学年苏教版选修五 有机物的结构 学案.docx
《学年苏教版选修五 有机物的结构 学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年苏教版选修五 有机物的结构 学案.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学年苏教版选修五有机物的结构学案
有机物的结构
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
1．通过有机物中碳原子的成键特点，了解有机物存在异构现象是有机物种类繁多的原因之一；
2．掌握同分异构现象的含义，能判断简单有机物的同分异构体，初步学会同分异构体的书写。
知识点一.有机化合物中碳原子的成键特点
1．碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的最外层有4个电子，很难得到或失去电子，通常以共用电子对的形式与其他原子形成共价键，达到最外层8个电子的稳定结构。
2．由于碳原子的成键特点，在有机物分子中，碳原子总是形成4个共价键，每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子（如氧、氯、氮、硫等）形成4个共价键，而且碳原子之间可以形成单键（C—C）、双键（C＝C）、三键（C≡C）。
多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链，碳链也可以带有支链，还可以结合成碳环，碳链与碳环也可以相互结合，因此，含有原子种类相同，每种原子数目也相同的分子，其原子可能具有多种不同的结合方式，形成具有不同结构的分子。
要点解释：
在有机物分子中，碳原子仅以单键与其他原子形成4个共价键，这样的碳原子称为饱和碳原子，当碳原子以双键或三键与其他原子成键时，这样的碳原子称为不饱和碳原子。
3．表示有机物的组成与结构的几种图式。
种类
实例
含义
应用范围
化学式
CH4、C2H2
（甲烷）（乙炔）
用元素符号表示物质分子组成的式子。
可反映出一个分子中原子的种类和数目
多用于研究分子晶体
最简式
（实验式）
乙烷最简式为CH3，C6H12O6的最简式为CH2O
①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子②由最简式可求最简式量
①有共同组成的物质②离子化合物、原子晶体常用它表示组成
电子式
用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
多用于表示离子型、共价型的物质
结构式
①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型
①多用于研究有机物的性质②能反映有机物的结构，有机反应常用结构式表示
结构简式
（示性式）
CH3—CH3
（乙烷）
结构式的简便写法，着重突出结构特点（官能团）
同“结构式”①
球棍模型
小球表示原子，短棍表示价键
用于表示分子的空间结构（立体形状）
比例模型
用不同体积的小球表示不同原子的大小
用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
特别提示：
（1）写结构简式时，同一碳原子上的相同原子或原子团可以合并，碳链上直接相邻且相同的原子团亦可以合并，如有机物
也可写成（CH3）3C（CH2）2CH3。
（2）有机物的结构简式只能表示有机物中各原子的连接方式．并不能反映有机物的真实结构。
其实有机物的碳链是锯齿形而不是直线形的。
知识点二.有机化合物的同分异构现象
1．化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象叫同分异构现象，具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
2．两化合物互为同分异构体的必备条件有二：
（1）两化合物的分子式应相同。
（2）两化合物的结构应不同（如碳链骨架不同、官能团的位置不同、官能团的种类不同等）。
3．中学阶段必须掌握的异构方式有三种，即碳链异构、位置异构和官能团异构。
常见同分异构现象及形成途径
异构方式
形成途径
示例
碳链异构
碳链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
CH2＝CHCH2CH3与CH3—CH=CH—CH3
官能团异构
官能团种类不同而产生的异构
CH3CH2CHO与
4．此外有机物还具有立体异构现象。
常见的立体异构有顺反异构
当有机物分子中含有碳碳双键且每个双键碳原子所连的另外两个原子或基团不同时，就存在顺反异构现象。
如2-丁烯存在顺反异构体。
5．同分异构体的书写技巧。
（1）书写同分异构体时，必须遵循“价键数守恒”原则，即在有机物分子中，碳原子的价键数为4，氢原子的价键数为1，氧原子的价键数为2，等等。
（2）熟练掌握碳原子数小于7的烷烃和碳原子数小于5的烷基的异构体数目，这对同分异构体的辨认与书写十分重要。
即CH4、C2H6、C3H8、—CH3、—C2H5仅有1种结构；C4H10，—C3H7有2种结构；—C4H9有4种结构（这也是高考中的热门烃基）；C5H12、C6H14、C7H16则依次有3种、5种、9种结构。
（3）烷烃的同分异构体的书写是其他有机物的同分异构体书写的基础。
烷烃的同分异构体的书写方法一般采用“减碳对称法”，可概括为“两注意、三原则、四顺序”。
图示如下：
（5）苯的同系物或苯的衍生物的同分异构体的书写可综合考虑苯环上基团的类别和个数以及基团在苯环上的位置，有序分析即可迅速写出其含苯环的同分异构体来。
（6）书写有机物的同分异构体的步骤是：
首先考虑官能团异构，其次考虑碳链异构，最后考虑位置异构，同时遵循对称性、互补性、有序性原则，即可以无重复、无遗漏地写出所有的同分异构体来。
知识点三.有机物的结构与性质的关系
1．官能团与有机物性质的关系。
有机物的性质由其分子结构来决定，而官能团是决定有机物性质的主要因素。
一种官能团决定了一类有机物的化学特性。
一般地，具有相同的官能团的有机物具有相似的化学性质，有机物含有多个官能团时，也应具有多个官能团的性质。
2．不同基团间的相互影响与有机物性质的关系。
有机化合物分子中的邻近基团间往往会相互影响，这种影响会使有机化合物表现出一些特性。
例如，苯与硝酸发生取代反应的温度是50℃～60℃，而甲苯在约30℃的温度下就能与硝酸发生取代反应。
也就是说，与苯相比，甲苯较易发生取代反应。
这是由于甲基具有推电子作用，它对苯环的影响使得苯环上的某些氢原子更容易被取代。
再如，醇和酚的官能团都是羟基，但由于分子中与羟基相连的烃基不同，使得醇和酚的化学性质也不同；醛和酮的官能团均含羰基，醛羰基上连有氢原子、酮羰基上不连氢原子，使得醛、酮成为两类不同的有机化合物。
类型一：
有机物碳原子的成键特点
例1下列关于CH3—CH＝CH—C≡C—CF3分子结构的叙述中正确的是（）。
A．6个碳原子有可能都在一条直线上
B．6个碳原子不可能都在一条直线上
C．6个碳原子一定都在同一平面上
D．6个碳原子不可能都在同一平面上
解析：
根据
（1）乙烯分子中的6个原子共平面。
键角120°；
（2）乙炔分子中的4个原子共直线，键角180°，可推知题给有机物的碳链骨架结构如下：
由上面的碳链骨架结构很容易看出：
题给有机物分子中的6个碳原子不可能都在一条直线上，而是一定都在同一平面上。
答案：
B、C
类型二：
同分异构体的辨认与书写
例2结构不同的二甲基氯苯的数目有（）。
A．4种B．5种C．6种D．7种
解析：
本题可采用“有序分析法”解答。
先分析两个甲基在苯环上的异构情况，可得三种结构：
再分析上述3种结构中苯环上加上一个氯原子后的异构情况：
（1）可得
2种同分异构体；
（2）可得
3种同分异构体；（3）可得
1种同分异构体。
因此结论是二甲基氯苯有6种不同的结构（即同分异构体）。
答案：
C
例3．无机物之间、无机物与有机物之间也存在着同分异构体，下列各组物质中。
两者互为同分异构体的是（）。
①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO和CO（NH2）2
③CH3CH2NO2和④
A．①②③B．②③C．②③④D．①②④
解析：
同分异构体的两个要点：
一是分子式相同；二是结构不同。
答案：
B
类型三：
有机物官能团的综合认识
例4.在甲苯中，加入少量酸性KMnO4溶液，振荡后溶液褪色，甲苯被氧化为苯甲酸正确的解释是（）。
A．甲苯分子中碳原子数比苯分子中碳原子数多
B．甲苯分子中苯环受侧链影响而易被氧化
C．甲苯分子中侧链受苯环影响而易被氧化
D．由于苯环和侧链的相互影响，使苯环和侧链同时被氧化
解析：
有机物集团之间相互影响，究竟哪个集团被影响了或者是被活化了，判断的标准是看哪个集团变化了。
题中甲基变成了羧基，显然是苯环活化了甲基或者侧链受苯环影响而容易被氧化。
答案：
C
基础演练
一．选择题
1．（北京市第四中学2014-2015学年高二下学期期末考试化学试题）下列各组物质中，互为同系物的是（）
2．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，其理由是（）。
A．CHCl3只有一种结构B．CH2Cl2只有一种结构
C．CH4是非极性分子D．CH4的四个价键的键长和键能都相等
3．下列有机物分子中，所有的原子不可能在同一平面上的是（）。
A．CH2＝CH—C≡NB．CH2＝CH—CH=CH2
C．
D．CH2＝C—CH＝CH2
4．下列叙述中正确的是（）。
A．相对分子质量相同，结构不同的化合物一定是互为同分异构体的关系
B．结构对称的烷烃，其一氯取代产物必定只有一种结构
C．互为同分异构体的化合物不可能具有相同的结构简式
D．含不同碳原子数的烷烃一定是互为同系物的关系
5．3-甲基戊烷的一氯取代产物的同分异构体有（不考虑立体异构）（）。
A．3种B．4种C．5种D．6种
6．已知化合物B3N3H6（无机苯）与C6H6的分子结构相似，如下图：
则无机苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体数目为（）。
A．2种B．3种C．4种D．5种
7．分子式为C7H16的烷烃中，其结构中含有3个甲基的同分异构体数目是（）。
A．2种B．3种C．4种D．5种
8．能说明苯分子的平面正六边形结构中，碳碳键不是单、双键交替相连的事实是（）。
A．苯的一氯取代产物无同分异构体B．苯的邻位二氯取代产物只有1种
C．苯的间位二氯取代产物只有1种D．苯的对位二氯取代产物只有1种
二．填空题
9．碳原子最外层含有________个电子，1个碳原子可以跟其他非金属原子形成________个________键，碳原子之间也能以共价键相结合，形成________键、________键或________键，连接成稳定的长短不一的________或含碳原子数不等的碳环，从而导致有机物种类纷繁，数量庞大。
10．有下列五组物质：
①O2和O3；②
和
；③CH3CH2CH2CH3与
；④
；⑤C2H6与C7H16
（1）________组两种物质互为同位素；
（2）________组两种物质互为同素异形体；
（3）________组两种物质互为同系物；
（4）________组两种物质互为同分异构体；
（5）________组两种物质实质上是同一种物质。
11．有机化学中有多种同分异构现象，其中有顺反异构，例如2-丁烯有下列两种顺反异构体：
（A）中的两个—CH3在双键的同一侧，称为顺式；（B）中的两个—CH3在双键的不同侧，称为反式。
若把其中一个—CH3换成—C2H5，只要在双键同侧，便称顺式，否则为反式。
据此苯丙烯（C9H10）具有（C）和（D）两种位置异构体，其中（C）具有顺式（E）和反式（F）两种异构体，请写出它们的结构简式。
巩固提高
1、（北京市第二中学2014-2015学年高二上
升级会员 