7.1.1 碳原子的成键特点　烷烃的结构 讲义 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 碳原子的成键特点　烷烃的结构 ( 钠及其化合物 ) 一、有机化合物中碳原子的成键特点 1．有机化合物 （1）定义：绝大多数含碳的化合物，但不是所有含碳的化合物都是有机物，包括碳氢化合物及其衍生物。 （2）组成元素，除含有碳外，通常还含有氢、氧以及氮、硫、卤素、磷等元素，其中碳、氢为主要元素。 （3）有机化学：研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学。 2．有机化合物的结构特点 （1）成键数目：每个碳原子最外层有4个电子，可形成4个共价键； （2）成键种类：碳原子之间可形成单键、双键或三键； （3）连接方式：碳原子之间可形成碳链、碳环和支链； （4）碳原子与其他原子之间也可以形成单键、双键（如碳氧双键）或三键（如碳氮三键）； （5）4个碳原子相互结合的方式 3．有机化合物的多样性 （1）有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。 （2）含有相同碳原子数的有机物分子，因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。 【特别提醒】 碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及其盐(H2CO3、Na2CO3)、氢氰酸及其盐(HCN、NaCN)、硫氰酸及其盐(HSCN、KSCN)、某些碳化物SiC、CaC2、氰酸盐(HCNO、NH4CNO)等尽管含有碳，但它们的组成和结构更象无机物，所以将它们看作无机物。 【课堂小练1】 1．关于有机化合物中碳原子的成键特点，下列叙述不正确的是 A．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键 B．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键 C．碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键或三键 D．多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架 2．下列化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是(　　) A．CH3N B．CH4Si C．CH2OS D．CH4S 3．下列关于有机物结构特点的说法中，正确的是（    ） A．CH4具有正四面体结构 B．碳原子之间只能形成C-C单键 C．含碳元素的物质都是有机物 D．碳原子之间只能形成碳链 二、烷烃的结构 1．甲烷的结构 （1）组成与结构 分子式 电子式 结构式 分子模型 CH4 （2）空间结构 分子结构示意图 结构特点及空间构型 甲烷分子是正四面体结构；碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点，且4个C—H键完全相同，四个键角相同，都为109°28′ 　①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置,小棍代表化学键；②空间填充模型可以反映分子的实际状态。 2．烷烃的结构 （1）烷烃的定义 只含有碳和氢两种元素,分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃,也称为烷烃。 （2）链状烷烃的通式：CnH2n+2 (n≥1)。 （3）烷烃结构特点： 烷烃 乙烷 丙烷 丁烷 分子式 C2H6 C3H8 C4H10 结构式 结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 分子结构模型 ①烷烃分子中每个碳原子与4个原子相连，对于烷烃中的任意一个碳原子来说，它周围的4个原子以它为中心构成四面体，当它连接的4个原子或原子团相同时，则为正四面体，否则就不是正四面体。 ②链状烷烃为开链式结构，可以是直链，也可带支链。碳原子数≥3的链状烷烃分子中的碳链均非直线形，为锯齿形。 ③烷烃中C-H单键和C-C单键都可以旋转。 3．烷烃的习惯命名法——只能适用于构造比较简单的烷烃 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表,如C11H24：十一烷 ①根据烷烃分子里所含碳原子数目来命名，碳原子数加“烷”字，就是简单的烷烃的命名，称为“某烷”。 ②碳原子数在10以内的，从1到10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示；如：C4H10的名称为丁烷、C9H20的名称为壬烷、C17H36叫十七烷。 ③当碳原子数相同时，存在同分异构体时，在(碳原子数)烷名前面加正、异、新等。 例：分子式为C5H12的同分异构体有3种： a．CH3CH2CH2CH2CH3分子结构中无支链称为正戊烷； b．称为异戊烷； c．，分子结构中含有称为新戊烷。 4.有机物结构的表示方法 种类 实例 含义 分子式 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目 最简式 乙烷(C2H6)的最简式为CH3 ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子； ②由最简式可求最简式量 电子式 用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 结构式 ①能反映物质的结构； ②把每一个共价键都用一条短线“-”表示，反映分子结构的式子，但不表示空间结构 结构简式 CH3CH3 既反映分子的结构又相对较为简略的式子称为结构简式。书写烷烃的结构简式时，可将结构式中的C-C、C-H键中的“-”省略，省略横线上C−C键，将同一个碳原子上所连接的相同基团合并，将连续的多个-CH2-合并，但双键、三键不能省略。它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团) 球棍模型 小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)，反映各原子的相对大小和空间位置； 空间填充 模型 ①用不同体积的小球表示不同大小的原子 ②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序 ③空间填充模型可以反映分子的真实结构。 键线式 可表示 也称为骨架式或拓扑式，是一种在平面中表示分子结构的方法，尤其适用于表示有机化合物，键线式中用短线“-”表示化学键，端点、交点、拐点表示碳原子，C原子、H原子不需要标出，利用H原子补充C的四价结构，杂原子及杂原子上的H原子需要标出，学生要谨记。键线式中的每个碳原子通常有四条线，每减去一条线就代表添加两个氢原子。 【课堂小练2】 4．下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型。下列说法正确的是(　　) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键完全相同 D．CH4、CCl4和CH3Cl中所有原子均共平面 5．如图所示均能表示甲烷的分子结构,下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ 将各原子看成了质点,为空间结构示意图 B．Ⅱ 为电子式,表示甲烷分子中有8个电子 C．Ⅲ为球棍模型,棍代表甲烷分子内含有的共价键 D．Ⅳ为空间填充模型,能表示甲烷的空间结构及各原子的相对大小 6．下列表示的物质中,属于链状烷烃的是(　　) ①CH3CH2OH　②CH3(CH2)4CH3 ③　④ ⑤　⑥ ⑦C8H16　⑧CCl4 A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦ C．②④⑤ D．④⑥⑧ 三、同系物　同分异构体 1．同系物 概念 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。 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。 实例 CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 特点 同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。 2．同分异构体 概念 化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 性质 同分异构体的分子结构不同,导致化学性质和物理性质均有一定差异,如正丁烷和异丁烷的熔、沸点不同。 实例 戊烷(C5H12)有3种同分异构体,它们的结构简式为： H3C—CH2—CH2—CH2—CH3(正戊烷)、 (异戊烷)、(新戊烷)。 ①同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。它们可以是同一类（系列）物质，如：正丁烷和异丁烷，也可以是不同类（非同系物）的物质，如：丙烯和环丙烷。 ②同分异构体可以是有机物和有机物，还可以是无机物和有机物之间构成。如：NH4CNO和CO(NH2)2。 3．同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较 概念 研究对象 比较 实例 相同 不同 同系物 有机化合物 结构相似 分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 CH3CH3与 同分异构体 化合物 分子式相同 结构不同 CH3CH2CH2CH3与 同素异形体 单质 元素种类相同 性质不同 O2与O3、白磷与红磷 同位素 原子 质子数相同 中子数不同 C、C与C 【课堂小练3】 7．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__________________。 ③和________。 ④和________。 ⑤和CH2==CH2________。 8．某两种烃的球棍模型如图所示，这两种烃互为 A．同素异形体 B．同分异构体 C．同系物 D．同一物质 9．下列有机物中和甲烷互为同系物的是__________(填序号,下同),和CH2==CH2互为同系物的是____________,和互为同分异构体的是____________。 ①CH3CH2CH3　② ③CH2==CH—CH3　④ ⑤　⑥ 三、烷烃同分异构体的书写 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．书写示例（以己烷(C6H14)的同分异构体的书写为例） 书写的步骤 碳架式 注意 ①将分子中所有碳原子连成直链作为主链 C—C—C—C—C—C (a) ②从主链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一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种 (b)　　　　　　(c) 甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 ③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种 (d)　　　　　　(e) ②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 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、、、、 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。 3．常见烷烃的同分异构体数目 烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 个数 1 1 1 2 3 5 9 4．烷烃一氯代物和多氯代物的找法 （1）等效氢 ①同一个碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的。 ②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。 ③分子中处于对称位置上的氢原子是等效的，如：分子中的18个氢原子是等效的。 （2）一元取代物的找法：烃分子中有多少种结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体 ①根据烷基的种类确定一元取代物种类， 烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 个数 1 1 2 4 8 如：丁基(—C4H9)的结构有4种，戊基(—C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种。 ②等效氢及等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物，如CH4、、等效氢只有一种，其一氯代物也只有一种。 （3）多元取代物种类——分次定位法，如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子。 ①二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子； ②三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子。 （4）换元法：将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也只有一种结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也只有两种结构。 【课堂小练4】 10．下列关于同系物及同分异构体(不含立体异构)的说法正确的是(　　) A．通式相同的一系列物质一定互为同系物 B．相对分子质量相同的不同化合物互称为同分异构体 C．分子式为C4H9Cl的同分异构体有4种 D．分子式为C6H14的烃,主链含4个碳原子的同分异构体有3种 11．下分子式为的烃的可能结构共有 A．3种 B．5种 C．6种 D．8种 12．碳原子数小于8的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有多少种 A．2 B．3 C．4 D．5 【课时对点练习】 题组一　有机物中碳原子的成键特点 1．下列说法错误的是(　　) A．含有相同碳原子数的有机物只有一种结构 B．形成碳碳双键的两个碳原子共用2对电子 C．含有两个C原子和两个H原子的有机物的结构式为H—C≡C—H D．分子式为C2H4,且含有碳碳双键的有机物的结构式为 2．有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是(　　) A．碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键 B．碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环 C．在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同 D．在正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形 3．下列含碳物质的分子式、结构式及成键情况合理的是 A．    B．    C．    D．    题组二　烷烃的组成与结构 4．下列说法不正确的是(　　) A．烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键 B．戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上 C．C3H8的碳骨架不可能是环状的 D．任何烷烃分子不可能为平面结构 5．下列说法正确的是(　　) A．烷烃不全是饱和烃 B．C20H42一定属于烷烃 C．乙烷分子中的两个C原子共线,而C、H八个原子共面 D．C3H8分子中的三个碳原子可能共线,但所有的原子不可能共面 6．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是(　　) A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．它们都是烷烃,结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D．都是平面形分子,所有原子都处于同一平面内 7．据报道,近年来发现了一种新的星际分子,其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键,如单键、双键、三键等,颜色相同的球表示同一种原子)。 下列关于该物质的说法正确的是(　　) A．①处的化学键表示碳碳双键 B．此星际分子属于烷烃 C．③处的原子可能是氯原子或氟原子 D．②处的化学键表示碳碳单键 题组三　同系物、同分异构体的概念及判断 8．下列关于同系物的说法正确的是(　　) A．同系物可以是不同类别的物质 B．通式相同,分子间相差n(n≥1)个CH2原子团的物质互为同系物 C．同系物的最简式相同,分子式不同 D．同系物的化学性质相似 9．在下列结构的有机物中,属于同分异构体的正确组合是(　　) ①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 ②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 ③ ④ ⑤ A．①和③ B．②和③ C．④和⑤ D．③和④ 10．下列相关说法正确的是(　　) A．16O2和18O3互为同位素 B．和互为同分异构体 C．CH3CH2CH2CH3和互为同系物 D．和为同一种物质 题组四　同分异构体数目的判断 11．下列关于有机物同分异构体数目的分析不正确的是 A．含四个甲基的同分异构体有8种 B．的一氯代物有4种 C．分子式为的有机物的二氯取代物有12种 D．“立方烷”，如图所示，呈正六面体结构，其六氯代物有3种 12．根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 CH4 C2H4 C3H8 C4H8 C6H12 C7H16 C8H16 A.3种 B．4种 C．5种 D．6种 13．相对分子质量为100的某链状烷烃M,其分子中含有4个甲基,则M的结构有(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 14．下列分子式只表示一种物质的是(　　) A．C3H7Cl B．C5H12 C．CH2Cl2 D．C4H10 15．下列关于同分异构体的叙述正确的是(　　) A．新戊烷的一氯代物有3种 B．丙烷中7个氢原子被溴原子取代的产物有2种 C．丁烷的二氯代物有7种 D．C5H11Cl有7种结构 16．(1)降冰片烷的结构如图所示：,其分子式为________,该有机物________(填“属于”或“不属于”)烷烃。 (2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2,在链状烷烃分子中的基团：—CH3、—CH2—、、中的碳原子,分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。 例如：分子中,n1＝6,n2＝0,n3＝2,n4＝1,在链状烷烃(除甲烷外)分子中,各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系。 ①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________。 ②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1,写出该链状烷烃的分子式：________。 17．完成下列各题： (1)某烷烃的相对分子质量为86,则该烷烃的同分异构体有_________种,其中分子中含有1个—CH2—、1个和若干个—CH3的烷烃中不同化学环境的氢原子有____种。 (2)相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为______________,其同分异构体有________种,其中一氯代物有4种的该烃的结构简式为______________。 (3)一种有机物Y的键线式如图所示： Y的分子式为______________；Y的一氯代物有______________种。 【参考答案】 【课堂小练1】 1．关于有机化合物中碳原子的成键特点，下列叙述不正确的是 A．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键 B．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键 C．碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键或三键 D．多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架 【答案】B 【解析】A．碳原子最外层有4个电子，碳原子与碳原子、其他原子(如氢原子)形成4个共价键达到稳定结构，故A正确；B．常温下碳原子性质不活泼，故B错误；C．碳原子之间成键方式具有多样性，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成双键、三键，故C正确；D．碳原子最外层有四个电子，碳原子之间可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和三键，不仅可以形成碳链，还可以形成碳环，且多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环，且链、环之间又可以相互结合，故D正确；答案选B。 2．下列化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是(　　) A．CH3N B．CH4Si C．CH2OS D．CH4S 答案　B 解析　C、Si能形成4个共价键,N能形成3个共价键,而O、S能形成2个共价键,由此可以看出B中物质C、Si成键不合理。 3．下列关于有机物结构特点的说法中，正确的是（    ） A．CH4具有正四面体结构 B．碳原子之间只能形成C-C单键 C．含碳元素的物质都是有机物 D．碳原子之间只能形成碳链 【答案】A 【解析】A．CH4具有正四面体结构，故A正确；B．碳原子之间能形成碳碳单键，碳碳双键，碳碳三键，故B错误；C．含碳元素的物质不一定都是有机物，比如CO，故C错误；D．碳原子之间能形成碳链，也可以形成碳环，故D错误。综上所述，答案为A。 【课堂小练2】 4．下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型。下列说法正确的是(　　) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键完全相同 D．CH4、CCl4和CH3Cl中所有原子均共平面 答案　B 5．如图所示均能表示甲烷的分子结构,下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ 将各原子看成了质点,为空间结构示意图 B．Ⅱ 为电子式,表示甲烷分子中有8个电子 C．Ⅲ为球棍模型,棍代表甲烷分子内含有的共价键 D．Ⅳ为空间填充模型,能表示甲烷的空间结构及各原子的相对大小 答案　B 解析　Ⅱ表示电子式,但略去了碳原子的内层电子,甲烷分子中应含有10个电子。 6．下列表示的物质中,属于链状烷烃的是(　　) ①CH3CH2OH　②CH3(CH2)4CH3 ③　④ ⑤　⑥ ⑦C8H16　⑧CCl4 A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦ C．②④⑤ D．④⑥⑧ 【课堂小练3】 7．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__________________。 ③和________。 ④和________。 ⑤和CH2==CH2________。 答案 ①是　②是　③是　④否　⑤否 8．某两种烃的球棍模型如图所示，这两种烃互为 A．同素异形体 B．同分异构体 C．同系物 D．同一物质 【答案】B 【解析】由两种烃的球棍模型知，两种烃的结构简式分别为CH3CH2CH2CH3、，两者的分子式相同、都为C4H10，结构不同，两种烃互为同分异构体；答案选B。 9．下列有机物中和甲烷互为同系物的是__________(填序号,下同),和CH2==CH2互为同系物的是____________,和互为同分异构体的是____________。 ①CH3CH2CH3　② ③CH2==CH—CH3　④ ⑤　⑥ 答案　①②④　③⑥　③ 解析　同系物是结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物,分子通式相同,CH4和CH3CH2CH3、、同属于烷烃,互为同系物；CH2==CH2和CH2==CH—CH3及分子中都含,结构相似,且分子组成上相差1个或2个CH2原子团,故互为同系物；和CH2==CH—CH3分子式相同(C3H6),结构不同,故互为同分异构体。 【课堂小练4】 10．下列关于同系物及同分异构体(不含立体异构)的说法正确的是(　　) A．通式相同的一系列物质一定互为同系物 B．相对分子质量相同的不同化合物互称为同分异构体 C．分子式为C4H9Cl的同分异构体有4种 D．分子式为C6H14的烃,主链含4个碳原子的同分异构体有3种 答案　C 解析　结构相似,分子组成相差1个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,A错误；分子式相同而结构不同的有机物一定互为同分异构体,B错误；分子式为C6H14的烃,主链含4个碳原子,则支链只能是两个甲基,这两个甲基可以连在同一个碳上也可以连在不同碳上,所以同分异构体有2种,D错误。 11．下分子式为的烃的可能结构共有 A．3种 B．5种 C．6种 D．8种 【答案】B 【解析】根据分子式可知，该烃为链状烷烃，没有不饱和度，满足条件的烷烃有：CH3CH2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH(CH3)2 、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 、CH3CH2C(CH3)3 、(CH3)2CHCH(CH3)2 ，共5种，故选B。 12．碳原子数小于8的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有多少种 A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】B 【解析】根据等效氢的规律，碳原子数小于8的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有CH4、CH3CH3、C(CH3)4，共3种，选B。 【课时对点练习】 题组一　有机物中碳原子的成键特点 1．下列说法错误的是(　　) A．含有相同碳原子数的有机物只有一种结构 B．形成碳碳双键的两个碳原子共用2对电子 C．含有两个C原子和两个H原子的有机物的结构式为H—C≡C—H D．分子式为C2H4,且含有碳碳双键的有机物的结构式为 答案　A 2．有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是(　　) A．碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键 B．碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环 C．在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同 D．在正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形 答案　B 解析　碳原子间可以形成碳链,也可以形成碳环,故B项错误。 3．下列含碳物质的分子式、结构式及成键情况合理的是 A．    B．    C．    D．    【答案】D 【解析】A．一氯甲烷中碳氯键是单键，结构式为，A错误；B．分子式表示甲醇，结构式为，B错误；C．分子式中碳形成4根键，硫形成两根键，结构式为，C错误；D．　，D正确； 故选D。 题组二　烷烃的组成与结构 4．下列说法不正确的是(　　) A．烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键 B．戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上 C．C3H8的碳骨架不可能是环状的 D．任何烷烃分子不可能为平面结构 答案　B 解析　戊烷分子中5个碳原子不在同一直线上,B错误。 5．下列说法正确的是(　　) A．烷烃不全是饱和烃 B．C20H42一定属于烷烃 C．乙烷分子中的两个C原子共线,而C、H八个原子共面 D．C3H8分子中的三个碳原子可能共线,但所有的原子不可能共面 答案　B 解析　符合CnH2n＋2通式的只有链状烷烃,故C20H42一定为烷烃,故B正确；碳原子形成的4个价键是四面体形,故乙烷中的8个原子不能共平面,故C错误；烷烃中碳原子是锯齿形排列,故丙烷中的3个碳原子不会共直线,故D错误。 6．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是(　　) A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．它们都是烷烃,结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D．都是平面形分子,所有原子都处于同一平面内 答案　A 解析　B项,同素异形体的研究对象为单质；C项,CH4分子中只有极性键,没有非极性键。 7．据报道,近年来发现了一种新的星际分子,其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键,如单键、双键、三键等,颜色相同的球表示同一种原子)。 下列关于该物质的说法正确的是(　　) A．①处的化学键表示碳碳双键 B．此星际分子属于烷烃 C．③处的原子可能是氯原子或氟原子 D．②处的化学键表示碳碳单键 答案　D 解析　有机物分子中碳原子要满足4个价键,由左向右推测其结构简式为 ,所以①处是碳碳三键,③处是N原子(若为F或Cl,则C原子不能满足4个价键),②处是碳碳单键。 题组三　同系物、同分异构体的概念及判断 8．下列关于同系物的说法正确的是(　　) A．同系物可以是不同类别的物质 B．通式相同,分子间相差n(n≥1)个CH2原子团的物质互为同系物 C．同系物的最简式相同,分子式不同 D．同系物的化学性质相似 答案　D 解析　同系物一定属于同类别物质,结构相似,化学性质相似,A错、D对；通式相同,分子间相差n(n≥1)个CH2原子团的物质结构不一定相似,B错；同系物的最简式不一定相同,如烷烃,C错。 9．在下列结构的有机物中,属于同分异构体的正确组合是(　　) ①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 ②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 ③ ④ ⑤ A．①和③ B．②和③ C．④和⑤ D．③和④ 答案　B 10．下列相关说法正确的是(　　) A．16O2和18O3互为同位素 B．和互为同分异构体 C．CH3CH2CH2CH3和互为同系物 D．和为同一种物质 【答案】D 【解析】16O2和18O3都是氧元素的单质，两者互为同素异形体，A错误；由于乙烷分子中碳原子和周围4个原子所成价键为单键，空间结构为四面体，且单键可以旋转，所给物质为同一物质，B错误；CH3CH2CH2CH3和分子式都为C4H10，结构不同，互为同分异构体，C错误，答案选D。 题组四　同分异构体数目的判断 11．下列关于有机物同分异构体数目的分析不正确的是 A．含四个甲基的同分异构体有8种 B．的一氯代物有4种 C．分子式为的有机物的二氯取代物有12种 D．“立方烷”，如图所示，呈正六面体结构，其六氯代物有3种 【答案】C 【解析】A．含四个甲基的同分异构体有、、、、、、、，共8种，故A正确；B．的一氯代物有、、、，共4种，故B正确；C．正丁烷是二氯代物有6种、异丁烷的二氯代物有3种，分子式为的有机物的二氯取代物有9种，故C错误；D．“立方烷”，其二氯代物有3种，分子中有8个H原子，根据“换元法”，其六氯代物也有3种，故D正确；选C。 12．根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 CH4 C2H4 C3H8 C4H8 C6H12 C7H16 C8H16 A.3种 B．4种 C．5种 D．6种 答案　A 解析　根据表中烃的排列规律可知空格中烃的分子式为C5H12,它有3种同分异构体,分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷。 13．相对分子质量为100的某链状烷烃M,其分子中含有4个甲基,则M的结构有(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 答案　B 解析　链状烷烃的通式为CnH2n＋2,相对分子质量为100,则有12n＋2n＋2＝100,解得n＝7,所以该烷烃的分子式为C7H16,分子中含有4个甲基的结构有、、、,共4种。 14．下列分子式只表示一种物质的是(　　) A．C3H7Cl B．C5H12 C．CH2Cl2 D．C4H10 答案　C 解析　C3H7Cl可以是CH2ClCH2CH3或CH3CHClCH3,A项错误；C5H12是戊烷,具有三种结构,B项错误；CH2Cl2只有一种结构,C项正确；C4H10可以是正丁烷或异丁烷,D项错误。 15．下列关于同分异构体的叙述正确的是(　　) A．新戊烷的一氯代物有3种 B．丙烷中7个氢原子被溴原子取代的产物有2种 C．丁烷的二氯代物有7种 D．C5H11Cl有7种结构 答案　B 解析　新戊烷()的等效氢原子有1种,一氯代物有1种,A错误；CH3CH2CH3的7个氢原子被取代与1个氢原子被取代的产物种类相等,为2种,B正确；丁烷有C—C—C—C和两种碳链结构,C—C—C—C的二氯代物有6种, 的二氯代物有3种,共9种,C错误。 16．(1)降冰片烷的结构如图所示：,其分子式为________,该有机物________(填“属于”或“不属于”)烷烃。 (2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2,在链状烷烃分子中的基团：—CH3、—CH2—、、中的碳原子,分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。 例如：分子中,n1＝6,n2＝0,n3＝2,n4＝1,在链状烷烃(除甲烷外)分子中,各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系。 ①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________。 ②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1,写出该链状烷烃的分子式：________。 答案　(1)C7H12　属于　(2)①n3＋2n4＋2　②C8H18 解析　(1)由降冰片烷的结构可知,该物质的分子中含7个碳原子和12个氢原子,分子式为C7H12。 (2)①由于链状烷烃的通式为CnH2n＋2,设分子中H原子个数为n,C原子与H原子之间的数量关系为n＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2,伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0,所以C原子与H原子之间的数量关系为n＝3n1＋2n2＋n3,则2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2＝3n1＋2n2＋n3,故n3＋2n4＋2＝n1。②由n3＋2n4＋2＝n1,当n2＝n3＝n4＝1时,n1＝5,碳原子总数为8,则该烷烃的分子式为C8H18。 17．完成下列各题： (1)某烷烃的相对分子质量为86,则该烷烃的同分异构体有_________种,其中分子中含有1个—CH2—、1个和若干个—CH3的烷烃中不同化学环境的氢原子有____种。 (2)相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为______________,其同分异构体有________种,其中一氯代物有4种的该烃的结构简式为______________。 (3)一种有机物Y的键线式如图所示： Y的分子式为______________；Y的一氯代物有______________种。 答案　(1)5　3 (2)C5H12　3　　(3)C8H8　2 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$