高中化学人教版必修2学案第3章 第1节 课时2 烷烃 同分异构体.docx
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高中化学人教版必修2学案第3章第1节课时2烷烃同分异构体
课时2 烷烃 同分异构体
学习目标：
1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。
2.了解烷烃的物理性质和化学性质。
（重点）3.理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。
（重难点）
[自主预习·探新知]
1．烷烃的组成、结构与性质
（1）分子结构特点
（2）物理性质（随分子中碳原子数增加）
①熔、沸点：
逐渐升高；
②状态：
由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态；
③密度：
逐渐增大且均比水的密度小，难溶于水。
（3）化学性质
烷烃的化学性质与甲烷类似，通常较稳定，与强酸、强碱及强氧化剂不反应，但一定条件下可燃烧，与氯气等发生取代反应。
①烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋（n＋1）H2O。
②取代反应
乙烷在光照下与氯气发生取代反应的化学方程式为（生成一氯代物）C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl。
（4）表示有机物的4种化学用语（以乙烷为例）
①分子式为C2H6
②最简式（实验式）：
CH3
③结构式：
④结构简式：
CH3CH3或CH3—CH3
2．习惯命名法
（1）表示
碳原子数（n）及其表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n＞10
相应数字
（2）举例：
C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷。
（3）碳原子数n相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4H10的两种分子的命名：
无支链时，CH3CH2CH2CH3：
正丁烷。
有支链时，
：
异丁烷。
3．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原子团的物质。
（2）实例：
CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
【提醒】
（1）同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
（2）同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n（n＝1,2,3……）。
4．同分异构体
（1）概念
同分异构现象：
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。
同分异构体：
具有同分异构现象的化合物。
（2）写出C4H10的同分异构体
CH3CH2CH2CH3和
。
（3）戊烷有3种，己烷有5种，庚烷有9种。
[基础自测]
1．判断对错（对的打“√”，错的打“×”）。
（1）烷烃分子结构中均为单键（ ）
（2）含有8个碳原子的烷烃分子式为C8H16（ ）
（3）烷烃的特征反应是在光照下与Cl2发生取代反应（ ）
（4）正丁烷与异丁烷互为同系物，性质相同（ ）
（5）CH2===CH2与
互为同系物（ ）
【答案】
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）×
2．下列各物质：
①O2和O3 ②12C和14C ③C2H6和C3H8
④
（1）互为同位素的是________。
（2）互为同素异形体的是________。
（3）同属于烷烃的是________。
（4）互为同分异构体的是________。
（5）互为同系物的是________。
【答案】
（1）②
（2）① （3）③④ （4）④ （5）③
[合作探究·攻重难]
同系物的判断与性质
[典例导航]
下列各组内的物质不属于同系物的是（双选）（ ）
【思路点拨】 同系物的两要点
CD [虽然A中的3个选项有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，在分子组成上分别相差一个CH2原子团，故为同系物；B选项中的3种物质均只含一个碳碳双键、在分子组成上分别相差一个CH2原子团，也属于同系物；C中
和C
子式相同，结构不同，是同分异构体；D中3种物质互为同分异构体。
]
（1）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。
（2）同系物判断的几个“一定”和“不一定”
①同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。
②同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。
③同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。
④同系物的相对分子质量一定不相同。
[对点训练]
1．下列说法中错误的是（ ）
①化学性质相似的有机物一定是同系物 ②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 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
A．①②③④ B．只有②③
C．只有③④D．只有①②③
D [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，④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，①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，②③错误，故选D。
]
2．下列各对物质中，互为同系物的是（ ）
A．CH4、C2H4B．CH4、C2H5OH
C．C2H6、C3H8D．CH3COOH、C3H6
C [A、B、D在组成上均不是相差“CH2”。
]
同分异构体的判断与书写
[问题思考]
（1）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、C2H4，它们不是同分异构体。
（2）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、CH3CH===CHCH3和
分子中碳元素和氢元素的质量分数均为85.7%和14.3%，但它们不是同分异构体。
（3）CH3—CH===CH2与
互为同分异构体吗？
同分异构体的化学性质一定相同吗？
【提示】 二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式不同，结构不同，是同分异构体；同分异构体可能是不同类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。
（4）CH3CH2CH2CH3的一氯代物有哪几种？
【提示】
（5）CH3CH2CH3的二氯代物有哪几种？
【提示】 CHCl2CH2CH3、CH3CCl2CH3、
（1）同分异构体的判断方法——“一同一不同”：
①分子式必须相同。
注意是分子式相同，不是相对分子质量相同。
相对分子质量相同、结构不同的化合物不一定是同分异构体。
如C2H4O和CO2；C2H4和CO；C8H18和C17H14O等。
②结构不同。
注意从两个方面考虑，一是原子或原子团的连接顺序不同，二是原子的空间排列不同。
（2）烷烃同分异构体的书写——减碳链法：
①遵循的原则。
主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对（位）邻（位）到间（位）。
②书写的步骤。
a．先写出碳原子数最多的主链。
b．写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基（—CH3）接在主链某碳原子上。
c．写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基（—CH2CH3）或两个甲基（—CH3）接在主链碳原子上，以此类推。
（3）一卤代烃同分异构体数目的判断——等效氢法
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。
②同一个碳原子上所连接的甲基（—CH3）上的氢原子等效。
③分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等效的。
（4）记住常见同分异构体的数目。
①凡只含有一个碳原子的分子均无同分异构体。
②甲烷、乙烷、新戊烷、苯的一卤代物只有一种。
③丁烷、丙基（—C3H7）有2种，如丙烷的一氯代物有2种。
④戊烷有3种，己烷有5种。
⑤丁基（—C4H9）有4种，如丁烷的一氯代物有4种。
⑥戊基（—C5H11）有8种，如戊烷的一氯代物有8种。
[对点训练]
3．下列说法中正确的是（ ）
A．C3H7Cl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．
互为同分异构体
C [C3H7Cl有2种同分异构体，即
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。
]
4．C4H9Cl的有机物共有多少种（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
B [C4H9—有4种（C—C—C—C—，
，
，
），故C4H9Cl有4种。
]
烷烃的结构特点与性质
[问题思考]
（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）根据乙烷、丙烷、丁烷的分子式和结构式，推测烷烃的分子通式和结构特点。
【提示】 通式为CnH2n＋2，结构特点为：
全是碳碳单键和碳氢键且形状为链状。
（3）根据甲烷的性质，推测丙烷的化学性质有哪些？
【提示】 ①能与O2发生燃烧反应 ②能与Cl2在光照下反应
（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）烷烃的性质
①在光照条件下与卤素单质发生取代反应。
CnH2n＋2＋X2
CnH2n＋1X＋HX
②燃烧反应。
CnH2n＋2＋O2
nCO2＋（n＋1）H2O
③随着碳原子个数的增多，烷烃的熔沸点逐渐升高，分子中大于4个碳原子的烷烃为非气态烷烃。
[对点训练]
5．下列说法正确的是（ ）
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
B [A项中环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知，碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项中n（C）∶n（H）＝1∶3时必为C2H6，一定是乙烷。
]
6．关于CH4和
的叙述正确的是（ ）
A．均能用组成通式CnH2n＋2来表示
B．与所有烷烃互为同素异形体
C．因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D．通常情况下它们都是气态烷烃，均与Cl2发生取代反应
A [二者均为烷烃，互为同系物，化学性质相似，但物理性质不同，后者为液态。
]
[当堂达标·固双基]
1．下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ）
①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 ③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A．①③⑤ B．②③
C．①④D．①②④
C [烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属饱和烃，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，②⑤说法不正确；因分子通式CnH2n＋2中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，③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一，④说法正确。
]
2．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是（ ）
A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固体
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
B [烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，所以B项错。
]
3．下列说法不正确的是（ ）
A．正丁烷与异丁烷的分子式相同，二者互为同分异构体
B．CH3CH2CH3与
互为同系物
C．C3H7Cl的有机物共有3种
D．CH2===CH2与CH3CH===CH2互为同系物
C [C3H7Cl有两种结构：
CH3CH2CH2Cl，
。
]
4．下列物质互为同分异构体的一组是（ ）
A．35Cl和37Cl
B．CH3CH2OH和CH3OCH3
C．O2和O3
D．H2O和H2O2
B [A项，二者互为同位素；C项，二者互为同素异形体；D项，二者为含O、H的两种不同化合物。
]
5．写出下列物质的分子式：
（1）分子中含有14个氢原子的烷烃：
________。
（2）相对分子质量为44的烷烃：
________。
（3）碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃：
________。
（4）含碳元素质量分数约为83.7%的烷烃：
________。
【解析】 根据烷烃的分子通式CnH2n＋2进行推断。
（1）2n＋2＝14，n＝6，其分子式为C6H14。
（2）14n＋2＝44，n＝3，其分子式为C3H8。
（3）n∶（2n＋2）＝2∶5，解得n＝4，其分子式为C4H10。
（4）×100%≈83.7%，解得n≈6，其分子式为C6H14。
【答案】
（1）C6H14
（2）C3H8 （3）C4H10 （4）C6H14
“四同”比较
同位素
同素异形体
同分异构体
同系物
研究对象
核素原子
单质
化合物
有机物
“同”的含义
质子数相同
元素相同
分子式相同
结构相似
“异”的含义
中子数不同
性质不同
结构不同
相差CH2
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