内容正文:
第2课时 同系物 同分异构体
新知探究——同系物 同分异构体
1.同系物
(1)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。
(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。
(3)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
2.同分异构体
(1)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。
(2)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。
(3)实例
戊烷(C5H12)有3种同分异构体,它们的结构简式分别为H3C—CH2—CH2—CH2—CH3(正戊烷)、
(异戊烷)、(新戊烷)。
3.“四同”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
CC与C
应用化学
液化石油气是在炼油厂内,由天然气或者石油进行加压降温液化所得到的一种无色挥发性液体。它极易自燃,当其在空气中的含量达到了一定的浓度范围后,它遇到明火就能爆炸。液化石油气主要组成成分为丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)。
1.丙烷与丁烷互为什么关系?
提示:丙烷与丁烷互为同系物。
2.丁烷(C4H10)与丁烯(C4H8)是否互为同分异构体?
提示:否。因为丁烷与丁烯分子式不相同。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)只要是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物就一定互为同系物。 (×)
(2)同系物的化学性质一定相似,一定具有相同的通式。 (√)
(3)同分异构体的相对分子质量相同,相对分子质量相同的化合物一定互为同分异构体。 (×)
(4)互为同分异构体的有机物一定不互为同系物,互为同系物的化合物一定互为同分异构体。 (×)
(5)互为同分异构体的化合物,性质一定相同。 (×)
(6)与互为同分异构体。 (×)
2.(2025·山东淄博高一月考)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.与互为同分异构体
解析:选D 根据甲烷是正四面体结构可知,D项是同种物质,错误。
3.下列说法中正确的是 ( )
A.O2与O3互为同素异形体
B.相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体
C.同分异构体之间的转化是物理变化
D.和互为同分异构体
解析:选A O2与O3是氧元素形成的两种不同的单质,互为同素异形体,A正确;同分异构体是分子式相同,结构不同的化合物,B错误;同分异构体是不同的物质,所以同分异构体之间的相互转化是化学变化,C错误;两者为同种物质,D错误。
4.下列有机物中和甲烷互为同系物的是 (填序号,下同),和CH2CH2互为同系物的是 ,和互为同分异构体的是 。
①CH3CH2CH3 ② ③CH2CH—CH3 ④
⑤ ⑥
解析:同系物是结构相似,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。
答案:①②④ ③⑥ ③
命题热点——烷烃同分异构体的书写
1.链状烷烃同分异构体的书写方法——减碳法
(1)书写规律可概括为主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由对到邻到间。
①先写出碳原子数最多的主链。
②再写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。
③再写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上,依次类推。
(2)以C6H14为例(为了简便,只写碳骨架):
①将分子中全部碳原子连成一条直链。
C—C—C—C—C—C
②从主链的一端取下一个碳原子,依次连在主链,即得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。
③从主链上取下两个碳原子,作为一个乙基或两个甲基,依次连接到剩余的含4个碳原子的主链,由于连入乙基后会改变主链碳原子数,如主链实际含5个碳原子,与上面的书写重复,要注意舍去;连入两个甲基时,可得两种结构(支链对位),(支链邻位)。
若再从主链取下更多碳原子,其连接方式均与上述重复。因此,C6H14有5种同分异构体。
2.判断一元取代物的种类
(1)等效氢原子法
烷烃分子中等效氢原子的种数有多少,其一元取代物的种数就有多少,判断等效氢原子的方法有:
①同一碳原子上所连的氢原子是等效的。
②同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的,如中四个甲基上的氢原子等效,即新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。
③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,如中的四个甲基上的氢原子是等效的,两个上的氢原子是等效的。
(2)基元法
烷烃分子去掉一个氢原子后所得的烃基叫做烷基,烷烃分子中有多少种等效氢,所得烷基就有多少种结构,烷基有多少种结构,则一元取代物的种数就有多少。烷基对应的结构种数如下:
烷基
—CH3
—C2H5
—C3H7
—C4H9
—C5H11
结构种数
1
1
2
4
8
3.判断二元取代物的种类——逐级取代法
对于烷烃的二元取代物,可以先写出其一元取代物的结构,再根据等效氢法写出二元取代物的所有结构。
[题点多维训练]
1.(2025·成都树德中学高一月考)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
解析:选C 结构相似,在分子组成上相差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。
2.下列物质的氢原子种类有4种的是 ( )
A.CH3CH2CH3
B.CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
C.(CH3)3CC(CH3)3
D.CH3CH2CH(CH2CH3)2
解析:选B A项,有2种氢原子;B项,有4种氢原子;C项,有1种氢原子;D项,有3种氢原子。
3.碳原子个数不超过10的烷烃(通式:CnH2n+2)中,一氯代物只有1种的有 ( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
解析:选C 烷烃的一氯代物种数等于其等效氢种数,CH4、CH3—CH3、C(CH3)4及的一氯代物均只有1种,符合题意的烷烃一共有4种。
学科网(北京)股份有限公司
$