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第3章重要的有机化合物第1节认识有机化合物课时2有机化合物的结构特点目标与素养：1.了解有机化合物的成键特点，体会有机化合物的多样性。(微观探析)2.了解烷烃的概念、通式、结构特点。(宏观辨识)3.理解同分异构体的含义，会书写简单烷烃的同分异构体。(模型认知)自主预习探新知一、有机化合物的结构特点1．烃仅由____和____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CH42．甲烷的组成与结构分子式结构式球棍模型填充模型CH4________结构特点原子之间以_____结合，空间构型为_________，碳原子位于________________。单键正四面体正四面体的中心3．有机物中碳原子的成键特点(1)每个碳原子能与其他原子形成__个共价键。(2)碳原子与碳原子之间可以形成_____()、______()或______()。(3)碳原子之间彼此以共价键构成______或______。4单键双键叁键碳链碳环4．烷烃(1)几种常见的烷烃名称乙烷丙烷正丁烷异丁烷分子式C2H6C3H8C4H10C4H10结构简式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3组成通式CnH2n＋2(n≥1)(2)结构特点分子中碳原子间以________相连，碳原子的其他价键都被_______所饱和。微点拨：烃分子中碳原子数为1～4时，通常状况下呈气态。碳碳单键氢原子二、同分异构现象和同分异构体1．定义(1)同分异构现象：化合物具有相同的_______，但具有不同____的现象。(2)同分异构体：具有相同_______而______不同的化合物互为同分异构体。2．实例_________________与。分子式结构分子式结构CH3CH2CH2CH33．规律有机化合物分子中的_________越多，它的同分异构体数目就越多。例如，戊烷(C5H12)有3种同分异构体、己烷(C6H14)有___种同分异构体。4．同分异构体与有机化合物种类繁多的关系有机化合物普遍存在同分异构现象，是导致有机化合物种类繁多的主要原因。碳原子数5[答案](1)×(2)√(3)×(4)×1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)甲烷及其氯代物都是正四面体结构。()(2)甲烷是含氢量最高的烃。()(3)乙烷分子中所有原子都处于同一平面上。()(4)烷烃分子一定存在同分异构体。()B[烷烃分子组成符合通式CnH2n＋2。]2．下列物质一定不属于烷烃的是()A．C2H6B．C2H4C．C3H8D．C4H10D[分子式相同，结构不同的化合物互称同分异构体，同分异构体空间结构不同，化学性质也不一定相似，物理性质不相同。]3．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核心突破攻重难烷烃的化学性质烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应，都不能使酸性高锰酸钾溶液以及溴水退色。(1)在光照条件下与卤素单质气体发生取代反应CnH2n＋2＋X2――→光CnH2n＋1X＋HX(2)燃烧反应CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O【典例1】运动会火炬一般使用丙烷作燃料。下列关于丙烷的说法中正确的是()A．丙烷是一种清洁能源，任何情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应B．丙烷分子中3个碳原子在一条直线上C．1mol丙烷在光照条件下，最多可以与8molCl2发生取代反应D．丙烷(C2H8)发生取代反应生成C3H7Cl的结构有3种C[丙烷只含有C、H元素，充分燃烧生成CO2和H2O，所以丙烷是清洁能源，丙烷不能被酸性KMnO4溶液氧化，但是在点燃时能被氧气氧化，A不正确；丙烷分子中每个碳原子为四面体的中心，分子中所有的碳原子不在同一条直线上，B不正确；丙烷分子式为C3H8，分子中有8个H原子，每个H原子被取代需用1个Cl原子，需消耗8个Cl2；丙烷分子中有3个碳原子，位于两端的两个碳原子相同，所以分子中共有两种碳原子，因此C3H7Cl有2种同分异构体：CH3CH2CH2Cl和。]1烷烃不能与酸性KMnO4溶液反应，不能误认为烷烃不能与氧化剂反应。2烷烃分子中所有原子不在同一平面上，含两个C原子以上的烷烃中的C原子不在一条直线上。1．下列属于烷烃特征性质的是()A．在空气中完全燃烧的产物只有CO2和H2OB．它们都是非电解质，且几乎不溶于水C．分子通式为CnH2n＋2，可与氯气在光照下发生取代反应D．不能使酸性高锰酸钾溶液退色，可与溴水中的溴发生取代反应C[含C、H或含C、H、O元素的有机物完全燃烧的产物均只有CO2和H2O，A不是烷烃的特有性质；大多数有机物都难溶于水，很多有机物是非电解质，如蔗糖，这是大多数有机物的性质，而不是烷烃的特征性质，B不正确；分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃，烷烃可与氯气在光照条件下发生取代反应，C正确；烷烃与溴水、酸性高锰酸钾均不反应，D不正确。]同分异构体及其数目的判断1．同分异构体的判断相对分子质量必相同，反之不成立，如NO和C2H6分子式相同不一定属于同一类物质原子或原子团的连接顺序不同同分异构体结构不同原子的空间排列不同2．一卤代烃的同分异构体的判断——等效氢法(1)氢原子等效的几种情况①烃分子中同一个碳原子连接的氢原子等效。如甲烷分子中的四个氢原子等效。②同一个碳原子所连接的原子团—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分子中处于镜面对称位置上的氢原子等效。如分子中的18个氢原子等效。(2)烃分子中有几种等效氢原子，则该一元取代物就有几种同分异构体。【典例2】下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是()A．CH3CH2CH2CH3C[A、B两项生成两种一氯代烃；C项生成一种一氯代烃；D项可生成四种一氯代烃。][答案]共4种。分别是CH4、C2H6、。碳原子数小于10的烷烃中，一氯代物只有一种的烃共几种？分别是哪几种？2．下列叙述中正确的是()A．分子式中各元素质量分数相同的物质是同种物质B．通式相同的不同物质一定属于同分异构体C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体C[分子式中各元素质量分数相同的物质，可能是同种物质，也可能是同分异构体，A错；通式相同的不同物质可能是同分异构体或是其他关系，B错；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6等，因此不一定是同分异构体，D错。]当堂达标提素养1．下列表示的物质中，属于烷烃的是()①CH3CH2OH②CH3(CH2)4CH3C[凡是符合CnH2n＋2的烃均为烷烃，②④⑤符合。]⑦C8H16⑧CCl4A．①②③④B．②④⑤⑥⑦C．②④⑤D．④⑥⑧2．下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A．分子中碳原子不在一条直线上B．光照下能够发生取代反应C．比丁烷更易液化D．能燃烧C[丙烷可以看作是甲烷分子中的两个氢原子分别被—CH3取代，由于甲烷是正四面体结构，故丙烷中的三个碳原子不可能在一条直线上，A正确；烷烃在光照条件下能够发生取代反应，B正确；丙烷能在空气或氧气中燃烧，D正确；随着碳原子数的增多，烷烃的同系物沸点依次升高，故丙烷的沸点应低于丁烷，丙烷比丁烷更难液化，C错误。]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。]3．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4．下列有关烷烃的叙述中，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溶液的紫色退去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，可使溴水退色A．①③⑤B．②③C．①④D．①②④C[烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属于饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，也不能使溴水退色，②⑤说法不正确；因分子通式CnH2n＋2中的氢原子已完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④说法正确。]5．正己烷在工业上主要用作溶剂，常用于电子信息产业生产过程中的擦拭清洗作业。但正己烷具有较强的毒性，挥发快，若使用不当，极易造成职业中毒。(1)正己烷的分子式为__________，正己烷的结构简式为____________________。amol正己烷含有________mol碳氢键，________mol碳碳键。(2)下列几种烃的结构：其中，与正己烷互为同分异构体的有________(填字母，下同)，与正己烷为同一种物质的是________。[解析](1)“己”指六个碳原子，由烷烃的通式CnH2n＋2(n为正整数)知，己烷的分子式为C6H14。由正丁烷想到“正某烃”不含支链，正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3。1个正己烷分子中含有14个氢原子，含14个碳氢键、(6－1)个碳碳键。(2)正己烷的同分异构体与正己烷的分子式相同，A符合；单键可以旋转，D是正己烷。[答案](1)C6H14CH3CH2CH2CH2CH2CH314a5a(2)AD系列微专题3确定烃分子式常见的几种方法1．直接法直接求算出1mol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→1mol烃中C、H元素原子的物质的量→分子式。2．通式法根据相对密度求出分子量或题中给出含氢原子数，共价键数可按如下求解：(2)氢原子数y―→代入烃的通式―→分子式(3)共价键数N―→如烷烃CnH2n＋2的共价键数N＝(n－1)＋2n＋2＝3n＋1―→求出n―→分子式3．最简式法根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即n(C)∶n(H)＝碳的质量分数12∶氢的质量分数1＝a∶b(最简整数比)。最简式为CaHb，则分子式为(CaHb)n，n＝Mr12a＋b[Mr为烃的相对分子质量，(12a＋b)为最简式的式量]。4．化学方程式法写出烃(CxHy)燃烧生成CO2和H2O的化学方程式：CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2O，根据化学方程式，结合已知条件可计算烃的分子式。还可以根据烃燃烧前后气体体积变化确定氢原子个数：当温度高于100℃，ΔV＝V前－V后＝1－y4，则(1)当ΔV＝0时，y＝4(2)当ΔV＞0时，y＜4(3)当ΔV＜0时，y＞45．平均化学式法对混合烃的燃烧，可依据化学方程式法或原子个数守恒法求出碳氢原子的平均个数，然后根据所给条件进一步求混合烃的各自化学式。[答案](1)C6H14(2)C7H16(3)C14H30(4)C4H10【典例1】写出下列烷烃的分子式：(1)同温同压下，烷烃的蒸气密度是H2的43倍：________。(2)分子中含有22个共价键的烷烃：________。(3)分子中含有30个氢原子的烷烃：________。(4)室温下相对分子质量最大的直链气态烷烃：________。【典例2】燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。现在完全燃烧0.1mol某烃，燃烧产物依次通过下图所示的装置，实验结束后，称得甲装置增重3.6g，乙装置增重4.4g。甲乙(1)甲瓶盛浓硫酸的作用是______________________________。(2)乙瓶增重4.4g为________的质量。(3)该烃的分子式为________。[解析]nH2O＝3.6g18g·mol－1＝0.2mol、nH＝0.4mol，nCO2＝4.4g44g·mol－1＝0.1mol、nC＝0.1mol，即0.1mo