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1、第三章 有机化合物 3.1 最简单的有机化合物甲烷（第4课时）课堂探究探究一同系物的组成与结构特点问题导引1CH2=CHCH3和的组成相同，二者中哪一个与CH2=CH2互为同系物？由此判断：分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗？提示：与CH2=CH2互为同系物的是CH2=CHCH3，因为CH2=CH2和CH2=CHCH3分子中都含有，结构相似，且分子组成上相差一个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含双键，化学键类型不同，结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似，故不一定是同系物。2CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物？为什么？
2、提示：不是。因为同系物在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同，属于同分异构体。3同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？提示：不一定，如CH2=CH2和通式相同，均为CnH2n，再如CH3CH2CH2CH3与通式也相同，但它们均不为同系物，所以具有同一通式的有机物不一定是同系物。4互为同系物的物质，其物理性质和化学性质相同吗？提示：互为同系物的物质，结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，属于同一类物质，其化学性质相似，但物理性质不同。名师精讲1同系物的判断标准(1)分子结构相似即属于同一类物质；(2
3、)分子组成上仅相差一个或若干个CH2原子团。2同系物判断的三个关键点(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CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。3判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，结构可能相似也可能不相似。【例题1】 下列说法中错误的是()化学性质相似的有机物一定是同系物
4、分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物互为同系物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质必定相似ABCD解析：互为同系物的有机物结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的递增，呈规律性变化，正确；化学性质相似的有机物，结构不一定相似，故不一定是同系物，错误；CH2=CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团，碳、氢元素的质量分数均相同，但二者结构不相似，不是同系物，错误。答案：D变式训练1(双选)同系物具有()A相同的相对分子质量B相同的通式C相同的物理性质D相似的化学性质解析：同系物为同一类物质，在分子组成上相差一个或若干个“C
5、H2”原子团，通式相同，物理性质不同，化学性质相似。答案：BD探究二同分异构体问题导引1由同分异构体的概念总结如何判断同分异构体？提示：同分异构体的判断标准为：(1)分子式相同；(2)结构不同。2同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？提示：相对分子质量相同，但分子式不一定相同，如相对分子质量为28的分子有CO、N2等，它们不是同分异构体。3同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等，分子中各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗？提示：各元素的质量分数相同的物质，分子式不一定相同，如CH2=CH2和分子中碳元素和氢元素的质量分数均为85.7%和1
6、4.3%，但它们不是同分异构体。名师精讲1同分异构体概念的理解(1)分子式相同。同分异构体的相对分子质量必相同，反之不成立。如NO和C2H6。不一定属于同一类物质，如与CH2=CHCH3。(2)结构不同。原子或原子团的连接顺序不同。原子的空间排布不同。2简单烷烃的同分异构体数目烷烃分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，C4H10有2种同分异构体，C5H12有3种同分异构体。3有机物种类繁多的原因【例题2】 下列说法中正确的是()AC4H10有3种同分异构体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化学变化D和互为同分异构体
7、解析：C4H10有2种同分异构体，即CH3CH2CH2CH3和；相对分子质量相同，但分子式不一定相同，故相对分子质量相同，结构不同的两种化合物不一定是同分异构体；同分异构体为不同的物质，故它们之间的转化是化学变化；和为同一物质，不是同分异构体。答案：C借题发挥等效氢原子法判断同分异构体要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效；(2)连在同一碳原子上的甲基(CH3)上的氢原子等效；(3)处于对称位置上的氢原子等效，如有两种等效氢，一元取代产物有两种。变式训练2下列互为同分异构体的是()ACH3CH2C
8、H3和B异戊烷和新戊烷C和D甲烷和乙烷解析：同分异构体是分子式相同而结构不同的有机物。A、D中的两种物质的分子式不同，C是同种物质，B符合。答案：B探究三烷烃的结构和性质问题导引1根据甲烷的空间构型，试分析多个碳原子的烷烃中碳链为什么不是直线形而是锯齿状？提示：烷烃分子中碳原子间只能以单键结合成链状，碳原子的其他价键都与氢原子结合，使每个碳原子的价键充分利用达到“饱和”。因碳原子形成的4个单键伸向四面体的4个顶点，故多个碳原子的烷烃中碳链不会呈直线形，而是呈锯齿状。2根据甲烷的化学性质，推测丙烷的化学性质主要有哪些？提示：在光照条件下能和氯气、溴蒸气发生取代反应，能和O2发生燃烧反应。3根据烃
9、的元素组成特点，试分析如何通过烃的燃烧实验，推导出烃的分子式？提示：通过一定量的烃燃烧生成CO2和H2O的量计算出烃、CO2、H2O的定量关系，求出1 mol烃分子中碳、氢原子的物质的量。4结合所学知识，谈谈对有机物的分子式、结构式、结构简式和空间构型表示方式的认识。提示：分子式只能表示分子构成，不能表明分子中各原子的连接方式。结构式能表示出分子中各原子的连接方式，但不能表明分子中各原子的空间位置关系。结构简式只是将结构式中的碳氢键和部分碳碳键省略，将分子中空间位置相同的原子或原子团进行了合并，其意义和效果与结构式相同，只是书写方便了。分子的空间构型是指分子中各原子的空间相对位置的关系。有机化
10、合物中常用比例模型和球棍模型表示。名师精讲1烷烃的结构特点(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，烷烃的含氢量最大。(3)链状：碳原子结合成的链可以是“直链”，也可以含有支链。2常见的呈四面体结构的物质(1)正四面体结构的物质：甲烷、四氯化碳、铵根离子。(2)四面体结构的物质：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷。3烷烃的化学性质烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应，都不能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应。CnH2n2X2CnH2n1XHX(
11、2)燃烧反应。CnH2n2O2nCO2(n1)H2O【例题3】 下列有关烷烃的叙述中，正确的是()在烷烃分子中，所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式为CnH2n2的烃不一定是烷烃所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色ABCD解析：烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，也不能使溴水褪色，说法不正确；因分子通式CnH2n2中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n2的有机物一定是烷烃，说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，说法正确。答案：C易错点拨烷烃的化学性质与CH4相似，光照条件下只能与气态卤素单质发生取代反应，与卤素单质的水溶液不发生反应，液态烷烃(如己烷)只能萃取溴水中的Br2。变式训练3完全燃烧0.2 mol某烃后，将产物依次通过浓硫酸和碱石灰，测得浓硫酸增重21.6 g，碱石灰增重44 g。则该烃的分子式为_，它可能的结构简式为_。解析：答案：C5H12CH3CH2CH2CH2CH3、6
