第七章 第一节 第2课时　同系物　同分异构体 学案（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

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。
思考1　判断下列各组内的物质是否互为同系物(填“是”或“否”)。
①CH3CH3和CH3CH2CH3________。
②CH2==CH2和CH2==CH—CH2—CH3
____________________。
③和________。
④和________。
⑤和CH2==CH2________。
2．同分异构体
思考2　结合烷烃的组成和结构特点，搭建C4H10的球棍模型，书写丁烷(C4H10)的结构式、结构简式和键线式(用键线来表示碳架，省略碳氢原子)。
________________________________________________________________________
(1)同分异构体
化合物具有相同的__________，但具有不同________的现象称为__________________，具有________________的化合物互称为同分异构体。
(2)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、沸点不同。
(3)实例
戊烷(C5H12)有3种同分异构体，它们的结构简式为_________________、_____________、____________。
思考3　请根据图中所示的结构，思考下列问题(填序号)。
与①互为同分异构体的是______________。
与③互为同分异构体的是______________。
与⑥互为同分异构体的是______________。
1．判断正误
(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互为同系物(　　)
(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(　　)
2．(2023·山东淄博高一月考)概念是化学学习的基础，下列说法错误的是(　　)
A.Xe与Xe互为同位素
B．二聚硫(S2)与环八硫(S8)互为同素异形体
C．CH3CH3与互为同系物
D．与互为同分异构体
3．下列有机物中和甲烷互为同系物的是________(填序号，下同)，和CH2==CH2互为同系物的是______________________，和互为同分异构体的是____________。
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．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)的同分异构体的书写为例
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。
思考1　在己烷的所有同分异构体中，有2个甲基(—CH3)的结构有________种，有3个甲基的结构有__________种，有4个甲基的结构有________种。
思考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：___________。
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2种不同化学环境的氢原子；
共有2种不同化学环境的氢原子。
1．(2023·成都树德中学高一月考)下列关于同系物及同分异构体(不含立体异构)的说法正确的是(　　)
A．通式相同的一系列物质一定互为同系物
B．相对分子质量相同的不同化合物互称为同分异构体
C．分子式为C4H9Cl的同分异构体有4种
D．分子式为C6H14的烃，主链含4个碳原子的同分异构体有3种
2．下列物质的氢原子种类有4种的是(　　)
A．CH3CH2CH3
B．CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
C．(CH3)3CC(CH3)3
D．CH3CH2CH(CH2CH3)2
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
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　
思考1　①是　②是　③是　④否　⑤否
2．思考2　结构式：、；
结构简式：CH3CH2CH2CH3、；
键线式：、。
(1)分子式　结构　同分异构现象　同分异构现象
(3)H3C—CH2—CH2—CH2—CH3(正戊烷)　 (异戊烷)
(新戊烷)
思考3　②　④⑤⑧⑨　⑦
应用体验
1．(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2．D　[根据甲烷是正四面体结构可知，与是同种物质，两者不互为同分异构体，D错误。]
3．①②④　③⑥　③
解析　同系物是结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物，分子通式相同，CH4和CH3CH2CH3、、同属于烷烃，互为同系物；CH2==CH2和CH2==CH—CH3及分子中都含，结构相似，且分子组成上相差1个或2个CH2原子团，故互为同系物；和CH2==CH—CH3分子式相同(C3H6)，结构不同，故互为同分异构体。
二、
思考1　1　2　2
思考2　CH3CH2CH2CH2CH3(3种)、(4种)、(1种)
应用体验
1．C　[结构相似，分子组成相差1个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物，A错误；分子式相同而结构不同的有机物一定互为同分异构体，B错误；分子式为C6H14的烃，主链含4个碳原子，则支链只能是两个甲基，这两个甲基可以连在同一个碳上也可以连在不同碳上，所以同分异构体有2种，D错误。]
2．B
随堂演练　知识落实
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．A　[结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互为同系物，B、C、D三个选项中分别给出的两种物质结构不相似，分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团，所以B、C、D三项均不符合题意。]
3．B
4．(1)
(2)CH3CH2CH3
(3)C14H30
(4)2　CH3CH2CH2CH3、
(5)正戊烷