定量分析有机物的官能团

沈妍燕

(江苏省如皋市搬经中学)

有机化学反应类型分为取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、加聚反应、缩聚反应,其中反应物之间有定量关系的反应有取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应,这些定量关系经常在高考试题中考查.

1 取代反应中官能团的定量分析

能发生取代反应的物质有烃类、卤代烃、醇、酚、羧酸、酯,这些物质发生取代反应时官能团的定量关系如表1所示.

表1

例1关于下列化合物,说法不正确的是( ).

A.1mol该化合物与溴反应最多消耗2molBr2

B.1mol该化合物与H2反应最多消耗3molH2

C.1 mol 该化合物与NaOH 反应最多消耗4molNaOH

D.1mol该化合物与1mol乙酸发生酯化反应

解析

该有机物分子中含有1个酚羟基、1个醇羟基、2个氯原子(1个直接连在苯环上,1个连在苯环的侧链上)、1个酯基(苯酯).1mol该化合物与溴反应最多消耗2molBr2,选项A 说法正确.该化合物含有1个苯环,1 mol该化合物与H2发生加成反应最多消耗3molH2,选项B 说法正确.该化合物有1个氯原子直接连在苯环上,酯基是酚羟基与乙酸反应生成的,水解后两者都生成了酚羟基以及对应的HCl、CH3COOH,都能与NaOH 反应,1 mol该化合物最多消耗6molNaOH,选项C说法错误.该化合物有1个醇羟基(酚羟基不易发生酯化反应),1mol该化合物与1molCH3COOH 发生酯化反应,选项D 说法正确.答案为C.

点评

能与NaOH 反应的有机物有:卤代烃、酚、羧酸、酯.特别要注意,如果卤素原子或酯的氧原子连在苯环上,水解后生成酚和对应的氢卤酸、羧酸,也都能与NaOH 反应.也就是,若卤素原子或酯的氧原子连在苯环上,碱性条件下水解1mol卤素原子或酯消耗2molNaOH,这是常考的知识点.

2 加成反应中官能团的定量分析

能发生加成反应的官能团有碳碳双键、碳碳三键、醛基、酮羰基,这些官能团与H2发生加成反应时的定量关系如表2所示.

表2

例2某有机物结构简式如下,关于该化合物下列说法错误的是( ).

A.该化合物能发生银镜反应

B.1mol该化合物与H2反应最多消耗8molH2

C.1 mol 该化合物与NaOH 反应最多消耗2molNaOH

D.该化合物能与NaHCO3反应产生气泡

解析

该化合物分子中有醛基、酮羰基、羧基、碳碳双键、酯基.醛基、甲酸酯可以发生银镜反应,选项A 说法正确.该化合物中的1个醛基、1 个酮羰基、1个苯环、1个碳碳双键可以与H2发生加成反应,故1mol该化合物最多消耗6molH2,选项B说法错误.该化合物中含有1个羧基、1个酯基,故1 mol该化合物与NaOH 反应最多消耗2molNaOH,选项C说法正确.该化合物有羧基,能与NaHCO3反应产生气泡,选项D 说法正确.答案为B.

点评

要注意,羧基和酯基中虽然都含有碳氧双键,但羧基和酯基不能与H2加成.

3 氧化反应中官能团的定量分析

大多数有机物都能发生氧化反应,但常考的有醇的氧化、醛的氧化,它们的定量关系如表3所示.

表3

例3某有机物结构简式如下,有关该物质的说法错误的是( ).

A.该分子中最多有16个原子共平面

B.一定条件下,1 mol 该物质最多消耗2molNaOH

C.1 mol该分子最多可以与4mol新制的Cu(OH)2反应

D.具有相同官能团且醛基在邻位的同分异构体有5种

4 消去反应中官能团的定量分析

能发生消去反应的有机物有醇和卤代烃.醇的消去反应是在浓硫酸作催化剂情况下加热,不存在官能团的定量分析;卤代烃的消去反应是在NaOH 醇溶液中加热,一般情况下,消去1mol卤素原子消耗1mol NaOH.

例4下面的化合物能发生消去反应,下列说法正确的是( ).

A.1mol该化合物最多能与4molH2加成

B.在NaOH 溶液中加热,1mol该化合物最多消耗4molNaOH

C.在NaOH 醇溶液中加热,1mol该化合物发生消去反应消耗4molNaOH

D.在NaOH 醇溶液中加热后,生成的有机物1mol最多与6molH2加成

解析

该有机物分子中含有酯基、苯环,酯基不能与H2加成,1mol该化合物最多能与3mol H2加成,选项A 错误.在NaOH 溶液中加热发生酯和氯代烃的水解反应,1mol该化合物最多消耗5mol NaOH,选项B错误.在NaOH 醇溶液中加热,1mol该化合物发生消去反应,CH2Cl基团上的氯原子不能发生消去反应,1mol该化合物消耗3molNaOH,选项C错误.在NaOH 醇溶液中加热后,生成的有机物为

1mol该物质最多与6molH2加成,选项D 正确.答案为D.

点评

卤代烃发生消去反应,结构上必须满足卤素原子所在碳原子的相邻碳原子上有氢原子.

总之,通常可以通过分析有机物官能团发生反应时消耗反应物的物质的量来判断有机物分子中官能团的类别和个数.在解答这类问题时,除了要记住规律,同时要注意有些原子或官能团连在某些特殊位置,性质有可能发生变化.

(完)