《1.1.2-有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵和同分異構(gòu)現(xiàn)象》參考課件

第一章有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法1.1.2有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵和同分異構(gòu)現(xiàn)象學(xué)

習(xí)目標(biāo)1.從原子軌道重疊的角度認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的類型，從電負(fù)性差異認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵極性與有機(jī)反應(yīng)的難易關(guān)系，培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)。2．認(rèn)識(shí)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)決定于原子間的連接順序，成鍵方式和空間排布，認(rèn)識(shí)有機(jī)物存在構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)等同分異構(gòu)現(xiàn)象，培養(yǎng)“微觀探析與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。3．知道有機(jī)物分子中基團(tuán)之間相互影響導(dǎo)致鍵的極性發(fā)生改變，從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)官能團(tuán)與有機(jī)物之間如何相互轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)。體系構(gòu)建必備知識(shí)自主預(yù)習(xí)一、有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵1．共價(jià)鍵的類型(1)σ鍵(以甲烷分子中C—H為例)①形成：氫原子的

軌道與碳原子的一個(gè)

雜化軌道沿著兩個(gè)原子核間的鍵軸，以“

”的形式相互重疊。②特點(diǎn)：通過σ鍵連接的原子或原子團(tuán)可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)而不會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵的破壞。1ssp3頭碰頭

為例)①形成：在乙烯分子中，兩個(gè)碳原子均以

雜化軌道與氫原子的

軌道及另一個(gè)碳原子的

雜化軌道進(jìn)行重疊，形成4個(gè)_________σ鍵與一個(gè)

σ鍵；兩個(gè)碳原子未參與雜化的

軌道以“

”的形式從側(cè)面重疊，形成了π鍵。②特點(diǎn)：π鍵的軌道重疊程度比σ鍵的小，所以不如σ鍵牢固，比較容易斷裂而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過π鍵連接的原子或原子團(tuán)不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)。(2)π鍵(以乙烯分子中sp21ssp2C—HC—Cp肩并肩(3)σ、π鍵個(gè)數(shù)的計(jì)算一般情況下，有機(jī)化合物中的單鍵是

鍵，雙鍵中含有一個(gè)__鍵和一個(gè)

鍵，三鍵中含有一個(gè)

鍵和兩個(gè)π鍵。(4)共價(jià)鍵的類型與有機(jī)反應(yīng)類型的關(guān)系①含有C—Hσ鍵，能發(fā)生

反應(yīng)；②含有π鍵，能發(fā)生

反應(yīng)。σσπσ取代加成

HC≡CH分子中有什么共價(jià)鍵？可以使溴水褪色嗎？[提示]

σ鍵和π鍵。可以。2．共價(jià)鍵的極性與有機(jī)反應(yīng)共價(jià)鍵極性越強(qiáng)，有機(jī)反應(yīng)越容易發(fā)生。(1)乙醇、H2O與Na反應(yīng)在反應(yīng)時(shí)，乙醇分子和水分子中的

鍵斷裂。同樣條件，水與鈉反應(yīng)較劇烈，其原因是__________________________________________________。乙醇分子中氫氧鍵的極性比水分子中O—H氫氧鍵的極性弱(2)乙醇與HBr反應(yīng)反應(yīng)原理為__________________________________________________，反應(yīng)中乙醇分子中斷裂的鍵是

，原因是___________________。(3)有機(jī)反應(yīng)相對(duì)無機(jī)反應(yīng)，有機(jī)反應(yīng)一般反應(yīng)速率較小，副反應(yīng)較多，產(chǎn)物比較復(fù)雜。C—O鍵極性C—O較強(qiáng)H2O

CH3—CH2—OH＋H—Br

CH3CH2—Br＋二、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1．概念：化合物具有相同的

，但具有不同

的現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象，具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互為同分異構(gòu)體。2．分類同分異構(gòu)現(xiàn)象結(jié)構(gòu)分子式構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)碳架異構(gòu)位置異構(gòu)順反異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)(1)寫出C5H12的三種碳架異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

。

。(3)寫出C2H6O的兩種官能團(tuán)異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：______________________。(2)寫出C4H8屬于烯烴的構(gòu)造異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3CH2OH、CH3OCH3

3．鍵線式：將碳、氫元素符號(hào)省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團(tuán)，每個(gè)拐點(diǎn)或終點(diǎn)均表示有一個(gè)碳原子。如丙烯可表示為

，可表示為_______。1．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)(1)CH4與CH3Cl均為正四面體結(jié)構(gòu)分子。 (

)(2)有機(jī)物分子中均有σ鍵和π鍵。 (

)(3)含有π鍵的有機(jī)物一般容易發(fā)生加成反應(yīng)。 (

)(4)相對(duì)分子質(zhì)量相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱同分異構(gòu)體。 (

)(5)符合分子式為C4H8的有機(jī)物一共有3種。 (

)

2．下列說法正確的是(

)A．碳骨架為

的烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(CH3)2C===CH2B．有機(jī)物分子里一定既有非極性鍵也有極性鍵C．乙烯分子中有4個(gè)σ鍵1個(gè)π鍵D．乙醇的鍵線式為A3．下列各組物質(zhì)中互為同分異構(gòu)體的有__________(填字母)。A．NH4OCN和CO(NH2)2B．CH3CH2OH和CH3OCH3C．CH3CH2COOH和CH2===CHCOOHD．E．石墨與金剛石F．16O與18OA、B、D關(guān)鍵能力核心突破有機(jī)化合物中共價(jià)鍵類型的判斷有下列物質(zhì)：①CH3CH3②CH3—CH===CH—CH3③CH3—C≡CH

④CH3CH2OH請(qǐng)思考回答：(1)上述4種有機(jī)物分子中只含有σ鍵的有________(填序號(hào))。(2)②分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為________。(3)②③分子中碳原子的雜化類型有______________。(4)④發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，一般斷裂的共價(jià)鍵為________鍵。(5)④與HBr反應(yīng)時(shí)④中斷裂的共價(jià)鍵為________鍵。①④

11∶1

C—Osp3、sp2、spO—H1．共價(jià)鍵的分類(1)從原子軌道重疊方式分為σ鍵和π鍵。(2)從共價(jià)鍵的極性分為極性鍵和非極性鍵。(3)從共價(jià)鍵的個(gè)數(shù)分為單鍵、雙鍵和三鍵。2．有機(jī)物分子中σ鍵與π鍵的判斷(1)σ、π鍵的計(jì)算：?jiǎn)捂I為σ鍵；雙鍵是1個(gè)σ鍵1個(gè)π鍵；三鍵是1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵。(2)σ、π鍵的穩(wěn)定性：一般σ鍵比π鍵穩(wěn)定，含π鍵的有機(jī)物易發(fā)生加成反應(yīng)。1．下列有機(jī)化合物中σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)比為3∶2的是(

)A．CH3CH3

B．CH2===CH2C．CH≡CH D．CH4C2．計(jì)算1mol下列有機(jī)物中σ鍵和π鍵的數(shù)目(用NA表示，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。13NA

1NA

14NA3NA3．乙酸分別與Na、乙醇發(fā)生反應(yīng)時(shí)，乙酸分子中斷裂的共價(jià)鍵分別是

鍵、

鍵。C—OO—H有機(jī)物同分異構(gòu)體的書寫1．用鍵線式表示分子式為C6H14的所有有機(jī)化合物。[提示]

、2．用鍵線式表示分子式為C4H10O的醇的有機(jī)化合物。[提示]

3．用鍵線式表示分子式為C3H8O的所有有機(jī)化合物。[提示]

1．同分異構(gòu)體的書寫方法(1)減碳法(碳鏈異構(gòu))可總結(jié)為四句話：主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布對(duì)鄰間。下面以C7H16為例，寫出它的同分異構(gòu)體：①將分子寫成直鏈形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。

，根據(jù)碳鏈中心對(duì)稱，將—CH3連在對(duì)稱軸的右側(cè)就會(huì)與左側(cè)連接方式重復(fù)。②從直鏈上去掉一個(gè)—CH3，依次連在剩余碳鏈中心對(duì)稱線一側(cè)的各個(gè)碳原子上。甲基可連在2,3號(hào)碳原子上：

。當(dāng)取代基為—CH2CH3時(shí)，由對(duì)稱關(guān)系只能接在3號(hào)碳原子上。當(dāng)取代基為兩個(gè)甲基時(shí)，在主鏈上先定一個(gè)甲基，按照位置由近至遠(yuǎn)的順序依次移動(dòng)另外一個(gè)甲基，注意不要重復(fù)。即兩個(gè)甲基可分別連接的碳原子號(hào)碼是：2和2、2和3、2和4、3和3。③再從主鏈上去掉一個(gè)碳原子，可形成一個(gè)—CH2CH3或兩個(gè)—CH3，即主鏈變?yōu)?2)取代法(適用于醇、鹵代烴異構(gòu))先碳鏈異構(gòu)，后位置異構(gòu)。如書寫分子式為C5H12O的醇的同分異構(gòu)體。如下(數(shù)字即為—OH接入后的位置，即這樣的醇合計(jì)為8種)：(3)插入法(適用于烯烴、炔烴、酯等)先根據(jù)給定的碳原子數(shù)寫出烷烴的同分異構(gòu)體的碳鏈骨架，再將官能團(tuán)插入碳鏈中。如書寫分子式為C4H8的烯烴的同分異構(gòu)體(插入雙鍵)，雙鍵可分別在①、②、③號(hào)位置：

2．同分異構(gòu)體數(shù)目的確定(1)烴基數(shù)確定一取代產(chǎn)物數(shù)目—CH3、—C2H5各1種；—C3H7：2種；—C4H9：4種；—C5H11：8種。(2)替代法如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構(gòu)體，則四氯苯(C6H2Cl4)也有3種同分異構(gòu)體(將H替代Cl)。(3)等效氫法①同一甲基上的氫原子是等效的。②同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。如新戊烷()的四個(gè)甲基是等效的，所有的氫原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一種。

的六個(gè)甲基是等效的，18個(gè)氫原子都是等效的，因此該物質(zhì)的一氯代物也只有一種。(4)組合法：③處于對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。如的苯環(huán)的一氯代物有3×4＝12種。1．下列物質(zhì)的一氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目相同的是(

)CA．①②B．③④C．②③ D．②④解析：[根據(jù)等效氫法可知，①②③④四種物質(zhì)的等效氫如下圖所示：物質(zhì)②③一氯代物均為4種，物質(zhì)①④一氯代物均為7種。]2．C5H10O的醛有________種，寫出其鍵線式_______________________________________________________________。43．C4H8O2的酸有____種，酯有____種，寫出酯的所有鍵線式___________________________________________________。24

的一氯代物有(

)A．3種B．4種C．5種D．6種4．四聯(lián)苯C解析：[可以在中間畫兩條對(duì)稱軸，如圖，則其一氯代物有5種。])是一種重要的化工原料，萘環(huán)上一個(gè)氫原子被丁基(—C4H9)所取代的同分異構(gòu)體(不考慮立體異構(gòu))有(

)A．2種B．4種C．8種D．16種5．從煤焦油中分離出的芳香烴——萘(C

，故萘環(huán)上一個(gè)氫原子被丁基(—C4H9)所取代的同分異構(gòu)體(不考慮立體異構(gòu))有2×4＝8種，故選C。]解析：[丁基有四種：—CH2CH2CH2CH3、—CH(CH3)CH2CH3、—CH2CH(CH3)CH3、—C(CH3)3，萘環(huán)上的位置有2種：雙基達(dá)標(biāo)隨堂檢測(cè)1．由1個(gè)氧原子、1個(gè)氮原子、7個(gè)氫原子和若干個(gè)碳原子組成的有機(jī)物，其碳原子的個(gè)數(shù)至少為(

)A．1

B．2

C．3

D．4B解析：[該有機(jī)物分子是由題給4種原子構(gòu)成的，為了保證每個(gè)原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氧原子不能同時(shí)與2個(gè)氫原子結(jié)合，氮原子不能同時(shí)與3個(gè)氫原子結(jié)合，否則就變成了水分子和氨分子，故1個(gè)氧原子最多結(jié)合1個(gè)氫原子，1個(gè)氮原子最多結(jié)合2個(gè)氫原子，共結(jié)合3個(gè)氫原子，剩余4個(gè)氫原子，這4個(gè)氫原子也不可能只與1個(gè)碳原子結(jié)合，否則就成了甲烷分子，因此至少應(yīng)與2個(gè)碳原子結(jié)合。]A．它和苯的最簡(jiǎn)式相同B．它的二氯代物有2種(不考慮立體異構(gòu))C．它的一個(gè)分子中只有20個(gè)σ鍵D．它與苯乙烯(2．如圖是立方烷的鍵線式結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)說法不正確的是(

))具有相同的分子式B解析：[它的二氯代物有3種：，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]

，該烯烴可能的結(jié)構(gòu)有(

)A．1種B．2種C．3種D．4種3．某烯烴與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)后得到的飽和烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是解析：[采用逆推法，以該飽和烴的碳鏈為基礎(chǔ)，在不同的相鄰碳原子之間去掉2個(gè)氫原子得烯烴，只能得到兩種：B4．下列選項(xiàng)中的物質(zhì)屬于官能團(tuán)異構(gòu)的是(

)A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2B．CH2===C(C