例談有機化合物的推斷
近年來,化學高考有機化合物推斷的題目涉及知識點多,綜合性強,需要一定的推理和計算能力。這種題目靈活多樣,有多種類型,能有效地考查考生運用有機化學的基礎知識進行分析、推理、判斷和綜合的邏輯思維能力及自學、分析解決問題的能力。解答這類題目的關鍵必須根據(jù)有機物的性質(zhì)、相互衍生關系、有機物的組成以及題中所給的其他信息,經(jīng)過分析、推理甚至計算從而作出正確的判斷。下面從四個方面來談有機化合物的推斷:
一、根據(jù)有機物的性質(zhì)推斷
例1:化學式為C H O 的化合物A 具有如下性質(zhì):
①A+Na→慢慢產(chǎn)生氣泡
②A+RCOOH 有香味的產(chǎn)物
③A 苯甲酸
④其催化脫氫產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應
⑤脫水反應的產(chǎn)物,經(jīng)聚合反應中可制得一種塑料制品(它是目前主要的“白色污染”源之一)。
試回答:
(1)根據(jù)上述信息,對該化合物的結(jié)構(gòu)可作出的判斷是__________(多選扣分) A.苯環(huán)上直接連有羥基B. 肯定有醇羥基C.苯環(huán)側(cè)鏈末端有甲基D. 肯定是芳香烴
(2) 化合物A 的結(jié)構(gòu)簡式 _______________。
(3)A 和金屬鈉反應的化學方程式 _____________________。
分析:性質(zhì)①說明化合物A 有羥基;性質(zhì)②A 能與羧酸發(fā)生酯化反應,說明A 有醇羥基;性質(zhì)③說明A 有苯環(huán)結(jié)構(gòu)并且苯環(huán)上只有一個側(cè)鏈;性質(zhì)④A 脫氫(即發(fā)生氧化反應) 生成的羰基不是醛,不在鏈端,所以 A 中羥基在碳鏈中間,鏈端有甲基;性質(zhì)⑤ 說明A 有脫水產(chǎn)物(即消去反應產(chǎn)物) 是不飽和的,可以聚合生成高分子化合物。結(jié)合 A 的化學式C H O 對化合物A 的結(jié)構(gòu)可作出的判斷是B、C。
答案:(1)B、C
評注:做此類題要認真全面審題,牢記有機物的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì),有機物的性質(zhì)反映有機物的結(jié)構(gòu)。根據(jù)性質(zhì)推斷有機物的常用技巧和方法有:
1.根據(jù)官能團的特征性質(zhì)進行推理判斷。如:能發(fā)生銀鏡反應的有機物含有“- CHO”;能與Na CO 溶液反應產(chǎn)生CO 的有機物含有“-COOH”等。
2.根據(jù)有機物之間的相互衍生關系進行綜合分析加以推斷。
(1)烯烴、鹵代烴和醇的三角關系,即它們之間的相互轉(zhuǎn)化關系。
(2)醛既可以加氫得到醇,也可以氧化得到羧酸,還可以自身加成得羥基醛(增長碳鏈)。
(3)“ 酯化反應”的擴展
①一元羧酸與一元醇反應只生成普通酯。
② 二元羧酸與二元醇反應既可生成普通酯,又可生成環(huán)狀酯,還可生成高聚酯。
3.根據(jù)有機物的性質(zhì)和相關數(shù)據(jù)推知官能團的個數(shù)。
如關系式:RCHO ~ 2Ag ~ Cu O 2ROH~H ;2RCOOH~CO ~CO
4.根據(jù)反應產(chǎn)物推知官能團的位置。如醇能氧化為醛或羧酸, 則醇分子中應含有結(jié)構(gòu)“ - CH OH”; 由消去反應的產(chǎn)物可確定“ - OH” 或“ - X” 的位置。
二、基本計算法
基本計算法推斷有機物分子式和結(jié)構(gòu)式的基本思路:
例2:已知某有機物有如下性質(zhì):
1.不和碳酸鈉反應;
2.它的蒸氣對氫氣的相對密度為46.0;
3.取1.84g 此有機物與過量的金屬鈉完全作用后,生成氣體672毫升(標準狀況);
4.一定量的此有機物完全燃燒后,產(chǎn)生的氣體依次通過濃硫酸和堿石灰,使兩者的質(zhì)量分別增加36.0g 和66.0g。試求此有機物的結(jié)構(gòu)簡式。
分析:根據(jù)題意有:
1.不和碳酸鈉反應,說明不含羧基;
2.它的蒸氣對氫氣的相對密度為46.0,說明摩爾質(zhì)量為92g/mol ;
3.取1.84g 此有機物與過量的金屬鈉完全作用后,生成氣體672 毫升(標準狀況),也就是說0.02 摩爾該物質(zhì)能與鈉反應得到0.03 摩爾氫氣。
4.定量的此有機物完全燃燒后,產(chǎn)生的氣體依次通過濃硫酸和堿石灰,使兩者的質(zhì)量分別增加36.0g (2 摩爾水) 和66.0g (1.5 摩爾二氧化碳),說明該有機物中C:H 個數(shù)比為1.5:4=3:8。根據(jù)摩爾質(zhì)量為92g/ mol,可推知有3 個碳原子,8 個氫原子,另外還有3 個氧原子,即該物質(zhì)為丙三醇(符合1.84g 此有機物與過量的金屬鈉完全作用后,生成氣體672 毫升),結(jié)構(gòu)簡式為 CH OH-CH(OH)-CH OH。
三、最簡式法
根據(jù)分子式為最簡式的整數(shù)倍,因此利用相對分子質(zhì)量及求得的最簡式可確定其分子式,如烴的最簡式的求法為:最簡式為 CaHb,則分子式為(CaHb)n
n=M/(12a+b)(M 為烴的相對分子質(zhì)量, 12a+ b 為最簡式的式量)
例3:某氣態(tài)烴含碳85.7%,氫14.3%。標準狀況下,它的密度是1.875 g /L,則此烴的化學式是_______。
分析:M=1.875g /L·22.4 L/mol=42g/ mol。
C:H(個數(shù)比)=( 85.7%/12):(14.3%/1)=1:2,最簡式為CH ,該烴的化學式可設為(CH )n,最簡式式量為14,相對分子質(zhì)量為42,n=3,此烴為C H 。
四、有機物燃燒通式法
有機物燃燒的通式為:
例4:1 體積某有機物蒸氣恰好與4 體積氧氣反應,反應后混合氣體的密度減少1/6 (體積都在1、150 ℃和1.01×105Pa 時測得),則此有機物的分子式是( )。
A. C H B. C H O C. C H O D. C H O
分析:根據(jù)通式符合此關系的為B、D 兩項,又根據(jù)反應后氣體的密度減少 1/6,即必須滿足反應后體積是反應前體積的 6/5 倍,C H O+4O 3CO +3H O, D項符合條件。
:利用有機物燃燒通式,必須抓住以下關鍵:①氣體體積變化;②氣體壓強變化;③氣體密度變化;④混合物平均相對分子質(zhì)量等,同時可結(jié)合差量法、平均值法、十字交叉法、討論法等技巧來求得有機物的分子式。
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