1、第12單元 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)（1）授課人：董 嘯一、有機(jī)物概述1、有機(jī)物 (1)定義：含有碳元素的化合物叫做有機(jī)物。 烴：由碳?xì)鋬煞N元素組成的化合物叫做烴。 烴的衍生物:烴分子中的氫原子被其它原子或原子團(tuán)所取代的產(chǎn)物。 (2)分類：按碳的骨架分類有機(jī)化合物按官能團(tuán)分類 官能團(tuán)：決定有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)叫做官能團(tuán)。 常見的官能團(tuán)包括：鹵素原子（X）、羥基（OH）、醛基（CHO）、羧基（COOH）、碳碳雙鍵（C=C）、碳碳三鍵（CC） 、硝基（NO2） 、 氨基（NH2）、 磺酸基（SO3H）等。 類別官能團(tuán)代表物名稱、結(jié)構(gòu)簡式烷烴甲烷CH4烯烴 (碳碳雙鍵)乙烯H2C=CH2炔烴CC(碳碳

2、三鍵)乙炔HCCH芳香烴鹵代烴X(鹵素原子)溴乙烷C2H5Br醇OH(羥基)乙醇C2H5OH酚苯酚C6H5OH深度思考 1官能團(tuán)相同的物質(zhì)一定是同一類有機(jī)物嗎？ 答案：具有同一官能團(tuán)的物質(zhì)不一定是同一類有機(jī)物。如： (1)CH3OH、 雖都含有OH，但二者屬不同類型的有機(jī)物。 (2)含有醛基的有機(jī)物，有的屬于醛類，有的屬于酯類，有的屬于糖類等。深度思考 2苯的同系物、芳香烴、芳香化合物之間有何關(guān)系？ 答案：含有苯環(huán)的烴叫芳香烴；含有苯環(huán)且除C、H外還有其他元素(如O、Cl等)的化合物叫芳香化合物；芳香化合物、芳香烴、苯的同系物之間為包含關(guān)系。2、有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特征： （1）有機(jī)物中碳原子的成鍵特

3、點(diǎn)： 每個(gè)碳原子易跟氫原子、碳原子或其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵。 碳原子之間易形成單鍵、雙鍵、叁鍵。 多個(gè)碳原子之間可以結(jié)合成碳鏈、碳環(huán)等結(jié)構(gòu)。碳鏈可以帶支鏈，還可以與碳環(huán)結(jié)合，形成不同結(jié)構(gòu)的分子。（2）碳原子的成鍵方式 有機(jī)物中常見的共價(jià)鍵：C-C、C=C、CC、C-H、C-O、C-X、C=O、苯環(huán)。3、同分異構(gòu)體： （1）定義：化合物具有相同的分子式，但具有不同的結(jié)構(gòu)式的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象； 具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。 （2）分類:碳鏈異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)、位置異構(gòu)、順反異構(gòu) （3）順反異構(gòu)：由于碳碳雙鍵不能旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致分子中原子或原子團(tuán)在空間的排列方式不同所產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為

4、順反異構(gòu)。 順式異構(gòu)：兩個(gè)相同的原子或原子團(tuán)排列在雙鍵的同一側(cè)的稱為順式異構(gòu)。 反式異構(gòu)：兩個(gè)相同的原子或原子團(tuán)排列在雙鍵的兩側(cè)的稱為反式異構(gòu)。 （4）書寫方法: a.書寫思路：官能團(tuán)異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)b.書寫要求：有序思考；符合要求；避免重復(fù)和遺漏。c.書寫方法： 官能團(tuán)異構(gòu)：根據(jù)有機(jī)物的組成元素，寫出具有不同類型的官能團(tuán)的有機(jī)物。 碳鏈異構(gòu)：在官能團(tuán)確定的情況下，不斷改變碳架結(jié)構(gòu)，寫出不同的同分異構(gòu)體。 位置異構(gòu)：在官能團(tuán)和碳鏈不變的情況下不斷移動官能團(tuán)的位置，寫出不同的同分異構(gòu)體。 碳鏈異構(gòu)寫法：主鏈由長到短；支鏈由整到散；位置由中到邊； 排布由同、鄰、間、對。（5）判斷同分異構(gòu)體數(shù)目

5、的方法：“等效氫法”推斷一元取代產(chǎn)物數(shù)目： 判斷烴的一元取代物同分異構(gòu)體的數(shù)目的關(guān)鍵在于找出“等效氫原子”的種類。 屬于“等效氫原子”要求的有：同一碳原子上的氫原子；同一碳原子所連甲基上的氫原子；處于對稱位置上的碳原子上的氫原子。 【規(guī)律】烴的等效氫原子有幾種，該烴的一元取代物的數(shù)目就有幾種。 “一定一動法”推斷二元取代產(chǎn)物數(shù)目： 在推斷烴的二元取代產(chǎn)物數(shù)目時(shí)，可以采用一定一動法，即先固定一個(gè)原子，移動另一個(gè)原子，推算出可能的取代產(chǎn)物數(shù)目，然后再變化第一個(gè)原子的位置，移動另一個(gè)原子進(jìn)行推斷，直到推斷出全部取代產(chǎn)物的數(shù)目，在書寫過程中，要特別注意防止重復(fù)和遺漏。 “換元法”推斷多元取代產(chǎn)物數(shù)目：

6、 對于多元取代產(chǎn)物種類的判斷，種類的判斷可以把多元通過換元變成一元或二元，這樣可以使問題簡化。 例如，二氯丙烷有四種，六氯丙烷也有四種。甲苯（C7H8）的二氯代物共有十種，六氯代物也有十種。 請問甲苯（C7H8）的七氯代物有幾種？ 由丙基和丁基的數(shù)目推某些含特殊官能團(tuán)的有機(jī)物的數(shù)目： 丙基有兩種，一氯丙烷（C3H7Cl）、丙醇（C3H8O）、丁醛（C4H8O）、丁酸（C4H8O2）均有兩種； 丁基有四種，一氯丁烷（C4H9 Cl ）、丁醇（C4H10O）、戊醛（C5H10O）、戊酸（C5H10O2），均有四種。 已知戊基有八種，戊醇、己酸和己醛有幾種？【小貼士】 高考熱點(diǎn)：同分異構(gòu)體的書寫和數(shù)

7、目判斷，特別是酯類物質(zhì)的同分異構(gòu)體判斷。 請同學(xué)們分析分子式為C6H12O2的酯類物質(zhì)有幾種？ 苯丙酸的酯類同分異構(gòu)體有幾種？其中能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有幾種？和氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)1摩爾消耗2摩爾氫氧化鈉的有幾種？ 4、同系物： 結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，互稱為同系物。 如：CH3CH3和CH3CH2CH3；CH2=CH2和CH2=CHCH3。 注意：同系物必須是同類物質(zhì)，且含有的官能團(tuán)的種類和數(shù)目完全相同。苯酚和苯甲醇從同系物的定義看是同系物，但是它們不是同系物。 5、結(jié)構(gòu)式： 結(jié)構(gòu)式：用短線來表示電子式中的一對共用電子對的圖式叫做。 結(jié)構(gòu)簡式：將結(jié)構(gòu)式中短線省略，

8、相同部分合并，所得的式子，叫做結(jié)構(gòu)簡式。 鍵線式：將結(jié)構(gòu)式中的碳和氫元素省略，用短線表示成鍵情況，所得的式子，叫做鍵線式。 【注意】鍵線式表示物質(zhì)時(shí)，除過碳和氫兩種元素外，其它元素不能省略，每個(gè)拐點(diǎn)或終點(diǎn)均表示有一個(gè)碳原子，一個(gè)短線表示一個(gè)鍵。 最簡式：將有機(jī)物的分子式化簡后，所得的化學(xué)式，叫做最簡式。 6、有機(jī)物共線共面問題： 依據(jù)： 甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)；乙烯是平面結(jié)構(gòu)；乙炔是直線結(jié)構(gòu)；苯是平面結(jié)構(gòu)。方法： 復(fù)雜有機(jī)物可看做是簡單有機(jī)物組合而成，所以，可以利用已知的簡單有機(jī)物的結(jié)構(gòu)推知復(fù)雜有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。注意 單鍵可以旋轉(zhuǎn)，雙鍵和三鍵不能旋轉(zhuǎn)。 例如，甲苯最多有7個(gè)碳原子共面，最多有13個(gè)原子

9、共面；苯乙烯最多8個(gè)碳原子和8個(gè)氫原子共面。7、有機(jī)反應(yīng)類型： 取代反應(yīng)：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。例如，烷烴與鹵素的反應(yīng)、苯與液溴的反應(yīng)、苯的硝化、磺化反應(yīng)、酯化反應(yīng)等均屬取代反應(yīng)； 加成反應(yīng)：有機(jī)物分子里不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新化合物的反應(yīng)叫加成反應(yīng)。如乙烯與溴及其他鹵素或氫氣的反應(yīng)、乙炔與鹵素的反應(yīng)等均屬加成反應(yīng)； 消去反應(yīng)：有機(jī)化合物在一定條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)小分子（如H2O、HBr等），而形成不飽和（含雙鍵或三鍵）化合物的反應(yīng)，叫做消去反應(yīng)。 消去反應(yīng)的條件： 鹵代烴和醇類能發(fā)生消去反應(yīng)。要求在醇分子中，連有

10、羥基（OH）的碳原子必須有相鄰的碳原子，且此相鄰的碳原子上還必須連有氫原子時(shí)，才可發(fā)生消去反應(yīng)。在鹵代烴分子中，連有鹵素原子的碳原子必須有相鄰的碳原子，且此相鄰的碳原子上還必須連有氫原子時(shí)，才可發(fā)生消去反應(yīng)。 聚合反應(yīng)：由相對分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)叫做聚合反應(yīng)。如乙烯的聚合、氯乙烯的聚合均屬聚合反應(yīng)；特點(diǎn)：小分子生成大分子，無其它小分子生成；n值可能相同，也可能不相同，故一般是混合物。 a.加聚反應(yīng)：有機(jī)小分子在一定的條件下通過加成反應(yīng)相互結(jié)合生成有機(jī)大分子的反應(yīng)，叫加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。 b.縮聚反應(yīng)：有機(jī)物小分子在生成高分子的同時(shí)有小分子生成。 氧化

11、反應(yīng)和還原反應(yīng)： 氧化反應(yīng)：有機(jī)物分子得到氧原子或失去氫原子的反應(yīng)； 還原反應(yīng)：有機(jī)物分子中得到氫原子或失去氧原子的反應(yīng)?？谠E：得氧去氫是氧化，得氫去氧是還原。 氧化反應(yīng)包括：與氧氣的燃燒；能否被酸性KMnO4溶液氧化醇氧化為醛；醛氧化成羧酸。 特別說明：在有機(jī)化學(xué)中，分析氧化還原反應(yīng)是站在有機(jī)物的角度分析的，所以一般反應(yīng)可以是氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，不能說成是氧化還原反應(yīng)。8.研究有機(jī)物結(jié)構(gòu)的方法 研究有機(jī)化合物的一般步驟： 分離提純（蒸餾、重結(jié)晶、升華、色譜分離）得到純凈物； 元素分析（元素定性分析、元素定量分析）確定實(shí)驗(yàn)式； 相對分子質(zhì)量的測定（質(zhì)譜法）確定分子式； 分子結(jié)構(gòu)的鑒定（化學(xué)法、

12、物理法）確定結(jié)構(gòu)式。（1）有機(jī)物的分離提純物質(zhì)提純的原理： 利用有機(jī)物和雜質(zhì)的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的不同，將它們用物理方法或化學(xué)方法分離開。物質(zhì)提純的方法 物理方法：利用物理性質(zhì)的差異分離物質(zhì)，主要有蒸餾、重結(jié)晶和萃取等方法。 將晶體加熱溶于溶劑過濾除去不溶性雜質(zhì)后，降溫晶體又重新從溶液中結(jié)晶析出，然后通過過濾除去易溶性雜質(zhì)的過程，叫做重結(jié)晶。 化學(xué)方法：利用化學(xué)性質(zhì)加入某些特殊試劑將雜質(zhì)除去。物質(zhì)提純的原則a.物理方法提純的原則： 方法恰當(dāng)；分離徹底。b化學(xué)方法提純的原則： 不增(提純過程中不增加新的雜質(zhì))；不減(不減少被提純的物質(zhì))；易分離(被提純物與雜質(zhì)容易分離)；易復(fù)原(被提純物質(zhì)要復(fù)原

13、)?；瘜W(xué)方法提純的要求： 除雜試劑必須過量；過量試劑必須除盡(因?yàn)檫^量試劑帶入新的雜質(zhì))；除雜途徑選最佳。（2）元素分析和確定實(shí)驗(yàn)式元素分析 、化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析法：利用化學(xué)反應(yīng)將有機(jī)物中的碳、氫元素分別轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，然后分別測出二氧化碳和水的質(zhì)量，通過計(jì)算直接得出碳、氫元素質(zhì)量，再推算出氧元素的質(zhì)量。化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析法通常包括燃燒法和李比希法兩種。 a. 燃燒法是通過有機(jī)物在氧氣中充分燃燒，將僅含有碳、氫、氧三種元素的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，然后分別測出二氧化碳和水的質(zhì)量。 優(yōu)點(diǎn)：原理簡單；缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)操作困難。 b.李比希法是用氧化銅做氧化劑，將僅含有碳、氫、氧三種元素的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和

14、水，然后用無水CaCl2吸收水,用KOH 溶液吸收CO2，分別測出二氧化碳和水的質(zhì)量，計(jì)算出碳和氫元素的含量，進(jìn)而得出氧元素含量。確定實(shí)驗(yàn)式的方法： 最簡式是表示化合物分子所含各元素的原子數(shù)目最簡單整數(shù)比的式子。 最簡式相同的物質(zhì)，所含各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相同的，若相對分子質(zhì)量不同，其分子式就不同。例如，苯(C6H6)和乙炔(C2H2)的最簡式相同，均為CH，故它們所含C、H元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相同的。（3）測定相對分子質(zhì)量確定分子式相對分子質(zhì)量的測定 a密度法：若已知有機(jī)物A的相對密度或標(biāo)況密度，通過計(jì)算即可得到該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量。 M(A)=D(R)M(R) M(A)= Vmb.質(zhì)譜法 質(zhì)譜

15、法是用電場和磁場將運(yùn)動的離子(帶電荷的原子、分子或分子碎片)按其質(zhì)荷比分離后，測量其相對分子質(zhì)量的方法。 質(zhì)譜圖的含義：在質(zhì)譜圖中最右端的譜線對應(yīng)的質(zhì)荷比值就是該分子的相對分子質(zhì)量。 分子式是表示化合物分子所含元素的原子種類及數(shù)目的式子。由于有機(jī)物中存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，故分子式相同的有機(jī)物，其代表的物質(zhì)可能有多種。 a.實(shí)驗(yàn)式法： 由各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求各元素的原子個(gè)數(shù)之比(實(shí)驗(yàn)式)相對分子質(zhì)量求分子式。 分子式(最簡式)n 例如，某烴的相對分子質(zhì)量為210，碳?xì)浔葹?:2，求該烴的分子式。有機(jī)物分子式的確定b.原子個(gè)數(shù)法： 若已知有機(jī)物A的相對分子質(zhì)量和各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以直接計(jì)算出各原子的數(shù)

16、目，從而寫出分子式。c.燃燒通式法： 利用燃燒通式、二氧化碳及水的量和相對分子質(zhì)量求分子式。N(C)=n(CO2)/n(A)N(H)=2n(H2O)/n(A) 說明：氧原子個(gè)數(shù)可以通過碳原子數(shù)、氫原子數(shù)和相對分子質(zhì)量計(jì)算得出。d.通式法： 通過計(jì)算得到有機(jī)物的通式，再利用有機(jī)物的通式即可得出該有機(jī)物的分子式。 烷烴：CnH2n+2； 烯烴：CnH2n； 炔烴：CnH2n-2； 苯的同系物：CnH2n-6； 飽和一元醇：CnH2n+2O。e.商余法： 若已知烴的相對分子質(zhì)量但是類別不確定，可用相對分子質(zhì)量除以12，用所得的商和余數(shù)，分別決定碳原子數(shù)和氫原子數(shù)，即可得出烴的分子式。例如，某烴的相對

17、分子質(zhì)量為92，則其分子式為:C7H8。 注意：商余法非常方便，但是不能濫用。例如，相對分子質(zhì)量為86的烴，分子式不是C7H2，而是C6H14。若是烴的含氧衍生物也可以通過減氧討論法解決。確定分子結(jié)構(gòu)的方法 分子結(jié)構(gòu)確定的途徑： 預(yù)測結(jié)構(gòu)式測定官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)特征確定結(jié)構(gòu)式a.化學(xué)方法： 以官能團(tuán)的特征為基礎(chǔ)，利用官能團(tuán)的特征反應(yīng)，鑒定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)?？梢岳媚承┯袡C(jī)物的官能團(tuán)的特性，利用化學(xué)反應(yīng)確定是否含有該官能團(tuán)。b. 物理方法： 利用科學(xué)儀器，通過測定有機(jī)物的某些物理性質(zhì)，從而確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。 紅外光譜：利用物質(zhì)對紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及對各種吸收紅外光的化合物的定性和定量分析的一種方法。利用紅外光譜可以知道有機(jī)物的官能團(tuán)的信息。 核磁共振氫譜利用氫原