有 小分子生成 分子中通 常带有两个或两个以上的 -OH、 -NH2 、-COOH、 -X或含活泼氢(如苯酚 ) 分子中通常含有 C=C 、 -C C-、 C=O或活性环（如CH2 CH2 ） O 一种或两种以上的单体 一种或两种以上的单体 加聚产物 缩聚产物 解聚 解聚 加聚 缩聚 O O 端基原子团 端基原子 酯基，水解断键 HO H 聚合 解聚 智浪教育 -普惠英才文库 5 又如线状酚醛树脂： 若是加聚产物，则要看链节的主链情况 主链上只有两个原子且无双键，则断键成双键，有双键则断键成叁键；主链上有多个原子，若无双键则每两
13、个原子断键结合成双键，若有双键通常是从双键始向两端取四个碳原子断键形成丁二烯型，剩余部分则每两个原子断键成双键 。 例如： ABS 树脂 CH2 CH CH2 CH=CH CH2 CH2 CH n 属加聚产物。首先将 CN 括号及聚合度 n 值去掉 保留链节，依上述规律断键与成键（两箭尾表示断开旧键，两箭头表示形成新键）： CH2=CH CH2=CH CH=CH2 CH2=CH CN CH2 CH CH2 CH=CH CH2 CH2 CH CN CH2 CH CH2 CH=CH CH2 CH2 CH 五、有机化合物或官能团的化学鉴定方法 代表物 官能团 鉴定试剂 实验现象 烯 烃 碳碳双键 溴
14、的四氯化碳溶液 酸性高锰酸钾溶液 红棕色褪去 炔 烃 碳碳三键 紫红色褪去 苯的同系物 (R 为烷基 ) CH H(R) H(R) 酸性高锰酸钾溶液 紫红色褪去 卤 代 烃 卤素原子 (Cl、 Br、 I) 先与 NaOH 溶液共热，加稀硝酸酸化后，硝酸银溶液 有白色（浅黄色、黄色）沉淀 醇 类 醇羟基 金属钠 有无色无气味、点燃呈浅蓝色火焰遇冷有液体凝聚的气体放出 FeCl3 溶液 溶液显色 选定断键伸 出 手 酚 类 酚羟基 CN 断 键 伸出手 牵 手 成新键 怀抱双手成 单 体 失水 OH H CH2 n OH 加成 HO CH2 H2C=O H OH OH OH H CH2OH OH
15、 H CH2 OH CH2 n OH HO H 水解 智浪教育 -普惠英才文库 6 饱和溴水 通常有白色沉淀生成 银氨溶液 光亮的银镜 新制的氢氧化铜悬浊液 加热后有砖红色沉淀 生成 羧 酸 羧 基 NaHCO3 溶液 有无色无气味、遇澄清石灰水变浑浊的气体放出 先分层，加热后有机层变少，最终水层褪为无色 含苯基的蛋白质 肽键、苯基 浓硝酸 蛋白质变黄色 蛋 白 质 肽键 空气 (灼烧 ) 燃烧有烧焦羽毛的气味 六、各类有机化合物之间的转 化 (即有机合成的官能团引入与消去 ) 含醛基的化合物 醛 基 液态酯类 酯 基 NaOH 的酚酞溶液 OH ONa CH2=CH2Cl CH3 CH2Cl CH2=CH2 CH3 CHO CH CH CH3 COONa CH3 COOH CH3 CH2OH CH2 CH2 Cl Cl CH2 CH2 OH OH CH = CH Cl Cl CH3COOCH2CH3 Br OH Br Br Br 白色沉淀 CH2 CH n Cl CH CH n Cl Cl CH=CHn CH2-CH2n
