7.1.3烷烃同分异构体的书写及取代物种类的找法（讲义）（带答案解析）-2023-2024学年高一化学同步精讲讲义（人教版2019必修第二册）

7.1.3 烷烃同分异构体的书写及取代物种类的找法 【学习目标】 1、掌握同分异构体的概念，会辨析“四同” 2、会用“减碳法”正确书写常见烷烃的同分异构体，掌握烷烃取代物的找法 【主干知识梳理】 一、同分异构体、同分异构现象 正丁烷和异丁烷物理性质的比较 名称 分子式 结构简式 熔点/0C 沸点/0C 相对密度 正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 －138.4 －0.5 0.5788 异丁烷 C4H10 －159.6 －11.7 0.557 1、同分异构体、同分异构现象 (1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 (2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 (3)同分异构体特点 ① 分子式相同，可以是同类物质，也可以是不同类物质 ②结构不同，性质可能相似也可能不同 【微点拨】 ① 同分异构体要求分子式相同，结构不同，二者缺一不可； ② 结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH3CH2CH===CH2和 ③烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 2、化学“四同”的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 无机化合物、有机化合物 性质 化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异 化学性质相似，物理性质差异较大 化学性质相似，熔沸点、密度规律性变化 化学性质相似或不同，物理性质有差异 【对点训练1】 1、下列叙述正确的是(　　) A．分子式相同，各元素含量也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系物 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 二、烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法” (烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例) 第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。 第二步，从主链的一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴(虚线)一侧的各个碳原 子上，此时碳骨架结构有两种： 第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上； 或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时 碳骨架结构有两种： 第四步，根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下 5 种同分异构体： 【微点拨】书写方法总结 ①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排 布同、邻、间。 ②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避 免写出重复的结构。 ③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子 4 个价键的要求，添上相应数目的其他原子。 【课堂练习】烷烃(CnH2n+2，只可能存在碳链异构) n=3 n=4 n=5 n=6 【对点训练2】 1、分子式为C7H16的烷烃中，在结构式中含有3个甲基的同分异构体数目是( ) A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 2、分子式为C8H18，每个分子中含有4个甲基的烃的结构可能是( ) A．5种 B．6种 C．7种 D． 8种 三、烷烃烃基的找法、一卤代烃的找法和多卤代烃的找法 1、烷烃烃基的找法 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 熟记常见几种简单烃基的结构种数 —CH3 1种 , —C2H5 1种 , —C3H7 2种 , —C4H9 4种 , —C5H11 8种 。 2、等效氢原子法(对称法)：有多少种氢原子，就有多少种一元取代物。 要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。 (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的，如甲烷中的 4 个氢原子等效。 (2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。 (3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。 例： 共有 2 种不同化学环境的氢原子； 共有 2 种不同化学环