2019年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題9.1 重要的烴、化石燃料(講).doc
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專題9.1 重要的烴、化石燃料 1、了解甲烷、乙烯、苯等有機(jī)化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2、了解取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、聚合反應(yīng)等有機(jī)反應(yīng)類型。 3、了解有機(jī)化合物中碳的成鍵特征。 4、了解煤、石油、天然氣綜合利用的意義。 5、了解常見高分子材料的合成反應(yīng)及重要應(yīng)用。 6、了解有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象,能正確書寫簡(jiǎn)單有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體。 一、重要的烴 1.有機(jī)化合物 (1)概念:通常把含有碳元素的化合物稱為有機(jī)物。 【注意】碳的氧化物、碳酸以及碳酸鹽等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)和無機(jī)化合物相似,為屬于無機(jī)物。 (2)碳原子的成鍵特點(diǎn):碳原子最外層有4個(gè)電子,不易得到或失去電子而形成陰離子或陽離子,碳原子通過共價(jià)鍵與氫、氮、氧、硫等元素的原子形成共價(jià)化合物;碳原子與碳原子之間也可以形成單鍵、雙鍵、三鍵,既可結(jié)合成鏈狀,也可結(jié)合成環(huán)狀。 (3)烴 ①概念:分子中只含有碳、氫兩種元素的有機(jī)物。最簡(jiǎn)單的烴是甲烷。 ②分類:按碳骨架分 2.甲烷、乙烯、苯的比較 甲烷 乙烯 苯 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 碳原子間以單鍵結(jié)合成鏈狀,剩余的價(jià)鍵被氫原子“飽和” 分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵 苯環(huán)含有介于單鍵和雙鍵之間的獨(dú)特的鍵 分子形狀 正四面體 平面形 平面六邊形 物理性質(zhì) 無色氣體,難溶于水 無色特殊氣味透明液體,密度比水小,難溶于水 3.三種烴的化學(xué)性質(zhì) (1)甲烷(CH4) ①穩(wěn)定性:與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑等一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 ②燃燒反應(yīng):化學(xué)方程式為CH4+2O2CO2+2H2O。 ③取代反應(yīng):在光照條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng),第一步反應(yīng)的方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl,繼續(xù)反應(yīng)依次又生成了CH2Cl2、CHCl3、CCl4。 (2)乙烯(CH2==CH2) ①燃燒:CH2==CH2+3O22CO2+2H2O。(火焰明亮且伴有黑煙) ② ③加聚反應(yīng):nCH2==CH2 CH2—CH2 。 (3)苯(C6H6) ①燃燒: 2C6H6+15O212CO2+6H2O。(火焰明亮,帶濃煙) ②取代反應(yīng): 苯與液溴的取代反應(yīng): ; 苯的硝化反應(yīng): 濃H2SO4。 ③加成反應(yīng): 一定條件下與H2加成: 。 4.烷烴 (1)烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 通式 CnH2n+2(n≥1) 結(jié)構(gòu) 鏈狀(可帶支鏈)分子中碳原子呈鋸齒狀排列;碳原子間以單鍵相連,其余價(jià)鍵均被氫原子飽和 特點(diǎn) 一個(gè)碳原子與相鄰四個(gè)原子構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu);1 mol CnH2n+2含共價(jià)鍵的數(shù)目是(3n+1)NA 物理性質(zhì) 密度:隨著分子中的碳原子數(shù)的增加而增大,但都小于水的密度 熔沸點(diǎn):隨分子中的碳原子數(shù)的增加而升高 狀態(tài):氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài),碳原子數(shù)小于5的烷烴常溫下呈氣態(tài) 化學(xué)性質(zhì) 取代反應(yīng);氧化反應(yīng)(燃燒);分解反應(yīng)(高溫裂解) (2)烷烴的習(xí)慣命名法 ①當(dāng)碳原子數(shù)n≤10時(shí),用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;當(dāng)n>10時(shí),用漢字?jǐn)?shù)字表示。 ②當(dāng)碳原子數(shù)n相同時(shí),用正、異、新來區(qū)別。 如:CH3CH2CH2CH2CH3稱為正戊烷,(CH3)2CHCH2CH3稱為異戊烷,C(CH3)4稱為新戊烷。 【典型例題1】【湖南衡陽2018屆高三上學(xué)期期末】檸檬烯是一種食用香料,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖,有關(guān)檸檬烯的分析不正確的是 ( ) A. 它的一氯代物有8種 B. 一定條件下,它分別可以發(fā)生加成、取代、氧化、水解反應(yīng) C. 它所含的碳原子不在同一平面 D. 1mol該有機(jī)物最多可以跟2molH2加成 【答案】B 【點(diǎn)評(píng)】本題考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查,解題關(guān)鍵:把握有機(jī)物的官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系,注意結(jié)構(gòu)對(duì)稱性分析。選項(xiàng)A為難點(diǎn),分子中含8種H,則檸檬烯的一氯代物有8種。 【遷移訓(xùn)練1】【福建莆田六中2019屆高三9月月考】下列關(guān)于有機(jī)物的說法正確的是 ( ) A.聚乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色 B.用水可以分離苯和溴苯的混合物 C.聚氯乙烯的單體是CH2=CHCl,該單體的某些化學(xué)性質(zhì)與乙烯相似 D.與H2加成反應(yīng)生成異戊烷的物質(zhì)一定是烯烴 【答案】C 【解析】A.乙烯發(fā)生加聚生成聚乙烯,結(jié)構(gòu)中不能存在碳碳雙鍵,不能和溴發(fā)生加成反應(yīng)導(dǎo)致溴的四氯化碳溶液褪色,A錯(cuò)誤;B.苯和溴苯互溶,且二者均不溶于水,不能用水分離苯和溴苯的混合物,B錯(cuò)誤;C.聚氯乙烯的單體是CH2=CHCl,該分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵,與乙烯(CH2=CH2)的某些化學(xué)性質(zhì)相似,C正確;D.3-甲基-1-丁炔與H2加成反應(yīng)也可以生成異戊烷,不一定是烯烴,D錯(cuò)誤;正確選項(xiàng)C。 二、有機(jī)反應(yīng)類型 反應(yīng)類型 取代反應(yīng) 加成反應(yīng) 加聚反應(yīng) 概念 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng) 有機(jī)物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng) 由不飽和的相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物分子的反應(yīng) 碳碳鍵的變化 斷舊鍵形成新鍵 不飽和鍵打開 不飽和鍵打開 反應(yīng)前后分子數(shù)目 一般相等 減少 減少 反應(yīng)特點(diǎn) 可發(fā)生分步取代反應(yīng) 有時(shí)只有一種加成方式,有時(shí)也有多種加成方式 反應(yīng)一般為單方向進(jìn)行,一般不可逆 實(shí)例 CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH2===CH2+H2OCH3CH2OH nCH2===CH2CH2—CH2 【歸納總結(jié)】輕松突破取代反應(yīng)、加成反應(yīng) (1)加成反應(yīng)的特點(diǎn)是:“斷一,加二,都進(jìn)來”?!皵嘁弧笔侵鸽p鍵中的一個(gè)不穩(wěn)定鍵斷裂;“加二”是指加上兩個(gè)其他原子或原子團(tuán),一定分別加在兩個(gè)不飽和碳原子上,此反應(yīng)類似無機(jī)反應(yīng)中的化合反應(yīng),理論上原子利用率為100%。 (2)取代反應(yīng)的特點(diǎn)是“上一下一,有進(jìn)有出”,類似無機(jī)反應(yīng)中的復(fù)分解反應(yīng),注意在書寫化學(xué)方程式時(shí),防止漏寫產(chǎn)物中的小分子,如苯的硝化反應(yīng)中生成的水。 【典型例題2】【天津一中2018屆期中】下列反應(yīng)中前者屬于取代反應(yīng),后者屬于加成反應(yīng)的是 ( ) A.甲烷與氯氣混合后光照反應(yīng);乙烯使酸性高錳酸鉀溶液的褪色 B.乙烯與溴的四氯化碳溶液反應(yīng);苯與氫氣在一定條件下反應(yīng)生成環(huán)己烷 C.苯滴入濃硝酸和濃硫酸的混合液中,有油狀液體生成;乙烯與水生成乙醇的反應(yīng) D.在苯中滴入溴水,使溴水褪色;乙烯與氯化氫反應(yīng)制取氯乙烷 【答案】C 【點(diǎn)評(píng)】有機(jī)物分子中的不飽和鍵斷裂,斷鍵原子與其它原子或原子團(tuán)相結(jié)合,生成新的化合物的反應(yīng)是加成反應(yīng);有機(jī)物中的原子或原子團(tuán)被其它的原子或原子團(tuán)所代替生成新的化合物的反應(yīng)叫取代反應(yīng),掌握、理解好兩個(gè)概念,才能更好的應(yīng)用。 【遷移訓(xùn)練2】【廣東省普通高中2019屆9月月考】對(duì)下列有機(jī)反應(yīng)類型的認(rèn)識(shí)中,錯(cuò)誤的是 ( ) A.;取代反應(yīng) B. CH2=CH2+ Br2 ——→CH2Br-CH2 Br;加成反應(yīng) C. CH4+ Cl2CH3Cl + HCl ;置換反應(yīng) D.;酯化反應(yīng) 【答案】C 【解析】A.是苯的硝化反應(yīng),所以取代反應(yīng),正確;B.是乙烯與單質(zhì)溴的加成反應(yīng),正確;C.是甲烷的取代反應(yīng),不是置換反應(yīng),錯(cuò)誤;D.是乙酸與乙醇的酯化反應(yīng),也屬于取代反應(yīng),正確。 三、碳的成鍵特征與同分異構(gòu)體 1.有機(jī)物中碳原子的成鍵特征 (1)碳原子的最外層有4個(gè)電子,可與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,而且碳碳原子之間也能相互形成共價(jià)鍵; (2)碳原子不僅可以形成單鍵,還可以形成雙鍵或三鍵; (3)多個(gè)碳原子可以相互結(jié)合形成碳鏈,也可以形成碳環(huán),碳鏈或碳環(huán)上還可以連有支鏈。 2.同系物 (1)定義:結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。 (2)烷烴同系物:分子式都符合CnH2n+2,如CH4、CH3CH3、互為同系物。 (3)同系物的化學(xué)性質(zhì)相似,物理性質(zhì)呈現(xiàn)一定的遞變規(guī)律。 3.同分異構(gòu)體 (1)具有相同的分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的化合物互稱為同分異構(gòu)體。 (2)常見烷烴的同分異構(gòu)體 甲烷、乙烷、丙烷無同分異構(gòu)現(xiàn)象;丁烷的同分異構(gòu)體有2種;戊烷的同分異構(gòu)體有3種。 4.有機(jī)物結(jié)構(gòu)的表示方法 種類 實(shí)例 含義 分子式 C2H4 用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子組成的式子,可反映出一個(gè)分子中原子的種類和數(shù)目 最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式) CH2 ①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子 ②由最簡(jiǎn)式可求最簡(jiǎn)式量 ③分子式是最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍 電子式 用“”或“”表示原子最外層電子成鍵情況的式子 結(jié)構(gòu)式 ①具有化學(xué)式所能表示的意義,能反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu) ②表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子,但不表示空間構(gòu)型 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH2===CH2 結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫法,著重突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(官能團(tuán)) 球棍模型 小球表示原子,短棍表示價(jià)鍵(單鍵、雙鍵或三鍵) 比例模型 用不同體積的小球表示不同大小的原子 【拓展視野】鍵線式:碳碳鍵用線段來體現(xiàn)。拐點(diǎn)或端點(diǎn)表示碳原子,碳原子上的氫原子不必標(biāo)出,其他原子及其他原子上的氫原子都要指明。 例如:丙烯、正丙醇的鍵線式分別為、。 【典型例題3】【黑龍江哈爾濱六中2018屆期末】環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的化合物稱為螺環(huán)化合物,螺[2,2]戊烷()是最簡(jiǎn)單的一種。下列關(guān)于該化合物的說法錯(cuò)誤的是 ( ) A.與環(huán)戊烯互為同分異構(gòu)體 B.二氯代物超過兩種 C.所有碳原子均處同一平面 D.此物質(zhì)分子式為C5H8 【答案】C 解析:螺[2,2]戊烷的分子式為C5H8,環(huán)戊烯的分子式也是C5H8,結(jié)構(gòu)不同,互為同分異構(gòu)體,A正確;分子中的8個(gè)氫原子完全相同,二氯代物中可以取代同一個(gè)碳原子上的氫原子,也可以是相鄰碳原子上或者不相鄰的碳原子上,因此其二氯代物超過兩種,B正確;由于分子中4個(gè)碳原子均是飽和碳原子,而與飽和碳原子相連的4個(gè)原子一定構(gòu)成四面體,所以分子中所有碳原子不可能均處在同一平面上,C錯(cuò)誤;戊烷比螺[2,2]戊烷多4個(gè)氫原子,所以生成1 molC5H12至少需要2 molH2,D正確。 答案選C。 【點(diǎn)評(píng)】把握有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、同分異構(gòu)體的判斷為解答的關(guān)鍵,選項(xiàng)B與C是解答的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)于二元取代物同分異構(gòu)體的數(shù)目判斷,可固定一個(gè)取代基的位置,再移動(dòng)另一取代基的位置以確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。 【遷移訓(xùn)練3】【2018年10月17日《每日一題》一輪復(fù)習(xí)】下列各項(xiàng)均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),但更能反映其真實(shí)情況的是 ( ) A.A B.B C.C D.D 【答案】D 四、化石燃料的綜合利用 1.煤的綜合利用 煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,主要含有碳元素,還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。 (1)煤的干餾 ①原理:把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程。煤的干餾是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程。 ②煤的干餾產(chǎn)物 (2)煤的氣化 將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程,目前主要方法是碳和水蒸氣反應(yīng)制水煤氣。 化學(xué)方程式為C+H2O(g)CO+H2。 (3)煤的液化 ①直接液化:煤+氫氣催化劑液體燃料 ②間接液化:煤+水水煤氣催化劑甲醇等 2.天然氣的綜合利用 (1)天然氣的主要成分是甲烷,它是一種清潔的化石燃料,更是一種重要的化工原料。 (2)天然氣與水蒸氣反應(yīng)制取H2 原理:CH4+H2O(g)高溫CO+3H2。 3.石油的綜合利用 (1)石油的成分 石油主要是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。主要成分是烷烴、環(huán)烷徑和芳香烴。所含元素以碳、氫為主,還有少量N、S、P、O等。 (2)石油的加工 方法 過程 目的 分餾 把原油中各組分分離成沸點(diǎn)不同的分餾產(chǎn)物 獲得各種燃料用油 裂化 把相對(duì)分子質(zhì)量大的烴斷裂成相對(duì)分子質(zhì)量小的烴 得到更多的汽油等輕質(zhì)油 裂解 深度裂化,產(chǎn)物呈氣態(tài) 得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料 4.三大合成材料 (1)三大合成材料是指塑料、合成橡膠和合成纖維。 (2)聚合反應(yīng) 合成聚乙烯的化學(xué)方程式:nCH2===CH2→CH2—CH2, 單體為CH2===CH2,鏈節(jié)為—CH2—CH2—,聚合度為n。 【典型例題4】【山西忻州一中2018屆4月月考】下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是 ( ) A.將煤干餾制得煤焦油和焦炭 B.在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料 C.將煤變?yōu)槊猴炞魅剂? D.將石油裂解制得乙烯等化工原料 【答案】D 【解析】A、將煤干餾制得煤焦油和焦炭,A正確;B、在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料是煤的液化,B正確;C、將石油裂解制得乙烯等化工原料是石油的裂解,C正確;D、將煤變?yōu)槊猴灢皇敲旱木C合利用,D錯(cuò)誤。答案選D。 【點(diǎn)評(píng)】煤的綜合利用包括煤的氣化和液化等,也就是將煤轉(zhuǎn)化為氣體燃料或液體燃料,減少污染物的排放。石油的綜合利用是將石油進(jìn)行分餾、裂化裂解等,得到輕質(zhì)燃料和乙烯等化工原料。注意這些過程是物理變化還是化學(xué)變化,與乙烯等重要產(chǎn)品的性質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系。 【遷移訓(xùn)練4】【江西贛中南五校2018屆高三上學(xué)期第二次聯(lián)考】下列說法中,正確的是 ( ) A.通過石油分餾可以獲得大量的芳香烴 B.石油裂化的目的是為了得到乙烯、丙烯和苯 C.煤的干餾發(fā)生了化學(xué)變化 D.煤中含有苯和甲苯,可以通過先干餾后分餾的方法得到苯和甲苯 【答案】C 考點(diǎn)一:同系物的判斷方法 “一同二差”:通式相同,官能團(tuán)的種類數(shù)目相同;分子組成上至少相差一個(gè)CH2原子團(tuán)。 如:①CH2===CH2與通式相同,官能團(tuán)不同,二者不是同系物。 ②CH3CH2CH2CH3與二者不相差一個(gè)CH2,不是同系物。 ③的環(huán)數(shù)不同,且不相差n個(gè)CH2原子團(tuán),不是同系物。 【典型例題5】【寧夏六盤山高級(jí)中學(xué)2018屆高三上第一次月考】下列物質(zhì)一定屬于同系物的是 ( ) ①②C3H6③④CH2=CH-CH=CH2 ⑤⑥C2H4 ⑦⑧ A.⑦⑧ B.①③ C.④⑦ D.②⑥⑧ 【答案】C 【點(diǎn)評(píng)】同系物是結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的化合物,特別要理解結(jié)構(gòu)相似,結(jié)構(gòu)相似指的是含有元素種類相同,碳的連接方式一樣,含有官能團(tuán)種類和數(shù)目相同,然后再看是不是相差一個(gè)或若干個(gè)“CH2”。 【遷移訓(xùn)練5】【內(nèi)蒙古太仆寺旗寶昌一中2018屆期末】下列各組內(nèi)的物質(zhì)屬于同系物的 ( ) A.CH3CH3 與CH3CH2CH2CH2CH3 B.CH3CH3 與 CH2= CHCH3 C.CH3CH2CH2CH2CH3 與 CH3CH(CH3)CH2CH3 D. 【答案】A 【解析】分析:結(jié)構(gòu)相似、在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的化合物互為同系物,即互為同系物的化合物的官能團(tuán)的種類、個(gè)數(shù)必須相同,據(jù)此分析。 詳解:A、CH3CH3、CH3CH2CH2CH2CH3均為烷烴,故結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán),互為同系物,故A正確;B、CH3-CH3是烷烴,而CH2═CH-CH3為烯烴,故CH3-CH3和CH2═CH-CH3的結(jié)構(gòu)不相似,不互為同系物,故B錯(cuò)誤;C、CH3CH2CH2CH2CH3 與 CH3CH(CH3)CH2CH3的分子式相同而結(jié)構(gòu)不同,故互為同分異構(gòu)體,故C錯(cuò)誤;D、的分子式相同,結(jié)構(gòu)相同,為同一種物質(zhì),故D錯(cuò)誤;故選A。 考點(diǎn)二:同分異構(gòu)體書寫及數(shù)目巧確定 1.同分異構(gòu)體的書寫 (1)減碳法:書寫時(shí)要做到全面避免不重復(fù),具體規(guī)則為主鏈由長(zhǎng)到短,支鏈由整到散,位置由心到邊,排列由同到鄰到間,碳滿四價(jià)。 如:寫出分子式為C7H16的所有有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 經(jīng)判斷,C7H16烷烴。 第一步:寫出最長(zhǎng)碳鏈(只寫出了碳,氫原子根據(jù)“碳滿四價(jià)”補(bǔ)足)。 C—C—C—C—C—C—C 第二步:去掉最長(zhǎng)碳鏈中1個(gè)碳原子作為支鏈 (取代基),余下碳原子作為主鏈,依次找出支鏈在主鏈中的可能位置(↓表示取代基連接在主鏈上碳的位置),注意主鏈結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和等同性(主鏈結(jié)構(gòu)沿虛線對(duì)稱,2與5,3與4處于對(duì)稱位置,甲基連接在1或6將會(huì)和第一步中的結(jié)構(gòu)相同)。 第三步:去掉最長(zhǎng)碳鏈中的兩個(gè)碳原子作為支鏈,出現(xiàn)兩種情況:(1)作為一個(gè)支鏈(乙基)(只能連在3號(hào)碳上,得到1種異構(gòu)體);(2)兩個(gè)碳原子作為 2個(gè)支鏈(兩個(gè)甲基),主鏈結(jié)構(gòu)沿3號(hào)碳原子對(duì)稱, 采取“定一移二”法(將一個(gè)甲基固定在3號(hào)碳原子上后,另一個(gè)甲基可連接在2或3位置得到2種異構(gòu)體,然后將固定在3號(hào)碳原子上的甲基固定在2號(hào)碳原子上,則另一個(gè)甲基可連接在2或4位置得到2種異構(gòu)體。共將得到4種異構(gòu)體)。 第四步:去掉最長(zhǎng)碳鏈中的3個(gè)碳原子作為支鏈,出現(xiàn)三種情況:(1)作為丙基不能產(chǎn)生新的同分異構(gòu)體;(2)作為兩個(gè)支鏈(一個(gè)甲基和一個(gè)乙基),也不能產(chǎn)生新的同分異構(gòu)體;(3)作為三個(gè)支鏈(三個(gè)甲基),得到1種異構(gòu)體。 第五步:最后用氫原子補(bǔ)足碳原子的四個(gè)價(jià)鍵 (2)3個(gè)書寫同分異構(gòu)體的順序: ①烷烴:成直鏈,一條線;摘一碳,掛中間,往邊移,不到端;摘二碳,成乙基;二甲基,同、鄰、間。 ②含官能團(tuán)的有機(jī)物:碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)→官能團(tuán)異構(gòu) ③芳香族化合物:鄰→間→對(duì) (3)限定條件同分異構(gòu)體的書寫 近幾年,高考試題加強(qiáng)了考查有一定限制條件的同分異構(gòu)體的書寫,解答此類題的一般思路如下:① 首先根據(jù)限制條件的范圍,確定有機(jī)物的類別(即官能團(tuán)異構(gòu));② 確定有機(jī)物可能含有的幾種碳鏈結(jié)構(gòu)(即碳鏈異構(gòu));③ 確定有機(jī)物中官能團(tuán)的具體位置(即位置異構(gòu)) 2.一元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷 (1)接入法(適用于烯烴、炔烴、酯、醚、酮類等):所謂“接入法”是將官能團(tuán)拿出,利用降碳法寫出剩余部分的碳鏈異構(gòu),再找官能團(tuán)(相當(dāng)于取代基)在碳鏈上的位置(C和H原子間或C和C原子間),將官能團(tuán)接入,產(chǎn)生位置異構(gòu)。書寫要做到思維有序,如可按照碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)→官能團(tuán)異構(gòu)的順序書寫,也可按照官能團(tuán)異構(gòu)→碳鏈異構(gòu)→官能團(tuán)位置異構(gòu)順序書寫,不管按照哪種方法書寫都必須注意官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和官能團(tuán)位置的等同性,做到不重不漏。 碳鏈異構(gòu):碳骨架(碳原子的連接方式)不同異構(gòu)現(xiàn)象。如書寫C5H10O的醛的同分異構(gòu)體時(shí),將官能團(tuán)—CHO拿出,利用降碳法寫出剩余四個(gè)碳的碳鏈異構(gòu),再找—CHO在碳鏈上的位置,將其插入,產(chǎn)生位置異構(gòu)。共四種。 官能團(tuán)位置異構(gòu):由于官能團(tuán)在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。如書寫C3H8O的 醇的同分異構(gòu)時(shí)易得到CH3CH2CH2OH(1-丙醇) 和CH3CH(OH)CH3(2-丙醇)兩種同分異構(gòu)體;書 寫C4H8的烯烴同分異構(gòu)時(shí)易得到 CH3CH2CH=CH2、 CH3CH=CHCH3 和(CH3)2C=CH2三種同分異構(gòu)體。 官能團(tuán)異構(gòu):由于官能團(tuán)的種類不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。 考慮官能團(tuán)異構(gòu)主要有以下幾種情況,烯烴?環(huán)烷烴,二烯烴?炔烴,飽和一元醇?醚,飽和一元醛?酮,飽和一元羧酸?酯,芳香醇?芳香醚?酚,硝基化合物?氨基酸,葡萄糖?果糖。如,CH3CH2COOH(丙酸)與CH3COOCH3(乙酸甲酯)、CH3CH(OH)CHO(a-羥基丙醛)等是同分異構(gòu)體,但淀粉和纖維素由于n不等,所以不是同分異構(gòu)體。 (2)基團(tuán)法:將有機(jī)物看作由基團(tuán)連接而成,由基團(tuán)的異構(gòu)數(shù)目可推斷有機(jī)物的異構(gòu)體數(shù)目。 如:丁基有四種,C4H9—X和丁醇(看作丁基與羥基或-X連接而成)也有四種,戊醛、戊酸(分別看作丁基跟醛基、羧基連接物)也分別有四種。 (3)對(duì)稱法(又稱等效氫原子法):分子中等效氫原子有如下情況: ①分子中同一個(gè)碳原子上連接的氫原子等效,如甲烷中的4個(gè)氫原子等效。 ②同一個(gè)碳原子上所連接的甲基上的氫原子等效。如新戊烷(可以看作四個(gè)甲基取代了甲烷分子中的四個(gè)氫原子而得),其四個(gè)甲基等效,各甲基上的氫原子完全等效,也就是說新戊烷分子中的12個(gè)H原子是等效的。 ③分子中處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。 利用等效氫原子關(guān)系,可以很容易判斷出有機(jī)物的一元取代物異構(gòu)體數(shù)目。其方法是先觀察分子中互不等效的氫原子有多少種,則一元取代物的結(jié)構(gòu)就有多少種。如新戊烷(2,2,3,3-四甲基丁烷)的 一氯代物只有一種,丙烷的一氯代物有2種(CH3-CH2-CH3中兩個(gè)甲基上的6個(gè)H原子等效,亞甲基上的二個(gè)氫原子等效,分子中共2種不等效H原子) 3.二元取代物或多元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷 (1)定一移一(或定二移一)法:對(duì)于二元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷,可固定一個(gè)取代基的位置,再移動(dòng)另一取代基的位置以確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。 (2)換元法:將有機(jī)物分子中的不同原子或基團(tuán)換元思考。 如:乙烷分子中共有6個(gè)H原子,若有一個(gè)H 原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一種結(jié)構(gòu),那么五氯乙烷有多少種?假設(shè)把五氣乙烷分子中的Cl看作H原子,時(shí)H原子看成Cl原子,其情況跟一氯乙烷完全相同,故五氯乙烷也有一種結(jié)構(gòu)。 (3)組合法:對(duì)于環(huán)狀的多取代化合物,可以先將環(huán)畫出來,然后依次將不同的官能團(tuán)連接在環(huán)上得到不同數(shù)目的異構(gòu)體,最后將各種異構(gòu)體數(shù)目相組合即可得到答案。如三種不同的基團(tuán)(一X、一Y、一 Z),若同時(shí)分別取代苯環(huán)上的三個(gè)氫原子,能生成的同分異構(gòu)體數(shù)目,可以如下解析:鄰位3種,XYZ、 XZY、ZXY;鄰間位 6 種,XY-Z、XZ-Y、YX-Z、 YZ-X、ZX-Y、ZY-X;間位 1 種,X-Y-Z,共有 10種。 (4)增減法:對(duì)于酯類的同分異構(gòu)體的書寫和數(shù)目判斷,一般采用增減碳原子的方法,即酯中酸和醇部位總的碳原子數(shù)是一定的,酸部位每增加一個(gè)碳原子,醇部位就減少一個(gè)碳原子,如分子式為C7H14O2 且屬于酯類的同分異構(gòu)體的種類的判斷,就可采用這種方法,甲酸酯(HCOOC6H13)有16種(—C6H13有16種),乙酸酯(CH3COOC5H11)有8種,丙酸酯 (C2H5COOC4H9 )有 4 種,丁酸酯(C3 H7COOC3 H7) 有4種,戊酸乙酯(C4H9COOC2H5)有4種,己酸甲酯(C5H11COOCH3)有8種,共計(jì)44種。 【典型例題6】【遼寧丹東2018屆高三一?!恳阎湡NA 的分子式為C6Hx,它與足量的溴水反應(yīng)生成C6HxBr2,該生成物中含有兩個(gè)甲基,則滿足上述條件(不考慮立體異構(gòu))的鏈烴A的結(jié)構(gòu)有 ( ) A. 5種 B. 6種 C. 7種 D. 9種 【答案】B 【點(diǎn)評(píng)】注意同分異構(gòu)體的書寫步驟:書寫同分異構(gòu)體時(shí),首先判斷該有機(jī)物是否有類別異構(gòu);就每一類物質(zhì),先寫出碳鏈異構(gòu)體,再寫出官能團(tuán)的位置異構(gòu)體;碳鏈異構(gòu)體按“主鏈由長(zhǎng)到短,支鏈由整到散,位置由心到邊,排列由對(duì)、鄰至間(有多個(gè)取代基時(shí))”的規(guī)律書寫;最后一定要檢查是否有書寫重復(fù)或書寫遺漏,根據(jù)“碳四價(jià)”原理檢查是否有書寫錯(cuò)誤。 【遷移訓(xùn)練6】【備戰(zhàn)2018年高考化學(xué)之高頻考點(diǎn)解密】某含苯環(huán)的有機(jī)物的分子式為C9H12,苯環(huán)上只含一個(gè)側(cè)鏈。在催化劑存在條件下,它與足量氫氣完全反應(yīng),其產(chǎn)物的一氯代物有 ( ) A.11種 B.12種 C.13種 D.14種 【答案】C 【解析】審題時(shí)抓住關(guān)鍵信息:分子式、含苯環(huán)、一個(gè)側(cè)鏈、與氫氣反應(yīng)產(chǎn)物、一氯代物。依題意,C9H12的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有、,與氫氣完全反應(yīng)得到的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、,其一氯代物分別有7種、6種,共13種,故選項(xiàng)C正確。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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