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选择性必修3第一章第一节有机化合物的结构特点_新人教版高二化学选修一、二、三_新人教版高中化学选择性必修第三册_高二化学(选择性必修第三册)学案练习

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文档格式
docx
文档大小
3.447 MB
文档页数
29 页
上传时间
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文档内容

有机物化合物的分类、结构特点 重难点 题型 分值 1. 了解有机化合物的分类方法,认识一些 重要的官能团 重点 2. 能够通过有机物中含有的共价键类型, 并结合共价键类型判断有机反应 选择题 2-4分 1. 有机物的分类方法 难点 2. 能够通过有机物中含有的共价键类型, 并结合共价键类型判断有机反应 第1页一、有机化合物的分类方法 有机化合物数量繁多,为便于研究,需要对其进行合理分类。按照不同的结构特点, 有机化合物主要有两种分类方法,一是依据构成有机化合物分子的碳骨架来分类,二是依 据有机化合物分子中的官能团来分类。 1. 按碳骨架分类 【解释】脂肪烃一般包括烷烃、烯烃和炔烃。 (1)环状化合物 这类有机化合物分子中含有由碳原子构成的环状结构。 脂环化合物:分子中含有碳环(非苯环)的化合物。如 (环戊烷)、 (环 己烯)、 (环己醇)等。 芳香族化合物:分子中含有苯环的化合物。如 (苯)、 (萘)、 (溴苯)等。 【思考】环状化合物中的环一定只有碳原子吗? 【提示】环状化合物还包括杂环化合物,即构成环的原子除碳原子外,还有其他原子, 比如氮原子、氧原子、硫原子等,比如呋喃 。 (2)烃(只含碳、氢元素的有机化合物)的分类 【即时练】从碳骨架形状进行分类,关于下列各有机物的说法中正确的是( ) 第2页① CHCHCl ② ③ ( CH ) C=CH ④ ⑤ 3 2 3 2 2 A. 链状烃:①③⑤ B. 链状烃:③⑤ C. 环状烃:②④⑤ D. 芳香烃:②④ 【解题思路】掌握物质分类的标准,然后进行判断;大多数分类是根据特征进行的, 根据名称描述的汉语意思直接判断即可。 【答案】C 【解析】①含有C、H、C1元素,不属于烃;烃是只含碳、氢元素的有机化合物;② 含有苯环,属于芳香烃、环状烃;③含有C、H元素,且不含有环状结构,属于链状烃; ④含有C、H元素,且含有饱和环状结构,属于环状烃;③含有C、H元素,且含有饱和 环状结构,属于环状烃。故选C。 2. 按官能团分类 (1)烃、烃的衍生物及官能团的概念 烃:只含碳、氢两种元素的有机物。 烃的衍生物:从结构上看,烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而衍生出一 系列新的化合物。 官能团:决定有机化合物特性的原子或原子团。如甲烷为气体,甲醇性质区别甲烷性 质是因为甲醇分子中含有官能团 羟基(— OH ) 。 (2)有机物的主要类别、官能团和典型代表物 ① 烃类物质 官能团 典型代表物 类别 结构 名称 名称 结构简式 烷烃 — — 甲烷 CH 4 烯烃 碳碳双键 乙烯 CH===CH 2 2 炔烃 碳碳三键 乙炔 HC≡CH 芳香烃 — — 苯 第3页② 烃的衍生物 官能团 典型代表物 类别 结构 名称 名称 结构简式 卤代 碳卤键 溴乙烷 CHCHBr 3 2 烃 醇 —OH 羟基 乙醇 CHCHOH 3 2 酚 —OH 羟基 苯酚 醚 醚键 乙醚 CHCHOCH CH 3 2 2 3 醛 醛基 乙醛 酮 酮羰基 丙酮 羧酸 羧基 乙酸 酯 酯基 乙酸乙酯 胺 —NH 氨基 甲胺 CHNH 2 3 2 酰胺 酰胺基 乙酰胺 【思考】含—OH的有机物一定是醇吗?为什么? 【提示】 不一定,可能是醇、酚、羧酸等有机物。 【即时练】有下列有机化合物: (1)请按官能团的不同对上述有机化合物进行分类,指出它们的官能团名称和所属的 有机化合物类别。 【答案】① :碳溴键,卤代烃; 第4页(2)根据碳的骨架,上述6种有机物,属于哪一类? 【答案】属于环状化合物,属于芳香族化合物,又属于芳香烃衍生物。 【拓展提升】 1. 芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物三者之间的关系 芳香化合物:含有一个或多个苯环的有机化合物。 芳香烃:含有一个或多个苯环的烃(只含碳、氢元素) 苯的同系物:只含一个苯环且苯环上连接烷基的芳香烃,符合通式C H (n≥7) n 2n-6 2. 官能团、基和根(离子)的比较 官能团 基 根(离子) 决定有机化合物特性 有机化合物分子中去掉某些原 概念 指带电荷的原子或原子团 的原子或原子团 子或原子团后,剩下的原子团 电性 电中性 电中性 带电荷 不稳定,不能独立存 稳定,可存在于溶液中、 稳定性 不稳定,不能独立存在 在 熔融状态下或晶体中 第5页—CH 甲基 3 —OH羟基 —OH羟基 NH铵根离子 实例 —CHO醛基 —CHO醛基 OH-氢氧根离子 —COOH羧基 官能团属于基,但是基不一定是官能团,如甲基(—CH)不是官能团;根和基可 3 联系 以相互转化,如OH-失去1个电子可转化为—OH,而—OH获得1个电子可转化 为OH- 3. 辨别常见官能团应注意的事项 (1)含羟基化合物 (2)注意醚键与酯基的区别 (3)醛与酮的区别:醛是 至少一端连接H;酮是 两端连接烃基。如 。 二、有机化合物中的共价键 在有机化合物的分子中,碳原子通过共用电子对与其他原子形成不同类型的共价键, 共价键的类型和极性对有机物的性质有很大的影响。 1. 共价键的类型 有机化合物的共价键有两种基本类型:σ键和π键。 (1)σ键(以甲烷分子中C—H为例) ① 形成:氢原子的1s 轨道与碳原子的一个 sp 3 杂化轨道沿着两个原子核间的键轴,以 “头碰头”的形式相互重叠。 ② 特点:通过σ键连接的原子或原子团可绕键轴旋转而不会导致化学键的破坏。 (2)π键(以乙烯分子中 为例) ①形成:在乙烯分子中,两个碳原子均以 sp 2 杂化轨道与氢原子的1s 轨道及另一个碳 原子的 sp 2 杂化轨道进行重叠,形成4个C—H σ键与一个C—C σ键;两个碳原子未参与 杂化的p 轨道以“肩并肩”的形式从侧面重叠,形成了π键。 第6页②特点:π键的轨道重叠程度比σ键的小,所以不如σ键牢固,比较容易断裂而发生 化学反应。通过π键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转。 (3)σ、π键个数的计算 一般情况下,有机化合物中的单键是σ 键,双键中含有一个σ 键和一个π 键,三键中 含有一个σ 键和两个π键。 (4)共价键的类型与有机反应类型的关系 ① 含有C—H σ键,能发生取代反应; ② 含有π键,能发生加成反应。 2. 共价键的极性与有机反应 共价键极性越强,有机反应越容易发生。 由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对会发生偏移。偏移的程度越大,共 价键极性越强,在反应中越容易发生断裂。因此有机化合物的官能团及其邻近的化学键往 往是发生化学反应的活性部位。如乙醇的反应: (1)乙醇、HO与Na反应(a键断裂) 2 乙醇与钠能发生反应放出氢气,原因在于乙醇分子中的氢氧键(O—H)极性较强,能 够发生断裂。同样条件下,乙醇与钠的反应没有水与钠的反应剧烈,这是由于乙醇分子中 氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱。基团之间的相互影响使得官能团中化学键的极 性发生变化,从而影响着官能团和物质的性质。 (2)乙醇与HBr反应(b键断裂) 反应原理为CH—CH —OH + H—Br ⃗Δ CHCH —Br + H O,反应中乙醇分子中断 3 2 3 2 2 裂的键是C—O,原因是 C—O 键极性较强 。由于羟基中氧原子的电负性较大,乙醇分子中 的碳氧键极性也较强,在乙醇与氢溴酸的反应中,碳氧键(C—O)发生断裂。 (3)共价键的断裂需要吸收能量,而且有机化合物分子中共价键断裂的位置存在多种 可能。相对无机反应,有机反应一般反应速率较小,副反应较多,产物比较复杂。 【即时练】有下列物质:①CHCH ②CH—CH===CH—CH 3 3 3 3 ③CH—C≡CH ④CHCHOH 3 3 2 请思考回答: (1)上述4种有机物分子中只含有σ键的有________(填序号)。 (2)②分子中σ键与π键的个数比为________。 第7页(3)②③分子中碳原子的杂化类型有______________。 (4)④发生酯化反应时,一般断裂的共价键为________键。 (5)④与HBr反应时④中断裂的共价键为________键。 【答案】(1)①④ (2)11∶1 (3)sp3、sp2、sp (4)O—H (5)C—O 1. 共价键的分类 (1)从原子轨道重叠方式分为σ键和π键。 (2)从共价键的极性分为极性键和非极性键。 (3)从共价键的个数分为单键、双键和三键。 2. 有机物分子中σ键与π键的判断 (1)σ、π键的计算:单键为σ键;双键是1个σ键1个π键;三键是1个σ键2个π 键。 (2)σ、π键的稳定性:一般σ键比π键稳定,含π键的有机物易发生加成反应。 例题1 下列有机化合物属于脂环化合物的是( ) A. B. C. D. 【答案】D 第8页【解析】A、B项中的有机化合物都含有苯环,属于芳香族化合物,不属于脂环化合 物;C项中的有机化合物不含碳环,属于链状化合物,不属于脂环化合物;D项中的有机 化合物含有不是苯环的碳环,属于脂环化合物。 例题2 下列各选项中物质的分子式都相同,其中属于同一类物质的是( ) 【答案】C 【解析】 属于醇, 属于酚,二者不属于同一类物质;CH 3 —O—CH 中含有醚键,属于醚,CHCHOH属于醇,二者不属于同一类物质;正戊烷和新 3 3 2 戊烷均为烷烃,二者属于同一类物质; 中含有酯基,属于酯,而 中含 有羧基,属于羧酸,二者不属于同一类物质,故选C。 − 已知下列 9 种微粒:① NH2 ②—NH ③ Br- ④ OH- ⑤—NO ⑥—OH 2 2 + ⑦NO ⑧CH3 ⑨—CH 2 3 (1)属于官能团的有____________(填序号,下同)。 (2)能与—C H 结合成有机物分子的有__________。 2 5 + (3)能与CHCH2 结合成有机物分子的有________。 3 【答案】(1)②⑤⑥ (2)②⑤⑥⑨ (3)①③④ 【解析】(1)官能团属于基,而基不一定是官能团,且官能团和基均呈电中性, ②⑤⑥是官能团,而⑨表示甲基,不属于官能团;①③④⑧带有电荷,它们是根,均为离 子;⑦为分子。 (2)—C H 为乙基,能与其结合成有机物分子的必须是基,即②⑤⑥⑨,结合成的 2 5 有机物分别为C H—NH (氨基乙烷)、C H—NO (硝基乙烷)、C H—OH(乙醇)、 2 5 2 2 5 2 2 5 C H—CH(丙烷)。 2 5 3 + (3)CHCH2 为阳离子(根),能与其结合成分子的必须为阴离子(根),即 3 ①③④,结合成的有机物分别为C HNH (氨基乙烷)、C HBr(溴乙烷)、C HOH(乙 2 5 2 2 5 2 5 第9页醇)。 (答题时间:45分钟) 一、选择题 1. 下列说法中不正确的是( ) A. 有机物一定含有碳元素,不少有机物还含有氢、氧、氮、硫等元素 B. 烃属于有机物,只含碳、氢两种元素 C. 有机物都不溶于水 D. 有机物有2000多万种,所以在周期表中形成化合物种类最多的是ⅣA族 2. 下列有机物中含有羟基(—OH)的是( ) A. CH OH B. CHCOOH C. CHCOOCH D. CH CH 3 3 3 3 3 3 3. 下列物质不属于醇类的是( ) A. C HOH B. C. D. HOCH CHOH 3 7 2 2 *4. 下列各对物质含有不同官能团的是( ) A. CH CHCHCH 和CHCH(CH) 3 2 2 3 3 3 2 B. CHCHCHCOOH和HOOCCH CHCHCH 3 2 2 2 2 2 3 C. CHCHOH和CHOCH 3 2 3 3 D. CH =C(CH) 和CHCH=CHCH 2 3 2 3 3 5. 下列物质属于脂肪烃的是( ) A. B. C. D. 6. 下列分子的空间构型为正四面体的是( ) A. CH B. CH=CH 4 2 2 C. HC≡CH D. CH CHCHCH 3 2 2 3 二、非选择题 7. 对下列有机物进行分类,并把正确答案的序号填写在题中的横线上。 ① ②CHCHOH③ ④ ⑤ ⑥CHOCH ⑦ 3 2 3 3 ⑧ ⑨ (1)芳香烃:___;(2))醇:___;(3)酚___;(4)卤代烃:___;(5)酯: ___;(6)醛:___;(7)酮:___;(8)羧酸:___;(9)醚:___。 第10页*8. 请根据官能团的不同对下列有机物进行分类。 ①CHCHOH② ③CHCHBr④ ⑤ ⑥ 3 2 3 2 ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (1)芳香烃:_____________________________________________________ (2)卤代烃:_____________________________________________________ (3)醇:_________________________________________________________ (4)酚:_________________________________________________________ (5)醛:__________________________________________________________ (6)酮:__________________________________________________________ (7)羧酸:_________________________________________________________ (8)酯:__________________________________________________________ 第11页1. 【答案】C 【解析】A. 有机物是含碳化合物,一定含有碳元素,许多有机物还含有氢、氧、氮、 硫等元素,故A正确; B. 烃为只含碳、氢两种元素的有机物,故B正确; C. 有机物大多数不溶于水,如CCl 等,但也有能溶于水的有机物,如乙醇易溶于水, 4 故C错误; D. 有机物有2000多万种,所以在周期表中形成化合物种类最多的是第IVA族,故D 正确; 故答案为C。 2. 【答案】A 【解析】A. CH OH分子由甲基和羟基构成,A符合; 3 B. CHCOOH分子由甲基和羧基构成,B不符合; 3 C. CHCOOCH 为乙酸甲酯,含有酯基,C不符合; 3 3 D. CH CH 是乙烷,不含官能团,D不符合; 3 3 答案选A。 3. 【答案】B 【解析】A. C HOH为丙醇或异丙醇,属于醇类,A与题意不符; 3 7 B. 为苯酚,属于酚类,B符合题意; C. 为苯甲醇,属于醇类,C与题意不符; D. HOCH CHOH为乙二醇,属于醇类,D与题意不符; 2 2 答案为B。 4. 【答案】C 【解析】A. CH CHCHCH 和CHCH(CH) 属于烷烃,没有官能团,A不符题意; 3 2 2 3 3 3 2 B. CHCHCHCOOH和HOOCCH CHCHCH 含有的官能团都为羧基,二者相同,B 3 2 2 2 2 2 3 不符题意; C. CHCHOH含有的官能团为羟基,CHOCH 含有的官能团为醚键,二者不同,C符 3 2 3 3 合题意; D. CH =C(CH) 和CHCH=CHCH 所含官能团都为碳碳双键,二都相同,D不符题 2 3 2 3 3 意。 答案选C。 5. 【答案】AB 第12页【解析】A. 是脂环烃,脂环烃属于脂肪烃,故A正确; B. 是脂肪烃,故B正确; C. 是烃的衍生物,不是烃,故C错误; D. 是芳香烃,不是脂肪烃,故D错误; 故答案为AB。 6. 【答案】A 【解析】A. CH 的C原子与H原子以共价单键结合,其空间构型为正四面体,A符合 4 题意; B. CH=CH 的空间构型为平面形,B不符合题意; 2 2 C. HC≡CH的空间构型为直线形,C不符合题意; D. CH CHCHCH 为正丁烷,碳碳骨架呈锯齿状排列,每个碳原子与其周围的四个原 3 2 2 3 子形成四面体,分子整体并不是正四面体构型,D不符合题意; 故选A。 7. 【答案】① ② ③ ⑦ ⑧ ⑨ ④ ⑤ ⑥ 【解析】① 是含苯环的烃,属于芳香烃;②CHCHOH属于醇;③ 3 2 的羟基与苯环直接相连,属于酚;④ 含羰基,属于酮;⑤ 含羧基,属于羧酸;⑥CHOCH 含醚键,属于醚;⑦ 中卤素原子取 3 3 代了氢原子,除卤素外只含C、H,属于卤代烃;⑧ 含酯基,属于酯;⑨ 含醛基,属于醛;故答案为:①;②;③;⑦;⑧;⑨;④;⑤;⑥。 8. 【答案】⑨ ③⑥ ① ⑤ ⑦ ② ⑧⑩ ④ 【解析】(1)从结构分析,芳香烃必须含有苯环,从元素组成看,芳香烃只含有碳、 氢两种元素,符合这两个条件的上述有机化合物只有⑨,故答案为:⑨; (2)从元素组成来看,卤代烃含有碳、氢、卤素(F、Cl、Br、I)等元素,但不含其 他原子,符合该条件的上述有机化合物有③⑥,故答案为:③⑥; (3)醇是脂肪烃、脂环烃或芳香烃侧链中的氢原子被羟基取代而成的化合物,①属于 醇,故答案为:①; (4)羟基直接连接在苯环碳原子上的有机物称为酚,只有⑤符合,故答案为:⑤; (5)含-CHO的有机物,属于醛,⑦为醛,故答案为:⑦; (6)酮中羰基(也叫酮基)碳原子连接的是两个碳原子,因此上述有机化合物②为酮, 第13页故答案为:②; (7)羧酸含有羧基(-COOH),元素组成只有碳、氢、氧,⑧、⑩属于羧酸,故答 案为:⑧⑩; (8)酯含有酯基,元素组成只有碳、氢、氧,上述有机化合物④是一种酯,故答案为: ④。 第14页有机化合物的同分异构体现象 重难点 题型 分值 1. 认识有机化合物分子结构中碳原子的成键特 点,共价键的类型与极性。 2. 能初步根据有机化合物的分子结构特点对其化 学性质和有机反应规律进行分析预测。通过分析 重点 深化对“结构决定性质的理解 3. 认识有机化合物的同分异构现象,能辨识有机 选择题 2-4分 化合物的碳架结构、位置异构和官能团异构。 4. 通过特定条件下的同分异构体的书写,进一步 从微观层面理解有机化合物分子结构的复杂性 认识有机化合物的同分异构现象,能辨识有机化 难点 合物的碳架结构、位置异构和官能团异构。 一、同分异构体现象和同分异构体 第15页1. 实例分析 物质名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 分子式 C H 5 12 结构简式 CHCHCHCHCH C(CH) 3 2 2 2 3 3 4 相同点 分子式相同,都属于烷烃 不同点 碳原子间的连接顺序不同 2. 定义 化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象叫同分异构现象,具有同分异构现 象的化合物互为同分异构体。 【思考1】具有相同相对分子质量的两种化合物一定是同分异构体吗? 【提示】不一定。因为相对分子质量相同的两种化合物,分子式不一定相同(如 CO 和C H)。判断是否为同分异构体的关键是看是不是具有相同的分子式和不同的结构。 2 4 二、同分异构体的类型 碳链异构形成原因:碳骨架不同而产生的异构。 位置异构形成原因:官能团或取代基位置不同而产生的异构。 官能团异构形成原因:官能团种类不同而产生的异构。 【易错辨析】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1. 有机物分子里一定既有非极性键也有极性键 ( ✕ ) 提示:有机物分子里可以只有极性键,如甲烷。 2. CH 与CHCl均为正四面体结构分子 ( ✕ ) 4 3 提示:CH 为正四面体结构,CHCl为四面体结构,不是正四面体结构。 4 3 第16页3. 分子式为C H 的烃一定为烯烃 ( ✕ ) 4 8 提示:分子式为C H 的烃可以是烯烃或环烷烃。 4 8 4. 丙醛(CHCHCHO)和丙酮( )互为官能团异构 ( √ ) 3 2 5. 分子式为C HO的有机物有4种 ( ✕ ) 3 8 提示:分子式为C HO的有机物有3种。 3 8 6. 分子式为C H 的烷烃一定是纯净物 ( √ ) 3 8 【问题探究】有机化合物分子结构的表示方法 1. 乙烷( )的结构简式为CHCH,那么乙烯( )的结构简 3 3 式则为CHCH,你认为正确吗? 2 2 【提示】不正确。乙烯的结构简式为CH=CH ,不是CHCH 。结构简式与结构式相 2 2 2 2 比较,结构简式可以将表示单键的“—”省略,但是不能将表示碳碳双键的“=”或表示碳 碳三键的“≡”省略。 2. 的结构简式能写为(CH)C(CH)CH 吗? 3 3 2 2 3 【提示】可以。写结构简式时,同一碳原子上的相同原子或原子团可以合并书写,直 接相邻且相同的原子团也可以合并书写。 【深化拓展】 1. 表示有机化合物结构的五种式子 名称 含义或表示方法 示例 用元素符号表示物质分子组成的式子,可反 分子式 C H、C H 2 4 2 6 映出一个分子中原子的种类和数目 实验式(最简 用元素符号表示化合物分子中各元素原子最 乙烯的实验式是CH 2 式) 简整数比的式子 用短线“—”来表示一对共用电子对,用 结构式 “—”(单键)、“ ”(双键)或“¿” (三键)将原子连接起来形成的式子 结构简式 表示单键的“—”可以省略,将与碳原子相 CHCHOH 、 CHCH 3 2 3 连的其他原子写在其旁边,并在右下角注明 CH、HOOCCHO 2 第17页其个数;表示碳碳双键、碳碳三键的“ ” “¿”不能省略;醛基( )、羧基 ( )可分别简化成—CHO、— COOH 省略碳、氢元素符号,只表示分子中键的连 接情况和官能团,每个拐点和端点均表示一 表示为 键线式 个碳原子,每个碳原子都形成四个共价键, 不足的用氢原子补足 【总结】几种表达式的转换关系 2. 表示有机化合物结构的两种模型 种类 特点 实例 球棍模型 小球表示原子,短棍表示共价键 如乙烷: 空间填充 用不同体积大小的小球表示不同原子 如乙烷: 模型 易错警示:结构简式不能表示有机化合物的真实结构,如从结构简式看, CHCHCHCH 中的碳链是直线形的,而实际上是锯齿形的。 3 2 2 3 【即时练】下列有机化合物的结构表示不正确的是( ) A. CH 的球棍模型为 4 B. 丁烯的键线式为 C. 乙醇的结构式为 D. 葡萄糖的最简式为CHO 2 【答案】A 第18页【解析】甲烷的球棍模型应该用小球和短棍表示,甲烷为正四面体结构且碳原子半径 大于氢原子,其正确的球棍模型为 ,故A错误;1-丁烯的结构简式为CHCHCH 3 2 CH ,键线式为 ,故B正确;结构式是用元素符号和短线表示化合物分子中各原子 2 的排列和结合方式的式子,乙醇的结构简式为 CHCHOH,则其结构式为 3 2 ,故C正确;最简式是用元素符号表示化合物分子中各元素原子个数最 简整数比的式子,葡萄糖的分子式为C H O,则其最简式为CHO,故D正确。 6 12 6 2 【规律方法】判断化学用语正误的“三步法” 三、同分异构体的书写方法 同分异构现象的主要类型有①碳链异构,②官能团的种类异构,③官能团的位置异构, 其中碳链异构是基础。 1. 减碳法 (碳链异构) 烷烃同分异构体的书写 烷烃只存在碳链异构,书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳法”,可概括为四句话: 主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布对邻间。 (1)下面以己烷(C H )为例说明(为了简便易看,在所写结构式中省去了 H原 6 14 子)。 ①将分子中全部碳原子连成直链作为母链。 C—C—C—C—C—C— ② 母链的一端取下1个C原子,依次连接在母链中心对称线一侧的各个C原子上,即 得到多个带有甲基、主链比母链少1个C原子的异构体骨架。 ③ 母链上一端取下两个C原子,使这两个C原子相连(整连)或分开(散连),依 次连接在母链所剩下的各个C原子上,得多个带1个乙基或2个甲基、主链比母链少2个 C原子的异构体骨架。 第19页故己烷(C H )共有5种同分异构体。 6 14 (2)下面以C H 为例,写出它的同分异构体: 7 16 ① 将分子写成直链形式: CHCHCHCHCHCHCH。 3 2 2 2 2 2 3 ② 从直链上去掉一个—CH ,依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。甲 3 基可连在2,3号碳原子上: ,根据碳链中心对称,将—CH 连在对称轴 3 的右侧就会与左侧连接方式重复。 ③再从主链上去掉一个碳原子,可形成一个—CHCH 或两个—CH ,即主链变为 2 3 3 。当取代基为—CHCH 时,由对称关系只能接在3号碳原子上。当取代 2 3 基为两个甲基时,在主链上先定一个甲基,按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲 基,注意不要重复。即两个甲基可分别连接的碳原子号码是:2和2、2和3、2和4、3和 3。 2. 取代法 (适用于醇、卤代烃异构) 具有官能团的有机物同分异构体的书写 一般书写顺序为官能团种类异构 → 碳链异构 → 官能团位置异构。 书写步骤为先确定官能团种类异构中可能的官能团类别,之后按照烷烃同分异构体的 书写方法分别写出除官能团外的碳链异构,然后再移动官能团的位置,最后按照碳原子周 围形成四个共价键的原则,把氢原子补齐。 先碳链异构,后位置异构。如书写分子式为C H O的醇的同分异构体。如下(数字即 5 12 为—OH接入后的位置,即这样的醇合计为8种): 3. 插入法 (适用于烯烃、炔烃、酯等) 先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架,再将官能团插入碳链中。 如书写分子式为C H 的烯烃的同分异构体(插入双键),双键可分别在①、②、③号 4 8 位置: 四、同分异构体数目的判断方法 1. 基元法 第20页2. 换元法 举例1:二氯苯(C HCl )有3种同分异构体,则四氯苯(C HCl )也有3种同分异 6 4 2 6 2 4 构体(将H替代Cl)。 3. 定一(或二)移一法 再比如确定CHCHCH 的二氯代物的数目,第1步固定一个Cl原子: 3 2 3 ① ,② ;第2步固定另一个氯原子: ①有3种,②有2种,其 中①b和②d重复,故CHCHCH 的二氯代物有4种。 3 2 3 4. 等效氢法 第21页① 同一甲基上的氢原子是等效的。 ② 同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷( )的四个 甲基是等效的,所有的氢原子都是等效的,故新戊烷的一氯代物只有一种。 ③ 处于对称位置上的氢原子是等效的。如 的六个甲基是等效的, 18个氢原子都是等效的,因此该物质的一氯代物也只有一种。 【问题探究】(1)四联苯( )的一氯代物有几种? 【提示】5种。该物质高度对称,其对称中心为下图两直线交点。 (2)分子式为C H 的烃中,能使溴水褪色的物质有几种? 5 10 【提示】5种。分子式为C H 的烃中,能使溴水褪色的属于烯烃,存在碳链异构和碳 5 10 碳双键位置异构。主链含5个碳原子时有2种结构,主链含4个碳原子时有3种结构,共5 种同分异构体。 【即时练】分子式为C HBrCl的有机化合物共有(不含立体异构)( ) 4 8 A. 8种 B. 10种 C. 12种 D. 14种 【答案】C 【解析】书写分子式为C HBrCl的同分异构体,先定碳骨架:C 有两种碳骨架C—C 4 8 4 第22页—C—C、 ;再定一个氯原子:氯原子的位置有 、 (相 同的序号表示位置相同),后动Br原子, 、 ,均有4种;对 于 而言, 有3种, 有1种,Br原子在其余3个甲基上的 位置是相同的,因此C HBrCl的同分异构体共有4+4+3+1=12种,答案选C。 4 8 【即时练】已知丁基有4种结构,则分子式为C H O 且属于羧酸的有机化合物有( 5 10 2 ) A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种 【答案】B 【解析】分子式为C H O 的羧酸可写成C H—COOH,即可看作丁基与羧基(— 5 10 2 4 9 COOH)相连形成的,因丁基(—C H )有4种结构,故C H—COOH的羧酸也有4种结 4 9 4 9 构。 第23页例题1 下列物质的一氯代物的同分异构体数目相同的是( ) A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ②④ 【答案】C 【解析】根据等效氢法可知,①②③④四种物质的等效氢如下图所示: 物质②③一氯代物均为4种,物质①④一氯代物均为7 种。 第24页例题2 有机化合物 的一氯代物共有(不考虑立体异构)( ) A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 7种 【答案】C 【解析】该有机化合物的对称结构及“等效氢”的种类如下图,故其一氯代物共有5 种。 例题3 吸烟有害健康,烟草中的剧毒物尼古丁会使人上瘾或产生依赖性,重复使用 尼古丁会增加心跳速度和升高血压并降低食欲。尼古丁的结构简式如下: (1)该有机化合物 (填“是”或“否”)属于芳香族化合物。 (2)尼古丁的一氯代物有 种。 (3)尼古丁的分子式为 。 (4)尼古丁与 属于什么关系? 。 【答案】(1)否 (2)9 (3)C H N (4)同分异构体 10 14 2 【解析】(1)尼古丁分子结构中没有苯环,该有机化合物不属于芳香族化合物; (2)尼古丁结构不对称,含有9种处于不同化学环境的H原子,则一氯代物有9种; (3)尼古丁分子含有10个碳原子、2个氮原子和14氢原子,故分子式为C H N ;(4) 10 14 2 尼古丁与 的分子式相同,结构不同,互为同分异构体。 (答题时间:40分钟) 1. 下列各项中,表达正确的是( ) A. 甲醛的结构简式:HCOH B. C H 分子的结构式: 2 2 第25页C. CH 分子的空间填充模型: 4 D. 异丁烷的键线式: 2. 下列选项中的物质属于官能团异构的是( ) A. CH CHCHCH 和CHCH(CH) 3 2 2 3 3 3 2 B. CH C(CH) 和CHCH CHCH 2 3 2 3 3 C. CHCHOH和CHOCH 3 2 3 3 D. CH CHCHCOOH和(CH)CHCOOH 3 2 2 3 2 3. 下列说法正确的是( ) A. 凡是分子组成相差一个或几个CH 原子团的物质,彼此一定是同系物 2 B. 两种化合物组成元素相同,各元素质量分数也相同,则两者一定是同分异构体 C. 相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体 D. 组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,一定互为同分异 构体 4. 下列物质只表示一种纯净物的是( ) A. C H B. C H 2 6 5 12 C. C HCl D. 由O元素形成的单质 2 4 2 5. 下列各组物质中,互为同分异构体的是( ) A. CH CHCH 和CHCHCHCH 3 2 3 3 2 2 3 B. HNCH COOH和CHCHNO 2 2 3 2 2 C. CHCHCOOH和CHCOOCH CH 3 2 3 2 3 D. CH CHCH CH 和CH CHCH CH 2 2 3 2 2 6. 经测定,某有机化合物分子中含2个—CH 、2个—CH—、1个 、1个—Cl的 3 2 同分异构体数目为( ) A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种 7. 正辛烷为无色透明液体,是工业用汽油成分之一。还可用作印刷油墨溶剂、涂料用溶 剂的稀释剂、丁基橡胶用溶剂以及烯烃聚合等有机反应的溶剂。 现有A、B、C三种烷烃,它们的分子式都是C H 。 8 18 (1)A 不能由任何分子式为 C H 的同分异构体加 H 得到,A 的结构简式为 8 16 2 。 (2)B 可以而且只能由一种分子式为 C H 的物质加 H 得到,B 的结构简式为 8 16 2 。 (3)C可以而且只能由两种分子式为C H 的物质D或E加H 得到,C的结构简式为 8 16 2 第26页,D和E的结构简式分别为 和 。 第27页1.【答案】D 【解析】醛基应该写作—CHO,甲醛的结构简式为HCHO,A错误;结构式应该把所 有共价键表示出来,C H 的结构式为 ,B错误; 为球棍模型,C错误 2 2 的结构简式为CH(CH),为异丁烷,D正确。 3 3 2.【答案】C 【解析】A项中的两种物质属于碳架异构;B项中两种物质的官能团均为 , D项中两种物质的官能团均为—COOH,均属于位置异构;C项中两种物质的官能团分别 是—OH(羟基)和 (醚键),官能团不同,属于官能团异构。 3.【答案】D 【解析】同系物结构一定相似,如环己烷和乙烯虽相差若干个“CH”,但结构不相似, 2 不互为同系物,故A错误;两种化合物组成元素相同,各元素质量分数也相同,则最简式 相同,可能为同系物,如乙烯和丙烯,故B错误;同分异构体一定满足两个条件:分子式 相同、结构不同,故相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体,如NO和C H , 2 6 故C错误;组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,则分子式相 同,故D正确。 4.【答案】A 【解析】C H 没有同分异构体,只表示一种物质;C H 可以有CHCHCHCHCH 、 2 6 5 12 3 2 2 2 3 、C(CH ) 三种同分异构体,C H 不能只表示一种纯净物;C HCl 有 3 4 5 12 2 4 2 CHCl—CH Cl、CHCl —CH 两种同分异构体,C HCl 不能只表示一种物质;由O元素组 2 2 2 3 2 4 2 成的单质有O、O,不能只表示一种纯净物。 2 3 5.【答案】B 【解析】A项,互为同系物;B项,两物质分子式相同,结构不同,互为同分异构体; C、D项,分子式和结构均不相同,不互为同分异构体。 6.【答案】B 【解析】2 个—CH—、1 个 三个基团要互相连接,有 2 种连接形式: 2 、 。若为 ,2个—CH、1个— 3 Cl共有2种连接方式,同分异构体有2种;若为 ,2个—CH 、1个— 3 Cl共有2种连接方式,同分异构体有2种,所以该有机化合物的同分异构体共有4种。 第28页7. 【答案】(1) (2)(C H)CCH 2 5 3 3 (3)(CH)CHC(CH)C H 3 2 3 2 2 5 【解析】A分子中成键的任意两个碳原子中必须至少有一个碳原子没有氢原子,符合 此条件的只有 ;B分子中两个成键的碳原子上同时有氢原子的结构只有 一种,符合此条件的只有 ;C分子中两个成键的碳原子上同时 有氢原子的结构有两种,符合此条件的烃为(CH)CHC(CH)C H,D、E分别为 3 2 3 2 2 5 、 。 第29页