第七章　第一节　第2课时　同系物　同分异构体 学案（含答案）

第2课时　同系物　同分异构体
[核心素养发展目标]　1.了解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断的思维模型。2.掌握简单烷烃同分异构体的书写方法，建立同分异构体书写的思维模型。
一、同系物　同分异构体
1．同系物
(1)概念：________相似，在分子组成上相差一个或若干个________原子团的化合物互称为同系物。
(2)判断同系物的三个关键点
①“同”：两种物质属于同________物质；
②“似”：两种物质________相似；
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________________________________________________，
但具有不同________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________，互为同分异构体，用结构简式分别表示为________________________。
(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________。
②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有____种，戊烷有____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一定差异，如正丁烷和异丁烷的熔、沸点________。
(1)只要是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物就一定为同系物(　　)
(2)同系物的化学性质一定相似，一定具有相同的通式(　　)
(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一定互为同分异构体(　　)
(4)互为同分异构体的有机物一定不互为同系物，互为同系物的化合物一定互为同分异构体
(　　)
(5)互为同分异构体的化合物，性质一定相同(　　)
(6)与互为同分异构体(×)
1．下列相关说法正确的是(　　)
A．16O2和18O3互为同位素
B．和互为同分异构体
C．CH3CH2CH2CH3和互为同系物
D．和为同一种物质
2．下列有机物中和甲烷互为同系物的为__________(填序号，下同)，和CH2==CH2互为同系物的为____________，和互为同分异构体的为____________。
①CH3CH2CH3　②　③CH2==CH—CH3　④
⑤　⑥
同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较
概念 研究对象 比较 实例
相同 不同
同系物 有机化合物 结构相似 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 C、C与C
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。
第二步，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，根据“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，避免重复书写。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，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。
③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。
2．判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____种不同化学环境的氢原子；
共有____种不同化学环境的氢原子。
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(　　)
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
2．写出戊烷(C5H12)所有的结构简式并标明不同化学环境氢原子的种类：__________________
_______________________________________________________________________________。
1．下列各组物质中互为同系物的是(　　)
A．CH3CH==CH2和CH3CH2CH2CH==CH2
B．CH3CH3和CH3CH==CH2
C．CH3CH2CH3和CH3CH==CH2
D．CH3CH2CH==CH2和CH3CH2CH2CH3
2．碳原子成键方式的多样性、同分异构现象等是有机化合物种类繁多的原因。正丁烷和异丁烷的结构式如图所示。
下列关于上述两种物质的说法正确的是(　　)
A．分子式不同
B．碳氢键(C—H)数目不同
C．互为同分异构体
D．物理性质、化学性质完全相同
3．下列化合物的氢原子种类数大小排列顺序正确的是(　　)
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3
④(CH3)3CC(CH3)3
A．①＞②＞③＞④
B．③＝①＞②＞④
C．③＞②＞④＞①
D．②＞③＝①＞④
4．按要求回答下列问题。
(1)乙烷的结构式为______________________________________________________________。
(2)丙烷的结构简式为____________________________________________________________。
(3)分子中含30个氢原子的链状烷烃的分子式为____________________。
(4)相对分子质量为58的烷烃的同分异构体有______种，分别写出它们的结构简式：_______。
(5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为_________________________________________。
第2课时　同系物　同分异构体
一、
1．(1)结构　CH2　(2)①一类　②结构
2．(1)①分子式　结构　(2)C4H10　CH3CH2CH2CH3、　(3)①越多　②2　3　
(4)不同
正误判断
(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
应用体验
1．D　[16O2和18O3都是氧元素的单质，两者互为同素异形体，A错误；由于乙烷分子中碳原子和周围4个原子所成价键为单键，空间结构为四面体，且单键可以旋转，所给物质为同一物质，B错误；CH3CH2CH2CH3和分子式都为C4H10，结构不同，互为同分异构体，C错误。]
2．①②④　③⑥　③
二、
2．(3)2　2
应用体验
1．B　[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．CH3CH2CH2CH2CH3(3种)、(4种)、(1种)
随堂演练　知识落实
1．A　2.C　3.B
4．(1)　(2)CH3CH2CH3　(3)C14H30
(4)2　CH3CH2CH2CH3、　(5)正戊烷
解析　(1)乙烷的分子式为C2H6，其结构式为。(2)丙烷的分子式为C3H8，其结构简式为CH3CH2CH3。(3)由链状烷烃的分子通式CnH2n＋2(n为正整数)可知，2n＋2＝30，n＝14，其分子式为C14H30。(4)由链状烷烃的分子通式可知，14n＋2＝58，n＝4，C4H10的同分异构体有2种，分别为CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2。(5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为正戊烷。