1、 2017年高考化学 有机选修重难点讲解 3.有机化合物的结构特点 1.掌握有机化合物的成键特点。2.掌握有机化合物的同分异构现象。3.掌握有机化合物同分异构体的书写。重点:有机化合物的成键特点,同分异构现象。难点:正确写出有机化合物的同分异构体。1.有机化合物中碳原子的成键特点(1)碳原子的结构及成键特点 碳原子的最外层有4个电子,不易得失电子,易与碳原子或其他原子形成4个共价键。(2)碳原子的结合方式 碳原子和碳原子之间的结合方式有单键()、双键()、三键(CC)。如CH3CH3、CH2 CH2、CHCH。多个碳原子可以相互结合成链状,也可以结合成环状(且可带支链)。如、。碳原子还可以与H
2、、O、N、S、P等多种非金属原子形成共价键。如(甲醛)、CH3CH2Cl(氯乙烷)等。(3)甲烷分子中碳原子的成键特点 结构特点:正四面体结构,碳原子居于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,任意两个碳氢键间的夹角为10928。表示方法 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 比例模型 CH4 HCHHH CH4 在有机物分子中,碳原子总是形成4个价键(特征是结构式中碳原子周围有四条短线),如:、或C。请思考:氮原子、氧原子和氯原子一般情况下分别可形成几个价键?答案:氮原子可形成3个价键:、N 或N。氧原子形成2个价键:O或O。卤素原子只形成1个价键:X。由氧元素和氢元素组
3、成的化合物只发现了H2O和H2O2两种,而由碳元素和氢元素组成的化合物目前却有几百万种,你能说出其中的原因吗?答案:二者的差别主要取决于氧原子和碳原子的成键特点。碳原子最外层有4个电子,难以全部失去,也难以得到4个电子,故碳原子之间可以形成单键、双键、三键,也可以成链,还可以成环,它与其他原子之间可通过共价键组成共价化合物。2.有机化合物的同分异构现象(1)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。(2)同分异构体 具有同分异构现象的化合物互为同分异构体,其特点是分子式相同,结构不同。(3)常见同分异构现象的类型 类型 形成途径 示例 碳链异构 碳的骨架不同而产生的异构现象
4、CH3CH2CH2CH3 与 官能团异构 位置异构 官能团位置不同而产生的异构现象 CH2CHCH2CH3 与 CH3CHCHCH3 类型异构 官能团种类不同而产生的异构现象 CH3CH2OH 与CH3OCH3 互为同分异构体的物质相对分子质量一定相同,相对分子质量相同的不同物质也一定互为同分异构体吗?答案:不一定。相对分子质量相同的不同物质可能具有相同的分子式,也可能具有不同的分子式,如CH3COOH与CH3CH2CH2OH,NO2与CH3CH2OH,CO与N2等,它们的相对分子质量均相同,但分子式并不相同,故不互为同分异构体。一、有机物分子结构的表示方法 1.有机物结构的表示方法主要有分子
5、式、结构式、结构简式、电子式、键线式、球棍模型、比例模型等。其中结构简式应用最广泛,需要引起特别注意的是,分析键线式时氢原子数目易出现错误。2.键线式的结构特点:键线式中碳、氢原子均省略不写,但是每个端点和拐点均表示有1个碳原子,且碳原子要满足四价结构,不足部分用氢原子补齐。如的分子式为C10H12。(1)乙烯的结构简式是CH2CH2吗?(2)的结构简式可以写成(CH3)3C(CH2)2CH3吗?答案:(1)不是。乙烯的结构简式是CH2 CH2,在有机物的结构简式中表示碳碳双键的“”、碳碳三键的“”不能省略。(2)可以。写结构简式时,同一个碳原子上的相同原子或原子团可以合并;直接相邻的且相同的
6、原子团亦可以合并。因此,可以写成(CH3)3C(CH2)2CH3。【例1】写出下列有机物对应的分子式、结构简式、键线式。解析:根据分子式写结构简式时,注意应首先判断其物质类型,即通过通式或不饱和度推断其官能团类型,再写出结构简式;键线式要检查其每个碳原子是否满足8电子稳定结构,即每个碳原子形成4个共价键,书写时注意与同一碳原子相连的不同键之间要有一定的夹角,不是笔直的,应呈现波折形;根据键线式写出分子式时,注意每一个拐点、端点都表示有一个碳原子,且相连的氢原子已省略。分子式 结构简式 键线式 C2H4O 答案:分子式 结构简式 键线式 C2H4O 或 CH3CHO C5H8 C9H11NO3
7、2.碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如右图。下列有关该物质的说法正确的是()A.分子式为C3H2O3 B.分子中含6个键 C.分子中只有极性键 D.8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2 解析:由图示可知,该物质的分子式为C3H2O3,A项正确;分子中的碳碳双键和碳氧双键中各有一个键,碳氧单键全部是键(4个),碳氢键也是键(2个),分子中共有8个键,B项错误;分子中的碳氧键和碳氢键都是极性键,而碳碳键是非极性键,C项错误;8.6 g该物质的物质的量为0.1 mol,完全燃烧后得到0.3 mol CO2,在标准状况下的体积是6.72 L,D项未指明是否在标准状况下
8、,D项错误。答案:A 二、同分异构体的书写 1.烷烃减碳对称法:烷烃只存在碳链异构,书写时要注意全面而不重复,下面以书写C7H16的同分异构体为例,具体规则如下:(1)将分子写成直链形式:CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。(2)从直链上去掉一个CH3,依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。可得、。(3)再从主链上去掉一个CH3,可形成一个CH2CH3或两个CH3。当取代基为乙基时,即得。当取代基为两个甲基时,在主链上先定一个甲基,然后按照位置由近到远的顺序依次移动另外一个甲基,注意不要重复,即、。(4)再从主链上去掉一个碳,可形成一个丙基或一个乙基与一个甲基或三个甲基,其中当
9、取代基为一个丙基或一个乙基与一个甲基时写出的同分异构体与前面写出的重复;当取代基为三个甲基时,即。上述书写方法可总结如下:成直链,一条线;摘一碳,挂中间;往边移,不到端;摘多碳,整到散;多支链,同邻间。也可总结为主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边不到端。2.官能团的位置异构先链后位:含有官能团的同分异构体的书写顺序一般为碳链异构官能团位置异构官能团类别异构。以C5H10为例,写出烯烃范围内的同分异构体。书写方法:先写出可能的碳链异构(只写碳骨架),再加上含有的官能团位置。碳链异构:位置异构:用箭头表示双键的位置。位置异构:用箭头表示双键的位置。()中双键的位置有两种:CCCC C、CCC
10、 CC;()中双键的位置有三种:、;()中不可能存在双键,因为碳原子只能形成四个共价键。整理后得C5H10烯烃范围内的同分异构体有 CH3CH2CH2CH CH2、CH3CH2CH CHCH3、。写出符合下列条件的同分异构体:分子中含有一个苯环,且分子式为C8H10。答案:符合条件的同分异构体有以下四种:、。【例2】某化合物的分子式为C5H11Cl,结构分析表明,该分子中有2个CH3,2个CH2,1个和1个Cl,它的可能结构有四种,请写出这4种可能的结构简式:、。思路点拨:分子式为C5H11Cl的化合物可以看成是戊烷C5H12的一氯取代物,而戊烷的同分异构体有3种。将这3种同分异构体分子内的一
11、个氢原子换成一个氯原子后,选出符合题目要求的即可。解析:在分子中用一个氯原子取代一个氢原子,为满足题意只能取代位置碳上的氢,且位置相同,则只有2种结构简式满足题意;在异戊烷中,用一个氯原子取代一个氢原子后,氯代物中满足题意的有位置,取代产物有2种。答案:、1.已知丙烷的二氯代物有4种同分异构体,则其六氯代物的异构体数目为()A.2种B.3种 C.4种D.5种 解析:采用换元法,用氯原子代替氢原子,氢原子代替氯原子,由丙烷的二氯代物有4种同分异构体,可知其六氯代物也有4种同分异构体。答案:C 2.分子式为C4H9Cl的有机物的同分异构体有()A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 解析:丁基有C
12、H3CH2CH2CH2、4种同分异构体,则C4H9Cl有4种同分异构体。答案:D、同分异构体数目的判断方法 1.基元法:例如丁基有4种异构体,则丁醇、戊醛、戊酸等都有4种同分异构体。2.替代法:例如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体,四氯苯也有3种同分异构体(将H与Cl相互替代);又如CH4的一氯代物只有1种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。3.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:同一碳原子上的氢原子等效;同一碳原子上的甲基中的氢原子等效;位于对称位置的碳原子上的氢原子等效。四联苯的一氯代物有()A.3种B.4种 C.5种D.6种 解析:四联苯上下对称,左右对称,共有5种一氯代物,C项正确。答案:C