一个碳碳双键 一个羰基 一个脂环 1 1 1 一个碳碳三键 一个苯环 一个氰基
2 4 2 命题点1 常见有机物的分离提纯
1．(2019·专家原创)实验室可以用甲醇和叔丁醇为原料制备甲基叔丁基醚：(CH3)3COH硫酸，△
＋CH3OH――――→(CH3)3COCH3＋H2O。实验装置如图所示。
实验步骤：
在装有分馏柱、温度计的100 mL烧瓶中，加入45 mL 10%的H2SO4、10 mL(0.25 mol)甲醇和12 mL(0.125 mol)叔丁醇，混合均匀。投入几粒碎瓷片，加热至烧瓶中的温度达到75～80 ℃时，产物便慢慢被分馏出来。调整热源，控制分馏柱柱顶温度为(51±2) ℃，分馏，收集产物。分馏时间约为1小时，当顶端温度明显波动时停止加热。
将馏出物移入分液漏斗中，用水多次洗涤，每次3 mL水，直到醚层清澈透明。分出醚层，用少量无水碳酸钠干燥，滤去固体，将醚转移到干燥的回流装置中，加入0.2～0.4 g 金属钠，加热回流20分钟后，改成蒸馏装置，蒸馏收集54～56 ℃的馏分。称重、计算产率。
参考数据如下表：
物质 甲醇(CH3OH) 叔丁醇[(CH3)3COH] 甲基叔丁基醚[(CH3)3COCH3] 沸点/℃ 64.7 82.6 54.0 密度/(g·mL) 0.791 5 0.788 7 — －1注：甲基叔丁基醚与水形成的共沸物的沸点约为51 ℃。 回答下列问题：
(1)制备过程中加入碎瓷片的作用为________________，硫酸的作用为________________。
(2)图中E的位置应安装下列仪器中的________(填“A”“B”或“C”)，该仪器的名称为________。
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A B C
(3)本实验中，分馏柱的使用可以达到____________________的目的，而馏出物水洗后，可用__________操作将醚水混合物分离。
(4)本实验中先用无水碳酸钠干燥，再加入金属钠回流的目的是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
(5)若称重后得到产品9.35 g，则此次实验的产率为_______%。
(6)本实验中使用的硫酸若改为70%的浓硫酸，则产率会______ (填“降低”或“升高”)，原因可能是___________________________________________ __________________________________________________________________。
[解析] (1)制备过程中加入碎瓷片的作用是防暴沸，硫酸在甲基叔丁基醚的制备中作催化剂。(2)结合实验步骤知，图中E位置的仪器起冷凝的作用，应用直形冷凝管。(3)本实验中，分馏柱的作用是提高产品的纯度，同时使反应物冷凝回流，提高转化率。馏出物水洗实际产量后，用分液的方法将醚水混合物分离。(5)实验的产率＝×100%＝
理论产量
9.35 g
－1×100%＝85%。(6)本实验中用10%的硫酸作催化剂，若改为70%的
0.125 mol×88 g·mol
浓硫酸，则叔丁醇在浓硫酸作用下会发生消去反应，甲醇也会被浓硫酸氧化，这些副反应都会使产率降低。
[答案] (1)防暴沸 催化剂 (2)A 直形冷凝管 (3)提高产品的纯度，同时使反应物冷凝回流，提高转化率 分液 (4)逐级干燥，深度除水，同时避免金属钠与水反应过于剧烈引燃产物 (5)85 (6)降低 发生叔丁醇消去或者甲醇氧化等副反应，损耗原料
命题点2 有机物分子式和结构式的确定 2．下列说法中正确的是( ) A．
在核磁共振氢谱中有5个吸收峰
B．红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目 C．质谱法不能用于相对分子质量的测定
D．核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构 [答案] D
3．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
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C．2-甲基丙烷 D．对二甲苯
B [A.乙酸甲酯(CH3COOCH3)中含有2种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为1∶1，错误；B.对苯二酚中含有2种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为2∶1，正确；C.2-甲基丙烷含有2种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为9∶1，错误；D.对二甲苯含有2种氢原子，核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为3∶2，错误。]
4．有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有—OH键和位于分子端的—C≡C—键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。
(1)A的分子式是________。
(2)A的结构简式是__________________________________。 [解析] (1)n(有机物)＝
16.8 g
－1＝0.2 mol，
84 g·mol
n(C)＝n(O)＝
44.0 g14.4 g
－1＝1 mol，n(H)＝－1×2＝1.6 mol，
44 g·mol18 g·mol16.8－1×12－1.6×1 g
＝0.2 mol。 －1
16 g·mol
又因为其相对分子质量为84，故A的分子式为C5H8O。
(2)分子中含—OH、—C≡CH，且含三种氢原子的个数比为6∶1∶1，故结构简式为
。
[答案] (1)C5H8O (2)
有机物分子式、结构式的确定流程
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同分异构体的书写与数目的确定
——证据推理与模型认知
同分异构体的书写或数目的确定，在选做大题中，每年必考。题型主要是限定条件下的异构体的书写或数目的确定。此类题难度较大，易失分。复习时要强化各类条件下的练习，并及时归纳方法。体现了“证据推理与模型认知”的核心素养。
1．同分异构体的书写
(1)同分异构体的分类与书写顺序
(2)几种异类异构体
①CnH2n(n≥3)：烯烃和环烷烃。 ②CnH2n－2(n≥4)：二烯烃和炔烃。
③CnH2n＋2O(n≥2)：饱和一元醇和饱和一元醚。
④CnH2nO(n≥3)：饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮。
⑤CnH2nO2(n≥2)：饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯等。 ⑥CnH2n＋1O2N(n≥2)：氨基酸、硝基烷。 (3)芳香化合物异构体书写
①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种。
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②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种。 ③若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基，其结构有6种。 ④若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基，其结构有10种。 2．同分异构体数目的确定 (1)一元取代产物数目的判断
①等效氢原子法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。
如：
的一氯代烷有3种。
②烷基种数法：烷基有几种，一元取代产物就有几种。如：—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7
有两种，—C4H9有四种。
如：C4H10O的醇有4种，C5H10O2的羧酸有4种。
(2)替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将Cl替代H)。
(3)二元取代或多元取代产物数目的判断
定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。
如：
(4)叠加相乘法
先考虑取代基的种数，后考虑位置异构的种数，相乘即得同分异构体的总数目。分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数目。
的二氯代物有12种。
如：的苯环上氢原子被—C4H9取代所形成的结构有12种。
(5)组合法
A—(m种)与B—(n种)连接形成A—B结构有m×n种
如：C5H10O2的酯：HCOO—与C4H9—形成的酯有1×4＝4种；CH3COO—与C3H7—形成的酯有1×2＝2种；
C2H5COO—与C2H5—形成的酯有1×1＝1种；
C3H7COO—与CH3—形成的酯有2×1＝2种， 共9种。 [典例导航]
(2018·全国卷Ⅲ，节选)已知D(C6H8O2)结构简式为CH≡C—CH2COOC2H5，X与D互为同分异构体，且具有完全相同的官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为
3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式
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高考化学一轮复习 第11章第1节 认识有机化合物教学案 新人教版
