3 第1章 第2节 第2课时 有机化合物的同分异构现象、结构与性质的关系-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019 单选）

第2课时　有机化合物的同分异构现象、结构与性质的关系 [素养发展目标]　1．了解有机化合物存在异构现象，能判断、书写简单有机化合物的同分异构体。2．了解有机分子中官能团之间的相互影响。 一、有机化合物的同分异构现象 1．同分异构现象：有机化合物分子式相同而结构不同的现象。 2．同分异构体：分子式相同而结构不同的有机化合物。 3．常见类型 (1)碳骨架异构 由于碳骨架不同，产生的异构现象， 如CH3CH2CH2CH3与。 (2)官能团异构 ①位置异构 由于官能团在碳链中位置不同而产生的同分异构现象，如CH3CH2CH===CH2与CH3—CH===CH—CH3。 ②类型异构 分子式相同，但具有不同的官能团而产生的同分异构现象，如CH3CH2OH与CH3—O—CH3。 (3)立体异构 ①概念：原子或原子团的连接顺序相同，空间排布情况不同。 ②顺反异构：当碳碳双键的两个碳原子所连接的其他两个原子或原子团不同时，就会产生顺反异构现 象。如：。 中学阶段常见的官能团异构的有机物 1．同碳原子数的单烯烃和环烷烃，组成通式都是CnH2n(n≥3)。 2．同碳原子数的单炔烃和二烯烃，组成通式都是CnH2n－2(n≥4)。 3．同碳原子数的饱和一元醇和饱和一元醚，组成通式都是CnH2n＋2O(n≥2)。 4．同碳原子数的饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、饱和脂环醇和环氧烷，组成通式都是CnH2nO(n≥3)。 5．同碳原子数的饱和一元羧酸和酯(由饱和一元羧酸与饱和一元醇形成)，组成通式都是CnH2nO2(n ≥2)。　　 二、有机化合物结构与性质的关系 1．官能团与有机化合物性质之间的关系 (1)关系 一种官能团决定一类有机化合物的化学特性。 (2)原因 ①一些官能团含有极性键，容易发生相关的化学反应。 ②一些官能团含有不饱和键，容易发生相关的化学反应。 2．不同基团间的相互影响与有机化合物性质的关系 有机化合物分子中相连接的基团间往往存在着相互影响，从而导致键的极性发生改变，使有机化合物表现出一些性质上的差异。例如，乙酸和乙醇分子中 学生用书第12页 都有羟基(—OH)，但在乙酸分子中羟基与相连，在乙醇分子中羟基与CH3—CH2—相连，因此乙酸和乙醇的化学性质有所不同；醇和酚的分子中都有羟基，但由于分子中与羟基相连的烃基不同，使得醇和酚的化学性质有所不同；醛和酮的分子中都有羰基，但醛的羰基上只能连接一个烃基、酮的羰基上连接着两个烃基，使得醛和酮的化学性质也有所不同。 综上所述，我们可以根据有机化合物的官能团是否含不饱和键以及键的极性来推测该物质可能发生的反应；另外，在推测有机化合物的性质时还应考虑官能团与相邻基团之间的相互影响。 1．下列关于同分异构体的说法不正确的是(　　) A．互为同分异构体的物质其分子式一定相同 B．相对分子质量相同的物质互为同分异构体 C．同分异构体中各元素的百分含量一定相同 D．互为同分异构体的物质其结构一定不同 B　[相对分子质量相同的物质，分子式不一定相同，因此不一定互为同分异构体。] 2．下列说法正确的是(　　) A．甲醇与乙醇的官能团都是羟基，它们具有完全相同的性质 B．甲苯与苯互为同分异构体，它们具有相似的性质 C．烯烃的官能团是碳碳双键，任何烯烃在一定条件下都能发生加成反应 D．乙醛、丙酮、乙酸中都含有羰基，它们具有相似的化学性质 C　[官能团决定有机化合物的性质，烯烃因为含有碳碳双键而能发生加成反应，C正确；甲醇与乙醇都含有羟基，具有相似的化学性质，但由于与羟基相连的基团不同，对羟基的影响不同，它们的性质也不是绝对相同的，如：乙醇是酒的主要成分之一，而如果其中混有甲醇，就会发生中毒事件，A错误；甲苯与苯都含有苯环，受甲基的影响，二者的性质不完全相同，但可认为具有相似的化学性质，但是二者的关系是互为同系物，B错误；乙醛、丙酮、乙酸中虽然都含有羰基，但其中的羰基连有的原子或原子团不相同，性质也有很大差别，D错误。] 一、同分异构体 1．丙基有2种，则C3H7Cl有几种同分异构体？ 提示：2 种。 2．是否为同分异构体？请说明理由。 提示：不是同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。 3．CH3CHCH2与互为同分异构体吗？同分异构体的化学性质一定相同吗？ 提示：二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式不同，结构不同，是同分异构体；同分异构体可能是不同类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃只存在碳骨架异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳法”，可概括为“两注意、三原则、四顺序”。 下面以己烷(C6H14)为例说明。 (1)将分子中全部碳原子连成直链作为母链。 C—C—C—C—C—C (2)从母链的一端取下1个C原子，依次连接在主链中心对称线一侧的各个C原子上，即得到带有甲基、主链比母链少1个C原子的异构体骨架。 (3)从母链上一端取下两个C原子，使这两个C原子相连(整连)或分开(散连)，依次连接在主链所剩下的各个C原子上，得到四个甲基、主链比母链少两个C原子的异构体骨架。 故己烷(C6H14)共有5种同分异构体。 (4)具有官能团的有机物：一般按碳骨架异构→位置异构→类型异构的顺序书写。 2．同分异构体数目的判断方法 (1)等效氢法(适合一元取代物同分异构体数目判断) 有机物分子中，位置等同的氢原子称为等效氢，显然有多少种等效氢，其一元取代物就有多少种。这种通过等效氢来确定一元取代物同分异构体数目的方法，叫等效氢法。 ①同一碳原子上的氢原子等效，如—CH3上的3个氢原子等效。 ②同一碳原子上所连甲基上的氢原子都是等效的。如新戊烷中四个甲基上的氢原子都是等效的。 ③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效的。如分子中，在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴，故有两类等效氢。 (2)定一移一法(适合二元取代物同分异构体数目判断) 对于二元取代物的同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基，以确定同分异构体的数目。如CH3CH2CH3的二氯代物数目：第1步固定1个Cl原子有2种： ；第2步固定第2个氯原子：①有3种，②有2种，其中①b和②d重复，故CH3CH2CH3的二氯代物有4种。 1．写出C7H16的同分异构体中具有四个—CH3的结构简式。 解析：　方法一　写出7个碳的烷烃所有的同分异构体如下，然后再从中找出符合题意的结构(如下④⑤⑥⑦共四种)。最后补充H原子。 ① C—C—C—C—C—C—C　　 方法二　C7H16中要具有四个—CH3，首先碳链的一头一尾需要两个，另两个是连在碳链上的甲基。在这其中分成两种情况，一是两个甲基连在同一个碳上，如上述④⑤两种情况，二是两个甲基连在不同的碳上，如上述⑥⑦两种情况。(若去掉三个碳原子形成一个甲基和一个乙基，那么剩余的碳原子就不能连接乙基了。所以这种情况不用考虑) 学生用书第14页 二、有机化合物结构与性质的关系 1．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是将甲苯通入酸性高锰酸钾溶液中，酸性高锰酸钾溶液的紫色褪去，原因是什么？ 提示：甲苯中甲基由于苯环的影响变得更活泼能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 2．将乙烷和乙烯分别通入Br2 (CCl4)溶液中，各有什么现象？试从结构角度分析原因。 提示：现象分别是：Br2(CCl4)溶液不褪色，Br2(CCl4)溶液褪色。其原因是：乙烯分子中含有不饱和键，活泼性强，其中一个共价键易断裂，发生加成反应，而乙烷属于饱和烃，不发生加成反应。 3．如何从共价键的极性角度解释乙醇能与钠反应放出氢气，但没有水与钠的反应剧烈？ 提示：乙醇分子中的氢氧键极性较强，能够发生断裂，因此能与钠反应放出氢气。但基团之间的相互影响使得官能团中化学键的极性发生变化，乙醇分子中氢氧键与碳原子相连，碳的电负性比氧弱，碳氧键电子对偏向氧，烷基是给电子基团，则乙醇分子中氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱，与钠反应的剧烈程度不如水。 此外，由于羟基中氧原子的电负性较大，乙醇分子中碳氧键的极性也较强，能发生取代反应生成卤代烃。 1．官能团与有机化合物性质的关系 (1)官能团中键的极性与有机化合物性质的关系 一般来说，官能团所含键的极性越强，键的活泼性也越强。例如： ①醇分子羟基中的H—O的极性明显比其他化学键强，因此羟基成为醇分子中最活泼的基团，从而决定了醇的化学特性。 ②乙酸分子羧基中的H—O、C—O的极性都比较强，因此它们比较活泼，在乙酸与活泼金属的反应中，是H—O断裂，而在乙酸与乙醇的酯化反应中，是C—O断裂。 ③在乙酸乙酯水解时，酯基中的C—O断裂，也与其极性较强有关。 (2)碳原子的饱和程度与有机化合物性质的关系 ①饱和碳原子相对稳定：烷烃中的化学键相对牢固，不太容易断裂。因此，烷烃性质相对稳定，不能发生加成反应，也不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 ②不饱和碳原子相对活泼：烯烃中的碳碳双键和炔烃中的碳碳三键比较活泼，既容易发生加成反应，也容易被酸性高锰酸钾溶液氧化。 (3)如果有机化合物中有多种基团，它们之间存在着相互影响，会使有机化合物表现出一些其他特性。 2．不同基团间的相互影响与有机化合物性质的关系 实例 原因 甲苯比苯容易发生取代反应 甲基对苯环的影响，使苯环上某些氢原子易被取代 醇、酚化学性质不同 与羟基相连的烃基不同 醛和酮化学性质不同 醛中羰基连有氢原子，酮中羰基连两个烃基 2．有机物分子中原子间(或原子与原子团间)的相互影响会导致物质化学性质不同。下列各项事实不能说明上述观点的是(　　) 学生用书第15页 A．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．乙烯能发生加成反应而乙烷不能发生加成反应 C．苯酚能和氢氧化钠溶液反应，而乙醇不能和氢氧化钠溶液反应 D．丙酮(CH3COCH3)分子中氢原子比乙烷分子中氢原子更容易被卤原子取代 B　[甲苯分子中苯环使甲基活性增强，可以被酸性KMnO4溶液氧化，苯酚分子中苯环使羟基活性增强，丙酮分子中羰基使甲基活性增强，都说明原子团间的相互影响，B项中乙烯能发生加成反应是因为存在CC，不能证明观点。] 1．下列关于有机化合物的表示方法中不正确的是(　　) A 2．下列物质的分子是平面结构的是(　　) A．CH4　　　　　　　 B．CH2===CH2 C．HC≡C—CH3 D． B 3．有机物结构理论中有一个重要的观点：有机化合物分子中，原子(团)之间相互影响，从而导致化学性质不同。以下事实中，不能说明此观点的是(　　) A．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙烷不能 B．苯酚苯环上的氢原子比苯分子中的氢原子更容易被卤素原子取代 C．乙酸能与NaHCO3反应放出气体，而乙醇不能 D．苯的硝化反应一般生成硝基苯，而甲苯的硝化反应生成三硝基甲苯 A　[乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙烷不能，是因为乙烯具有碳碳双键，是官能团的性质而非原子(团)间的影响所致；苯酚苯环上的H原子活泼，说明酚中—OH对苯环的影响；乙酸能与NaHCO3反应放出气体，而乙醇不能，是因为羰基的存在增大了羟基的活性，使其易电离出H＋；苯的硝化反应一般生成硝基苯，而甲苯发生硝化反应生成三硝基甲苯，是因为甲基的存在增大了苯环(甲基的邻、对位氢原子)的活性，使其易生成三硝基取代物。] 4．已知下列有机化合物： (1)其中互为同分异构体的是________________。 (2)其中属于碳骨架异构的是____。 (3)其中属于位置异构的是____。 (4)其中属于类型异构的是____________。 (5)其中属于同一种物质的是____。 答案：　(1)①②③④⑥⑦⑧　(2)①　(3)②　(4)③④⑥⑦⑧　(5)⑤ 学科网（北京）股份有限公司 $$