2025版高一化學必修第二冊（含不定項選擇）第七章 第一節(jié) 第2課時 同系物 同分異構體

第2課時同系物同分異構體課標定向目標定位1.能辨識常見有機化合物分子中的碳骨架。(宏觀辨識與微觀探析)2.能寫出丁烷和戊烷的同分異構體。建立同系物、同分異構體判斷及書寫的思維模型。(證據(jù)推理與模型認知)厘清重點知道同系物、同分異構體的概念,能根據(jù)結構式或結構簡式判斷它們是否為同分異構體或同系物突破難點能從原子、分子水平分析烷烴的微觀特征,能運用化學符號說明同系物、同分異構現(xiàn)象學習任務一:同系物同分異構體必備知識·導學一、同系物1.定義:結構相似,分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物。2.同系物的特點通式相同、結構相似、化學性質(zhì)相似,物理性質(zhì)不同;分子式不同、組成上相差一個或若干個CH2原子團。3.實例:CH4、C2H6、C3H8互為同系物。[思考]CH2=CHCH3和的組成相同,二者中哪一個與CH2=CH2互為同系物?提示:CH2=CHCH3與CH2=CH2結構相似,組成上相差CH2,互為同系物。二、同分異構現(xiàn)象和同分異構體1.同分異構現(xiàn)象化合物具有相同的分子式,但具有不同結構的現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象。2.同分異構體具有同分異構現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構體。3.寫出C4H10的同分異構體:CH3CH2CH2CH3和,其名稱分別為正丁烷和異丁烷。4.戊烷的同分異構體有3種,己烷的同分異構體有5種。[思考]與是否為同分異構體?提示:不是同分異構體,由于二者均為四面體結構,為同一種物質(zhì)。判對錯·通教材判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)CH3CH2CH2CH3與互為同系物。(×)提示:同系物在分子組成上必須相差一個或若干個CH2原子團,一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3與分子式相同,屬于同分異構體。(2)同分異構現(xiàn)象僅存在于有機物中。(×)提示:同分異構現(xiàn)象不僅存在于有機物中,也存在于某些無機物中,而且有機物與無機物也可互為同分異構體,如有機物尿素CO(NH2)2與無機鹽氰酸銨NH4OCN互為同分異構體。(3)分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物一定是同系物。(×)提示:分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物結構不一定相似,故不一定是同系物。(4)同分異構體的相對分子質(zhì)量一定相同,相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)一定是同分異構體。(×)提示:相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì),分子式不一定相同,如CO、N2、C2H4相對分子質(zhì)量相同,均為28,但它們的組成不同,分子式不同,不屬于同分異構體。(5)若烴中碳、氫元素的質(zhì)量分數(shù)相同,它們不一定是同系物。(√)提示:C2H4與C3H6具有相同的最簡式,二者碳、氫元素的質(zhì)量分數(shù)相同,但C2H4只能為CH2=CH2,而C3H6為時二者不是同系物。核心要點·歸納1.同系物(1)同系物的化學性質(zhì)相似,物理性質(zhì)隨著碳原子數(shù)的增加而發(fā)生規(guī)律性的變化,如熔、沸點逐漸升高。(2)同系物的分子式一定符合同一個通式,但是符合同一個通式的不同有機物不一定互為同系物。(3)判斷同系物的方法2.同分異構體(1)同分異構體的化學性質(zhì)不一定相同。(2)同分異構體的物理性質(zhì)(熔點、沸點、密度等)不相同。(3)同分異構體之間的轉化是化學變化。微點撥·拓教材“四同”的比較概念研究對象比較實例相同不同同系物有機化合物結構相似組成上相差一個或若干個CH2原子團CH3CH3與同分異構體化合物分子式相同結構不同CH3CH2CH2CH3與同素異形體單質(zhì)元素種類相同結構不同,性質(zhì)不同O2與O3、白磷與紅磷同位素原子質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同

612C、6學力診斷·測評1.下列說法正確的是()A.CH3CH2CH2CH3與CH3CH(CH3)CH3互為同分異構體B.1H2、2H2、3H2是氫元素的三種同素異形體C.16O2、18O3互為同位素D.乙烯(CH2=CH2)是甲烷的同系物【解析】選A。CH3CH2CH2CH3與CH3CH(CH3)CH3的分子式相同,結構不同,互為同分異構體,A項正確;1H2、2H2、3H2三者都是氫氣,是同種物質(zhì),B項錯誤;16O2、18O3是由氧元素組成的不同的單質(zhì),互為同素異形體,C項錯誤;乙烯(CH2=CH2)和甲烷(CH4)結構不相似,組成上也不是相差一個或若干個CH2原子團,乙烯不是甲烷的同系物,D項錯誤。2.下列各組物質(zhì)中,互為同分異構體的是()A.水與冰B.紅磷與白磷C.與D.與【解析】選D。水與冰屬于同種物質(zhì),A項錯誤;紅磷與白磷是由磷元素組成的不同單質(zhì),二者互為同素異形體,B項錯誤;與的分子結構和組成完全相同,屬于同種物質(zhì),C項錯誤;與的分子式相同,但結構不同,二者互為同分異構體,D項正確。學習任務二:同分異構體的書寫必備知識·導學一、碳架異構鏈狀烷烴同分異構體的書寫,以戊烷(C5H12)為例:1.先寫出碳鏈最長的直鏈烴:CH3CH2CH2CH2CH3。2.從主鏈上減少一個—CH3作為取代基(支鏈),在所得主鏈上依次移動可能的位置,得。3.從主鏈上減少一個—CH3作為所得主鏈的取代基,得。故C5H12的同分異構體共有三種,依次稱為正戊烷、異戊烷、新戊烷。[結論]書寫烷烴的同分異構體一般采用“減碳法”,即碳架異構,可概括為“四步驟、五要點”。四步驟五要點(口訣)具體方法定主鏈①主鏈由長到短①最長的鏈為主鏈,再逐步減少主鏈的碳原子數(shù),余下的C作為支鏈選支鏈②支鏈由整到散②余下的C先作為一個大支鏈,再逐步拆散為多個小支鏈連支鏈③位置由邊到心③把支鏈連在主鏈上,由主鏈一邊(2號碳)開始,逐步向中心移動④定多余,一變換④若有多個支鏈,先把多個支鏈固定位置,只留下一個支鏈變換位置填氫⑤填氫滿足四鍵⑤根據(jù)碳的四價理論,把C上的H填滿[注意]甲基不能連在主鏈的端位碳原子上,乙基不能連在端位碳原子和2號位碳原子上。二、位置異構1.取代法——一取代物的同分異構體數(shù)目的確定等效氫法:有幾種等效氫,一氯代物就有幾種。(1)同一個碳原子上的氫是等效氫。(2)同一個碳原子上的甲基中的氫是等效氫。(3)處于同一分子中對稱位置的碳上的氫原子是等效氫。2.定一動一——二取代物的同分異構體數(shù)目的確定(1)先寫出所有碳架異構的情況。(2)采用“定一動一”法進行判斷書寫,可固定一個取代基位置,再移動另一取代基位置以確定同分異構體數(shù)目。[注意]“定一”時,有幾種氫就有幾種情況;“動一”時,在“定一”確定的每一條碳骨架上尋找第二個取代基的位置。如乙烷的二氯代物共有2種。核心要點·歸納碳原子數(shù)為1~5的烷基一氯代物種類數(shù)如下:烷烴烷基名稱烷基結構一氯代物甲烷甲基1種結構:—CH31種乙烷乙基1種結構:—CH2CH31種丙烷丙基2種結構:—CH2CH2CH3和2種丁烷丁基4種結構:—CH2CH2CH2CH3、、、4種戊烷戊基8種結構8種學力診斷·測評1.主鏈含5個碳原子,有甲基、乙基2個支鏈的烷烴有()A.2種B.3種C.4種D.5種【解析】選A。主鏈含5個碳原子,有甲基、乙基2個支鏈的烷烴只能是、,共2種,A項正確。2.分子式為C3H7Cl的同分異構體共有()A.2種B.3種C.4種D.5種【解析】選A。丙烷分子中含有2類氫原子,則分子式為C3H7Cl的鹵代烴的所有同分異構體的結構簡式為CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3,共兩種?！狙a償訓練】下列說法正確的是()A.乙烷的一氯代物有1種,二氯代物有3種B.丙烷的一氯代物有2種,二氯代物有5種C.正丁烷的一氯代物有2種,二氯代物有5種D.正戊烷的一氯代物有3種,二氯代物有9種【解析】選D。乙烷分子中只有一種氫原子,所以一氯代物同分異構體只有1種,二氯代物的同分異構體有2種,故A錯誤;丙烷分子中有2種氫原子,所以一氯代物同分異構體有2種,二氯代物的同分異構體有4種,即CH3CH2CHCl2,CH3CCl2CH3、CH3CHClCH2Cl、ClCH2CH2CH2Cl,故B錯誤;正丁烷分子中有2種氫原子,所以一氯代物同分異構體有2種,二氯代物的同分異構體有6種,即CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2Cl、CH3CCl2CH2CH3、CH3CHClCHClCH3,故C錯誤;正戊烷分子中有3種氫原子,所以一氯代物同分異構體有3種:CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3;當一氯代物為CH3CH2CH2CH2CH2Cl時,二氯代物有5種:CH3CH2CH2CH2CHCl2、CH3CH2CH2CHClCH2Cl、CH3CH2CHClCH2CH2Cl、CH3CHClCH2CH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2CH2Cl;當一氯代物為CH3CH2CH2CHClCH3時,二氯代物有3種:CH3CH2CH2CCl2CH3、CH3CH2CHClCHClCH3、CH3CHClCH2CHClCH3;當一氯代物為CH3CH2CHClCH2CH3時,二氯代物有1種:CH3CH2CCl2CH2CH3;所以正戊烷的二氯代物的同分異構體共有9種,故D正確。學情檢測·素養(yǎng)達標1.(雙選)下列關于同系物及同分異構體(不含立體異構)的說法正確的是()A.分子式的通式相同的一系列物質(zhì)一定互為同系物B.相對分子質(zhì)量相同的不同化合物互稱為同分異構體C.分子式為C4H9Cl的同分異構體有4種D.分子式為C6H14的烴,主鏈含4個碳原子的同分異構體有2種【解析】選C、D。A.結構相似,類別相同,分子組成相差1個或若干個CH2原子團的物質(zhì)互稱為同系物,A錯誤;B.分子式相同而結構不同的有機物一定互為同分異構體,B錯誤;C.丁烷有2種同分異構體,去掉1個H為丁基,丁基有4種同分異構體,則分子式為C4H9Cl的同分異構體共有4種,C正確;D.分子式為C6H14的烴,主鏈含4個碳原子,則支鏈只能是兩個甲基,這兩個甲基可以連在同一個碳上也可以連在不同碳上,所以同分異構體有2種,D正確?！狙a償訓練】如圖是某兩種烴的結構,分析其結構,下列分析正確的是()A.這兩種分子中,碳原子的化合價都達到“飽和”B.這兩種分子結構不同,分子式不同C.這兩種烴都屬于烷烴,具有相似的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)D.這兩種烴互為同系物【解析】選A。這兩種分子中,碳原子間以單鍵連接呈鏈狀,剩余的價鍵用氫原子進行“飽和”,則碳原子的化合價都達到“飽和”,A正確;這兩種烴分子式相同,均為C4H10,結構不同,為正丁烷,為異丁烷,二者互為同分異構體,B錯誤;這兩種烴都屬于烷烴,互為同分異構體,具有相似的化學性質(zhì),但物理性質(zhì)不同,C錯誤;由B分析知,這兩種烴互為同分異構體,D錯誤。2.請將下列物質(zhì)的合適組號填寫在橫線上:同位素:④,同素異形體:①,同分異構體:⑤,同系物:③,同種物質(zhì):②。

①金剛石與“足球烯”C60②與③CH4與④D與T⑤與【解析】①金剛石與“足球烯”C60互為同素異形體;②與結構相同,是同種物質(zhì);③CH4與結構相似,分子組成上相差4個CH2原子團,互為同系物;④D與T的質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,互為同位素;⑤與的分子式相同,結構不同,互為同分異構體?！狙a償訓練】1.下列化合物中,與互為同分異構體的是()A.CH4 B.CH3CH3C.CH3CH2CH3 D.CH3CH2CH2CH3【解析】選D。CH4的分子式為CH4,分子式不同,A不符合題意;CH3CH3的分子式為C2H6,分子式不同,B不符合題意;CH3CH2CH3的分子式為C3H8,分子式不同,C不符合題意;CH3CH2CH2CH3的分子式為C4H10,與結構不同,互為同分異構體,D符合題意。2.下列關于CH4、CH3CH3和