课时作业
学习·理解
1．下面列举的是某化合物的组成和性质，能说明该物质肯定是有机物的是( )
A．仅由碳、氢两种元素组成
B．仅由碳、氢、氧三种元素组成
C．在氧气中燃烧只生成二氧化碳
D．熔点低而且难溶于水
答案 A
解析 仅由碳、氢两种元素组成的化合物是烃，烃属于有机物，A正确；碳酸(H2CO3)由碳、氢、氧三种元素组成，但不属于有机物，B错误；CO在氧气中燃烧只生成CO2，而CO不属于有机物，C错误；NO、CO等物质熔点低而且难溶于水，但它们均不属于有机物，D错误。
2．下列物质中，属于有机物但不属于烃的是( )
A．CO B．CH3COOH
C．CaCO3 D．C2H6
答案 B
解析 仅由碳、氢两种元素形成的有机化合物是烃类。CO是无机物，A不符合题意；乙酸是有机物，但不是烃，B符合题意；碳酸钙是无机物，C不符合题意；乙烷是碳氢化合物，属于烃类，D不符合题意。
3．下列物质之间的反应，属于取代反应的是( )
A．甲烷和氧气 B．甲烷和氯气
C．金属钠和水 D．碘化钾和氯水
答案 B
解析 甲烷和氧气的反应是氧化反应，A错误；甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，B正确；金属钠和水的反应是置换反应，C错误；碘化钾和氯水中氯气的反应是置换反应，D错误。
4．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多
C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
答案 C
解析 甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl的量最多，B错误；1 mol甲烷生成1 mol CCl4消耗4 mol氯气，D错误。
5．下列化学用语正确的是( )
A．结构式(CH3)2CHCH3表示异丁烷
B．丙烷分子的空间填充模型：
C．甲烷分子的球棍模型：
D．乙烷的电子式：
答案 D
解析 (CH3)2CHCH3为异丁烷的结构简式，A错误；B为丙烷的球棍模型，错误；C为甲烷分子的空间填充模型，错误。
6．下列关于甲烷分子结构的说法正确的是( )
A．甲烷分子的电子式为，分子中各原子都达到8电子稳定结构
B．甲烷分子中的化学键全部为非极性键
C．CH4分子比SiH4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强
D．CH3Cl的四个价键的键长和键能相同，夹角相等
答案 C
解析 甲烷分子中H原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A错误；甲烷分子中的化学键均为碳氢极性键，B错误；元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，反之也成立，C正确；一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和键能不同，故四个键的键角也不完全相等，D错误。
7．下列性质不属于甲烷性质的是( )
A．完全燃烧时生成二氧化碳和水
B．常温常压下能溶于水
C．光照下能与卤素单质发生取代反应
D．通常情况下，与强酸、强碱和强氧化剂不反应
答案 B
解析 常温常压下，甲烷是一种极难溶于水的气体；甲烷的化学性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂等都不反应，但甲烷可燃，完全燃烧时生成二氧化碳和水，在光照条件下能与卤素单质发生取代反应，B符合题意。
应用·实践
8．已知：正四面体形分子E和直线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M(组成E分子的元素的原子序数均小于10，组成G分子的元素为第三周期元素)。下列判断中正确的是( )
A．常温常压下，L是一种液态有机物
B．E的二溴代物只有两种结构
C．G具有强氧化性和漂白性
D．上述反应的类型是取代反应
答案 D
解析 组成E分子的元素的原子序数均小于10，且E为正四面体形分子，结合E的球棍模型可知，E为CH4；组成G分子的元素为第三周期元素，且G为直线形分子，结合反应，G为Cl2，L为CH3Cl，M为HCl。常温常压下，CH3Cl是一种气态有机物，A错误；CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一个溴原子取代CH3Br分子中的一个氢原子，CH3Br分子中只有一种化学环境的H原子，因此生成的CH2Br2只有一种结构，B错误；Cl2具有强氧化性，但没有漂白性，C错误；题述反应为CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl和HCl，D正确。
9．土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，据国外媒体报道，土卫六表面的“海洋”中有可能存在生命，又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物。下列说法错误的是( )
A．土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物
B．土卫六表面的“海洋”中含有正四面体结构的分子
C．甲烷分子中含4种共价键
D．土卫六表面的“海洋”中主要含两种元素
答案 C
解析 根据题给信息，土卫六表面的“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物，所以土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物，A正确；甲烷分子为正四面体结构，B正确；甲烷分子中4个碳氢键完全相同，C错误；由土卫六表面“海洋”的主要成分可知，主要含有碳、氢两种元素，D正确。
10．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
答案 B
解析 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子均来自CH4，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。
11．验证某有机物是否属于烃，应完成的实验内容是( )
A．只测定它的C、H原子个数之比
B．只要证明它完全燃烧后产物只有CO2和H2O
C．只测定其燃烧产物中CO2和H2O的物质的量之比
D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案 D
解析 测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量，可以确定一定质量的有机物中含有C、H元素的质量，根据质量守恒可确定是否含有其他元素，D正确。
12．1 mol有机物充分燃烧后，只生成88 g CO2和54 g水，下列结论正确的是( )
A．该有机物的分子式为CH3
B．该有机物的分子式为C2H6
C．该有机物的分子式为C2H6O
D．该有机物中C、H原子的个数比为1∶3，可能含有氧原子
答案 D
解析 88 g CO2中含有碳原子88 g÷44 g·mol－1＝2 mol，54 g水中含有氢原子54 g÷18 g·mol－1×2＝6 mol，故该有机物分子中含有2个C,6个H，而根据已知条件无法确定有机物中是否含有氧元素。
13．由一氧化碳、甲烷和乙烷组成的混合气体8.96 L(标准状况下)，在足量氧气中充分燃烧后，生成气体先通过足量浓硫酸，再通过足量氢氧化钠溶液，测知氢氧化钠溶液增重26.4 g，则原混合气体中乙烷的物质的量( )
A．等于0.1 mol
B．大于或等于0.2 mol，小于0.3 mol
C．等于0.2 mol
D．大于0.1 mol，小于0.3 mol
答案 C
解析 混合气体的物质的量为＝0.4 mol，浓硫酸吸收水，NaOH溶液吸收二氧化碳，故NaOH溶液增重的26.4 g为二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为＝0.6 mol。设一氧化碳、甲烷的总物质的量为x mol，乙烷的物质的量为y mol，则：x mol＋y mol＝0.4 mol，x mol＋2y mol＝0.6 mol，解得y＝0.2，则原混合气体中乙烷的物质的量为0.2 mol，C正确。
14．下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是________(填字母)。
(2)在上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环。
答案 (1)AC (2)双键 三键 碳链
解析 (1)据烷烃的定义：碳与碳原子之间只以单键互相结合，剩余的价键全部与氢原子结合，可知8种分子中只有A、C为烷烃。
(2)由图中8种分子看出，A、C中碳与碳原子之间全为单键，B、E、F分子中还含有双键，D与G分子中含有三键，除H分子形成碳环，其余均为链状分子。
迁移·创新
15．Ⅰ.写出下列烷烃的分子式：
(1)含有30个氢原子的烷烃：________。
(2)假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为________。
(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍：________。
(4)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气：________。
Ⅱ.(1)甲烷的电子式为________，碳氢键之间键角为________。
(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成________种产物，产物中________常用作灭火剂。
(3)试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式：________________________。
答案 Ⅰ.(1)C14H30 (2)C10H22 (3)C5H12
(4)C14H30
Ⅱ.(1) 109°28′ (2)5 CCl4
(3)CHBr3＋Br2CBr4＋HBr
解析 Ⅰ.(1)根据烷烃的通式CnH2n＋2可知，含有30个H原子的烷烃为C14H30。
(2)设该烷烃的分子式为CnH2n＋2，其相对分子质量为14n＋2＝142，解得n＝10，该烷烃的分子式为C10H22。
(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍，则该烷烃的相对分子质量为72，设A的分子式为CnH2n＋2，其相对分子质量为14n＋2＝72，解得n＝5，该烷烃的分子式为C5H12。
(4)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气，那么该烷烃中的氢原子的物质的量与烷烃的物质的量之比为(15×2)∶1，该烷烃中的H原子数为30，由烷烃的通式CnH2n＋2可知，含有30个H原子的烷烃为C14H30。
Ⅱ.(1)CH4的电子式为，分子结构为正四面体形，碳氢键之间的键角为109°28′。
(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳和氯化氢共五种，其中CCl4可用作灭火剂。
(3)三溴甲烷和Br2发生取代反应生成四溴化碳，反应的化学方程式为CHBr3＋Br2CBr4＋HBr。
第1节 认识有机化合物
第1课时 有机化合物的一般性质与结构特点
核心素养发展重点
学业要求
体会有机化合物在元素组成、分子结构及性质与无机物的区别。
1.了解有机化合物的结构特点。
2．掌握甲烷的化学性质，了解取代反应。
3．了解烷烃的概念、通式、结构特点。
学生自主学习
有机化合物的一般性质
1．定义：大多数含碳元素的化合物。
2．性质
有机物的结构特点
1．烃
仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物，又叫碳氢化合物。CH4是组成最简单的烃。
2．甲烷的分子组成和结构
3．有机化合物的结构特点
4．烷烃
(1)几种常见的烷烃
(2)命名——习惯命名法
烷烃可以根据所含碳原子数的多少来命名，小于等于10个碳原子的烷烃以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)命名为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，大于10个碳原子的烷烃则以碳原子数命名，如十一烷、十二烷等。
5．同系物
(1)概念：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互称为同系物(烷烃中甲烷、乙烷、丁烷等互为同系物)。
(2)性质：同系物之间由于结构相似，只是碳链长度不同，故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化，而化学性质相似。
有机化学反应——取代反应
有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应叫做取代反应。
光照条件下，甲烷与Cl2发生反应：
CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl
CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl
课堂互动探究
一、有机化合物的结构特点
1．CH4及其氯代物都是正四面体结构吗？
提示：CH4和CCl4是正四面体结构，而CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3不是正四面体结构。
2．含有多个碳原子的烷烃(碳原子个数大于或等于3)的所有碳原子都在一条直线上吗？
提示：碳原子个数大于或等于3的烷烃分子中的碳原子不在一条直线上。这是因为每两个C—C之间的夹角不是180°。
1．有机物组成和结构的表示方法
2．烷烃的结构与性质
(1)通式：CnH2n＋2(n≥1，且n为整数)，符合此通式的烃一定是烷烃。
(2)结构特点：每个碳原子都达到价键饱和，烃分子中的碳原子之间以单键结合呈链状，剩余价键全部与氢原子结合。
(3)物理性质
①随着碳原子个数的增加，熔沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
②常温下，碳原子个数≤4的烷烃及新戊烷为气态。
(4)化学性质
①稳定性：通常情况不与强酸、强碱、强氧化剂反应。
②可燃性：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。
③取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
知识拓展
(1)烷烃分子里只含有C、H两种元素。
(2)烷烃分子里只含有两种键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连。
(3)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最大值，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃的少。
(4)烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。
(5)烷烃分子中，碳原子与碳原子之间以单键相连成链状，不能形成环状。链状不是“直线状”，而是呈“锯齿状”，链上还可分出支链，如图所示。
1．下列说法正确的是( )
A．碳碳间以单键结合，碳原子的其他价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n＋2(n为正整数)的烃一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有原子均在一条直线上
D．碳氢原子个数比为1∶3的烃有2种
答案 B
解析 符合条件的还可以是环烷烃，如，A错误。在烷烃分子中，与饱和碳原子相连的4个原子，一定位于四面体的4个顶点上，所以正戊烷中的所有原子不可能在一条直线上，C错误。碳氢原子个数比为1∶3的烃只有乙烷，D错误。
2．下列性质中，属于烷烃特征性质的是( )
A．完全燃烧的产物为二氧化碳和水
B．它们几乎不溶于水
C．它们是非电解质
D．分子通式为CnH2n＋2(n为正整数)，可与氯气发生取代反应
答案 D
解析 烃类化合物完全燃烧的产物均为二氧化碳和水，因此A项不是烷烃的特征性质。烃类化合物几乎不溶于水，都是非电解质，所以B、C项也不是烷烃的特征性质。符合通式CnH2n＋2(n为正整数)的烃一定是烷烃，且取代反应是烷烃的特征反应，故D项是烷烃的特征性质。
二、甲烷的性质及用途
1．所有的含碳化合物都是有机化合物吗？
提示：不是。绝大多数含碳化合物属于有机化合物，而像CO、CO2和所有的碳酸盐均属于无机物。
2．取代反应与置换反应有何不同？
提示：取代反应是有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所代替的反应，生成的都是化合物；而置换反应是一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
甲烷的性质及用途
1．存在和用途
2．物理性质
颜色
状态
气味
密度(与空气相比)
水溶性
无色
气体
无味
比空气小
难溶于水
3．化学性质
(1)氧化反应(燃烧)
①现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。
②化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。
(2)取代反应
①甲烷与氯气反应的实验探究
实验操作
②甲烷与氯气取代反应的产物性质
知识拓展
1．有机物与无机物性质的区别
2.有机溶剂
有机溶剂是一类以有机物为介质的溶剂，在常温常压下呈液态，具有较大的挥发性，能溶解一些不溶于水的物质(如油脂、蜡、树脂、橡胶、染料等)。
3．沼气
沼气是各种有机物质在隔绝空气(还原条件)，并在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃性气体。
3．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合，在光照下得到的有机取代产物是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A．只有① B．只有③
C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物
答案 D
解析 甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应，一旦有CH3Cl生成，后续反应立即进行，因此反应进行到哪一步与甲烷和氯气的物质的量之比无关，其有机取代产物不是纯净的CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。
4．下列反应属于取代反应的是( )
A．CH4C＋2H2
B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
C．CH4＋2O2CO2＋2H2O
D．C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl
答案 D
解析 取代反应是指有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所代替的反应。A项是分解反应，错误；取代反应是有机反应类型，反应物中至少有一种是有机物，而B项为无机反应，错误；C项为氧化反应，错误；D项，乙烷分子中的一个氢原子被一个氯原子代替，属于取代反应，正确。
规律方法
取代反应、置换反应的比较
本课小结
课时作业
学习·理解
1．有机化合物的分类方法有多种，下列说法正确的是( )
①按组成元素分类：烃和烃的衍生物
②按分子中碳骨架分类：链状化合物和环状化合物
③按官能团分类：烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等
A．①③ B．①②
C．①②③ D．②③
答案 C
解析 烃和烃的衍生物的区别在于组成元素不同，烃中只含有碳、氢两种元素，而烃的衍生物中除含有碳、氢元素外(少数不含氢元素，如CCl4)，还含有其他元素，故按组成元素可将有机物分为烃和烃的衍生物；按碳的骨架可将有机物分为环状化合物和链状化合物；从官能团的角度考虑，有机物可以分为烯烃、炔烃、卤代烃、醇等。
2．下列有机物中，不属于烃的衍生物的是( )
A． B．CH3CH2NO2
C．CH2===CHBr D．CH3—CH3
答案 D
解析 D项中的物质，其分子中只含有碳原子和氢原子，故属于烃，而非烃的衍生物。
3．同分异构现象是有机化学中的一种普遍现象。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．相同的组成元素 D．相同的分子式
答案 B
解析 根据同分异构体的概念可知，互为同分异构体的物质具有相同的分子式，则一定有相同的组成元素和相同的相对分子质量，A、C、D均正确；“异构”表明有不同的结构，B错误。
4．下列关于同系物、同分异构体的叙述中不正确的是( )
A．同系物也可互为同分异构体
B．同分异构体具有相同的相对分子质量
C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍
D．同系物具有相似的化学性质
答案 A
解析 同系物在组成上相差1个或若干个CH2原子团，分子式不可能相同，而同分异构体的分子式相同，故同系物之间不可能互为同分异构体，A错误；同分异构体的分子式相同，则一定具有相同的相对分子质量，B正确；互为同系物的物质在组成上相差1个或若干个CH2原子团，其相对分子质量相差14n(n≥1，且为正整数)，C正确；互为同系物的物质，结构相似，属于同一类物质，化学性质相似，D正确。
5．下列说法中，正确的是( )
A．H2O和D2O互为同位素
B．金刚石和石墨互为同分异构体
C．所有烷烃互为同系物
D．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)互为同分异构体
答案 D
解析 H和D互为同位素，A错误；金刚石和石墨互为同素异形体，B错误；所有烷烃不一定是同系物，如正戊烷和异戊烷互为同分异构体，C错误；乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确。
6．下列化学式只表示一种物质的是( )
A．C3H7Cl B．C3H8
C．C2H4Cl2 D．C
答案 B
解析 C3H7Cl中的氯原子可以连在端点碳原子上，也可以连在中间碳原子上，有两种结构，A不符合题意；C3H8不存在同分异构体，只表示一种物质，B符合题意；C2H4Cl2中的两个氯原子可同时连在同一个碳原子上，也可分别连在两个碳原子上，有两种结构，C不符合题意；金刚石、石墨、碳纳米管等都是由碳元素形成的单质，均可用C表示，D不符合题意。
7．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
答案 C
解析 分子式为C5H11Cl的同分异构体可看作是戊烷分子中的1个H原子被Cl原子取代产生的物质，戊烷有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)43种结构，CH3CH2CH2CH2CH3有3种H原子，
(CH3)2CHCH2CH3有4种H原子，C(CH3)4只有1种H原子，所以分子式为C5H11Cl的同分异构体共有3＋4＋1＝8种。
应用·实践
8．发生一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的有机产物的烷烃是( )
A．(CH3)2CHCH2CH3
B．(CH3CH2)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2
D．(CH3)3CCH2CH3
答案 D
解析 将本题各项展开，然后分析等效氢。
由上述分析可知，A、B项中物质各含四种等效氢原子，C项中物质含两种等效氢原子，只有D项中物质含三种等效氢原子，即发生一氯取代反应后只能生成三种沸点不同的有机产物。
9．两种气态烃以一定比例混合，在105 ℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体总体积仍是10 L，下列混合烃中不符合此条件的是( )
A．CH4、C2H4 B．CH4、C3H6
C．C2H4、C3H4 D．C2H2、C3H6
答案 B
解析 题述反应前后气体的体积不变，烃类物质完全燃烧的通式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，因为105 ℃时，生成的H2O是气体，则1＋＝x＋，解得y＝4，即氢原子平均数为4的混合烃符合题意，而CH4、C3H6无论按什么比例混合，均不能使氢原子平均数为4；C2H2、C3H6只有在体积比1∶1混合时H原子平均数才为4，CH4、C2H4及C2H4、C3H4以任意比混合时H原子平均数均为4。
10．有A、B两种烃，所含碳元素的质量分数相同，关于A和B的叙述中正确的是( )
A．二者不可能是同系物
B．二者一定是同分异构体
C．二者最简式相同
D．各1 mol的A和B分别完全燃烧生成CO2的质量一定相等
答案 C
解析 两种烃所含碳元素的质量分数相同，则氢元素的质量分数相同，它们的碳、氢原子个数比也肯定相同，即最简式相同；最简式相同，分子式不一定相同，如乙烯和环丙烷()，它们既不是同系物也不是同分异构体；1 mol乙烯和环丙烷()分别完全燃烧生成的CO2的质量一定不等。
11．某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是( )
A．C3H8 B．C4H10
C．C5H12 D．C6H14
答案 C
解析 C5H12的一种同分异构体是C(CH3)4,4个甲基完全相同，即12个氢原子的环境相同，故只有一种一氯代物。
12．某烷烃分子式为C7H16，分子结构中含有三个甲基(—CH3)的同分异构体的数目是( )
A．5 B．4
C．3 D．2
答案 C
解析 该烷烃结构中含有3个甲基，故只能有1个支链。若支链为—CH3，主链含有6个碳原子，符合条件的有：CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3，
CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；若支链为—CH2CH3，主链含有5个碳原子，符合条件的有：
CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3；支链不可能大于3个碳原子，符合条件的烷烃有3种。
13．“立方烷”是一种新合成的烃，其分子结构为正方体结构，其碳架结构如图所示。
(1)立方烷的分子式为________。
(2)该立方烷与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有________种，生成的二氯代物有________种。
(3)若要使1 mol该立方烷的所有氢原子全部被氯原子取代，需要________mol氯气。
答案 (1)C8H8 (2)1 3 (3)8
解析 (1)1个立方烷分子中有8个碳原子，分布在正方体各顶点。氢原子数目可根据碳原子最多形成4个价键来考虑。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个C—C键，故只能与1个氢原子结合。
(2)由于是正方体，8个顶点的位置全部一样，所以立方烷只有1种一氯代物；立方烷的二氯代物可以分别是正方体的一条棱边、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子取代，故立方烷的二氯代物有3种。
(3)氢原子被氯原子取代时，氢原子与Cl2的物质的量之比为1∶1,1 mol立方烷中有8 mol氢原子，需要8 mol氯气，同时又生成8 mol氯化氢。
14．某些有机化合物的分子模型如图所示。
回答下列问题：
(1)属于空间填充模型的是________(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同)。
(2)表示同一种有机化合物的是________。
(3)存在同分异构体的是________，写出其同分异构体的结构简式：____________________。
(4)含碳量最低的是________，含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是________(保留三位有效数字)。
答案 (1)乙、丙 (2)甲、丙
(3)戊 CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4
(4)甲、丙 16.7%
解析 (2)甲、丙分别是甲烷的球棍模型与空间填充模型，表示同一种有机化合物。
(3)存在同分异构体的是戊(戊烷)，其同分异构体的结构简式有CH3CH(CH3)CH2CH3和C(CH3)4。
(4)烷烃的通式为CnH2n＋2，随n值增大，碳元素的质量分数逐渐增大，故含碳量最低的是甲烷，含氢量最低的分子是戊烷，戊烷中氢元素的质量分数是×100%≈16.7%。
迁移·创新
15．Ⅰ.有下列各组物质(在横线上填相应的序号)：
①O2和O3 ②H2、D2、T2 ③12C和14C
④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3
⑤癸烷和十六烷
⑥CH3(CH2)5CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5
(1)互为同位素的是________。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)互为同素异形体的是________。
(4)为同一种物质的是________。
Ⅱ.写出下列有机化合物中官能团的名称。
(4)CH3—CH2—C≡C—CH3：________。
(5)CH2===CH—COOH：________。
(6)HCOOCH2CH3：________。
答案 Ⅰ.(1)③ (2)④⑥ (3)① (4)②⑦
Ⅱ.(1)羟基 (2)羟基 (3)醛基 (4)碳碳三键
(5)碳碳双键 (6)酯基
解析 Ⅰ.(1)同位素是质子数相同、中子数不同的一类原子，互为同位素的是12C和14C。
(2)同分异构体是分子式相同、结构不同的物质，互为同分异构体的是④⑥。
(3)同种元素组成的不同单质互为同素异形体，互为同素异形体的是①。
(4)属于同一种物质的是②⑦。
第2课时 有机化合物的官能团 同分异构现象
核心素养发展重点
学业要求
基于碳原子的成键特点体会有机化合物的多样性。
1.认识有机物的官能团。
2.理解同分异构体的含义，会书写简单烷烃的同分异构体。
学生自主学习
有机化合物中的官能团
物质的结构决定物质的性质。像羧基这样比较活泼，容易发生反应并决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团称为官能团。
掌握有关官能团的知识，可以帮助我们更好地认识有机化合物的结构和性质。
部分常见官能团的结构，名称及对应的有机化合物的示例。
醇、羧酸、酯等有机化合物的分子含有除碳、氢之外的其他元素原子。这些有机化合物可看作烃分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的产物，我们将这样的有机化合物统称为烃的衍生物。
同分异构现象和同分异构体
1．概念
(1)同分异构现象
两种或多种化合物具有相同的分子式却具有不同的分子结构的现象，叫做同分异构现象。
(2)同分异构体
分子式相同而分子结构不同的化合物互称为同分异构体。
2．规律
一般来说，有机化合物分子中的碳原子越多，它的同分异构体数目就越多。
如丁烷有2种同分异构体，戊烷有3种同分异构体，己烷有5种同分异构体。
3．同分异构现象与有机化合物种类的关系
(1)在有机化合物中，同分异构现象是有机物结构多样性的又一表现。
(2)有机物结构多样性是导致有机化合物种类繁多、数量巨大的主要原因。
课堂互动探究
一、有机化合物中的官能团
烃的衍生物及其对应的官能团
知识拓展
(1)注意表示方法的规范性：
书写官能团的名称或结构简式时要准确规范，比如：“碳碳双键”不能写成“双键”，“”不能写成“C===C”，“—CHO”不能写成“CHO—”或“—COH”等。
(2)多官能团物质性质的复杂性：
结构决定性质，当一种物质中含有多种官能团时，它就具有多种物质的性质，如，具有醇、醛、羧酸的性质。
1．下列化合物中属于烃的是( )
A．CH3CH2CH3 B．CH3—CH2—Br
C．KSCN D．CH3COOCH3
答案 A
解析 只含有碳、氢两种元素的有机物才是烃。
2．下列有机化合物中，有多个官能团：
(1)可以看作醇类的是________。
(2)可以看作酚类的是________。
(3)可以看作羧酸类的是________。
(4)可以看作酯类的是________。
答案 (1)BD (2)ABC (3)BCD (4)E
解析 根据官能团种类确定所属物质类别。
规律方法
(1)酚与醇的官能团一样，但是连接位置不同。
(2)有些结构相似的官能团要严格区分，比如羧基与酯基、醛基与羰基等。
二、同分异构现象和同分异构体
同分异构体的相对分子质量都相等，相对分子质量相等的有机物都是同分异构体吗？
提示：不一定。相对分子质量相等的有机物分子式不一定相同，如C2H4O2和C3H8O不是同分异构体。
1．同分异构体的正确理解
(1)分子式相同
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。如CH4、C3H8组成元素均为C、H，显然二者不是同分异构体。
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。如C2H4、N2的相对分子质量均为28，但二者不是同分异构体。
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。如C2H4与C3H6分子中C、H的质量分数均分别相同，但二者不是同分异构体。
(2)结构不同
①原子或原子团的连接顺序不同；
②原子的空间排列不同。
2．烷烃同分异构体的书写方法——“减碳移位”法
减碳移位法可概括为“两注意，四句话”。
如C6H14的同分异构体的书写：
(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，否则会使碳链变长，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，使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。
知识拓展
同位素、同素异形体、同分异构体的辨析
3．下列各组物质中，互为同分异构体的是________(填字母，下同)；互为同位素的是________；互为同素异形体的是________；属于同一种物质的是________。
A．12C和13C
B．O2和O3
答案 D A B C
解析 A项，二者互为同位素；B项，二者互为同素异形体；C项，都可以看成是甲烷分子中的两个氢原子被两个甲基取代的产物，由于甲烷分子是正四面体结构，它的二元取代物只有一种，所以它们的结构完全相同，是同一种物质(丙烷)；D项，二者具有相同的分子式，但结构不同，互为同分异构体。
4．下列烷烃发生一氯取代，能得到2种同分异构体的是( )
A．CH3—CH(CH3)—CH(CH3)—CH3
B．CH3—C(CH3)2—CH2—CH3
C．(CH3CH2)3C—CH3
D．(CH3)3C—C(CH3)3
答案 A
解析 烷烃发生一氯取代，能得到2种同分异构体，说明该烷烃的分子中含有2种H原子。A项，该烷烃中含有2种H原子，分别是甲基与上的H原子；B项，该烷烃主链中不存在对称结构，但连在同一个C上的甲基H原子等效，所以含有3种H原子；C项，该分子中，乙基上有2种H原子，甲基上有1种H原子，所以共有3种H原子；D项，该分子存在对称结构，甲基的H原子等效，所以只有1种H原子。故A正确。
规律方法
1．烃的一元取代产物同分异构体数目的判断——等效氢法
(1)所谓“等效氢”就是烃分子中位置等同的氢原子。
(2)等效氢原子的判断
①连在同一碳原子上的氢原子等效。
②同一个碳原子所连接—CH3上的氢原子等效。如新戊烷分子中四个原子团—CH3上的12个氢原子等效。
③分子中处于对称位置上的氢原子等效。如
分子中的18个氢原子等效。
2．烷基的种类数是对应的烷烃的所有同分异构体分子中的所有等效氢原子种类的加和，即烷基的种类数等于烷烃的一元取代物的种类数。
烷烃―→烷基―→烷烃的一元取代物
C3H8(1种) —C3H7(2种) (2种)
C4H10(2种) —C4H9(4种) (4种)
C5H12(3种) —C5H11(8种) (8种)
本课小结
