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第41 讲 羧酸类各项考点(解析板)
目录:
【内容1 羧酸的组成和结构】
【内容2 羧酸的命名】
【内容3 乙酸的结构、物理性质及用途】
【内容4 乙酸的化学性质】
【内容5 酯化反应(实验)】
【内容6 常考的两类羧酸】
【内容7 全方位酯化反应】
一、羧酸的结构与分类
1、羧酸的组成和结构
(1)羧酸:由烃基(或H)和羧基相连组成的有机物。官能团为—COOH 或
C
OH
O
(2)通式:一元羧酸的通式为R—COOH,饱和一元羧酸的通式:CnH2nO2 或CnH2n+
1COOH
2、羧酸的分类
3、羧酸的命名
(1)选主链,称某酸:选择含有羧基在内的最长碳链作为主链,根据主链的碳的数目命
名为“某酸”
(2)编号位,定支链:主链编号时要从羧基上的碳原子开始编号
(3)标位置,写名称:取代基位次—取代基名称—某酸。
CH
COOH
CH3
CH3
CH2
j
k
l
m
命名为:3—甲基丁酸
2,4-二甲基戊酸
6-甲基-2-乙基庚酸
1
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4、羧酸的物理性质
(1)溶解性:羧酸在水中的溶解性由组成羧酸的两个部分烃基(R—)和羧基(—COOH)所
起的作用的相对大小决定,R—部分不溶于水,羧基部分溶于水。当羧酸碳原子数
在4 以下时—COOH 部分的影响起主要作用,如甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少
的羧酸能够与水互溶;随着分子中碳原子数的增加,R—部分的影响起主要作用,一
元羧酸在水中的溶解度迅速减小,甚至不溶于水
(2)沸点
①随分子中碳原子数的增加,沸点逐渐升高
②羧酸与相对分子质量相当的其他有机物相比,沸点较高,这与羧酸分子间可以形
成氢键有关
二、羧酸的化学性质 (以乙酸为例)
(一)乙酸的结构、物理性质及用途
1、乙酸分子的组成与结构
分子式:C2H4O2 结构式:
C
C
H
H
H
H
O
O
结构简式:CH3COOH
球棍模型:
空间充填模型:
2、乙酸的物理性质
①乙酸俗名醋酸,是一种无色液体,具有强烈刺激性气味,易挥发,溶点16.6℃,
沸点108℃,易溶于水和乙醇。
②当温度低于16.6 时,乙酸就会凝结成像冰一样的晶体,所以无水乙酸又叫冰醋酸
(二)乙酸的化学性质
羧酸的化学性质主要取决于羧基的官能团。由于受氧原子电负性较大等因素影响,
当羧酸发生化学反应时,羧基(
)中①②号极性键容易断裂。
①当O—H 断裂时,会解离出H+,使羧酸表现出酸性;
②当C—O 断裂时,—OH 可以被其他基团取代,生成酯、酰胺等羧酸衍生物
1、乙酸的酸性:原理:乙酸是一种重要的有机酸,具有酸性,比H2CO3的酸性强,在
水中可以电离出H+,电离方程式为:CH3COOH
CH3COO-+H+,是一元弱酸,
因此具有酸的通性
(1)乙酸能使紫色石蕊溶液变红色
(2)与活泼金属(Na)反应
2Na+2CH3COOH
2CH3COONa+H2↑
(3)与某些金属氧化物(Na2O)反应
Na2O+2CH3COOH
2CH3COONa+H2O
(4)与碱[NaOH、Cu(OH)2]发生中和反应
CH3COOH+NaOH
CH3COONa+H2O
Cu(OH)2+2CH3COOH
(CH3COO)2Cu+2H2O
(5) 与某些盐(Na2CO3、NaHCO3)反应
Na2CO3+2CH3COOH
2CH3COONa+CO2↑+H2O
CH3COOH+NaHCO3
CH3COONa+CO2↑+H2O
设计实验,比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱
实验装置:
2
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B 装置现象及解释:有无色气体产生,说明酸性:乙酸>碳酸
方程式:2CH3COOH+Na2CO3
2CH3COONa+CO2↑+H2O
D 装置的现象及解释:
溶液变浑浊,说明酸性:碳酸>苯酚
方程式:
H2O
+
ONa
+
NaHCO3
OH
+
CO2
C 装置的作用:除去B 中挥发的乙酸
实验结论:酸性:乙酸>碳酸>苯酚
注意:①常见物质的酸性:HCl(H2SO4)>乙二酸>甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸>H2CO3
>苯酚>HCO3
->CH3CH2OH
②和Na2CO3反应生成气体:1 mol —COOH 生成0.5 mol CO2气体
③和NaHCO3反应生成气体:1 mol —COOH 生成1 mol CO2气体
④和Na 反应生成气体:1 mol —COOH 生成0.5 mol H2;1 mol —OH 生成0.5 mol H2
2、酯化反应:羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应,属于取代反应
(1)实验探究
实验过程:在一支试管中加入3 mL 乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入2 mL 浓硫酸和
2 mL 冰醋酸,再加入几片碎瓷片。连接好装置,用酒精灯小心加热,将产生的蒸气经
导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上,观察现象
实验装置:
实验现象:①试管中液体分层,饱和Na2CO3溶液的液面上有透明的油状液体生成
②能闻到香味
(2)反应的方程式:
(可逆反应,也属于
取代反应)
(3)酯化反应的机理:羧酸脱羟基醇脱氢
【注意】①试剂的加入顺序:先加入乙醇,然后沿器壁慢慢加入浓硫酸,冷却后再加
入CH3COOH
②导管末端不能插入饱和Na2CO3溶液中,防止挥发出来的CH3COOH、CH3CH2OH
溶于水,造成溶液倒吸
③浓硫酸的作用
a.催化剂——加快反应速率
b .吸水剂— — 除去生成物中的水,使反应向生成物的方向移动,提高
CH3COOH、CH3CH2OH 的转化率
④饱和Na2CO3溶液的作用
a.中和挥发出的乙酸 b.溶解挥发出的乙醇 c.降低乙酸乙酯的溶解度,
便于分层,得到酯
⑤加入碎瓷片的作用:防止暴沸
3
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⑥实验中,乙醇过量的原因:提高乙酸的转化率
⑦长导管作用:导气兼冷凝作用
⑧不能用NaOH 溶液代替饱和Na2CO3溶液:乙酸乙酯在NaOH 存在下水解较彻底,
几乎得不到乙酸乙酯
⑨在该反应中,为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇,而不用他们的水溶液?
因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水,可以促使反应向生成酯的方向进行
⑩为什么刚开始加热时要缓慢?防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来,造
成反应物的损失
(4)酯化反应的机理探究——同位素示踪原子法
脱水方式:
①酸脱羟基醇脱氢
C
H
O
O
CH3
OH +
C2H5
浓硫酸
C
O
O
CH3
+
C2H5
H2O
②醇脱羟基酸脱氢
C
H
HO
O
CH3
+
C2H5
浓硫酸
C
O
O
CH3
+
C2H5
H2O
O
思考: 酯化反应中酸和醇分子内的化学键怎样断裂?
可能一:
可能二:
同位素示踪
同位素示踪法:乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O,结果检测到只有生成的乙
酸乙酯中才有18O,说明脱水情况为第一种
酯化反应机理:
C
H
O
O
CH3
OH +
C2H5
浓硫酸
C
O
O
CH3
+
C2H5
H2O
18
18
(羧酸脱羟基醇脱氢)
(5)酯化反应通式:
三、常见的羧酸
1、甲酸
(1)物理性质: 俗称蚁酸,无色有强烈刺激性的液体,可与水混溶,也能溶于乙醇、乙
醚等有机溶剂,有毒性。
(2)分子组成和结构
分子式:CH2O2 结构式:
C
H
O
H
O
结构简式HCOOH
(3)化学性质
①弱酸性:甲酸的电离方程式
HCOOH
H++HCOO-
②与活泼金属(Na)反应放出H2
4
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2Na+2HCOOH
2HCOONa+H2↑
③与某些金属氧化物(Na2O)反应
Na2O+2HCOOH
2HCOONa+H2O
④与碱(NaOH)中和
HCOOH+NaOH
HCOONa+H2O
⑤与某些盐(NaHCO3)反应
HCOOH+NaHCO3
HCOONa+CO2↑+H2O
⑥甲酸与乙醇酯化反应
C
H
O
HOC2H5
+
浓硫酸
C2H5+H2O
OH
C
H
O
O
⑦甲酸与银氨溶液的反应
HCOOH+2Ag(NH3)2OH
(NH4)2CO3+2Ag↓+2NH3+H2O
⑧甲酸与Cu(OH)2 的反应(常温)
2HCOOH+Cu(OH)2
(HCOO)2Cu+2H2O
⑨甲酸与Cu(OH)2 的反应(加热)
HCOOH+2Cu(OH)2+2NaOH
Cu2O↓+4H2O+Na2CO3
2、乙二酸
(1)物理性质:俗称“草酸”,无色晶体,通常含有两分子结晶水[(COOH)2•2H2O],无
色晶体,易升华,微溶于水,易溶于乙醇
可以用于合成香料、药物,苯甲酸钠是常用的食品防腐剂
(2)分子组成和结构
分子式:H2C2O4 结构式:
C
H
O
O
C
H
O
O
结构简式:
COOH
COOH
(3)化学性质:乙二酸有较强的还原性,可被高锰酸钾氧化
①弱酸性(乙二酸的电离方程式):
H2C2O4
H++HC2O4
-;HC2O4
-
H++C2O4
2-
②乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应:
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
3、苯甲酸(
COOH):俗称安息香酸,无色晶体,易升华,微溶于水,易溶于乙
醇,乙醚。用于合成香料、药物等,其钠盐是常用的食品防腐剂
四、全方位酯化反应
酯化反应的通式:
5
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1、一元羧酸与一元醇的酯化反应 (甲酸与甲醇)
C
H
O
HOCH3
+
浓硫酸
CH3 +H2O
OH
C
H
O
O
2、多元醇与一元羧酸的酯化反应 (乙酸和乙二醇)
1:1 反应:
C
O
+
浓硫酸
H2O
OH
CH3
CH2
C
O
+
OH
CH3
O
HO
CH2
HO
CH2
CH2
2:1 反应
C
O
+
浓硫酸
2H2O
OH
2CH3
CH2
C
O
+
CH3
O
HO
CH2
HO
CH2
CH2
C
O
CH3
O
3、多元羧酸与一元醇的酯化反应 (乙二酸和乙醇)
1:1 反应
C
O
+
浓硫酸
H2O
OH
C
O
OH
HO
C2H5
+
C
O
C
O
OH
O
C2H5
1:2 反应
C
O
+
浓硫酸
2H2O
OH
C
O
OH
2HO
C2H5
+
C
O
C
O
O
C2H5
O
C2H5
4、多元羧酸与多元醇的酯化反应 (乙二酸和乙二醇)
1:1 反应(链)
+
浓硫酸
H2O
+
OH
CH2
CH2
HO
C
O
C
O
OH
HO
C
O
C
O
HO
O
OH
CH2
CH2
1:1 反应(环)
C
O
+
浓硫酸
+2H2O
OH
C
O
OH
CH2
CH2
HO
HO
C
O
CH2
CH2
O
C
O
O
聚酯
+
催化剂
(2n 1)H2O
+
OH
CH2
CH2
HO
C
O
C
O
OH
HO
C
O
C
O
HO
O
CH2
CH2
n
n
O
H
n
5、羟基酸的酯化反应 (乳酸)
两分子乳酸酯化成链状
6
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2CH3
浓硫酸
+
CH
OH
C
O
OH
CH3
CH
OH
C
O
O
CH3
CH
C
O
OH
H2O
两分子乳酸酯化成环状
CH3
浓硫酸
+2H2O
+
CH
COOH
HO
CH
HOOC
OH
H3C
CH3
O
HC
C
O
CH
C
CH3
O
O
一分子乳酸酯化成环状
+H2O
CH3
浓硫酸
CH
OH
C
O
OH
CH3
CH
C
O
O
乳酸的缩聚反应
催化剂
(n 1)H2O
+
O
CH3
CH
n H
C
O
OH
O
CH3
CH
H
C
O
OH
n
6、羟基酸自身的脱水反应
7、无机酸与醇的酯化反应
例1.番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性,结构简式如图,下列说法错误的是
A.该物质能使酸性KMnO4溶液褪色
B.1mol 该物质最多可与1molH2发生加成反应
C.该物质分别与足量Na、NaOH 反应,消耗二者物质的量之比为5 1∶
D.1mol 该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应,可放出22.4L(标准状况)CO2
7
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【答案】C
【详解】A.由结构简式可知,番木鳖酸分子中含有的碳碳双键和羟基能与酸性高锰
酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,故A 正确;
B.由结构简式可知,番木鳖酸分子中含有的碳碳双键一定条件下能与氢气发生加成反
应,则1mol 番木鳖酸分子多可与1mol 氢气发生加成反应,故B 正确;
C.由结构简式可知,番木鳖酸分子中含有的羟基能与金属钠反应,含有的羧基能与金
属钠和氢氧化钠反应,则1mol 番木鳖酸分子多可与6mol 钠反应,可与1mol 氢氧化钠
反应,所以消耗二者物质的量之比为6 1∶,故C 错误;
D.由结构简式可知,番木鳖酸分子中含有的羧基能与碳酸氢钠溶液反应,则1mol 番
木鳖酸分子多可与1mol 碳酸氢钠反应生成标准状况下二氧化碳的体积为
1mol×22.4L/mol=22.4L,故D 正确;
故选C。
例2.近年我国在科技领域不断取得新成就。下列说法正确的是
A.利用CO2合成脂肪酸,实现了无机小分子向有机高分子的转变
B.“华龙一号”核反应堆所用铀棒中含有的
与
互为同位素
C.“破风 8676”的5G 射频收发芯片的主要成分是 SiO2
D.“深海一号”开采深海的天然气可作清洁燃料, 实现零碳排放
【答案】B
【详解】A.脂肪酸不是有机高分子,故A 错误;
B.
与
,两者质子数相同,中子数不同,两者互为同位素,故B 正确;
C.“破风 8676”的5G 射频收发芯片的主要成分是 Si,故C 错误;
D.“深海一号”开采深海的天然气可作清洁燃料,反应生成二氧化碳,没有实现零
碳排放,故D 错误。
综上所述,答案为B。
例3.乳酸(
)常用于食品防腐保鲜。下列说法中正确的是
A.乳酸分子内含有的官能团为甲基、羟基和羧基
B.乳酸与乙酸互为同系物
C.乳酸分子间能发生酯化反应
D.1 mol 乳酸与足量钠反应生成22.4 L H2
【答案】C
8
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【详解】A.乳酸分子内含有的官能团为羟基和羧基,A 错误;
B.同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;乳酸与
乙酸结构不同,不互为同系物,B 错误;
C.乳酸分子内含有的官能团为羟基和羧基,故能分子间能发生酯化反应,C 正确;
D.没有标况,不能计算生成氢气的体积,D 错误;
故选C。
例4.CO2参与有机合成是实现“碳中和”的途径之一。高温、高压条件下CO2和NH3
可合成尿素[CO(NH2)2]。CO2与苯酚经过一系列反应可制得水杨酸(沸点210℃),水杨
酸和甲醇(沸点64.7℃)发生如下反应制取冬青油(沸点222℃):
+CH3OH
+H2O 。
下列说法正确的是
A.CO2是极性分子
B.若用
进行示踪,可得产物
C.
的沸点低于210℃
D.CO2在合成尿素的反应中作氧化剂
【答案】B
【详解】A.二氧化碳的分子构型为直线形,分子结构对称,为极性键构成的非极性
分子,A 错误;
B.酯化反应时羧酸脱去羟基、醇脱去羟基氢结合成水,则所得产物结构正确,B 正确;
C.水杨酸的沸点210℃,水杨酸苯环上的两个支链在邻位,容易形成分子内氢键,而
中两个支链在对位,容易形成分子间氢键,从而分子间作用力
较大,沸点较高, C 错误;
D.合成尿素的反应不是氧化还原反应,D 错误;
故选B。
例5.有机物Z 是合成药物的中间体,Z 的合成路线如下。下列说法正确的是
9
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A.1 mol X 能最多能与5 mol
反应
B.化合物Y 可以发生氧化、加成、取代
等反应
C.Z 分子中含有2 个手性碳原子
D.可以使用
溶液鉴别化合物Y
和Z
【答案】B
【详解】A.酯基不能和氢气发生加成反应,一分子X(
)含有的1 个碳
碳双键和1 个苯环都能和氢气发生加成反应,则1 mol X 能最多能与4 mol
反应,
A 错误;
B.Y(
)含碳碳双键和苯环结构,可发生过氧化、加成、取代等
反应,B 正确;
C.手性碳为连有4 个不同的原子或基团的C 原子,Z(
)中
只含一个手性碳原子,C 错误;
D.Y 和Z 都含有羧基,都能与
溶液反应,则不能使用
溶液鉴别化合
物Y 和Z ,D 错误;
故选B。
10
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例6.玻尿酸是具有较高临床价值的生化药物,广泛应用于各类眼科手术,如晶体植
入、角膜移植和抗青光眼手术等。有机物 M 是合成玻尿酸的重要原料,其结构如图。
下列关于有机物M 的说法正确的是
A.分子式为C6H9O7
B.分子中含有两种官能团
C.该物质不能发生取代反应
D.1molM 分别与足量饱和NaHCO3溶液、金属钠反应,生成气体体积比为 2 5∶
【答案】D
【详解】A.由结构简式可知M 的分子式为C6H10O7,故A 错误;
B.分子中含有羟基、醛基、羧基三种官能团,故B 错误;
C.M 中含羟基、羧基可发生酯化反应(取代反应),故C 错误;
D.1molM 只含1mol 羧基,能与1mol 碳酸氢钠反应生成1mol 二氧化碳,同时含4mol
羟基,羟基和羧基均能与Na 单质反应,则1molM 可消耗5molNa,生成2.5mol 氢气,
生成气体体积比为 2 5∶,故D 正确;
故选:D。
例7.某有机物的结构简式如图所示,下列说法正确的是
A.NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质恰好完全反应时,消耗NaOH、
NaHCO3的物质的量之比为2 1∶
B.1mol 该有机物最多可以与3molH2发生加成反应
C.该有机物能发生氧化反应、消去反应、取代反应和缩聚反应
D.1mol 该有机物最多能与2molBr2反应
【答案】A
【详解】A.每1mol 酚羟基或1mol 羧基消耗1 mol NaOH;每1 mol 羧基耗1 mol
NaHCO3,则与等物质的量的该物质恰好完全反应时,消耗NaOH、NaHCO3的物质的
量之比为2:1,故A 正确;
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B.苯环和醛基都能与氢气发生加成反应,1 mol 该有机物最多可以与4 mol H2发生加
成反应,故B 错误;
C.与羟基相连碳原子的邻位碳原子上没有氢,该有机物不能发生消去反应,故C 错
误;
D.酚羟基的两个邻位和一个对位的氢原子均可以被溴原子取代,每取代一个氢原子
需要1 mol Br2,醛基与溴水发生氧化反应,1 mol -CHO 消耗 1 mol Br2,所以1 mol
该有机物最多能与3 mol Br2反应,故D 错误;
故选A。
例8.烃的含氧衍生物A 的燃烧方程式为A+3O2→2CO2+3H2O。有机物B 分子中仅含
一种官能团,1mol B 与足量NaHCO3溶液反应,生成标准状况下CO2气体22.4L A 与B
反应生成有机物C,其分子式为C7H14O2,则C 的结构有
A.1 种
B.2 种
C.3 种
D.4 种
【答案】D
【详解】烃的含氧衍生物A 的燃烧方程式为A+3O2→2CO2+3H2O,A 的分子式
C2H6O,1mol B 与足量NaHCO3溶液反应,生成标准状况下CO2气体22.4L,含有
=1mol 羧基,A 与B 反应生成有机物C,其分子式为C7H14O2,有机物B 分
子为C5H10O2,A 为乙醇,B 为戊酸,C 为戊酸乙酯,戊酸乙酯有正戊酸乙酯、2-甲基
丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯和2,2-二甲基丙酸乙酯四种结构,故选:D。
例9.一种活性物质的结构简式为
,下列有关
该物质的叙述正确的是
A.该物质的分子式为
B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物
C.1mol 该物质消耗的
与
均为1mol
D.与
互为同分异构体
【答案】D
【详解】A.由结构可知分子式为C10H18O3,故A 错误;
B.与乙醇、乙酸的结构不相似、官能团不完全相同,不互为同系物,故B 错误;
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C.羟基和羧基能与Na 反应,而只有羧基能与NaOH 反应,因此1mol 该物质消耗的
与
分别为2mol、1mol,故C 错误;
D.分子式相同、结构不同的有机物互为同分异构体,二者互为同分异构体,故D 正
确;
故选:D。
例10.某有机物的结构简式如图,下列关于该有机物的叙述不正确的是
A.能与溴单质因发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.不能发生加聚反应生成高分子化合物
D.能发生酯化反应的有两个官能团
【答案】C
【详解】A.结构中含有碳碳双键,能与溴单质因发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪
色,A 不符合题意;
B.含有碳碳双键和醇羟基,均能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而使其褪色,
B 不符合题意;
C.含有碳碳双键,能发生加聚反应生成高分子化合物,C 符合题意;
D.含羟基和羧基两个官能团,二者均能发生酯化反应,D 不符合题意;
故选C。
1.a、b 两种有机物分子的结构模型如图所示,其中a 是烷烃,仅绘出了碳的骨架,b
仅含有C、H、O 三种元素。
回答下列问题:
(1)用系统命名法命名a: ,其分子式为 。
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(2)a 的一氯代物有 种(不考虑立体异构),主链有6 个碳原子,支链有两个
乙基的a 的同分异构体有 种。
(3)b 的结构模型中球与球之间的连线代表单键或双键等化学键。
b
①的结构简式为 。
b
②中所含官能团的名称为 。
b
③发生酯化反应的条件为 。
【答案】(1) 2,2,3,4-四甲基己烷
(2) 7 2
(3)
羟基、羧基 浓硫酸、加热
【详解】(1)由结构可知,最长碳链为6、存在4 个甲基,系统命名法命名a 为2,
2,3,4-四甲基己烷,其分子式为
;
(2)该a 分子中有7 种不同化学环境的氢原子,a 的一氯代物有7 种(不考虑立体异构),
主链有6 个碳原子则此外还有4 个碳,支链有两个乙基则2 个乙基可以均在3 号碳上或
3、4 号碳上各1 个,故a 的同分异构体有2 种。
(3)①由图可知,最长碳链为4,存在羧基、羟基,在2 号碳存在羟基和1 个甲基,
故b 的结构简式为
。
b
②中所含官能团的名称为羧基、羟基。
b
③中所含官能团的名称为羧基、羟基,能在浓硫酸催化和加热条件下发生酯化反应。
2.按要求完成下列问题。
(1)下列物质组合中,互为同系物关系的是___________。
A.
和
B.乙二醇和甘油
C.甲胺和二甲胺
D.2,2-二甲基丙烷和新戊烷
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(2)乙酰水杨酸分子(
)中含有的官能团的名称是 。
(3)
的系统命名法名称 。
(4)请写出2,4-二甲基2-戊烯的键线式: 。
(5)
与
溶液共热反应的化学方程式:
。
(6)乙二酸和乙二醇制备
的化学方程式: 。
【答案】(1)C
(2)羧基、酯基
(3)2-甲基-2,3-丁二醇
(4)
(5)
+3NaOH
+NaCl+C
H3COONa+2H2O
(6)
+2H2O
【分析】有机物系统命名法步骤:1、选主链:找出最长的①最长-选最长碳链为主链;
②最多-遇等长碳链时,支链最多为主链;③最近-离支链最近一端编号;④最小-支链
编号之和最小(两端等距又同基,支链编号之和最小);⑤最简-两不同取代基距离主链
两端等距离时,从简单取代基开始编号;如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂
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的写在后面;⑥含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,并
表示出官能团的位置,官能团的位次最小。
【详解】(1)同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;
A 中分别为酚、醇,结构不同;B 中分别为二醇、三醇,结构不同;C 中甲胺和二甲胺
为同系物;D 中指的是一种物质;故选C;
(2)由图可知,含有羧基、酯基官能团;
(3)
的系统命名法命名为:2-甲基-2,3-丁二醇;
(4)键线式只用键线来表示碳架;2,4-二甲基2-戊烯的键线式:
;
(5)
中氯原子和氢氧化钠发生转化为羟基、酯基和氢氧化钠
反应转化为酚基钠和乙酸钠,故反应为
+3NaOH
+NaCl+CH3COONa+2H2O;
(6)乙二酸和乙二醇在浓硫酸催化作用下发生酯化反应生成
,化学方
程式:
+2H2O。
3.从物质结构的视角认识乙酸
。回答下列问题:
(1)下列可用于区别乙酸和乙醇的试剂有___________(填标号)。
A.蒸馏水
B.紫色石蕊试液
C.
溶液
D.酸性
溶液
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(2)乙酸中含有的官能团名称为 ;
分子中,最多有
个原子共平面。
(3)推测乙酸的熔点比十八酸
的 (填“高”或“低”),其理
由是 。
(4)不同羧酸25℃时的
(即
)如下表所示:
羧酸
氯代羧酸
甲酸
3.75
氯乙酸
2.86
乙酸
4.76
二氯乙酸
1.29
丙酸
4.88
三氯乙酸
0.68
对比表中已知数据,从分子组成与结构角度,写出2 条与酸性相关的结论:
、 。
(5)写出乙酸的同分异构体中能发生水解反应的结构简式 。
【答案】(1)BCD
(2) 羧基 6
(3) 低 两者结构相似,乙酸的相对分子质量比十八酸的小,范德华力小,该
物质的熔点低(或乙酸与十八酸互为同系物,碳原子数越少,熔点越低)
(4) 相同羧基数目,羧基连接的烷基越大,其
越小,该酸的酸性越弱(与后一空
位置可交换) 相同羧基数目,与羧基相连的C 原子上连接的Cl 原子越多,
越大,
该酸的酸性越强
(5)
【详解】(1)A.乙酸和乙醇均可与水互溶,不能用蒸馏水区别乙酸和乙醇,A 项不
符合题意;
B.乙酸可使紫色石蕊试液变红,乙醇不能使紫色石蕊试液变色,现象不同,能用紫色
石蕊试液区别乙酸和乙醇,B 项符合题意;
C.乙酸与碳酸氢钠溶液反应产生CO2气体,乙醇与NaHCO3溶液不反应,现象不同,
能用NaHCO3区别乙酸和乙醇,C 项符合题意;
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D.乙醇可使酸性KMnO4溶液褪色,乙酸不能使酸性KMnO4溶液褪色,现象不同,能
用酸性KMnO4溶液区别乙酸和乙醇,D 项符合题意;
故选BCD;
(2)乙酸中的官能团为—COOH,名称为羧基;乙酸的结构式为
,
羧基中碳原子采取sp2杂化,乙酸中2 个碳原子和2 个O 原子一定共平面,结合单键可
以旋转,羧基中的H 原子和甲基中1 个H 原子也可以处于此平面上,CH3COOH 分子
中最多有4+1+1=6 个原子共平面;
(3)乙酸、十八酸结构相似,乙酸的相对分子质量比十八酸的小,乙酸的范德华力小,
乙酸的熔点低,或乙酸与十八酸互为同系物,碳原子数越少,熔点越低;
(4)根据表格第一列物质的pKa数据分析,羧基数目相同时,羧基连接的烷基越大,
其Ka越小,酸性越弱;根据表格第二列物质的pKa数据分析,羧基数目相同时,与羧
基相连的C 原子上连接的Cl 原子越多,Ka越大,该酸的酸性越强;
(5)乙酸的化学式为C2H4O2,乙酸的同分异构体中能发生水解反应的结构简式为
HCOOCH3。
4.完成下列问题。
(1)写出
发生银镜反应的化学方程式: 。
(2)水杨酸的结构简式为
,用它合成的阿司匹林的结构简式为
①将水杨酸与 溶液作用,可以生成
,请写出将
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转化为
的化学方程式: 。
②水杨酸与
溶液显紫色而阿司匹林不能,这是因为水杨酸中含有连接在苯环上的
(填官能团名称)。
③写出水杨酸与乙醇发生反应的化学方程式: 。
【答案】(1)
2Ag(NH3)2OH
+2Ag+3NH3↑+H2O
(2) NaOH 或碳酸钠
+NaHCO3
+
H2O+ CO2↑ 羟基
+CH3CH2OH
+ H2O
【详解】(1)
与银氨溶液反应生成
、
Ag、NH3和水,反应方程式为:
2Ag(NH3)2OH
+2Ag+3NH3↑+H2O;
(2)①
转化为
,需要羧基和酚羟基均反应,可
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与碳酸钠或氢氧化钠反应生成;
转化为
,所加
物质只能与羧基反应不能与酚羟基反应,可用碳酸氢钠实现转化,反应方程式为:
+NaHCO3
+ H2O+ CO2↑;
②水杨酸中含有酚羟基,能使氯化铁显紫色;
③水杨酸中的羧基可与乙醇发生酯化反应生成酯和水,反应方程式为:
+CH3CH2OH
+ H2O。
5.现有如下几种有机物:
a.乙烯;b.乙醇;c.葡萄糖;d.乙酸;e.油脂;f.蛋白质;g.乳酸
(CH3CHOHCOOH);h.甲酸;i.乙二醇
(1)请按要求填写下列空格
能发生银镜反应的是 ;能发生水解反应的是 ;具有酸性且
能发生酯化反应的是 ;属于天然高分子的是 。
(2)在上述6 种有机物中(填写字母):
c
①的键线式 ;
a
②的电子式 ;
③写出制聚乙烯的化学方程式: 。
④写出乙酸与乙二醇发生酯化反应的化学方程式: 。
⑤乳酸一定条件下能反应生六元环状化合物(内酯),试写出其化学方程式:
。
【答案】(1) ch ef dgh f
(2)
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2CH3COOH+HOCH2CH2OH
CH3COOCH2CH2OOCCH3+2H2O
【详解】(1)醛基能被银氨溶液氧化,含有醛基的物质能发生银镜反应,葡萄糖、甲
酸都含有醛基,能发生银镜反应的是葡萄糖、甲酸;碱性条件下,油脂能水解为高级
脂肪酸盐和甘油;蛋白质在一定条件下能发生水解反应生成各种氨基酸,能水解的是
油脂、蛋白质;羧基具有酸性,能发生酯化反应,乙酸、乳酸、甲酸都含有羧基,具
有酸性且能发生酯化反应的是乙酸、乳酸、甲酸;蛋白质相对分子质量很大,蛋白质
属于天然高分子。
(2)①葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO,键线式为
;
②乙烯的结构简式为CH2=CH2,电子式为
;
③乙烯发生加聚反应制聚乙烯,反应的化学方程式是
。
④乙酸与乙二醇发生酯化反应生成CH3COOCH2CH2OOCCH3,反应的化学方程式是
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2CH3COOH+HOCH2CH2OH
CH3COOCH2CH2OOCCH3+2H2O。
⑤两分子乳酸一定条件下能发生酯化反应生六元环状化合物
,反应的化学方程式为
。
6.回答下列问题:
(1)从下列物质中选出合适组合填写在对应空格上。(填字母代号)
A.红磷与白磷 B.蔗糖与麦芽糖 C.
与
D.环氧乙烷(
)与乙醛 E.
与
F.
与
G.
与
①同位素 。
②同系物 。
③同分异构体 。
④同一物质 。
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(2)已知二羟甲戊酸(
)是生物合成青蒿素的原料之一,
1mol 二羟甲戊酸分别与足量Na、NaHCO3反应产生气体体积之比为: 。
(标准状况下)
(3)分子式为C5H12的有机物有多种同分异构体。其中有一种分子含有三个甲基,结构
简式为: ,该分子的一氯代物有 种。
(4)写出蔗糖的水解化学方程式: 。
【答案】(1) C E BD FG
(2)3:2
(3)
4
(4)
【详解】(1)①
与
是铀元素的两种核素,二者互称同位素,故选C。
②
与
都属于单烯烃,分子中相差1 个“CH2”,二者互为
同系物,故选E。
③蔗糖与麦芽糖、环氧乙烷(
)与乙醛的分子式分别相同,但结构不同,二者互为
同分异构体,故选BD。
④
与
、
与
的
分子式和结构分别相同,它们分别属于同一物质,故选FG。
(2)二羟甲戊酸(
)分子中的-OH、-COOH 都能与Na 发生
反应并生成H2,-COOH 能与NaHCO3发生反应并生成CO2气体,则1mol 二羟甲戊酸
分别与足量Na、NaHCO3反应产生H21.5mol、CO21mol,二种气体体积之比为3:2。
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(3)分子式为C5H12的有机物有一种分子含有三个甲基,则另外2 个碳原子构成亚甲
基和次甲基,结构简式为:
,该分子中含有4 种氢原子,则一氯代物
有4 种。
(4)在催化剂作用下,蔗糖发生水解,生成葡萄糖和果糖,化学方程式:
。
7.物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。回答下列问题:
(1)写出如图对应有机物的结构式 。
(2)CH2=CH2的电子式为 ,与其相邻的同系物最多有 个原子共
平面,工业上利用乙烯制取乙醇反应的化学方程式是 。
(3)某烷烃相对分子质量为72,其一氯代物有四种,它的结构简式是 。
(4)聚氯乙烯(PVC)是生活中常用的塑料,写出由氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式
。
(5)煤焦油是通过煤的干馏获得的重要的化工原料,其中的甲苯通过下图一系列变化可
制得苯甲酸。已知苯甲醇结构简式为
。
A
①
中官能团的名称为 。
②写出下列反应的化学方程式:
A→B 。
A+C 。
54gA(A
③
的相对分子质量为108)与122gC(C 的相对分子质量为122)反应,如果实际得
到酯的产率是60%,则可得酯的质量是 。
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【答案】(1)
(2)
7
(3)(CH3)2CHCH2CH3
(4)
(5) 羟基
63.6g
【详解】(1)根据该有机物的空间填充模型可知为乙醇,其结构式为
;
(2)乙烯含碳碳双键,说明碳原子间形成两对共用电子对,碳氢原子间形成一对共用
电子对,电子式为
;与其相邻的同系物为丙烯CH3-CH=CH2,根据碳碳双
键的共面结构以及单键旋转的特点可知,最多可有7 个原子共平面;乙烯含有碳碳双
键,可与水发生加成反应生成乙醇,所以工业上利用乙烯制取乙醇反应的化学方程式:
;
(3)某烷烃相对分子质量为72,根据烷烃通式CnH2n+2,可知该有机物中含有5 个C
和12 个H,其中符合一氯代物有4 种的就结构简式为(CH3)2CHCH2CH3;
(4)氯乙烯可以通过聚合反应生成聚氯乙烯,反应方程式:
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;
(5)①A 苯甲醇中含的官能团为羟基;
②苯甲醇在铜催化加热的条件下与氧气发生催化氧化生成苯甲醛和水,反应方程式为:
;苯甲醇和苯甲酸可以发生酯化反应,反应
方程式为:
;
54gA(A
③
的相对分子质量为108)物质的量为0.5mol,与122gC(C 的相对分子质量为
122)物质的量为1mol 反应,则苯甲酸过量,苯甲醇完全反应,由于酯化反应是可逆反
应,不能彻底进行,实际得到酯的产率是60%,则生成酯的质量
;
8.有机化学中常出现的一些关键词:官能团、反应类型、名称、结构简式、光谱……,
识别这些关键词是学习有机化学重要的手段,按要求回答下列问题:
(1)阿司匹林(
)含有的官能团名称为 。
(2)
的反应类型为 。
(3)
的名称为 。
(4)PES 是一种生物可降解的聚酯。其结构简式如下:
形成该聚合物的两种单体是 和 (写出结构简式)。
(5)用质谱法测得化合物A 的相对分子质量为136.A 分子中只含一个苯环且苯环上只有
一个取代基,其红外光谱和核磁共振氢谱如图所示:
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化合物A 的结构简式为 。
【答案】(1)羧基、酯基
(2)还原反应
(3)4-甲基-3-己醇
(4)
(5)
【详解】(1)根据题目所给结构简式可以看到,阿司匹林的分子结构中官能团名称为
羧基、酯基;
(2)有机化学中对去氧加氢的反应变化称为还原反应;
(3)根据题目所给结构简式可以看到,主碳链共6 个C 原子,根据羟基所在位置确定
主链右端C 原子是1 号碳,所以羟基在3 号碳上,甲基在4 号碳上,所以该有机物命
名是4-甲基-3-己醇;
(4)根据题目所给的聚合物单元的结构简式,可以看到该有机物是由两种有机物发生
缩聚反应生成的聚酯,由
虚线所示位置断键,分
别补上羟基和氢原子,得到两种有机物分别是一种二元酸HOOCCH2CH2COOH、一种
二元醇HOCH2CH2OH;
(5)根据所给分子量可以推算
,所以该有机物C、H、O 原子
个数分别是:8、8、2,有机物分子式应为C8H8O2,根据有机物红外光谱图及题目所给
信息,可以推断出结构中有苯环、有酯基、氧原子不直连苯环,再根据核磁共振氢谱
可以得到不同环境的氢原子个数比为3
2
2
1
﹕﹕﹕,可知侧链上有甲基,那么根据碳原
子数量及官能团数量,该有机物应是苯甲酸甲酯
。
9.完成下列问题。
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(1)现有八种有机物:
A.乙醇 B.甲苯 C.苯酚 D.甲酸E.溴乙烷 F.乙醛 G.乙烯 H.乙酸乙
酯
①能跟银氨溶液发生银镜反应的有 。(填序号,下同)
②能够与活泼金属反应生成氢气的有 。
③在一定条件下能跟氢氧化钠水溶液反应的有 。
(2)0.2mol 某烃A 在氧气中完全燃烧后,生成
和
各
。
①若烃A 不能使溴水褪色,但在一定条件下能与氯气发生取代反应,其一氯取代物只
有一种,则烃A 的结构简式为 。
②若烃A 能使溴水褪色,在催化剂作用下,与
加成,其加成产物经测定分子中含有
4 个甲基,烃A 可能有的结构简式为 、 、 。
(3)有机物A 的结构简式是
,它可以通过不同的反应得到以
下两种产物,产物B 能使溴水褪色;产物C 有两个六元环。写出有关的化学方程式:
由A 制取B ;由A 制取C 。
(4)化合物
是一种取代有机氯农药DDT 的新型杀虫剂,写出它与
新制氢氧化铜反应的化学方程式 。
【答案】(1) DF ACD CDEH
(2)
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(3)
+H2O
+H2O
(4)
+4Cu(OH)2+2NaOH
+2Cu2
O+6H2O
【详解】(1)①能跟银氨溶液发生银镜反应的有机物应含醛基结构,可能为醛类,也
可能为甲酸类物质,结合题干可知甲酸和乙醛能与银氨溶液发生银镜反应,故答案为:
DF;
②能够与活泼金属反应生成氢气的有机物应含有羟基或羧基,则乙醇、苯酚含羟基,
甲酸含羧基,所以能反应的有ACD;
③在一定条件下能跟氢氧化钠水溶液反应有显酸性的苯酚和甲酸,还有能发生水解反
应的溴乙烷和乙酸乙酯,故答案为:CDEH;
(2)0.2mol 某烃A 在氧气中完全燃烧后,生成
和
各
。可知1mol 烃A
中含6molC 和12molH,该烃分子式为
;
①若烃A 不能使溴水褪色,说明不含碳碳双键,则不能为链烃结构,其一氯取代物只
有一种,则只能为
;
②若烃A 能使溴水褪色,说明含有碳碳双键,在催化剂作用下,与
加成,其加成产
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物经测定分子中含有4 个甲基,则该产物为
或
,
可由
或
与氢气加成得到;
可由
与氢气加成得到;
(3)产物B 能使溴水褪色说明含有碳碳双键,则
发生消去
反应生成B,反应方程式为:
+H2O;
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产物C 有两个六元环,则
发生分子内酯化反应,反应方程
式为:
+H2O;
(4)
含有醛基,与新制氢氧化铜反应醛基被氧化成羧基,反
应方程式为:
+4Cu(OH)2+2NaOH
+2Cu2O
+6H2O。
10.学好有机化学,从认识有机物的组成和结构开始。请用所学知识回答下列问题:
(1)1mol
中含有 mol 碳碳双键。
(2)某饱和链烃分子中含有26 个电子,其分子中一个H 原子被Cl 原子代替,所得产物
有 种结构。
(3)某有机物由C、H、O 三种元素组成,其中含碳52.2%、氢13.1%(均为质量分数),
该有机物的相对分子质量为46,该有机物的结构简式为 (填1 种)。
(4)某有机物分子中只含有C、H、O 三种元素,其球棍模型如图所示。
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①该有机物的结构简式为 。
②向该有机物溶液中滴加几滴紫色石蕊试液,溶液会变成 色。
③该有机物与足量金属钠反应的化学方程式为 。
④该有机物在Cu 作催化剂、加热条件下被O2氧化,氧化产物的结构简式为
。
【答案】(1)1
(2)2
(3)CH3CH2OH 或CH3OCH3
(4)
红
+2Na→
+H2↑
【详解】(1)由结构简式可知1mol 该物质中只含1mol 碳碳双键;
(2)饱和链烃分子通式为CnH2n+2,所含电子数为:6n+2n+2=8n+2,此分子中电子数
26,即8n+2=26,n=3;该烃为丙烷,含有两种氢原子,则一个H 原子被Cl 原子代替,
所得产物有2 种;
(3)有机物由C、H、O 三种元素组成,其中含碳52.2%、氢13.1%,则含氧34.7%,
N(C): N(H):N(O)=
,其相对分子质量为46,则其分子式
为:C2H6O,该有机物的结构简式可能为:CH3CH2OH 或CH3OCH3;
(4)
①由球棍模型可知该有机物的结构简式为
。
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②该有机物含有羧基,溶液显酸性,溶液种滴加几滴紫色石蕊试液,溶液会变成红色。
③该有机物中羟基和羧基均能与Na 反应生成氢气,反应的化学方程式为
+2Na→
+H2↑。
④该有机物在Cu 作催化剂、加热条件下醇羟基被O2氧化为羰基,氧化产物的结构简
式为
。
33