官能團與有機化學反應的判斷與分析

1、高考化學專題復習-官能團與有機化學反應的判斷與分析金點子：決定有機化合物化學特性的原子或原子團稱為官能團。在解答此類試題時常用的方法有：官能團分析、官能團比較和官能團遷移。經(jīng)典題：例題1 ：（1998年全國高考）白藜蘆醇廣泛存在于食物（例如桑椹、花生、尤其是葡萄）中，它可能具有搞癌性。能夠跟1mol該化合物起反應的Br2或H2的最大用量分別是 （ ）A1 mol 1 mol B3.5 mol 7 mol C3.5 mol 6 mol D6 mol 7 mol 方法：從官能團的性質分析。 捷徑： 1mol 與H2加成反應時需要 7 mol H2 ，而與 Br2反應時可能發(fā)生加成反應也可能發(fā)生取代

2、反應。反應后可生成： 上述反應中Br2取代在酚羥基的鄰對位上，共需5mol Br2 ，還有 1 mol Br2與C=C發(fā)生加成反應。以此得答案為D?？偨Y：此題要求考生緊緊抓住新物質中的官能團，從官能團的性質去分析。 例題2 ：（1994年全國高考）以乙烯為初始反應物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知兩個醛分子在一定條件下可以自身加成。下式中反應的中間產(chǎn)物()可看成是由()中的碳氧雙鍵打開,分別跟()中的2-位碳原子和2-位氫原子相連而得。()是一種3-羥基醛,此醛不穩(wěn)定,受熱即脫水而生成不飽和醛(烯醛)：R 請運用已學過的知識和上述給出的信息寫出由乙烯制正丁醇各步反應的化學方程

3、式(不必寫出反應條件)。方法：通過信息遷移法獲解。捷徑：可先由乙烯制取乙醛，然后通過兩分子的乙醛的自身加成得羥基丁醛，再由羥基丁醛的消去反應得丁烯醛，最后丁烯醛與H2加成即可制得正丁醇。其反應方程式如下：總結：本題的難點是讀懂題中給予的信息。它不僅考查閱讀能力，而且也考查了對加成反應的本質的理解程度，以及正確書寫物質的結構簡式的能力。另外，如果從形式上看，把信息中的R用H原子代替就寫成了本題答案中（3）（4）兩條反應式。這就大大降低了題目的難度。例題3 ：（1996年全國高考）Nomex纖維是一種新型阻燃性纖維.它可由間苯二甲酸和間苯二胺在一定條件下以等物質的量縮聚合成.請把Nomex纖維結構

4、簡式寫在下面的方框中方法：將羧酸與醇通過酯化反應進行的縮聚遷移到該物質的縮聚反應中即可。捷徑：這是由COOH與NH2通過脫水后形成的高聚物。其中COOH中脫去OH，NH2中脫去一個H原子。其縮聚后的結構簡式為：總結：官能團性質的遷移，是解答該題的基礎。解題時要注意官能團在苯環(huán)中處于間位上。例題4 ：（1997年全國高考）有機化學中取代反應范疇很廣。下列6個反應中,屬于取代反應范疇的是(填寫相應的字母)_.方法：從取代反應的實質去分析。捷徑： 分析選項中的各個反應。B屬消去反應，D屬加成反應。A類同于苯的硝化反應，C屬于分子間的脫水反應，E屬酯化反應，F(xiàn)屬水解反應，這些都在取代反應的范疇內。以此

5、屬于取代反應范疇的有A、C、E、F?？偨Y：在我們學習范圍內，取代反應范疇包括烷烴與鹵素單質的反應，苯及其同系物與鹵素單質在苯環(huán)上及側鏈上的取代反應，苯的硝化反應、苯的磺化反應、醇的分子間脫水、醇與氫鹵酸的反應、酯化反應、鹵代烴及酯的水解反應，苯酚與濃溴水的反應等。例題5 ：（2001年全國高考）某有機物 A（C4H6O5）廣泛存在于許多水果內，尤以蘋果、葡萄、西瓜、山楂內為多。該化合物具有如下性質： 在25時，電離常數(shù)K13.99×104，K25.5×106ARCOOH（或ROH）有香味的產(chǎn)物1molA慢慢產(chǎn)生l.5mol氣體A在一定溫度下的脫水產(chǎn)物（不是環(huán)狀化合物）可和溴

6、水發(fā)生加成反應試回答：（l）根據(jù)以上信息，對A的結構可作出的判斷是 （多選扣分）（a）肯定有碳碳雙鍵 （b）有兩個羧基（c）肯定有羥基 （d）有COOR官能團（2）有機物A的結構簡式（不含CH3）為 （3）A在一定溫度下的脫水產(chǎn)物和溴水反應的化學方程式： （4）A的一個同類別的同分異構體是 方法：根據(jù)結構確定官能團，再根據(jù)官能團分析性質。捷徑：（1）根據(jù)有機物能電離出H+，且有二級電離知其結構中有兩個羧基，又1molA與足量的鈉能產(chǎn)生l.5mol氣體知，有三個活潑氫，因此還應有一個羥基。故得b c。（2）根據(jù)有機物 A的分子式C4H6O5及結構中不含CH3，且有兩個羧基和一個羥基，得有機物A的

7、結構簡式為：或 。（3）A在一定溫度下的脫水產(chǎn)物和溴水發(fā)生加成反應的化學方程式為：HOCCCCCOOHBr2或 Br2 （4）A的一個同類別的同分異構體，可從含一個甲基去考慮，得：?？偨Y：解答此題，要求考生能準確把握官能團的性質。例題 6 ：（1996年上海高考）1mol 和1molBr2完全加成，試寫出產(chǎn)物可能有的結構簡式: (2)現(xiàn)有下列A、B兩組物質：A組：CH3-CHCl-CH3、HCOOH、CH3COOC2H5B組：CH3CH2OH、銀氨溶液、NaOH水溶液、NaOH醇溶液試回答：A組中 能跟B組中所有物質在一定條件下發(fā)生反應,其中屬于酯化反應的化學方程式為 ;B組中某物質跟A組中某

8、物質發(fā)生消去反應的化學方程式為 .方法：通過分析官能團的性質獲得結果。 捷徑：（1）該烴是1，3丁二烯的同系物，與等物質的量的Br2可發(fā)生1，2加成和1，4加成，由于該烴是不對稱的二烯烴，所以1，2加成又有兩種不同的形式。其結構簡式分別為：(2) 從性質考慮，A組中的HCOOH，能跟B組中所有物質在一定條件下發(fā)生反應,其中屬于酯化反應的化學方程式為： 。B組中的NaOH能跟A組中的CH3-CHCl-CH3發(fā)生消去反應，其化學方程式為：總結：此題要求考生將兩組中的物質比較分析，有一定的難度。金鑰匙：例題1 ：塑料制品廢棄物會嚴重污染環(huán)境，故常稱它為“白色污染”物。為了防止塑料污染，有一條重要的途

9、徑是將其降解為小分子。目前對類似如下結構的塑料的降解已經(jīng)取得成功：試分析若用CH3OH來處理它，能得到的有機物可能是 ( )方法：遷移類比分析題中結構。捷徑：此塑料為有機二元羧酸與二元醇的縮聚產(chǎn)物。用CH3OH來處理它，其反應在中學階段并未接觸到。以此可將酯的水解知識遷移到該題，其醇解后的產(chǎn)物可能為BC?？偨Y：此題中的反應實為酯交換反應。例題2 ：已知 （R表示除苯基外的烴基，下同）2R-X+2NaR-R+2NaX（X表示鹵原子）曾經(jīng)有人用金屬鈉處理化學式為C5H6Br2的化合物A：，欲得到碳氫化合物B，而事實上卻得到了芳香族化合物C（分子式為C15H18）（1）寫出有機物B、C的結構簡式：

10、。 方法：根據(jù)題示官能團性質分析。捷徑：（1）根據(jù)信息類方程式，從理論分析應該為兩個A分子分別脫去Br原子而形成的環(huán)狀化合物，以此得B的結構簡式為：事實上得到的芳香族化合物C可再根據(jù)反應信息和分子式(C15H18)知，C為三個A分子分別脫去Br原子而形成的環(huán)狀化合物，以此得C的結構簡式為：（2）因芳香族化合物C中含有一個苯環(huán)，故在氧化時的反應，可將信息的方程式遷移應用即可。以此得D的結構簡式為：總結：將題示新反應、新信息遷移應用，在有機官能團的分析中經(jīng)常出現(xiàn)。例題3 ： 2000年10月10日，瑞典皇家科學院將化學最高榮譽授予美國加利福尼亞大學物理學家艾倫·黑格、賓夕法尼亞大學化學家

11、艾倫·麥克迪爾米德和日本筑波大學化學家白川英樹，以表彰他們研究導電有機高分子材料的杰出成就。目前此類材料已在緊湊電容器、計算機抗電磁屏幕、智能窗、高分子發(fā)光二極管等方面得到廣泛應用。請仔細閱讀下列材料，并回答問題。(1)有機導電高分子材料的典型代表是聚乙炔，它是在惰性氣體保護下的甲苯中加入催化劑，然后冷卻到-780C，通入乙炔而生成，試以電石為主要原料，寫出制取聚乙炔的化學反應方程式。(2)乙炔用氰化鎳、戊二酮絡鎳等鎳化合物作催化劑，在四氫呋喃溶液中可聚合生成環(huán)辛四烯，而環(huán)辛四烯以烷基鈦絡合物作催化劑，也可聚合成聚乙炔，試寫出此過程的化學方程式。(3)根據(jù)聚乙炔推斷，有機導電高分子材

12、料的結構有何特點？并根據(jù)推斷結果，再舉出兩例可能導電的有機高分子材料。(4)雖然聚乙炔具有金屬的外觀，但它仍然不是像金屬一樣的導體。研究中發(fā)現(xiàn)，如果在聚乙炔中摻入碘，會發(fā)生如下反應： 摻碘的聚合物類似于一種鹽，但是與 I3 不同，而是一種可移動電荷的載體，摻雜后的聚乙炔，具有與銅同樣數(shù)量級的電導率（大于107s/m）。如果在聚乙炔中摻入鈉，是否也有同樣的效果，如有，請寫出摻鈉的化學方程式；如沒有，請說明原因。方法： 將信息遷移重組，對題中問題進行分析。捷徑： (1)根據(jù)高二有機化學知識知，電石遇水生成乙炔。而導電材料聚乙炔的合成，可聯(lián)系課本中聚乙烯的合成，通過知識的遷移而進行模仿。以此得合成聚

13、乙炔的化學方程式為：CaC2+2H2OCa(OH)2 + HCCH，nCHCH CH=CH n 。(3) 根據(jù)聚乙炔的結構簡式知，導電有機高分子鏈中具有間隔的單雙鍵，如 (4)摻碘后，形成帶正電荷的高分子鏈，如果摻鈉，鈉易失電子，類推可形成帶負電荷的高分子鏈，因而可起到同樣的效果。其摻鈉的化學方程式為： CH=CH n + xNa CH=CH n nx- + xNa+?？偨Y：有關諾貝爾獎方面的研究領域在高考試卷中的設題，是近幾年高考中的熱點內容。該題以高分子導電材料聚乙炔為線索，通過聚乙炔的直接與間接的制取，結構分析及新材料、新設想的創(chuàng)新性探究，引導考生借鑒中學化學知識，依據(jù)題中信息，通過知識

14、的遷移與重組、發(fā)散與創(chuàng)新去思考、去答題。例題4 ：某有機物與H2按11物質的量比加成后生產(chǎn)的產(chǎn)物結構為：則該有機物可能的結構有 種。（已知結構 不存在）。方法：根據(jù)有機物中碳原子均為四根共價鍵分析。捷徑：某有機物與H2按11物質的量比加成說明原來的有機物為烯烴，又由C的四價原則，雙鍵位置的情況有三種，再考慮酮的存在情況有一種。得原有機物的結構可能有4種。總結：在解題時，部分考生未能考慮到酮的存在情況，而出現(xiàn)少一種的現(xiàn)象較多。例題5 ：一種廣泛應用于電器、工業(yè)交通的工程塑料DAP的結構簡式是：（1）DAP工程塑料的單體的結構簡式是：_；（2）制DAP的加聚反應的化學方程式是：_；（3）DAP工程

15、塑料的單體可由種有機物通過一步反應合成，發(fā)生反應的化學方程式是_；方法：結構分析及拆分法。捷徑：（1）分析結構知，DAP工程塑料為加聚反應獲得，因此其單體的結構簡式是： （2）DAP的加聚反應為碳碳雙鍵的斷開，其反應的化學方程式是： （3）DAP工程塑料的單體為烯酯，可由羧酸與烯醇發(fā)生酯化反應獲得，其發(fā)生反應的化學方程式為：總結：此題雖為加聚反應，但由于加聚后形成兩條高分子鏈，因而有一定的難度。例題6 ：現(xiàn)以甲基丙烯為原料合成有機玻璃樹脂，流程如下，請在下列方框中填入合適的有機物結構簡式： A_ B_ C_ D_方法：從官能團的性質，結合圖中變化過程進行分析。捷徑：題中合成路線中的物質只給出了

16、兩種，以此在解題時，可充分依靠此兩種物質，對兩種物質的前后物質，可再接合反應條件，推出未知物。得ABCD的結構簡式分別為： 總結：對于沒有接觸過的有機化學反應，在分析時可接合轉化過程中的前后物質進行分析，通過比較獲得其物質，再通過物質分析獲得反應。例題7 ：現(xiàn)有A、B兩種有機化合物，其化學式都是C9H11O2N。（1）化合物A是天然蛋白質的水解產(chǎn)物，光譜測定顯示，分子結構中不存在甲基（CH3）?；衔顰的結構簡式是_。（2）化合物B是某種化學式為C9H12的芳香烴硝化后的唯一產(chǎn)物（硝基連在芳環(huán)上）。化合物B的結構簡式是_。方法：從分子式結合題中性質推出結構簡式。捷徑：（1）因化合物A是天然蛋白

17、質的水解產(chǎn)物，故A為氨基酸。又光譜測定顯示，分子結構中不存在甲基（CH3），則化合物A中的苯環(huán)必須連在鏈的最后。其結構簡式為（見下圖1）：（2）化合物C9H12為烷基苯，因其硝化后的產(chǎn)物只有一種，故C9H12分子中具有對稱結構，只能為1，3，5三甲苯。硝化后所得化合物B的結構簡式為（見下圖2）：（1）（2）總結：在有機化合物中同分異構體較多，在分析確定其結構時，要充分依靠題中所給物質的性質，通過特征反應、特征現(xiàn)象或特殊官能團推出其結構簡式。例題8 ：已知葡萄糖在乳酸菌催化作用下可轉化為乳酸；C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)（1）取9.0g 乳酸與足量金屬鈉反應,可產(chǎn)生2.24L(標準狀況

18、)氫氣.另取9.0g乳酸與其相同物質的量的乙醇反應,生成0.1mol乳酸乙酯和1.8g水.由此可知乳酸分子中官能團的名稱和數(shù)目是_（2）乳酸在銅作催化劑時，可氧化成丙酮酸。 由以上事實可確定出乳酸的結構簡式為_（3）兩個乳酸分子在一定條件下可發(fā)生反應生成環(huán)酯（C6H8O4），此環(huán)酯（C6H8O4）的結構簡式為 _ 。方法：從分子式結合題中性質推出結構簡式。捷徑：（1）由分子式得乳酸的分子量為92，9.0g乳酸為0.1mol，與足量的金屬鈉反應,產(chǎn)生2.24L(標準狀況)氫氣說明乳酸分子中存在兩個活潑氫。又等量的乳酸與其相同物質的量的乙醇反應,生成0.1mol乳酸乙酯和1.8g水，知乳酸中含有一

19、個羧基，以此得乳酸分子中官能團的名稱和數(shù)目為1個羥基和1個羧基。 （2）因乳酸在銅作催化劑時，可氧化成丙酮酸，知乳酸中的羥基不在鏈的一端，故其結構簡式為：CH3CHOHCOOH。（3）兩個乳酸分子在一定條件下發(fā)生酯化反應生成環(huán)酯，此環(huán)酯的結構簡式為：。翰林匯總結： 羥基在鏈中的位置不同，其氧化產(chǎn)物不同，在解題時要特別注意。聚寶盆：1在有機結構中，官能團的位置不同，其性質及反應情況有所不同。如：(1) 羥基連在脂肪烴基或苯環(huán)側鏈上的物質為醇，而連在苯環(huán)上的物質為酚。(2) 與醇羥基(或鹵原子)相鄰的碳原子上沒有氫原子，則不能發(fā)生消去反應。(3) 伯醇氧化生成醛(進一步氧化生成羧酸)；仲醇氧化生成

20、酮，叔醇很難被氧化。(4) 連在苯環(huán)上的鹵原子，水解時，1mol鹵原子耗2molNaOH。(5) 羧酸與酚反應生成的酯，1mol酯水解時耗2molNaOH。2對新型有機物的分析，要緊扣物質中的官能團，并根據(jù)官能團確定其性質。熱身賽：1在許多化合物里硫可以取代氧，取代后的物質仍跟原化合物有相似的性質，下面是有機磷農(nóng)藥的結構 （1） （2） 這兩種農(nóng)藥在使用過程中不能與下列哪種物質混合使用 （ ）AKCl BNaOH CNaNO3 DNa2SO42乙烯酮（CH2=C=O）在一定條件下能跟含活潑氫原子的化合物發(fā)生加成反應，反應的通式可表示為：試指出，下列反應不合理的是（ ） A CH2=C=O+HCl CH3COCl B CH2=C=O+H2OCH3COOHC CH2=C=O+ CH3COOH (CH3CO)2O D CH2=C=O+ CH3CH2OHCH3CO CH2 CH2OH3阿斯匹林的結構簡式為： 消耗NaOH的物質的量為 ( )A1mol B2mol C3mol D4mol4乙烯酮(CH2=C=O)在一定條件下能與含活潑氫的化合物發(fā)生加成反應，反應的通式可以表示為：( ) 5已知只有在碳鏈末端的羥基能氧化為羧基。（1）有機物A，在一定條件下氧化的最終產(chǎn)物為B，B與A的混合物加濃H2SO4共熱生成有果香味的C 。（2）A在條件條件下反應行到D的