课件88张PPT。第3章 简单的有机化合物
第1节 认识有机化合物
第1课时 认识有机化合物的一般性质
碳原子的成键特点一、认识有机化合物的一般性质
1.定义:大多数含有_______的化合物。碳元素【做一做】
下列化合物中属于有机物的是_________;属于无机物
的是_____。
①甲烷;②聚氯乙烯;③淀粉;④碳酸钙;⑤醋酸;
⑥纯碱。①②③⑤④⑥2.性质
(1)一般共性
①大多数熔点较低,常温下为液态或固态。
②大多数难溶于水,易溶于有机溶剂。
③大多数受热易分解,而且易燃烧。(2)差异
①挥发性:如乙醇、苯等易挥发,而甘油等难挥发。
②溶解性:大多数难溶于水,但乙醇、乙酸等易溶于水。
③热稳定性:大多数受热易分解,但酚醛树脂等具有较强的热稳定性。
④特征性质:许多有机化合物具有一定的特性,如乙醇能使酸性KMnO4溶液褪色。【巧判断】
(1)含有碳元素的物质一定是有机物。 ( )
提示:×。碳单质、碳的氧化物和碳酸盐等都不属于有机物。
(2)大多数有机物的熔沸点较低。 ( )
提示:√。大多数有机物都是由分子构成,熔沸点比较低。(3)有机物都不溶于水。 ( )
提示:×。多数有机物水溶性较差,但是部分有机物(如乙醇、乙酸等)易溶于水。【微思考】
有机物只能从动植物等有机体中获得吗?
提示:不一定。早先人们已知的有机物都从动植物等有机体中取得,后来科学家们先后用无机物人工合成许多有机物,如尿素[CO(NH2)2]、醋酸(CH3COOH)、脂肪等,随着有机化学的发展,大量的有机物被合成出来。【情境·思考】
家庭生活中化学无处不在,观察下列常见的生活用品,其主要的成分中哪些属于有机物?它们与无机物的性质完全不同吗?提示:医用酒精中的乙醇、食醋中的醋酸以及花生油都属于有机物,医用酒精和食醋中的水以及纯碱属于无机物。有机物与无机物的性质既有相同点也有不同点,如乙醇、醋酸与纯碱都易溶于水,但是花生油难溶于水;乙醇、花生油容易燃烧,而纯碱不能燃烧。二、认识有机化合物的结构特点
1.有机化合物中碳原子的成键特点
(1)烃:
仅由___、___两种元素组成的有机化合物,又叫
___________。___是组成最简单的烃。碳氢碳氢化合物CH4(2)几种烃的组成和结构2.有机化合物的结构特点卤素、氧、氮4碳链碳环【想一想】分析下列化学式及结构式中原子间的成键情况是否合理。提示:(1)合理。因为C、N、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,N形成3个共价键,H形成1个共价键。
(2)不合理。因为C、Si属于同主族元素,均应形成4个共价键。(3)合理。因为C、O、S、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,O、S均形成2个共价键,H形成1个共价键。
(4)合理。因为C、S、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,S形成2个共价键,H形成1个共价键。3.同系物
(1)概念:_____相似,在分子组成上相差一个或若干个
___原子团的有机化合物互称为同系物。
(2)实例:碳原子个数不同的烷烃互为同系物,如CH4与
____、C3H8等互为同系物。结构CH2C2H64.烷烃
(1)概念:碳原子之间都以_____结合成_____,碳原子
的剩余价键均与_______结合,这样的烃称为烷烃,
也叫作饱和链烃。
(2)分子通式:_____________________。单键碳链氢原子CnH2n+2(n≥1且n为整数)【巧判断】
(1)含有碳、氢元素的有机物一定是烃。 ( )
提示:×。只含有碳、氢两种元素的有机物属于烃。
(2)分子式为C4H10的有机物属于烷烃。 ( )
提示:√。分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃。知识点一 有机化合物和无机化合物性质的比较
【重点释疑】【易错提醒】有机物中的“大多数”
有机化合物的性质是指大多数有机物的性质,并不是绝对的。
(1)大多数有机物难溶于水,但乙醇、乙酸(醋酸)等易溶于水。
(2)大多数有机物可以燃烧,但CCl4却能灭火。(3)大多数有机物为非电解质,但醋酸及其盐在溶液中能够发生电离。
(4)大多数有机反应进行得很慢,但一些有机炸药爆炸是在瞬间完成的。【思考·讨论】
(1)书写有机化学方程式时用“→”,是因为有机化学反应不遵循质量守恒定律吗?
提示:不是。有机化学方程式不用“====”而用“→”,是因为一般有机反应副反应多,反应慢,但仍遵循质量守恒定律。(2)有机物易溶于有机溶剂,易溶于有机溶剂的物质一定是有机物吗?
提示:不一定。一些物质(如单质溴、单质碘等)也易溶于有机溶剂,但它们都不属于有机物。【案例示范】
【典例】(2019·滁州高一检测)下列关于有机物的说法正确的是 ( )
A.有机物大多数易溶于水
B.有机物只含有碳、氢两种元素
C.含碳元素的化合物不一定属于有机物
D.有机物都易燃烧【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)有机化合物一定含有碳元素,但是有些无机物也含有碳元素。
(2)有机化合物的一般通性中有很多特例。【解析】选C。大多数有机物难溶于水,A错误;有机物除含有碳元素外,还可能含有氢、氧、氮、硫等元素,B错误;含碳元素的还有单质、碳的氧化物等,这些物质不属于有机物,C正确;有的有机物是灭火剂,如CCl4,D错误。【迁移·应用】
(2019·北师大附中高一检测)下列有关有机物的说法中,正确的是 ( )
A.有机物都是从有机体中分离出来的物质
B.有机物都是共价化合物
C.有机物不一定都难溶于水
D.有机物不具备无机物的性质【解析】选C。很多有机物可以合成出来,A不正确;有机物分子中各原子大都以共价键结合,为共价化合物,但也有形成离子键的离子化合物,如CH3COONa、CH3COONH4等,B不正确;有机物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C正确;有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物具有某些无机物的性质,如乙酸(CH3COOH)具有酸性等,D不正确。知识点二 有机化合物组成和结构的表示方法
【要点释疑】【规律方法】
正确认识有机化合物组成和结构的表示方法
(1)注意区分电子式和结构式之间的关系。电子式是书写结构式的基础,只有会书写电子式才会书写结构式。(2)注意结构式和结构简式的关系。结构简式是在结构式的基础之上省略部分价键或者将所有价键均省略的情况。
(3)分子式的最简整数比即为最简式。
(4)填充模型(比例模型)最能体现分子的真实结构。【思考·讨论】
(1)根据甲烷结构式 可确定甲烷分子中C—H键的夹角为90°吗?为什么?提示:不能。有机物的结构简式只能表明原子间的成键方式,与空间构型无关,甲烷分子为空间正四面体结构,而不是平面正方形结构。(2)结构式只能表示有机物吗?
提示:不一定。无机物也可以用结构式来表示,如二氧化碳:O＝C＝O。【案例示范】
【典例】(2019·嘉兴高一检测)下列各项中,表达正确的是 ( )
A.乙烯的结构简式:CH2CH2
B.C2H2分子的结构式:CH≡CH
C.乙烷的最简式:CH3
D. 甲烷为平面正方形结构,其结构式为 【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)结构式并不能表示其真实的结构;
(2)书写结构简式时双键或三键不能省略。【解析】选C。书写结构简式时,碳碳双键和碳碳三键不能省略,A错;书写结构式时要把所有的化学键都写出来,B错;乙烷的分子式为C2H6,因此其最简式为CH3,C正确;甲烷为正四面体结构,D错。【母题追问】(1) 与
是否为同一种物质? 提示:二者是同一种物质。因为甲烷为正四面体结构,分子中的任意两个顶点均处于相邻位置,因此两者是同一种物质。(2)CH2Cl2的分子构型是否为正四面体结构?
提示:否。由于氢原子和氯原子的半径不同,因此CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。【迁移·应用】
1.(2019·泰安高一检测)下列化学用语正确的
是 ( )A.甲烷的结构式:CH4
B.乙烷的结构简式:CH3CH3
C.四氯化碳的电子式:
D.丙烷的结构简式:C3H8 【解析】选B。甲烷的结构式应为 ,A项错误;
乙烷的结构简式为CH3CH3,B项正确;CCl4的电子式应
为 ,C项错误;丙烷的结构简式应为
CH3CH2CH3,D项错误。2.如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是 ( )A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B.CH4、CCl4都是正四面体结构
C.CH4和CCl4中的化学键完全相同
D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
【解析】选B。甲烷、四氯化碳中各自的键的长度相等,故为正四面体,一氯甲烷中“C—H”和“C—Cl”键的长度不等,故CH3Cl不是正四面体结构。【补偿训练】
(2019·贵港高一检测)(1)下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题:①上述哪一种更能反映其真实存在状况________(填字母,下同)。?
a.Ⅰ b.Ⅱ c.Ⅲ d.Ⅳ②下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是______。?
a.CH3Cl只代表一种物质
b.CH2Cl2只代表一种物质
c.CHCl3只代表一种物质
d.CCl4只代表一种物质(2)烃分子中的碳原子与氢原子结合的方式是________。?
a.形成4对共用电子对 b.通过1个共价键
c.通过2个共价键 d.通过离子键和共价键【解析】(1) ①这几种形式中,结构示意图、球棍模型
及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型,但其中填充
模型更能形象地表达出H、C的位置及所占比例,电子式
只反映原子的最外层电子的成键情况。②如果甲烷是
平面正方形结构,则CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种结
构,但CH2Cl2却有两种结构,一种是两个氯原子相邻,另
一种是两个氯原子处于对角关系。如果甲烷是正四面体结构,其4个顶点的位置完全相同,它的一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有一种结构。所以,CH2Cl2只有一种结构,可以判断CH4应为正四面体结构,而不是平面正方形结构。
(2)烃分子中碳原子与氢原子间只能形成一对共用电子对,即一个共价键。答案:(1)①d ②b (2)b知识点三 甲烷的取代反应
【重点释疑】
1.甲烷与氯气的取代反应2.取代反应和置换反应的比较【思考·讨论】
(1)CH4与Cl2反应共有几种产物?根据取代反应的原理,思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示:CH4和Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。(2)CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么?它与Cl2在物质的量上有什么关系?
提示:因为在CH4和Cl2的取代反应中,每一步都有HCl生成,故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知,每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2,故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。【案例示范】
【典例】利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图所示:请思考:
(1)写出甲烷与氯气反应的化学方程式,并判断反应的类型。(宏观辨识与微观探析)提示:CH4和Cl2在漫射光条件下发生如下反应:
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl;CH4+2Cl2 CH2Cl2+2HCl;
CH4+3Cl2 CHCl3+3HCl;CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。
反应的类型为取代反应。(2)理论上欲获得最多的氯化氢,Cl2与CH4的体积比应控制为多少?(证据推理与模型认知)
提示:根据取代反应的特点,取代甲烷分子中的1个氢原子需要1个Cl2,因此要获得最大量的HCl,需要将甲烷分子中的所有氢原子全部取代,故Cl2与CH4的体积比应大于等于4。(3)分析上述实验装置中B和E的作用。(科学探究与创新意识)
提示:装置B中盛有浓硫酸,因此其作用有①干燥甲烷和氯气,并使二者混合均匀;②通过观察气泡的速度可以控制甲烷和氯气的流速,以调节二者的体积比。装置中盛有水,故用于吸收反应生成的HCl气体,其中的干燥管能起到防止倒吸的作用。(4)若D装置的石棉中均匀混有KI粉末,用化学方程式表示其作用。(科学探究与创新意识)
提示:过量的氯气进入D装置,发生反应:Cl2+2KI
====2KCl+I2,所以D装置可以吸收过量的Cl2。【母题追问】(1)实验完成后E装置中除生成盐酸外,还含有一定量的有机物,写出此有机物的结构简式和名称,并简述怎样分离得到盐酸。(科学探究与创新意识)
提示:进入装置E的气体有HCl和CH3Cl(一氯甲烷),而CH3Cl不溶于水,与盐酸不互溶,故可用分液法将二者分离,其中的水层即为盐酸。(2)分析此装置的缺点,并进行改进。(科学探究与创新意识)
提示:此装置没有进行尾气处理,其中尾气成分是多余的CH4和产物CH3Cl。可以在装置D与E之间增加一盛有有机溶剂的洗气瓶吸收CH4和CH3Cl。【规律总结】与光有关的化学反应
(1)HClO见光分解:2HClO 2HCl+O2↑
(2)浓硝酸见光分解:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
(3)氢气和氯气混合气体见光发生爆炸:
Cl2+H2 2HCl(4)甲烷和氯气光照时发生取代反应:
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2 CCl4+HCl【迁移·应用】
(2019·南阳高一检测)下列关于甲烷与Cl2的取代反应所得产物的说法正确的是 ( )
A.都是有机物
B.都不溶于水
C.有一种气态物质,其余均是液体
D.除一种外均是四面体结构【解析】选D。甲烷与Cl2反应的产物中HCl不是有机物,产物中CH3Cl、HCl是气态物质,除HCl外,其余产物均为四面体结构。【补偿训练】
(2019·济南高一检测)关于取代反应和置换反应的下列说法中,正确的是 ( )
A.取代反应和置换反应中一定都有单质生成
B.取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应C.取代反应大多是可逆的,反应速率慢,而置换反应一般是单向进行的,反应速率快
D.取代反应和置换反应的产物都是唯一的,不会有多种产物并存的现象【解析】选C。取代反应不一定有单质生成,也不一定是氧化还原反应,产物会存在多种产物并存的现象。【课堂回眸】
课件67张PPT。第2课时
有机化合物中的官能团
同分异构现象和同分异构体一、有机化合物中常见的官能团
1.实验探究无色气泡溶解酸性无色气泡溶解酸性不含有酸性2.相关概念
(1)烃的衍生物:烃分子中的氢原子被_________________
代替后的有机化合物。
(2)官能团:有机化合物分子中,比较活泼、容易发生反
应并反映某类有机化合物_________的原子或原子团。其他原子或原子团共同特性(3)按官能团对有机物进行分类(填相关有机物的官能团名称)【情境·思考】
300多年前,著名化学家波义耳发现了铁盐与没食子酸的显色反应,并由此发明了蓝黑墨水。没食子酸的结构简式如图所示,没食子酸中含有哪些官能团?提示:羟基和羧基。【想一想】对于任意一种有机物来讲,根据不同的分类标准,它可以属于不同的类别,请思考CH3COOCH3可以属于哪些类别?
提示:从所含元素讲,它是烃的衍生物;从所含的官能团来讲,它属于酯。二、同分异构现象与同分异构体
1.同分异构现象:化合物具有相同的_______,但具有
不同_________的现象,称为同分异构现象。
2.同分异构体:_______相同而_________不同的化合物
互为同分异构体。分子式分子结构分子式分子结构3.规律:有机物中碳原子数越多,同分异构体数目越多。如丁烷有两种同分异构体,戊烷则有三种。
(1)根据正丁烷和异丁烷的结构式,填写下表空格:C4H10C4H10不同相同相同(2)写出戊烷的三种同分异构体的结构简式:
正戊烷:___________,
异戊烷:__________________,
新戊烷: __________________。CH3(CH2)3CH3【巧判断】
(1)相对分子质量相等而结构不同的有机物互为同分异构体。 ( )
提示:×。分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体。(2)化学式为C4H10表示的物质不一定为纯净物。 ( )
提示:√。分子式为C4H10的物质可能是正丁烷或异丁烷。(3)同分异构体的物理性质相同,化学性质不同。 ( )
提示:×。同分异构体属于不同的物质,因此物理性质和化学性质均有所不同。【情境·思考】
氰酸是一种有挥发性和腐蚀性的液体,有强烈的苦杏仁气味。德国化学家维勒测定了氰酸(HCNO)的化学成分。而同时期的另一名德国化学家李比希测定了一种“雷酸” (HOCN)的化学成分,竟跟氰酸相同!不同的化合物,怎么会具有相同的成分?提示:雷酸与氰酸互为同分异构体,它们分别具有相同的分子式,但具有不同的结构,因而具有不同的化学性质。知识点 同分异构体的书写与判断
【重点释疑】
1.烷烃同分异构体的书写
烷烃只存在碳链异构,书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳法”,可概括为“两注意、三原则、四顺序”。如C6H14的同分异构体:
(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)从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上,此时碳骨架有两种:注意:甲基不能连在①位和⑤位上,否则与直链情况相同,②位和④位等效,只能用一个,否则重复。(3)从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧或两侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种:注意:②位或③位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子。所以C6H14共有5种同分异构体。2.烃的一元取代产物同分异构体数目的判断
(1)对于烃的一元取代产物的判断可用“等效氢”法,所谓“等效氢”就是位置等同的氢原子。烃中等效氢原子有几种,其一元取代产物就有几种。(2)等效氢原子的判断方法。
①连在同一碳原子上的氢原子等效。
如CH4分子中的4个氢原子是等效的,则甲烷的一氯代物只有一种。②连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。
如新戊烷 ,其四个甲基等效,各甲基上
的氢原子完全等效,则新戊烷的一氯代物只有一种。
③处于对称位置上的氢原子等效。如 ,
分子中的18个氢原子是等效的,其一氯代物只有一种。【易错提醒】同分异构体的4个“一定”与“不一定”
(1)同分异构体一定具有相同的组成元素,但具有相同的组成元素的不一定是同分异构体。
(2)同分异构体一定具有相同的相对分子质量,但具有相同的相对分子质量的不一定是同分异构体。(3)同分异构体中各元素的质量分数一定相同,但元素质量分数相同的不一定是同分异构体。
(4)同分异构体的最简式一定相同 ,但最简式相同的化合物不一定是同分异构体。【思考·讨论】
(1)同分异构体之间最简式、相对分子质量、各元素的百分含量、熔沸点一定都相同吗?
提示:同分异构体之间分子式相同,所以其最简式、相对分子质量、各元素的百分含量一定是相同的,但是熔沸点不同。(2)是否所有的烷烃都有同分异构体?举例说明。
提示:不是所有的烷烃都有同分异构体,甲烷、乙烷和丙烷没有同分异构体。【案例示范】
【典例】(2019·泰安高一检测)下列有机物中互为同分异构体的是 ( )
①CH2＝CHCH3 ② ③CH3CH2CH3
④ ⑤ ⑥CH3CH2CH2CH3A.①和② B.①和③
C.①和④ D.⑤和⑥【思维建模】判断各物质是否为同分异构体时应按以下思路进行:【解析】选A。①的分子式是C3H6,②的分子式是C3H6,③的分子式是C3H8,④的分子式是C3H4,⑤的分子式是C4H8,⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同,结构不同,互为同分异构体。【迁移·应用】
某有机化合物的结构简式为 ,
其一氯取代产物有 ( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种【解析】选B。由对称性分析知
中1、5与2、4号碳原子上的H的化学环境相同,因此
1、2、3、6号碳原子上的H可被取代形成4种一氯取
代产物。【补偿训练】
1.下列分子式只表示一种物质的是 ( )
A.C4H10 B.C5H12 C.CHCl3 D.C2H4Cl2
【解析】选C。A项,C4H10可表示正丁烷或异丁烷;B项可表示正戊烷、异戊烷或新戊烷;C项,CHCl3只表示氯仿;D项,C2H4Cl2可表示CH2ClCH2Cl或CH3CHCl2;C项正确。2.(2019·合肥高一检测)在下列结构的有机化合物中:
①CH3CH2CH2CH2CH3
②CH3CH2CH2CH2CH2CH3属于同分异构体的正确组合是 ( )
A.②和⑤ B.②和③
C.①和② D.③和④
【解析】选B。①和④、②和③的分子式相同而结构不同,分别为同分异构体;②和⑤为同种物质。 【素养提升】
家用液化石油气的主要成分为丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),
请思考:
(1)丙烷和丁烷是同分异构体吗?
提示:不是,二者的分子式不同,二者属于同系物。(2)分子式为C3H8和C4H10的物质都能表示纯净物吗?
提示:不能。分子式为C3H8的物质表示纯净物,因为分子式为C3H8的物质只有一种,而分子式为C4H10的物质不能表示纯净物,因为分子式为C4H10的物质有2种结构。(3)C3H8和C4H10的一氯代物各有几种?提示:C3H8的一氯代物有2种,C4H10的一氯代物有4种。
C3H8的结构简式为CH3CH2CH3,分子中只有2类等效氢原
子,故一氯代物只有2种。C4H10的结构有两种,分别为
CH3CH2CH2CH3、 ,每种分子中均有2种等
效氢原子,因此C4H10的一氯代物共有4种。【核心整合】【素养迁移】
1.现在的家电市场中无氟冰箱被称为绿色环保冰箱,其
重大改进是不采用氟利昂-12,而采用新冷媒(R-134a)
作制冷剂。关于氟利昂-12 (CCl2F2)的叙述正确的是
( )A.有两种同分异构体
B.是平面形分子
C.只有一种结构
D.有四种同分异构体
【解析】选C。CCl2F2可看作CH2Cl2的2个氢原子被2个氟原子取代而得到,所以选C。2.(2019·南平高一检测)下列物质之间的相互关系错误的是 ( )
A.CH3CH2CH2CH2CH3和 互为同分异构体
B.干冰和冰为同一种物质
C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物
D.12C和14C互为同位素【解析】选B。干冰是二氧化碳晶体,冰是固态的水。3.(2019·保定高一检测)丙烷(C3H8)常用作烧烤、便携式炉灶和机动车的燃料。常被用来驱动公交车、出租车,也被用来充当休旅车和露营时取暖和做饭的燃料。运动会火炬一般也使用丙烷作燃料。(1)使用丙烷作燃料有哪些优点?
(2)丙烷的一氯取代产物有几种?答案:(1)丙烷充分燃烧的产物是二氧化碳和水,不会产生污染。
(2)丙烷的一氯取代产物有2种,分别是CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3。4.帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病,其临床表现主要包括静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍。金刚烷胺在治疗帕金森综合征方面有显著的疗效,它是由金刚烷溴化后再与尿素反应而得。
立方烷为人工合成的烷烃,又称为五环辛烷,外观为有光泽的晶体。如图是立方烷的球棍模型。(1)立方烷与甲烷是否为同系物?
(2)立方烷与苯乙烯(C6H5—CH＝CH2)是什么关系?
(3)判断立方烷的一氯代物和二氯代物的种类数。提示:(1)结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物,因此立方烷不可能是甲烷的同系物。
(2)分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体,苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同,均为C8H8,但结构不同,所以它们互为同分异构体。(3)立方烷整个分子的结构是立方体形,且分子结构是对称的,只有1种氢原子,立方烷的一氯代物只有一种;立方烷二氯代物有三种,即两个氯原子在立方体同边有一种情况,两个氯原子的位置在对角有两种情况,所以同分异构体有三种。5.香袋在日常生活中颇受欢迎,如玫瑰香袋使用干玫瑰花制成,能够散发出玫瑰花的香气。但是不法商贩通常在香袋中添加玫瑰香精来增添香气,玫瑰香精的主要成分是“结晶玫瑰”(化学式为C10H9O2Cl3),是一种具有强烈玫瑰香气的结晶型固体香料,其化学名称为“乙酸三氯甲基苯甲酯”,目前国内工业上主要使用以下路径来合成“结晶玫瑰”:(1)上述制备流程中共涉及6种物质,哪些是有机物?
(2)指出甲、乙、丙三种有机物中含氧官能团。提示:(1)流程中涉及的6种物质除KOH为无机物外,其余的5种物质均为有机化合物,且均为烃的衍生物。
(2)根据甲、乙、丙三种有机物的结构简式,可以判断三种物质中含氧官能团分别为醛基、羟基和酯基。【补偿训练】
(2019·石家庄高一检测)具有复合官能团的复杂有机物,其官能团具有各自的独立性,在不同条件下所发生的化学性质可分别从各官能团讨论。如 具有三种官能团:—CHO、____?和
__________(填官能团的名称),所以这个化合物可
看作醛类、________类和________类。?【解析】该分子中除含有—CHO外还含有—OH、—COOH两种官能团,所以该化合物还可看作醛类、醇类和羧酸类。
答案:羟基 羧基 醇 羧酸
课堂检测·素养达标
1.隐形飞机是人们通过研究仿生学,并且应用了最新的技术和材料,使庞大的飞机实现隐形。其中用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能,其主要成分的结构简式为
,
它属于 ( )
A.环烷烃 B.无机物 C.有机物 D.烷烃
【解析】选C。该有机物除含碳、氢两种元素外,还含有硫元素,故不属于烃类,也不属于烷烃。
2.(2019·包头高一检测)下列说法中正确的是 ( )
A.有机物不具备无机物的性质
B.有机物参与的反应一般比较复杂,反应速率较慢,且常伴有副反应发生
C.有机物和无机物是不可能相互转化的两类物质
D.所有有机物均易燃烧
【解析】选B。虽然有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物也具有某些无机物的性质,如乙酸具有酸性等,故A错误;有机物之间的反应一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,故B正确;有机物和无机物之间可以相互转化,如大多数有机物燃烧生成CO2和H2O,而CO2和H2O在光合作用下可生成有机物,故C错误;大多数有机物易燃烧,但也有例外,如CCl4可用作灭火剂,故D错误。
3.(2019·大庆高一检测)下列分子具有正四面体结构的是 ( )
【解析】选D。A、B、C项中的物质由于H和Cl原子的大小不同,因此为四面体结构,而不是正四面体结构。
4.(2019·天门高一检测)下列反应不属于取代反应的是 ( )
A.CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl
B.C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O
C.C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr
D.CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl
【解析】选D。A、B、C三项反应均为取代反应,D项反应为复分解反应。
5.(2019·北师大附中高一检测)下列关于甲烷的叙述中不正确的是 ( )
A.甲烷是一种无色、无味、极难溶于水的气体
B.甲烷分子具有正四面体结构,其中4个C—H键长度和强度相同,夹角相等
C.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色
D.CH4和Cl2在光照条件下发生反应,得到多种油状物质
【解析】选C。A、甲烷是非极性分子,是一种无色、无味、极难溶于水的气体,故A不选;B、甲烷分子具有正四面体结构,其中4个C—H键长度和强度相同,结构对称,夹角相等,故B不选;C、甲烷化学性质不活泼,将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液,溶液不褪色,故C选;D、CH4和Cl2在光照条件下发生反应,可以生成一氯甲烷、二氯甲烷等有机产物,除一氯甲烷在常温下为气体外,其余为液体,得到多种油状物质,故D不选。
6.(2019·衡阳高一检测)在光照条件下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是 ( )
A.一氯甲烷 B. 二氯甲烷
C. 氯仿 D.HCl
【解析】选D。由CH4和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道,每生成1 mol卤代烃,可生成1 mol HCl,由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都有HCl生成,所以答案为D。
7.(2019·潍坊高一检测)以下结构表示的有机物是烷烃的是 ( )
A.CH3OH B.CH2CH2
C. D.
【解析】选C。碳原子之间以碳碳单键结合成链状的烃属于烷烃。
8.(2019·长春高一检测)如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4,同温同压下乙管中注入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,气体在甲管中反应,针管放在光亮处一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象:
①气体最终变为无色;②实验过程中,甲管活塞向内移动;③甲管内壁有油珠;④产生火花。
其中正确的是________。?
(2)甲管中发生化学反应的类型为________。?
(3)反应后,甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________。?
A.水 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________________,若再向其中滴入几滴石蕊试液,又观察到________。?
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,
CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
(1)理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时,二者恰好完全反应,而甲中氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1,说明氯气过量,反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢,不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液吸收。(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀,同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层,因Cl2有剩余,若加入几滴石蕊,溶液会先变红后褪色。
答案:(1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层,产生白色沉淀 溶液先变红后褪色
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课堂检测·素养达标
1.2016年诺贝尔化学奖授予在“分子马达”研究方面取得重大成就的三位化学家。一种光驱分子马达结构如图所示,该分子显酸性的官能团是 ( )
A.—C≡C— B.—COOH
C. D.
【解析】选B。显酸性的官能团为—COOH。
2.(2019·泰安高一检测)下列有机物不属于烃的衍生物的是 ( )
A. B.CH3CH2NO2
C.CH2CHBr D. CH3—CHCH—CH3
【解析】选D。可看做甲苯分子中的一个氢原子被Cl取代;CH3CH2NO2可看做CH3CH3分子中的一个氢原子被—NO2取代;CH2CHBr可看做CH2CH2分子中的一个氢原子被Br原子取代;CH3—CHCH—CH3不属于烃的衍生物。
3.(2019·周口高一检测)下列化学式只表示一种纯净物的是 ( )
A.C2H6 B.C4H10 C.C2H4Cl2 D.C
【解析】选A。A是CH3CH3,无同分异构体。B有CH3CH2CH2CH3和两种同分异构体。C中CH2ClCH2Cl与CHCl2CH3是同分异构体。D中碳有多种不同单质,如金刚石、石墨等。
4.(2019·大庆高一检测)互为同分异构体的物质不可能具有 ( )
A.相同的相对分子质量 B.相同的结构
C.相同的通式 D.相同的分子式
【解析】选B。同分异构体是指分子组成相同而结构不同的化合物。所以互为同分异构体的物质一定不具有相同的结构。
【补偿训练】
(2019·唐山高一检测)下列关于同分异构体的说法正确的是 ( )
A.相对分子质量相同,组成元素相同,结构相同
B.元素百分组成、相对分子质量都相同,结构不同
C.相对分子质量相同,分子结构不同
D.最简式不同,分子结构不同
【解析】选B。同分异构体是指分子式相同,结构不同的化合物。因此元素百分组成、相对分子质量、最简式都相同。故B项符合题意。
5.(2019·深圳高一检测)下列烷烃在光照下与氯气反应,生成一氯代烃种类最多的是 ( )
A.
B.
C.CH3CH2CH2CH3
D.
【解析】选B。A有1种,B有3种,C有2种,D有2种。
【补偿训练】
(2019·襄阳高一检测)下列烷烃分子中进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同产物的是 ( )
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2 D.(CH3)3CCH2CH3
【解析】选D。生成三种沸点不同的一氯代物,说明此烷烃的一氯代物只有三种同分异构体,利用等效氢法可判断D项正确。
6.(2019·哈尔滨高一检测)下列几组物质中,互为同位素的有__________,互为同素异形体的有__________,互为同系物的有__________,互为同分异构体的有________,属于同种物质的有________。?
①O2和O3 ②35Cl和37Cl ③CH3CH3和CH3CH2CH3
④和
⑤CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3
【解析】①是氧元素的两种单质,互为同素异形体;②是氯元素的两种不同原子,互为同位素;③中乙烷与丙烷互为同系物;④中属于同种物质;⑤两者分别为正丁烷与异丁烷,互为同分异构体。
答案:② ① ③ ⑤ ④
7.(2019·宜昌高一检测)写出下列物质的分子式或结构简式。
(1)分子中含有14个氢原子的烷烃的分子式为________,其中含有3个—CH3的同分异构体的结构简式为______________。?
(2)相对分子质量为30的烷烃的分子式为____________。?
(3)碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃的分子式为__________,它的同分异构体的结构简式为____________。?
(4)含碳质量分数约为83.7%的烷烃分子式为________。?
【解析】(1)由烷烃通式CnH2n+2知,2n+2=14,则n=6,即分子式为C6H14;分子中含有3个—CH3,即有一个支链,则符合题意的同分异构体有、
。
(2)由烷烃通式知,14n+2=30,则n=2,即分子式为C2H6。
(3)由烷烃通式知,=,则n=4,即分子式为C4H10。
(4)由烷烃通式知,×100%≈83.7%,则n=6,即分子式为C6H14。
答案:(1)C6H14
、
(2)C2H6
(3)C4H10 CH3CH2CH2CH3、
(4)C6H14
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课时素养评价 十三
认识有机化合物的一般性质 碳原子的成键特点
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.(2019·合肥高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.甲烷是易溶于水的可燃性气体
B.甲烷的电子式为H
C.CH2Cl2为正四面体结构
D.CCl4为平面正方形结构
【解析】选B。甲烷不溶于水,CCl4是正四面体结构,CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。
2.(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 ( )
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)甲烷发生取代反应的条件;
(2)甲烷取代产物的状态及溶解性。
【解析】选D。CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。
3.(2019·温州高一检测)下列化学反应中不属于取代反应的是 ( )
A.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBr
B.CH3OH+HClCH3Cl+H2O
C.2Na+2H2O2NaOH+H2↑
D.CH3—CH2—Br+H2O
CH3—CH2—OH+HBr
【解析】选C。取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中的反应为置换反应,不是有机物参与的反应,更不是取代反应。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.取代反应在有机化学中非常重要,图中进行的是甲烷的取代反应实验。请根据图示回答下列问题:
(1)把1体积的甲烷和4体积的氯气组成的混合气体充入大试管中,并将试管倒立在盛有硝酸银溶液的烧杯中,然后放置在光亮处,预测观察到的现象。
提示:CH4与Cl2光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下均为无色液体,Cl2易溶于有机溶剂,使试管内壁上有黄色油滴出现;因生成的HCl易溶于水,反应后,试管内压强减小,水位在试管内上升,HCl溶于水后,与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。
(2)写出上述过程中反应的化学方程式,并指明反应的类型。
提示:甲烷与氯气的反应方程式为
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl;CH4+3Cl2CHCl3+3HCl;CH4+4Cl2CCl4+4HCl。反应的类型为取代反应。
生成白色沉淀的反应为HCl+AgNO3AgCl↓+HNO3,反应的类型为复分解反应。
(3)上述实验装置能否说明甲烷和氯气发生的是取代反应。
提示:甲烷与氯气的取代反应生成HCl,可以通过证明HCl生成说明此反应为取代反应,但是体系中过量的氯气会干扰实验的验证,因此本实验装置不能证明甲烷与氯气发生的是取代反应。
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.(2019·泰安高一检测)在光照条件下,将1 mol CH4与Cl2反应,得到等物质的量的4种取代物,则消耗Cl2物质的量为 ( )
A.1 mol B.2 mol C.2.5 mol D.10 mol
【解析】选C。由于CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl,CH4+3Cl2
CHCl3+3HCl,CH4+4Cl2CCl4+4HCl。1 mol CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol,则消耗Cl2为0.25 mol+0.25 mol×2+0.25 mol×3+
0.25 mol×4=2.5 mol。
【补偿训练】
(2019·玉溪高一检测)将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为 ( )
A.1.5 mol B.3 mol C.4.5 mol D.6 mol
【解析】选B。解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种取代物共1 mol,设CH3Cl的物质的量为x,则x+(x+0.1 mol)+(x+0.2 mol)+(x+0.3 mol)=1 mol,得x=0.1 mol,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol,含Cl原子的物质的量共为0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=
3 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应,因此消耗的Cl2也为
3 mol。
6.(2019·成都高一检测)下列各组内的物质不属于同系物的是 ( )
A.CH3CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
B.CH2CH2 CH2CH—CH3
CH3CHCHCH3
C.
D.CH3CH2CH2CH2CH3
【解析】选D。D中三种物质分子式均为C5H12,不符合同系物的定义,故不属于同系物。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(2019·新乡高一检测)如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:__。?
(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1,则得到的产物为________(填字母编号)。?
A.CH3Cl HCl
B.CCl4 HCl
C.CH3Cl CH2Cl2
D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
(3)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是______(填字母编号)。?
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到________________________。?
(5)右端玻璃管的作用是______________________。?
【解析】(1)因Cl2足量,若充分反应,则CH4中的四个H原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,CH4+4Cl2CCl4+4HCl。
(2)甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生,故得到四种氯代产物和HCl。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水,压强减小,U形管右侧液面下降,左侧液面上升。
(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl,所以观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压,在U形管右侧插有一个玻璃管。
答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气压
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课时素养评价 十四
有机化合物中的官能团 同分异构现象和同分异构体
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)
1.萤火虫会在夏日的夜空发出点点光亮。
萤火虫发光的原理是荧光素在荧光酶和ATP催化下发生氧化还原反应时伴随着化学能转变为光能:
荧光素属于 ( )
A.无机物 B.烃 C.烃的衍生物 D.无机盐
【解析】选C。荧光素中含有C、H、O、N、S元素,为有机化合物,因其分子中不全是C、H两种元素,故其不为烃,而是烃的衍生物。
2.(2019·衡阳高一检测)下列常见原子或基团中,不属于官能团的是( )
A.—COOH B.—OH
C.CH3CH2— D.
【解析】选C。官能团是决定化合物特殊性质的原子或原子团,乙基(—CH2CH3)不属于官能团,而其余的基团均属于官能团。
3.(2019·苏州高一检测)正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是 ( )
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同
【解析】选D。同分异构体只是形式上分子式相同,而结构不同,性质不同,A、B、C不正确。
4.(2019·长沙高一检测)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)
( )
A.6种 B.7种
C.8种 D.9种
【解析】选C。戊烷C5H12有3种同分异构体,分别是正戊烷(省略氢原子):C—C—C—C—C,有3种不同的氢原子,故—Cl取代—H有3种可能;异戊烷:,有4种不同的氢原子,故—Cl取代—H有4种可能;新戊烷:,有1种氢原子,故—Cl取代—H有1种可能。则C5H11Cl的同分异构体有CH2ClCH2CH2CH2CH3、
CH3CHClCH2CH2CH3、CH3CH2CHClCH2CH3、、、
、、,共8种。
5.(2019·镇江高一检测)下列说法正确的是 ( )
A.戊烷的同分异构体有2种
B.两种化合物组成元素相同,各元素质量分数也相同,则两者一定是同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体
D.组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,互为同分异构体
【解析】选D。相对分子质量相同而且各元素的质量分数相同,可推出相同的分子式,但由于是不同化合物,结构一定不同,故互为同分异构体,D项是正确的。
6.(2019·北京101中学高一检测)下列说法不正确的是 ( )
A.丙烷和丁烷互称为同系物
B.的名称为3-甲基丁烷
C.沸点:正丁烷>异丁烷>丙烷
D.CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2互为同分异构体
【解析】选B。A、丙烷和丁烷结构相似,在分子组成上相差1个CH2原子团,互称为同系物,选项A正确;B. 最长碳链4个碳,2号碳上有一个甲基,名称为2-甲基丁烷,选项B不正确;C、分子晶体中,相对分子质量越大,沸点越高,烷烃同分异构体中支链越多,沸点越低,相对分子质量:正丁烷=异丁烷>丙烷,但异丁烷支链多,所以沸点低,即沸点为正丁烷>异丁烷>丙烷,选项C正确;D、CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2分子式相同,结构不同,互为同分异构体,选项D正确。
7.(2019·青岛高一检测)下列说法正确的是 ( )
A. H2、D2和T2互称为同素异形体
B.和互称为同分异构体
C.35Cl和37Cl 互称为同位素
D. CH3—CH3和CH3—CHCH2互称为同系物
【解析】选C。H2、D2、T2都是氢元素组成的单质,结构相同,属于同一物质,A错误;和都是甲烷的二氯代物,没有同分异构体,属于同种物质,B错误;35Cl和37Cl的质子数都为17,中子数分别为18、20,属于同位素,C正确;CH3—CH3和CH3—CHCH2的结构不相似,不能互为同系物,D错误。
8.(2019·盐城高一检测)根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是 ( )
1
2
3
4
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
5
6
7
8
C6H12
C7H16
C8H16
A.3 B.4
C.5 D.6
【解析】选A。分析表格可以发现碳原子数是依次递增的,而氢原子每两组依次相差4,从而推出第5种烃的分子式应为C5H12(戊烷),它有3种同分异构体,正戊烷、异戊烷、新戊烷。结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
、。
9.(2019·天水高一检测)某烃具有同分异构体,且各同分异构体的一氯代物的种数相同,该烃的分子式是 ( )
A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C5H12
【解析】选C。A、B项的物质没有同分异构体,C项C4H10有CH3CH2CH2CH3和两种结构,其分子中均有2种等效氢原子,即一氯代物都有2种;D项,C5H12有CH3CH2CH2CH2CH3、和C(CH3)43种结构,其分子中分别有3种、4种和1种等效氢原子,即一氯代物分别有3种、4种、1种。
10.(2019·济南高一检测)进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的有机产物的烷烃是 ( )
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3
B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2
D.(CH3)3CCH2CH3
【解析】选D。一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的有机产物,说明有3种不同环境的氢原子。A、根据所给有机物,有5种不同环境的氢原子,故A不符合题意;B、根据所给有机物,有4种不同环境的氢原子,故B不符合题意;C、根据所给有机物,有2种不同环境的氢原子,故C不符合题意;D、根据所给有机物,有3种不同环境的氢原子,故D符合题意。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
11.(15分)(2019·德州高一检测)下列各组粒子,互为同位素的是____(填编号,下同),互为同素异形体的是________,互为同分异构体的是____________,属于同一种物质的是________。?
①16O2和18O3
②质子数相同而中子数不同的两种粒子
③H、D、T ④和
⑤正丁烷和异丁烷
【解析】①16O2和18O3是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体;②质子数相同而中子数不同的两种粒子,若为分子或离子,则不是同位素;③H、D、T是具有相同质子数,不同中子数的同一元素的不同原子,互为同位素;④和分子式相同,结构相同,属于同一种物质;⑤正丁烷和异丁烷是具有相同分子式,结构不同的化合物,互为同分异构体。
答案:③ ① ⑤ ④
12.(15分)新合成的一种烃,其碳架呈三棱柱体(如图所示),小黑点表示碳原子,氢原子未标出,请回答下列问题:
(1)写出该烃的分子式________。?
(2)该烃的二氯取代物有________种。?
(3)该烃有多种同分异构体,任写一种一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式________。?
【解析】(1)根据题意,可知该有机物分子式为C6H6。(2)将三棱柱体的一个顶点固定,该碳上的氢原子被氯原子取代,则与该碳共面的另一个点、竖棱上的共线点以及对角线上的点上的氢原子被氯原子代替时产物均不同,所以该烃的二氯取代物有3种。(3)该烃的分子式为C6H6,符合条件的同分异构体为。
答案:(1)C6H6 (2)3 (3)
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)
13.(2019·雅安高一检测)1 mol某烷烃在氧气中完全燃烧,需要消耗氧气246.4 L(标准状况下)。它在光照条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯取代物,该烃的结构简式是 ( )
A.
B.CH3CH2CH2CH2CH3
C.
D.
【解析】选A。题目提示的信息是“某烷烃在氧气中完全燃烧”,所以产物是二氧化碳和水,设该烷烃的分子式为CnH2n+2,根据碳元素、氢元素结合氧的多少,得1 mol该烃完全燃烧的耗氧量为(n+) mol。所以(n+) mol=,得n=7,故排除B、C两项。A项中,的一氯取代物有4种,而D项中的一氯取代物只有3种。
14.(2019·日照高一检测)分子式为C4H8Cl2,且分子中含有两个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构) ( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
【解析】选C。C4H8Cl2分子中含两个甲基的同分异构体有4种,即、,,。
15. 对下列化合物中氢原子化学环境种数判断不正确的是 ( )
选项
有机物
氢原子化学
环境种数
A
2种
B
5种
C
3种
D
4种
【解析】选A。A、根据处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为3种,A错误;B、根据处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为5种,B正确;C、根据同一碳原子所连甲基上的氢原子及处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,
得到化合物中氢原子化学环境种数为3种,C正确;D、根据处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为4种,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
16.国家能源局于2016年9月14日发布《页岩气发展规划(2016-2020年)》,该规划是按照习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出的推动能源供给革命、消费革命、技术革命和体制革命指示精神制定的。规划提出,到2020年,我国页岩气年产量要达到300亿立方米。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,其主要成分是甲烷,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,请写出丁烷所有同分异构体的结构简式__________________、?
____________________。?
(2)页岩气的发展将重塑全球的乙烯(CH2CH2)市场,使乙烯价格大幅下降,试写出乙烯光照条件下发生反应的化学方程式?____________,?该反应的类型是___________反应。?
【解析】(1)丁烷有CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3两种同分异构体。(2)乙烯和氯气在光照条件下反应的化学方程式为CH2CH2+Cl2CHClCH2+HCl,该反应为取代反应。
答案:(1)CH3CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH3
(2)CH2CH2+Cl2CHClCH2+HCl 取代
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