2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：第七章 有机化合物 Word版含解析 13页

www.ks5u.com 整理与提升 一、同系物、同分异构体概念辨析及其判断 ‎1．同系物 在分析烷烃的通式时发现相邻的烷烃都相差一个CH2原子团。像这种结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2‎ 原子团的物质互称为同系物，例如：甲烷、乙烷、丙烷等互为同系物。这种现象在有机物中很普遍，认识这种规律有利于比较、预测物质的组成和性质。‎ ‎(1)同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。例如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。‎ ‎(2)同系物的组成元素必相同。‎ ‎(3)同系物必符合同一通式。但符合同一通式，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质不一定是同系物，如CH2===CH2(乙烯)和 (环丙烷)。‎ ‎(4)同系物一定具有不同的分子式。‎ 特别提示：①根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如C3H6，可以表示CH2===CH—CH3，也可以表示；‎ ‎②根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体。‎ ‎2．同分异构体 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。‎ ‎(1)“同分”——相同分子式(当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的不一定是同分异构体)；“异构”——结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。‎ ‎(2)同分异构体之间可能是同类物质，也可能属于不同类物质。同分异构体物理性质不同。若属同类物质，化学性质相似，如正丁烷与异丁烷；若属于不同类物质，化学性质不同，如CH2===CH—CH3与。某些无机物中也存在同分异构现象。‎ ‎(3)化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，丁烷(C4H10)有2种同分异构体，戊烷(C5H12)有3种同分异构体，己烷(C6H14)有5种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的主要因素之一。‎ ‎1.下列关于同系物的叙述中，正确的是(　C　)‎ A．某有机物同系物的组成可用通式CnH2n＋4表示 B．C5H12表示的一定是纯净物 C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 D．同系物之间具有相同的化学性质 解析：烷烃是饱和烃，也就是说碳原子结合的H原子最多，烷烃的分子通式为CnH2n＋2，所以烃的分子通式不可能为CnH2n＋4；C5H12有同分异构体，分子式符合C5H12的有机物不止一种，所以C5H12表示的可能是混合物；一个CH2的相对分子质量为14，同系物的分子组成上相差一个或多个CH2原子团，所以C正确；同系物之间化学性质相似。‎ ‎2．同分异构现象是有机化合物中的一种普遍现象，下列有关同分异构体叙述中正确的是(　A　)‎ A．分子式相同而结构式不同的化合物互称同分异构体 B．组成成分相同而结构式不同的物质互称同分异构体 C．互为同分异构体的物质性质相同 D．互为同分异构体的物质性质相异 解析：组成成分相同不一定分子式相同，所以B选项错误；同分异构体的性质可能相似(如正丁烷与异丁烷都属于烷烃，化学性质相似)，也可能相差很大[如乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)]，所以C、D选项均错。‎ 二、烃的代表物分子结构及其性质比较 烃是有机物的母体，是有机物中的一大类物质。烃是指仅由碳、氢两种元素组成的化合物。烃可分为烷烃、烯烃、苯及其同系物等，其典型代表物分别为甲烷、乙烯、苯等。‎ ‎1．烃的代表物分子结构及其性质比较 ‎2.烃的代表物性质与其结构的关系 烷烃分子中各原子均以单键结合，性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂等反应。烯烃、炔烃分子中含有或—C≡C—，因而易发生加成、氧化和加聚反应等。而苯分子中碳碳键是介于单键与双键之间的独特键，因而既能发生取代反应又能发生加成反应。‎ ‎3．分子空间构型的判断 ‎(1)典型分子的空间结构 ‎①甲烷()，正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，分子中的5个原子中任何4个原子都不处于同一平面内，其中任意3个原子在同一平面内。‎ ‎②乙烯()，平面结构，分子中的6个原子处于同一平面内。‎ ‎③苯()，平面结构，分子中的12个原子都处于同一平面内。‎ ‎④乙炔(HC≡CH)，直线型分子，分子中4个原子共直线。‎ ‎(2)对以上基本结构组合成的复杂分子的判断思路 ‎①以上4种分子中的H原子如果被其他原子(如C、O、N、Cl等)所取代，则取代后的分子构型基本不变。‎ ‎②共价单键可以自由旋转，共价双键不能旋转。‎ ‎3．下列有关说法中错误的是(　D　)‎ A．CCl4可以由CH4制得，它可用于萃取碘水中的碘 B．相等的物质的量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同 C．用乙烯与HCl反应来制备氯乙烷比用乙烷与氯气反应更好 D．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此甲烷不能发生氧化反应 解析：A项，CCl4可以由CH4发生取代反应制得，由于它与水互不相溶，而且碘在四氯化碳中的溶解度比水中的大，所以可用于萃取碘水中的碘，正确；B项，由于甲烷和乙烯的分子式中H原子个数相等，所以相等的物质的量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相等，正确；C项，用乙烯与HCl反应来制备氯乙烷产物只有一种，而用乙烷与氯气通过取代反应产生多种产物，纯度不大，因此前者反应更好，正确；D项，甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是甲烷在点燃条件下能被氧气氧化而发生氧化反应，错误。‎ ‎4．(双选)已知C—C键可以绕键轴自由旋转，结构简式为 的烃，下列说法中正确的是(　BD　)‎ A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 B．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上 C．分子中至少有16个碳原子处于同一平面上 D．该烃不属于苯的同系物 解析：在苯分子中的12个原子，一定共平面，此分子中两个苯环以单键相连，单键可以旋转，所以两个苯环不一定共面，但苯环中对角线上的4个碳原子应在一个平面上，因此该分子中至少有11个碳原子处于同一平面上，B项正确，A、C两项不正确；该烃分子结构中有2个苯环，不属于苯的同系物，D项正确。‎ 三、烃完全燃烧的三大规律 ‎1．气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律 ‎(1)若燃烧后生成的水为液态：‎ 由此可见，若燃烧后生成的水为液态，燃烧后气体的体积一定减小，燃烧前后气体体积减小值只与烃分子中的氢原子数有关，与碳原子数无关。‎ ‎(2)若燃烧后生成的水为气态：‎ 则烃分子中氢原子数y 由此可见，若燃烧后生成的水为气态，气体总体积只与氢原子数有关，可能增大，可能不变，也可能减小。‎ ‎2．烃完全燃烧时耗氧量规律 烃燃烧通式为CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O 依上式可得如下规律：‎ ‎(1)物质的量相同的烃，(x＋)越大，耗氧量越多，若两种烃(x＋ ‎)相等，则耗氧量相同。‎ ‎(2)质量相同的烃，越大(含氢量越大)，则耗氧量越多，若两种烃的相等，质量相等时，则耗氧量相同。‎ ‎(3)质量相同的烃，越大(含碳量越大)，则生成的CO2越多，若两种烃的相等，质量相等时，则生成的CO2和H2O的量均相等。‎ ‎3．烃的组成与燃烧生成H2O和CO2的量的关系规律 ‎(1)相同状况下，有机物燃烧后：‎ n(CO2)n(H2O)＝ ‎(2)分子中具有相同碳(或氢)原子数的烃混合，只要混合物总物质的量恒定，完全燃烧后产生的CO2(或H2O)的量也一定是恒定值。‎ ‎5．标准状况下，35 mL某气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，得到140 mL二氧化碳气体，则该烃的分子式为(　B　)‎ A．C5H12 B．C4H10‎ C．C3H6 D．C3H8‎ 解析：相同状况下，气体体积与物质的量成正比。则1 mol 该烷烃完全燃烧可得到4 mol CO2，所以该烷烃分子中碳原子数为4。‎ ‎6．等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气量最多的是(　A　)‎ A．CH4 B．C2H6‎ C．C3H6 D．C6H6‎ 解析：‎12 g碳和‎4 g氢分别完全燃烧都消耗1 mol O2，显然，含氢质量分数越大的烃，等质量时消耗O2越多。故消耗氧气最多的是CH4。‎ ‎7．CO、CH4均为常见的可燃性气体。‎ ‎(1)等体积的CO和CH4‎ 在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是14。‎ ‎(2)‎120 ℃‎、101 kPa下，a mL由CO、CH4组成的混合气体在b mL O2中完全燃烧后，恢复到原温度和压强。‎ ‎①若混合气体与O2恰好完全反应，产生b mL CO2，则混合气体中CH4的体积分数为0.33(保留两位小数)；‎ ‎②若燃烧后气体体积缩小了 mL，则a与b关系的数学表达式是b≥。‎ 解析：(1)完全燃烧后CO→CO2，C的化合价由＋2价升为＋4价，变化2价，而CH4→CO2，C的化合价由－4价升为＋4价，变化8价，因此等体积的CO和CH4完全燃烧转移的电子数之比为28，即14。‎ ‎(2)①设混合气体中CO的体积为x mL，CH4的体积为y mL。则 ‎2CO＋O22CO2‎ ‎ x x CH4＋2O2CO2＋2H2O(g)‎ ‎ y 2y y 2y 根据题意：x＋y＝a，＋2y＝b　解得：y＝ 所以CH4的体积分数为a＝(2b－a)‎3a 由于a mL混合气体产生b mL CO2，根据碳原子守恒得a＝b，故上式(2b－a)‎3a＝，即0.33。‎ ‎②由燃烧方程式可以看出，在题设的条件下CH4燃烧前后体积不变，体积减小是由CO燃烧引起的，设CO体积为x mL，CH4的体积为y mL。则 ‎2CO＋O22CO2　ΔV ‎ 2 1 2 1‎ ‎ x x CH4＋2O2CO2＋2H2O(g)‎ ‎ y 2y y 2y 根据题意，x＋y＝a，＝　则有x＝y＝ 若要保证气体完全燃烧，O2必须足量，即b≥＋2y，即b≥。‎ 四、乙醇、水、碳酸、乙酸中羟基性质比较 ‎　特别提示：应用羟基的活泼性，可以解决有关物质类别推断的题目。解题时可以先从羟基与Na、NaOH、NaHCO3‎ 的反应情况以及量的关系进行比较，最后推断出是醇羟基还是羧基，并分别计算出数目。‎ ‎8．下列物质都能与Na反应放出H2，其产生H2的速率排列顺序正确的是(　D　)‎ ‎①C2H5OH　②CH3COOH(溶液)　③NaCl(溶液)‎ A．①>②>③　　　　　　 B．②>①>③‎ C．③>①>② D．②>③>①‎ 解析：此题考查了Na、K等活泼金属与酸、水、醇反应的特点，这几个反应虽相似，但反应的剧烈程度不同。对于Na、K等活泼金属放入酸溶液中，金属先与酸反应；放入盐溶液中，金属先与水反应。金属钠与CH3CH2OH、CH3COOH和H2O的反应实质都是与H＋的反应，可以确定提供H＋能力：CH3COOH>H2O>CH3CH2OH。‎ ‎9．某有机物A的结构简式为，取足量Na、NaOH和Ba(OH)2分别与等物质的量的A在一定条件下充分反应时，理论上需Na、NaOH和Ba(OH)2三种物质的物质的量之比为421。‎ 解析：在同一化合物中同时存在不同的官能团时，各官能团仍主要体现其本身的性质。即醇羟基只与Na反应，羧基与Na、NaOH、Ba(OH)2都反应。A物质的分子中含有醇羟基、羧基、硝基等，因而A属于多官能团化合物，应兼有各类(醇、羧酸等)物质的化学性质，与钠发生反应的官能团有醇羟基和羧基，故1 mol A能消耗Na 2‎ ‎ mol；与NaOH反应的官能团为羧基，故1 mol A 能消耗NaOH 1 mol；与Ba(OH)2反应的官能团为羧基，故 1 mol A消耗Ba(OH)2 mol。‎