2017-2018學(xué)年魯科版化學(xué)必修二同步學(xué)習(xí)講義：第3章第1節(jié) 認識有機化合物 第2課時

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時有機化合物的結(jié)構(gòu)特點［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.了解有機化合物中碳原子的成鍵特點，有機化合物結(jié)構(gòu)特征，體會有機化合物的多樣性。2.了解烷烴的概念、通式、結(jié)構(gòu)特點。3.理解同分異構(gòu)體的含義，能寫出1～5個碳原子的烷烴的同分異構(gòu)體.一、烷徑1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式回答下列問題：(1）以上三種物質(zhì)的分子式分別為C2H6、C3H8、C4H10，組成元素為C、H兩種元素。像這種僅含C、H兩種元素的有機物我們稱為烴.(2）以上三種有機物的每個碳原子形成4個共價鍵，且碳原子之間以碳碳單鍵相連成鏈狀,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合。這樣的烴叫做飽和鏈烴,也稱烷烴。其分子通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數(shù))。2．烷烴的物理性質(zhì)隨著分子中碳原子數(shù)的增多，呈規(guī)律性的變化。如：（1)常溫下其狀態(tài)由氣態(tài)變到液態(tài)又變到固態(tài)，沸點逐漸升高，相對密度逐漸增大。（2）常溫下,碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴，均為氣態(tài)（新戊烷常溫下也為氣態(tài)）.3．物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)。烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似，請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式（有機物寫結(jié)構(gòu)簡式)：（1)丙烷的燃燒：CH3CH2CH3＋5O2eq\o（→，\s\up7(點燃））3CO2＋4H2O。(2）光照條件下，乙烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)(只要求寫一氯取代):CH3CH3＋Cl2eq\o（→，\s\up7（光))CH3CH2Cl＋HCl。（3)用通式表示烷烴的完全燃燒及鹵代反應(yīng)（用X2表示鹵素）①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1，2)O2eq\o（→,\s\up7(點燃))nCO2＋（n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX,CnH2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。

1．下列物質(zhì)屬于烷烴的是()①CH3CH2OH②CH3（CH2）4CH3③④⑤⑥⑦C8H16⑧CCl4A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦C．②④⑤ D．④⑥⑧答案C解析烷烴是指分子中碳原子間以碳碳單鍵相連,碳原子的其他價鍵都被氫原子所飽和的烴。凡是符合CnH2n＋2的烴均為烷烴，②④⑤符合。規(guī)律總結(jié)（1)烷烴的結(jié)構(gòu)特點單：碳原子周圍有四個單鍵。飽：烷烴是飽和烴，相同碳原子數(shù)的有機物分子里，含氫量最大。鏈：碳原子結(jié)合成的鏈可以是“直鏈"，也可以含有支鏈。(2)分子式符合CnH2n＋2的烴為烷徑。2．下列有關(guān)丙烷的敘述中不正確的是（）A．分子中碳原子不在一條直線上B．光照下能夠發(fā)生取代反應(yīng)C．比丁烷更易液化D．能燃燒答案C解析丙烷可以看作是甲烷分子中的兩個氫原子分別被—CH3取代，由于甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，故丙烷中的三個碳原子不可能在一條直線上，A項正確；烷烴在光照條件下能夠發(fā)生取代反應(yīng),B項正確；隨著碳原子數(shù)的增多，烷烴的同系物沸點依次升高，故丙烷的沸點應(yīng)低于丁烷，丙烷比丁烷更難液化，C項錯誤；丙烷能在空氣或氧氣中燃燒，D項正確。易錯警示(1)含3個或3個碳原子以上的烷烴，其碳原子不在同一直線上。(2）因為烷烴不能與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，誤認為烷烴不能被氧化，實際上烴的燃燒也是氧化反應(yīng)。二、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體1．CH3CH2CH2CH3（正丁烷)與(異丁烷）都是烷烴，試比較其組成和結(jié)構(gòu)的相同點和不同點。答案二者分子式相同，結(jié)構(gòu)相似，碳碳之間都是以單鍵結(jié)合成鏈狀，但結(jié)構(gòu)并不相同，正丁烷無支鏈，異丁烷有支鏈。2．像CH3CH2CH2CH3和這種化合物具有相同的分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有相同的分子式而結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體.（1)判斷下列有關(guān)同分異構(gòu)體的敘述是否正確。①同分異構(gòu)體具有相同的組成元素。②組成元素相同，質(zhì)量分數(shù)也相同的化合物互為同分異構(gòu)體。③同分異構(gòu)體具有相同的相對分子質(zhì)量.④相對分子質(zhì)量相同的化合物互為同分異構(gòu)體。答案①③正確,②④不正確。（2)是否為同分異構(gòu)體？說明理由。答案不是同分異構(gòu)體，由于二者均為四面體結(jié)構(gòu)，故為同一種物質(zhì)。3．寫出戊烷（C5H12)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式.答案CH3CH2CH2CH2CH3、、。

歸納總結(jié)同分異構(gòu)體的判斷同分異構(gòu)體分子式相同相對分子質(zhì)量必相同，反之不成立,如NO和C2H6不一定屬于同一類物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同原子或原子團的連接順序不同原子的空間排列不同3．下列幾組物質(zhì)中，互為同位素的有______，互為同素異形體的有______,互為同分異構(gòu)體的有______，屬于同種物質(zhì)的有________。①O2和O3②35Cl和37Cl③H2、D2和T2④⑤CH3（CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3⑥CH3CH(CH3）CH3和CH(CH3）3答案②①⑤③④⑥規(guī)律總結(jié)同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素概念分別適用于化合物、單質(zhì)、原子。4．分子式為C4H10的烷烴的各種同分異構(gòu)體,分別與Cl2反應(yīng)，可能生成的一氯化物共有幾種？()A．1B．3C．4D．2答案C解析C4H10的同分異構(gòu)體有CH3CH2CH2CH3、，其一氯代物都有2種.規(guī)律總結(jié)（1)烴分子中有幾種等效氫原子,其一元取代物就有幾種同分異構(gòu)體。（2）氫原子等效的幾種情況：①烴分子中同一個碳原子連接的氫原子等效。如甲烷分子中的四個氫原子等效。②同一個碳原子所連接的—CH3原子團上的氫原子等效.如新戊烷分子中四個—CH3原子團上的12個氫原子等效。③分子中處于鏡面對稱位置上的氫原子等效。如分子中的18個氫原子等效.5．分子式為C4H8Cl2的有機物共有（)A．7種 B．8種C．9種 D．10種答案C解析有機物C4H8Cl2的碳骨架有兩種結(jié)構(gòu)：。(1）碳骨架為的同分異構(gòu)體有（2)碳骨架為的同分異構(gòu)體有①、②、③，則C4H8Cl2的同分異構(gòu)體共有9種。規(guī)律總結(jié)烴的二鹵代物書寫順序:烴的同分異構(gòu)體→一鹵代烴同分異構(gòu)體→二鹵代烴同分異構(gòu)體.1．下列有機物中，屬于烷烴的是（）答案D解析烷烴是指分子中碳原子間以碳碳單鍵相連，碳原子的其他價鍵都被氫原子所飽和的烴。A項中不全是碳碳單鍵結(jié)合,C項中不是鏈狀，兩者均不是烷烴；B項中含有氯原子，它不是烴；D項中碳鏈上雖然有兩個支鏈，仍屬于鏈狀,具備烷烴結(jié)構(gòu)特點.2．下列化學(xué)式不只表示一種物質(zhì)的是（)A．C3H8 B．C4H10C．CHCl3 D．CH2Cl2答案B解析正丁烷和異丁烷的分子式都是C4H10,B項符合；C3H8、CHCl3、CH2Cl2都只表示一種物質(zhì)，A、C、D項不符合.3．下列有關(guān)烷烴的敘述中，不正確的是（）A．在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都為單鍵B．所有烷烴在光照的情況下,都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)C．烷烴的分子通式為CnH2n＋2（n≥1），符合該通式的不一定是烷烴D．烷烴都可以在空氣中燃燒答案C解析烷烴分子中的碳碳鍵、碳氫鍵均為單鍵，A項正確；烷烴在光照的條件下,都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的主要性質(zhì)之一,B項正確;符合CnH2n＋2的有機物只可能是烷烴，C項錯誤;烷烴都可以在空氣中充分燃燒生成CO2和H2O,D項正確。4．下列有機物中，互為同分異構(gòu)體的是(）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，結(jié)構(gòu)不同,互為同分異構(gòu)體。5．進行一氯取代反應(yīng)后，產(chǎn)物只能生成3種沸點不同的烷烴的是(）A．(CH3）2CHCH2CH2CH3B．(CH3CH2)2CHCH3C．（CH3）2CHCH（CH3）2D．（CH3)3CCH2CH3答案D解析產(chǎn)物中有3種沸點不同的烷烴，即為3種同分異構(gòu)體。根據(jù)對稱性分析，處于對稱位置的碳原子為等效碳，等效碳上的氫為等效氫,以A項為例分析(為便于分析在每個碳上編上號)：①號碳和②號碳連在同一個碳原子上,為等效碳，其6個氫原子為等效氫，被1個氯原子取代后的產(chǎn)物是一樣的，③④⑤⑥號碳各為一類，分子中總共有5類等效氫，即有5種一氯代物；同理分析，B項有4種一氯代物，C項有2種一氯代物，D項有3種一氯代物。6．完成下列各題：（1）同溫同壓下，某烷烴的蒸氣密度是H2的29倍，其分子式為________,該烷烴的結(jié)構(gòu)有________種；試分別寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式及名稱：_____________________________.(2）已知某烷烴分子中電子數(shù)為42。①該烷烴的分子式為________,寫出該烷烴分子的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：_________________________，其一氯代物只有一種的結(jié)構(gòu)簡式為___________________。②上述同分異構(gòu)體中，在相同條件下沸點最高的是__________________________(寫結(jié)構(gòu)簡式）。答案（1）C4H102CH3-CH2—CH2—CH3,正丁烷；，異丁烷(2）①C5H12、、②解析（1)同溫同壓下，氣體的密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，該烴的相對分子質(zhì)量為29×2＝58，烷烴分子通式為CnH2n＋2，則其相對分子質(zhì)量為14n＋2＝58,n＝4，故烷烴分子式為C4H10。其結(jié)構(gòu)簡式和名稱分別為CH3CH2CH2CH3，正丁烷；，異丁烷.(2)①烷烴分子通式為CnH2n＋2，則其分子中電子數(shù)為6n＋（2n＋2）＝42，n＝5，故烷烴分子式為C5H12.烷烴C5H12有3種同分異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)簡式分別為、、,其一氯代物分別有3種、4種、1種。②烷烴分子中，碳原子數(shù)相同時,所帶支鏈越多，其沸點越低,因此烷烴C5H12三種同分異構(gòu)體中沸點最高。[基礎(chǔ)過關(guān)］題組1烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．以下結(jié)構(gòu)表示的有機物是烷烴的是（）A．CH3OHB．CH2=CH2答案C解析碳原子之間以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀的烴屬于烷烴。2．下列性質(zhì)中，屬于烷烴特征性質(zhì)的是()A．完全燃燒的產(chǎn)物只有二氧化碳和水B．幾乎不溶于水C．是非電解質(zhì)D．分子的通式為CnH2n＋2，可與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)答案D解析A項是烴、烴的含氧衍生物共有的性質(zhì)，不只是烷烴的性質(zhì)；B、C項是大多數(shù)有機物的性質(zhì);只有烷烴符合分子通式CnH2n＋2,烷烴的特征性質(zhì)是與鹵素氣態(tài)單質(zhì)在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng),只有D項符合。3．下列關(guān)于烷烴的說法正確的是（）A．丙烷（C3H8)發(fā)生取代反應(yīng)，生成的C3H7Cl的結(jié)構(gòu)只有一種B．丙烷分子中3個碳原子在一條直線上C．分子中含有6個碳原子的烷烴在常溫下為液態(tài)物質(zhì)D．烷烴分子為直鏈式結(jié)構(gòu)，不可以帶支鏈答案C解析A項中C3H7Cl有兩種結(jié)構(gòu)：CH3CH2CH2Cl、;B項中C3H8分子中的3個碳原子呈鋸齒形，不在一條直線上；D項烷烴分子中碳鏈可以是直鏈，也可以帶支鏈。4．下列物質(zhì)中:①氯水；②濃硫酸；③溴蒸氣;④燒堿；⑤氧氣;⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定條件下可以與丙烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是（)A．①②③⑤ B．④⑤⑥C．③⑤ D．②③④⑥答案C解析丙烷與甲烷的化學(xué)性質(zhì)相似，可據(jù)甲烷的化學(xué)性質(zhì)類推。題組2同分異構(gòu)體及其判斷5．下列說法正確的是(）A．戊烷的同分異構(gòu)體有2種B．兩種化合物組成元素相同,各元素質(zhì)量分數(shù)也相同,則兩者一定是同分異構(gòu)體C．相對分子質(zhì)量相同的幾種化合物，互稱為同分異構(gòu)體D．組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同，且相對分子質(zhì)量也相同的不同化合物，互為同分異構(gòu)體答案D解析相對分子質(zhì)量相同而且各元素的質(zhì)量分數(shù)相同，可推出相同的分子式，但由于是不同化合物，結(jié)構(gòu)一定不同，故互為同分異構(gòu)體，D項正確.6．在下列結(jié)構(gòu)的有機化合物中：屬于同分異構(gòu)體的正確組合是（)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的分子式相同而結(jié)構(gòu)不同，分別互為同分異構(gòu)體；②和⑤為同種物質(zhì).7．分子式為C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有(）A．6種 B．7種C．8種 D．9種答案C解析戊烷的一氯取代物有8種，方式如下:8．下列烷烴中，跟氯氣反應(yīng)生成的一氯取代物只有兩種的是（)A．CH3CH2CH2CH2CH2CH3B．(CH3）2CHCH2CH2CH3C．CH3CH2CH(CH3）CH2CH3D．（CH3）2CHCH（CH3）2答案D解析根據(jù)“等效氫”法,A項中有3種一氯取代物，B項中有5種一氯取代物，C項中有4種一氯取代物，只有D項中有兩種一氯取代物.題組3烴在氧氣中完全燃燒的計算9．在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒,消耗氧氣最多的是(）A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析設(shè)此氣態(tài)烴的分子式為CxHy，其完全燃燒的化學(xué)方程式為CxHy＋(x＋eq\f（y,4)）O2eq\o(→,\s\up7(點燃）)xCO2＋eq\f（y，2）H2O，則1mol該烴完全燃燒時耗氧量為（x＋eq\f(y，4）)mol，上述選項分別代入(x＋eq\f(y，4))mol，比較可知C4H10耗氧量最多。10．使1mol某烷烴完全燃燒需要消耗氧氣5mol,該烷烴的化學(xué)式是（)A．C2H6 B．C3H8C．C4H10 D．C5H12答案B解析烷烴燃燒的化學(xué)方程式可以表示為CnH2n＋2＋eq\f（3n＋1,2)O2eq\o（→，\s\up7（點燃)）nCO2＋(n＋1)H2O1moleq\f(3n＋1,2）mol可見，eq\f（3n＋1，2)＝5，解得n＝3.所以該烷烴的化學(xué)式為C3H8。［能力提升］11．有下列各組微?；蛭镔|(zhì):A．O2和O3B.eq\o\al（12,6)C和eq\o\al(13,6）CC．CH3CH2CH2CH3和E．CH3CH2CH2CH3和（1）______組兩種微?；橥凰?。（2)______組兩種物質(zhì)互為同素異形體。（3)______組兩種物質(zhì)屬于同系物。（4)______組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體。（5)______組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。答案（1)B（2)A（3）C（4)E(5)D解析A項，氧元素的兩種單質(zhì)，互為同素異形體;B項，是碳元素的兩種不同原子，互為同位素；C項，兩種分子均為烷烴，碳原子數(shù)不同,互為同系物;D項，碳為四面體的中心，是同一種物質(zhì)；E項,兩者分別為正丁烷與異丁烷，互為同分異構(gòu)體。12．（1）下列事實中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是________。A．CH3Cl只代表一種物質(zhì)B．CH2Cl2只代表一種物質(zhì)C．CHCl3只代表一種物質(zhì)D．CCl4只代表一種物質(zhì)（2）乙烷的電子式為________________，分子式為CmH20的烷烴中m為________，分子式為C8Hn的烷烴中n為________，與CO2密度（同溫同壓)相同的烷烴分子式為__________________，若上述四種烴各為1mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________。（3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________.（4)相對分子質(zhì)量為72的烷烴，其分子式是________。若此有機物的一氯代物分子中有兩個—CH3，兩個—CH2—，一個和一個—Cl,它們的可能結(jié)構(gòu)簡式分別是____________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。答案(1）B（2)918C3H8C9H20(3）CH4（4)C5H12解析(1)對于甲烷的正面體結(jié)構(gòu)，因為其4個頂點的位置完全相同，所以它的一氯代物(CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4)都只有一種。而如果甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu)，雖然4個C—H鍵都完全相同，但4個頂點的氫原子的位置關(guān)系卻不同,可能相鄰,也可能相間,所以雖然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一種，但CH2Cl2卻有兩種，一種是兩個氯原子相鄰，另一種是兩個氯原子相間。由CH2Cl2只有一種這一點可以判斷出CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)烷烴通式為CnH2n＋2可求出m為9,n為18，密度與CO2相同的烷烴的相對分子質(zhì)量為44,由14n＋2＝44可求出n為3，即分子式為C3H8。若同為1mol烴，消耗O2的多少取決于CxHy中“x＋eq\f(y，4)”的大小，“x＋eq\f（y,4)”的值越大,消耗O2越多，此題中消耗O2最多的是C9H20。(3)若同為1g烴，消耗O2的多少取決于CxHy中“eq\f（y,x）”的大小，“eq\f(y,x）"的值越大,消耗O2越多,此題中消耗O2最多的是CH4。(4)設(shè)其分子式為CnH2n＋2，14n＋2＝72，n＝5。分子式為C5H12。13．下圖表示4個碳原子相互結(jié)合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化學(xué)鍵，假如碳原子上其余的化學(xué)鍵都是與氫結(jié)合。（1）圖中屬于烷烴的是________(填字母)。(2）在上圖的有機化合物中，碳原子與碳原子之間不僅可以形成共價單鍵，還可以形成________和________；不僅可以形成________，還可以形成碳環(huán)。(3）上圖中互為同分異構(gòu)體的是A與________（填字母，下同)；B與________;D與________。答案（1）AC（2）碳碳雙鍵碳碳叁鍵碳鏈（3)CEFHG解析(1)據(jù)烷烴的定義：碳與碳原子之間只以單鍵互相結(jié)合，剩余的價鍵全部與氫原子結(jié)合，知上圖8種分子中只有A、C為烷烴。(2）由圖中8種分子看出，A、C中碳與碳原子之間全為單鍵，B、E、F分子中還含有雙鍵，D與G分子中含有叁鍵，除H分子形成碳環(huán)，其余均為鏈狀分子。（3)據(jù)同分異構(gòu)體的概念推知A與C互為同分異構(gòu)體，B與E、F、H互為同分異構(gòu)體,D與G互為同分異構(gòu)體。14．填空：（1)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的36倍，A的分子式為____________，其同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2）烷烴B的分子中含有200個氫原子，B的分子式為____________。（3）烷烴C分子中含有22個共價鍵，C的分子式為_______________________________。(4)新戊烷分子中極性鍵和非極性鍵數(shù)目之比為__________________.答案（1)C5H12CH3CH2CH2CH2CH3、、(2)C99H200（3)C7H16(4)3∶1解析（1）同溫同壓下，氣體的密度之比等于相對分子質(zhì)量之比，A的相對分子質(zhì)量為36×2＝72,烷烴分子通式為CnH2n＋2,由12n＋2n＋2＝72得n＝5；分子式為C5H12,寫同分異構(gòu)體時，先寫最長碳鏈：①CCCCC，減碳變位：②，③，用H原子補齊C原子的剩余價鍵，即：①CH3CH2CH2CH2CH3，(2)烷烴B分子中的氫原子數(shù)為2n＋2＝200，即n＝99。（3)烷烴CnH2n＋2中，有（2n＋2)個碳氫單鍵，n個碳連成鏈狀的(n－1）個碳碳單鍵，即(n－1)＋(2n＋2)＝22，n＝7.（4）1mol新戊烷分子中含12molC-H極性鍵和4molC—C非極性鍵,