第2课时 有机化学反应的研究
[学习目标定位] 1.知道研究有机化学反应机理的基本方法和有机化学反应的研究内容。
2.能利用有机化学反应进行简单的有机合成。
1．标准状况下1 mol某烃完全燃烧时，生成89.6 L CO2，又知0.1 mol此烃能与标准状况下4.48 L H2加成。
(1)该烃的分子式是C4H6。
(2)若该烃的核磁共振氢谱只有一个峰，则该烃的结构简式是CH3—C≡C—CH3。
(3)若该烃与氯气完全加成的产物中，氯原子连在不同碳原子上，则该烃的结构简式是CH2===CH—CH===CH2。
2．根据已学知识，回答下列问题：
(1)甲烷通入溴的四氯化碳溶液中不能使其褪色，但是甲烷在光照条件下可与溴蒸气反应，反应的化学方程式是CH4＋Br2CH3Br＋HBr。
(2)乙烯通入溴的四氯化碳溶液中的现象是溴的四氯化碳溶液褪色，反应的化学方程式是CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br。
(3)上述(1)、(2)反应类型分别是取代反应、加成反应。
3．乙酸在浓硫酸存在条件下可与乙醇发生 ( http: / / www.21cnjy.com )酯化反应，生成具有香味的酯类化合物，方程式为CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O，在这个反应中，酸失去了羟基与醇中羟基上的氢原子生成水，羰基的碳原子与醇中的氧原子形成共价键生成酯。
探究点一 有机反应机理的研究
1．甲烷取代反应的反应机理
为了探究甲烷取代反应的反应机理，人们借 ( http: / / www.21cnjy.com )助核磁共振仪和红外光谱仪对该反应过程进行研究，记录到·Cl的核磁共振谱线和·CH3等基团的存在。于是认识到CH4与Cl2的反应机理为自由基型链反应。具体过程为
Cl2光照,·Cl＋·Cl
·Cl＋CH4―→HCl＋·CH3
·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋·Cl……
2．乙酸乙酯水解的反应机理
将乙酸乙酯与HO混合后加入H2SO4作催化剂，反应一段时间后检测到存在18O的物质有两种：一种是HO，另一种是。于是判断酯水解时断裂的是键上的C—O键，在键的碳原子上加上羟基，在氧原子上加上氢。明确了酯水解的反应机理，反过来也认识到了酯化反应的反应机理，即酸脱羟基醇脱氢。
[归纳总结]
研究有机反应机理的方法
(1)反应中间体测定法——甲烷的取代反应。
(2)同位素示踪法——乙酸乙酯的水解。
[活学活用]
1．将CH3COOH和H18O—C2H5混合发生酯化反应，已知酯化反应是可逆反应，反应达到平衡后下列说法中正确的是( )
A．18O存在于所有物质中
B．18O仅存在于乙醇和乙酸乙酯中
C．18O仅存在于乙醇和水中
D．有的乙醇分子可能不含18O
答案 B
解析 本题考查的是酯化反应的机理：“酸脱羟基醇脱氢”，即：CH3COOH＋H18OCH2CH3
CH3CO18OCH2CH3＋H ( http: / / www.21cnjy.com )2O，乙酸乙酯在水解时的断键方式是从形成的酯基处断开，因此，18O只可能存在于乙醇和乙酸乙酯中，而且乙醇分子里必然会有18O。
2．冰箱制冷剂氟氯甲烷在高 ( http: / / www.21cnjy.com )空中受紫外线辐射产生Cl原子，并进行下列反应：O3??O2＋O，Cl＋O3―→ClO＋O2，ClO＋O―→Cl＋O2，下列说法不正确的是( )
A．反应后将O3转变为O2
B．Cl原子是总反应的催化剂
C．氟氯甲烷是总反应的催化剂
D．Cl原子反复起分解O3的作用
答案 C
解析 本反应是自由基反应，Cl原子是总反应的催化剂：2O33O2。氟氯甲烷只是提供这种催化剂的物质，因此C选项不正确。
探究点二 有机反应的应用
1．乙烯是一种重要的化工原料，由乙烯可以合成出很多种物质。写出由乙烯合成乙酸乙酯的化学方程式，并注明反应类型。
(1)CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH；加成反应。
(2)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O；氧化反应。
(3)2CH3CHO＋O22CH3COOH；氧化反应。
(4)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O；酯化反应。
2．乙烯在催化剂的作用下，还可以发生加成聚合反应，生成高分子化合物聚乙烯。其反应原理可用化学方程式表示如下：
nCH2===CH2 ?CH2—CH2?
(1)请根据上述反应原理写出下列反应的化学方程式：
①由丙烯(CH3—CH===CH2)合成聚丙烯
；
②由苯乙烯()合成聚苯乙烯
( http: / / www.21cnjy.com )；
(2)通过以上反应可知，有机物分子中含有碳碳双键()结构，则能够发生加成聚合反应。
[归纳总结]
(1)有机合成路线的设计
“逆合成分析理论”是由目标分子出发 ( http: / / www.21cnjy.com )，逆向寻找能顺利合成目标分子的中间有机化合物，直到选出合适的起始原料反应物的方法。该理论是美国科学家科里于1967年创立提出的。
(2)研究合成新的有机物
研究有机反应能够帮助我们更好地应用有机化合物，使有机化合物更好地造福人类。目前科学家们已经成功合成大量具有特殊功能的有机物。
[活学活用]
3．下列各反应中属于加成反应的是( )
A．2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
B．H2＋Cl22HCl
C．
D．CH3—CH3＋2Cl2CH2Cl—CH2Cl＋2HCl
答案 C
解析 C项中反应是H—H分子中的氢原子跟中的不饱和原子直接结合的反应。由此可知，C符合加成反应的概念。
4．下列有机物不能发生加聚反应的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
答案 B
解析 有机物分子中含有碳碳双键时，可发生加成聚合反应，选项B中，苯分子中无典型的碳碳双键，不能发生加聚反应。
有机反应研究的内容
1．在有机合成设计方面做出贡献，创立“逆合成分析法”的科学家是( )
A．贝采利乌斯 B．李比希
C．维勒 D．科里
答案 D
解析 美国科学家科里1967年创立逆合成分析法。
2．同位素示踪法研究化学反应，运用了同位素的( )
A．化学性质相似，物理性质相同
B．化学性质相似，物理性质不同
C．化学性质不同，物理性质相同
D．化学性质不同，物理性质不同
答案 B
解析 同位素示踪法主要是利用放射性同位素与一般同位素在放射性性质上的差异，此差异属物理性质的差异。
3．在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是( )
A．催化剂 B．媒介质
C．组成元素 D．示踪原子
答案 D
解析 加入14C主要是在研究反应机理时作为示踪原子。
4．根据以下叙述，回答(1)～(2)小题。
1995年诺贝尔化学奖授予致 ( http: / / www.21cnjy.com )力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光，保护地球上的生物。氟利昂(如CCl2F2可在光的作用下分解，产生Cl原子，Cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为O3)。有关反应为
O3O2＋O Cl＋O3―→ClO＋O2 ClO＋O―→Cl＋O2 总反应：2O3―→3O2
(1)在上述臭氧变成氧气的反应过程中，Cl是( )
A．反应物 B．生成物
C．中间产物 D．催化剂
(2)O3和O2是( )
A．同分异构体 B．同系物
C．氧的同素异形体 D．氧的同位素
答案 (1)D (2)C
5．已知有机分子中同一碳原子上连接两个羟基是不稳定的，会自动脱水：
有人提出了醇氧化的两种可能过程：
①去氢氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )，失去的氢原子再和氧原子结合成水分子；
②加氧氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )，反应过程为先加氧后脱水；
请在方框中填写加氧氧化的中间产物的结构式。
要证明这两种过程哪一种是正确的，我们仍 ( http: / / www.21cnjy.com )然准备用同位素原子示踪法。用18O2和铜催化剂在一定的温度下氧化乙醇，下列有关说法中正确的是________(填字母序号)。
A．若18O只存在于产物H2O分子中，则说明醇的氧化是按①的过程进行
B．若在产物H2O分子中含有18O，则说明醇的氧化是按①的过程进行
C．若在产物乙醛分子中含有18O，则说明醇的氧化是按②的过程进行
D．若醇的氧化按②的过程进行，则18O只能存在于产物乙醛分子中
答案 AC
解析 结合题目信息，则的中间产物是，用同位素示踪法，若去氢氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )失去的氢原子再与18O结合，则18O全在水中；若发生加氧氧化过程，则18O既可能存在于中也可能存在于H2O中。
[基础过关]
一、有机化学反应机理的研究
1．化学反应的实质就是旧键的断裂和新键的生成。欲探讨发生化学反应时分子中化学键在何处断裂的问题，近代科技常用同位素示踪法。如有下列反应：
2R—14CH===CH—R′R—14CH===CH—R＋R′—14CH===CH—R′。
可以推知，化合物反应时断裂的化学键应是( )
A．①③ B．①④
C．② D．②③
答案 A
解析 根据题中反应后产物可推知断键位置及连接方式：
―→R—14CH===CH—R＋R′—14CH===CH—R′，即断键为双键两侧的键。
2．同位素示踪法可用于反应机理的研究，下列反应或转化中同位素示踪表示正确的是( )
A．2NaO2＋2H2O===4Na18OH＋O2↑
B．2KMnO4＋5HO2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋518O2↑＋8H2O
C．NH4Cl＋2H2O===NH3·2H2O＋HCl
D．K37ClO3＋6HCl===K37Cl＋3Cl2↑＋3H2O
答案 B
解析 A项中NaO2中的氧元素化合价既升 ( http: / / www.21cnjy.com )高也降低，所以生成物中既有－2价18O也有0价18O，A错；B项中KMnO4将HO2中的－1价氧原子全部氧化成18O2，B正确；C项中铵根结合水电离出的氢氧根，2H一部分进入NH3·H2O，一部分进入HCl中，C错；D中氧化还原反应为归中类型，K37ClO3中的37Cl全部进入氯气中，D错。
3．已知在水溶液中存在平衡：
，当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的产物是 ( )
( http: / / www.21cnjy.com )
答案 B
解析 因乙酸在水溶液中存在平衡，故有两种形式：
( http: / / www.21cnjy.com )
二、有机化学反应类型及其判断
4．针对下图所示的乙醇分子结构，下述关于乙醇在各种化学反应中化学键断裂情况的说法不正确的是( )
A．与醋酸、浓硫酸共热发生酯化反应时，①键断裂
B．与金属钠反应时，①键断裂
C．与醋酸、浓硫酸共热发生酯化反应时，②键断裂
D．在加热和Ag催化下与O2反应时，①、③键断裂
答案 C
解析 乙醇发生酯化反应时断裂①键，其分子中的羟基失去氢原子。
5．下列化合物中能发生氧化、酯化、加成三种反应的是( )
A．CH3CH2OH
B．CH2===CH—CH3
C．CH3—COOH
D．CH2===CH—CH2OH
答案 D
6．有机化学中取代反应的范畴很广。下列4个反应中，属于取代反应范畴的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
答案 A
解析 B属氧化反应，C属加聚反应，D属加成反应。A属硝化反应，在取代反应的范畴之内。
三、有机化学反应的应用
7．已知卤代烃可以和钠发 ( http: / / www.21cnjy.com )生反应，例如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr，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．CH2Br
B．CH2BrCH2CH2CH2Br
C．CH2BrCH2Br
D．CH3CH2CH2CH2Br
答案 B
解析 由卤代烃与钠及应的机理可知，若形成环丁烷，则卤代烃中含有四个碳原子和两个溴原子，且溴原子处于碳链的两端，符合题意的只有B项。
8．两种烃A、B取等质量完全燃烧，生成CO2的量与消耗O2的量相同，这两种烃之间的关系正确的是( )
A．可能含有C、H、O三种元素
B．一定具有相同的分子组成
C．实验式相同
D．只能是同种物质
答案 C
解析 等质量的烃A、B完全燃烧消耗O2的量与生成CO2的量相同，说明二者实验式相同，但分子组成不一定相同。
9．某烃可按1∶1的物质的量之比与氢气加成，生成 ( http: / / www.21cnjy.com )，则该烃可能的结构有( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
答案 B
解析 该烃与氢气按物质的量之比1∶1加成生成烷烃，该烃分子中含有一个碳碳双键，碳碳双键位置只有两种可能，故可能有两种结构。
[能力提升]
10．分子式为C2H4O2的结构可能有和两种，为对其结构进行物理方法鉴定，可用__________或____________。
(1)若为，则红外光谱中应该有____个振动吸收；核磁共振氢谱中应该有________个峰。
(2)若为，则红外光谱中应该有______个振动吸收；核磁共振氢谱中应该有____个峰。
答案 红外光谱法 核磁共振氢谱法
(1)4 2 (2)3 2
11．已知：①RCH2X＋H2ORCH2OH＋HX(X为卤素原子)
②多个羟基连在同一个碳原子上不稳定：
根据烷烃卤代反应和酯化反应的机理完成下列问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)写出转化成A的方程式：__________。
(2)D与A反应的方程式：__________。
答案
( http: / / www.21cnjy.com )
解析 由烷烃取代反应的机理，苯环上甲基取代产物有三种，可知C的结构简式为
，根据信息(1)(2)可知D的结构简式为。
12．如下图所示，乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加 ( http: / / www.21cnjy.com )热的条件下发生酯化反应(反应A)，其逆反应是水解反应(反应B)。反应可能经历了生成中间体(Ⅰ)这一步。
已知有机物相互转化的反应类型如下：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)如果将反应按加成、消去、 ( http: / / www.21cnjy.com )取代反应进行分类，则A～F六个反应中(将字母代号填入下列横线上)，属于取代反应的是____________；属于加成反应的是______________。
(2)中间体(Ⅰ)属于有机物的________类。
(3)如果将原料C2H5OH中的氧原子用18O标记，则生成物乙酸乙酯中是否有18O？如果将原料中羧羟基的氧原子用18O标记，则生成物H2O中的氧原子是否有18O？试简述你作此判断的理由。
答案 (1)AB CF (2)醇和醚
(3)是，理由是酯化反应的机理是羧酸脱羟基醇脱氢。是，根据羧酸提供羟基，18O会在水中发现。
解析 酯化反应属于取代反应，其逆反应也是取代反应，从乙酸与乙醇到中间体(Ⅰ)的反应C是加成反应，其逆反应为消去反应，从中间体到酯的反应分子内脱水是消去反应，其逆反应是加成反应。如果原料C2H5OH中的氧原子用18O标记，根据酯化反应的机理，18O应在酯中，不在水里；如果将原料中羧羟基的氧原子用18O标记，根据羧酸提供羟基，18O会在水中发现。
[拓展探究]
13．(1)下表为烯烃类化合物与溴发生加成反应的相对速率(以乙烯为标准)：
烯烃类化合物 相对速率
(CH3)2C===CHCH3 10.4
CH3CH===CH2 2.03
CH2===CH2 1.00
CH2===CHBr 0.04
根据表中数据，总结烯烃类化合物加溴时，反应速率与键上取代基的种类、个数间的关系：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列化合物与氯化氢加成时，取代基对速率的影响与上述规律类似，其中反应速率最慢的是______(填字母)。
A．(CH3)2C===C(CH3)2 B．CH3CH===CHCH3
C．CH2===CH2 D．CH2===CHCl
(3)烯烃与溴化氢、水加成时，产物有主次之分，例如：
( http: / / www.21cnjy.com )
下列框图中B、C、D都是相关反应中的主要产物(部分条件、试剂被略去)，且化合物B中仅有4个碳原子、1个溴原子、9个等效氢原子。
上述框图中，B的结构简式为___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____________；属于取代反应的有____________(填框图中的序号，下同)，属于消去反应的有________。
答案 (1)①键上的氢被甲基(烷基)取代，有利于加成反应；②甲基(烷基)越多，加成反应速率越大；③键上的氢被溴(卤素)取代，不利于加成反应
(2)D (3)(CH3)3CBr ①② ③
解析 (1)对比(CH3)2C===CHCH3、CH3CH===CH2、CH2===CH2发现结构上的相似点为都有
键，所不同的是双键上所连的甲基数目的差异，甲基越多，加成反应的速率越大，对比CH2===CH2、CH2===CHBr 可以发现速率变慢是由于被卤素原子取代所引起的，可知卤原子的存在不利于加成反应。(3)由图可知，A是一种烷烃，B是卤代烃，B中有4个碳原子、1个溴原子、9个等效氢原子，由等效氢(同一个碳上所连的氢是等效的，同一个碳上所连甲基上的氢是等效的)可推知B为(CH3)3CBr，C为(CH3)3COH，D为CH2===C(CH3)2，A为(CH3)3CH。第一单元 有机化学的发展与应用
[学习目标定位] 1.知道有机化学的发展 ( http: / / www.21cnjy.com )简史及发展现状，能说出有机化学发展史中做出突出贡献的几个科学家及其成就。2.知道有机化学在人类生活和社会经济发展中的作用。3.理解有机物的一般特点及与无机物的联系与区别。
1．有机化学是研究有机化合物的组成、结构、 ( http: / / www.21cnjy.com )性质、制备方法与应用的科学。有机化学所研究范围包括有机化合物的来源、结构、性质、合成、应用及有关理论和方法等。
(1)下列三种有机物都是重要的化工原料，请说明它们的主要来源：①甲烷：天然气；②乙烯：石油裂解；③苯：煤的干馏。
(2)乙醇是酒类的主要成分。乙醇可由乙烯与 ( http: / / www.21cnjy.com )水反应进行合成，反应的化学方程式是CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH，该反应类型是加成反应。
2．有下列有机物：①乙酸乙酯、②聚乙烯、③乙醇、④醋酸、⑤甲苯、⑥油脂、⑦淀粉、⑧蛋白质。回答下列问题：
(1)属于高分子化合物的是②⑦⑧；
(2)人类食物的主要营养物质是⑥⑦⑧；
(3)⑤的结构简式是，其有机物类别是芳香烃；
(4)能够发生酯化反应的是③④；
(5)能够发生水解反应的是①⑥⑦⑧；
(6)既能与钠反应，又能与碳酸钠反应的是④。
探究点一 有机化学的发展与应用
1．我国早期的化学实践活动
(1)3 000多年前已经用煤作为燃料。
(2)2 000多年前掌握了石油和天然气的开采技术。
(3)1 000多年前学会了从植物中提取染料、药物和香料等。
2．近代有机化学的形成
(1)19世纪初，瑞典化学家贝采利乌斯提出了有机化学概念，使有机化学逐渐发展成为化学的一个重要分支。
(2)1828年德国化学家 ( http: / / www.21cnjy.com )维勒首次在实验室用无机盐氰酸铵(NH4CNO)合成了有机物尿素[CO(NH2)2]，打破了早期科学家提出的“生命力论”。
(3)德国化学家李比希创立了有机化合物定量分析法和早期的“基团理论”。
(4)1848年～1874年间，关于碳 ( http: / / www.21cnjy.com )的价键、碳原子的空间结构等理论逐渐趋于完善，之后建立了研究有机化合物的官能团体系，使有机化学成为一门较完整的学科。
3．现代有机化学的发展
(1)关于有机化学结构理论的建立和有机反应机理的研究，使人们对有机反应有了新的掌控能力。
(2)红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、质谱(MS)和X射线衍射(XRD)等物理方法的引入，使有机分析达到了微量、高效、准确的程度。
(3)逆推法合成设计思想的诞生，使有机合成路线的设计实现了程序化并进入计算机设计时代，大大提高了新化合物的合成速度。
(4)有机化学还能破译并合成蛋白质 ( http: / / www.21cnjy.com )，认识并改造遗传分子，第一次从分子水平上揭示生命的奥秘。1965年，我国科学家在实验室中成功利用无机物合成了具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。
4．有机化学的应用
(1)人类衣食住行用到的天然有机化合物有糖类、油脂、蛋白质、石油、天然气、天然橡胶等。
(2)合成的有机物也广泛应用于生活中，如合成纤维、塑料、合成橡胶、合成药物等。
(3)随着社会的进步和科学技术的发 ( http: / / www.21cnjy.com )展，人类对具有特殊功能的有机物需求日益增多，如医用高分子材料、光功能材料、新型工程材料、黏合剂、新型涂料等。
(4)有机物是生命赖以存在的基础，有机物在维持生命活动过程中发挥着重要作用。
[归纳总结]
(1)有机化学发展中的重要科学家
①19世纪初，瑞典化学家贝采利乌斯首先提出“有机化学”和“有机化合物”这两个概念。
②打破无机物和有机物界限的化学家是维勒，他于1828年首次在实验室里合成了有机化合物尿素。
③世界上第一次人工合成的蛋白质是结晶牛胰岛素，它是由中国科学家于1965年合成的。
(2)有机化学的应用
[活学活用]
1．下列说法中，正确的是( )
A．有机物都是从有机体中分离出的物质
B．凡是含有碳元素的化合物都属于有机化合物
C．有机化学是研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学
D．有机化学萌发于16世纪，创立并成熟于17、18世纪
答案 C
解析 有机物既可以从有机体中分离提取，也可由 ( http: / / www.21cnjy.com )无机物人工合成，选项A错误；有机物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、Na2CO3、CaC2等含有碳元素的化合物就属于无机物，选项B错误；有机化学就是研究有机物的组成、结构、性质、制备方法和应用的科学，选项C正确；有机化学萌发于17世纪，创立并成熟于18、19世纪，选项D错误。
2．下列事件表明有机化学成为一门独立化学分支的是( )
A．1828年德国化学家维勒首次在实验室里合成了尿素
B．19世纪初，瑞典化学家贝采利乌斯首次使用“有机”一词，并提出了“有机化学”和“有机化合物”的概念
C．1965年我国科学家人工合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素
D．1830年，德国化学家李比希创立了有机化合物的定量分析方法
答案 B
解析 有机化学作为一门独立 ( http: / / www.21cnjy.com )的化学分支，开始进入科学研究领域是从瑞典化学家贝采利乌斯首先使用“有机”一词开始的。1806年贝采利乌斯首先把从生物有机体中取得的一些物质同天然矿物质区别开来，提出“有机化合物”的概念。
理解感悟 (1)要掌握有 ( http: / / www.21cnjy.com )关化学发展史中提到的重要科学家。如原子学说的奠基人道尔顿；推翻了错误的燃素学说的拉瓦锡；首次提出“有机化学”和“有机化合物”概念的贝采利乌斯；第一次用无机物合成有机物的维勒；创立有机化学元素分析法的李比希；将化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系的门捷列夫；分子学说的创立者阿伏加德罗等；
(2)可通过查阅有关资料，了解化学发展史上的著名科学家对化学发展的重要贡献。
探究点二 有机物与无机物的比较
1．绝大多数的含碳化合物，在结构、性质 ( http: / / www.21cnjy.com )上都与有机体中存在的糖类、油脂、蛋白质和染料等化合物相似。因此，常把这些含碳化合物叫做有机化合物(简称有机物)；除有机物外，其他的化合物叫做无机化合物(简称无机物)，通常把单质划归为无机物。
2．有机物与无机物在性质上也有明显区别：
性质 有机物 无机物
溶解性 多数不溶于水，而溶于有机溶剂 部分溶于水，而不溶于有机溶剂
耐热性 多数不耐热，熔点较低 多数耐热，难熔化，熔点比较高
可燃性 多数可燃 多数不可燃
电离性 多数是非电解质 多数是电解质
化学反应 比较复杂，副反应多，反应速率慢 比较简单，副反应少，反应速率快
3.在种类上，有机物远远超过无机物，目前已知的有机物已超过4_000万种，而且从1995年起每年新发现和新合成的有机物又超过百万种。
[归纳总结]
(1)以是否含有碳元素为标准来划分有机 ( http: / / www.21cnjy.com )物和无机物的物质分类方法也有一定的局限性，如CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等物质，虽然含有碳元素，但它们的组成和性质跟无机物相似，一般将它们视为无机物。
(2)有机物与无机物无绝对界限，两者在一定条件下可以互相转化。
[活学活用]
3．下列物质中，不属于有机物的是( )
A．氰化钠(NaCN)
B．醋酸(CH3COOH)
C．丙烷(CH3CH2CH3)
D．乙醇(CH3CH2OH)
答案 A
解析 有机物是指世界上绝大多数的含 ( http: / / www.21cnjy.com )碳化合物，组成有机物的元素除主要含碳外，通常还含有氢、氧、硫、磷、氮、卤素等。因此，有机物中一定含有碳元素，而其他元素则是不确定的，但对于碳的氧化物、碳酸及其盐、氰化物、硫氰化物、碳化物等少量含碳元素的化合物，由于其组成和性质都跟无机物相似，故仍属无机物。
4．下列选项中，正确的是( )
A．有机物都是共价化合物
B．易溶于酒精、汽油等的物质一定是有机物
C．有机物在一定条件下都能够相互转化
D．有机物与无机物在性质上的差别不是绝对的
答案 D
解析 有机物分子里各原子间大多以共价键结 ( http: / / www.21cnjy.com )合为共价化合物，但也有形成离子键的离子化合物，如CH3COONa、HCOONH4等；易溶于酒精、汽油的物质既可能是有机物(如苯、乙酸乙酯等)，也可能是无机物(如Br2、I2等)；有机物之间的反应是很复杂的，有的有机物之间在一定条件下可以相互转化，有的有机物之间则不能相互转化；有机物与无机物之间没有绝对的界限，在性质上的差别很大，有的性质相似，有的性质不同。
( http: / / www.21cnjy.com )
1．首次提出了“有机化学”概念的化学家是( )
A．李比希 B．维勒
C．舍勒 D．贝采利乌斯
答案 D
解析 李比希创立了有机物定量分析法， ( http: / / www.21cnjy.com )提出了早期的“基团理论”；维勒首次合成尿素；舍勒主要从事有机物的提取。提出“有机化合物”和“有机化学”概念的是瑞典化学家贝采利乌斯，故D正确。
2．下列叙述：①我国科学家在世界上第一 ( http: / / www.21cnjy.com )次人工合成结晶牛胰岛素；②最早发现电子的是英国科学家道尔顿；③创造联合制碱法的是我国著名科学家侯德榜；④首先制得氧气的是法国科学家拉瓦锡，其中正确的是( )
A．只有① B．①和③
C．①②③ D．①②③④
答案 B
3．下列说法中正确的是( )
A．有机物都是从有机体中分离出来的物质
B．有机物和无机物不能相互转化
C．有机物一般难溶于水，易溶于有机溶剂
D．有机物不具备无机物的性质
答案 C
解析 现代科技发展已经能制造出自然界中没有的物质，打破了无机物和有机物的界线，有机物和无机物可以相互转化。
4．1828年，填平无机物与有机物间鸿沟的科学巨匠维勒将一种无机盐直接转变为有机物尿素[CO(NH2)2]，维勒使用的无机盐是( )
A．NH4NO3 B．(NH4)2CO3
C．CH3COONH4 D．NH4CNO
答案 D
解析 无机盐直接转变为尿素[CO(NH2)2]，根据元素守恒，该无机盐的分子式为CH4N2O。符合该要求的只有D项。
5．回答下列问题
(1)1830年，德国化学家__________创立了有机化合物的________________________。
(2)有机化学还能破译并合成________，认识并改变____________，从分子水平上揭示生命的奥秘。
(3)举两例说明无机物转化为有机物
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
答案 (1)李比希 定量分析方法
(2)蛋白质 遗传分子
(3)①NH4CNOCO(NH2)2 ②CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑
[基础过关]
一、有机化学的发展历程
1．下列说法中，正确的是( )
A．有机物就是有生命的物质
B．有机物都是从有机体中分离出来的物质
C．有机化学就是以有机物为研究对象的学科
D．有机化学萌发于16世纪，创立并成熟于17、18世纪
答案 C
解析 有机物不一定是有生命的物质，选项A错 ( http: / / www.21cnjy.com )误；有机物既可以从有机体中分离提取，也可以人工合成，选项B错误；有机化学就是以有机物为研究对象的学科，其研究范围包括有机物的来源、结构、性质、合成、应用及有关理论和方法等，选项C正确；有机化学萌发于17世纪，创立并成熟于18、19世纪，选项D说法错误。
2．下列关于著名化学家的名字、国籍及主要贡献的对应关系中，不正确的是( )
选项 科学家 国籍 主要贡献
A 贝采利乌斯 瑞典 首先提出“有机化学”和“有机化合物”的概念
B 维勒 德国 首次人工合成了有机物尿素
C 李比希 法国 创立了有机物的定量分析方法
D 门捷列夫 俄国 发现元素周期律
答案 C
解析 在有机化学的发展史上， ( http: / / www.21cnjy.com )瑞典化学家贝采利乌斯于19世纪初首先提出“有机化学”和“有机化合物”这两个概念；德国化学家维勒于1828年首次在实验室里人工合成了有机物尿素；德国化学家李比希创立了有机物的定量分析方法，基于他们的贡献，使有机化学成为一门较完整的学科。此外，俄国化学家门捷列夫于1869年发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系，这些著名的科学家都是我们学习的榜样。
3．2002年利用“质谱分析法”和“核 ( http: / / www.21cnjy.com )磁共振技术”等对生物大分子进行研究并作出重要贡献的科学家被授予了诺贝尔化学奖。下列物质中，属于生物大分子的是( )
A．乙醇 B．葡萄糖 C．氨基酸 D．蛋白质
答案 D
解析 此处的生物大分子属于有机高分子， ( http: / / www.21cnjy.com )有机高分子的相对分子质量应在10 000以上，葡萄糖和氨基酸分子虽然较复杂，但仍达不到有机高分子的标准，因此应选择蛋白质。
二、有机物的组成和性质
4．下列关于有机物的说法中正确的是( )
A．凡是含碳元素的化合物都属于有机化合物
B．有机化合物只能从有机体中提取，不能利用矿物质来合成有机化合物
C．易溶于汽油、酒精等有机溶剂的物质一定是有机物
D．有机物和无机物之间无明显的界限，它们之间有可能相互转化
答案 D
解析 有机物一定含有碳元素，但含有碳元素 ( http: / / www.21cnjy.com )的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、Na2CO3就不是有机物；有机物既可以从有机体中提取，也可以利用矿物质合成；易溶于汽油、酒精等有机溶剂的物质既可能是有机物，如CH4易溶于汽油，乙酸易溶于酒精，也可能是无机物，如Br2、I2易溶于汽油、酒精等有机溶剂；有机物与无机物之间无明显的界限划分，它们在一定条件下有可能相互转化。
5．下列说法中，正确的是( )
A．有机物只能从动植物的有机体中提取
B．有机物大多难溶于水，而易溶于有机溶剂
C．有机物受热不易分解，且不易燃烧
D．有机物都是非电解质，不易导电，且熔点较低
答案 B
解析 有机物既可以从动植物的有机体内提取，也 ( http: / / www.21cnjy.com )可以用人工方法合成；大多数有机物不耐热，受热易分解，易燃烧；大多数有机物是非电解质，不易导电，且熔点较低。
6．下列说法中不正确的是( )
A．有机物都是共价化合物，它们都是非电解质
B．有机物中一定含有碳元素，含有碳元素的物质不一定是有机物
C．有机物参与的反应一般比较复杂，速率较慢，且伴有副反应发生
D．维勒用无机物合成尿素，突破了无机物与有机物的界限
答案 A
解析 有机物多数是非电解质，如苯、乙醇等；但有些有机物属于电解质或离子化合物，如乙酸为电解质，乙酸钠为离子化合物，属于强电解质。
7．尿素是第一种人工合成的有机物，下列关于尿素的叙述中不正确的是( )
A．尿素是一种氮肥
B．尿素是人体新陈代谢的一种产物
C．尿素属于共价化合物
D．尿素是一种酸性物质
答案 D
解析 尿素是氨基氮肥，是人体代谢的产物，通过共价键结合。
三、有机物在日常生活中的应用
8．现代建筑装饰材料日新月异，更新换代很快，但都有一个共同的特点就是易燃，易引发火灾。由此判断现代建筑装饰材料的主要成分是( )
A．硅酸盐 B．大理石
C．有机物 D．金属化合物
答案 C
解析 有机物多数易燃，而硅酸盐、大理石、金属化合物都难于燃烧。
9．所谓“乙醇汽油”就是在汽油里加入适量的乙醇混合而成的一种燃料。下列有关叙述错误的是( )
A．乙醇汽油是一种新型的化合物
B．汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放
C．工业上常用裂化的方法提高汽油的产量
D．用玉米、高粱发酵可以制得乙醇
答案 A
解析 乙醇汽油是混合物而不是化合物，乙醇属于清洁(绿色)能源，使用乙醇汽油可减少有害气体的排放。
10．下列叙述错误的是( )
A．合金材料中可能含有非金属元素
B．人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物
C．加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性
D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
答案 B
解析 合金是由两种或两种以上的金属或 ( http: / / www.21cnjy.com )金属与非金属熔合而成的，A正确。光导纤维主要成分是SiO2，属于无机物，B错误。加热能使蛋白质变性；CO、NO能转化为CO2、N2，C、D均正确。
[能力提升]
11．据估计，地球上的绿色植物通过光合 ( http: / / www.21cnjy.com )作用每年能结合来自CO2中的碳1 500亿吨和来自水中的氢250亿吨，并释放4 000 亿吨氧气。光合作用的过程一般可用下式表示：
CO2＋H2O＋微量元素(P、N等)(蛋白质、碳水化合物、脂肪等)＋O2
下列说法不正确的是( )
A．某些无机物通过光合作用可转化为有机物
B．碳水化合物就是碳和水组成的化合物
C．叶绿素是光合作用的催化剂
D．增加植被，保护环境是人类生存的需要
答案 B
解析 碳水化合物是指分子式符合Cn(H2O)m形式的化合物，并不是指由碳和水组成的化合物。
12．下列关于有机物的说法正确的是( )
A．将甲烷通入溴水中能发生取代反应
B．乙烯双键中的一个键可以断裂，容易发生加成反应
C．乙酸是一种重要的有机酸，是一种无色无味的液体
D．由于乙醇的密度比水小，所以乙醇中的水可以通过分液的方法除去
答案 B
解析 甲烷只能与卤素单质发生取代反应而不 ( http: / / www.21cnjy.com )能与其溶液反应；乙酸有刺激性气味；分液可用于互不相溶的液体混合物，而乙醇易溶于水，不能用分液法分离。
13．用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构简式为
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)从有机物的类别来看它应该属于______(填字母)。
A．烃 B．烯烃
C．烷烃 D．烃的衍生物
(2)写出该物质的分子式：____________________。
(3)该化合物易发生反应的类型是____________________________________________。
答案 (1)D (2)C6H4S4 (3)加成反应
解析 (1)分子中除含C、H元素外，还含有S元素，应属烃的衍生物。
(3)因分子中含，易发生加成反应。
14．醋的食用在我国有悠久的历史，人们常说的“生活开门七件事，柴米油盐酱醋茶”中就有醋，说明醋在人类生活中的重要性。
(1)早在原始社会末期，我国人民就 ( http: / / www.21cnjy.com )学会了用谷物酿酒，但是酒在空气中长期放置就会出现“坏酒”(酸酒)现象，写出产生“坏酒”现象的化学方程式__________________________，
该反应的反应类型为____________。
(2)醋能溶解食品中含钙、磷、铁等元 ( http: / / www.21cnjy.com )素的物质，增进人体对所需元素的吸收，写出醋酸的电离方程式________________________________________________________________。
(3)醋在日常生活中多有妙用，如用醋能 ( http: / / www.21cnjy.com )洗去铝锅、铜器、铁制品表面的锈迹，清除水壶中的水垢(假设其主要成分是CaCO3)，洗涤尿迹、烟熏迹、果渍和汗渍等。写出醋酸除水垢的离子方程式________________________________________________________________。
(4)做菜时既加醋又加酒可以 ( http: / / www.21cnjy.com )增加菜的香味，其原因是生成了酯类物质，写出该反应的化学方程式______________________，该反应的类型是___________________________________。
答案 (1)CH3CH2OH＋O2CH3COOH＋H2O 氧化反应
(2)CH3COOH??CH3COO—＋H＋
(3)CaCO3＋2CH3COOH===2CH3COO—＋Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(4)CH3CH2OH＋CH3COOH
CH3COOCH2CH3＋H2O 酯化反应(或取代反应)
解析 (1)酒中的主要成分 ( http: / / www.21cnjy.com )乙醇(C2H5OH)受微生物的作用，被空气中的氧气(O2)氧化而变成醋酸(CH3COOH)，就会出现“坏酒”现象。(2)醋酸呈弱酸性，可以使含钙、磷、铁等元素的物质溶解生成可溶性物质，增进人体对所需元素的吸收；(3)醋酸可以和CaCO3发生复分解反应生成可溶性醋酸盐而将水垢除去；(4)做菜时醋酸和酒精发生酯化反应生成少量的有香味的乙酸乙酯。
[拓展探究]
15．德国化学家柯尔贝(Kolbe,181 ( http: / / www.21cnjy.com )8－1884)花了7年心血，用氯气、氢气等无机物，在1845年合成了醋酸，用事实支持了维勒的结论。他合成醋酸的方法如下：
①C＋2SCS2
②CS2＋3Cl2Fe,CCl4＋S2Cl2
③2CCl4CCl2==CCl2＋2Cl2
④CCl2CCl2＋2H2O＋Cl2―→CCl3COOH＋3HCl
⑤CCl3COOH＋3H2CH3COOH＋3HCl
(1)从无机物合成有机物的角度看，第________个反应就实现了目标。
(2)五步反应是否都是氧化还原反应__________，理由是________________________
________________________________________________________________________。
(3)反应⑤的类型是__________________。
答案 (1)① (2)是 均有化合价的变化 (3)取代反应
解析 (1)CS2是一种常见的有机溶剂；(2 ( http: / / www.21cnjy.com ))根据反应前后元素化合价是否发生变化判断反应是否为氧化还原反应。对本题来说，最直观就是看是否有单质参加反应或是否有单质生成；(3)反应⑤的反应过程可看作是—CCl3上的三个—Cl被三个—H取代后生成了—CH3。第二单元 科学家怎样研究有机物
第1课时 有机化合物组成和结构的研究
[学习目标定位] 1.知道有机化合物组成的研究方法，学会如何确定最简式。2.知道有机化合物结构的研究方法及李比希提出的“基团理论”。
1．物质是由元素组成的。由一种元素组成的纯净物，称为单质，由两种或两种以上元素组成的纯净物称为化合物。
(1)元素以单质形式存在的称为游离态，以化合物形式存在的称为化合态。
(2)同一种元素在组成单质时，有的元素只能形成一种单质，有的元素则可形成多种单质。
(3)不同种元素在组成化合物时也有类似的现象，如Na和Cl，只能组成NaCl，Fe和O则可以组成FeO、Fe2O3、Fe3O4等。
(4)在已知的元素中形成化合物种类最多的元素是碳元素。
2．科学家研究有机化合物的 ( http: / / www.21cnjy.com )组成时，需要知道该化合物由哪些元素组成，各元素的质量分数是多少，由此就能够知道有机化合物的最简式(实验式)。它和分子式的区别：
(1)最简式是表示化合物分子中所含各元素原子个数的最简单整数比的式子；
(2)分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子；
(3)二者中各元素的质量分数相等，可能不同的是原子个数。
3．实验测得某碳氢化合物A中， ( http: / / www.21cnjy.com )含碳80%，含氢20%，该化合物的最简式为CH3。又测得该化合物的相对分子质量是30，该化合物的分子式为C2H6。
探究点一 有机化合物组成的研究
1．鉴定有机物中含有哪些元素(定性分析)
(1)将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。
(2)若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O( ( http: / / www.21cnjy.com )使无水CuSO4变蓝)和CO2(使澄清石灰水变浑浊)，则该有机物中一定含有的元素是C、H，可能含有的元素是O。
(3)判断是否含氧元素，可先求出产物 ( http: / / www.21cnjy.com )CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中不含氧元素，否则有机物中含氧元素。
(4)其他元素也可用不同 ( http: / / www.21cnjy.com )的实验方法分别测定，如用钠融法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素。用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为绿色。
2．确定有机物中各元素的质量分数(李比希定量分析)
(1)先用红热的CuO作氧化剂，将仅含C、H、O元素的有机物氧化，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉剂吸收生成的水和二氧化碳；
(2)根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢元素和碳元素的质量，剩余则为氧元素的质量；
(3)最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数。
3．仪器分析法
人们常借助元素分析仪来确 ( http: / / www.21cnjy.com )定有机物的组成。优点是：自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。
[归纳总结]
(1)确定有机物元素组成的方法有：化学实验法(李比希法、钠融法、铜丝燃烧法等)、仪器分析法。
(2)李比希燃烧法
有机化合物水＋二氧化碳测定水和CO2的质量―→得出原有机化合物中氢、碳元素的质量―→确定有机化合物中碳、氢的质量分数
[活学活用]
1．将铜丝上蘸上有机样品后，放在酒精灯火焰上燃烧，看到火焰呈绿色，则该有机物中含有( )
A．S元素 B．P元素
C．N元素 D．X(卤族元素)
答案 D
2．某化合物6.4 g在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是( )
A．该化合物仅含碳、氢两种元素
B．该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2
C．无法确定该化合物是否含有氧元素
D．该化合物中一定含有氧元素
答案 D
解析 由题中数据可知n(CO2)为0 ( http: / / www.21cnjy.com ).2 mol，n(H2O)为0.4 mol，所以m(C)＋m(H)＝3.2 g<6.4 g，故该化合物中还含有氧元素，n(O)＝0.2 mol，该化合物最简式可表示为CH4O。
理解感悟 有机物中氧元素的测定通常是根 ( http: / / www.21cnjy.com )据有机物中其他元素的质量或质量分数与总体进行比较，然后判断是否含有氧元素，若各质量分数之和为1或各元素质量之和与试样质量相等则无氧；若质量不等或质量分数之和小于1则含有氧。
探究点二 有机化合物结构的研究
1．阅读下列材料，回答问题：
红外光谱(infrared spectr ( http: / / www.21cnjy.com )oscopy)中不同频率的吸收峰反映的是有机物分子中不同的化学键或官能团的吸收频率，因此从红外光谱可以获得有机物分子中含有何种化学键或官能团的信息。
核磁共振氢谱(nuclear magn ( http: / / www.21cnjy.com )etic resonance spectra)中有多少个峰，有机物分子中就有多少种处在不同化学环境中的氢原子；峰的面积比就是对应的处于不同化学环境的氢原子的数目比。
(1)红外光谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子含有的化学键或官能团。
(2)核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子有几种不同类型的氢原子及各自的数目。
(3)分析乙醇和甲醚的核磁共振氢谱，填写下表：
乙醇 甲醚
核磁共振氢谱
结论 氢原子类型＝吸收峰数目＝3；不同氢原子的个数之比＝不同吸收峰的面积之比＝2∶1∶3 氢原子类型＝吸收峰数目＝1；只有一种类型的氢原子
2.根据题给条件，确定有机物的结构
(1)烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为CH3—CH==CH2。
(2)实验测得某醇1 mol与足量钠反应可得1 mol气体，该醇分子中含羟基的个数是2。
(3)烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是 ( http: / / www.21cnjy.com )。
(4)化学式为C2H8N2的有机物经实验测定知，其分子中有一个氮原子不与氢原子相连，则确定其结构简式为 ( http: / / www.21cnjy.com )。
[归纳总结]
(1)有机物分子结构的确定方法
①物理方法
a．红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。
b．核磁共振氢谱：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。
氢原子的类型＝吸收峰数目
不同氢原子个数之比＝不同吸收峰面积之比
②化学方法
a．根据价键规律，某些有机物只存在一种结构，可直接由分子式确定结构。
b．官能团的特征反应→定性实验→确定有机物中可能存在的官能团。
c．通过定量实验，确定有机物中的官能团及其数目。
(2)质谱法可以测定有机物的相对分子质量，在 ( http: / / www.21cnjy.com )质谱图中，最大的质荷比就是有机物的相对分子质量。根据相对分子质量和最简式可以确定有机物的分子式。
[活学活用]
3．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
答案 C
解析 有机物中含有几种不同类型 ( http: / / www.21cnjy.com )的氢原子，在核磁共振氢谱上就出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。
4．某有机物X由C、H、O三种元素 ( http: / / www.21cnjy.com )组成，它的红外吸收光谱表明有羟基O—H键、C—O键的烃基上C—H键的红外吸收峰。X的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2(其中羟基氢原子数为3)，X的相对分子质量为92，试写出X的结构简式：
________________________________________________________________________。
答案
解析 由红外吸收光谱判断X应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断X分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3(两种类型氢原子)，则烃基氢原子数为5且有两种类型。由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：＝3。故分子式为C3H8O3。羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为。
有机物结构的确定方法思路
1．能够测出有机化合物分子中所处不同化学环境里的氢原子数目的仪器是( )
A．核磁共振仪 B．红外光谱仪
C．紫外光谱仪 D．质谱仪
答案 A
解析 核磁共振仪的作用是测某元素原子的种类，若为氢谱则测的就是等效氢的种类。
2．利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可以初步判断该有机物分子拥有的( )
A．同分异构体数 B．原子个数
C．基团种类 D．共价键种类
答案 C
解析 红外光谱的作用是判断化合物中的基团种类，如烃基种类、官能团种类等。
3．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是( )
①X中含碳质量分数 ②X中含氢质量分数 ③X在标准状况下的体积 ④质谱确定X的相对分子质量 ⑤X的质量
A．①② B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤
答案 B
解析 由C、H的质量分数可推出O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。
4．在相同状况下，相同体积的两种烃蒸气，完全燃烧生成的CO2的体积比为1∶2，生成水的体积比为2∶3，则这两种烃可能的组合是(写分子式)：
(1)______________和______________；
(2)______________和______________；
(3)______________和______________。
答案 (1)CH4 C2H6 (2)C2H4 C4H6 (3)C3H8 C6H12
解析 相同状况下，相同体积烃蒸气物质的量相同 ( http: / / www.21cnjy.com )，完全燃烧生成CO2的体积之比为1∶2，生成水的体积之比为2∶3，可设这两种烃的分子式分别为CnH2m、C2nH3m，所以满足通式的有CH4和C2H6，C2H4和C4H6，C3H8和C6H12。
5．为测定某有机物A的结构，设计了如下实验 ( http: / / www.21cnjy.com )：①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成了0.1 mol CO2和2.7 g H2O；②用质谱仪实验得质谱图如下左；③用核磁共振仪处理该化合物得核磁共振氢谱图如下右，图中三个峰的面积比为1∶2∶3。试回答下列问题：
(1)有机物A的相对分子质量为__________。
(2)有机物A的实验式为____________。
(3)根据A的实验式________(填“能”或“不能”)确定A的分子式。
(4)A的分子式为________，结构简式为________。
答案 (1)46 (2)C2H6O (3)能
(4)C2H6O CH3CH2OH
解析 质谱图中最大质荷比即为有机物的相对分子 ( http: / / www.21cnjy.com )质量，所以根据质谱图可知A的相对分子质量为46。2.3 g A完全燃烧生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，则可计算出A的分子式为(C2H6O)n，即A的实验式为C2H6O。由于H原子已经饱和且A的相对分子质量为46，所以该实验式就是分子式。根据核磁共振氢谱图可知，A中有三种化学环境不同的H原子且数目之比为1∶2∶3，又因为A的通式符合饱和一元醇的通式，所以A的结构简式为CH3CH2OH。
[基础过关]
一、有机物组成元素的确定
1．分析有机物可以应用元素分析仪进行。下列有关元素分析 仪的说法中，错误的是( )
A．试样在氧气流中被加热到950～1 200 ℃充分燃烧，该仪器可对燃烧产物自动进行分析
B．该仪器不仅可以分析试样中常见元素的含量，还可以测定试样分子的空间结构
C．使用该仪器时，所需样品量小，分析速度快，试样可以是易挥发或难溶的有机物
D．将该仪器与计算机连接，可以实现对试样检测数据存储、统计和形成分析报告
答案 B
解析 元素分析仪只能确定元素组成而不能确定结构。
2．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，则下列说法中正确的是( )
A．分子中C、H、O个数比为1∶2∶3
B．分子中C、H个数比为1∶4
C．分子中含有氧元素
D．此有机物的最简式为CH4
答案 B
解析 由n(CO2)∶n(H2O)＝1∶2仅能得出n(C)∶n(H)＝1∶4，不能确定是否含O。
3．验证某有机物属于烃，完成的实验内容应是( )
A．只需测定分子中C、H原子个数之比
B．只要证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2
C．只需测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比
D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案 D
解析 验证某有机物属于烃需证明该有机物只含有C、H两种元素，选项D所述能满足该
要求。
二、有机物分子式的确定
4．某化合物由碳、氢两种元素组 ( http: / / www.21cnjy.com )成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下，11.2 L此气态化合物的质量为14 g，则该化合物的分子式为( )
A．C2H4 B．C2H6 C．C3H6 D．C4H8
答案 A
解析 由已知条件可以求出该化合物的摩尔质量：
M＝＝28 g·mol－1，
由含碳量及含氢量可知：
N(C)＝≈2，
N(H)＝≈4，
所以分子式为C2H4。
5．一定量有机物完全燃烧后，将燃烧产物通过足 ( http: / / www.21cnjy.com )量的石灰水，过滤后得到白色沉淀10 g，但称量滤液时只减少2.9 g，则此有机物不可能是( )
A．C2H5OH B．C4H8O2
C．C2H6 D．C2H6O2
答案 B
解析 n(CO2)＝n(C ( http: / / www.21cnjy.com )aCO3)＝＝0.1 mol。则通入石灰水中的CO2质量为4.4 g，则石灰水应减少5.6 g，题目中只减少2.9 g所以应同时生成2.7 g水。由此可计算n(H)＝×2＝0.3 mol。所以C、H元素物质的量之比为1∶3，与含氧多少无关，只有B选项符合
题意。
6．若1 mol某气态烃CxHy完全燃烧，需消耗3 mol O2，则( )
A．x＝2，y＝2 B．x＝2，y＝4
C．x＝3，y＝6 D．x＝3，y＝8
答案 B
解析 由烃CxHy燃烧通式 ( http: / / www.21cnjy.com )CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O知，1 mol烃燃烧后需(x＋) mol O2，将各选项代入即可求得。
三、有机物结构的确定
7．鉴别二甲醚和乙醇可采用化学方法或物理方法，下列鉴别方法中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
答案 B
解析 质谱法是用于测定相对分子质量的。
8．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成 ( http: / / www.21cnjy.com )，其红外光谱图只有C—H 键、O—H键、C—O键的振动吸收峰，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是( )
A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3
C．CH3CH2OH D．CH3COOH
答案 B
解析 由题意，该有机物分子中含有的官能团只有羟基，A项中没有羟基，C项中相对分子质量小于60，D中还存在CO键，均不符合要求。
9．科学家最近在－100 ℃的低温下合成 ( http: / / www.21cnjy.com )了一种烃X，红外光谱和核磁共振氢谱表明其分子中的氢原子所处的化学环境没有区别，根据分析，绘制了该分子的球棍模型如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．该分子的分子式为C5H4
B．该分子中碳原子的化学环境有2种
C．该分子中的氢原子分布在两个相互垂直的平面上
D．该分子中只有C—C键，没有CC键
答案 D
解析 由题图所示可知该烃的分子式为 ( http: / / www.21cnjy.com )C5H4，碳原子化学环境有2种(中间和上下碳原子不同)，碳原子所成化学键数目(以单键算)为4，但上下碳原子只和3个原子相连，所以碳和碳中间应该有双键。
10．燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确的是( )
A．该有机物分子的结构简式一定为CH3—CH3
B．该有机物中碳、氢元素原子数目之比为1∶3
C．该有机物分子中不可能含有
D．该有机物分子中可能含有氧原子
答案 A
解析 n(有机物)∶n(CO2)∶ ( http: / / www.21cnjy.com )n(H2O)＝0.1 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶2∶3，所以n(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故该有机物的分子式为C2H6Ox。
[能力提升]
11．某种有机物在气态时对H ( http: / / www.21cnjy.com )2的相对密度为30，充分燃烧3.0 g 此有机物可得3.36 L二氧化碳(标准状况)和3.6 g水，此有机物能与金属钠反应。
(1)该有机物的分子式是____ ( http: / / www.21cnjy.com )______________________________________________________。
(2)该有机物的结构简式是________________________________________________________。
答案 (1)C3H8O (2)CH3CH2CH2OH或
解析 根据题意可得：Mr＝30×2＝60。
有机物中各元素的质量为
m(C)＝×12 g·mol－1＝1.8 g，
m(H)＝×2×1 g·mol－1＝0.4 g，
m(O)＝3.0 g－1.8 g－0.4 g＝0.8 g。
则有机物分子中
N(C)＝÷＝3，
N(H)＝÷＝8，
N(O)＝÷＝1。
故得分子式为C3H8O。正好符合饱和一元醇和醚的通式，由于该有机物能和钠反应，则该有机物属于醇类。综上所述，该有机物的结构简式为CH3CH2CH2OH或。
12．有机物B的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如下：
试推测该有机物的可能结构：________________________________________________。
答案 CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3
解析 根据红外光谱图所示，该有机物有下列特征基团：不对称—CH3、、，结合分子式C4H8O2可知，该有机物可能为酯或含羰基的醚。有如下几种结构：
、CH3CH2COOCH3、 CH3COOCH2CH3。
思维启迪 利用红外光谱可测知有机物中含有的化学键或官能团的种类，利用核磁共振氢谱可测知有机物中氢原子的种类，二者结合可推测有机物的结构。
13．三聚氰胺最早被李比希于1834 ( http: / / www.21cnjy.com )年合成，它有毒，不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知，三聚氰胺分子中，氮元素的含量高达66.67%，氢元素的质量分数为4.76%，其余为碳元素。它的相对分子质量大于100，但小于150。试回答下列问题：
(1)分子式中原子个数比N(C)∶N(H)∶N(N)＝__________________________。
(2)三聚氰胺分子中碳原子数为________，理由是___________________________________
(写出计算式)。
(3)三聚氰胺的分子式为_________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(4)若核磁共振氢谱显示只有1个吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )峰，红外光谱表征有1个由碳氮两种元素组成的的六元杂环。则三聚氰胺的结构简式为__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)1∶2∶2
(2)3 ＜N(C)＜，即2.4＜N(C)＜3.6，又N(C)为正整数，所以N(C)＝3
(3)C3H6N6
(4)
CNH2NNCNH2NCNNH2
解析 (1)N(C)∶N(H)∶N(N)＝∶∶≈1∶2∶2。
(2)＜N(C)＜，
即2.4＜N(C)＜3.6，又N(C)为正整数，所以N(C)＝3。
(3)因为N(C)∶N(H)∶N(N)＝1∶2∶2，又N(C)＝3。所以，分子中N(C)、N(H)、N(N)分别为3、6、6。
(4)核磁共振氢谱显示只 ( http: / / www.21cnjy.com )有1个吸收峰，说明是对称结构，这6个H原子的环境相同，又碳为四价元素，氮为三价元素，六元环中C、N各有3个原子交替出现。
[拓展探究]
14．为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验。
(1)将一定量的有机物A置 ( http: / / www.21cnjy.com )于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质的实验式是___________________________________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的 ( http: / / www.21cnjy.com )相对分子质量，得到如图所示的质谱图，则其相对分子质量为__________________，该物质的分子式是_______________________________________。
(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式
________________________________________________________________________。
(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不 ( http: / / www.21cnjy.com )同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如：甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3，有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图1所示：
经测定，有机物A的核磁共振氢谱图如图2所示，则A的结构简式为
________________________________________________________________________。
答案 (1)C2H6O
(2)46 C2H6O (3)CH3CH2OH、CH3—O—CH3
(4)CH3CH2OH
解析 (1)据题意有n(H2O)＝0. ( http: / / www.21cnjy.com )3 mol，则有n(H)＝0.6 mol；n(CO2)＝0.2 mol，则有n(C)＝0.2 mol。据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3 mol＋2×0.2 mol－2×＝0.1 mol，则N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O。(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式为C2H6O可知A为饱和化合物，可推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知：A有三种不同类型的H原子，CH3OCH3只有一种类型的H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。2 确定有机物结构式的思路和方法
1．确定有机物结构式的一般思路
物质的结构决定物质的性质，物质的性质又反映 ( http: / / www.21cnjy.com )其结构特点。因此确定有机物的结构，主要是利用物质所具有的特殊性质来确定该物质所具有的特殊结构，即主要确定该物质的官能团。
2．确定有机物结构式的基本方法
(1)根据价键规律确定，某些有机物根据价键 ( http: / / www.21cnjy.com )规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式。例如C2H6，根据碳元素为4价，氢元素为1价，碳碳可以直接连接，可知只有一种结构：CH3CH3；同理CH4O，由价键规律，CH4O也只有一种结构：CH3OH。
(2)通过定性实验确定
实验→有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。
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有机物可能是苯的同系物等。
(3)通过定量实验确定
①通过定量实验确定有机物的官能团，如乙醇结构式的确定；
②通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明该醇分子含2个—OH。
(4)根据实验测定的有机物的结构片断“组装”有机物
实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律如价键规律、性质和量的规律等来对其进行“组装”和“拼凑”。
(5)可用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，再确定结构式。
[特别提示] ①确定有机物的一般步骤：
先确定有机物的分子式；再根据分子式及化合价书写可能的结构式；通过实验检测出的数据计算或依据其特殊的化学性质来确定其结构式。
②某些特殊组成的实验式，可根据其组成特点直 ( http: / / www.21cnjy.com )接确定其分子式，如实验式为CH3的有机物，其分子式为C2H6时，氢原子已达到饱和；实验式为CH3O的有机物，其分子式为C2H6O2。
【典例2】 某纯净有机物A的红外光谱表征到和的存在，经质谱仪、核磁共振仪得到下列质谱图和核磁共振氢谱图：
(1)该有机物的分子式为____________________________________________________。
(2)该有机物的结构简式为__________________________________________________。
解析 质谱仪得到的质谱图中最大质荷比即为该有机物的相对分子质量，所以该有机物的相对分子质量为70。该有机物的核磁共振氢谱图显示环境不同的氢原子有4种，且H原子个数比为2∶1∶1∶2，故H原子总数量至少是6个。红外光谱表征到碳碳双键()和羰基()的存在。由氧原子数确定：若有2个O原子，则有70－32＝38，C原子为3个时，只能有2个H原子，C原子为2个时，有14个H原子，过饱和，且与强度比2∶1∶1∶2的4种环境不同的氢原子矛盾。因此，氧原子数为1。 ( http: / / www.21cnjy.com )的式量为52，余基式量为70－52＝18，若H原子总数为6，则18－6＝12，说明还有1个碳原子，因此分子式为C4H6O。可能的结构有CH3CH===CHCHO(核磁共振氢谱图强度比应为3∶1∶1∶1)、CH2===CHCOCH3(核磁共振氢谱图应有3个峰)和CH2===CHCH2CHO，只有CH2===CHCH2CHO符合题意。
答案 (1)C4H6O (2)CH2===CHCH2CHO
【典例3】 有机物A蒸气的质量是同体 ( http: / / www.21cnjy.com )积乙醇蒸气质量的2倍(相同状况下)。1.38 g A完全燃烧后，若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量增加3.06 g；若将燃烧的产物通过浓H2SO4，浓H2SO4的质量增加1.08 g。另取4.6 g A与足量钠反应，生成的H2在标准状况下的体积为1.68 L。A不与纯碱反应，试通过计算确定A的分子式和结构简式。
解析 由题可知，A的相对分子质量为Mr(A)＝46×2＝92。
1．38 g A完全燃烧后生成的H2O和CO2的质量分别为
m(H2O)＝1.08 g、m(CO2)＝3.06 g－1.08 g＝1.98 g
故：m(C)＝×12 g·mol－1＝0.54 g
m(H)＝×2×1 g·mol－1＝0.12 g
因为：m(C)＋m(H)＝0.54 ( http: / / www.21cnjy.com )g＋0.12 g＝0.66 g＜1.38 g，所以有机物A分子中含有O，其质量为m(O)＝1.38 g－0.66 g＝0.72 g
n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶∶＝1∶3∶8∶3，故有机物A的分子式为C3H8O3。
4．6 g A(即0.05 mol)中可取代的H的物质的量为n(H)＝×2＝0.15 mol。
即每个A分子中含有3个—OH，故其结构简式为。
答案 A的分子式为C3H8O3，其结构简式为本专题重难点突破
1 确定有机物实验式及分子式的方法
1．元素分析法确定实验式
元素定量分析常用的方法是燃烧法，因为有机物 ( http: / / www.21cnjy.com )中通常含有碳元素和氢元素，在高温下，二者可被氧化铜氧化为二氧化碳和水，然后分别用高氯酸镁吸收H2O，用烧碱石棉剂吸收CO2，根据吸收前后质量的变化量，从而得到反应产生的CO2和H2O的质量，来确定有机物中碳和氢的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定实验式。
2．质谱法测定有机物的相对分子质量
质谱法的原理是用高能电子流轰击样品分子，使样 ( http: / / www.21cnjy.com )品分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。而分子离子、碎片离子各自具有不同的相对分子质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量的不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。质谱图中的质荷比是指分子离子或碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质荷比最大的数据表示样品分子的相对分子质量。
3．巧用方法确定有机物的分子式
(1)直接由相对分子质量用商余法确定烃的分子式
用烃的相对分子质量除以碳原子的相对原子质量12，所得商的整数部分就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值。
(2)用特定条件进行判断确定有机物的分子式
①如混合烃的平均相对分子质量小于26，则混合烃中一定含有甲烷CH4；
②常温下为气体的烃分子，其碳原子数小于等于4，烃的含氧衍生物中为气态的只有甲醛(HCHO)；
③气态烃或气态烃的混合物在温度高于100 ℃时完全燃烧，若反应前后气体体积或压强保持不变，则烃分子或混合烃平均分子式中氢原子个数为4。
(3)根据有机物结构简式、键线式或结构模型等确定分子式
①给出结构简式情况的，可以直接“合并”同种元素的数目，得其化学式。需要说明的一点是，原子书写顺序要注意，一般按C、H、O、N等顺序排列。
②对于键线式或结构模型，一要注意折点处表示碳原子，二要注意各原子的价键数，如C为四价，如果键数不足四价，则需用氢原子补充至达到四价，折点两边的短线即为键数；O为二价、N为三价，分析方法与上述碳原子连接情况相似。如的分子式为C10H14N2。
(4)实验式法：首先根据题意求出烃的实验式，设为CaHb，＝x，
x取值 种类 方法
x＜ 烷烃 根据烷烃的通式CnH2n＋2，＝x，可求出n值
x＝ 烯烃或环烷烃 先确定相对分子质量，再确定分子式
＜x＜1 CnH2n－2或CnH2n－6 直接用CnH2n－2或CnH2n－6代入验证，看是否符合
x＝1 C2H2或C6H6或C8H8等 需结合其他条件确定分子式
(5)物质的量关系法：由密度或其他条件―→求摩尔质量―→求1 mol分子中所含各元素原子的物质的量―→求分子式。
(6)化学方程式法(代数法)：利用化学方程式及题干要求―→列方程组―→求解未知数值―→求分子式。
(7)通式法：依据题干要求或物质性质―→确定类别及组成通式相对分子质量,n值―→分子式。
[特别提示] 图解有机物化学式的确定方法
【典例1】 已知某种燃料含有碳、氢、氧 ( http: / / www.21cnjy.com )三种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入足量的O2中燃烧，并使产生的气体全部通过如图所示装置中，得到如表中所列的实验结果(假设产生的气体完全被吸收)。
实验前 实验后
(干燥剂＋U形管)的质量 101.1 g 102.9 g
(石灰水＋广口瓶)的质量 312.0 g 314.2 g
根据实验数据求：
(1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g。假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。
(2)生成的水中氢元素的质量为________g。
(3)生成的二氧化碳中碳元素的质量为________g。
(4)该燃料中碳元素与氢元素的质量比为________。
(5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为________，结构简式为________________。
解析 由题意知，燃料燃烧生成的H2O和CO2分别被干燥剂和澄清石灰水吸收，二者的增重量即为燃烧时产生的H2O和CO2的质量。
(1)m(H2O)＝10 ( http: / / www.21cnjy.com )2.9 g－101.1 g＝1.8 g，m(CO2)＝314.2 g－312.0 g＝2.2 g。反应生成的正盐CaCO3质量为m(CaCO3)＝×100＝5 g。
(2)m(H)＝×2＝0.2 g。
(3)m(C)＝×12＝0.6 g。
(4)m(C)∶m(H)＝0.6 g∶0.2 g＝3∶1。
(5)燃料中n(C)∶n(H)＝∶＝1∶4，
所以燃料的分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。
答案 (1)1.8 5 (2)0.2 (3)0.6 (4)3∶1
(5)CH4O CH3OH
