新教材适用2024-2025学年高中化学第7章有机化合物第1节认识有机化合物第2课时同系物同分异构体学案新人教版必修第二册

第2课时同系物同分异构体学习目标1．知道有机化合物存在同分异构现象。2．理解同系物、同分异构体的概念，并会推断及书写简洁烷烃的同分异构体。核心素养1．知道烷烃分子的结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．通过搭建甲烷的球棍模型，相识甲烷是正四面体结构，在头脑中构建烷烃空间结构的思维模型。一、同系物同分异构体1．同系物(1)概念：_结构__相像，在分子组成上相差一个或若干个_CH2__原子团的化合物互称为同系物。(2)推断同系物的三个关键点①“同”：两种物质属于同_一类__物质；②“似”：两种物质_结构__相像；③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。(3)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。2．同分异构体(1)概念①同分异构现象：化合物具有相同的_分子式__，但具有不同_结构__的现象。②同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。(2)实例：和的分子式均为_C4H10__，互为同分异构体，用结构简式分别表示为CH3CH2CH2CH3、CCH3HCH3CH3。(3)同分异构体种数①随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的数目也就_越多__。②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有_2__种，戊烷有_3__种，己烷有5种，而癸烷有75种。(4)同分异构体的性质同分异构体的分子结构不同，导致化学性质和物理性质均有肯定差异，如正丁烷和异丁烷的熔、沸点_不同__。正|误|判|断(1)只要是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物就肯定为同系物。(×)(2)同系物的化学性质肯定相像，肯定具有相同的通式。(√)(3)同分异构体的相对分子质量相同，相对分子质量相同的化合物肯定互为同分异构体。(×)(4)互为同分异构体的有机物肯定不互为同系物，互为同系物的化合物肯定互为同分异构体。(×)(5)互为同分异构体的化合物，性质肯定相同。(×)(6)与互为同分异构体。(×)深|度|思|考1.与是同分异构体吗？为什么？提示：不是，二者原子的连接次序相同，二者为同一种物质。2．与是否为同分异构体？说明理由。提示：不互为同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。3．同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质肯定是同分异构体吗？提示：相对分子质量相同，但分子式不肯定相同，如相对分子质量为28的分子有CO、N2、C2H4，它们不是同分异构体。应|用|体|验1.下图是由4个碳原子结合成的5种有机物(氢原子没有画出)，下列说法正确的是(A)A．有机物(a)的名称为异丁烷B．有机物(a)中四个碳原子共平面C．上述有机物中与(c)互为同分异构体的只有(b)D．上述有机物中，(c)与(d)属于同系物解析：有机物(a)含有4个碳原子，其名称为异丁烷，A正确；有机物(a)中4个碳原子形成四面体结构，故4个碳原子肯定不共平面，B错误；有机物(b)(c)和(e)的分子式均为C4H8，但其分子结构不同，互为同分异构体，C错误；有机物(c)含有一个碳碳双键，(d)含有两个碳碳双键，结构不相像，且分子组成上不相差一个或若干个CH2原子团，不属于同系物，D错误。2．下列说法中正确的是(A)A．乙烷与丙烷互为同系物B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体C．同分异构体之间的转化是物理变更D．和互为同分异构体解析：A项，乙烷与丙烷互为同系物，正确；B项，相对分子质量相同，分子式不肯定相同，错误；C项，同分异构体为不同的物质，其之间的转化为化学变更，错误；D项，二者为同种物质，错误。同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较概念探讨对象比较实例相同不同同系物有机化合物结构相像分子组成上相差一个或若干个CH2原子团CH3CH3与同分异构体化合物分子式相同结构不同CH3CH2CH2CH3与同素异形体单质元素种类相同性质不同O2与O3、白磷与红磷同位素原子质子数相同中子数不同二、烷烃同分异构体的书写1．烷烃同分异构体的书写(1)烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。(2)书写示例以己烷(C6H14)的同分异构体为例第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。其次步，从主链的一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上；或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种：第四步，依据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH2CH3、(3)书写方法总结①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避开重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布同、邻、间。②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的其次个碳原子不能连接乙基，以保证不变更主链，避开写出重复的结构。③书写时不能只写碳骨架，应满意碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。2．推断不同化学环境中氢原子的种类数(等效氢原子)(1)连接同一碳原子的氢原子是等效的。(2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。(3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。例：共有_2__种不同化学环境的氢原子；①共有_2__种不同化学环境的氢原子。正|误|判|断(1)烷烃中碳原子数越多，同分异构体数越多。(√)(2)烷烃中有几个碳原子就有几种不同化学环境的氢原子。(×)(3)主链不肯定是碳链最长的，而是支链最多的。(×)深|度|思|考试写出C7H16的全部同分异构体。提示：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3，应|用|体|验1.相对分子质量为100的某链状烷烃M，其分子中含有4个甲基，则M的结构有(B)A．3种 B．4种C．5种 D．6种解析：链状烷烃的通式为CnH2n＋2，相对分子质量为100，则有12n＋2n＋2＝100，解得n＝7，所以该烷烃的分子式为C7H16，分子中含有4个甲基的结构有共4种。2．写出戊烷(C5H12)全部的结构简式并标明不同化学环境氢原子的种类：CH3CH2CH2CH2CH3(3种)、。

1．生活中许多物质的主要成分都是烷烃，如自然气、打火机燃气等。下列说法正确的是(B)A．烷烃分子通式为CnH2n＋2，全部烷烃都遵循这一通式B．CH3CH2CH3互为同系物C．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上D．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物2．下列是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式：①CH3CH2CH2CH2CH3这些结构中出现重复的是(A)A．②和③ B．①和④C．②和④ D．均不重复解析：C5H12中全部碳原子在一条链上，则结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3；若有1个碳原子作为支链，则结构简式为若有2个碳原子作为支链，则结构简式为故C5H12的同分异构体有三种，上述结构中出现重复的是②和③，故选A。3．下列化合物的氢原子种类数大小排列依次正确的是(B)①CH3CH2CH2CH2CH2CH3②(CH3)2CHCH(CH3)2③(CH3)3CCH2CH3④(CH3)3CC(CH3)3A．①>②>③>④ B．③＝①>②>④C．③>②>④>① D．②>③＝①>④4．在下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的横线上。①NO2和N2O4②12C和14C③K和Ca④异戊烷()和新戊烷()⑤⑥甲烷和丙烷(1)互为同位素的是_②__。(2)互为同分异构体的是_④__。(3)互为同系物的是_⑥__。(4)为同一种物质的是_⑤__。解析：(1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子，②符合。(2)互为同分异构体的是分子式相同、结构不同的化合物，④符合。(3)互为同系物的是结构相像、组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物，⑥符合。(4)⑤中两个分子是同一种物质。对点训练题组一同系物、同分异构体的概念及推断1．下列关于同系物的说法正确的是(D)A．同系物可以是不同类别的物质B．通式相同，分子间相差n(n≥1)个CH2原子团的物质互为同系物C．同系物的最简式相同，分子式不同D．同系物的化学性质相像2．正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是(D)A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同B．两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同C．具有相像的化学性质和物理性质D．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同3．下列互为同分异构体的是(B)A．CH4和CH3CH2CH3B．CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3C．H2O和D2OD．金刚石和石墨解析：CH4与CH3CH2CH3互为同系物，A错误；CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3的分子式均为C4H10，其分子结构不同，互为同分异构体，B正确；H2O和D2O都是由H、O元素形成的化合物，是同一物质，C错误；金刚石和石墨是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，D错误。4．下列关于CH4和的叙述正确的是(A)A．均能用通式CnH2n＋2来表示B．二者互为同分异构体C．都属于烷烃，分子中既有极性共价键又有非极性共价键D．两种烷烃分子中所含原子都可能处于同一平面内解析：两种烷烃分子式均符合通式CnH2n＋2，A正确；两种烷烃结构相像，分子组成上相差4个CH2原子团，故互为同系物，B错误；CH4中有极性共价键，但没有非极性共价键，C错误；甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，而是形成了正四面体的空间结构，由甲烷的分子结构可知，异戊烷分子中的全部原子不行能处于同一平面内，D错误。5．下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式，下列说法正确的是(A)①②CH3CH2CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH3④CH3CH2CH3A．四种烷烃中均含有C—C和C—HB．①、②和③互为同分异构体C．③中的化学键均为极性键D．①和③互为同系物解析：①和③的分子式均为C5H12，结构不同，互为同分异构体，②的分子式为C6H14，与①、③的分子式不同，不互为同分异构体，B错误；③CH3CH2CH2CH2CH3为正戊烷，其分子中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，C错误；①和③的分子式均为C5H12，互为同分异构体，D错误。题组二同分异构体数目的推断6．主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有(D)A．5种 B．4种C．3种 D．2种解析：主链5个C，则乙基只能在3号C上，甲基可以在2号C或者3号C上，所以有如下2种：D正确。7．下列分子式只表示一种物质的是(C)A．C3H7Cl B．C5H12C．CH2Cl2 D．C4H10解析：C3H7Cl可以是CH2ClCH2CH3或CH3CHClCH3，A项错误；C5H12是戊烷，具有三种结构，B项错误；CH2Cl2是二氯甲烷，只有一种结构，C项正确；C4H10可以是正丁烷或异丁烷，D项错误。综合强化8．C5H12有3种不同结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是(C)A．甲、乙、丙属于同系物B．C5H12表示一种纯净物C．丙的一氯代物有1种D．丙中5个碳原子肯定在同一平面上解析：甲、乙、丙的结构不同，分子式相同，互为同分异构体，A错误；C5H12有3种同分异构体，所以不能表示纯净物，B错误；丙的一氯代物只有1种，C正确；丙分子中5个碳原子与甲烷的空间结构相像，肯定不在同一平面上，D错误。9．(1)甲烷是最简洁的有机物，其电子式为，结构式为。(2)北京某化工厂生产的某产品只含C、H、O三种元素，其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键等)。由图可知该产品的分子式为_C4H6O2__，该产品的分子中是否含有碳碳双键_有__(填“有”或“无”)。解析：(1)甲烷是最简洁的有机化合物，甲烷的分子式为CH4，电子式为结构式为(2)通过价键数可知，黑球是C，白球是H，斑马线球是O，可以推出该产品的分子式是C4H6O