第1课时 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入
课程标准
1．了解有机合成的基本程序和方法。
2．掌握碳骨架的构建和官能团的引入与转化的方法。
3．掌握卤代烃的消去反应和取代反应的特点。
学法指导
1.对比分析法。对比有机物分子的结构，分析有机物分子中的官能团和化学键，预测可能的断键部位与相应的化学反应。
2．交流讨论法。根据所学各类有机物的代表物的性质，交流研讨有机物官能团的引入与转化的途径。
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
知识点一有机合成的基本程序
1.有机合成的基本流程
2．合成路线的核心：合成路线的核心在于构建目标化合物分子的________和引入必需的________。
知识点二有机合成的关键
1.碳骨架的构建
(1)碳链的增长
①卤代烃的取代反应
例如：溴乙烷与氰化钠的反应：
________________________________________________________________________
CH3CH2CN____________
②利用羟醛缩合反应
例如：两分子乙醛反应的化学方程式为
(2)碳链的缩短
①烯烃、炔烃的氧化反应。
②脱羧反应
例如：无水醋酸钠与氢氧化钠反应的化学方程式为
CH3COONa＋NaOH____________
2．官能团的引入与转化
(1)官能团的引入
(2)官能团的转化
官能团的转化可以通过取代、________、________以及氧化、________等反应实现。下面是以乙烯为起始物，通过一系列化学反应实现的某些官能团间的转化。
微点拨
1.炔烃、醛、酮中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质，再在酸性条件下水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成含氨基的物质。
2．羧酸或羧酸盐的脱羧反应：
(1)羧酸或羧酸盐的脱羧反应的实质：
其中—R为烃基。
(2)羧酸或羧酸盐的脱羧反应属于取代反应。
学思用
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)碳骨架的构建只包括碳链的增长及碳链的减短。( )
(2)酯的水解反应可使碳骨架的碳链缩短。( )
(3)可利用羟醛缩合反应增长碳链，该反应实质上属于取代反应。( )
(4)烯烃中既可引入卤素原子、羟基，又可引入羧基、羰基。( )
(5)石油的裂化或裂解可使碳链缩短。( )
2．下列反应中，不可能在有机化合物分子里引入—COOH的是( )
A．醛催化氧化
B．卤代烃水解
C．氰化物酸性条件下水解
D．酮催化氧化
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点一有机合成碳骨架的建立
1.常见增长碳链的方法
(1)醛、酮的加成
①与HCN加成：
(2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应：
2．常见减短碳链的方式
3．成环与开环的反应
(1)成环。
如羟基酸分子内酯化：
二元酸和二元醇分子间酯化成环：
(2)开环。
互动探究
问题1 下列烯烃可被酸性高锰酸钾氧化，请写出氧化后产物的结构简式。
问题2 H—C≡N分子可以和—C≡C—、发生加成反应，请写出下列物质与HCN反应的化学方程式。
典例示范
[典例1] 环己烯可通过1，3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应制得
实验证明：下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更易被氧化，，现仅以1，3-丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：
按要求填空：
(1)A的结构简式：________________________________________________，
B的结构简式：__________________________________________________。
(2)写出下列反应的化学方程式及反应类型
反应④______________________，__________________________________________。
反应⑤______________________，____________________________________________。
素养训练
[训练1] 以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知两个醛分子在一定条件下可以发生加成反应，下式为反应原理：
请运用已学过的知识和题干信息判断下列反应与由乙烯制正丁醇的各步反应的化学方程式(反应条件省略)无关的是( )
A．CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH
B．2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O
C．2CH3CHO―→CH3CH===CHCHO＋H2O
D．2CH3CH2OH―→CH3CH2OCH2CH3＋H2O
提升点二官能团的引入、转化、消除和保护
1.官能团的引入
(1)卤素原子的引入方式。
(2)羟基的引入方式。
①加成反应
a．烯烃与水加成：
CH2===CH2＋H2OCH3—CH2OH
b．醛、酮与H2加成：
c．醛、酮与HCN加成：
d．羟醛缩合：
②水解反应：
a．卤代烃的水解：
b．酯的水解：
③酚钠水溶液与酸：
(3)碳碳双键或三键的引入方式。
2.官能团的转化与衍变
根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变，以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式：
(3)官能位置的改变，如
3．官能团的消除
(3)通过氧化反应或加成反应可消除—CHO，如。
(4)通过消去反应或水解反应可消除卤素原子，如
(5)通过水解反应消除酯基，如
4．官能团的保护
有机合成时，往往在有机物分子中引入多个官能团，但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏，导致不能实现目标化合物的合成。因此，在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其转变回来，从而达到有机合成的目标。
(1)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
例如，已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂，因而在有机合成中有时需要对其进行保护，过程可简单表示如下：
(3)氨基(—NH2)的保护
例如，在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH，再把—NO2还原为。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。
(4)醛基的保护
醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影响，对其保护和恢复过程为：
再如检验碳碳双键时，当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时，可以先用弱氧化剂，如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基，再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
互动探究
问题1 由酯转化为醇或酚引入—OH与卤代烃转化为醇引入—OH二者有何区别，反应类型相同吗？
问题2 请用有机合成流程图形式表示出由乙苯和其他无机物合成最合理方案(不超过3步)。
典例示范
[典例2] 对溴苯乙烯(E)是一种重要的化工原料，E的实验室制取流程如图所示：
已知：D的分子式为C8H8Br2，且分子中含有甲基。
回答下列问题：
(1)E中官能团的名称为____________________。
(2)D的结构简式为________________。
(3)写出反应B→C的化学方程式：__________________________________________________，其反应类型为________。
(4)在A、B、C三种物质中，能使酸性KMnO4溶液褪色的有________(填标号)。
素养训练
[训练2] 按以下步骤可由合成 (部分试剂和反应条件已略去)：
请回答下列问题：
(1)写出E的结构简式：____________，B中____(填“可能”或“不可能”)所有碳原子共面。
(2)反应①～⑦中属于消去反应的是________，属于取代反应的是________。
(3)A→B反应的化学方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________，
C→D反应的化学方程式为___________________________________________________
________________________________________________________________________。
·课堂总结·
知识导图
误区警示
对比分析有机物之间的转化应注意
1．对比碳骨架的变化。对比原料分子和目标化合物分子的碳骨架的变化，看碳链是增长还是缩短，是碳链还是碳环，相差几个碳原子，然后筛选碳链改变的常用方法，确定最合理的方法。
2．对比官能团的变化。联想各类官能团的性质和转化关系，注意多个官能团的连续转化，综合考虑各类官能团之间的转化步骤和顺序。
3．确定最佳方案。根据上面的两个对比，依据转化的科学性、原子的经济性，遵循绿色化学思想，确定科学合理的方案。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1．法国化学家格利雅发现了有机镁试剂(也称为格氏试剂)及其在有机合成中的应用。其反应机理是有机镁试剂中带有负电荷的烃基与带有正电荷的基团结合，从而发生取代或者加成反应。下列反应中有机产物不合理的是( )
2．下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是( )
A．苯和溴水共热
B．光照甲苯与溴的蒸气
C．溴乙烷与NaOH溶液共热
D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热
3．一定条件下，炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2H—C≡C—H―→H—C≡C—CH===CH2。
下列关于该反应的说法不正确的是( )
A．该反应使碳链增长了2个C原子
B．该反应引入了新官能团
C．该反应是加成反应
D．该反应属于取代反应
4．(双选)武兹反应是重要的有机增碳反应，可简单表示为2R－X＋2Na―→R－R＋2NaX，应用这一反应，下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是( )
A．CH3Br B．CH3CH2CH2CH2Br
C．CH2BrCH2Br D．CH2BrCH2CH2CH2Br
5．根据下面的反应线路及所给信息填空。
(1)A的结构简式是________，B的结构简式是________。
(2)①的反应类型是________；③的反应类型是________。
(3)反应④的条件是_______________________________________________。
(4)写出反应②的化学方程式_________________________________________
_______________________________________________________________。
第1课时 有机合成的关键
——碳骨架的构建和官能团的引入
必 备 知 识
[知识点一]
1．设计合成路线 性质或功能
2．碳骨架 官能团
[知识点二]
1．（1）①CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr CH3CH2COOH
②
（2）②CH4↑＋Na2CO3
2．（1）CH2===CH2↑＋H2O CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O CH3CH2Cl CH3CH2Br＋H2O CH3CH2OH CH3CH2OH＋NaCl CH3CH2OH RCH2COOH＋CO2↑CH3CH2COOH
（2）消去 加成 还原
[学思用]
1．答案：（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）√
2．解析：醛基催化氧化条件下可变为羧基；多卤代烃可发生反应RCX3RCOOH；氰化物酸性条件下水解可使氰基变为羧基。
答案：D
关 键 能 力
提升点一
[互动探究]
问题1：提示：（1）CH3COOH （2）、CH3COOH
（3）
（4）HOOC—COOH、HOOC—CH2CH2—COOH
问题2：提示：
（1）(1)CH3C≡CH＋HCN
或CH3C≡CH＋HCNCH3CH===CH—CN
（2）
（3）
（4）
[典例1] 解析：由反应物和产物对比可知①为2分子1，3-丁二烯的加成反应，A的结构简式应为，由题给信息推出B为，C为，D为。
答案：（1）
（2） 消去反应
加成反应
[训练1] 解析：由题干信息可知，醛分子间的加成反应可增长碳链，所以由乙烯制正丁醇时，首先应制得乙醛，然后依据题干信息，完成碳链增长，得到含4个碳原子的烯醛，再经催化加氢即可得到正丁醇，合成路线为
===CH3CHOCH3CH===CHCHOCH3CH2CH2CH2OH。
各步涉及的具体反应(反应条件省略)：
①CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH，2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O(或2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO)；
②2CH3CHO―→CH3CH===CHCHO＋H2O；
③CH3CH===CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH。
故D项与由乙烯制正丁醇的各步反应的化学方程式无关。
答案：D
提升点二
[互动探究]
问题1：提示：由酯引入—OH，发生水解反应（取代反应），条件为稀硫酸或氢氧化钠加热，而卤代烃转化为醇引入—OH，必须是氢氧化钠水溶液加热发生取代反应。
问题2：提示：
[典例2] 解析：根据B的结构简式并结合A的分子式可知，A为，A→B为苯与溴乙烷在AlCl3催化条件下发生取代反应生成乙苯；B→C为乙苯与Br2在FeBr3催化条件下发生的反应，结合E的结构简式可知，该反应为Br原子取代了苯环上乙基对位碳原子上的氢原子，则C为；C→D为C与Br2在光照（注意B→C与C→D的反应条件不同）条件下发生苯环侧链上的取代反应，D可能是或，结合已知信息可知D为；D发生消去反应生成。（1）中所含官能团为溴原子（或碳溴键）、碳碳双键。（3）反应B→C的化学方程式，该反应为取代反应。（4）A为，不能使酸性KMnO4溶液褪色；B、C中与苯环直接相连的碳原子上都有氢原子，都能被酸性KMnO4溶液氧化，从而使酸性KMnO4溶液褪色。
答案：（1）溴原子（或碳溴键）、碳碳双键
（2）
（3） 取代反应
（4）BC
[训练2] 解析：根据苯酚转化为的各步反应条件可推知：A为，B为，C为，D为，E为，F为。
答案：（1） 不可能
（2）②④ ⑦
（3）
随 堂 检 测
1．解析：RMgBrROH的反应中带有负电荷的烃基R—与带有负电荷的—OH结合，不符合题述反应机理。
答案：A
2．解析：苯与溴水不发生反应，A项不正确；甲苯与溴蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃，B项正确；C项发生取代反应脱去溴原子；D项发生消去反应也脱去溴原子，故C、D项也不正确。
答案：B
3．解析：乙炔自身化合反应为H—C≡C—H＋H—C≡C—H―→H—C≡C—CH===CH2。实质为一个分子中的H和—C≡C—H加在另一个分子中的不饱和碳原子上，使碳链增长，同时引入碳碳双键。
答案：D
4．解析：由题目所给信息可知，CH3Br与CH3CH2CH2CH2Br均可产生链状烷烃，而不能产生环丁烷，A、B均错；2分子的CH2BrCH2Br反应或1分子的CH2BrCH2CH2CH2Br反应均可得到1分子的环丁烷，C、D均正确。
答案：CD
5．解析：（1）由物质A反应产生的条件及产物可推知A为，物质与溴水发生加成反应得到物质B，则B为。（2）①为取代反应，③为加成反应。（3）B为，故由B转变为，需要在强碱的乙醇溶液中加热发生消去反应。（4）反应②应为消去反应，其化学方程式为
答案：（1）
（2）取代反应 加成反应
（3）NaOH，乙醇，加热
（4）第2课时 有机合成路线的设计 有机合成的应用
课程标准
1．初步学会利用逆推法分析有机合成路线的思想。
2．熟知有机合成的基本规律，学会评价、优选合理的有机合成路线。
3．了解原子经济和绿色化学的思想。
学法指导
1.对比学习法。通过正向合成分析法和逆向合成分析法的对比，体会有机合成的基本方法；通过原料分子与目标化合物分子的结构对比，设计合理的合成路线。
2．交流与讨论法。在有机合成路线设计过程中，与同学交流、讨论，确定最佳的合成路线。
3．案例法。通过对典型有机合成案例(苯甲酸苯甲酯的合成)的分析，体会有机合成路线的设计思路、方法。
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
知识点一有机合成路线的设计
1.正推法
(1)路线：某种原料分子目标分子。
(2)过程：首先比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括________和________两个方面的异同；然后，设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。
2．逆推法
(1)路线：目标分子原料分子。
(2)过程：在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的________________，直至选出合适的起始原料。
3．优选合成路线依据
(1)合成路线是否符合________。
(2)合成操作是否________。
(3)绿色合成
绿色合成主要出发点是：有机合成中的__________；原料的________；试剂与催化剂的________________。
4．利用逆合成分析法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线
(1)观察目标分子的结构
(2)逆推设计合成路线
(3)合成方法的设计(设计四种不同的合成方法)
①
②
③
④
(4)合成方法的优选
①路线由甲苯分别制取________和________，较合理。
②④路线中制备苯甲酸的________多、________高，且Cl2的使用不利于________。
③的________虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求________操作，成本高。
微点拨
与Cl2反应时，条件不同产物不同。光照时，氯原子取代侧链甲基上的氢原子；而当Fe存在时，氯原子取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子。
学思用
以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法，它包括两步反应：
①CH2===CH2＋Cl2＋H2O―→ClCH2CH2OH＋HCl
现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成，反应方程式为2CH2===CH2＋O2
与经典方法相比，现代方法的突出优点是( )
A．所使用的原料没有爆炸的危险
B．符合绿色化学中的最理想的“原子经济”
C.对设备的要求较低
D．充分利用了加成反应的原理
知识点二有机合成的应用
1.有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域之一，人工合成的有机物广泛应用于农业(如高效低毒杀虫剂)、轻工业(如表面活性剂)、重工业(如工程塑料)、国防工业(如高能燃料)等众多领域。
2．有机合成是化学基础研究的一个重要工具。
学思用
以2010年诺贝尔化学奖获得者的名字命名的赫克反应、根岸反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“精致工具”，在科研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的生成物就是由铃木反应合成出来的一种联苯的衍生物：
下列叙述正确的是( )
A．该反应为加成反应，且原子利用率达100%
B．该联苯的衍生物属于芳香烃
C．该联苯的衍生物苯环上的一硝基取代产物有7种
D．该联苯的衍生物可使酸性高锰酸钾溶液褪色
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点有机合成路线的设计及应用
1.有机合成的三种常见方法
(1)正向合成法：此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料→中间产物→产品。
(2)逆向合成法：简称逆推法，此法采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品→中间产物→原料。
(3)类比分析法：此法要点是采用综合思维的方法，其思维程序为“比较题目所给知识原型→找出原料与合成物质的内在联系→确定中间产物→产品”。
2．有机合成路线设计应遵循的四个原则
(1)符合绿色化学思想。
(2)原料价廉，原理正确。
(3)路线简捷，便于操作，条件适宜。
(4)易于分离，产率高。
3．有机合成常见的三条合成路线
(1)一元合成路线：R—CH===CH2→卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线
(3)芳香化合物合成路线
互动探究
问题 请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二环酯的合成路线。
典例示范
[典例] 有机碱，例如二甲基胺()、苯胺()、吡啶()等，在有机合成中应用很普遍，目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注，以下为有机超强碱F的合成路线：
已知如下信息：
③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体
回答下列问题：
(1)A的化学名称为____________。
(2)由B生成C的化学方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)C中所含官能团的名称为________________。
(4)由C生成D的反应类型为________。
(5)D的结构简式为____________________。
(6)E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有________种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为________________。
素养训练
[训练] 已知RXRMgX(X表示卤素原子)，以苯甲醇为原料制备，画出合成路线图_________________________________________________________
________________________________________________________________________
(无机试剂及有机溶剂任选)。已知：
(R、R1、R2均表示烃基)。
·课堂总结·
知识导图
误区警示
有机合成综合题中容易出错的地方
1．物质转化缺乏依据。在所给合成路线中，有时存在一步或两步的变化是中学有机化学中未曾学习过的，此时推断过程往往难以进行下去。遇到这种情况，应该结合变化前后两种有机物在碳骨架、官能团等方面的差异去寻找突破口，切勿主观臆造化学反应使物质转化缺乏依据。
2．容易混淆反应条件。有机化学反应大多需要在一定条件下才能进行，如酯化反应一般用浓硫酸，而酯的水解反应用稀硫酸即可；卤代烃的取代反应需在NaOH的水溶液中进行，而卤代烃的消去反应则需在NaOH的醇溶液中进行等。有些催化剂可能是与反应物发生反应的生成物，如苯的卤代反应，一般加入铁粉，而实际起催化作用的是卤化铁，有时题目给出了卤化铁，但学生由于思维定式，就会出现错误。
3．不能忽视在有机合成过程中对某些官能团的保护。有机合成中主要涉及酚羟基、醛基、碳碳双键、氨基的保护。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1.
乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途，其结构简式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．2∶1
2．用乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl，可行的反应途径是( )
A．先加Cl2，再加Br2 B．先加Cl2，再加HBr
C．先加HCl，再加HBr D．先加HCl，再加Br2
3．以溴乙烷为原料制备1，2-二溴乙烷，下列方案中最合理的是( )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2Br
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C．CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br
4．由有机物X合成有机高分子黏合剂G的流程图如下：
下列叙述错误的是( )
A．有机物X中的含氧官能团是羧基和羟基
B．Z的结构简式一定是
C．由X生成1 mol Y时，有1 mol H2O生成
D．反应Ⅲ是加聚反应
5．工业上以丙酮为原料制取有机玻璃的合成路线如图所示。
(1)写出A、B的结构简式：
A________________，B________________。
(2)写出B→C、C→D的化学方程式：
B→C______________________________________________________________
________________________________________________________________________；
C→D__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第2课时 有机合成路线的设计 有机合成的应用
必 备 知 识
[知识点一]
1．（2）官能团 碳骨架
2．（2）中间有机化合物
3．（1）化学原理 （2）安全可靠 （3）原子经济性 绿色化 无公害性
4．（4）苯甲酸 苯甲醇 步骤 成本 环境保护 步骤 无水
[学思用]
解析：“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染，经典方法：除生成环氧乙烷外还有CaCl2和H2O的生成，还使用有毒气体氯气，不符合绿色化学的原则；现代工艺：乙烯和氧气反应全部生成了环氧乙烷，原子利用率为100%，符合绿色化学的原则。
答案：B
[知识点二]
[学思用]
解析：从反应看，反应物不是一种，所以不是加成反应，原子利用率也不是百分之百；该联苯的衍生物中含有氧元素，不属于芳香烃；该联苯的衍生物苯环上的位置有8个，有5种不同的环境，所以一硝基取代产物有5种；该联苯的衍生物和苯直接相连的碳原子上有氢原子，所以可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
答案：D
关 键 能 力
提升点
[互动探究]
问题：提示：逆推法寻找中间体，逐步推向已知原料乙烯。
正确的合成路线：
[典例] 解析：
（1）由题中信息可知，A的分子式为C2HCl3，其结构简式为ClHC===CCl2，其化学名称为三氯乙烯。
（2）B与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成C（），该反应的化学方程式为
（3）由C的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和氯原子。
（4）C（）与过量的二环己基胺生成D，D与E发生信息②的反应生成F，由F的分子结构可知，C的分子中的两个氯原子被二环己基胺所取代，则由C生成D的反应类型为取代反应。
（5）由D的分子式及F的结构可知D的结构简式为。
（6）已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。E（）的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，则其分子中也有羟基；核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有
共6种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为
答案：（1）三氯乙烯
（2）
（3）碳碳双键、氯原子
（4）取代反应
（5）
（6）6
答案：
随 堂 检 测
1．解析：该物质中的碳原子来自于甲醛，而氮原子来自于氨，根据元素守恒关系可确定甲醛与氨的物质的量之比为6∶4，即3∶2。
答案：C
2．解析：由目标产物与原料对比可得知，乙炔应先与HCl按照1∶1发生加成反应，其产物再与Br2加成即可。
答案：D
3．解析：题干中强调的是最合理的方案，A项与D项相比，步骤多一步，且在乙醇发生消去反应时，容易发生分子间脱水、氧化反应等副反应；B项步骤最少，但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段，副产物多，分离困难，原料浪费，C项比D项多一步取代反应，显然不合理；D项相对步骤少，操作简单，副产物少，较合理。
答案：D
4．解析：由有机物X的结构可知含氧官能团是羧基和羟基，A正确；Z可能为
B错误；X含有羟基且与羟基相连的碳原子的邻位碳原子连有氢原子，在浓硫酸作用、加热条件下发生消去反应生成Y，生成1 mol Y时，有1 mol H2O生成，C正确；Z含有碳碳双键，能发生加聚反应生成G，D正确。
答案：B
5．
答案：（1）
（2）第2节 有机化合物结构的测定
课程标准
1．了解研究有机化合物的基本步骤。
2．能进行确定有机化合物分子式的简单计算。
3．能根据官能团的特殊性质确定官能团的存在。
4．知道红外、核磁等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。
学法指导
1.现代仪器分析法。通过红外光谱、核磁共振图谱等信息分析判断有机化合物的分子结构。
2．实验探究法。通过教材P127“活动·探究”有机化合物中常见官能团的检验，学会通过实验探究推断有机化合物中的官能团。
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
知识点一有机化合物分子式的确定
1.有机化合物元素组成的测定方法及步骤
2．有机化合物相对分子质量的测定
(1)通过实验，根据有关数据求算相对分子质量。
(2)有机物的相对分子质量一般用________进行测定。
3．有机化合物分子式的确定
有机化合物的分子式＝(实验式)n，n＝。
微点拨
(1)吸收CO2和H2O时要注意先后顺序，应先吸收H2O，后吸收CO2，以分别确定氢、碳元素的质量分数(一般用浓硫酸吸收H2O，用碱石灰吸收CO2)。
(2)实验式：表示化合物分子中所含各元素的原子数目最简整数比的式子。实验式又叫最简式。
求解某物质分子实验式的公式为n(C)∶n(H)∶n(N)∶n(Cl)∶n(O)＝[m(C)/12]∶[m(H)/1]∶[m(N)/14]∶[m(Cl)/35.5]∶[m(O)/16]＝a∶b∶c∶d∶e，因此该物质分子的实验式为CaHbNcCldOe。
学思用
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只根据有机物完全燃烧生成CO2和H2O，不能确定该有机物一定为烃。( )
(2)在有机物样品中加入酸性KMnO4溶液，紫色褪去，说明有机物中一定含有碳碳双键或三键。( )
(3)只要通过定性定量分析得到有机物的元素组成，即可确定有机物的分子式。( )
(4)有机化合物分子式一定不与其最简式相同。( )
(5)燃烧0.1 mol某有机化合物得到0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，不能由此确定有机化合物的分子式。( )
知识点二有机化合物结构式的确定
1.确定有机化合物结构式的流程
2．不饱和度的计算公式
不饱和度＝________________。
说明：N(C)表示碳原子数，N(H)表示氢原子数。
(1)若有机化合物分子中含有卤素原子，则将其视为________原子。
(2)若含有氧、硫原子，则____________。
(3)若含有氮原子，则氢原子总数________氮原子数。
3．常见官能团的不饱和度
化学键 不饱和度 化学键 不饱和度
一个碳碳双键 ________ 一个碳碳三键 ________
一个羰基 ________ 一个苯环 ________
一个脂环 ________ 一个氰基 ________
4.确定有机化合物的官能团
(1)实验方法
常见官能团的实验推断方法：
官能团种类 试剂 判断依据
碳碳双键或碳碳三键 溴的四氯化碳溶液 ________________
酸性KMnO4溶液 ________________
卤素原子 ____________________ ____________________ 有沉淀产生
醇羟基 钠 ____________
酚羟基 FeCl3溶液 ________
溴水 ________________
醛基 ________(水浴) ____________
____________________(加热) ________________
羧基 ____________ ________________
硝基 (NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液 溶液由淡绿色变为________色
氰基 稀碱水溶液 有氨气放出
(2)物理方法：通过紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)及核磁共振氢谱(NMR)等，能快速准确地确定有机化合物分子的结构。
5．实例——医用胶单体的结构确定
(1)确定分子式。
①通过测定各元素的含量确定其实验式为C8H11NO2。
②由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为153.0，则确定其分子式为C8H11NO2。
(2)推导结构式。
①计算该样品分子的不饱和度，推测分子中是否含有苯环、碳碳双键、碳碳三键或碳氧双键，Ω＝N(C)＋1－＝8＋1－＝4。
②用化学方法推测样品分子中的官能团。
a．加入溴的四氯化碳溶液，橙红色溶液褪色，说明可能存在。
b．加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液，H2SO4及KOH的甲醇溶液无明显变化，说明无—NO2。
c．加入NaOH溶液并加热，有氨气放出，说明有—CN。
③波谱分析——据此推测样品中的官能团在碳链上的位置。
a．红外光谱图：有机物中存在—CN、、。
b．核磁共振氢谱：有机物中有4种H，且个数比为2∶2∶1∶6；该有机物中有、。
④确定有机物的结构简式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
微点拨
(1)不饱和度计算公式的推导：由x为碳原子数、y为氢原子数可知烃的分子式是CxHy，若为饱和烃，则氢原子数可用x表示为2x＋2。有机化合物中每个饱和度相当于2个氢原子，则饱和度Ω＝＝x＋1－。
(2)有机化合物的不饱和度也可以根据其结构简式进行判断，其方法为Ω＝双键数＋三键数×2＋环数。如可看成1个环和3个双键，所以Ω＝4。
学思用
1．烃分子中若含有双键、三键或环，则分子具有一定的不饱和度，有机化合物的不饱和度为( )
A．5 B．6 C．7 D．8
2．(双选)下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为2∶1的有( )
A．乙酸甲酯 B．对苯二酚
C．2 甲基丙烷 D．对苯二甲酸
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点一有机化合物分子式的确定方法
1.直接法
(1)由题意求算出1 mol有机化合物中各元素原子的物质的量，从而确定各原子的个数，即可推出分子式。
(2)利用相对分子质量及各元素质量分数直接求算出1分子有机物中各元素的原子个数，从而确定分子式。例如：
N(C)＝，N(H)＝，N(O)＝。
2．实验式法：先利用有机物中各元素的质量分数求出有机物的最简式，再结合有机物的相对分子质量求得分子式。例如：
N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最简整数比)，则最简式为CaHbOc，分子式为(CaHbOc)n，n＝。
3．通式法
类别 通式 相对分子质量
烷烃 CnH2n＋2 Mr＝14n＋2(n≥1)
烯烃、环烷烃 CnH2n Mr＝14n(烯烃，n≥2)，Mr＝14n(环烷烃，n≥3)
炔烃、二烯烃 CnH2n－2 Mr＝14n－2(炔烃，n≥2；二烯烃，n≥4)
苯及其同系物 CnH2n－6 Mr＝14n－6(n≥6)
饱和一元醇 CnH2n＋2O Mr＝14n＋2＋16
饱和一元醛 CnH2nO Mr＝14n＋16
饱和一元酸及酯 CnH2nO2 Mr＝14n＋32
4.商余法：用烃(CxHy)的相对分子
质量除以14，看商数和余数。
(1)＝n……2，该烃分子式为CnH2n＋2。
(2)＝n……0，该烃分子式为CnH2n。
(3)＝(n－1)……12，该烃分子式为CnH2n－2。
(4)＝(n－1)……8，该烃分子式为CnH2n－6。
(Mr：相对分子质量 n：分子式中碳原子的数目)
5．化学方程式法：利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。
利用燃烧反应的化学方程式，由题给条件并依据下列燃烧通式所得CO2和H2O的量求解x、y、z。
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O、
CxHyOz＋(x＋)O2xCO2＋H2O。
6．平均值法：当几种烃混合时，往往能求出其平均分子式。把混合物当成一种烃分子计算时，可以得出平均摩尔质量，进而求出平均分子式。若平均摩尔质量为，两种成分的摩尔质量分别为M1、M2，且M1
互动探究
问题 咖啡、可可与茶为世界三大饮料，同为流行于世界的主要饮品。咖啡、茶中含有咖啡因，咖啡因是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时驱走睡意并恢复精力，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。
经实验测定，咖啡因各元素的质量分数分别为碳49.5%，氢5.20%，氧16.5%，氮28.9%，其摩尔质量为194 g·mol－1，请写出确定咖啡因分子式的过程。(证据推理与模型认知)
典例示范
[典例1] 某有机化合物A的相对分子质量大于110，小于150。经分析得知，其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。请回答：
(1)该化合物分子中含有________个氧原子，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该化合物的相对分子质量是________。
(3)该化合物的分子式是________。
(4)该化合物分子中最多含________个。
素养训练
[训练1] 已知9.2 g某有机化合物与足量氧气在密闭容器中完全燃烧后，将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。测得浓硫酸质量增加10.8 g，碱石灰质量增加17.6 g，该有机化合物的分子式是( )
A．C2H6O B．C2H4O
C．CH4O D．C2H6O2
提升点二有机化合物结构式的确定方法
1.确定有机化合物结构式的基本思路
2．确定有机化合物结构式的常用方法
(1)根据价键规律确定：某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则可直接根据分子式确定其结构式。例如：C2H6，只能是CH3CH3。
(2)通过定性实验确定官能团的种类：实验→有机物表现的性质及相关结论→官能团→确定结构式。
例如：能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。
(3)通过定性实验确定官能团的位置。
①若由醇氧化得到醛或羧酸，可推知—OH一定连接在有2个氢原子的碳原子上，即存在—CH2OH；由醇氧化为酮，推知—OH一定连在有1个氢原子的碳原子上，即存在；若醇不能在催化剂作用下被氧化，则—OH所连的碳原子上无氢原子。
②由消去反应的产物，可确定—OH或—X的位置。
③由取代反应产物的种数，可确定碳链结构。如烷烃，已知其分子式和一氯代物的种数时，可推断其可能的结构。有时甚至可以在不知其分子式的情况下，判断其可能的结构简式。
④由加氢后碳链的结构，可确定原物质分子的位置。
(4)常用图谱方法
质谱：相对分子质量＝最大质荷比。
红外光谱：化学键和官能团信息。
核磁共振氢谱：吸收峰数目＝氢原子种类数，不同吸收峰的面积之比(强度之比)＝不同氢原子的个数之比。
互动探究
问题1 请思考下列官能团：醇羟基、酚羟基、羧基能否与金属钠反应生成氢气？能否与Na2CO3溶液反应？能否与Na2CO3溶液反应生成CO2
问题2 (思维升华)1 丁醇与乙醚互为同分异构体，两者的质谱图是否相同？
典例示范
[典例2] 某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质，他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与过程探究。
Ⅰ.实验式的确定
(1)取样品A进行燃烧法测定。发现燃烧后只生成CO2和H2O，某次燃烧后，经换算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。据此得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)另一实验中，取3.4 g蜡状A在3.36 L(标准状况下，下同)氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8 L CO2和液态水。由此得出A的实验式是____________。
Ⅱ.结构式的确定(经质谱测定A的相对分子质量为136)
(3)取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明A分子中含有________。
(4)进行核磁共振，发现只有两组特征峰，且峰面积比为2∶1，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下：
则A的结构简式为____________。
素养训练
[训练2] 某有机物A的质谱图如图1，核磁共振氢谱图如图2，则A的结构简式可能为( )
A．CH3CH2OH B．CH3CHO
C．HCOOH D．CH3CH2CH2COOH
·课堂总结·
知识导图
误区警示
有机物的结构式确定应注意的几个方面
1．某些有机化合物根据价键规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式。如C2H6只有一种结构：CH3—CH3；又如CH4O只有一种结构：CH3—OH。
2．当一个分子式可以代表两种或两种以上具有不同结构的物质时，可利用物质的特殊性质，通过定性或定量实验来确定其结构式。
3．在核磁共振氢谱中，有几组吸收峰就表明有几种不同化学环境的氢原子，且吸收峰的峰面积之比等于其氢原子个数之比，但不能确定所含氢原子的具体数目。
4．很多有机化合物在标准状况下是液体或固体，在利用n＝进行物质的量的计算时，注意有机化合物在标准状况下是否为气体。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1．鲨鱼是世界上唯一不患癌症的动物，科学研究表明，鲨鱼体内含有一种角鲨烯，具有抗癌性。已知角鲨烯分子中含有30个碳原子，其中有6个碳碳双键且不含环状结构，则其分子式为( )
A．C30H60 B．C30H56
C．C30H52 D．C30H50
2．某含C、H、O三种元素的有机物A经元素分析仪测定，含碳、氢的质量分数分别为52.16%、13.14%，则该有机物的分子式为( )
A．C2H6B．C2H6O
C．C6H6O D．C2H6O2
3．二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采用化学方法或物理方法，下列鉴别方法中一般不能对二者进行鉴别的是( )
A．利用金属钠或者金属钾
B．利用质谱法
C．利用红外光谱法
D．利用核磁共振氢谱
4．有机化合物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如图所示，则该有机化合物可能的结构简式为( )
A．CH3COOCH2CH3
B．OHCCH2CH2OCH3
C．HCOOCH2CH2CH3
D．(CH3)2CHCOOH
5．葡萄中含有酒石酸。酒石酸的相关信息如下：
①相对分子质量为150，完全燃烧后只生成CO2和H2O，分子中碳、氢元素的质量分数分别为32%和4%；
②1 mol酒石酸与足量的NaHCO3溶液反应放出44.8 L CO2，与足量的Na反应放出44.8 L H2(气体体积均已折算为标准状况)；
③核磁共振氢谱表明该分子中有3种不同化学环境的氢原子。
已知：同一个碳原子上连接两个羟基时不稳定，会转化为其他物质。
回答下列问题：
(1)酒石酸的分子式为____________。
(2)酒石酸的结构简式为________________。
(3)有机化合物M是酒石酸的一种同分异构体，且M与酒石酸含有的官能团种类和数目均相同，写出M的结构简式：________________。M的核磁共振氢谱中有________组吸收峰。
第2节 有机化合物结构的测定
必 备 知 识
[知识点一]
1．CO2 H2O N2 卤化银 100%
2．（2）质谱仪
[学思用]
答案：（1）√ （2）× （3）× （4）× （5）√
[知识点二]
1．化学键类型 官能团
2．N(C)＋1－ （1）氢 （2）不予考虑 （3）减去
3．1 2 1 4 1 2
4．橙红色溶液褪色 紫色溶液褪色 NaOH溶液（加热）、稀硝酸、AgNO3溶液 有氢气放出 显色 有白色沉淀产生 银氨溶液 有银镜生成 新制氢氧化铜悬浊液（加热） 有砖红色沉淀产生 NaHCO3溶液 有二氧化碳气体放出 红棕
5．
[学思用]
1．解析：苯环可看成1个环和3个双键，根据Ω＝双键数＋三键数×2＋环数，的不饱和度为3＋1×2＋1＝6。
答案：B
2．解析：
答案：BD
关 键 能 力
提升点一
[互动探究]
问题：提示：碳、氢、氮、氧的原子个数之比为∶∶∶≈4∶5∶2∶1，即最简式为C4H5N2O，分子式可写作(C4H5N2O)n，则97n＝194，n＝2，则咖啡因的分子式为C8H10N4O2。
[典例1] 解析：本题属于计算型有机推断题，该题的切入点是A的相对分子质量大于110，小于150，由C、H的质量分数之和推出O的质量分数从而求出分子式。本题主要考查学生计算推断能力，同时也考查了学生对有机物组成及官能团的推断能力。A中O的质量分数为1－52.24%＝47.76%。若A的相对分子质量为150，其中O原子个数为＝4.477 5；若A的相对分子质量为110，其中O原子个数为＝3.283 5。实际O原子个数介于3.283 5和4.477 5之间，即O原子个数为4。A的相对分子质量为＝134。其中C、H的相对原子质量之和为134－16×4＝70，可确定有机物A的分子式为C5H10O4。C5H10O4与5个C原子的饱和烃的衍生物(可表示为C5H12O4)比较可知，分子中最多含有1个。
答案：(1)4 因为110[训练1] 解析：将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增加的10.8 g为生成水的质量，碱石灰增加的17.6 g为生成二氧化碳的质量。生成水的物质的量为＝0.6 mol，氢原子的物质的量为0.6 mol×2＝1.2 mol；生成二氧化碳的物质的量为＝0.4 mol，碳原子的物质的量为0.4 mol；9.2 g该有机化合物分子中含有氧原子的物质的量为＝0.2 mol。该有机化合物分子中含有C、H、O原子的物质的量之比为0.4 mol∶1.2 mol∶0.2 mol＝2∶6∶1，该有机化合物的最简式为C2H6O，由于氢原子已经饱和，故该有机化合物分子式为C2H6O，A正确。
答案：A
提升点二
[互动探究]
问题1：提示：
官能团 能否与Na反应 能否与Na2CO3反应 能否与Na2CO3 反应生成CO2
醇羟基 √ × ×
酚羟基 √ √ ×
羧基 √ √ √
问题2：提示：不相同。互为同分异构体的有机物，最大质荷比相同，但其余碎片峰质荷比不同。
[典例2] 解析：(1)取样品A进行燃烧法测定，发现燃烧后只生成CO2和H2O，某次燃烧后，经换算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O，说明该有机物中含有C、H元素，可能含有O元素，分子中C、H元素的物质的量之比为n(C)∶n(H)＝0.125 mol∶(2×0.15)mol＝5∶12，分子式为C5H12Ox(x＝0，1，2……)。(2)生成CO2的物质的量为＝0.125 mol，则生成水的物质的量为0.15 mol，3.4 g有机物中氧元素的质量为3.4 g－0.125 mol×12 g·mol－1－0.15 mol×2×1 g·mol－1＝1.6 g，则氧元素的物质的量为0.1 mol，分子中n(C)∶n(H)∶n(O)＝5∶12∶4，故最简式为C5H12O4。(3)取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，A分子中不含有不饱和键，说明A分子中含有羟基。(4)进行核磁共振，发现只有两组特征峰，且面积比为2∶1，说明结构中含有两种氢原子，数目分别为4和8，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收，说明结构中含有醇羟基，从红外光谱图可以看出分子中含有O—H、C—O、C—H键，该有机物的结构简式为C(CH2OH)4。
答案：(1)分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式为C5H12Ox(x＝0，1，2……)
(2)C5H12O4 (3)羟基 (4)C(CH2OH)4
[训练2] 解析：根据质谱图可知，该有机物的最大质荷比为46，则有机物A的相对分子质量为46；根据核磁共振氢谱图可知，A分子中有3种H原子。选项中4种有机物只有CH3CH2OH符合题意。
答案：A
随 堂 检 测
1．解析：由题意知角鲨烯分子的不饱和度为6，分子中的氢原子数应该比C30H62少12个。
答案：D
2．解析：有机物A中C、H、O的原子个数比为∶∶＝2∶6∶1，则该有机物的实验式为C2H6O，其中氢原子数已达到饱和，该实验式即为A的分子式，故B选项正确。
答案：B
3．解析：质谱是用于测定相对分子质量的。
答案：B
4．解析：由红外光谱图可看出该分子中有不对称的—CH3，因此该分子中有2个—CH3，由图还可以看出有机化合物Y含有C===O、C—O—C结构，则Y的结构简式为CH3COOCH2CH3或CH3CH2COOCH3，A正确。
答案：A
5．解析：(1)酒石酸分子中C、H的质量分数分别为32%、4%，则O的质量分数为100%－32%－4%＝64%；1 mol酒石酸与足量的NaHCO3溶液反应放出44.8 L CO2(标准状况下)，说明1个酒石酸分子中含有2个—COOH，与足量的Na反应放出44.8 L H2(标准状况下)，说明1个酒石酸分子中除含有2个—COOH外还含有2个—OH。酒石酸的相对分子质量为150，则分子中N(C)＝＝4，N(H)＝＝6，N(O)＝＝6，则酒石酸的分子式为C4H6O6。(2)酒石酸的分子式为C4H6O6，该分子中有3种不同化学环境的氢原子，1个分子中含有2个—COOH、2个—OH，所以该分子结构对称，其结构简式为。(3)有机化合物M的分子式为C4H6O6，与酒石酸含有的官能团种类和数目均相同，则1个M分子中含有2个—COOH、2个—OH，因同1个碳原子上连接2个羟基时不稳定，会转化为其他物质，所以满足该条件的同分异构体为，该物质的核磁共振氢谱中有4组吸收峰。
答案：(1)C4H6O6 (2)
(3) 4第3节 合成高分子化合物
课程标准
1．了解聚合物的组成与结构特点，认识单体和单体单元(链节)及其与聚合物结构的关系。
2．了解加聚反应和缩聚反应的特点。
3．认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。
学法指导
1.调查与交流讨论法。通过教材及其他途径阅读交流常见塑料、合成纤维和合成橡胶的应用与合成；阅读交流各种新型功能高分子的性能与应用。
2．联系实际法。结合生活、生产及学习中常见的有机高分子化合物的性能与用途，学习高分子化合物的性质。
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
知识点一 高分子化合物的概述
1.概念：一般是指由成千上万个原子以________连接形成的、________________很大(104～106甚至更大)的化合物(简称高分子)，又称大分子化合物(简称大分子)。由于高分子多是由小分子通过聚合反应生成的，也被称为高聚物，通常称为聚合物。
2．结构(以?CH2—CH2?为例)
例如：
说明：①一种单体聚合后形成的高分子化合物：结构单元数＝聚合度＝链节数。
②两种或两种以上的单体形成的高分子化合物：结构单元数＝聚合度≠链节数。
3．高分子化合物的分类
4．高分子化合物的合成——聚合反应
(1)概念
由________物质合成________化合物的化学反应。
(2)加成聚合反应
①概念：单体通过________的方式生成高分子化合物的聚合反应，简称________反应，反应过程中没有________化合物产生。
②例如
(3)缩合聚合反应
①概念：单体通过分子间的相互________而生成高分子化合物的聚合反应，简称________反应。反应过程中伴随有________化合物(如水)生成。
②例如
nH2N(CH2)6NH2＋nHOOC(CH2)4COOH
________________________________________。
微点拨
(1)某些环状化合物开环后可以相互结合，生成高聚物，如环氧乙烷的开环聚合：。由加聚反应的特点可知该反应也属于加聚反应。
(2)书写缩聚物的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，如
。
学思用
下列物质中能发生加成、加聚和缩聚反应的是( )
知识点二高分子化学反应及合成高分子材料
1.高分子化学反应
(1)概念：有高分子化合物参与的化学反应。
(2)应用：可将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。
(3)分类
①聚合度变大的反应
例如：聚丁二烯和苯乙烯混合。
②聚合度变小的反应
高分子化合物可以在________________________等作用下降解，发生聚合度变小的反应。
③聚合度不变的反应
例如：
2．合成高分子材料
(1)基本组成
合成高分子材料是以合成________________为基本原料，加入适当的助剂，经过一定加工过程制成的材料，其中助剂通常指________、________、________、________等。
(2)常见的合成高分子材料
①三大合成材料：________________________。三大合成材料的主要成分是________，其是人工合成的、未经加工处理的任何________的统称。
②生活中常见的合成高分子材料还有________________________等。
3．功能高分子材料
(1)概念：是指除了具有一般高分子的________性能外，还具有特殊________________等功能的高分子。一般在高分子链的________、________或______________________含有某种功能性基团。
(2)制备方法
①将功能性基团通过某种反应或作用连接到已有的高分子中。
②将含有功能性基团的单体进行聚合。
(3)常见功能高分子
①离子交换树脂
类型 含义 例子
阳离子交换树脂 常用树脂母体是苯乙烯与二乙烯基苯的交联聚合物，向聚合物中引入____________等基团，可得到酸性的阳离子交换树脂，可与溶液中的阳离子进行交换反应 2R—SO3H＋Ca2＋ __________________
阴离子交换树脂 向聚合物中引入________等基团，可以得到碱性阴离子交换树脂，可与溶液中的酸根离子进行交换
②医用高分子
类型 应用 例子
生物可降解型 可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等 聚乳酸：
生物非降解型 可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等 硅橡胶等
微点拨
塑料和树脂的区别
(1)塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、脱模剂、颜料等助剂组成的，其主要成分是树脂。
(2)树脂是指人工合成的、未经加工处理的任何聚合物。
(3)塑料的性能不仅取决于树脂的性质，助剂也起着重要的作用。
学思用
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)葡萄糖、油脂、淀粉属于高分子化合物。( )
(2)按照分子链的连接形式可将高分子化合物分为热塑性高分子和热固性高分子两类。( )
(3)缩合聚合反应与加成聚合反应一样，产物中均只有高分子化合物。( )
(4)橡胶的硫化过程属于物理变化。( )
(5)黏合剂属于常见高分子材料。( )
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点一加聚反应和缩聚反应
1.加聚反应和缩聚反应的比较
加聚反应 缩聚反应
单体结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上的官能团(如—OH、—COOH、、—X等)的化合物
反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间
聚合方式 通过不饱和键上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接
反应特点 只生成高聚物，没有副产物产生 生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl)
聚合物化学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同
2.加聚反应的常见类型
(1)单烯自聚型：分子内含有一个的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如合成聚乙烯：?CH2—CH2?合成聚氯乙烯：。
(2)二烯自聚型：分子内具有共轭双键(C===C—C===C)的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如
(3)两种及两种以上的单体共聚型：单体的双键彼此断开，相互连接形成高聚物。
3．缩聚反应的常见类型
(1)酸与醇缩聚
(2)氨基酸缩聚
(3)羟基酸缩聚
(4)酚醛缩聚
互动探究
“喷水溶液法”是一种使沙漠变绿洲的新技术，它先是在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合，在地表下30～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用。
问题1 聚丙烯酸酯有没有固定的熔沸点？
问题2 合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应还是缩聚反应？
典例示范
[典例1] 近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以烃A为原料生产人造羊毛的合成路线：
下列说法正确的是( )
A．合成人造羊毛的反应属于缩聚反应
B．A生成C的反应属于加成反应
C．A生成D的反应属于取代反应
D．烃A的结构简式为CH2===CH2
素养训练
[训练1] 下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型均正确的是( )
A．①② B．②③
C．②④D．①④
提升点二聚合物单体的推断方法
1.加聚产物推断单体——半键
还原法：每隔2个碳断一个键，再把两个半键还原为一个共价键。
(1)凡链节的碳链为两个碳原子的，其合成的单体为一种，如单体为。
(2)凡链节中无碳碳双键的，则链节中必为每2个碳原子分为一组，作为一个单体，如
单体为和。
(3)链节中存在碳碳双键结构。
①主链节为四个碳原子且双键在中间的，其单体必为一种，将链节的单键和双键互换即得高聚物的单体。
②若双键不在四个碳原子的中心，可能为烯烃和烃炔的共聚产物。如
2．缩聚产物推断单体
类型1：在聚酯中断开羰基与氧原子间的共价键，羰基连羟基，氧原子连氢原子
实例：高聚物
单体：HOOC—COOH HOCH2CH2OH
类型2：在蛋白质中断开羰基与氮原子间的共价键，羰基连羟基，氮原子连氢原子
实例：高聚物
单体： H2NCH2COOH
互动探究
感光高分子也称为“光敏高分子”，是一种在集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，某光敏高分子A的结构简式如图所示。
问题1 已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试写出这两种单体的结构简式。
问题2 写出由(1)中两种单体生成A的化学反应方程式。
问题3 此高聚物能否使溴水或高锰酸钾酸性溶液因反应而褪色？
典例示范
[典例2] 可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如图所示。
聚苯丙生(L)Xm—Yn—Xp—Yq(表示链延长)
下列有关L的说法不正确的是( )
A．制备L的单体分子中都有两个羧基
B．制备L的反应是缩聚反应
C．L中的官能团是酯基和醚键
D．m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
素养训练
[训练2] 如图表示某高分子的结构片段。关于该高分子的推断正确的是( )
A．由3种单体通过加聚反应形成
B．形成该高分子的单体只有2种
C．形成该高分子的一种单体为
D．形成该高分子的一种单体为1，5-二甲基苯酚
·课堂总结·
知识导图
误区警示
1.加聚反应和缩聚反应区分时主要是通过反应的产物情况进行分析，加聚反应的产物往往只有一种表示形式即只生成高聚物；缩聚反应的产物除了生成高聚物之外，还有小分子物质生成。
2．由高聚物推断单体时，需要联系该高聚物的合成过程，若高聚物的主链上只有碳原子，没有其他的官能团，则是通过加成聚合得到的，用“半键还原法”找出单体；若主链上有除了碳原子以外的“氧”原子“氮”原子或有其他的官能团，则是通过缩合聚合形成的。通过官能团找准断键位置，然后补上—H或—OH。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1．下列物质不属于天然高分子化合物的是( )
A．淀粉 B．纤维素
C．聚氯乙烯 D．蛋白质
2．科学佩戴口罩对防控新冠肺炎疫情有重要作用，生产一次性医用口罩的主要原料为聚丙烯。下列说法错误的是( )
A．聚丙烯的结构简式为
B．由丙烯合成聚丙烯的反应类型为缩聚反应
C聚丙烯为热塑性合成树脂
D．聚丙烯在自然环境中不容易降解
3．以乙烯和丙烯的混合物为单体发生加聚反应，不可能得到的是( )
4．聚合物 (结构片段)可被人体吸收，常作为外科缝合手术的材料，该物质由下列哪种物质聚合而成( )
A．CH3CH(OH)COOH
B．HCOOCH2OH
C．HOCH2CH2COOH
D．HOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH
5．以乙炔为主要原料可以合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和氯丁橡胶，如图所示是有关合成路线。
回答下列问题：
(1)写出物质的结构简式：A__________________，C________________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
反应②______________________________________________________；
反应③_______________________________________________________；
反应⑥________________________________________________________
____________________________________________________________。
第3节 合成高分子化合物
必 备 知 识
[知识点一]
1．共价键 相对分子质量
2．相同 可重复 小分子化合物 单体 链节 链节数
3．天然 合成 线型 支链型 体型 热塑性 热固性
4．（1）小分子 高分子 （2）加成 加聚 小分子
（3）缩合 缩聚 小分子
[学思用]
解析：有机物若发生加成反应或加聚反应，则有机物分子结构中需含有碳碳双键或三键；若发生缩聚反应，则分子结构中应含有两个或两个以上的官能团，如：—COOH、—OH或—NH2等，符合条件的只有B项。
答案：B
[知识点二]
1．（3）力、热、光、化学物质、水或微生物
2．（1）高分子化合物 填料 增塑剂 颜料 发泡剂 （2）①塑料、合成橡胶、合成纤维 树脂 聚合物 ②涂料、黏合剂与密封材料
3．（1）力学 物理、化学或生物 主链 侧链 交联网络的内部或表面 （3）磺酸基、羧基 （R—SO3）2Ca＋2H＋ 氨基
[学思用]
答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）√
关 键 能 力
提升点一
[互动探究]
问题1：提示：聚丙烯酸酯属于混合物，没有固定的熔沸点。
问题2：提示：聚丙烯酸酯的单体为丙烯酸酯，结构简式为CH2===CHCOOR，合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应。
[典例1] 解析：一定条件下，CH2===CH—CN、CH3COOCH===CH2发生加聚反应：
（人造羊毛），无小分子生成，故A项错误；A是乙炔，其结构简式为CH≡CH，D项错误；A是乙炔，与HCN发生加成反应得到C（H2C===CH—CN），故B项正确；A→D反应的化学方程式为HC≡CH＋CH3COOHH2C===CH—OOCCH3，属于加成反应，故C项错误。
答案：B
[训练1]
答案：B
提升点二
[互动探究]
问题1：提示：由高聚物的结构简式可知，它相当于由聚合而成，这种酯由酯化制得。
问题3：提示：能。由高聚物的结构简式可以看出，该高分子材料中含有，具有烯烃的性质，能与溴发生加成反应，能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
[典例2] 解析：由X和Y的结构可知，合成聚苯丙生的单体为、，每个单体分子中都有两个羧基，A项正确；由已知信息可知，合成聚苯丙生的反应过程中发生了羧基间的脱水反应，在生成聚苯丙生的同时，还生成了小分子物质H2O，属于缩聚反应，B项正确；聚苯丙生中含有的官能团为醚键和，不含酯基（），C项错误；聚合物的分子结构对聚合物的降解有本质影响，故m、n、p、q的大小会影响聚苯丙生的降解速率，D项正确。
答案：C
[训练2] 解析：题述高分子链节上含有除碳、氢外的其他元素，可通过缩聚反应形成该高分子，故A错误；其单体为、、HCHO，故B、D错误，C正确。
答案：C
随 堂 检 测
1．解析：聚氯乙烯是合成高分子化合物；淀粉、纤维素、蛋白质都是天然高分子化合物。
答案：C
2．解析：聚丙烯由丙烯（CH2===CHCH3）通过加聚反应制得，结构简式为，A项正确，B项错误；由聚丙烯的结构可知，聚丙烯为线型结构，具有热塑性，C项正确；聚丙烯结构中的化学键都为单键，不易被氧化、不能水解，因此聚丙烯在自然环境中不容易降解，D项正确。
答案：B
3．解析：乙烯分子间加聚可生成，丙烯分子间加聚可生成，乙烯分子与丙烯分子间加聚可生成
故B项物质不可能得到。
答案：B
4．解析：由题干中给出的高聚物的部分结构可知，该高聚物中含有酯基，是某单体通过缩聚反应制得，单体是CH3CH（OH）COOH。
答案：A
5．解析：（1）由反应②的生成物逆推可知A为CH2===CHCl；两分子乙炔聚合生成的C的结构简式是CH≡CCH===CH2。（2）反应②是氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。反应③是乙炔与HCN发生的加成反应。反应⑥是CH≡CCH===CH2与HCl的加成反应生成。
答案：（1）CH2===CHCl CH≡CCH===CH2
（2）
CH≡CH＋HCNCH2===CHCN微项目3改进手机电池中的离子导体材料
——有机合成在新型材料研发中的应用
课程标准
1．通过设计手机新型电池中的离子导体材料，将研究材料性能问题转化为研究有机化合物的性质问题，聚焦有机化合物的功能基团，设计高分子化合物的分子结构，建立从化学视角分析、解决材料问题的思路和方法。
2．合理应用逆推法和正推法设计有机材料的合成路线，并通过合成路线的选择和评价活动，体会官能团保护、“绿色化学”等思想。
学法指导
1.查阅资料讨论法。查阅、搜集与锂离子电池中离子导体材料有关的有机化合物的结构与性质方面的资料，课上讨论这些有机化合物的结构与性质，及有关合成路线的设计。
2．构建有机合成的思维模型，并能运用相关模型合成一些含有目标官能团的有机化合物。
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
知识点一锂离子电池的工作原理
1.电极材料
负极材料 石墨
正极材料 过渡金属氧化物
离子导体 锂盐的液态有机溶剂
2.原理
(1)放电
外电路 电子从负极移动到正极
内电路 锂离子通过有机溶剂的传导从负极移动到正极
(2)充电
外电路 电子从阳极移动到电源正极；从电源负极移动到阴极
内电路 锂离子通过有机溶剂的传导从阳极移动到阴极
知识点二手机新型电池中离子导体的结构
1.离子导体中有机溶剂的结构特点
(1)作为溶剂应具备溶解并传导锂离子的性能。
(2)酯基的存在能很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，醚键的存在对锂离子的传导具有很好的效果。
(3)有机溶剂应该性能稳定且为固态，具有交联结构的高分子满足这一要求。
2．离子导体材料
我国科学家提出以二缩三乙二醇二丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的共聚物做有机溶剂基体，通过与锂盐复合形成聚合物离子导体材料。
3．合成离子导体材料中有机溶剂的单体
(1)合成反应中一些反应原理
(2)合成二缩三乙二醇的方法
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
项目活动1设计手机新型电池中离子导体材料的结构
材料1：2020年5月31日下午4时53分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号02星、和德四号卫星送入预定轨道，发射取得圆满成功。此次长二丁火箭遥测系统上采用的一组锂离子蓄电池，替换了原先的一组锌银电池，在满足总体对电池的体积和重量的要求下，同时满足了电性能要求的方案。同时，锂电池在同等能量情况下体积更小、重量更轻。
材料2：某锂离子电池的工作原理如图所示。
材料3：传统锂离子电池中一般使用LiClO4、LiPF6、LiBF4等锂盐作为电解质，酯类对其有较好的溶解性。
材料4：醚键的化学和电化学性质稳定，它能通过醚氧原子与锂离子之间不断地结合、分离而实现离子传导。例如，分子中含有—CH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2O—等醚键结构单元的有机化合物，对锂盐均能起到良好的离子导体的作用。
互动探究
问题1 认识传统锂离子电池的离子导体的优缺点
(1)传统锂离子电池中离子导体有什么优点？
(2)传统锂离子电池有哪些安全隐患？
(3)为使锂离子电池正常工作，同时避免有机溶剂为液态时带来的安全隐患，理想的离子导体材料中的有机溶剂应该具备哪些基本性能？
问题2 认识新型有机型溶剂
(1)结合材料3、4中提供的信息，讨论满足上述性能要求的有机溶剂的结构特点。
(2)总结在生产生活中实际开发材料的思路。
归纳提升
锂电池有机溶剂的选择
1．常见锂电池的有机溶剂的类别
(1)质子溶剂，如乙醇、乙酸等；
(2)极性非质子溶剂，如碳酸酯、醚类等；
(3)惰性溶剂，如四氯化碳等。
锂电池常用的溶剂一般是极性非质子溶剂，这些溶剂中常含有C===O、S===O、C===N、C—O等极性基团，能够有效地溶解锂盐并提高电解液的电化学稳定性。
2．有机溶剂选择的原则
(1)有机溶剂对电极应是惰性的，在电池充放电过程中不与正负极发生电化学反应，稳定性好。
(2)有机溶剂应具有较高的介电常数，以使锂盐有足够高的溶解度，保证电解液高的电导率。
(3)溶剂的沸点要高(150 ℃以上)，熔点要低(－40 ℃以下)，即具有较宽的液程，以使锂电池有较宽的温度范围及优良的高低温性能。
(4)与电极材料有较好的相容性，电极在其构成的电解液中能够表现出优良的电化学性能。
(5)电池循环效率、成本、环境因素等方面的考虑等，单一溶剂很少能同时满足以上要求，而多种溶剂按一定比例混合得到的混合溶剂能够满足锂电池工作的需要。
[典例1] 锂电池在充电时因容易形成枝晶而导致稳定性和安全性存在问题，近日我国多个科研部门联合研究出了一种锂钠合金作负极材料的电池，该电池使用了三氟甲磺酸钠(NaCF3SO3)的四乙二醇二甲醚(TEGDME)溶液作为电解液，其简化结构如图所示，电池工作时正极材料表面生成Li2O2和Na2O2，下列说法错误的是( )
A．外电路中电子由锂钠合金电极移向碳纳米管电极
B.电解液中的溶剂四乙二醇二甲醚不能换成水
C．电池工作时消耗标准状况下的22.4 L O2，转移电子数为4NA
D．充电时阳极反应之一是Na2O2－2e－===2Na＋＋O2↑
素养训练
[训练1] 下列物质是常见的锂离子电池的有机溶剂，有关说法不正确的是( )
A.四种物质的共同点就是含有酯基或醚键
B．醚键中的氧原子能和锂离子紧密结合
C．酯类物质能提高对锂离子的溶解性
D．锂离子电池放电时是电能转化为化学能
项目活动2合成离子导体材料中有机溶剂的单体
材料：我国科学家提出以二缩三乙二醇丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的共聚物作有机溶剂的基体，通过与锂盐复合可以形成良好的聚合物离子导体材料，将固态新型聚合物锂离子电池的发展向前推进了一步。
互动探究
问题1 二缩三乙二醇丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的合成
(1)生成二缩三乙二醇丙烯酸酯需要什么有机物？并写出生成过程涉及的化学反应方程式。
(2)生成丙烯酸丁酯需要什么有机物？写出反应的化学方程式。
问题2 以乙烯或丙烯为基础原料(其他无机试剂任选)合成HO—CH2—CH2—OH、、CH3CH2CH2CH2OH。
(1)设计乙二醇(HO—CH2—CH2—OH)的合成路线。
(2)若以乙烯为原料，请尽可能多地设计丙烯酸)的合成路线。
(3)若以丙烯为原料，请尽可能多地设计丙烯酸)的合成路线。
(4)分别以乙烯和丙烯为原料设计正丁醇的合成路线。
归纳提升
1.烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系
2．一元合成路线
3．二元合成路线
4．芳香族化合物合成路线
典例示范
[典例2] 聚甲基丙烯酸甲酯是一种重要的医用高分子材料。已知烯烃在一定条件下可被酸性KMnO4溶液氧化成二元醇，如HOCH2CH2OH。现以甲基丙烯为原料合成聚甲基丙烯酸甲酯的流程如下：
请写出A、B、C、D的结构简式：
A________________，B________________，
C________________，D________________。
素养训练
[训练2] 香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2。该芳香内酯A经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。
已知：
(1)写出C的结构简式。
(2)A在NaOH溶液中水解，1 mol A消耗多少摩尔NaOH？试写出反应的化学方程式。
(3)在上述转化过程中，反应步骤B→C的目的是什么？
·课堂总结·
知识导图
误区警示
1.醚键传导Li＋原理：醚键的化学和电化学性质稳定，它能通过醚氧原子与Li＋之间不断地结合、分离而实现离子传导。
2．常见的传导Li＋的醚键结构单元有—CH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2O—等。
3．优选有机合成路线。分析合成路线是否符合化学原理、安全可靠、原子经济等要求。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1．下列对于锂离子电池所用材料分类不正确的是( )
A B C D
正极(LiCoO2) 负极(C) 电解液(碳酸丙烯酯) 隔膜(聚烯烃)
无机物 有机物 酯类 合成高分子
2.有下述有机反应类型：①消去反应；②水解反应；③加聚反应；④加成反应；⑤还原反应；⑥氧化反应。以丙醛为原料制取1，2-丙二醇，所需进行的反应类型依次是( )
A．⑥④②① B．⑤①④②
C．①③②⑤ D．⑤②④①
3．DAP是电器和仪表部件中常用的一种高分子化合物，其结构简式为
合成它的单体可能有( )
①邻苯二甲酸 ②丙烯醇 ③丙烯 ④乙烯
⑤邻苯二甲酸甲酯
A．仅①② B．仅④⑤
C．仅①③ D．仅③④
4．绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”(原子节约)的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列生产乙苯)的方法中，原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行)( )
5．现在广泛使用的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示：
(1)该电池放电时，其中一极的电极反应式是LixC6－xe－===6C＋xLi＋，则该极应为图中的________(填“A”或“B”)。
(2)碳酸乙烯酯(EC)常用作电解液的溶剂，其结构为，熔点为35 ℃，可燃，可由二氧化碳和有机物X在一定条件下合成。X与乙醛互为同分异构体，核磁共振氢谱显示只有一组峰。写出合成EC的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
微项目3 改进手机电池中的离子导体材料
——有机合成在新型材料研发中的应用
关 键 能 力
项目活动1
[互动探究]
问题1：提示：（1）由于金属锂的性质特点，导致离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无污染、循环寿命长等优点。
（2）传统锂离子电池中所用的离子导体多为液态，易发生泄漏、爆炸等危险，安全性低。
（3）溶解并传导锂离子，性能稳定且为固态。
问题2：提示：（1）新型的有机溶剂应该是一种结构单元中有酯基、醚键的高分子。
（2）首先要依据产品需求充分分析材料性能，进而依据材料性能需求，建立性能与性质之间的关联，依据性质寻找关键结构单元，最终完成分子的结构设计。
[典例1] 解析：锂钠合金是电池负极，碳纳米管是正极，外电路中电子由负极移向正极，A项正确；锂、钠均与水反应，因此电极直接与电解质液接触时必须使用非水溶剂，B项正确；由于生成的是Li2O2和Na2O2，因此每消耗标准状况下的22.4 L O2，转移电子数为2NA，C项错误；充电时阳极的Li2O2和Na2O2均失去电子转化为O2和相应的金属离子，因此阳极反应之一是Na2O2－2e－===2Na＋＋O2，D项正确。
答案：C
[训练1] 解析：锂离子电池放电时是原电池工作过程，化学能转化为电能。
答案：D
项目活动2
[互动探究]
（2）根据物质的名称和结构简式进行拆分，可以得到生成丙烯酸丁酯的有机物分别是、CH3CH2CH2CH2OH。反应的化学方程式为
问题2：提示：根据正、逆合成分析法探究：
（1）根据碳原子数应该由乙烯合成乙二醇，因此可以先与卤素单质加成生成二元卤代烃，再水解得到，合成路线为：
（2）合成路径1：
合成路径2：
（3）合成路径1：
合成路径2：
（4）合成路径1：
合成路径2：
[典例2] 解析：根据烯烃可被酸性KMnO4溶液氧化成二元醇可知，过程发生氧化反应，则A的结构简式为（CH3）2COHCH2OH；再根据过程发生的是消去反应，所以B的结构简式为CH2===C（CH3）COOH；再根据BC过程发生酯化反应，则C的结构简式为CH2===C（CH3）COOCH3，然后C发生加聚反应生成D，D的结构简式为。
答案：（CH3）2COHCH2OH CH2===C（CH3）COOH
CH2===C（CH3）COOCH3
[训练2] 答案：（1）
（2）2 mol
（3）保护酚羟基，使之不被高锰酸钾氧化 。
随 堂 检 测
1．解析：LiCoO2属于无机物，A项正确；碳为单质，是无机物，B项错误；碳酸丙烯酯的结构简式是，属于酯类，C项正确；聚烯烃是由烯烃通过加聚反应得到的高分子化合物，D项正确。
答案：B
2．
答案：B
3．解析：因DAP链节中含有酯基，所以该物质可以由羧酸和醇酯化反应得到，即丙烯醇加聚后再与邻苯二甲酸发生酯化反应得到DAP，故A项正确。
答案：A
4．解析：“原子经济性”即是原料中的原子全部转变为所需产物，不产生副产物。A、B、D项中均有副产物生成，故选C。
答案：C
5．解析：（1）题中给出的电极反应为失电子的氧化反应，即为负极上发生的电极反应，原电池装置中，阳离子从负极移向正极，故图中的A为负极。（2）结合目标产物的结构特点及反应物X与乙醛互为同分异构体，X分子中只有1种化学环境的氢原子可知，X为环氧乙烷，则合成EC的化学方程式是。
答案：（1）A （2）章末专题整合提升
专题1 确定有机物分子式和结构式的一般途径和步骤
1．确定有机物分子式、结构式的思维流程
2．确定有机物分子式的方法
(1)直接法
→分子式
(2)最简式法
分子式
最简式 对应物质
CH 乙炔、苯、苯乙烯
CH2 烯烃和环烷烃
CH2O 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖
(3)商余法
对于烃类物质来说，的余数为0或碳原子数大于氢原子数时，将碳原子数依次减少1，则每减少1个碳原子就增加12个氢原子，直到分子式存在为止。
(4)燃烧方程式法
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
CxHyOz＋(x＋)O2xCO2＋H2O
(5)组成通式法
类别 组成通式 相对分子质量
烷烃 CnH2n＋2 Mr＝14n＋2(n≥1)
烯烃、环烷烃 CnH2n Mr＝14n(烯烃，n≥2) Mr＝14n(环烷烃，n≥3)
炔烃、二烯烃 CnH2n－2 Mr＝14n－2(炔烃，n≥2) Mr＝14n－2(二烯烃，n≥3)
苯及其同系物 CnH2n－6 Mr＝14n－6(n≥6)
饱和一元醇 CnH2n＋2O Mr＝14n＋2＋16(n≥1)
饱和一元醛 CnH2nO Mr＝14n＋16(n≥1)
饱和一元羧酸、酯 CnH2nO2 Mr＝14n＋32(饱和一元羧酸，n≥1) Mr＝14n＋32(饱和一元酯，n≥2)
(6)平均值法
当烃为混合物时，可结合题给条件先求出平均分子式(或平均相对分子质量)，再利用平均值确定分子式，最后一步采用十字交叉法计算较为简捷。
①常温下，两种气态烃混合，若求出的平均分子式为CxHy，则：
a．当x<2时，混合烃中必含CH4；
b．当x＝2时，可能是乙炔与乙烯的混合物，也可能是CH4与C3Hm(或CH4与C4Hm等)的混合物，具体是哪种，可用十字交叉法计算确定；
c．当y<4时，混合烃中必含C2H2；
d．当y＝4时，可能是CH4、C2H4、C3H4中的两种，也可能是C2H2与CnH6(或CnH8、CnH10等)的混合物，具体是哪种，可用十字交叉法计算确定。
②常温下，两种气态烃混合，若求出的平均相对分子质量为，则：
a．当＝26时，混合烃中必不含C2H2(26)；
b．当≤26时，混合烃中必含CH4(16)；
c．当≤28时，混合烃中必含CH4、C2H2中的其中之一；
d．当＝28时，混合烃中必不含C2H4(28)。
最后用十字交叉法求出另一种烃的相对分子质量。
3．由分子式确定有机物结构式的一般步骤
[典例1] 胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组在对其分子组成结构的研究中发现：A的相对分子质量不超过150；A中C、O的质量分数分别为w(C)＝80.60%，w(O)＝11.94%，完全燃烧后产物只有CO2和H2O。根据以上信息，回答下列问题：
(1)A的摩尔质量为____________。
(2)光谱分析发现A中不含甲基(—CH3)，苯环上的一氯代物有2种；1 mol A与足量溴水反应，最多消耗3 mol Br2，则A的结构简式为________________________。
(3)A的一种同分异构体中，苯环上有2个取代基，取代基位置与A相同，且能发生银镜反应。
①符合条件的A的同分异构体的结构简式为
________________________________________________________________________。
②上述A的一种同分异构体发生银镜反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题集训
1.某有机化合物的相对分子质量为142，其部分质谱图如图所示，则该有机物可能为( )
A．正癸烷 B．2，6-二甲基辛烷
C．4，4-二甲基辛烷 D．3-甲基壬烷
2．①物质A与(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液混合，在1 min内溶液由浅绿色变为红棕色；②物质A能与FeCl3溶液反应显色；③物质A与NaOH溶液混合、加热后，加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，能产生淡黄色沉淀。已知：(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液可检验硝基(—NO2)的存在，判断依据是Fe2＋被氧化为Fe(OH)3，混合液呈现红棕色。则A可能的结构是( )
3．某有机化合物经燃烧分析法测得其中含碳的质量分数为54.5%、含氢的质量分数为9.1%，其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题：
(1)该有机物的分子式为____________。
(2)若该有机物的水溶液呈酸性，且结构中不含支链，则其核磁共振氢谱图中的峰面积之比为____________。
(3)若实验测得该有机物不发生银镜反应，利用红外光谱仪测得该有机物的红外光谱如图所示。则该有机物的结构简式可能是____________________________________(写出两种即可)。
专题2 有机推断题的解题思路和技巧
1．有机推断题的特点
(1)题目的考查内容一般为通过推导转化图中的有机物的结构，写某物质的结构简式、写某物质的官能团名称、判断某步骤的反应类型、书写某步骤的化学反应方程式、写限定条件下的某物质的同分异构体或判断同分异构体的数目、设计简单的合成路线图(转化图)等。
(2)提供的条件一般有缺少部分有机物的转化图、推断物质所需要的新信息。
(3)有机推断题通常以简单的烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)、苯或苯的同系物(甲苯、乙苯等)、乙醇或乙醇的同系物等常见物质为原料，以合成酯类、高分子化合物等为最终目的，以加成反应、取代反应、水解反应、酯化反应、消去反应、氧化反应为核心反应，考查有机物的性质和相互转化关系。
2．有机推断题的解题思路
解答有机推断题的关键是确定官能团的种类和数目，从而推断出物质。首先必须全面掌握有机物的性质以及有机物间相互转化的关系，其次要把握解题步骤：
(1)审清题意。分析题意，弄清题目的来龙去脉，掌握命题意图。
(2)充分利用信息。准确获取信息，并有效迁移应用。
(3)积极思考。合理判断，综合推断，代入验证。
3．有机物推断题的突破口
特殊的结构或组成 (1)分子中所有原子处于同一平面的物质：乙烯、苯、甲醛、乙炔、CS2(乙炔和CS2中所有原子在同一直线上)等。 (2)一卤代物只有一种的烷烃(碳原子数小于10)：甲烷、乙烷、新戊烷和2，2，3，3-四甲基丁烷。 (3)烃中含氢量最高的为甲烷，等质量的烃完全燃烧耗氧量最多的也是甲烷。 (4)常见的有机物中C、H个数比： C、H个数比为1∶1的有乙炔、苯、苯酚、苯乙烯等； C、H个数比为1∶2的有单烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等； C、H个数比为1∶4的有甲烷、尿素、乙二胺等。
特殊的现象和物理性质 (1)特殊的颜色：苯酚遇FeCl3溶液显紫色；淀粉遇碘单质呈蓝色；含苯环的蛋白质遇浓硝酸呈黄色；多羟基的物质遇新制Cu(OH)2悬浊液呈绛蓝色；苯酚无色，但在空气中因部分被氧化而呈粉红色。 (2)特殊的气味(或味道)：硝基苯有苦杏仁气味；乙醇和低级酯有香味；甲醛、乙醛、甲酸、乙酸有刺激性气味；乙二醇、丙三醇、蔗糖、葡萄糖有甜味；苯及其同系物、苯酚、石油、萘有特殊气味；工业用乙炔因混有H2S、PH3等而带有臭味。 (3)特殊的水溶性、熔点、沸点等：苯酚常温时微溶于水，但温度高于65 ℃时能与水互溶；常温下呈气态的物质有碳原子数小于等于4的烃类、甲醛、新戊烷、CH3Cl、CH3CH2Cl等。 (4)特殊的用途：乙二醇可用于制防冻液；甲醛的水溶液可用来浸制生物标本；葡萄糖或醛类物质可用于制镜业。
特殊的化学性质、转化关系和反应 (1)与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液反应的物质：醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等。 (2)使溴水褪色的物质：含碳碳双键或碳碳三键的物质因发生加成反应而使溴水褪色；含醛基的物质因发生氧化反应而使溴水褪色；酚类物质因发生取代反应而使溴水褪色；液态饱和烃、液态饱和酯、苯及其同系物、氯仿、四氯化碳因萃取而使溴水褪色。 (3)使酸性KMnO4溶液褪色的物质：含碳碳双键或碳碳三键的物质、醇类、醛类、酚类、苯的同系物、还原糖等，都是因发生氧化反应而使酸性KMnO4溶液褪色。 (4)直线型转化(与同一物质反应) 醇醛羧酸 炔烃烯烃烷烃 (5)交叉型转化 (6)能形成环状物质的反应：多元醇(大于或等于二元，下同)和多元羧酸发生酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内发生酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子间或分子内脱水、多元羧酸分子间或分子内脱水。 (7)数据的应用：应用好数据可以为解答有机推断题提供很多捷径。如一元醇与醋酸发生酯化反应，每反应1 mol醋酸，有机产物质量增加42 g；能与钠反应产生H2的物质可以是醇、酚或羧酸，且根据有机物与产生H2的物质的量之比，可以确定原物质中含官能团的数目等。
[典例2] 水杨酸的结构简式为，水杨酸酯E为紫外吸收剂，可用于配制防晒霜。E的一种合成路线如图所示：
已知：
回答下列问题：
(1)饱和一元醇A中氧元素的质量分数约为21.6%，则A的分子式为________；结构分析显示A中只有一个甲基，则A的名称为________。
(2)第③步的反应类型为________；D中所含官能团的名称为________。
(3)第①步反应的化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)E的分子式是________。
(5)1 mol水杨酸分别消耗NaOH、NaHCO3的物质的量之比是________。
(6)X是比水杨酸多一个碳原子的同系物。X的同分异构体中，符合下列条件的共有________种，其中取代基在苯环的对位且能消耗3 mol NaOH的同分异构体的结构简式是________。
①苯环上有两个取代基
②与FeCl3溶液发生显色反应
③能发生水解反应
专题集训
1.芳香族化合物A可进行如下转化：
注：涤纶的化学式为
回答下列问题：
(1)B的化学名称为________。
(2)由C合成涤纶的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)E的苯环上一氯代物仅有两种，E的结构简式为________________。
(4)写出A所有可能的结构简式：________________________。
(5)写出符合下列条件的E的同分异构体的结构简式：________________。
①核磁共振氢谱显示苯环上仅有两种氢
②可发生银镜反应和水解反应
2．化合物F(异戊巴比妥)是临床常用的镇静催眠药物。其合成路线如下(部分反应条件和试剂略)：
请回答下列问题：
(1)试剂Ⅰ的化学名称是________，化合物B的官能团名称是________，第④步的化学反应类型是________。
(2)第①步反应的化学方程式是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)第⑤步反应的化学方程式是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试剂Ⅱ的相对分子质量是60，其结构简式是________________。
(5)化合物B的一种同分异构体G与NaOH溶液共热反应，生成乙醇和化合物H。H在一定条件下发生聚合反应得到高吸水性树脂，该聚合物的结构简式是________________。
章末专题整合提升
专题1
[典例1] 解析：由题意知胡椒酚A中至少含有一个酚羟基，设1个A分子中含有N个氧原子，则A的摩尔质量M＝16 g·mol－1×N÷11.94%，由M≤150 g·mol－1，可知N只能取1，解得M≈134 g·mol－1，1个A分子中含有的碳原子数为134×80.60%÷12≈9，氢原子数为134×（1－80.60%－11.94%）÷1≈10，则A的分子式为C9H10O。A中苯环上的一氯代物有2种，说明酚羟基和烃基在苯环对位上，1 mol A与足量溴水反应，最多消耗3 mol Br2，且A中不含甲基，则烃基为CH2===CHCH2—，从而可确定胡椒酚A的结构简式为
答案：（1）134 g·mol－1
（2）
（3）①
②2Ag↓＋3NH3＋H2O
（或其他合理答案）
[专题集训]
1．解析：由题给质谱图可看出，相邻峰值相差14或15，即1个CH2原子团或1个CH3原子团，则该有机物结构中只含有亚甲基与甲基，故该有机物可能为正癸烷。
答案：A
2．解析：物质A与（NH4）2Fe（SO4）2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液混合，在1 min内溶液由浅绿色变为红棕色，说明A中含有硝基；物质A能与FeCl3溶液反应显色，说明A中含有酚羟基；物质A与NaOH溶液混合、加热后，加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，能产生淡黄色沉淀，说明A中含有溴原子。综上所述，D项正确。
答案：D
3．解析：（1）1 mol该有机物中n（C）＝（88×54.5%÷12） mol＝4 mol，n（H）＝（88×9.1%÷1） mol＝8 mol，n（O）＝（88×36.4%÷16） mol＝2 mol，故该有机物的分子式为C4H8O2。（2）该有机物为CH3CH2CH2COOH，其核磁共振氢谱图中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。（3）由图可知，该有机物分子中有2个—CH3、1个、1个—C—O—C—结构，或2个—CH3、1个—COO—，据此可写出该有机物可能的结构简式：CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3。
答案：（1）C4H8O2 （2）3∶2∶2∶1（顺序可换）
（3）CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3（或CH3CH2COOCH3，任写两种即可）
专题2
[典例2] 解析：饱和一元醇A中氧元素的质量分数约为21.6%，根据饱和一元醇的组成通式CnH2n＋2O计算，×100%≈21.6%，可得n＝4，A的分子式为C4H10O，根据A中只有一个甲基可知，A的结构简式为CH3CH2CH2CH2OH。根据转化关系、反应条件和题给已知信息可知，B为CH3CH2CH2CHO，C为CH3CH2CH2CH===C（CH2CH3）CHO，结合D的相对分子质量为130及E为水杨酸酯可知，D的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH（CH2CH3）CH2OH。
（1）根据以上分析可知，A的分子式为C4H10O，结构简式为CH3CH2CH2CH2OH，名称为1-丁醇。
（2）C→D为碳碳双键和碳氧双键与H2的加成反应，D中所含的官能团为羟基。
（3）第①步为羟基被氧化为醛基的反应，化学方程式为2CH3（CH2）2CH2OH＋O22CH3（CH2）2CHO＋2H2O。
（4）由题图知CH3CH2CH2CH2CH（CH2CH3）CH2OH和水杨酸发生酯化反应生成E，根据原子守恒可知E的分子式为C15H22O3。
（5）中的酚羟基和羧基均能与NaOH反应，而只有羧基能与NaHCO3反应，故1 mol水杨酸分别消耗NaOH、NaHCO3的物质的量之比为2∶1。（6）X是比水杨酸多一个碳原子的同系物。X的同分异构体中，能与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，苯环上有两个取代基且能发生水解反应，说明含有酯基，即含有—COOCH3、—CH2OOCH或—OOCCH3，其与酚羟基都有邻、间、对三种位置关系，所以符合条件的X的同分异构体共有9种；其中取代基在苯环的对位且能消耗3 mol NaOH的同分异构体的结构简式是。
答案：（1）C4H10O 1-丁醇 （2）加成反应 羟基
（3）2CH3（CH2）2CH2OH＋O22CH3（CH2）2CHO＋2H2O
（4）C15H22O3
（5）2∶1
（6）9
[专题集训]
1．答案：（1）醋酸钠
（2）
（3）
（4）
（5）
2．答案：（1）乙醇 醛基 取代反应（或酯化反应）
（2）CH3CH2CH（CH2Br）2＋2NaOHCH3CH2CH（CH2OH）2＋2NaBr
（3）
（4）
（5）