2017-2018学年鲁科版化学必修二同步学习讲义：第3章第1节 认识有机化合物 第2课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第2课时有机化合物的结构特点［学习目标定位］1.了解有机化合物中碳原子的成键特点，有机化合物结构特征，体会有机化合物的多样性。2.了解烷烃的概念、通式、结构特点。3.理解同分异构体的含义，能写出1～5个碳原子的烷烃的同分异构体.一、烷径1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的结构式回答下列问题：(1）以上三种物质的分子式分别为C2H6、C3H8、C4H10，组成元素为C、H两种元素。像这种仅含C、H两种元素的有机物我们称为烃.(2）以上三种有机物的每个碳原子形成4个共价键，且碳原子之间以碳碳单键相连成链状,碳原子的剩余价键均与氢原子结合。这样的烃叫做饱和链烃,也称烷烃。其分子通式为CnH2n＋2(n≥1且n为整数)。2．烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的增多，呈规律性的变化。如：（1)常温下其状态由气态变到液态又变到固态，沸点逐渐升高，相对密度逐渐增大。（2）常温下,碳原子数小于或等于4的烷烃，均为气态（新戊烷常温下也为气态）.3．物质的组成、结构决定物质的性质。烷烃的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式（有机物写结构简式)：（1)丙烷的燃烧：CH3CH2CH3＋5O2eq\o（→，\s\up7(点燃））3CO2＋4H2O。(2）光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应(只要求写一氯取代):CH3CH3＋Cl2eq\o（→，\s\up7（光))CH3CH2Cl＋HCl。（3)用通式表示烷烃的完全燃烧及卤代反应（用X2表示卤素）①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1，2)O2eq\o（→,\s\up7(点燃))nCO2＋（n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX,CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应。

1．下列物质属于烷烃的是()①CH3CH2OH②CH3（CH2）4CH3③④⑤⑥⑦C8H16⑧CCl4A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦C．②④⑤ D．④⑥⑧答案C解析烷烃是指分子中碳原子间以碳碳单键相连,碳原子的其他价键都被氢原子所饱和的烃。凡是符合CnH2n＋2的烃均为烷烃，②④⑤符合。规律总结（1)烷烃的结构特点单：碳原子周围有四个单键。饱：烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，含氢量最大。链：碳原子结合成的链可以是“直链"，也可以含有支链。(2)分子式符合CnH2n＋2的烃为烷径。2．下列有关丙烷的叙述中不正确的是（）A．分子中碳原子不在一条直线上B．光照下能够发生取代反应C．比丁烷更易液化D．能燃烧答案C解析丙烷可以看作是甲烷分子中的两个氢原子分别被—CH3取代，由于甲烷是正四面体结构，故丙烷中的三个碳原子不可能在一条直线上，A项正确；烷烃在光照条件下能够发生取代反应,B项正确；随着碳原子数的增多，烷烃的同系物沸点依次升高，故丙烷的沸点应低于丁烷，丙烷比丁烷更难液化，C项错误；丙烷能在空气或氧气中燃烧，D项正确。易错警示(1)含3个或3个碳原子以上的烷烃，其碳原子不在同一直线上。(2）因为烷烃不能与酸性高锰酸钾溶液反应，误认为烷烃不能被氧化，实际上烃的燃烧也是氧化反应。二、同分异构现象、同分异构体1．CH3CH2CH2CH3（正丁烷)与(异丁烷）都是烷烃，试比较其组成和结构的相同点和不同点。答案二者分子式相同，结构相似，碳碳之间都是以单键结合成链状，但结构并不相同，正丁烷无支链，异丁烷有支链。2．像CH3CH2CH2CH3和这种化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有相同的分子式而结构不同的化合物互为同分异构体.（1)判断下列有关同分异构体的叙述是否正确。①同分异构体具有相同的组成元素。②组成元素相同，质量分数也相同的化合物互为同分异构体。③同分异构体具有相同的相对分子质量.④相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。答案①③正确,②④不正确。（2)是否为同分异构体？说明理由。答案不是同分异构体，由于二者均为四面体结构，故为同一种物质。3．写出戊烷（C5H12)的同分异构体的结构简式.答案CH3CH2CH2CH2CH3、、。

归纳总结同分异构体的判断同分异构体分子式相同相对分子质量必相同，反之不成立,如NO和C2H6不一定属于同一类物质结构不同原子或原子团的连接顺序不同原子的空间排列不同3．下列几组物质中，互为同位素的有______，互为同素异形体的有______,互为同分异构体的有______，属于同种物质的有________。①O2和O3②35Cl和37Cl③H2、D2和T2④⑤CH3（CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3⑥CH3CH(CH3）CH3和CH(CH3）3答案②①⑤③④⑥规律总结同分异构体、同素异形体、同位素概念分别适用于化合物、单质、原子。4．分子式为C4H10的烷烃的各种同分异构体,分别与Cl2反应，可能生成的一氯化物共有几种？()A．1B．3C．4D．2答案C解析C4H10的同分异构体有CH3CH2CH2CH3、，其一氯代物都有2种.规律总结（1)烃分子中有几种等效氢原子,其一元取代物就有几种同分异构体。（2）氢原子等效的几种情况：①烃分子中同一个碳原子连接的氢原子等效。如甲烷分子中的四个氢原子等效。②同一个碳原子所连接的—CH3原子团上的氢原子等效.如新戊烷分子中四个—CH3原子团上的12个氢原子等效。③分子中处于镜面对称位置上的氢原子等效。如分子中的18个氢原子等效.5．分子式为C4H8Cl2的有机物共有（)A．7种 B．8种C．9种 D．10种答案C解析有机物C4H8Cl2的碳骨架有两种结构：。(1）碳骨架为的同分异构体有（2)碳骨架为的同分异构体有①、②、③，则C4H8Cl2的同分异构体共有9种。规律总结烃的二卤代物书写顺序:烃的同分异构体→一卤代烃同分异构体→二卤代烃同分异构体.1．下列有机物中，属于烷烃的是（）答案D解析烷烃是指分子中碳原子间以碳碳单键相连，碳原子的其他价键都被氢原子所饱和的烃。A项中不全是碳碳单键结合,C项中不是链状，两者均不是烷烃；B项中含有氯原子，它不是烃；D项中碳链上虽然有两个支链，仍属于链状,具备烷烃结构特点.2．下列化学式不只表示一种物质的是（)A．C3H8 B．C4H10C．CHCl3 D．CH2Cl2答案B解析正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10,B项符合；C3H8、CHCl3、CH2Cl2都只表示一种物质，A、C、D项不符合.3．下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（）A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键B．所有烷烃在光照的情况下,都能与氯气发生取代反应C．烷烃的分子通式为CnH2n＋2（n≥1），符合该通式的不一定是烷烃D．烷烃都可以在空气中燃烧答案C解析烷烃分子中的碳碳键、碳氢键均为单键，A项正确；烷烃在光照的条件下,都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要性质之一,B项正确;符合CnH2n＋2的有机物只可能是烷烃，C项错误;烷烃都可以在空气中充分燃烧生成CO2和H2O,D项正确。4．下列有机物中，互为同分异构体的是(）①CH2=CHCH3；②；③CH3CH2CH3;④HC≡CCH3；⑤；⑥CH3CH2CH2CH3A．①和②B．①和③C．①和④D．⑤和⑥答案A解析①的分子式是C3H6，②的分子式是C3H6,③的分子式是C3H8,④的分子式是C3H4，⑤的分子式是C4H8，⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同，结构不同,互为同分异构体。5．进行一氯取代反应后，产物只能生成3种沸点不同的烷烃的是(）A．(CH3）2CHCH2CH2CH3B．(CH3CH2)2CHCH3C．（CH3）2CHCH（CH3）2D．（CH3)3CCH2CH3答案D解析产物中有3种沸点不同的烷烃，即为3种同分异构体。根据对称性分析，处于对称位置的碳原子为等效碳，等效碳上的氢为等效氢,以A项为例分析(为便于分析在每个碳上编上号)：①号碳和②号碳连在同一个碳原子上,为等效碳，其6个氢原子为等效氢，被1个氯原子取代后的产物是一样的，③④⑤⑥号碳各为一类，分子中总共有5类等效氢，即有5种一氯代物；同理分析，B项有4种一氯代物，C项有2种一氯代物，D项有3种一氯代物。6．完成下列各题：（1）同温同压下，某烷烃的蒸气密度是H2的29倍，其分子式为________,该烷烃的结构有________种；试分别写出它们的结构简式及名称：_____________________________.(2）已知某烷烃分子中电子数为42。①该烷烃的分子式为________,写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式：_________________________，其一氯代物只有一种的结构简式为___________________。②上述同分异构体中，在相同条件下沸点最高的是__________________________(写结构简式）。答案（1）C4H102CH3-CH2—CH2—CH3,正丁烷；，异丁烷(2）①C5H12、、②解析（1)同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，该烃的相对分子质量为29×2＝58，烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其相对分子质量为14n＋2＝58,n＝4，故烷烃分子式为C4H10。其结构简式和名称分别为CH3CH2CH2CH3，正丁烷；，异丁烷.(2)①烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其分子中电子数为6n＋（2n＋2）＝42，n＝5，故烷烃分子式为C5H12.烷烃C5H12有3种同分异构体，其结构简式分别为、、,其一氯代物分别有3种、4种、1种。②烷烃分子中，碳原子数相同时,所带支链越多，其沸点越低,因此烷烃C5H12三种同分异构体中沸点最高。[基础过关］题组1烷烃的结构与性质1．以下结构表示的有机物是烷烃的是（）A．CH3OHB．CH2=CH2答案C解析碳原子之间以碳碳单键结合成链状的烃属于烷烃。2．下列性质中，属于烷烃特征性质的是()A．完全燃烧的产物只有二氧化碳和水B．几乎不溶于水C．是非电解质D．分子的通式为CnH2n＋2，可与氯气发生取代反应答案D解析A项是烃、烃的含氧衍生物共有的性质，不只是烷烃的性质；B、C项是大多数有机物的性质;只有烷烃符合分子通式CnH2n＋2,烷烃的特征性质是与卤素气态单质在光照条件下发生取代反应,只有D项符合。3．下列关于烷烃的说法正确的是（）A．丙烷（C3H8)发生取代反应，生成的C3H7Cl的结构只有一种B．丙烷分子中3个碳原子在一条直线上C．分子中含有6个碳原子的烷烃在常温下为液态物质D．烷烃分子为直链式结构，不可以带支链答案C解析A项中C3H7Cl有两种结构：CH3CH2CH2Cl、;B项中C3H8分子中的3个碳原子呈锯齿形，不在一条直线上；D项烷烃分子中碳链可以是直链，也可以带支链。4．下列物质中:①氯水；②浓硫酸；③溴蒸气;④烧碱；⑤氧气;⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可以与丙烷发生化学反应的是（)A．①②③⑤ B．④⑤⑥C．③⑤ D．②③④⑥答案C解析丙烷与甲烷的化学性质相似，可据甲烷的化学性质类推。题组2同分异构体及其判断5．下列说法正确的是(）A．戊烷的同分异构体有2种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，互为同分异构体答案D解析相对分子质量相同而且各元素的质量分数相同，可推出相同的分子式，但由于是不同化合物，结构一定不同，故互为同分异构体，D项正确.6．在下列结构的有机化合物中：属于同分异构体的正确组合是（)A．②和⑤ B．②和③C．①和② D．④和③答案B解析①和④、②和③的分子式相同而结构不同，分别互为同分异构体；②和⑤为同种物质.7．分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(）A．6种 B．7种C．8种 D．9种答案C解析戊烷的一氯取代物有8种，方式如下:8．下列烷烃中，跟氯气反应生成的一氯取代物只有两种的是（)A．CH3CH2CH2CH2CH2CH3B．(CH3）2CHCH2CH2CH3C．CH3CH2CH(CH3）CH2CH3D．（CH3）2CHCH（CH3）2答案D解析根据“等效氢”法,A项中有3种一氯取代物，B项中有5种一氯取代物，C项中有4种一氯取代物，只有D项中有两种一氯取代物.题组3烃在氧气中完全燃烧的计算9．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(）A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析设此气态烃的分子式为CxHy，其完全燃烧的化学方程式为CxHy＋(x＋eq\f（y,4)）O2eq\o(→,\s\up7(点燃）)xCO2＋eq\f（y，2）H2O，则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为（x＋eq\f(y，4）)mol，上述选项分别代入(x＋eq\f(y，4))mol，比较可知C4H10耗氧量最多。10．使1mol某烷烃完全燃烧需要消耗氧气5mol,该烷烃的化学式是（)A．C2H6 B．C3H8C．C4H10 D．C5H12答案B解析烷烃燃烧的化学方程式可以表示为CnH2n＋2＋eq\f（3n＋1,2)O2eq\o（→，\s\up7（点燃)）nCO2＋(n＋1)H2O1moleq\f(3n＋1,2）mol可见，eq\f（3n＋1，2)＝5，解得n＝3.所以该烷烃的化学式为C3H8。［能力提升］11．有下列各组微粒或物质:A．O2和O3B.eq\o\al（12,6)C和eq\o\al(13,6）CC．CH3CH2CH2CH3和E．CH3CH2CH2CH3和（1）______组两种微粒互为同位素。（2)______组两种物质互为同素异形体。（3)______组两种物质属于同系物。（4)______组两物质互为同分异构体。（5)______组两物质是同一物质。答案（1)B（2)A（3）C（4)E(5)D解析A项，氧元素的两种单质，互为同素异形体;B项，是碳元素的两种不同原子，互为同位素；C项，两种分子均为烷烃，碳原子数不同,互为同系物;D项，碳为四面体的中心，是同一种物质；E项,两者分别为正丁烷与异丁烷，互为同分异构体。12．（1）下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是________。A．CH3Cl只代表一种物质B．CH2Cl2只代表一种物质C．CHCl3只代表一种物质D．CCl4只代表一种物质（2）乙烷的电子式为________________，分子式为CmH20的烷烃中m为________，分子式为C8Hn的烷烃中n为________，与CO2密度（同温同压)相同的烷烃分子式为__________________，若上述四种烃各为1mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是________。（3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是________.（4)相对分子质量为72的烷烃，其分子式是________。若此有机物的一氯代物分子中有两个—CH3，两个—CH2—，一个和一个—Cl,它们的可能结构简式分别是____________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。答案(1）B（2)918C3H8C9H20(3）CH4（4)C5H12解析(1)对于甲烷的正面体结构，因为其4个顶点的位置完全相同，所以它的一氯代物(CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4)都只有一种。而如果甲烷是平面正方形结构，虽然4个C—H键都完全相同，但4个顶点的氢原子的位置关系却不同,可能相邻,也可能相间,所以虽然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种，但CH2Cl2却有两种，一种是两个氯原子相邻，另一种是两个氯原子相间。由CH2Cl2只有一种这一点可以判断出CH4为正四面体结构，而不是平面正方形结构。(2)根据烷烃通式为CnH2n＋2可求出m为9,n为18，密度与CO2相同的烷烃的相对分子质量为44,由14n＋2＝44可求出n为3，即分子式为C3H8。若同为1mol烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“x＋eq\f(y，4)”的大小，“x＋eq\f（y,4)”的值越大,消耗O2越多，此题中消耗O2最多的是C9H20。(3)若同为1g烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“eq\f（y,x）”的大小，“eq\f(y,x）"的值越大,消耗O2越多,此题中消耗O2最多的是CH4。(4)设其分子式为CnH2n＋2，14n＋2＝72，n＝5。分子式为C5H12。13．下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。（1）图中属于烷烃的是________(填字母)。(2）在上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环。(3）上图中互为同分异构体的是A与________（填字母，下同)；B与________;D与________。答案（1）AC（2）碳碳双键碳碳叁键碳链（3)CEFHG解析(1)据烷烃的定义：碳与碳原子之间只以单键互相结合，剩余的价键全部与氢原子结合，知上图8种分子中只有A、C为烷烃。(2）由图中8种分子看出，A、C中碳与碳原子之间全为单键，B、E、F分子中还含有双键，D与G分子中含有叁键，除H分子形成碳环，其余均为链状分子。（3)据同分异构体的概念推知A与C互为同分异构体，B与E、F、H互为同分异构体,D与G互为同分异构体。14．填空：（1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍，A的分子式为____________，其同分异构体的结构简式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2）烷烃B的分子中含有200个氢原子，B的分子式为____________。（3）烷烃C分子中含有22个共价键，C的分子式为_______________________________。(4)新戊烷分子中极性键和非极性键数目之比为__________________.答案（1)C5H12CH3CH2CH2CH2CH3、、(2)C99H200（3)C7H16(4)3∶1解析（1）同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，A的相对分子质量为36×2＝72,烷烃分子通式为CnH2n＋2,由12n＋2n＋2＝72得n＝5；分子式为C5H12,写同分异构体时，先写最长碳链：①CCCCC，减碳变位：②，③，用H原子补齐C原子的剩余价键，即：①CH3CH2CH2CH2CH3，(2)烷烃B分子中的氢原子数为2n＋2＝200，即n＝99。（3)烷烃CnH2n＋2中，有（2n＋2)个碳氢单键，n个碳连成链状的(n－1）个碳碳单键，即(n－1)＋(2n＋2)＝22，n＝7.（4）1mol新戊烷分子中含12molC-H极性键和4molC—C非极性键,