2020版新教材高中化学第3章简单的有机化合物第1节第2课时有机化合物的结构特点课件鲁科版必修第二册 37页

第 2 课时　有机化合物的结构特点 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 12 C 与 14 C 互为 同位素 , 金刚石与石墨互为 同素异形体 。 2 . 甲烷与丙烷结构相似 , 分子组成相差 2 个 “CH 2 ” 原子团 , 化学性质也相似。 3 . 烷烃属于饱和烃 , 容易发生 取代 反应。 知识铺垫 新知预习 自主测试 一、官能团 1 . 观察 · 思考 — 模拟除水垢实验 实验结论 : 白醋与柠檬酸均表示出 酸性 , 而乙醇不具有酸性。 知识铺垫 新知预习 自主测试 原因解释 : 三者的结构简式如下 : 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 官能团 像羧基这样 , 比较活泼、容易发生反应并反映着某类有机化合物 共同特性 的 原子 或 原子团 称为官能团。 3 . 部分常见官能团的结构、名称及对应的有机化合物示例 知识铺垫 新知预习 自主测试 4 . 烃的衍生物 醇、羧酸、酯等有机物看作烃分子中的 氢原子 被其他 原子 或 原子团 代替后的产物 , 将这样的有机化合物统称为烃的衍生物。 知识铺垫 新知预习 自主测试 二、同分异构现象和同分异构体 1 . 同分异构现象 两种或多种化合物具有 相同的分子式 却具有不同的 分子结构 的现象 , 叫作同分异构现象。 2 . 同分异构体 分子式 相同而 分子结构 不同的化合物互称为同分异构体。 一般来说 , 烷烃分子中的 碳原子 越多 , 它的同分异构体就越多。例如 , 丁烷有 两 种同分异构体、戊烷有 三 种同分异构体。 【微思考】 互为同分异构体的两种有机物熔、沸点一定相同吗 ? 提示 : 不相同。如分子式为 C 4 H 10 的两种同分异构体的熔、沸点不相同。 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 下列说法中错误的是 ( 　　 ) ① 化学性质相似的有机物是同系物 ② 分子组成相差一个或几个 CH 2 原子团的有机物是同系物 ③ 若烃中碳、氢元素的质量分数相同 , 它们必定是同系物 ④ 互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别 , 但化学性质必定相似 A. ①②③④ B. 只有 ②③ C. 只有 ③④ D. 只有 ①②③ 知识铺垫 新知预习 自主测试 答案 : A 解析 : 互为同系物的有机物结构相似 , 化学性质相似 , 但化学性质相似的有机物不一定是同系物 , ① 错误 ; 分子组成相差若干个 “CH 2 ” 的有机物 , 结构不一定相似 , ② 错误 ;C 2 H 4 与 C 3 H 6 具有相同的最简式 , 碳、氢元素的质量分数相同 , 当 C 2 H 4 为 CH 2 =CH 2 , 而 C 3 H 6 质有差别 , 若为同一类物质 , 则化学性质相似 , 若为不同类物质 , 则化学性质不同 , ④ 错误 , 故选 A 。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 下列物质中互为同分异构体的是 ( 　　 ) 答案 : D 解析 : 同分异构体是具有相同分子式但分子结构不同的化合物的互称 ,D 项中两种物质互为同分异构体。 A 项互为同位素 ,B 项互为同素异形体 ,C 项互为同系物。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质的比较 问题探究 在下列各组物质中 , 按要求将相应的序号填在对应的空格内 : 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 互为同位素的是 　　　　　　 ; 互为同分异构体的是 　　　　　 ; 互为同系物的是 　　　　　　 ; 为同一种物质的是 　　　　　　 。   提示 : 同位素是质子数相同、中子数不同的原子的互称 , ② 符合 ; 同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物 , ④ 符合 ; 同系物是结构相似、组成上相差一个或多个 CH 2 原子团的有机物 , ⑥ 符合 ; ⑤ 中两个分子代表同一种物质。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 “ 五同 ”( 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质 ) 辨析 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 1 (1) 下图表示 4 个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子 , 小棍表示化学键 , 假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。 ① 图中属于烷烃的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( 填序号 )   ② 上图中互为同分异构体的是 :B 与 　　　　　 ;D 与 　　　　　 。 ( 填序号 )   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 有下列各组物质 : 其中 , 属于同分异构体的是 　　　　 , 属于烷烃的是 　　　　 ; 属于同位素的是 　　　　 ; 属于同素异形体的是 　　　　 ; 属于同一种物质的是 　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : (1) ① A 、 C 　 ② E 、 F 、 H 　 G 　 (2)F 　 B 、 D 、 E 、 F A 　 C 　 E 解析 : (1)A 的分子式为 C 4 H l0 ;B 的分子式为 C 4 H 8 , 分子中存在碳碳双键 ;C 的分子式为 C 4 H 10 ;D 的分子式为 C 4 H 6 , 分子中存在碳碳三键 ;E 的分子式为 C 4 H 8 ;F 的分子式为 C 4 H 8 ;G 的分子式为 C 4 H 6 ;H 的 数相同 , 中子数不同 , 二者互为同位素 ; 红磷和白磷都是由磷元素组成的单质 , 它们是同素异形体 ;E 中的两个结构简式表示的是同一种物质 ;F 中两物质的分子式都为 C 6 H 14 , 但它们的结构不同 , 互为同分异构体。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 判断同系物的三个关键 (1)“ 同 ”—— 互为同系物的物质必须属于同一类物质。 (2)“ 似 ”—— 结构相似 , 是指化学键类型相似 , 分子中各原子的结合方式相似。 (3)“ 差 ”—— 组成上相差 n 个 CH 2 原子团 ( n ≥ 1) 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.H 2 和 D 2 互为同位素 B.CH 3 —CH 2 —OH 与 CH 3 —O—CH 3 互为同分异构体 C. 正丁烷和异丁烷是同素异形体 答案 : B 解析 : H 2 和 D 2 是由氢元素的两种核素形成的氢分子 , 不互为同位素 , 故 A 错误 ;CH 3 —CH 2 —OH 与 CH 3 —O—CH 3 分子式相同 , 但结构不同 , 互为同分异构体 , 故 B 正确 ; 正丁烷和异丁烷分子式相同 , 但 相同 , 中子数不同 , 三者互为同位素 , 故 D 错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 同分异构体的理解与判断 问题探究 1 . 同分异构体之间最简式、相对分子质量、各元素的百分含量、熔沸点一定都相同吗 ? 2 . 是否所有的烷烃都有同分异构体 ? 3 . 烷烃所含碳原子数越多 , 同分异构体的数目越多吗 ? 提示 : 1 . 同分异构体的分子式相同 , 所以其最简式、相对分子质量、各元素的百分含量一定是相同的 , 但是熔、沸点不同。 2 . 不是所有的烷烃都有同分异构体 , 甲烷、乙烷和丙烷没有同分异构体。 3 . 烷烃所含碳原子数越多 , 结构越复杂 , 其同分异构体的数目越多。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 同分异构体的书写及判断方法 (1) 烷烃的同分异构体的书写技巧 ——“ 减碳移位法 ” 。 “ 两注意 ”— 选择最长的碳链为主链 , 找出中心对称线 | “ 四顺序 ”— 主链由长到短 , 支链由整到散 , 位置由心到边 , 排布由邻到间 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 如书写 C 6 H 14 的同分异构体 : ① 将分子中的全部碳原子连成直链作为母链。 C—C—C—C—C—C ② 从母链一端取下一个碳原子 ( 即甲基 ) 作为支链 , 剩余的部分作为主链 , 将取下的甲基依次连在主链中心对称线 ( 虚线 ) 一侧的各个碳原子上 ( 包括中心对称线所在的碳原子 ), 此时碳架结构有如下两种 : 注意 : 甲基不能连在 ① 位和 ⑤ 位上 , 否则会使主链上有 6 个碳原子 , 使碳链变长 , ② 位和 ④ 位等效。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 ③ 从母链上取下两个碳原子作为一个支链 ( 乙基 ) 或两个支链 (2 个甲基 ) 依次连在主链中心对称线一侧或两侧的各个碳原子上 , 此时碳架结构有如下两种 : 注意 : ② 位或 ③ 位上不能连乙基 , ① 位和 ④ 位不能连接甲基 , 否则会使主链上的碳原子增多 , 使主链变长。所以 C 6 H 14 共有 5 种同分异构体。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 同分异构体种类的判断。 ① 换元法。某烃可被取代的氢原子有 n 个 , 若其 x 氯代物有 a 种 , 则 ( n-x ) 氯代物也有 a 种。如正丁烷 (C 4 H 10 ) 有 6 种二氯代物 , 则其八氯代物也有 6 种。 ② 等效氢法。等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法 , 其规律有 : a. 分子中同一个碳上的氢原子等效。 b. 同一个碳的甲基上的氢原子等效。如新戊烷 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 c. 同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等 等效氢原子的数目等于一元取代物同分异构体的数目。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 2 (2019 全国 2,13) 分子式为 C 4 H 8 BrCl 的有机物共有 ( 不含立体异构 )( 　　 ) A.8 种 B.10 种 C.12 种 D.14 种 答案 : C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 一般来说 , 碳原子数小于 10 且结构对称的烷烃有以下几种 : 分子中所有连接氢原子的碳原子都是等效的 , 它们的一氯代物就只有一种。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 - 1 某烃具有同分异构体 , 且各同分异构体的一氯代物的种数相同 , 该烃的分子式是 ( 　　 ) A.CH 4 B.C 3 H 8 C.C 4 H 10 D.C 5 H 12 答案 : C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 - 2 下列化合物的一氯代物的数目排列顺序正确的是 ( 　　 ) ① CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 　 ② (CH 3 ) 2 CHCH(CH 3 ) 2 ③ (CH 3 ) 3 CCH 2 CH 3 　 ④ (CH 3 ) 3 CC(CH 3 ) 3 A. ① > ② > ③ > ④ B. ③ = ① > ② > ④ C. ③ > ② > ④ > ① D. ② > ③ = ① > ④ 答案 : B 解析 : 物质 ① 一氯代物的种类为 3 种 , 物质 ② 一氯代物的种类为 2 种 , 物质 ③ 一氯代物的种类为 3 种 , 物质 ④ 一氯代物的种类为 1 种 , 故 B 项正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1 .( 双选 ) 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A. 正丁烷和异丁烷属于同分异构体 B. 分子式为 C 2 H 6 O 的有机化合物性质相同 C. 碳元素的单质只存在金刚石和石墨这两种同素异形体 D. 有机化合物 CH 3 —CH 2 —NO 2 和 H 2 N—CH 2 —COOH 是同分异构体 答案 : AD 解析 : 正丁烷和异丁烷分子式相同、结构不同 , 属于同分异构体 , 故 A 正确 ; 分子式相同 , 结构不一定相同 , 结构决定性质 , 所以分子式为 C 2 H 6 O 的有机化合物性质不一定相同 , 故 B 错误 ; 碳元素的单质除了金刚石和石墨还有 C 60 等 , 故 C 错误 ; 从分子组成和结构上看 , 有机化合物 CH 3 —CH 2 —NO 2 和 H 2 N—CH 2 —COOH 分子式相同 , 而结构不同 , 所以是同分异构体 , 故 D 正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 已知二氯丙烷的同分异构体有四种 , 从而可推知六氯丙烷的同分异构体有 ( 　　 ) A. 三种 B. 四种 C. 五种 D. 六种 答案 : B 解析 : 二氯丙烷是丙烷 (C 3 H 8 ) 分子主链上有两个氢原子被氯原子取代 , 氯原子有四种位置关系 , 则二氯丙烷的同分异构体有四种 ; 六氯丙烷是全氯丙烷 (C 3 Cl 8 ) 分子主链上有两个氯原子被氢原子取代 , 则氢原子有四种位置关系 , 即六氯丙烷的同分异构体有四种。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 青蒿素是抗疟特效药 , 属于萜类化合物 , 如图所示有机物也属于萜类化合物 , 该有机物的一氯取代物有 ( 不含立体异构 ) A.4 种 B.5 种 C.7 种 D.8 种 答案 : C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4 . 如图所示是几种烷烃的球棍模型 , 试回答下列问题 : (1)A 、 B 、 C 三者的关系是 　　　　　　　　 。   (2)A 的分子式为 　　　　　 ,C 的名称为 　　　　　 。   (3) 写出 C 的同分异构体的结构简式 : 　　　　　　　　　　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : (1) 同系物　 (2)C 2 H 6 　正丁烷 解析 : 烷烃由 C 和 H 两种元素组成 , 大球表示 C, 小球表示 H, 其通式为 C n H 2 n +2 , 所以 A 、 B 、 C 的结构简式为 CH 3 CH 3 、 CH 3 CH 2 CH 3 、 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 。 (1) 三者的关系为碳原子数不同的烷烃 , 应属同系物。 (2)C 的名称为正丁烷。 (3) 正丁烷的同分异构体的结构简式为