3.在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g值可由实验精确测定.近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”,它是将测g值归于测长度和时间,以稳定的氦氖激光的波长为长度标准,用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间,此方法能将g值测得很准.具体做法是:将真空长直管沿竖直方向放置,自其中的O点向上抛小球,从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为T2;小球在运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1.由T1、T2和H的值可求得g等于( )
A. B.
C. D.
解析:设小球上升的最大高度为h,由题意知:
h=g()2
h-H=g()2
解得:g=.
答案:A
2.两个小球分别拴在一根轻绳的两端,一人用手拿住一球将它们从三楼阳台上由静止释放,两球先后落地的时间差为Δt1;若将它们从四楼阳台上由静止释放,则它们落地的时间差为Δt2.不计空气阻力,则Δt1、Δt2满足( )
A.Δt1=Δt2 B.Δt1<Δt2
C.Δt1>Δt2 D.以上都有可能
解析:时间差等于轻绳长度除以下面小球落地后上面小球运动的平均速度,故Δt1>Δt2.
答案:C
6. 本题根据丙烯和CH3CH(CN)CH3,可知A的结构为CH3CHBrCH3,B为(CH3)2CHCOOH,C为(CH3)2CBrCOOH,D为(CH3)2C(CN)COOH,E为(CH3)2C (COOH)2,E与乙二醇反应时可发生酯化反应、聚酯反应分别形成链状酯、环状酯和高聚物。结合F分子式可以确定其结构。C7H12O5的结构简式为,七元环状酯为。
答案:(1)取代反应 (2) +NaCN NaBr +
5.C解析:己烯、甲苯、苯酚这三种物质能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而乙酸乙酯不具有此性质;在己烯、甲苯、苯酚三种物质中,若分别滴加溴水,褪色而不分层的是己烯,不褪色但上层(油层)变深的是甲苯,产生白色沉淀的是苯酚。
4.D 莽草酸分子中含有羧酸、羟基、碳碳双键,鞣酸分子中存在酚羟基、苯环、羧基,所以,两者都可以跟溴水反应,莽草酸发生加成反应,鞣酸发生取代反应,A错误;莽草酸不是芳香族化合物,因分子中没有苯环结构,B错;苯环结构中不存在碳碳双键,C错;由于钠与羧基和羟基均发生反应生成氢气,所以D正确。
2.反应条件比较
同一化合物,反应条件(温度、溶剂、催化剂)不同,反应类型和产物不同。例如:
(1)CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O(分子内脱水)
2CH3CH2OHCH3CH2-O-CH2CH3+H2O(分子间脱水)
(2)CH3-CH2-CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaCl(取代)
CH3-CH2-CH2Cl+NaOHCH3-CH=CH2+NaCl+H2O(消去)
(3)一些有机物(如苯)与溴反应的条件(Fe或光)不同,产物不同。
考点一 同系物与同分异构体
[例1]金刚烷的结构如图,它可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型。请根据中学学过的异构现象判断由氯原子取代金刚烷亚甲基(-CH2-)中氢原子所形成的二氯取代物的种类
A.4种 B.3种 C.2种 D.6种
[解析]金刚烷六个亚甲基(-CH2-)上的氢原子是完全等效的,金刚烷亚甲基
(-CH2-)中氢原子所形成的一氯取代物只有一种。而二氯代物可以在一氯代物的基础
上书写:
(相同的数字代表等效位置)
所以,由氯原子取代金刚烷亚甲基(-CH2-)中氢原子所形成的二氯取代物只有三种。正确选项为B。
答案:B
变式1蒽与苯炔反应生成化合物X(X结构中三个苯环呈立体对称结构),则X中的一个氢原子被甲基取代的所有同分异构体数为
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
考点二 有机物的燃烧规律
[例2]室温下,10mL某气态烃,在50mLO2里充分燃烧,恢复到室温下,得到液态水和体积为35mL的混合气体,则该烃可能是( ) A.甲烷 B.乙烯 C.乙炔 D.丙烯
解析:该烃在O2中充分燃烧,得到混合气体,说明O2过量,混合气体为CO2和剩余的O2。则可利用燃烧反应方程式进行计算。 设:该烃的分子式为CxHy, 则:CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O(液) △V 1mL (x+ )mL xmL (1+ )mL 10mL 10mL+50mL-35mL=25mL ∴y=6
答案:D
变式2由两种有机物组成的混合物,在一定的温度和压强下完全气化为气体。在相同的温度和压强下,只要混合气体体积一定,那么无论混合物以何种比例混合,它在完全燃烧时所消耗的氧气体积也是一定的,符合这种情况的可能是
A.乙醇和乙酸 B.乙醛和甲醇 C.丙醛和甘油 D.丙酮和丙二醇
考点三 有机物分子式和结构式的确定
[例3]某研究人员发现一个破裂的小瓶中渗漏出一未知有机物A,有催泪作用。经分析A的相对分子质量为161,该化合物中除含有C、H元素外还含有一种卤族元素,且分子中只含有一个甲基。化合物A-F的转化关系如图所示,其中1 mol C与足量的新制Cu(OH)2溶液反应可生成1 mol D和1 mol Cu2O,B1和B2均为较稳定的化合物且互为同分异构体。
已知(1)
(2)一个碳原子上连有两个碳碳双键的结构(-C=C=C-)不稳定。
请完成下列问题:
(1)化合物A含有的官能团是___________。B1的相对分子质量是___________。
(2)①、②、③的反应类型分别是___________、___________、___________。
(3)写出A、F的结构简式:A. ______________________;F. _________________________。
(4)写出C→D反应的化学方程式:____________________________________________。
[解析]本题利用已知信息可知:据F的化学式可知卤原子为溴;A能与NaOH的醇溶液反应生成稳定的B1、B2,两者互为同分异构体,说明溴原子发生消去反应后有两种可能,同时又能被O3氧化,所以一定含有碳碳双键,分子中只含有一个CH3-,C中只含有一个-CHO,说明甲基连在含碳碳双键的碳原子上,推知D为羧酸,E为含醇-OH的羧酸,F为酯类,所以反应①为消去反应,②为加成反应,③为酯化反应;根据F的化学式C6H9BrO2,计算不饱和度为2,可知F中除含有碳氧双键外,还形成了一变式3 A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知:A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%;A只含有一种官能团,且每个碳原子上最多只连一个官能团,A能与乙酸发生酯化反应,但不能在两个相邻碳原子上发生消去反应。请填空:
(1)A的分子式是 ;其结构简式是 。
(2)写出A与乙酸反应的化学方程式: 。
考点四 重要的有机反应及官能团性质
[例4] 某有机物的结构简式为:
它在一定条件下可能发生的反应有
①加成 ②水解 ③酯化 ④氧化 ⑤中和 ⑥消去
A.②③④ B.①③⑤⑥ C.①③④⑤ D.②③④⑤@
[解析]C。题给有机物合有醛基、羧基和醇羟基,从给出的6种有机反应出发分析:含醛基,可发生加成、氧化反应;含羧基可发生中和、酯化反应;含醇羟基可发生氧化、酯化反应。由于含醇羟基的碳原子的相邻碳原子上无氢原子,不能发生消去反应,故本题答案为C。
变式4莽草酸是一种合成治疗禽流感药物达菲的原料,鞣酸存在于苹果、生石榴等植物中。下列关于这两种有机化合物的说法正确的是
A.两种酸都能与溴水反应且反应的原理相同
B.两种酸都属于芳香族化合物
C.鞣酸分子与莽草酸分子相比多了两个碳碳双键
D.等物质的量的两种酸与足量金属钠反应产生氢气的量相同
考点五 有机物的鉴别、分离、提纯
[例5] 要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是 ( )
A.先加足量的酸性高锰酸钾溶液,然后再加入溴水
B.先加足量溴水,然后再加入酸性高锰酸钾溶液
C.利用焰色反应,点燃这种液体,然后再观察火焰的颜色
D.加入四氯化碳,萃取,观察是否分层
[解析]己烯和甲苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,己烯能使溴水褪色,甲苯不能使溴水褪色。焰色反应是金属元素的性质,不能用来鉴别有机物。加入四氯化碳不能鉴别,二者均溶于四氯化碳,不分层。可先加入足量的溴水,除去己烯,再用酸性高锰酸钾溶液检验甲苯。答案:B
变式5、可用来鉴别己烯、甲苯、乙酸乙酯、苯酚溶液的一组试剂是 ( )
A.氯化铁溶液、溴水 B.碳酸钠溶液、溴水
C.酸性高锰酸钾溶液、溴水 D.酸性高锰酸钾溶液、氯化铁溶液
考点六 有机物的推断与合成
[例6]奶油中有一种只含C、H、O的化合物A 。A可用作香料,其相对分子质量为88,分子中C、H、O原子个数比为2:4:1 。 A中含有碳氧双键,与A相关的反应如下:
已知:
(1)写出A → E、E → F的反应类型:A → E ___________、E → F ___________。
(2)写出A、C、F的结构简式:A _____________、C ____________、F ___________。
(3)写出B → D反应的化学方程式:_________________________________________。
(4)在空气中长时间搅拌奶油,A可转化为相对分子质量为86的化合物G,G的一氯代物只有一种,写出G的结构简式:________________。A → G的反应类型为_________。
[解析]本题先确定A的分子式为C4H8O2,已知A中含有碳氧双键,所以一定还存在一个羟基,再结合题目的框图信息,能与HBr和H2反应,故不可能为羧基,只能为醇羟基和羰基分别在不同的碳上。与HBr反应后的产物能发生消去反应,B能与HIO4发生反应,所以A中的羰基与羟基必须相邻,从而得到A的结构简式为。
变式6俄国化学家马科尼可夫(V. V. Markovnikov,1838-1904)提出不对称烯烃的加成规则(Markovnikov Rule)而著称于世。
已知:①CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr
②CH3CH2CNCH3CH2COOH ③CH3CH2COOHCH3CHBrCOOH
有下列有机物之间的相互转化:
回答下列问题:
(1)指出下列有机反应的类型: B→C ;
(2)写出下列有机反应的化学方程式:
C→D ,E→F(F为高分子化合物时)
(3)F可以有多种结构。写出下列情况下F的结构简式:
①分子式为C7H12O5 ;②分子内含有一个七元环 ;
(4)上述哪一步反应遵循不对称烯烃的加成规则 。
答案:(1)C5H12O4,C(CH2OH)4 (2)C(CH2OH)4 + 4CH3COOH C(CH2OOCCH3)4 +4H2O
有机物中化学键有多种断裂方式,这既与化学键的结构有关,也与反应条件等多种因素有关。
1. 反应机理比较
(1)醇去氢:脱去与羟基相连接碳原子上的氢和羟基中的氢,形成-CO-,若与-OH相连的碳原子上没有氢原子,则不能被氧化形成-CO-,所以不发生去氢(氧化)反应。
(2)消去反应:脱去-X(或-OH)及相邻碳原子上的氢,形成不饱和键。若与卤原子相邻碳原子上没有氢,则不能发生消去反应。
(3)酯化反应:羧酸分子中的羟基跟醇分子羟基中的氢原子结合成水,其余部分互相结合成酯。例如:
3.掌握以下典型的有机反应规律
(1)性质与结构的关系:
①能跟溴水(或溴的CCl4溶液)反应而褪色的:
不饱和链烃、含“-CHO”或酚类物质(产生白色沉淀)。
②能使酸性高锰酸钾溶液褪色的:不饱和链烃、苯的同系物、苯酚、含“-CHO”物质等。
③能发生银镜反应及能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化的:
含醛基化合物(醛或HCOOH或HCOOR等)
④与NaOH溶液反应:酚类、羧酸类、酯类(先水解后中和)
⑤遇石蕊试液显红色或与Na2CO3、NaHCO3溶液反应产生CO2:羧酸类
⑥与Na反应产生H2:含-OH化合物(醇类、酚类、羧酸类)
⑦既能氧化成羧酸类又能还原成醇类:醛类
⑧能发生氧化反应的醇类:“-OH”相连的碳原子上必须有氢原子(本碳上有氢)
能氧化得醛或羧酸:羟基一定连接在有两个或三个氢原子的碳原子上
能氧化成酮:羟基一定连接在有一个氢原子的碳原子上
⑨能发生消去反应的醇类:“-OH”相邻的碳原子上必须有氢原子(邻碳上有氢)
⑩能发生酯化反应生成羧酸酯类:醇或羧酸或羟基酸类
⑾在无机酸或碱性条件下能发生水解反应:酯类;卤代烃:在NaOH溶液作用下水解
(2)官能团的定量关系
①与X2反应:(取代)H-X2;(加成)C=C-X2;C≡C-2X2
②与H2加成反应:C=C-H2;C≡C-2H2;C6H6-3H2;(醛或酮)C=O-H2
③与HX反应:(醇取代)-OH-HX;(加成)C=C-HX;C≡C-2HX
④银镜反应:-CHO-2Ag;(HCHO-4Ag)
⑤与新制Cu(OH)2反应:-CHO-2Cu(OH)2;-COOH- Cu(OH)2
⑥与Na反应:(醇、酚、羧酸)-OH- H2
⑦与NaOH反应:(酚)-OH-NaOH; (羧酸)-COOH-NaOH;
(醇酯)-COOR-NaOH;(酚酯)-COOC6H5-2NaOH
2. 一些有机实验基本知识归纳
(1)制取有机物实验:①CH2=CH2 ②CH≡CH ③C2H5-Br ④CH3COOC2H5
(2)“规定实验”操作:
² 水浴加热:①银镜反应 ②制硝基苯 ③制酚醛树脂 ④乙酸乙酯水解 ⑤糖水解
² 温度计水银球位置:①制乙烯 ②制硝基苯 ③石油蒸馏
² 导管冷凝回流:①制溴苯 ②制硝基苯 ③制酚醛树脂
² 冷凝不回流:①制乙酸乙酯 ②石油蒸馏(冷凝管)
² 防倒吸:①制溴苯 ②制乙酸乙酯
(3)有机物分离提纯方法:①萃取分液法 ②蒸馏分馏法 ③洗气法(还有渗析、盐析、沉淀法等)。(有机物分离提纯尽量避免使用过滤和结晶法)
1. 一些有机物的物理性质归纳
(1)常温下是气体的物质:分子中碳原子数小于、等于4的烃(不排除新戊烷)、一氯甲烷、甲醛。
(2)密度比水小的油状液体:液态烃(己烷、己烯、苯及同系物等)、酯、油酸等。
(3)密度比水大的油状液体:溴苯、硝基苯、溴乙烷、四氯化碳等。
(4)可溶于水的:分子中碳原子数小于、等于4的低级的醇、醛、酮、羧酸等。
(5)不溶于水的:烃类、卤代烃、酯、硝基化合物等。
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