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；O 2、O 3；红磷、白磷狭义结构相似，分子组成上相差 1 个或若干个 CH2 的化合物同系物*广
2、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）有 机化合物物理性质不同，化学性质相似 乙烯、1,3丁二烯物理性质不C H X S NCO2 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1Mr= 22.4 （STP）2Mr 2= DMr1 （D 为相对密度）3Mr= 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同分异构体 分子
3、式相同，结构不同的化合物化合物 同，化学性质不一定相同(或相似)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/4z/2)O2 xCO2 + y/2H2O 0 n(总) 增大 n = n(后) n(前)=x+y/21+(x+y/4z/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
4、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CnH2n2） ；若生成 n(CO2)n(H2O)=3 时则为苯及其同系物（分子式为 CnH2n6） 。凡 T100，y=4 的气态烃和 HCHO 气体；凡 T100，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，
5、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 量一定最简式相同混合物的总质量一定生成 CO2 和 H2O 的比值一定 各有机化合物分子中 C、H 数之比相同生成 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
6、一定，耗 O2 量一定同分异构体混合物总物质的量一定生成 CO2（或 H2O）的量一定，耗 O2 量一定分子变形：C xHyzH2O或 CxHyzCO2（3）几种烃及其含氧衍生物分别完全燃烧，对耗氧量的判断依据 x+y/2z/2(z=0 时为烃 )的大小来判断含氧衍生物CxHyOz分子变形 CxHy2ZzH2O或 CxZ/2Hyz/2CO2卤代烃 CxHyXz 分子变形 CxHyZzHX等物质的量 含 N 衍生物 CxHyNZ 分子变形 CxHyz/2N2依据变形后 C、H 原子部分并考虑 1C 4H转换的大小来判断等 烃 CxHy 分子变形 CHy/x 依据 y/x 的大小来判断CxHy 部
7、分相同智浪教育-普惠英才文库3含氧衍生物 CxHyOz 依据(12x+y+16z)/(4x+9z)的大小来判断质量 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、H 取代等；（2）加成反应碳碳不饱和键、碳氧双键（醛或酮）及CN 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）
8、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 CH 3CH2OHCH3 CH3CH3 NO2（或 ） + H2O 硝化反应CH3 NO2O2N NO2 + 3 H2O 硝化反应NO2CH 3CH=CH2 （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 CH3Cl (或 ) + HCl 苯环上取代浓 H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 + H2O 取代反应CH2=CH2 + H2O 消去反应CH2CH2OCH3CHOAg200300Cu
9、Cl2PdCl2100150CH3CH2OH + NaBr 水解（取代）反应CH2=CH2+ NaBr + H2O 消去反应Cl2CH3CHCH2 加成反应Cl ClCH2CH=CH2 + HCl 卤代（取代）反应Cl140170浓 HNO3 和浓 H2SO430水，NaOH乙醇，无水 FeCl3光照Cl2O2智浪教育-普惠英才文库4Cl（5）有无过氧化物RCH=CH2（6）溶液的酸碱性CH2CH2 氧化反应CH2=CH2 OH OHCO2 + H2O 氧化反应*（7）溶剂与温度CH2=CHCH=CH23.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
10、聚反应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CO 、CNH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 COCH2CH2O n HBr2HBr RCHCH3 加成反应Br RCH2CH2Br 加成反应过氧化物MnO4中性或碱性酸性极性溶剂，4非极性溶剂，15CH2CH=CHCH2 1，4加成Br BrCH2CHCH=CH2 1，2
11、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 、 -CC-、 C=O或活性环（如CH 2CH2 ） 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HOH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
12、丁二烯型，剩余部分则每两个原子断键成双键。例如：ABS 树脂 CH2CHCH2CH=CHCH2CH2CH 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=CHCH=CH2 CH2=CHCNCH2CH CH2CH=CHCH2 CH2CHCNCH2CHCH2CH=CHCH2CH2CH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 红棕色褪去炔 烃 碳碳三键溴的四氯化碳溶液酸性高锰酸钾溶液 紫红色褪去苯的同系物(R 为烷基)CHH(R)H(R)酸性高锰酸钾溶液 紫
13、红色褪去选定断键伸 出 手CN断 键伸出手牵 手成新键怀抱双手成 单 体失水OHH CH2 n OH加成 HOCH2H2C=O HOH OHOHH CH2OHOHH CH2 OHCH2 n OHHOH水解智浪教育-普惠英才文库6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
14、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)酚 类 酚羟基含醛基的化合物 醛 基液态酯类 酯 基 NaOH 的酚酞溶液OH ONaCH2=CH2ClCH3CH2ClCH2=CH2CH3CHOCHCHCH3COONa CH3COOHCH3CH2OHCH2CH2Cl ClCH2CH2OH OHCH = CHCl ClCH3COOCH2CH3BrOHBr BrBr白色沉淀 CH2CH nCl CHCH nCl ClCH=CHnCH2-CH2n
