18有机物结构的分析与判断.docx

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18有机物结构的分析与判断

化学解题技巧与应试策略系列18

策略18　有机物结构的分析与判断

金点子：

有机结构的分析包括：

空间结构的分析；结构简式的分析。

（1）空间结构的分析

此类试题主要考查考生对原子共平面或共直线的分析与判断。

所采用的方法主要是迁移类比法，也即将甲烷、乙烯、乙炔、苯等有机物的结构迁移到新的物质中。

（2）结构简式的分析。

主要为判断及书写结构简式。

要求考生能将题中碳链或官能团通过互换位置来确定新的结构，有时还会涉及到利用官能团所发生的化学反应来确定结构的问题。

经典题：

例题1：

（1998年全国高考）1,2,3-三苯基环丙烷的三个苯基可以分布在环丙烷环平面的上下，因此有如下两个异构体：

据此，可判断1,2,3,4,5-五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同一平面上）的异构体数目是（）

A．4　　　　　B．5　　　　　C．6　　　　D．7

方法：

空间结构比较分析。

捷径：

根据题意：

五个氯原子在环戊烷平面上可分成五上（或五下），四上一下（或四下一上），三上二下（或三下二上）三种情况。

其中前两种情况，分别只有一种结构，而三上二下有两种同分异构体。

所以共有四种同分异构体。

显然答案为A。

总结：

在解题时要充分考虑到三上二下有两种同分异构体，必要时可画出草图分析。

例题2：

（1996年全国高考）描述CH3—CH=CH—C≡C—CF3分子结构的下列叙述中,　正确的是（）

A．6个碳原子有可能都在一条直线上　　　

B．6个碳原子不可能都在一条直线上

C．6个碳原子有可能都在同一平面上　　　

D．6个碳原子不可能都在同一平面上

方法：

将甲烷、乙烯、乙炔的结构迁移到题示物质，画出结构图示进行分析即可。

捷径：

已知乙烯结构中两个碳原子和四个氢原子在同一平面上，不在同一直线上。

若将—CH3代替乙烯中的某个氢原子，则这三个碳原子必然不在同一直线上。

所以A必错，B正确。

若上述替换后，其键角仍能保持120°，则CH3—CH=CH—C≡C—CF3中四个碳原子在同一平面内（根据乙烯的结构作出的判断）。

同理根据乙炔中两个碳原子与两个氢原子在同一直线上，可认为CH3—CH=CH—C≡C—CF3中四个碳原子在同一直线上。

根据立体几何原理，这六个碳原子应在同一平面内。

若这种替代后，键角发生改变，则六个碳原子形成立体结构，至于键角能否改变，已超出中学生的能力，所以有“可能”两字。

则C正确，D错误。

总结：

①立体几何知识：

如果直线上有二个点在某平面内，则这一条直线一定在这平面内，由于CH3—CH=*CH—*C≡C—CF3中带“*”的碳原子在CH3—CH=CH—C所在的平面内，所以=CH—C≡C—CF，这四个碳原子（直线型）在CH3—CH=CH—C所在平面内。

②这是用数学知识讨论物质结构的又一例证。

把乙烯的结构和乙炔的结构巧妙地联系在一起，用空间想象和数学知识确定直线与平面的关系。

例题3：

（1995年全国高考）

（　　）

A．CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3

B．CH3CH=CHCHOCH3CH=CHCH=CHCHOCH3（CH=CH）3CHO

C．CH3CH2CH3CH3CHClCH2CH3CH3CHClCH2CHClCH3

D．ClCH2CHClCCl3ClCH2CHClCH2CHCICCl3ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3

方法：

通过信息比较获得结果。

捷径：

题给信息①同系列结构可用通式A[W]nB表示；②W为2价基团，即是系差；因此在给出的选项中能找到系差W，可用通式①表示的即可称为同系列，否则为此题答案。

其中选项A、B、D的W和通式分别为：

A：

—CH2—、CH3[CH2]nCH3

B：

—CH=CH—、CH3[CH=CH]nCHO

D：

—CH2CHCl—、Cl[CH2CHCl]nCCl3；而C中，第一项无Cl原子，后两项有，不能称为同系列。

以此得答案为C。

总结：

考生往往对W为2价的有机基团不理解。

其实只要满足—W—两端都以单键相连即可。

例题4：

（1999年全国高考）化合物的－COOH中的OH被卤原子取代所得的化合物称为酰卤，下列化合物中可以看作酰卤的是（）

　A．HCOF　　B．CCl4　　　　C．COCl2　　　　　D．CH2ClCOOH

方法：

根据题示酰卤结构分析。

捷径：

HCOF的结构式是：

，COCl2的结构式是：

，CCl4

中无氧原子，不可能是酰卤。

CH2ClCOOH为氯乙酸。

从结构分析得答案为AC。

总结：

酰卤组成的特点是：

，即在羰基的一端连有卤原子，另一端连着

其他原子（也可以是卤原子）或原子团。

例题5：

（2001年高考试测题）有三个只含C、H、O的有机化合物A1、A2、A3，它们互为同分异构体。

室温时A1为气态，A2、A3是液态。

分子中C与H的质量分数是73.3%。

在催化剂（Cu、Ag等）存在下，A1不起反应。

A2、A3分别氧化得到B2、B3。

B2可以被硝酸银的氨水溶液氧化得到C2，而B3则不能。

上述关系也可以表示如下图：

请用计算、推理，填写下列空白：

（1）A2的结构简式；

（2）B3的结构简式；

（3）A3和C2的反应产物。

方法：

假想分析法。

捷径：

化合物A1、A2、A3互为同分异构体，且分子中C与H的质量分数是73.3%，O的质量分数即为26.7%。

因室温时A1为气态，故三种有机物的分子量不会很大。

假设有机物只含有一个O原子，根据O的质量分数可求得其分子量为60，分子式为C3H8O。

又因室温时A1为气态，故可得A1为CH3－O－CH2CH3（甲乙醚），符合题意。

又从图示知，A2可通过氧化得到羧酸，A2为CH3CH2CH2OH。

A3为CH3CHOHCH3，进一步反应得B3为：

CH3COCH3，A3和C2的反应产物为：

CH3CH2COOCH（CH3）2。

总结：

在一定条件下，伯醇氧化可得醛，进一步氧化可得羧酸；仲醇氧化可得酮，不能进一步氧化得羧酸；叔醇很难被氧化。

例题6：

（2001年上海高考）请阅读下列短文：

在含羰基

的化合物中，羰基碳原子与两个烃基直接相连时，叫做酮。

当两个烃基都是脂肪烃基时，叫脂肪酮，如甲基酮

；都是芳香烃基时，叫芳香酮；如两个烃基是相互连接的闭合环状结构时，叫环酮，如环己酮

。

像醛一样，酮也是一类化学性质活泼的化合物，如羰基也能进行加成反应。

加成时试剂的带负电部分先进攻羰基中带正电的碳，而后试剂中带正电部分加到羰基带负电的氧上，这类加成反应叫亲核加成。

但酮羰基的活泼性比醛羰基稍差，不能被弱氧化剂氧化。

许多酮都是重要的化工原料和优良溶剂，一些脂环酮还是名贵香料。

试回答：

（1）写出甲基酮与氢氰酸（HCN）反应的化学方程式

（2）下列化合物中不能和银氨溶液发生反应的是。

（多选扣分）

（a）HCHO（b）HCOOH（c）

（d）HCOOCH3

（3）有一种名贵香料一一一灵猫香酮

是属于（多选扣分）

（a）脂肪酮（b）脂环酮（c）芳香酮

（4）樟脑也是一种重要的酮

，它不仅是一种家用杀虫剂，且是香料、塑料、医药工业重要原料，它的分子式为。

方法：

根据信息通过结构分析。

捷径：

（1）甲基酮的化学式在短文中已提供，当甲基酮与HCN发生反应时，带负电荷的—CN与羰基中的碳原子结合，而HCN中带正电荷中的氢与羰基中的氧原子结合形成羟基，所以反应式为：

＋HCN→

。

（2）银氨溶液是弱氧化剂[也包括新制的Cu（OH）2悬浊液等]能氧化醛基但不能氧化羰基。

选项a为甲醛，b甲酸，d为甲酸甲酯，均含有醛基，而选项c为丁酮，不含醛基，以此得答案为c。

（3）灵猫香酮的结构中既含脂肪烃基，为脂肪酮，且两个烃基相互连接成闭合环状结构，所以又称环酮，综上所述，该物属脂环酮。

（4）樟脑的分子式可通过不饱和度求得为：

C10H16O。

总结：

对于第（4）问，也可通过结构简式数出碳氢氧。

例题7：

（1994年全国高考）

根据以下叙述,回答第

（1）和

（2）题

（1）跟（Ⅰ）、（Ⅱ）式等同的结构式是[].

（2）跟（Ⅰ）、（Ⅱ）式是同分异构体的是[].

方法：

通过“翻转重叠法”求解。

捷径：

本题物质结构较复杂，若凭估猜既费时又易错，但采用“翻转重叠法”既快又准。

根据苯环是一种高度对称的平面结构，可推出该题中五种苯环并合形成的物质也必为平面结构，因此可进行任意翻转，并不产生新的结构。

这里可将（Ⅰ）、（Ⅱ）翻转，看是否与之重合，重合的必为同种物质。

以此得答案为AD。

（2）B与（Ⅰ）或（Ⅱ）分子式均为C20H12，结构不同。

而C分子式为C19H12，与（Ⅰ）的分子式不同，结构式当然也不同，故只能选B。

总结：

不能凭主观想象，形状差不多，又不能重合者一定是（Ⅰ）的同分异构体。

而要检查其分子式是否相同。

例题8：

（2001年全国高考）2000年，国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。

苯丙醇胺（英文缩写为PPA）结构简式如下：

其中Φ—代表苯基。

苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是

。

（1）PPA的分子式是：

。

（2）它的取代基中有两个官能团，名称是和（请填写汉字）。

（3）将Φ—、H2N—、HO—在碳链上的位置作变换，可以写出多种同分异构体，其中5种的结构简式是：

请写出另外4种同分异构体的结构简式（不要写出—OH和—NH2连在同一个碳原子上的异构体；写出多于4种的要扣分）：

、、、

方法：

结构与组成合并分析。

捷径：

（1）PPA的分子式的求解：

只要把φ—写成—C6H5，再和侧链结合起来即得其分子式为C9H13NO。

（2）本题考查官能团的命名。

尤其是氨基，因为很容易写成胺基或铵基。

其基团名称为羟基、氨基。

（3）苯的侧链是丙基（先不考虑侧链上的官能团），而丙基就有两种同分异构体，即

φ—C—C—C（丙苯），（异丙苯）。

第二步，分别对丙苯、异丙苯中的

氢原子被—OH，—NH2取代。

如丙苯中—OH在邻近苯环的碳原子上有两种结构式：

，，

再考虑—OH右移至中间碳原子，也有两种结构式：

，

最后考虑—OH在末端，有

，

（必须说明，不需要考虑用—NH2代替—OH再重新考虑一遍。

因为当—OH固定在某一位置上—NH2可以在其余碳原子的任一位置上，如再考虑一遍，一定造成重复。

）所以对丙苯来说，符合要求的同分异构体有6个，对异丙苯来说，由于侧链上碳原子具有对称结构，所以它的同分异构体数目一定少于前者。

解题方法和前面相同，但必须注意由于侧链的对称而引起的重复结构。

如—OH在紧邻苯环上的碳原子只有一种结构

，再把—OH位置右移，（或上移）

，

结合题中结构，分析得另外4种同分异构体的结构简式分别为：

总结：

有关有机物同分异构体的知识是近几年来高考试题的命题热点。

如2002年全国卷8分，2001年全国理科综合试题11分，在2000年试题也具有相似的情况。

例题9：

（1994年全国高考）A、B两种有机化合物,分子式都是C9H11O2N。

（1）化合物A是天然蛋白质的水解产物,光谱测定显示,分子结构中不存在甲基（-CH3），化合物A的结构式是。

（2）化合物B是某种分子式为C9H12芳香烃一硝化后的唯一产物（硝基连在芳环上），化合物B的结构式是。

方法：

根据化学式和官能团的性质确定结构简式。

捷径：

因天然蛋白质的水解产物都是α—氨基酸，，R的组成

是C7H7，由于分子中不存在甲基，R是C6H5CH2—，所以化合物A的结构式是：

。

（2）C9H12有多种同分异构体，如

①②

③④

一硝化后有唯一产物的仅是④。

以此化合物B的结构式是：

总结：

（1）氨基酸和硝基化合物间可形成同分异构体。

（2）C9H12有8种同分异构体。

其中一个侧链有二种，二个侧链有三种，三个侧链也有三种。

例题10：

（1998年全国高考）某种ABS工程树脂，由丙烯腈（CH2=CHCN，符号A）、1，3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2，符号B）和苯乙烯（C6H5-CH=CH2，符号S）按一定配比共聚而得。

（1）A、B和S三种单体中，碳氢比（C：

H）值最小的单体是。

（2）经元素分析可知该ABS样品的组成为CaHbNc（a、b、c为正整数），则原料中A和B的物质的量之比是（用a、b、c表示）。

方法：

组成与结构合并分析法。

捷径：

（1）丙烯腈CH2=CHCN的C︰H=1︰1；1，3丁二烯CH2=CH—CH=CH2的

C︰H=4︰6，苯乙烯的C︰H=1︰1。

所以选1，3丁二烯。

（2）设含丙烯腈为xmol，1，3丁二烯为ymol，苯乙烯为zmol。

因为只有丙烯腈中含有N元素，所以x=c（N守恒）。

三种物质由碳原子守恒得3x+4y+8z=a；由H原子守恒得3x+6y+8z=b。

解y=1/2（b—a）。

∴x︰y=c︰0.5（b—a），[或2c:

（b-a）]。

总结：

3种单体中，只有丙烯腈（C3H3N）含N。

只有丁二烯C4H6的碳氢比小于1。

因此，b比a每多出2个氢原子，即为1个丁二烯分子。

金钥匙：

例题1：

用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（）

A．3B．4C．5D．6

方法：

从烷基结构碳链分析。

捷径：

相对分子质量为43的烷基为—C3H7，其可能的结构是—CH2CH2CH3，也可能是—CH（CH3）2。

因苯环上的氢有邻、间、对三种，故共有2×3=6种产物，答案为D。

总结：

如果题目未指明是烷基，也可以确定该烃基的化学式：

43÷12=3……7，即最多有3个C，C3H7合理，C2H19不合理。

例题2：

在有机物分子中，若存在一个或者一个以上的碳原子连有4个不同的原子团，则这种碳原子称为“手性碳原子”，这种物质大多数具有光学活性。

有机物A、B、C、D、E、F、G具有如下特性和转化关系：

（1）A只有一种结构，其结构式为____________

（2）完成C→D+E的反应（不要求配平），并在生成物下方的括号内注明该产物“有”或“无”光学活性________________________

（3）F的结构简式为________________

（4）合成G的反应式为________________________________

方法：

从图中找出有机物的化学式，再结合题示信息“手性碳原子”分析。

捷径：

从B的化学式为C5H11Cl推出A的化学式为C5H9Cl或C5H7Cl或C5H5Cl，又因A有光学活性，所以A只能为C5H9Cl。

其余分析略，结果如下：

总结：

“手性碳原子”这一题示信息，是分析与解答此题的关键。

例题3：

如果用●代表原子实（原子实是原子除去最外层电子后的剩余部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，一条短线代表一对共用电子对。

如F2或Cl2均可表示为。

下列图甲和图乙所表示的有机分子依次是（）

A．CCl3HCF3COOHB．CH3ClCH3COOH

C．CH3FHCOOCH3D．CH3OHCH2OHCHO

方法：

将有机结构的实体放大回复到常态。

捷径：

根据题示信息：

原子实为原子除去最外层电子后的剩余部分，小黑点为未用于形成共价键的最外层电子。

则图甲和图乙中无小黑点，且仅形成一对共价键的原子为氢原子；形成了四根共价键的原子为碳原子。

图甲和图乙中有小黑点，形成一根共价键，且有6个小黑点的原子为卤原子；形成二根共价键，且有4个小黑点的原子为氧原子。

以此将放大后的结构回复到通常情况下，甲为CH3X，乙为HCOOCH3。

故得答案为C。

总结：

该题将有机结构进行了实体放大，要求考生在理清题示信息的基础上，从实体结构→结构简式，从一般物质→具体物质，通过迁移、归纳、总结、应用而获得正确结果。

例题4：

在化学上常用两种模型来表示分子结构，一种是球棍模型，另一种是比例模型。

比例模型是用不同颜色球的体积比来表示分子中各种原子的体积。

（1）右图是一种常见有机物的比例模型，该模型图可代表一种（）

A．饱和一元醇B．饱和一元醛

C．二元酸D．羟基酸

（2）该物质可发生的反应有（）

A．与H2加成B．银镜反应C．消去反应D．与乙醇酯化

（3）根据

（2）中选择，写出该物质发生反应的化学方程式。

方法：

将有机结构的放大模型回复到常态。

捷径：

根据图示，黑球有四根共价键，知黑球为C原子。

黑球上所连黄球的体积小于黑球，且仅有一根共价键，故黄球可能为H原子，蓝球有二根共价键，且与碳、氢相连，以此蓝球一定为O原子。

根据推断可得该有机化合物的结构简式为CH3CHOHCOOH，即为α—羟基丙酸（或称乳酸）。

其发生的化学反应主要有取代、消去、酯化、缩聚等。

故

（1）选D；

（2）选C、D；（3）中的化学方程式为：

CH3CHOHCOOHCH2=CHCOOH+H2O

CH3CHOHCOOH+CH3CH2OHCH3CHOHCOOCH2CH3+H2O

总结：

模型是有机结构的形象表述。

该题从有机结构的比例模型出发，要求考生依据有机物中原子的大小、碳原子的价键等判断出有机物，并根据官能团的类型确定有机物的性质，同时正确写出其反应的化学方程式。

例题5：

溴系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂，广泛应用于聚乙烯、聚丙烯、聚异戊二烯等聚烯烃类高聚物的阻燃。

巳知某溴系阻燃剂由右图有机物与过量的溴水加成而得。

请完成下列内容。

（1）写出该有机物的化学式。

（2）1mol该有机物与足量的氢气加成需氢气mol;与足量的溴水加成需溴水mol。

（3）写出该有机物与足量的溴水加成生成溴系阻燃剂的化学方程式。

方法：

将合并缩小的有机结构回复到常态。

捷径：

根据题示结构，有机物包含了两个相同的部分，将其拆分后可得其结构简式为：

以此其化学式为C21H20Br4O2，1mol该有机物与足量的氢气加成，包含了苯环和C＝C，需氢气8mol；与足量的溴水加成，只有C＝C的加成，需溴水2mol。

该有机物与足量的溴水加成的化学方程式为：

总结：

该题以一种溴系阻燃剂的合成原料为起点，从结构简式、化学性质等方面对考生进行了综合考查。

要求考生理清合并后的结构简式，并能进行拆分。

此类试题对考生的知识要求及能力要求均较高。

例题6：

黄曲霉素AFTB（见右图）是污染粮食的真菌霉素，人类的特殊基因在黄曲霉素作用下会发生突变，并有引发肝癌的可能性。

关于黄曲霉素的说法正确的是（）

A.该化合物的分子式为C16H12O6

B.该化合物水解可生成醇类化合物

C.跟1mol该化合物反应的H2和NaOH的最大值分别是6mol和2mol

D.该化合物所有原子可能在同一平面上

方法：

将键线缩小的有机结构回复到常态。

捷径：

根据题中黄曲霉素结构的键线式，可知其不饱和度Ω=12，以此得其分子式为C17H12O6；该化合物含有一个酯键，因水解后生成的羟基连在苯环上，故为酚类化合物；1mol该化合物中含有一个苯环，二个C=C双键和一个酮基，因而与H2反应的最大值为6mol（酯键与H2很难发生反应），因1mol该化合物中含有一个酯键，且水解后产生的羟基又连在苯环上，故与NaOH反应的最大值为2mol；因该化合物中含有5个饱和碳原子，特别是含有一个甲基，因而不可能出现所有原子在同一平面上的情况。

以此得答案为C。

总结：

键线式是有机结构中常用的一种表达形式，此类试题要求考生不仅要能将键线式回复到一般的结构简式，而且还要能正确分析官能团间的相互影响及与化学反应的关系。

该种试题既是考试的热点，也是高考的重点。

例题7：

由三种有机物组成混合物X，三种有机物A、B、C互为同分异构体。

（1）X在400℃、1.01×105Pa下蒸气密度为1.63g/L。

（2）把1.8gX完全燃烧后得到2.64gCO2和1.08g水,A和B具有相同的物质的量。

（3）4.5gX中A和B均能与金属Na反应生成8.96mLH2（SPT）,C不反应。

（4）4.5gX中,A和B均能跟Na2CO3反应生成448mL的CO2气体（SPT）,C不反应。

（5）两molA在有催化剂条件下能酯化形成1mol六个原子的环状丙酯。

两molB亦能酯化形成1mol八个原子的环状内酯。

（6）C不能进行上述（4）、（5）反应，但能起银镜反应，且有醚—O—的结构。

试解答下列问题：

（Ⅰ）推测A、B、C的结构简式

（Ⅱ）A、B、C三种有机物的物质的量之比。

方法：

计算与官能团分析相结合。

捷径：

（Ⅰ）据（3）得：

，

0.05：

0.04=1：

0.8（mol），即1molx产生0.8molH2。

据（4）1molx产生

且1molx中各含0.4mol。

据（6）可得：

C为HCOOCH2—O—CH3

（Ⅱ）

，分析略。

总结：

在确定有机物的结构时，首先要确定其化学式，而后再根据官能团等特征反应确定其结构。

聚宝盆：

1．常见的有机分子的空间构型有四面体型（CH4、CCl4等）、直线型（C2H2等）、平面型（C2H4、C6H6等），掌握其结构对推断复杂分子的结构非常重要。

这些内容的考察近几年来在高考和竞赛中难度和数量都有所增加，应引起我们的充分重视。

2．放大的有机结构，通常应用在有机小分子中，此类试题要求考生能将放大后的结构，根据题设要求回复到通常状态，然后对题中设问遂一化解。

3．缩小的有机结构，通常应用在较大或较复杂的有机物质中，此类试题要求考生能将缩小后的结构，根据题设要求回复到一般的结构简式，然后再对题中设问遂一分析，以此方可获得正确结果。

4．有机化学中结构的考查，是高考中的重点和难点。

随着考试内容与考试方式的改革，有关有机结构的考查形式也在不断地发生变化，如目前巳考查到顺反异构、手性异构。

在此类试题面前，不少考生显得束手无策，唯有抓住信息，理清关系，方能正确作答。

热身赛：

1．1995年3月20日，日本东京地铁发生了震惊世界的“沙林”毒气事件，造成12人死亡，5000多人受伤，恐怖分子使用的“沙林”是一种剧毒的神经毒气，其结构式为：

，已知的名称为甲氟磷酸，则“沙林”的

化学名称为（）

A．甲氟磷酸异丙醚B．甲氟磷酸异丙酯

C．甲基异丙基氟磷酸D．甲基异丙氧基磷酸

2．有机酸的酸酐可视为两羧基中羟基的脱水产物,例如：

则下列的酸和酸酐对应正确的是（）

3．1992年8月14日，我国研制的“长征二号”火箭将澳星送上太空。

火箭的主要燃料叫做“偏二甲肼”。

已知该化合物的分子量为60，其中含碳40%，氢13.33%，其余是氮。

则：

（1）“偏二甲肼”的分子式为_________________。

（2）若该分子中有一个氮原子是以N形式存在，该氮原子不与氢直接相连，则偏二甲肼的结构简式为____________________。

（3）此燃料的氧化剂是N2O4，燃烧的产物只有N2、CO2、H2O，燃烧时的化学方程式为__________________________________________________