化学教案同分异构体

第1讲重要的烃同分异构体

考纲要求

1.了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质及应用。

2.了解有机化合物中碳的成键特征。

3.了解氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。

4.了解有机化合物的同分异构现象，能正确书写简单有机化合物的同分异构体。

5.掌握常见有机反应类型。

6.了解常见高分子材料的合成及重要应用。

考点一常见烃的结构与性质

1.甲烷、乙烯、苯的结构与物理性质

结构式

结构

特点

烷烃分子中碳原子间以

单键结合成链状，剩余的

价键被氢原子“饱和”

烯烃分子结构中含有碳碳

双键

苯环含有介于单键和双键

之间的独特的键

分子形状

正四面体

平面形

平面正六边形

物理

性质

无色气体，难溶于水

无色、带有特殊气味的透

明液体，密度比水小，难

溶于水

2.三种烃的化学性质 (1)甲烷(CH 4)

①稳定性：与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。 ②燃烧：化学方程式为CH 4＋2O 2――--→点燃

CO 2＋2H 2O 。

③取代反应：在光照条件下与Cl 2发生取代反应，第一步反应的方程式为CH 4＋Cl 2――→光照

CH 3Cl ＋HCl ，继续反应依次又生成了CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4。 (2)乙烯(CH 2==CH 2)

完成下列方程式：

①燃烧：CH 2==CH 2＋3O 2―——―→点燃

2CO 2＋2H 2O 。(火焰明亮且伴有黑烟)

②

③加聚反应：n CH 2==CH 2――→催化剂

CH 2—CH 2

。

(3)苯(C 6H 6)

完成下列方程式： ①燃烧：

2C 6H 6＋15O 2――→点燃

12CO 2＋6H 2O 。(火焰明亮，带浓烟) ②取代反应： 苯与液溴的取代反应：

＋Br 2 ――→

FeBr 3＋HBr ；

苯的硝化反应：

＋HNO 3――------→浓H 2SO 4

50～60 ℃

＋H 2O 。

③加成反应：

一定条件下与H 2加成：

＋3H 2―———―→

一定条件

。

3.烷烃

(1)烷烃的结构与性质

通式 C n H 2n ＋2(n ≥1)

结构

链状(可带支链)分子中碳原子呈锯齿状排列； 碳原子间以单键相连，其余价键均被氢原子饱和 特点

一个碳原子与相邻四个原子构成四面体结构；

1 mol C n H 2n ＋2含共价键的数目是(3n ＋1)N A

(2)烷烃的习惯命名法

①当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；当n＞10时，用汉字数字表示。

②当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。

如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷，C(CH3)4称为新戊烷。

题组一几种重要烃的性质及反应类型判断

1.下列关于几种有机物的性质的描述正确的是()

A.乙烯与Br2发生加成反应生成CH3CHBr2

B.乙烯使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色的反应类型相同

C.乙烷和丙烯的物质的量共1 mol，完全燃烧生成3 mol H2O

D.苯中无碳碳双键，化学性质稳定，不能发生氧化反应

2.下列关于乙烯和苯的说法中正确的是()

A.苯的分子式为C 6H 6，不能使酸性KMnO 4溶液褪色，属于饱和烃

B.在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应

C.乙烯的碳碳双键中的一个键可以断裂，容易发生加成反应和取代反应

D.苯燃烧比乙烯燃烧产生的黑烟更浓

3.下列反应中前者属于取代反应，后者属于加成反应的是( ) A.甲烷与氯气混合后在光照条件下反应；乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应；苯与氢气在一定条件下反应生成环己烷 C.将苯滴入浓硝酸和浓硫酸的混合液中，有油状物生成；乙烯与水生成乙醇 D.在苯中滴入溴水，溴水褪色；乙烯自身生成聚乙烯的反应

4.下列反应中，属于取代反应的是( ) ①CH 2==CH 2＋H 2O ―---―→催化剂

CH 3CH 2OH ②2CH 3CH 2OH ＋O 2―---―→Cu 或Ag △2CH 3CHO ＋2H 2O ③CH 3CH 2CH 3＋Cl 2―——→光照CH 3CHClCH 3＋HCl

④

＋3HNO 3―——―→浓H 2SO 4

△

＋3H 2O

⑤CH 3CH ==CH 2――→

催化剂

A.①②⑤

B.③④

C.①③

D.②④⑤

题组二 常见烃性质探究

5.(2018·北京四中月考)下列现象中，因发生加成反应而产生的是( ) A.SO 2使酸性高锰酸钾溶液褪色

B.将苯滴入溴水中，振荡后水层接近无色

C.乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色

D.甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失

6.(2018·龙岩模拟)某兴趣小组在实验室中模拟利用甲烷和氯气发生取代反应制取副产品盐酸，设计如图装置，下列说法错误的是()

A.实验时先点燃A处酒精灯再通甲烷

B.装置B有均匀混合气体、控制气流速率、干燥混合气体等作用

C.装置C经过一段时间的强光照射后，生成的有机物有4种

D.从D中分离出盐酸的方法为过滤

考点二碳的成键特点、同分异构体

1.有机物中碳原子的成键特征

(1)碳原子的最外层有4个电子，可与其他原子形成4个共价键，而且碳碳原子之间也能相互

形成共价键。

(2)碳原子不仅可以形成单键，还可以形成双键或三键。

(3)多个碳原子可以相互结合形成碳链，也可以形成碳环，碳链或碳环上还可以连有支链。2.同系物

(1)定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

(2)烷烃同系物：分子式都符合C n H2n＋2(n≥1)，如CH4、CH3CH3、互为同系物。

(3)同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。

3.同分异构体

(1)具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。

(2)常见烷烃的同分异构体

甲烷、乙烷、丙烷无同分异构现象；丁烷的同分异构体有2种；戊烷的同分异构体有3种。

4.烷烃同分异构体的书写技巧(以C6H14为例)

第一步：将分子中全部碳原子连成直链作为母链

C—C—C—C—C—C

第二步：从母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一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：

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。

第三步：从母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的各个碳原子上，两甲基的位置依次相邻、相同，此时碳骨架结构有两种：

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。

5.有机物结构的表示方法(以乙烯C2H4为例)

电子式

用“·”或“×”表示原子最外层电子

成键情况的式子

结构式(1)具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；(2)表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型

结构

简式CH2==CH2

结构式的简便写法，着重突出结构特点

(官能团)

球棍模型小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)

比例

用不同体积的小球表示不同大小的原子模型

键线式：碳碳键用线段来体现。拐点或端点表示碳原子，碳原子上的氢原子不必标出，其他原子及其他原子上的氢原子都要指明。

例如：丙烯、正丙醇的键线式分别为、。

(1)CH4、C2H6、C3H8互为同系物，都能与氯气发生取代反应()

(2)相对分子质量相同的不同物质互称为同分异构体()

(3)同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质()

(4)正丁烷和异丁烷具有相同的物理性质()

(5)正丁烷和正戊烷互为同系物()

(6)同系物的分子式相同，分子中碳原子的连接方式不同()

(7)凡分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物都属于同系物()

(8)和互为同分异构体()

1.甲基(—CH3)、乙基(—C2H5)、丙基(—C3H7)、丁基(—C4H9)分别有几种？

2.两烃分子都符合通式C n H2n＋2，且碳原子数不同，二者是否一定互为同系物？若两烃分子都符合通式C n H2n，且碳原子数不同，二者是否一定互为同系物？

3.苯乙烯()分子中，共平面的原子最多有个。

题组一有机物的空间结构

1.如图所示是四种常见有机物的比例模型示意图。下列说法正确的是()

A.甲能使酸性KMnO4溶液褪色

B.乙可与溴水发生取代反应使溴水褪色

C.丙中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键

D.丁在稀硫酸作用下可与乙酸发生取代反应

2.下列化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一平面的是()

A.甲苯

B.硝基苯

C.2-甲基丙烯

D.2-甲基丙烷

3.(2016·全国卷Ⅲ，10)已知异丙苯的结构简式如下，下列说法错误的是()

A.异丙苯的分子式为C9H12

B.异丙苯的沸点比苯高

C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面

D.异丙苯和苯互为同系物

题组二同分异构体的判断与数目计算

4.(2018·唐山一中高三强化训练)下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是()

A.戊烷有2种同分异构体

B.C8H10中只有3种属于芳香烃的同分异构体

C.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种

D.CH3CH2CH2CH3在光照下与氯气反应，只生成1种一氯代烃

5.下列有机化合物的链状同分异构体数目最多的是()

A.丁烷

B.丁烯(C4H8)

C.丁醇

D.二氯丁烷

6.分子式为C8H9Cl的含苯环的(不含立体异构)同分异构体有()

A.9种

B.12种

C.14种

D.16种

判断同分异构体数目的常用方法和思路

题组三陌生结构烃的综合判断

7.(2019·天津调研)化合物(b)、

(d)、HC≡C—CH==CH2(p)的分子式均为C4H4。下列说法中正确的是()

A.b的一氯代物只有两种

B.d的同分异构体只有b、p两种

C.b、d、p均可与溴水发生加成反应

D.p的所有原子不可能处于同一平面

8.(2018·河南天一大联考阶段性测试)已知

(a)、

(b)、

(c)的分子式均为C5H6，下列有关叙述正确的是()

A.符合分子式C5H6的同分异构体只有a、b、c三种

B.a、b、c的一氯代物都只有三种

C.a、b、c都能使溴的CCl4溶液褪色，且褪色原理相同

D.a、b、c分子中的5个碳原子一定都处于同一个平面

9.(2018·济南一模)在探索苯结构的过程中，人们写出了符合分子式“C6H6”的多种可能结构(如图)，下列说法中正确的是()

A.1～5对应的结构中的一氯取代物只有一种的有3个

B.1～5对应的结构均能使溴的四氯化碳溶液褪色

C.1～5对应的结构中所有原子均可能处于同一平面的有1个

D.1～5对应的结构均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色

考点三化石燃料、合成有机高分子

1.煤的综合利用

(1)煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。

(2)煤的气化

将煤转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为 C(s)＋H 2O(g)――→高温

CO(g)＋H 2(g)。 (3)煤的液化

①直接液化：煤＋氢气―-----―→催化剂

高温、高压液体燃料。 ②间接液化：煤＋水――→高温

水煤气―---―→催化剂

高温甲醇等。 2.石油的综合利用

(1)石油的成分：由多种碳氢化合物组成的混合物，主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃。所含元素以C 、H 为主，还含有少量N 、S 、P 、O 等。 (2)石油的加工

3.天然气的综合利用

(1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。 (2)天然气与水蒸气反应制取H 2

原理：CH 4＋H 2O(g)―------―→高温

催化剂CO ＋3H 2。 4.高分子材料的合成及应用

(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。 (2)聚合反应

合成聚乙烯的化学方程式：n CH 2==CH 2――→催化剂

CH 2—CH 2，单体为CH 2==CH 2，链节为

—CH 2—CH 2—，聚合度为n 。 (3)完成下列反应的化学方程式

①n CH 2==CHCl ―-----―→

催化剂

；

②―---―→

催化剂

。

)

1.(2018·全国卷Ⅲ，9)苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是( ) A.与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D.在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯

2.(2018·全国卷Ⅱ，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。