《创新课堂》第七章 2 第一节 第2课时 同系物 同分异构体 讲义（教师版）化学必修二人教版

第2课时　同系物　同分异构体
【学习目标】　1.了解同系物、同分异构体的概念，建立同系物、同分异构体判断和书写的思维模型。
2．掌握简单烷烃的同分异构体的书写方法。
知识点一　同系物　同分异构体
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1．同系物
(1)定义：结构________，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____________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______原子团。
2．同分异构体
(1)概念：化合物具有相同的____________，但具有不同________的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
(2)常见烷烃的同分异构体数目
烷烃 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷
数目 0 0 2 3 5
(3)同分异构体的性质
同分异构体的分子结构不同，因此性质存在一定差异。
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　请根据下图所示的结构(小灰球表示碳原子，碳原子的其余共价键均与氢原子相连)，回答下列问题(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________。
提示：②　④⑤⑧⑨　⑦
[答案自填] 相似　CH2　同一类　结构　CH2　分子式　结构
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(1)同系物属于同一类物质，一定具有相同的通式(　　)
(2)互为同系物的有机化合物中各元素的质量分数一定相同(　　)
(3)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(　　)
(4)相对分子质量相同的化合物一定互为同分异构体(　　)
(5)互为同分异构体的有机化合物结构相似，一定互为同系物(　　)
(6)互为同分异构体的化合物，性质一定相同(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
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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 有机物 结构相似 在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
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1．下列关于同系物的说法正确的是(　　)
A．同系物可以是不同类别的物质
B.通式相同，在分子组成上相差n(n≥1)个CH2原子团的物质互为同系物
C.同系物的最简式相同，分子式不同
D.同系物的化学性质相似
解析：选D。同系物一定是同一类别的物质，结构相似，化学性质相似，A错、D对；通式相同，在分子组成上相差n(n≥1)个CH2原子团的物质结构不一定相似，不一定互为同系物，B错；同系物的最简式不一定相同，如烷烃，C错。
2．(2024·宁波余姚中学高一月考)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
解析：选D。16O2和18O3是由氧元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，A错误；由于乙烷分子中碳原子和周围4个原子都以单键结合，空间结构为四面体形，且单键可以旋转，因此所给物质为同一物质，B错误；CH3CH2CH2CH2CH3和的分子式都为C5H12，结构不同，二者互为同分异构体，C错误。
3．下列有机化合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________。
①CH32==CH2—CH3　②
③CH2===CH—CH3　④
⑤
⑥
答案：①②④　③⑥　③
知识点二　烷烃同分异构体的书写
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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为甲基，—CH2—CH3为乙基。
2．烷烃同分异构体的书写[以己烷(C6H14)为例]
(1)书写步骤
①将分子中全部碳原子连成直链作为主链：
C—C—C—C—C—C
②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：
③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，然后再确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种：
④根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH2CH3、
(2)方法总结
①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。记忆口诀：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，避免改变主链，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。
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1．写出戊烷(C5H12)所有的结构简式，并标明有几种不同的氢原子。
答案：CH3CH2CH2CH2CH3(3种)、 (4种)、 (1种)
2．(2024·沈阳高一月考)某烷烃的分子式为C7H16，其同分异构体有________种，其中分子结构中含有3个甲基(—CH3)的同分异构体的结构简式为______________________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案：9　
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5())
1．(教材习题改编)正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是(　　)
A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同
B.两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同
C.具有相似的化学性质和物理性质
D.分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同
解析：选D。正丁烷、异丁烷的分子式都为C4H10，但正丁烷没有支链，而异丁烷带有支链，二者分子内碳原子的连接方式不同，所以二者互为同分异构体。
2．(2024·泰安高一检测)下列叙述正确的是(　　)
D.12C和C60互为同素异形体
解析：选B。A中物质名称为正丁烷，A错误；甲烷为正四面体结构，CHCl2F只有一种结构，二者为同一种物质，B正确；二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C错误；同素异形体是同种元素组成的不同单质，而12C为原子，D错误。
3．作为汽车动力燃料的汽油，主要成分是异辛烷，结构简式如下图所示。下列与异辛烷互为同系物的是(　　)
A.C2H4 B．C8H18
C.C7H16 D．C6H12
解析：选C。异辛烷为链状烷烃，分子式为C8H18。A.C2H4不属于烷烃，故A项不符合题意；B.C8H18与异辛烷的分子式相同，可能互为同分异构体，也可能为同一种物质，故B项不符合题意；C.C7H16属于链状烷烃，与异辛烷在分子组成上相差1个CH2原子团，二者互为同系物，故C项符合题意；D.C6H12不属于链状烷烃，故D项不符合题意。
4．右图是一种有机化合物的键线式，下列有关该物质的叙述不正确的是(　　)
A.分子式为C16H34
B.与正十六烷互为同分异构体
C.与甲烷互为同系物
D.是直链烷烃
解析：选D。该分子中含有支链，应属于支链烷烃。
5．(1)相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为________，写出该烷烃中结构高度对称的同分异构体的结构简式：________。
(2)下列物质中互为同分异构体的是________(填序号，下同)，互为同素异形体的是________，互为同位素的是________，互为同系物的是________。
①CH3CH2OH　②37Cl　③石墨
④　⑤35Cl　⑥CH3COOH
⑦金刚石　⑧　⑨丁烷
解析：(1)链状烷烃的相对分子质量的通式为14n＋2，相对分子质量为72的链状烷烃，14n＋2＝72，解得n＝5；符合要求的同分异构体的结构简式为C(CH3)4。(2)同分异构体是指分子式相同，结构不同的化合物，因此互为同分异构体的是④⑧；同素异形体是指同种元素组成的性质不同的单质，因此互为同素异形体的是③⑦；同位素是指同种元素的不同核素，因此互为同位素的是②⑤；同系物是指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物，因此互为同系物的是④⑨或⑧⑨。
答案：(1)C5H12　C(CH3)4
(2)④⑧　③⑦　②⑤　④⑨或⑧⑨