1、第12單元 有機化學(xué)基礎(chǔ)（1）授課人：董 嘯一、有機物概述1、有機物 (1)定義：含有碳元素的化合物叫做有機物。 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所取代的產(chǎn)物。 (2)分類：按碳的骨架分類有機化合物按官能團分類 官能團：決定有機物的化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團叫做官能團。 常見的官能團包括：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官能團相同的物質(zhì)一定是同一類有機物嗎？ 答案：具有同一官能團的物質(zhì)不一定是同一類有機物。如： (1)CH3OH、 雖都含有OH，但二者屬不同類型的有機物。 (2)含有醛基的有機物，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、有機物的結(jié)構(gòu)特征： （1）有機物中碳原子的成鍵特

3、點： 每個碳原子易跟氫原子、碳原子或其他原子形成4個共價鍵。 碳原子之間易形成單鍵、雙鍵、叁鍵。 多個碳原子之間可以結(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 有機物中常見的共價鍵：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)：兩個相同的原子或原子團排列在雙鍵的同一側(cè)的稱為順式異構(gòu)。 反式異構(gòu)：兩個相同的原子或原子團排列在雙鍵的兩側(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： 官能團異構(gòu)：根據(jù)有機物的組成元素，寫出具有不同類型的官能團的有機物。 碳鏈異構(gòu)：在官能團確定的情況下，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)：在官能團和碳鏈不變的情況下不斷移動官能團的位置，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，可以采用一定一動法，即先固定一個原子，移動另一個原子，推算出可能的取代產(chǎn)物數(shù)目，然后再變化第一個原子的位置，移動另一個原子進行推斷，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的有機物的數(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：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或若干個CH2原子團的物質(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，除過碳和氫兩種元素外，其它元素不能省略，每個拐點或終點均表示有一個碳原子，一個短線表示一個鍵。 最簡式：將有機物的分子式化簡后，所得的化學(xué)式，叫做最簡式。 6、有機物共線共面問題： 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)雜有機物可看做是簡單有機物組合而成，所以，可以利用已知的簡單有機物的結(jié)構(gòu)推知復(fù)雜有機物的結(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個碳原子共面，最多有13個原子

9、共面；苯乙烯最多8個碳原子和8個氫原子共面。7、有機反應(yīng)類型： 取代反應(yīng)：有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應(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)：有機物分子里不飽和碳原子與其他原子或原子團直接結(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)：有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個小分子（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，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，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：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)：有機物小分子在生成高分子的同時有小分子生成。 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：在有機化學(xué)中，分析氧化還原反應(yīng)是站在有機物的角度分析的，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.研究有機物結(jié)構(gòu)的方法 研究有機化合物的一般步驟： 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）確定實驗式； 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）有機物的分離提純物質(zhì)提純的原理： 利用有機物和雜質(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(因為過量試劑帶入新的雜質(zhì))；除雜途徑選最佳。（2）元素分析和確定實驗式元素分析 、化學(xué)實驗分析法：利用化學(xué)反應(yīng)將有機物中的碳、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，通過計算直接得出碳、氫元素質(zhì)量，再推算出氧元素的質(zhì)量?；瘜W(xué)實驗分析法通常包括燃燒法和李比希法兩種。 a. 燃燒法是通過有機物在氧氣中充分燃燒，將僅含有碳、氫、氧三種元素的有機物轉(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：原理簡單；缺點：實驗操作困難。 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，計算出碳和氫元素的含量，進而得出氧元素含量。確定實驗式的方法： 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：若已知有機物A的相對密度或標(biāo)況密度，通過計算即可得到該有機物的相對分子質(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。由于有機物中存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，故分子式相同的有機物，其代表的物質(zhì)可能有多種。 a.實驗式法： 由各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求各元素的原子個數(shù)之比(實驗式)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。有機物分子式的確定b.原子個數(shù)法： 若已知有機物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)量計算得出。d.通式法： 通過計算得到有機物的通式，再利用有機物的通式即可得出該有機物的分子式。 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)式測定官能團或結(jié)構(gòu)特征確定結(jié)構(gòu)式a.化學(xué)方法： 以官能團的特征為基礎(chǔ)，利用官能團的特征反應(yīng)，鑒定有機物的結(jié)構(gòu)?？梢岳媚承┯袡C物的官能團的特性，利用化學(xué)反應(yīng)確定是否含有該官能團。b. 物理方法： 利用科學(xué)儀器，通過測定有機物的某些物理性質(zhì)，從而確定有機物的結(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物的官能團的信息。 核磁共振氫譜利用氫原