7.1.2 同系物　同分异构体 导学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节　认识有机化合物 同系物　同分异构体 导学案 课标解读： 1.了解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断的思维模型。　 2.掌握简单烷烃同分异构体的书写方法，建立同分异构体书写的思维模型。 新知探究 知识点一　同系物　同分异构体 知识点总结 1．同系物 (1)定义：结构 ，在分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。 (2)判断同系物的三个关键点 ①“同”：两种物质属于 物质； ②“似”：两种物质 相似； ③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 [问题探究]　判断下列各组内的物质是否互为同系物(填“是”或“否”)。 ①CH3CH3和CH3CH2CH3________。 ②CH2===CH2和CH2===CH—CH2—CH3______________________。 提示：①是　②是　③是　④否　⑤否 2．同分异构体 (1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一。 (2)同分异构体：具有 的化合物互称为同分异构体。 (3)写出C4H10的同分异构体： 和 ，其名称分别为 和 。 精讲精练 例1下图是由4个碳原子结合成的5种有机物(氢原子没有画出)，下列说法正确的是(　　) A．有机物(a)的名称为异丁烷 B．有机物(a)中4个碳原子共平面 C．上述有机物中与(c)互为同分异构体的只有(b) D．上述有机物中，(c)与(d)属于同系物 [拓展探究]　(1)上述物质中属于烷烃的是哪些？ (2)是否所有的链状烷烃均为同系物？ [对点训练1]　概念是化学学习的基础，下列说法错误的是(　　) A．Xe与Xe互为同位素 B．二聚硫(S2)与环八硫(S8)互为同素异形体 C．CH3CH3与互为同系物 D．互为同分异构体 知识点二　烷烃同分异构体的书写 知识点总结 1．烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 2．烷烃同分异构体的书写[以己烷(C6H14)为例] (1)书写步骤 ①将分子中全部碳原子连成直链作为主链： C—C—C—C—C—C。 ②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： ③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，然后再确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： ④根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 (2)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，避免改变主链，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。 3．判断不同化学环境中氢原子的种类(等效氢原子) (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的。 (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。 例如，共有 种不同化学环境的氢原子；共有 种不同化学环境的氢原子。 [特别提醒]　烃分子中等效氢原子有几种，该烃一元取代物就有几种。 [问题探究]　写出戊烷(C5H12)所有的结构简式并标明不同化学环境氢原子的种类：_____________________________________。 精讲精练 例2 　相对分子质量为100的饱和链状烷烃，主链上有5个碳原子的同分异构体有(　　) A．3种　　　　　　 B．4种 C．5种 D．6种 [拓展探究]　C7H16有一种同分异构体的一氯代物有4种结构，请写出符合要求的烷烃的结构简式：_______________________________________。 [对点训练2]　已知，己烷有5种同分异构体。 (1)写出其结构简式：________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)在上述结构中，有2个甲基(—CH3)的结构有______种，有3个甲基的结构有________种，有4个甲基的结构有________种。 课堂练习 1．下列物质中互为同系物的是(　　) ①CH3CH2Cl　②CH2===CHCl ③CH3CH2CH2Cl ④CH2ClCH2Cl ⑤CH3CH2CH2CH3 ⑥CH3CH(CH3)2 A．①③　　　　 B．①④ C．①② D．⑤⑥ 2．下列烷烃的一卤代物只有一种的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3 3．正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是(　　) A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同 B．两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同 C．具有相似的化学性质和物理性质 D．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同 4．(1)相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为________，写出其只有一种化学环境的氢原子的结构简式：________。 (2)下列物质中互为同分异构体的是________(填序号，下同)，互为同素异形体的是________，互为同位素的是________，互为同系物的是________。 ①CH3CH2OH　②37Cl　③石墨 ⑨丁烷 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节　认识有机化合物 同系物　同分异构体 导学案 课标解读： 1.了解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断的思维模型。　2.掌握简单烷烃同分异构体的书写方法，建立同分异构体书写的思维模型。 新知探究 知识点一　同系物　同分异构体 知识点总结 1．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原子团的化合物互称为同系物。 (2)判断同系物的三个关键点 ①“同”：两种物质属于同一类物质； ②“似”：两种物质结构相似； ③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 [问题探究]　判断下列各组内的物质是否互为同系物(填“是”或“否”)。 ①CH3CH3和CH3CH2CH3________。 ②CH2===CH2和CH2===CH—CH2—CH3______________________。 提示：①是　②是　③是　④否　⑤否 2．同分异构体 (1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一。 (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)写出C4H10的同分异构体：CH3CH2CH2CH3和 ，其名称分别为正丁烷和异丁烷。 精讲精练 例1下图是由4个碳原子结合成的5种有机物(氢原子没有画出)，下列说法正确的是(　　) A．有机物(a)的名称为异丁烷 B．有机物(a)中4个碳原子共平面 C．上述有机物中与(c)互为同分异构体的只有(b) D．上述有机物中，(c)与(d)属于同系物 解析：A　有机物(a)含有4个碳原子，其名称为异丁烷，A正确；有机物(a)中4个碳原子形成四面体结构，故4个碳原子一定不共平面，B错误；有机物(b)、(c)和(e)的分子式均为C4H8，但其分子结构不同，互为同分异构体，C错误；有机物(c)含有一个碳碳双键，(d)含有两个碳碳双键，结构不相似，且分子组成上不相差一个或若干个CH2原子团，不属于同系物，D错误。 [拓展探究]　(1)上述物质中属于烷烃的是哪些？ 提示：(a)和(e)属于烷烃。 (2)是否所有的链状烷烃均为同系物？ 提示：链状烷烃结构相似，但碳原子个数相同的烷烃不互称为同系物。 [对点训练1]　概念是化学学习的基础，下列说法错误的是(　　) A．Xe与Xe互为同位素 B．二聚硫(S2)与环八硫(S8)互为同素异形体 C．CH3CH3与互为同系物 D．互为同分异构体 解析：D　D项是同一种物质，甲烷是正四面体结构，四个氢原子完全相同，被二个F、二个Cl代替后是一种物质。 [归纳总结]　判断同分异构体的两个关键点 知识点二　烷烃同分异构体的书写 知识点总结 1．烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 2．烷烃同分异构体的书写[以己烷(C6H14)为例] (1)书写步骤 ①将分子中全部碳原子连成直链作为主链： C—C—C—C—C—C。 ②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： ③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，然后再确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： ④根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 (2)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，避免改变主链，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。 3．判断不同化学环境中氢原子的种类(等效氢原子) (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的。 (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。 例如，共有2种不同化学环境的氢原子；共有2种不同化学环境的氢原子。 [特别提醒]　烃分子中等效氢原子有几种，该烃一元取代物就有几种。 [问题探究]　写出戊烷(C5H12)所有的结构简式并标明不同化学环境氢原子的种类：_____________________________________。 提示：CH3CH2CH2CH2CH3(3种)、 精讲精练 例2 　相对分子质量为100的饱和链状烷烃，主链上有5个碳原子的同分异构体有(　　) A．3种　　　　　　 B．4种 C．5种 D．6种 [思维路径] 解析：C　根据烷烃的通式CnH2n＋2可知，相对分子质量为100的烷烃是C7H16，而其主链上有5个碳原子的同分异构体为(CH3)3CCH2CH2CH3、(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH(CH3)2、(CH3CH2)2C(CH3)2、(CH3CH2)3CH，共5种。 [拓展探究]　C7H16有一种同分异构体的一氯代物有4种结构，请写出符合要求的烷烃的结构简式：_______________________________________。 提示： [对点训练2]　已知，己烷有5种同分异构体。 (1)写出其结构简式：________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)在上述结构中，有2个甲基(—CH3)的结构有______种，有3个甲基的结构有________种，有4个甲基的结构有________种。 答案：(1)主链为6个碳原子时：CH3CH2CH2CH2CH2CH3；主链为5个碳原子时：(CH3)2CHCH2CH2CH3、 CH3CH2CH(CH3)CH2CH3；主链为4个碳原子时：(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3。 (2)1　2　2 课堂练习 1．下列物质中互为同系物的是(　　) ①CH3CH2Cl　②CH2===CHCl ③CH3CH2CH2Cl ④CH2ClCH2Cl ⑤CH3CH2CH2CH3 ⑥CH3CH(CH3)2 A．①③　　　　 B．①④ C．①② D．⑤⑥ 解析：A　互为同系物的物质必须结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。①③结构相似且相差一个CH2原子团，所以①③互为同系物；②中含有一个氯原子和一个，④中含有两个氯原子，所以①④与①②均不可能互为同系物；⑤⑥分子式相同，结构不同，互为同分异构体。 2．下列烷烃的一卤代物只有一种的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3 解析：C　A项，有两种不同位置的H原子，一卤代物有两种；B项，有三种不同位置的H原子，一卤代物有三种；C项，只有一种H原子，一卤代物只有一种；D项，有四种不同位置的H原子，一卤代物有四种。 3．正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是(　　) A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同 B．两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同 C．具有相似的化学性质和物理性质 D．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同 解析：D　正丁烷、异丁烷的分子式都为C4H10，但正丁烷没有支链，而异丁烷带有支链，二者分子内碳原子的连接方式不同，所以二者互为同分异构体。 4．(1)相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为________，写出其只有一种化学环境的氢原子的结构简式：________。 (2)下列物质中互为同分异构体的是________(填序号，下同)，互为同素异形体的是________，互为同位素的是________，互为同系物的是________。 ①CH3CH2OH　②37Cl　③石墨 ⑨丁烷 解析：(1)链状烷烃的相对分子质量的通式为14n＋2，相对分子质量为72的链状烷烃，14n＋2＝72，解得n＝5，故该烷烃的分子式为C5H12，其只有一种化学环境的氢原子，说明是四个甲基都连接在同一个碳原子上，其结构简式为C(CH3)4。(2)同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物，因此互为同分异构体的是④⑧；同素异形体是指同种元素组成的性质不同的单质，因此互为同素异形体的是③⑦；同位素是指同种元素的不同核素，因此互为同位素的是②⑤；同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物，因此互为同系物的是④⑨或⑧⑨。 答案：(1)C5H12　C(CH3)4 (2)④⑧　③⑦　②⑤　④⑨或⑧⑨ 学科网（北京）股份有限公司 $$