第1章 第1节 第2课时 有机化合物中的共价键 有机化合物的同分异构现象（教用Word）-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（人教版）

本讲义聚焦有机化合物中的共价键（σ键、π键类型及极性对反应的影响）和同分异构现象（碳架、位置、官能团异构及键线式），构建从微观结构到宏观性质的知识脉络，为有机化学后续学习提供基础支架。 资料通过教材挖掘、问题探究及例题解析，培养学生化学观念（结构决定性质）和科学思维（证据推理、模型建构）。如σ键π键数目计算、同分异构体书写实例，提升科学探究能力，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

第2课时　有机化合物中的共价键　有机化合物的同分异构现象 学习目标 1.能正确区分并判断有机化合物中的共价键类型，从有机化合物共价键的极性强弱和官能团的角度判断有机反应的断键部位，认识有机化合物的性质。 2.认识有机化合物种类繁多的原因，了解同分异构现象，学会简单同分异构体的书写和数目判断。 知识点一　有机化合物中的共价键 1.共价键的类型 σ键 π键 实例 甲烷分子中，氢原子的1s轨道与碳原子的一个　sp3　杂化轨道沿着两个原子核间的键轴，以“　头碰头　”的形式相互重叠，形成σ键 在乙烯分子中，两个碳原子以　sp2　杂化轨道形成4个C—Hσ键和一个C—Cσ键。两个碳原子未参与杂化的p轨道以“　肩并肩　”的形式重叠形成π键 特点 通过σ键连接的原子或原子团可绕键轴　旋转　而不会导致化学键的破坏 π键与σ键的轨道重叠程度不同，所以强度不同，π键不能绕键轴旋转 存在 一般情况下，有机化合物中，单键都是σ键 双键中含有一个σ键和一个π键，三键中含有一个σ键和两个π键 【教材挖掘】 教材中“双键中含有一个σ键和一个π键，三键中含有一个σ键和两个π键”。结合上述论述，判断1 mol CH3—CHCH2分子中含有σ键、π键的物质的量分别是多少？ 提示：1 mol CH3—CHCH2分子中含有6 mol C—H σ键与2 mol C—C σ键，共8 mol σ键，同时含有1 mol π键。 2.共价键的极性与有机反应 （1）电负性与共价键的极性 不同的成键原子间　电负性　的差异，会使共用电子对发生偏移，使共价键产生极性，在一定条件下发生　断裂　。因此有机化合物的　官能团　及其　邻近的化学键　往往是发生化学反应的活性部位。 （2）实例 ①乙醇与Na、HBr的反应 举例 反应原理 断键部位 原因 乙醇与Na反应 2C2H5OH＋2Na2C2H5ONa＋H2↑ O—H 　O—H的极性较强　，能够发生断裂 乙醇与HBr反应 CH3CH2—OH＋H—BrCH3CH2—Br＋H2O C—O 羟基中　氧原子　的电负性　较大　，　碳氧　键极性也较强 ②问题探究 根据乙酸与乙醇酯化反应的原理，说明乙酸分子结构中哪些共价键的极性较强。 提示：乙酸与乙醇发生酯化反应说明乙酸分子中的C—O键的极性较强，容易发生断裂。 （3）有机化合物中共价键类型与反应 【教材挖掘】 教材“乙烯……都能发生加成反应”。从化学键的角度分析反应CH2CH2＋Br2CH2Br—CH2Br中CH2CH2发生的变化。 提示：CH2CH2的碳碳双键中含有一个σ键和一个π键，π键的轨道重叠程度比σ键的小，所以不如σ键牢固，比较容易断裂而发生加成反应。 （4）有机反应的特点 共价键的断裂需要吸收能量，而且有机化合物分子中共价键断裂的位置存在多种可能。相对无机反应，有机反应一般反应速率　较小　，副反应　较多　，产物比较　复杂　。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）有机物分子中均有σ键和π键。（　×　） （2）乙酸与钠反应比水与钠反应更剧烈，是因为乙酸分子中氢氧键的极性更强。（　√　） （3）σ键比π键牢固，所以不会断裂。（　×　） （4）有机物分子里的共价键都是极性键。（　×　） 2.乙酸、水和乙醇的分子结构如表所示，三者结构中的相同点是都含有羟基，下列说法错误的是（　　） 乙酸 水 乙醇 CH3—CH2—OH A.羟基的极性：乙酸＞水＞乙醇 B.与金属钠反应的剧烈程度：水＞乙醇 C.羟基连接不同的基团可影响羟基的活性 D.羟基极性不同的原因是羟基中的共价键类型不同 解析：D　与Na反应越剧烈，羟基氢原子的活泼性越强，对应羟基的极性越强，与Na反应的剧烈程度：乙酸＞水＞乙醇，则羟基的极性：乙酸＞水＞乙醇，A、B项正确；题给3种化合物中均含有羟基，但羟基连接的基团不同，导致羟基的活性不同，C项正确；羟基中的O—H都是σ键，D项错误。 3.下列关于有机化合物化学键的说法错误的是（　　） A.烷烃中的化学键均为σ键 B.CH3NH2中C—H键的极性比N—H键的极性弱 C.乙烯分子中含有极性键和非极性键 D.1个丙炔（CH3—C≡CH）分子中含有5个σ键和3个π键 解析：D　烷烃中所有共价键均为单键，均为σ键，A正确；N元素的电负性大于C元素，故N与H之间共用电子对偏移程度大于C与H之间共用电子对偏移程度，故C—H键的极性比N—H键的极性弱，B正确；乙烯分子中碳与碳之间形成非极性键，碳与氢之间形成极性键，C正确；丙炔的结构简式为CH3—C≡CH，1个丙炔分子中，碳碳之间含有2个σ键，碳氢之间含有4个σ键，故共有6个σ键，碳碳三键中含有2个π键，D错误。 归纳总结 σ、π键的计算 一般情况下，有机化合物的单键为σ键；双键中含有1个σ键和1个π键；三键中含有1个σ键和2个π键。 知识点二　有机化合物的同分异构现象 1.同分异构现象和同分异构体 （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。 （2）同分异构体 具有　同分异构现象　的化合物的互称。 （3）实例 如C5H12的三种同分异构体： 正戊烷　CH3—CH2—CH2—CH2—CH3　、异戊烷、新戊烷。三者分子式　相同　，结构　不同　。 （4）特点 一般情况下，有机化合物分子中的　碳原子　数目越多，其同分异构体的数目也　越多　。 2.同分异构现象的类型 同分异构 形成途径 示例 构造异构 碳架异构 碳骨架不同而产生的异构 CH3CH2CH2CH3与　 位置异构 官能团位置不同而产生的异构 CH2CH—CH2—CH3与　CH3—CHCH—CH3 官能团异构 官能团不同而产生的异构 CH3CH2OH与　CH3—O—CH3 立体异构 立体异构有　顺反　异构和　对映　异构等 【教材挖掘】 教材“科学史话”中提到对映异构体。已知氯溴碘代甲烷的一种立体异构体为，请写出另外一种立体异构体。 提示：。 3.键线式 （1）键线式 将有机物结构式中　碳、氢元素符号　省略，只表示分子中键的连接情况和　官能团　，每个拐点或终点均表示　一个碳原子　，即为键线式。例如：丙烯可表示为　　，乙醇可表示为　　。 （2）问题探究 乙烷的结构简式为CH3CH3，那么将乙烯（）的结构简式写为CH2CH2，你认为正确吗？请写出乙烯的键线式。 提示：不正确。乙烯的结构简式为CH2CH2，不是CH2CH2。结构简式与结构式相比较，结构简式可以将表示单键的“—”省略，但是不能将表示碳碳双键的“”或表示碳碳三键的“≡”省略。乙烯的键线式为。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）相对分子质量相同的化合物一定互为同分异构体。（　×　） （2）同素异形体、同分异构体之间的转化是物理变化。（　×　） （3）CH3COOH与HCOOCH3互为同分异构体，属于官能团异构。（　√　） （4）与互为同分异构体，属于立体异构。（　×　） 2.下列关于同分异构体异构方式的说法错误的是（　　） A.CH3CH2CH2CH3和CH3CH（CH3）2属于碳架异构 B.H3CC≡CCH3和CH2CHCHCH2属于官能团异构 C.与属于对映异构 D.和属于位置异构 解析：C　A中，CH3CH2CH2CH3和CH3CH（CH3）2碳骨架不同，前者没有支链，后者有支链，属于碳架异构；B中，两物质官能团类别不同，属于官能团异构；C中，二者属于同种物质；D中，甲基与—OH在苯环上的位置不同，属于位置异构。 3.下列化学用语的叙述错误的是（　　） A.丙烷分子的球棍模型： B.乙炔的电子式：H︰C︙︙C︰H C.的分子式为C5H12O D.丙酮的结构简式： 解析：C　丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，则球棍模型为，A项正确；乙炔分子中含有碳碳三键，电子式为H︰C︙︙C︰H，B项正确；的结构简式为CH3CH2CH（CH3）CHO，分子式为C5H10O，C项错误；丙酮含有酮羰基，结构简式为，D项正确。 4.对复杂的有机化合物的结构可以用“键线式”简化表示。如有机化合物CH2CH—CHO可以简写为。则与键线式为的物质互为同分异构体的是（　　） A. B. C. D. 解析：D　题给键线式的分子式为C7H8O，根据分子式相同，结构不同的有机物互称同分异构体分析。D项，与的分子式均为C7H8O，但结构不同，互为同分异构体，D符合题意。 1.下列分子中，既含有非极性键又含有π键的分子是（　　） A.C2H4Cl2 B.HCHO C.H2O D.CH2CH—CH3 解析：D　CH2CH—CH3中存在碳碳双键、碳碳单键非极性键，碳碳双键中含有π键。 2.下列各组物质不互为同分异构体的是（　　） A.和 B.和 C.CO（NH2）2和NH4CNO D.和HCOOCH2CH2CH3 解析：D　的分子式为C5H12O，的分子式为C5H12O，两者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A不符合题意；的分子式为C7H7Cl，的分子式为C7H7Cl，分子式相同，结构不同，互为同分异构体，B不符合题意；CO（NH2）2和NH4CNO的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C不符合题意；的分子式为C4H6O2，HCOOCH2CH2CH3的分子式为C4H8O2，分子式不相同，不互为同分异构体，D符合题意。 3.下列叙述正确的是（　　） A.乙炔分子的空间填充模型为 B.溴乙烷的电子式为H︰︰︰Br C.丙烷的结构简式为CH3CH2CH3 D.丙烯的键线式为 解析：C　乙炔为直线形分子，即2个碳原子和2个氢原子在一条直线上，其空间填充模型为，A错误；溴乙烷的电子式为H︰︰︰︰，B错误；为2-丁烯的键线式，而丙烯的键线式为，D错误。 4.下列说法正确的是（　　） A.碳骨架为的烃的结构简式为（CH3）2CCH2 B.有机化合物分子里一定既有非极性键也有极性键 C.烃分子中，一个碳原子一定形成4个σ键 D.乙醇与HBr反应时断裂的是O—H键 解析：A　A项，由每个碳原子形成4个共价键可确定每个碳原子所连氢原子个数，得出结构简式为（CH3）2CCH2；B项，CH4中只含极性键；C项，烃分子中，每个C均形成4个共价键，但不一定都是σ键，如乙烯分子中含有π键；D项，乙醇与HBr反应时断裂的是C—O键。 5.（鲁科版习题改编）已知下列有机物： ①CH3—CH2—CH2—CH3和②CH2CH—CH2—CH3和CH3—CHCH—CH3 ③CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3 ④和 ⑤和 ⑥CH3—CH2—CHCH—CH3和（环戊烷） ⑦CH2CH—CHCH2和CH3—CH2—C≡CH ⑧CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH （1）其中互为同分异构体的是　①②③④⑥⑦⑧　。 （2）其中属于碳架异构的是　①　。 （3）其中属于位置异构的是　②④　。 （4）其中属于官能团异构的是　③⑥⑦⑧　。 （5）其中属于同一种物质的是　⑤　。 题组一　共价键类别及数目判断 1.下列说法中错误的是（　　） A.甲烷分子中形成的共价键均为σ键 B.两个p轨道之间不能形成σ键，只能形成π键 C.乙烯分子的碳碳双键中含有一个σ键和一个π键 D.炔烃分子的碳碳三键中含有一个σ键，两个π键 解析：B　甲烷中都是单键，故都是σ键，A说法正确；两个p轨道可以通过“头碰头”的形式形成σ键，B说法错误；乙烯分子的碳碳双键中含有一个σ键和一个π键，C说法正确；炔烃分子的碳碳三键中含有一个σ键，两个π键，D说法正确。 2.下列说法错误的是（　　） A.有机化合物都含有极性键和非极性键 B.有机化合物一定含有σ键，不一定含有π键 C.1个碳原子可以与其他原子形成4个共价键 D.乙烯和乙炔分子中都含有π键，都能发生加成反应 解析：A　甲烷、甲醇、甲醛、甲酸均只含有极性键，不含有非极性键，A错误；有机化合物原子间一定形成σ键，但不一定形成π键，B正确；1个碳原子可以与其他原子形成4个共价键，C正确；乙烯中含有，乙炔中含有—C≡C—，其中都含有π键，且都能发生加成反应，D正确。 题组二　共价键的极性与反应类型 3.下列反应产物不能用反应物中键的极性解释的是（　　） A.＋HCN B.＋NH3 C.CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O D.CH3CHCH2＋H2CH3CH2CH3 解析：D　乙醛分子中的CO是极性共价键，极性较强，反应中容易断裂，反应与反应物中键的极性有关，A不符合题意；乙酰氯中的C—Cl是极性共价键，极性较强，反应中容易断裂，反应与反应物中键的极性有关，B不符合题意；乙醇中C—O是极性共价键，极性较强，反应中容易断裂，反应与反应物中键的极性有关，C不符合题意；丙烯中的碳碳双键是非极性共价键，双键中有一个σ键（较稳定）和一个π键（不稳定），反应与反应物中键的极性没有关系，D符合题意。 4.（教材改编题）已知乙烷、丙烯和乙炔的化学键如图所示： （1）从结构上分析，丙烯的化学性质为什么比甲烷活泼？丙烯分子中含有π键，比甲烷分子中的C—H σ键更易断裂，更容易发生反应。 （2）根据上述结构推测，乙烯和乙炔的性质是否有相似之处，为什么？有相似之处；乙烯和乙炔分子的双键和三键中均含有π键，都可以发生加成反应。 （3）乙炔分子与溴发生加成反应时，消耗溴分子的量与丙烯分子有何不同？乙炔分子中有2个π键，均能断裂发生加成反应，丙烯分子中只有1个π键，因此乙炔分子与溴发生加成反应时消耗溴分子的量是丙烯分子的2倍。 题组三　有机物结构的表示方法 5.（2025·江苏梅村高级中学高二月考）下列有关化学用语表示正确的是（　　） A.乙醇的分子式：C2H5OH B.羟基的电子式：H︰· C.乙烯的键线式为 D.CH4分子的空间填充模型： 解析：B　乙醇的结构简式为C2H5OH，A错误；羟基的电子式为H︰·，B正确；键线式中用短线“—”表示化学键，端点、交点表示碳原子，C原子、H原子不需要标出，所以是1-丁烯的键线式，C错误；图为甲烷分子的球棍模型，不是空间填充模型，D错误。 6.下列说法或表示方法正确的是（　　） A.C2H4O的结构简式为 B.键线式为的有机物的分子式为C5H6O2 C.苯分子的空间填充模型为 D.乙炔的结构简式为CHCH 解析：C　A项中C2H4O的结构简式可能为或，错误；B项中有机物的分子式为C4H6O2，错误；C项中表示的是苯分子的空间填充模型，正确；D项中乙炔的结构简式为CH≡CH，错误。 题组四　同分异构现象与同分异构体 7.丙烯酸（CH2CHCOOH）和丙二醛（OHCCH2CHO）的相互关系是（　　） A.官能团异构 B.碳架异构 C.位置异构 D.同系物 解析：A　丙烯酸与丙二醛的分子式均为C3H4O2，结构不同，互为同分异构体，丙烯酸的官能团为碳碳双键和羧基，而丙二醛的官能团为醛基，故丙烯酸与丙二醛互为官能团异构。 8.下列物质中，互为同分异构体的是（　　） A.与 B.与CH3CH2CH2CH2Cl C.CH4与CH3CH3 D.CH3CH（CH3）CH2CH2CH3与CH3CH2CH2CH（CH3）CH3 解析：B　A项，两种物质分子式不同，不互为同分异构体；C项，CH4与CH3CH3的分子式不同，不互为同分异构体；D项，CH3CH（CH3）CH2CH2CH3与CH3CH2CH2CH（CH3）CH3具有相同的分子式、相同的结构，属于同种物质。 9.已知有机物a和b的键线式分别为和。下列说法正确的是（不考虑立体异构）（　　） A.a分子中含有6个σ键、2个π键 B.a与苯互为同分异构体 C.b可发生加成反应，反应时π键断裂 D.b的一氯代物有5种 解析：C　a分子中含有14个σ键、2个π键，A项错误；a的分子式为C6H8，苯的分子式为C6H6，二者不互为同分异构体，B项错误；b中含有碳碳双键，发生加成反应时，π键断裂，C项正确；b分子中有6种处于不同化学环境的氢原子，则b的一氯代物有6种，D项错误。 10.关于以下结构的三种烃分子，说法错误的是（　　） A.1 mol甲分子内含有10 mol共价键 B.甲、乙、丙三者互为同分异构体 C.丙分子的一氯取代产物只有一种 D.丙与苯乙烯（）互为同分异构体 解析：B　1 mol甲分子中含有6 mol碳碳单键和4 mol碳氢键，A正确；甲、乙、丙三种物质的分子式分别为C4H4、C6H6和C8H8，不互为同分异构体，B错误；丙与苯乙烯的分子式均为C8H8，但结构不同，则二者互为同分异构体，D正确。 11.丙烯（CH3CHCH2）的键线式为，写出下列几种有机化合物的分子式： （1）　 C4H8　； （2）　 C3H4O　； （3）　 C9H14O　。 解析：每一个拐点或端点均表示一个碳原子，不足4条键的用氢原子补足，可得（1）（2）（3）三种有机化合物的分子式分别为C4H8、C3H4O、C9H14O。 12.有下列几种有机化合物的结构简式： ①CH3CHCH—CH2CH3 ② ③CH3CH2—CH2—CH2OH ④CH3—C≡C—CH3 ⑤CH3—CH2—C≡CH ⑥ ⑦CH3CH2CH2OCH3　⑧ ⑨CH2CH—CHCH2 ⑩CH2CH—CH2CH2CH3 （1）互为同分异构体的是　②⑧、④⑤⑨、③⑥⑦、①⑩　（填序号，下同）。 （2）互为同系物的是　①②、②⑩　。 （3）官能团位置不同的同分异构体是　①⑩、③⑥、④⑤　。 （4）官能团类型不同的同分异构体是　③⑦、⑥⑦、④⑨、⑤⑨　。 13.依据下列①～⑧有机物回答问题。 ① ② ③ ④CH3CHCH—C≡CH ⑤ ⑥ ⑦CH3CH2COOCH2CH3 ⑧ （1）①～④中，碳原子杂化类型均为sp2杂化的是　③　（填数字序号）。 （2）⑤～⑧中互为同分异构体的是　⑥⑦　（填数字序号）。 （3）与⑦含有相同官能团且含有3个甲基（—CH3）的同分异构体的结构简式为　HCOOC（CH3）3或CH3COOCH（CH3）2　。 解析：（1）①中碳原子为sp3杂化，②中碳原子为sp2、sp3杂化，③中碳原子为sp2杂化，④CH3CHCH—C≡CH中碳原子为sp、sp2、sp3杂化，因此①～④中，碳原子杂化类型均为sp2杂化的是③。 （2）⑤～⑧中⑥⑦是分子式相同而结构不同的两种有机物，两者互为同分异构体。 （3）与⑦（CH3CH2COOCH2CH3） 含有相同官能团且含有3个甲基（—CH3）的同分异构体，说明含有酯基，符合条件的同分异构体的结构简式为HCOOC（CH3）3或CH3COOCH（CH3）2。 14.同分异构现象在有机化学中普遍存在，中学阶段常见的同分异构体有三类：①官能团异构，②位置异构，③碳架异构。已知分子式为C5H12O的有机化合物有多种同分异构体，下面给出其中四种： A.CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH B.CH3—O—CH2—CH2—CH2—CH3 C. D. 根据上述信息回答下列问题： （1）根据所含官能团判断A属于　醇　类有机化合物，B、C、D中，与A互为官能团异构的是　B　（填字母，下同），与A互为碳架异构的是　D　；与A互为位置异构的是　C　。 （2）写出另一种与A互为位置异构的有机化合物（除B、C、D以外）的结构简式：　　。 （3）与A互为碳架异构的同分异构体共有5种，除B、C或D中的一种以外，其中两种的结构简式为、，写出另外两种同分异构体的结构简式：、。 解析：（1）A中含有醇羟基，属于醇类；B与A互为官能团异构，D与A互为碳架异构，C与A互为位置异构。 （2）与A官能团位置不同，互为位置异构。 （3）与A互为碳架异构的同分异构体，可以根据戊基的碳架异构来书写，戊基有CH3CH2CH2CH2CH2—、CH3CH2CH（CH3）CH2—、CH3CH2C（CH3）2—、（CH3）2CHCH2CH2—、（CH3）3CCH2—、（CH3）2CHCH（CH3）—，所以另外两种同分异构体的结构简式为、。 10 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $