官能團(tuán)與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的判斷與分析

1、高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)-官能團(tuán)與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的判斷與分析金點(diǎn)子：決定有機(jī)化合物化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)稱為官能團(tuán)。在解答此類試題時(shí)常用的方法有：官能團(tuán)分析、官能團(tuán)比較和官能團(tuán)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(yīng)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(tuán)的性質(zhì)分析。 捷徑： 1mol 與H2加成反應(yīng)時(shí)需要 7 mol H2 ，而與 Br2反應(yīng)時(shí)可能發(fā)生加成反應(yīng)也可能發(fā)生取代

2、反應(yīng)。反應(yīng)后可生成： 上述反應(yīng)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(yīng)。以此得答案為D?？偨Y(jié)：此題要求考生緊緊抓住新物質(zhì)中的官能團(tuán)，從官能團(tuán)的性質(zhì)去分析。 例題2 ：（1994年全國高考）以乙烯為初始反應(yīng)物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知兩個(gè)醛分子在一定條件下可以自身加成。下式中反應(yīng)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(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)和上述給出的信息寫出由乙烯制正丁醇各步反應(yīng)的化學(xué)方程

3、式(不必寫出反應(yīng)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(yīng)得丁烯醛，最后丁烯醛與H2加成即可制得正丁醇。其反應(yīng)方程式如下：總結(jié)：本題的難點(diǎn)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(yīng)的本質(zhì)的理解程度，以及正確書寫物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhì)的量縮聚合成.請把Nomex纖維結(jié)構(gòu)

4、簡式寫在下面的方框中方法：將羧酸與醇通過酯化反應(yīng)進(jìn)行的縮聚遷移到該物質(zhì)的縮聚反應(yīng)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(gè)H原子。其縮聚后的結(jié)構(gòu)簡式為：總結(jié)：官能團(tuán)性質(zhì)的遷移，是解答該題的基礎(chǔ)。解題時(shí)要注意官能團(tuán)在苯環(huán)中處于間位上。例題4 ：（1997年全國高考）有機(jī)化學(xué)中取代反應(yīng)范疇很廣。下列6個(gè)反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)范疇的是(填寫相應(yīng)的字母)_.方法：從取代反應(yīng)的實(shí)質(zhì)去分析。捷徑： 分析選項(xiàng)中的各個(gè)反應(yīng)。B屬消去反應(yīng)，D屬加成反應(yīng)。A類同于苯的硝化反應(yīng)，C屬于分子間的脫水反應(yīng)，E屬酯化反應(yīng)，F(xiàn)屬水解反應(yīng)，這些都在取代反應(yīng)的范疇內(nèi)。以此

5、屬于取代反應(yīng)范疇的有A、C、E、F?？偨Y(jié)：在我們學(xué)習(xí)范圍內(nèi)，取代反應(yīng)范疇包括烷烴與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)，苯及其同系物與鹵素單質(zhì)在苯環(huán)上及側(cè)鏈上的取代反應(yīng)，苯的硝化反應(yīng)、苯的磺化反應(yīng)、醇的分子間脫水、醇與氫鹵酸的反應(yīng)、酯化反應(yīng)、鹵代烴及酯的水解反應(yīng)，苯酚與濃溴水的反應(yīng)等。例題5 ：（2001年全國高考）某有機(jī)物 A（C4H6O5）廣泛存在于許多水果內(nèi)，尤以蘋果、葡萄、西瓜、山楂內(nèi)為多。該化合物具有如下性質(zhì)： 在25時(shí)，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(yīng)試回答：（l）根據(jù)以上信息，對A的結(jié)構(gòu)可作出的判斷是 （多選扣分）（a）肯定有碳碳雙鍵 （b）有兩個(gè)羧基（c）肯定有羥基 （d）有COOR官能團(tuán)（2）有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)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(yīng)的化學(xué)方程式： （4）A的一個(gè)同類別的同分異構(gòu)體是 方法：根據(jù)結(jié)構(gòu)確定官能團(tuán)，再根據(jù)官能團(tuán)分析性質(zhì)。捷徑：（1）根據(jù)有機(jī)物能電離出H+，且有二級(jí)電離知其結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)羧基，又1molA與足量的鈉能產(chǎn)生l.5mol氣體知，有三個(gè)活潑氫，因此還應(yīng)有一個(gè)羥基。故得b c。（2）根據(jù)有機(jī)物 A的分子式C4H6O5及結(jié)構(gòu)中不含CH3，且有兩個(gè)羧基和一個(gè)羥基，得有機(jī)物A的

7、結(jié)構(gòu)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(yīng)的化學(xué)方程式為：HOCCCCCOOHBr2或 Br2 （4）A的一個(gè)同類別的同分異構(gòu)體，可從含一個(gè)甲基去考慮，得：。總結(jié)：解答此題，要求考生能準(zhǔn)確把握官能團(tuán)的性質(zhì)。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(jié)構(gòu)簡式: (2)現(xiàn)有下列A、B兩組物質(zhì)：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(zhì)在一定條件下發(fā)生反應(yīng),其中屬于酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;B組中某物質(zhì)跟A組中某

8、物質(zhì)發(fā)生消去反應(yīng)的化學(xué)方程式為 .方法：通過分析官能團(tuán)的性質(zhì)獲得結(jié)果。 捷徑：（1）該烴是1，3丁二烯的同系物，與等物質(zhì)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(jié)構(gòu)簡式分別為：(2) 從性質(zhì)考慮，A組中的HCOOH，能跟B組中所有物質(zhì)在一定條件下發(fā)生反應(yīng),其中屬于酯化反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)，其化學(xué)方程式為：總結(jié)：此題要求考生將兩組中的物質(zhì)比較分析，有一定的難度。金鑰匙：例題1 ：塑料制品廢棄物會(huì)嚴(yán)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(jié)構(gòu)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(jī)物可能是 ( )方法：遷移類比分析題中結(jié)構(gòu)。捷徑：此塑料為有機(jī)二元羧酸與二元醇的縮聚產(chǎn)物。用CH3OH來處理它，其反應(yīng)在中學(xué)階段并未接觸到。以此可將酯的水解知識(shí)遷移到該題，其醇解后的產(chǎn)物可能為BC。總結(jié)：此題中的反應(yīng)實(shí)為酯交換反應(yīng)。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(xué)式為C5H6Br2的化合物A：，欲得到碳?xì)浠衔顱，而事實(shí)上卻得到了芳香族化合物C（分子式為C15H18）（1）寫出有機(jī)物B、C的結(jié)構(gòu)簡式：

10、。 方法：根據(jù)題示官能團(tuán)性質(zhì)分析。捷徑：（1）根據(jù)信息類方程式，從理論分析應(yīng)該為兩個(gè)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(jié)構(gòu)簡式為：事實(shí)上得到的芳香族化合物C可再根據(jù)反應(yīng)信息和分子式(C15H18)知，C為三個(gè)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(jié)構(gòu)簡式為：（2）因芳香族化合物C中含有一個(gè)苯環(huán)，故在氧化時(shí)的反應(yīng)，可將信息的方程式遷移應(yīng)用即可。以此得D的結(jié)構(gòu)簡式為：總結(jié)：將題示新反應(yīng)、新信息遷移應(yīng)用，在有機(jī)官能團(tuán)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(xué)院將化學(xué)最高榮譽(yù)授予美國加利福尼亞大學(xué)物理學(xué)家艾倫·黑格、賓夕法尼亞大學(xué)化學(xué)家

11、艾倫·麥克迪爾米德和日本筑波大學(xué)化學(xué)家白川英樹，以表彰他們研究導(dǎo)電有機(jī)高分子材料的杰出成就。目前此類材料已在緊湊電容器、計(jì)算機(jī)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(yīng)用。請仔細(xì)閱讀下列材料，并回答問題。(1)有機(jī)導(dǎo)電高分子材料的典型代表是聚乙炔，它是在惰性氣體保護(hù)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(xué)反應(yīng)方程式。(2)乙炔用氰化鎳、戊二酮絡(luò)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(luò)合物作催化劑，也可聚合成聚乙炔，試寫出此過程的化學(xué)方程式。(3)根據(jù)聚乙炔推斷，有機(jī)導(dǎo)電高分子材

12、料的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？并根據(jù)推斷結(jié)果，再舉出兩例可能導(dǎo)電的有機(jī)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(dǎo)體。研究中發(fā)現(xiàn)，如果在聚乙炔中摻入碘，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： 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(dòng)電荷的載體，摻雜后的聚乙炔，具有與銅同樣數(shù)量級(jí)的電導(dǎo)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(xué)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(jìn)行分析。捷徑： (1)根據(jù)高二有機(jī)化學(xué)知識(shí)知，電石遇水生成乙炔。而導(dǎo)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(shí)的遷移而進(jìn)行模仿。以此得合成聚

13、乙炔的化學(xué)方程式為：CaC2+2H2OCa(OH)2 + HCCH，nCHCH CH=CH n 。(3) 根據(jù)聚乙炔的結(jié)構(gòu)簡式知，導(dǎo)電有機(jī)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(fù)電荷的高分子鏈，因而可起到同樣的效果。其摻鈉的化學(xué)方程式為： CH=CH n + xNa CH=CH n nx- + xNa+?？偨Y(jié)：有關(guān)諾貝爾獎(jiǎng)方面的研究領(lǐng)域在高考試卷中的設(shè)題，是近幾年高考中的熱點(diǎn)內(nèi)容。該題以高分子導(dǎo)電材料聚乙炔為線索，通過聚乙炔的直接與間接的制取，結(jié)構(gòu)分析及新材料、新設(shè)想的創(chuàng)新性探究，引導(dǎo)考生借鑒中學(xué)化學(xué)知識(shí)，依據(jù)題中信息，通過知識(shí)

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(jī)物與H2按11物質(zhì)的量比加成后生產(chǎn)的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)為：則該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)有 種。（已知結(jié)構(gòu) 不存在）。方法：根據(jù)有機(jī)物中碳原子均為四根共價(jià)鍵分析。捷徑：某有機(jī)物與H2按11物質(zhì)的量比加成說明原來的有機(jī)物為烯烴，又由C的四價(jià)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(jī)物的結(jié)構(gòu)可能有4種?？偨Y(jié)：在解題時(shí)，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(yīng)用于電器、工業(yè)交通的工程塑料DAP的結(jié)構(gòu)簡式是：（1）DAP工程塑料的單體的結(jié)構(gòu)簡式是：_；（2）制DAP的加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式是：_；（3）DAP工程

15、塑料的單體可由種有機(jī)物通過一步反應(yīng)合成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_；方法：結(jié)構(gòu)分析及拆分法。捷徑：（1）分析結(jié)構(gòu)知，DAP工程塑料為加聚反應(yīng)獲得，因此其單體的結(jié)構(gòu)簡式是： （2）DAP的加聚反應(yīng)為碳碳雙鍵的斷開，其反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)獲得，其發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：總結(jié)：此題雖為加聚反應(yīng)，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(jī)玻璃樹脂，流程如下，請?jiān)谙铝蟹娇蛑刑钊牒线m的有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式： A_ B_ C_ D_方法：從官能團(tuán)的性質(zhì)，結(jié)合圖中變化過程進(jìn)行分析。捷徑：題中合成路線中的物質(zhì)只給出了

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

17、質(zhì)的水解產(chǎn)物，故A為氨基酸。又光譜測定顯示，分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，只能為1，3，5三甲苯。硝化后所得化合物B的結(jié)構(gòu)簡式為（見下圖2）：（1）（2）總結(jié)：在有機(jī)化合物中同分異構(gòu)體較多，在分析確定其結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分依靠題中所給物質(zhì)的性質(zhì)，通過特征反應(yīng)、特征現(xiàn)象或特殊官能團(tuán)推出其結(jié)構(gòu)簡式。例題8 ：已知葡萄糖在乳酸菌催化作用下可轉(zhuǎn)化為乳酸；C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)（1）取9.0g 乳酸與足量金屬鈉反應(yīng),可產(chǎn)生2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況

18、)氫氣.另取9.0g乳酸與其相同物質(zhì)的量的乙醇反應(yīng),生成0.1mol乳酸乙酯和1.8g水.由此可知乳酸分子中官能團(tuán)的名稱和數(shù)目是_（2）乳酸在銅作催化劑時(shí)，可氧化成丙酮酸。 由以上事實(shí)可確定出乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為_（3）兩個(gè)乳酸分子在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)酯（C6H8O4），此環(huán)酯（C6H8O4）的結(jié)構(gòu)簡式為 _ 。方法：從分子式結(jié)合題中性質(zhì)推出結(jié)構(gòu)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(yīng),產(chǎn)生2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氫氣說明乳酸分子中存在兩個(gè)活潑氫。又等量的乳酸與其相同物質(zhì)的量的乙醇反應(yīng),生成0.1mol乳酸乙酯和1.8g水，知乳酸中含有一

19、個(gè)羧基，以此得乳酸分子中官能團(tuán)的名稱和數(shù)目為1個(gè)羥基和1個(gè)羧基。 （2）因乳酸在銅作催化劑時(shí)，可氧化成丙酮酸，知乳酸中的羥基不在鏈的一端，故其結(jié)構(gòu)簡式為：CH3CHOHCOOH。（3）兩個(gè)乳酸分子在一定條件下發(fā)生酯化反應(yīng)生成環(huán)酯，此環(huán)酯的結(jié)構(gòu)簡式為：。翰林匯總結(jié)： 羥基在鏈中的位置不同，其氧化產(chǎn)物不同，在解題時(shí)要特別注意。聚寶盆：1在有機(jī)結(jié)構(gòu)中，官能團(tuán)的位置不同，其性質(zhì)及反應(yīng)情況有所不同。如：(1) 羥基連在脂肪烴基或苯環(huán)側(cè)鏈上的物質(zhì)為醇，而連在苯環(huán)上的物質(zhì)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(yīng)。(3) 伯醇氧化生成醛(進(jìn)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(shí)，1mol鹵原子耗2molNaOH。(5) 羧酸與酚反應(yīng)生成的酯，1mol酯水解時(shí)耗2molNaOH。2對新型有機(jī)物的分析，要緊扣物質(zhì)中的官能團(tuán)，并根據(jù)官能團(tuán)確定其性質(zhì)。熱身賽：1在許多化合物里硫可以取代氧，取代后的物質(zhì)仍跟原化合物有相似的性質(zhì)，下面是有機(jī)磷農(nóng)藥的結(jié)構(gòu) （1） （2） 這兩種農(nóng)藥在使用過程中不能與下列哪種物質(zhì)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(yīng)，反應(yīng)的通式可表示為：試指出，下列反應(yīng)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(jié)構(gòu)簡式為： 消耗NaOH的物質(zhì)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(yīng)，反應(yīng)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(jī)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(yīng)行到D的