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 有机化合物的性质
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.二氟甲烷(CH2F2)是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧层的“氟里昂”产品,用作空调、冰箱和冷冻库的制冷剂。对二氟甲烷的叙述正确的是( )
A.只有1种结构 B.属于烃
C.有2种结构 D.为正四面体结构
答案A
解析甲烷是正四面体结构,其分子中的四个氢原子是完全等效的,甲烷的二氟代物只有一种,选项A正确;二氟甲烷(CH2F2)不属于烃,选项B错误;甲烷是正四面体结构,其分子中的四个氢原子是完全等效的,甲烷的二氟代物只有一种,选项C错误;甲烷是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,当甲烷分子上的2个氢原子被氯原子取代后,由于原子之间的相互影响,键长、键角都发生了变化,所以就不再是正四面体结构了,选项D错误。
2.古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于无机物的是( )
A.瓷器
B.丝绸
C.茶叶
D.中草药
答案A
解析瓷器是以黏土为主要原料烧制而成的,黏土属于无机非金属材料;丝绸的主要成分为蛋白质,而蛋白质是含C、H、O、N、S、P等元素的有机物;茶叶、中草药的主要成分均为有机物。故答案为A。
3.乙烷与氯气反应得到的有机产物最多有( )
A.10种 B.9种 C.8种 D.7种
答案B
解析乙烷的一氯取代物和五氯取代物取代产物种数相同,各有1种,二氯取代物和四氯取代物取代产物种数相同,各有2种,三氯取代物有2种,六氯取代物1种,所以共有9种。
4.下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是( )
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
答案B
解析对于甲烷的正四面体结构,因为其4个顶点的位置完全相同,所以它的一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有一种。而如果甲烷是平面正方形结构,虽然4个C—H键都完全相同,但4个角上的氢原子的位置关系可能相邻,也可能相间,CH2Cl2应有两种。但实际上CH2Cl2只有一种结构,所以CH2Cl2只代表一种物质可说明甲烷为正四面体结构。
5.室温下,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.除一种物质外其余均是四面体结构
答案D
解析甲烷与Cl2反应的产物中有HCl,HCl不是有机物,且易溶于水;产物中HCl、CH3Cl是气态物质;除HCl外,其余产物均为四面体结构。
6.下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解,正确的是( )
A.饱和有机物中碳原子不能发生化学反应
B.碳原子只能与碳原子形成不饱和键
C.任何有机物中氢原子数目不可能为奇数
D.5个碳原子之间能够形成五个碳碳单键
答案D
解析烷烃中的碳原子都是饱和碳原子,饱和碳原子能发生取代反应,故A错误;碳原子与碳原子可以形成不饱和键,如烯烃,也可以形成饱和键,如烷烃,故B错误;有的有机物分子中含有奇数个氢原子,如一氯甲烷、三氯甲烷等,故C错误;5个碳原子可以形成碳环,可以带支链,也可以不带支链,两种情况都含有5个C—C单键,故D正确。
7.写出下列各烷烃的分子式。
(1)烷烃A的分子中含有200个氢原子: 。?
(2)烷烃B的分子中含有22个共价键: 。?
(3)标准状况下,1 L气态烷烃C完全燃烧时,消耗标准状况下的O2 6.5 L: 。?
(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: 。?
(5)烷烃E的蒸气密度是同温、同压下氢气的22倍: 。?
答案(1)C99H200 (2)C7H16 (3)C4H10 (4)C14H30 (5)C3H8
解析(1)根据烷烃的通式CnH2n+2可得,2n+2=200,则n=99,A的分子式为C99H200。
(2)在烷烃分子中,n个C原子形成(n-1)个C—C键,(2n+2)个氢原子形成(2n+2)个C—H键,则n-1+2n+2=22,n=7,B的分子式为C7H16。
(3)1 mol CnH2n+2完全燃烧时,消耗O23n+12 mol,标准状况下1 L CnH2n+2完全燃烧消耗O23n+12 L,则3n+12=6.5,n=4,则C的分子式为C4H10。
(4)烷烃完全燃烧时,1 mol CnH2n+2生成(n+1) mol H2O,同温、同压下1 L CnH2n+2生成(n+1) L水蒸气,则n+1=15,n=14,D的分子式为C14H30。
(5)由ρ(CnH2n+2)=22ρ(H2)可知,Mr(CnH2n+2)=22Mr(H2),则Mr(CnH2n+2)=44,可推出n=3,即E的分子式为C3H8。
提升能力·跨越等级
1.下列关于甲烷的说法不正确的是( )
A.甲烷的分子式是CH4,是氢元素质量分数含量最高的烃
B.甲烷中最多三个原子共面
C.CCl4可由CH4制得,CCl4可萃取碘水中的碘
D.1 mol甲烷和氯气光照充分反应,最多消耗2 mol氯气
答案D
解析甲烷的分子式是CH4,甲烷是氢元素质量分数含量最高的烃,故A正确;甲烷是正四面体结构,最多三个原子共面,故B正确;四氯化碳是甲烷的完全取代产物,可由CH4制得,是一种有机溶剂,和水互不相溶,碘在其中的溶解度大于在水中的溶解度,CCl4可萃取碘水中的碘,故C正确;甲烷分子中的四个氢原子均可以被氯原子取代,1 mol甲烷中有4 mol氢原子,甲烷和氯气光照充分反应,1 mol甲烷最多消耗4 mol氯气,故D错误。
2.如图中的大黑点代表原子序数为1~18的元素的原子实(原子实是原子除最外层电子后剩余的部分),小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子,短线代表共价键。下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是 ( )
选项
A
B
C
D
图式
化学式
NH3
C2H4
CCl4
CO2
答案C
解析氨气分子中氮原子与氢原子形成三个共价键,还有一个孤电子对,故A正确;乙烯分子中碳原子与碳原子形成碳碳双键,是平面结构,故B正确;四氯化碳分子中氯原子的最外层还有三个孤电子对未画出,正确的图式为,故C错误;二氧化碳分子中碳原子分别与两个氧原子形成2个共价键,每个氧原子还有2个孤电子对,故D正确。
3.有下列物质:①氯气 ②硝酸 ③溴水 ④烧碱
⑤氧气 ⑥酸性KMnO4溶液,其中在一定条件下可与甲烷发生化学反应的是( )
A.①②③ B.④⑤⑥ C.①⑤ D.②③④⑥
答案C
解析甲烷非常稳定,常温下不与强酸、强碱及强氧化剂反应。
4.(双选)下列叙述中正确的是( )
A.含5个碳原子的有机物,每个分子中最多可形成4个C—C键
B.正戊烷分子中所有原子均在一条直线上
C.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃不一定符合通式CnH2n+2
D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
答案CD
解析碳原子可以形成碳链,无论带支链,还是不带支链,5个碳原子的有机物都含有4个C—C单键;碳原子可以形成碳环,可以带支链,也可以不带支链,5个碳原子的有机物都含有5个C—C单键,故A错误;正戊烷分子中,甲基中的原子形成立体结构,正戊烷也是立体结构的有机物,所以正戊烷分子中所有原子在一条直线上是错误的,故B错误;不仅饱和链烃中只含有C—C单键与C—H单键,环烷烃中也只含有C—C单键与C—H单键,故C正确;满足通式为CnH2n+2的有机物是烷烃,互为同系物,所以分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物,故D正确。
5.(2018全国2,9)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( )
答案D
解析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。
6.分析下表中各项的排布规律,按此规律排布C8H18在表中应为( )
1
2
3
4
5
C2H4
C2H6
C2H6O
C2H4O2
C3H6
6
7
8
9
10
C3H8
C3H8O
C3H6O2
C4H8
C4H10
A.第24项 B.第25项
C.第26项 D.第27项
答案C
解析根据表格中所给的项目可知,每四项为一个周期,每一个周期中四种物质的碳原子数均相同,且碳原子数均比周期数多1,由于C8H18的碳原子数为8,故为第七个周期中第2种物质,其所在的位置为4×6+2=26,故选C。
7.
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。常温下,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,请写出反应的化学方程式: 。?
(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1,则得到的产物为 。?
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,U形管右端水柱的变化是 。?
A.升高 B.降低
C.不变 D.无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到的现象是 。?
(5)右端玻璃管的作用是 。?
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
解析(1)因Cl2足量,若充分反应且只产生一种有机物,则CH4中的氢原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,化学方程式为CH4+4Cl2CCl4+4HCl。
(2)甲烷与氯气的取代反应是一种连锁反应,第一步反应一旦开始,后续反应立即进行,因此四步反应均发生,故得到4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,该条件下除CH3Cl外其他3种氯代物均为液体,气体压强减小,则U形管右侧液面降低,左侧液面升高。
(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl,所以可观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压,所以在U形管右侧插入了一支玻璃管。
8.(1)完全燃烧0.1 mol某烃,燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液,实验结束后,称得浓硫酸增重9 g,浓碱液增重17.6 g。该烃的化学式为 。?
(2)某烃2.2 g,在O2中完全燃烧,生成6.6 g CO2和3.6 g H2O,在标准状况下其密度为1.964 3 g·L-1,其化学式为 。?
(3)某烷烃的相对分子质量为128,该烷烃的化学式为 。?
(4)在120 ℃和101 kPa的条件下,某气态烃和一定质量的氧气的混合气体,点燃完全反应后再恢复到原来的温度时,气体体积缩小,则该烃分子内的氢原子个数 。?
A.小于4 B.大于4
C.等于4 D.无法判断
答案(1)C4H10 (2)C3H8 (3)C9H20 (4)A
解析(1)0.1 mol烃中,n(C)=17.6 g44 g·mol-1=0.4 mol,n(H)=9 g18 g·mol-1×2=1 mol,则每个烃分子中含4个碳原子、10个氢原子,即化学式为C4H10。
(2)由题意可得烃的摩尔质量M=22.4 L·mol-1×1.964 3 g·L-1≈44 g·mol-1。该烃分子中,n(C)∶n(H)=6.6 g44 g·mol-1∶(3.6 g18 g·mol-1×2)=3∶8,故最简式为C3H8,最简式相对分子质量为44,等于该烃的相对分子质量,故该烃的化学式为C3H8。
(3)某烷烃CnH2n+2的相对分子质量为128,则14n+2=128,解得n=9,故化学式为C9H20。
(4)设某气态烃的分子式为CxHy,则有CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,
因为反应后气体体积缩小,则1+x+y4>x+y2,
即y<4。
贴近生活·拓展创新
★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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:
根据设计要求回答:
(1)A中发生反应的离子方程式为 ?
(2)B装置有三种功能:①均匀混合气;②干燥混合气体;③ 。?
(3)设V(Cl2)V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应≥ 。?
(4)E装置的作用是 。?
(5)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出生成黑色小颗粒的化学方程式: 。?
(6)D装置中的石棉上放较多的KI粉末,其作用为 。?
(7)E装置除生成盐酸外,还含有有机物,从E中分离出有机物的最佳方法为 。?
答案(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)控制气流速度(或调整混合气的比例)
(3)4 (4)吸收氯化氢和防止倒吸
(5)CH4+2Cl2C+4HCl (6)除去未反应的氯气
(7)分液
解析(1)加热条件下,浓盐酸和二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)B装置可以均匀混合气、干燥混合气体和控制气流速度(或调整混合气的比例)。
(3)根据甲烷与氯气的反应可知欲获得较多的HCl,也就是使甲烷中的氢原子全部转化为HCl,此时消耗的氯气的物质的量至少是甲烷物质的量的4倍。
(4)E能吸收氯化氢且能防止倒吸,所以E装置的作用是吸收氯化氢和防止产生倒吸。
(5)由题意可知,在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒应为炭黑,说明光照条件下,氯气和甲烷发生取代反应生成黑色小颗粒碳和氯化氢,反应方程式为CH4+2Cl2C+4HCl。
(6)氯气能将碘化钾氧化为碘单质,KI饱和溶液及KI粉末可除去过量的未反应的氯气。
(7)E装置中除了有盐酸生成外,还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都不溶于水,能分层,可用分液的方法分离出有机物。
课件54张PPT。第1课时 有机化合物的性质知识铺垫新知预习自主测试1.生活中常见的有机物有乙醇、乙酸、甲烷等。有机物都含有碳元素。
2.大多数有机物易燃烧,从电解质和非电解质的角度分析,多数有机物为非电解质。知识铺垫新知预习自主测试一、认识有机化合物的一般性质
1.有机化合物的定义
大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物,简称有机物。
2.有机化合物的性质
(1)实验探究。知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试(2)有机化合物的性质。
①大多数有机物具有下列性质:熔点一般较低,常温下多为固态和液态;一般难溶于水、易溶于有机溶剂;绝大多数受热易分解,容易燃烧。
②有机物性质的差异性。
绝大多数有机物难溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸等;有的有机物易挥发,有的难挥发,乙醇、苯易挥发,甘油难挥发;绝大多数有机物受热易分解,但有的具有较强的热稳定性,如酚醛树脂等。知识铺垫新知预习自主测试二、认识有机化合物的结构特点
1.烃
仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫作碳氢化合物,甲烷是组成最简单的烃,同时也是最简单的有机物。
2.碳原子的成键特点
(1)甲烷的分子结构特点。
①组成与结构。知识铺垫新知预习自主测试②结构特点。
甲烷分子中,碳原子最外层上的4个电子分别与4个氢原子的核外电子形成4对共用电子,即形成4个共价单键,构成正四面体形结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,4个碳氢键的长度和强度相同,夹角相等,约为109°28'。
(2)有机化合物结构特点。
①每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。③碳原子之间彼此可以共价键构成碳链或碳环。 知识铺垫新知预习自主测试4个碳原子相互结合的方式如图所示: 知识铺垫新知预习自主测试(3)有机物结构式的书写。
①结构式。
用元素符号和短线“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子。
②结构简式。
将结构式中表示单键的短线“—”省略后的式子称为结构简式。知识铺垫新知预习自主测试(4)有机物的命名(以只含有单键且不含支链的简单有机物为例)
①当碳原子数n≤10时,用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。
②当碳原子数n>10时,用汉字数字表示。如C8H18命名为辛烷,C18H38命名为十八烷。知识铺垫新知预习自主测试三、有机物结构特点
1.饱和链烃(烷烃)
(1)烷烃的定义。
烃分子中,碳原子之间都以单键结合成碳链,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,这样的烃称为烷烃。烷烃分子中每个碳原子的最外层电子都被充分利用,达到“饱和”状态,因此这类烃又叫作饱和链烃。
(2)烷烃的通式。
烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),符合此通式的烃一定是烷烃。知识铺垫新知预习自主测试(3)几种常见的烷烃。 知识铺垫新知预习自主测试2.不饱和链烃
(1)乙烯。
乙烯分子中,碳原子之间以双键结合形成碳链;乙烯分子中,所有的原子都在同一个平面内,同一碳原子上的碳碳双键和两个碳氢键中,任意两个键之间的夹角都约为120°。
(2)乙炔。
乙炔分子中,碳原子之间以三键结合形成碳链。
乙炔分子是直线形分子,碳碳三键和碳氢键之间的夹角为180°。
(3)不饱和链烃。
像乙烯、乙炔分子中,碳原子还有能与氢原子结合的价键,每个碳原子的最外层电子没有被充分利用,即没有达到“饱和”状态,这样的烃叫不饱和链烃。知识铺垫新知预习自主测试如分子式为C4H8的烃,碳原子之间可以形成碳环,这种烃称为环丁烷,其结构简式为 。像环丁烷这样,分子中含有碳环(碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。(4)环烃。 3.同系物
烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),相邻的烷烃分子在组成上均相差1个CH2原子团。像这种结构相似、分子组成相差一个或者若干个CH2原子团的有机化合物互称为同系物。知识铺垫新知预习自主测试四、甲烷跟氯气的取代反应
取代反应: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)代替的反应。
甲烷和氯气的取代反应如下:知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】含碳的化合物一定是有机物吗?
提示:不一定。有机化合物必须含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及碳酸盐、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金属碳化物(CaC2)等,由于它们的组成、结构、性质与无机物相似,一般把它们归为无机物。
【微思考2】是否所有的有机化合物都难溶于水、都易燃烧?
提示:否。有的有机物易溶于水,如酒精、醋酸等。有机物的性质是指“绝大多数”有机物的性质,并不是绝对的,有的有机物不仅不能燃烧反而可作灭火剂,如四氯化碳(CCl4)等。
【微思考3】怎样用实验证明甲烷是由碳、氢两种元素组成的?
提示:在空气中点燃甲烷,在火焰的上方罩一个干燥、洁净的烧杯,发现烧杯内壁有水珠凝结,证明甲烷中有氢元素;然后迅速将烧杯倒转过来,向烧杯中滴入少量澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明甲烷中含有碳元素。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)CH4、CH3Cl、CH2Cl2等都是烃。 ( )
(2)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。 ( )(4)甲烷与氯气的反应是置换反应。 ( )
(5)只要氯气足量,甲烷与氯气的取代产物就只有CCl4。 ( )
(6)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水证明甲烷是由碳和氢两种元素组成的。 ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×知识铺垫新知预习自主测试2.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
答案:C
解析:很多有机物可以合成出来,A项不正确;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项不正确;有机物大多数难溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C项正确;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(CH3COOH)具有酸性等,D项不正确。知识铺垫新知预习自主测试3.下列反应不属于取代反应的是( ) 答案:A
解析:选项B可认为是C2H5OH中的—OH被—OC2H5取代的反应,选项C可认为是C2H5Cl中的—Cl被—OH取代的反应,选项D可认为是CH4中的—H被—Cl取代的反应。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测 有机化合物的结构特点
问题探究
有机化合物中碳原子的成键特点及结构特点分别有哪些?
提示:(1)每个碳原子都能与其他原子形成四个共价键。(3)碳原子之间彼此可通过共价键构成碳链或碳环。 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识归纳
有机物的表示方法有化学式、实验式、电子式、结构式、结构简式及模型等。下面以乙烷为例进行归纳说明。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测典例剖析
例1下列各图均能表示甲烷的分子结构,按照要求回答下列问题。(1)对号入座(填序号):甲烷的球棍模型是 ,甲烷的电子式是 。?
(2)如果甲烷是平面结构,则CH2Cl2应该有 种结构,实际CH2Cl2有 种结构,证明甲烷不是平面结构,而是 结构,上面的 更能反映其真实存在状况。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)C B (2)2 1 正四面体 D
解析:(1)题给几种形式都可以表示甲烷这种物质,其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及填充模型(D)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的相对位置及所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测 一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时:
(1)如果这4个原子相同,则分别在四面体的顶点上,构成正四面体。
(2)如果这4个原子不相同,则分别在四面体的顶点上,但不是正四面体。
(3)无论这4个原子是否相同,都不可能在同一平面上,最多有3个原子共面。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1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,性质也相同任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:B
解析:CH4、CCl4分子中各自的化学键的长度、键的强度均相等,故二者均为正四面体结构;CH3Cl中含碳氢键和碳氯键两种不同的化学键,不是正四面体结构。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测甲烷的取代反应
问题探究
将盛有甲烷与氯气混合气体的试管倒立于水槽中,可观察到什么现象?可能发生的化学反应有哪些?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测提示:(1)试管内气体颜色逐渐变浅,试管内壁有无色油状液滴出现,试管中有少量白雾,试管内液面上升,水槽中有固体析出。
(2)CH4和Cl2在光照条件下发生反应,连续反应的化学方程式如下:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识归纳
1.甲烷与氯气的取代反应任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.取代反应与置换反应的区别 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测典例剖析
例2如图,在光照条件下,将盛有CH4和Cl2的量筒倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进行实验,下列对实验现象及产物分析中错误的是( )A.混合气体的颜色变浅,量筒中液面上升
B.量筒内壁上出现的油状液滴,应是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物
C.反应后的水溶液呈酸性
D.甲烷与氯气反应后的产物只有CCl4任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:D
解析:CH4和Cl2混合后在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl。氯气是黄绿色气体,由于氯气被消耗,故混合气体颜色变浅,由于生成的HCl溶于水,而CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体故反应后气体体积变小,则液面上升,故A正确;CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体,CH3Cl是气体但易溶于有机溶剂,故所得的油状液滴是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物,B正确;HCl溶于水后,使溶液呈酸性,故C正确;甲烷和氯气反应后的产物中有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,故D错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测 (1)甲烷的取代反应是一种连锁反应,不会停留在某一步。即产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,很难出现有机产物全部是某一种产物的现象。生成物中HCl的物质的量最大。
(2)每1 mol氢原子被取代消耗1 mol Cl2,Cl2与生成的HCl的物质的量之比为1∶1。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2-11 mol CH4与一定量的Cl2在光照下反应,生成的四种氯代甲烷的物质的量相等,则参加反应的Cl2的物质的量是( )
A.2 mol B.2.5 mol C.3 mol D.4 mol
答案:B
解析:由题意可知四种氯代甲烷中碳原子的物质的量相等,故每种氯代甲烷的物质的量均为0.25 mol。每取代一个氢原子则消耗一个氯分子,所以参加反应的Cl2的物质的量是0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2-2如图是某同学利用医疗用品注射器设计的简易实验装置。甲注射器中吸入10 mL CH4,同温同压下乙注射器中吸入50 mL Cl2,将乙注射器中的气体推入甲注射器中,气体在甲注射器中反应,用日光照射一段时间。(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,甲注射器活塞向内移动 ③甲注射器内壁有油珠 ④产生火花
其中正确的是 。?
(2)甲注射器中发生的化学反应类型为 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(3)反应后,甲注射器中剩余气体能用下列试剂充分吸收的是 。?
A.浓硫酸
B.氢氧化钠溶液
C.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲注射器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溶液,又观察到 。?
答案:(1)②③ (2)取代反应
(3)B
(4)液体分为两层;产生白色沉淀 溶液变红色任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:在光照下,甲烷与氯气发生连锁反应: (1)理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应,而该注射器里氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1,说明氯气过量,最终气体中仍有氯气。该反应不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体,其余的为油状液体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲注射器活塞向内移动。
(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲注射器中发生的是取代反应。
(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液充分吸收。
(4)生成的HCl会与AgNO3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;若加入几滴石蕊溶液,水溶液会变红。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测烃分子式的确定
问题探究
人们通常使用燃烧法测定烃的分子式。根据烃燃烧产物中二氧化碳和水的物质的量与烃分子的物质的量之间的关系确定烃的分子式。测定烃分子式的时候常用下列两个装置:1.甲、乙两个装置分别可以吸收什么产物?
2.测定烃的分子式的时候应按什么顺序连接这两种装置?
提示:1.甲装置可以吸收水蒸气和二氧化碳,乙装置可以吸收水蒸气。2.应先连接乙装置再连接甲装置。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识归纳
烃的分子式的确定方法归纳
(1)直接法。
直接求算出1 mol烃中各元素原子的物质的量即可推出烃的分子式。如果给出一定条件下气态烃的密度(或相对密度)以及各元素的质量比,求算分子式的途径为:密度(相对密度)→摩尔质量(结合各元素的质量比)→分子式。
(2)最简式法。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(4)原子守恒法。
根据烃(CxHy)燃烧的化学方程式可直接找到烃(CxHy)、CO2、H2O之间的定量关系,若1 mol烃完全燃烧生成CO2和H2O物质的量为n(CO2)、n(H2O),则有x=n(CO2),y=2n(H2O)。
(5)商余法。
假设某烃的相对分子质量为Mr,则:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测典例剖析
例30.1 L某气态烃完全燃烧,在相同条件下测得生成0.1 L CO2和0.2 L水蒸气,且标准状况下其密度为0.717 g·L-1,该烃的分子式是( )
A.CH4 B.C2H4 C.C2H2 D.C3H6
答案:A
解析:根据题意M=0.717 g·L-1×22.4 L·mol-1≈16 g·mol-1,在同温、同压条件下,气体的体积比等于其物质的量若最简式中氢原子已达饱和,则最简式即为分子式。 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3-1由两种气态烷烃组成的混合物,在标准状况下的密度为1.16 g·L-1,则关于该混合物组成的判断正确的是( )
A.一定有甲烷
B.一定有乙烷
C.一定是甲烷和乙烷的混合物
D.可能是乙烷和丙烷的混合物
答案:A
解析:混合气体的平均摩尔质量是M=1.16 g·L-1×22.4 L·mol-1≈26 g·mol-1,即平均相对分子质量为26,在烷烃中相对分子质量小于26的只有甲烷,因此一定含有甲烷。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3-2室温下,某气态烃与过量氧气混合完全燃烧,恢复到室温,使燃烧产物通过浓硫酸,体积比反应前减少50 mL,再通过NaOH溶液,体积又减少了40 mL,原烃的分子式是( )
A.CH4 B.C2H4 C.C2H6 D.C3H8
答案:C
解析:烃在过量氧气中完全燃烧产物为CO2、H2O及剩余O2,由于是恢复到室温,则通过NaOH溶液后气体体积减少的40 mL为生成CO2的体积。①x=1,y=1,不符合题意;②x=2,y=6,符合题意;③x≥3,y≥11,不符合题意。所以原烃的分子式为C2H6。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中更能反映其真实存在状况的是( )答案:D
解析:分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型,但填充模型更能形象地表达出H、C的位置及相对大小;电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.下列有关烷烃的叙述正确的是( )
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色
⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧
A.①②③⑥ B.①④⑥
C.②③④ D.①②③④任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:B
解析:①烷烃属于饱和烃,碳原子与碳原子之间、碳原子与氢原子之间都以单键结合;②烷烃性质稳定,均不能使酸性KMnO4溶液褪色;③分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃;④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应;⑤C2H6不能与溴水发生取代反应使其褪色,但能与溴蒸气在光照条件下发生取代反应;⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.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、氢两种元素组成的物质是烃,属于有机物,故A正确;碳酸仅由碳、氢、氧三种元素组成,但不属于有机物,故B错误;在氧气中燃烧只生成二氧化碳,可能是一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故C错误;熔点低而且难溶于水的物质,如一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故D错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测4.在下列条件下能发生化学反应的是( )
A.将甲烷通入氯水中
B.甲烷跟氧气混合并点燃
C.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中
D.将甲烷与氯气混合后置于阴暗处
答案:B
解析:甲烷与氯气在光照条件下反应,甲烷与氯水不反应,在阴暗处也不反应,故A、D项不能发生化学反应;甲烷具有可燃性,故B项能发生化学反应;甲烷具有稳定性,故C项不能发生化学反应。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测5.甲烷是最简单的有机化合物。
(1)下列关于甲烷性质的叙述中,正确的是 (填字母)。?
A.甲烷是一种无色无味的气体
B.甲烷的密度比空气的密度小
C.甲烷极难溶于水
D.只有纯净的甲烷才能安静地燃烧
(2)在标准状况下,32 g CH4的物质的量为 mol,它的体积为 L,它所含有氢原子的数目为 。?
(3)为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气,可将混合气体先通过盛有 (填物质名称,下同)的洗气瓶除去 ,再通过盛有 的洗气瓶除去 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)ABC (2)2 44.8 4.816×1024
(3)氢氧化钠溶液 二氧化碳 浓硫酸 水蒸气
解析:(1)天然气的主要成分为甲烷,甲烷中混有其他烃时也能安静地燃烧,D不正确。V(CH4)=22.4 L·mol-1×2 mol=44.8 L,
N(H)=2×6.02×1023×4=4.816×1024。
(3)除去甲烷中的二氧化碳和水蒸气,先用NaOH溶液除去CO2,再用浓硫酸干燥除去水蒸气。第2课时 有机化合物的结构特点
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.下列说法正确的是( )
A.所有的烷烃,彼此都互为同系物
B.两种化合物的组成元素相同,各元素的质量分数也相同,二者一定是同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物,一定是同分异构体
D.组成元素及其质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,一定互为同分异构体
答案D
解析含有相同碳原子数的烷烃,分子式相同,属于同分异构体,不属于同系物,A错误;若两种化合物的组成元素相同,各元素的质量分数也相同,则它们的最简式相同。最简式相同的化合物可能是同分异构体,也可能不是同分异构体,如CH3CH2CH2CH3与属于同分异构体,而CH2CH2与不是同分异构体,B错误;相对分子质量相同的物质很多,如H3PO4和H2SO4,但它们不是同分异构体,C错误;当不同化合物的相对分子质量相同,其组成元素及其质量分数相同,其分子式一定相同,这样的化合物一定是同分异构体,D正确。
2.有4种碳骨架如图所示的烃,下列说法正确的是 ( )
A.a和b互为同分异构体
B.b和c互为同系物
C.a和b都是烷烃
D.只有b和c能发生取代反应
答案B
解析a和b的分子式不同,不互为同分异构体,故A错误;b和c的结构相似,相差1个CH2原子团,都属于烷烃,互为同系物,故B正确;a分子中含有环状结构,不属于烷烃,故C错误;a、b、c、d四种物质均能发生取代反应,故D错误。
3.下列分子只表示一种物质的是( )
A.C3H7Cl B.C3H8
C.C5H12 D.C4H10
答案B
解析C3H7Cl存在同分异构体:CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3,所以不能只表示一种物质,A项错误;C3H8为丙烷,只有一种结构,不存在同分异构体,所以只能表示一种物质,B项正确;C5H12存在同分异构体:CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH3、C(CH3)4,所以不能只表示一种物质,C项错误;C4H10存在同分异构体:CH3—CH2—CH2—CH3、,所以不能表示一种物质,D项错误。
4.对下列化合物中氢原子化学环境种数判断不正确的是 ( )
A.:2种
B.:5种
C.:3种
D.:4种
答案A
解析分子中处于对称位置上的氢原子是等效的,该化合物中氢原子化学环境种数为3种,A错误;分子中处于对称位置上的氢原子是等效的,该化合物中氢原子化学环境种数为5种,B正确;分子中同一碳原子所连甲基上的氢原子及处于对称位置上的氢原子是等效的,该化合物中氢原子化学环境种数为3种,C正确;分子中处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,该化合物中氢原子化学环境种数为4种,D正确。
5.蒽的结构如图所示,其八氯代物异构体数目为( )
A.13种 B.14种
C.15种 D.16种
答案C
解析如图所示编号:,由于该物质分子中共有10个氢原子,八氯代物异构体数目与二氯代物异构体数目相同。当2个氯原子处于同一环上时,若处于中间环时,只有1种;当处于一侧环时,1个氯原子处于1号位,另外一个氯原子可以位于2、3、4号位置,有3种,2个氯原子可以分别处于2、3号位置有1种;当2个氯原子处于不同环时,一个氯原子处于1号位,另一个氯原子可以位于另外2个环的6种位置,有6种;一个氯原子处于2号位,另外一个氯原子可以位于10、8、7、5号位置(1、8与2、9相同,1、7与2、6相同),有4种,故蒽的二氯代物的同分异构体的数目有1+3+1+6+4=15种,所以其八氯代物异构体数目也是15种,选项C符合题意。
6.已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为,该分子中右边环上的一溴代物有几种同分异构体( )
A.3种 B.4种 C.6种 D.8种
答案A
解析根据对称法,分子中右边环上有3种氢原子,所以右边环上的一溴代物有3种同分异构体,所以A正确。
7.回答下列各问题。
(1)烷烃A蒸气的密度是同温同压下H2密度的36倍,则其分子式是 ,同分异构体分别是 、 、 。?
(2)烷烃B的分子中含有18个氢原子,其分子式是 ,其名称是 。?
答案(1)C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3
(2)C8H18 辛烷
解析烷烃的分子式组成通式为CnH2n+2。
(1)Mr(A)=14n+2=36×2,即n=5,其同分异构体有3种,分别是CH3CH2CH2CH2CH3、
、。
(2)根据烷烃的通式可得2n+2=18,即n=8,分子式是C8H18,其名称是辛烷。
提升能力·跨越等级
1.下列各组物质中,相互间一定互为同系物的是( )
A.C4H10和C20H42
B.C2H4和C3H6O
C.C4H8和C3H6
D.一溴乙烷和1,2-二溴乙烷
答案A
解析C4H10和C20H42均为饱和烷烃,分子组成相差16个“CH2”原子团,故互为同系物,故A正确;C2H4和C3H6O组成元素不完全相同,故B错误;C4H8可能是烯烃,也有可能是环烷烃,C3H6可能是烯烃,也有可能是环烷烃,故两者结构不一定相似,故不一定互为同系物,故C错误;一溴乙烷和1,2-二溴乙烷结构不相似,故不互为同系物,故D错误。
2.某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物,该烃的分子式可能是( )
A.C3H8 B.C4H10 C.C5H12 D.C6H6
答案C
解析C3H8分子中含两种氢原子,可生成两种一氯代物,故A错误;C4H10为丁烷存在两种同分异构体,正丁烷一氯代物有2种,异丁烷一氯取代产物有2种,故B错误;戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体,正戊烷CH3CH2CH2CH2CH3有3种氢原子,一氯代物有3种,异戊烷CH3CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子,一氯代物有4种,新戊烷CH3C(CH3)2CH3有1种氢原子,一氯代物有1种,故C正确;C6H6不属于烷烃,故D错误。
3.分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构) ( )
A.7种 B.8种 C.9种 D.10种
答案C
解析当主链碳有4个时,其同分异构体有、、、、、共6种,当主链碳有3个时,其同分异构体有、、共3种,故分子式为C4H8Cl2的有机物共有9种。
4.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是( )
A.CH3CH2CH2CH3 B.
C. D.
答案C
解析要判断一氯代物的种数,需对烃分子中氢原子种类进行判断,烃分子中等效氢原子的种类有多少,其一氯代物种类就有多少。A项,的一氯代物有2种;B项,的一氯代物有2种;C项,的一氯代物有1种;D项,的一氯代物有4种。
5.(双选)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物,螺[2,2]戊烷()是最简单一种。下列关于该化合物的说法正确的是( )
A.分子式为C5H8
B.一氯代物有两种同分异构体
C.所有碳原子不可能共平面
D.与丙炔互为同系物
答案AC
解析根据螺[2,2]戊烷()的键线式可知,其分子式为C5H8,选项A正确;螺[2,2]戊烷()中的氢都是等效的,故其一氯代物只有一种,选项B错误;螺[2,2]戊烷()中不可能所有碳原子均共面,选项C正确;螺[2,2]戊烷与丙炔结构不相似,不是同类物质,不互为同系物,选项D错误。
6.下列结构简式代表了几种不同的烷烃( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案B
解析结构简式不能体现出分子的实际空间结构,仅能体现出分子中原子间的结合方式。题干中的几种分子可分别表示为、
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
、
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
,故有3种不同的烷烃。
7.青菜含有维生素C和植物纤维有助于清除人体吸入的粉尘颗粒。已知维生素C的结构如图所示,有关判断不正确的是( )
A.维生素C中含有3种官能团
B.维生素C分子式为C6H8O6
C.维生素C能发生氧化反应
D.维生素C具有酸性
答案D
解析维生素C中含有羟基、碳碳双键和酯基三种官能团,选项A正确;根据有机物质的结构简式可以得出维生素C的分子式为C6H8O6,选项B正确;维生素C可以燃烧发生氧化反应,选项C正确;维生素C中不含有羧基、无酸性,选项D不正确。
8.“立方烷”是一种新合成的烃,分子为正方体结构,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该烃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,分布在立方烷各顶点。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个碳碳单键,故只能与1个氢原子结合。分子式为C8H8。
(2)由于是正方体,8个顶点的位置全部一样,所以立方烷只有一种一氯代物。根据正方体中两顶点的相对位置只有3种情况,所以二氯代物应有三种结构:
。
(3)根据取代反应的特点,完全取代8 mol氢原子,需8 mol氯原子,同时又生成8 mol氯化氢。
贴近生活·拓展创新
★有的油田气开采的石油气中含有一种碳氢化合物——金刚烷,它的分子立体结构如图所示(图中以线示键,每个折点处表示一个碳原子,并以氢补足四价):
(1)由图可知其分子式为 。?
(2)它是由四个六元环构成的立体笼状结构,其中有 个碳原子为三个环共有。?
(3)金刚烷的分子中有 个“—CH2—”结构,有 个“”结构,其一氯代物有 种。?
答案(1)C10H16 (2)4 (3)6 4 2
解析依据每个折点为一个碳原子,每个碳原子必满足四价的原则可写出金刚烷的分子式为C10H16。分子中有6个“—CH2—”结构,有4个“”结构,其结构中有4个完全相同的六元环,其中有4个碳原子为3个环所共有。若给结构中的所有碳原子编号,得如下图所示的结构:,
分析图示,不难看出1、3、5、7号碳原子位置相同,2、4、6、8、9、10号碳原子位置相同,因此,该物质的一氯代物只有两种。
课件37张PPT。第2课时 有机化合物的结构特点知识铺垫新知预习自主测试1.12C与14C互为同位素,金刚石与石墨互为同素异形体。
2.甲烷与丙烷结构相似,分子组成相差2个“CH2”原子团,化学性质也相似。
3.烷烃属于饱和烃,容易发生取代反应。知识铺垫新知预习自主测试一、官能团
1.观察·思考—模拟除水垢实验实验结论:白醋与柠檬酸均表示出酸性,而乙醇不具有酸性。 知识铺垫新知预习自主测试原因解释:
三者的结构简式如下:知识铺垫新知预习自主测试2.官能团
像羧基这样,比较活泼、容易发生反应并反映着某类有机化合物共同特性的原子或原子团称为官能团。
3.部分常见官能团的结构、名称及对应的有机化合物示例知识铺垫新知预习自主测试4.烃的衍生物
醇、羧酸、酯等有机物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,将这样的有机化合物统称为烃的衍生物。知识铺垫新知预习自主测试二、同分异构现象和同分异构体
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,叫作同分异构现象。
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。
一般来说,烷烃分子中的碳原子越多,它的同分异构体就越多。例如,丁烷有两种同分异构体、戊烷有三种同分异构体。
【微思考】互为同分异构体的两种有机物熔、沸点一定相同吗?
提示:不相同。如分子式为C4H10的两种同分异构体的熔、沸点不相同。知识铺垫新知预习自主测试1.下列说法中错误的是( )
①化学性质相似的有机物是同系物
②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物
③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必定是同系物
④互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别,但化学性质必定相似
A.①②③④ B.只有②③
C.只有③④ D.只有①②③知识铺垫新知预习自主测试答案:A
解析:互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,但化学性质相似的有机物不一定是同系物,①错误;分子组成相差若干个“CH2”的有机物,结构不一定相似,②错误;C2H4与C3H6具有相同的最简式,碳、氢元素的质量分数相同,当C2H4为CH2=CH2,而C3H6质有差别,若为同一类物质,则化学性质相似,若为不同类物质,则化学性质不同,④错误,故选A。知识铺垫新知预习自主测试2.下列物质中互为同分异构体的是( ) 答案:D
解析:同分异构体是具有相同分子式但分子结构不同的化合物的互称,D项中两种物质互为同分异构体。A项互为同位素,B项互为同素异形体,C项互为同系物。任务一任务二素养脉络随堂检测 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质的比较
问题探究
在下列各组物质中,按要求将相应的序号填在对应的空格内:任务一任务二素养脉络随堂检测互为同位素的是 ;互为同分异构体的是 ;互为同系物的是 ;为同一种物质的是 。?
提示:同位素是质子数相同、中子数不同的原子的互称,②符合;同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物,④符合;同系物是结构相似、组成上相差一个或多个CH2原子团的有机物,⑥符合;⑤中两个分子代表同一种物质。任务一任务二素养脉络随堂检测知识归纳
“五同”(同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质)辨析任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测典例剖析
例1(1)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原子结合。①图中属于烷烃的是 (填序号)?
②上图中互为同分异构体的是:B与 ;D与 。(填序号)?任务一任务二素养脉络随堂检测(2)有下列各组物质: 其中,属于同分异构体的是 ,属于烷烃的是 ;属于同位素的是 ;属于同素异形体的是 ;属于同一种物质的是 。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)①A、C ②E、F、H G (2)F B、D、E、F
A C E
解析:(1)A的分子式为C4Hl0;B的分子式为C4H8,分子中存在碳碳双键;C的分子式为C4H10;D的分子式为C4H6,分子中存在碳碳三键;E的分子式为C4H8;F的分子式为C4H8;G的分子式为C4H6;H的数相同,中子数不同,二者互为同位素;红磷和白磷都是由磷元素组成的单质,它们是同素异形体;E中的两个结构简式表示的是同一种物质;F中两物质的分子式都为C6H14,但它们的结构不同,互为同分异构体。任务一任务二素养脉络随堂检测 判断同系物的三个关键
(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。
(2)“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。
(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1下列说法正确的是( )
A.H2和D2互为同位素
B.CH3—CH2—OH与CH3—O—CH3互为同分异构体
C.正丁烷和异丁烷是同素异形体答案:B
解析:H2和D2是由氢元素的两种核素形成的氢分子,不互为同位素,故A错误;CH3—CH2—OH与CH3—O—CH3分子式相同,但结构不同,互为同分异构体,故B正确;正丁烷和异丁烷分子式相同,但相同,中子数不同,三者互为同位素,故D错误。任务一任务二素养脉络随堂检测同分异构体的理解与判断
问题探究
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?
2.是否所有的烷烃都有同分异构体?
3.烷烃所含碳原子数越多,同分异构体的数目越多吗?
提示:1.同分异构体的分子式相同,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.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。3.烷烃所含碳原子数越多,结构越复杂,其同分异构体的数目越多。任务一任务二素养脉络随堂检测知识归纳
同分异构体的书写及判断方法
(1)烷烃的同分异构体的书写技巧——“减碳移位法”。
“两注意”—选择最长的碳链为主链,找出中心对称线
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“四顺序”—主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由邻到间任务一任务二素养脉络随堂检测如书写C6H14的同分异构体:
①将分子中的全部碳原子连成直链作为母链。
C—C—C—C—C—C
②从母链一端取下一个碳原子(即甲基)作为支链,剩余的部分作为主链,将取下的甲基依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上(包括中心对称线所在的碳原子),此时碳架结构有如下两种:注意:甲基不能连在①位和⑤位上,否则会使主链上有6个碳原子,使碳链变长,②位和④位等效。任务一任务二素养脉络随堂检测③从母链上取下两个碳原子作为一个支链(乙基)或两个支链(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,此时碳架结构有如下两种:注意:②位或③位上不能连乙基,①位和④位不能连接甲基,否则会使主链上的碳原子增多,使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。任务一任务二素养脉络随堂检测(2)同分异构体种类的判断。
①换元法。某烃可被取代的氢原子有n个,若其x氯代物有a种,则(n-x)氯代物也有a种。如正丁烷(C4H10)有6种二氯代物,则其八氯代物也有6种。
②等效氢法。等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法,其规律有:
a.分子中同一个碳上的氢原子等效。
b.同一个碳的甲基上的氢原子等效。如新戊烷任务一任务二素养脉络随堂检测 c.同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等等效氢原子的数目等于一元取代物同分异构体的数目。任务一任务二素养脉络随堂检测典例剖析
例2(2019全国2,13)分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)( )
A.8种 B.10种 C.12种 D.14种
答案:C任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测 一般来说,碳原子数小于10且结构对称的烷烃有以下几种:分子中所有连接氢原子的碳原子都是等效的,它们的一氯代物就只有一种。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2-1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
答案:C任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2-2下列化合物的一氯代物的数目排列顺序正确的是( )
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
答案:B
解析:物质①一氯代物的种类为3种,物质②一氯代物的种类为2种,物质③一氯代物的种类为3种,物质④一氯代物的种类为1种,故B项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.(双选)下列叙述正确的是( )
A.正丁烷和异丁烷属于同分异构体
B.分子式为C2H6O的有机化合物性质相同
C.碳元素的单质只存在金刚石和石墨这两种同素异形体
D.有机化合物CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH是同分异构体
答案:AD
解析:正丁烷和异丁烷分子式相同、结构不同,属于同分异构体,故A正确;分子式相同,结构不一定相同,结构决定性质,所以分子式为C2H6O的有机化合物性质不一定相同,故B错误;碳元素的单质除了金刚石和石墨还有C60等,故C错误;从分子组成和结构上看,有机化合物CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH分子式相同,而结构不同,所以是同分异构体,故D正确。任务一任务二素养脉络随堂检测2.已知二氯丙烷的同分异构体有四种,从而可推知六氯丙烷的同分异构体有( )
A.三种 B.四种 C.五种 D.六种
答案:B
解析:二氯丙烷是丙烷(C3H8)分子主链上有两个氢原子被氯原子取代,氯原子有四种位置关系,则二氯丙烷的同分异构体有四种;六氯丙烷是全氯丙烷(C3Cl8)分子主链上有两个氯原子被氢原子取代,则氢原子有四种位置关系,即六氯丙烷的同分异构体有四种。任务一任务二素养脉络随堂检测3.青蒿素是抗疟特效药,属于萜类化合物,如图所示有机物也属于萜类化合物,该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)A.4种 B.5种 C.7种 D.8种
答案:C任务一任务二素养脉络随堂检测4.如图所示是几种烷烃的球棍模型,试回答下列问题:(1)A、B、C三者的关系是 。?
(2)A的分子式为 ,C的名称为 。?
(3)写出C的同分异构体的结构简式: 。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)同系物 (2)C2H6 正丁烷 解析:烷烃由C和H两种元素组成,大球表示C,小球表示H,其通式为CnH2n+2,所以A、B、C的结构简式为CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3。(1)三者的关系为碳原子数不同的烷烃,应属同系物。(2)C的名称为正丁烷。(3)正丁烷的同分异构体的结构简式为
