1.1.2 有机化合物中的共价键和同分异构现象 -【考点精准练】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）（原卷版）

1.1.1有机化合物中的共价键和同分异构现象核心素养发展目标1.了解有机化合物中共价键的类型，理解键的极性与有机反应的关系。2.理解有机化合物的同分异构现象，学会同分异构体的书写方法，能判断有机物的同分异构体。考点梳理考点1有机化合物中的共价键1．共价键的类型(1)σ键(以甲烷分子中C—H为例)①形成：氢原子的1s轨道与碳原子的一个sp3杂化轨道沿着两个原子核间的键轴，以“头碰头”的形式相互重叠。②特点：通过σ键连接的原子或原子团可绕键轴旋转而不会导致化学键的破坏。(2)π键(以乙烯分子中为例)①形成：在乙烯分子中，两个碳原子均以sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道及另一个碳原子的sp2杂化轨道进行重叠，形成4个C—Hσ键与一个C—Cσ键；两个碳原子未参与杂化的p轨道以“肩并肩”的形式从侧面重叠，形成了π键。②特点：π键的轨道重叠程度比σ键的小，所以不如σ键牢固，比较容易断裂而发生化学反应。通过π键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转。(3)σ、π键个数的计算一般情况下，有机化合物中的单键是σ键，双键中含有一个σ键和一个π键，三键中含有一个σ键和两个π键。2．共价键对有机化合物性质的影响(1)共价键的类型对有机化合物性质的影响π键的轨道重叠程度比σ键的小，比较容易断裂而发生化学反应。例如乙烯和乙炔分子的双键和三键中含有π键，都可以发生加成反应，而甲烷分子中含有C—Hσ键，可发生取代反应。 (2)共价键的极性对有机化合物性质的影响共价键的极性越强，在反应中越容易发生断裂，因此有机化合物的官能团及其邻近的化学键往往是发生化学反应的活性部位。3．共价键的极性与有机反应共价键极性越强，有机反应越容易发生。(1)乙醇、H2O与Na反应在反应时，乙醇分子和水分子中的O—H键断裂。同样条件，水与钠反应较剧烈，其原因是乙醇分子中氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱。(2)乙醇与HBr反应反应原理为CH3—CH2—OH＋H—BrCH3CH2—Br＋H2O，反应中乙醇分子中断裂的键是C—O，原因是C—O键极性较强。(3)有机反应相对无机反应，有机反应一般反应速率较小，副反应较多，产物比较复杂。核心突破1．共价键的分类(1)从原子轨道重叠方式分为σ键和π键。(2)从共价键的极性分为极性键和非极性键。(3)从共价键的个数分为单键、双键和三键。2．有机物分子中σ键与π键的判断(1)σ、π键的计算：单键为σ键；双键是1个σ键1个π键；三键是1个σ键2个π键。(2)σ、π键的稳定性：一般σ键比π键稳定，含π键的有机物易发生加成反应。即学即练1.关于化合物，下列叙述错误的是 (    )A.分子间能形成氢键B.分子中既有极性键又有非极性键C.分子中有个键和个键D.该分子在水中的溶解度大于丁烯【答案】AC 【解析】A.该化合物分子中不存在电负性很大的元素相连的氢原子，、电负性差别小，在分子间不能形成氢键，故A错误；          B.分子中含有非极性键，等极性键，故B正确；C.分子中有个、个共个键和个键，故C错误；  D.醛的溶解性大于烯烃，所以该分子在水中的溶解度大于丁烯，故D正确。故选AC。  2.判断正误正确的打“”，错误的打“”。碳原子既可以与碳原子，又可以与其他原子如氢原子形成个共价键。          碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键。          碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键。          与均为正四面体结构分子。          含个的烃中不可能含有个。          有机物分子中一定既有非极性键又有极性键。          有的烃分子中，一个碳原子形成个共价键。          键是由两个轨道“头碰头”重叠形成的。          键是镜像对称的，而键是轴对称的。          乙烷分子中的键全为键，而乙烯分子中含键和键。          分子中含键，而分子中含键。          键比键重叠程度大，形成的共价键强。          两个原子之间形成共价键时，最多有一个键。          气体单质中，一定有键，可能有键。          分子中有一个键，两个键。          【答案】                     【解析】略考点2同分异构现象1．概念：化合物具有相同的分子式，但具有不同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．同分异构体的类型3．构造异构现象举例异构类别实例碳架异构C4H10：CH3—CH2—CH2—CH3正丁烷 异丁烷位置异构C4H8：H2==H—H2—H31-丁烯H3—H==H—H32-丁烯C6H4Cl2：　邻二氯苯间二氯苯对二氯苯官能团异构C2H6O：　乙醇　　　　　　　二甲醚　　　　　　　　4.键线式在表示有机化合物的组成和结构时，将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况和官能团，每个拐点或终点均表示有一个碳原子，这样得到的式子称为键线式。例如：丙烯可表示为，乙醇可表示为。注意：1.有机化合物键线式书写时的注意事项(1)一般表示含有3个及3个以上碳原子的有机化合物。(2)只忽略C—H，其余的化学键不能忽略。(3)碳、氢原子不标注，其余原子必须标注(含羟基、醛基和羧基中的氢原子)。(4)由键线式写分子式时不能忘记两端的碳原子。2．有机化合物组成和结构的几种表达式转换关系 核心突破1．同分异构体的书写方法(1)减碳法(碳链异构)可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布对邻间。下面以C7H16为例，写出它的同分异构体：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。甲基可连在2,3号碳原子上：，根据碳链中心对称，将—CH3连在对称轴的右侧就会与左侧连接方式重复。③再从主链上去掉一个碳原子，可形成一个—CH2CH3或两个—CH3，即主链变为。当取代基为—CH2CH3时，由对称关系只能接在3号碳原子上。当取代基为两个甲基时，在主链上先定一个甲基，按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲基，注意不要重复。即两个甲基可分别连接的碳原子号码是：2和2、2和3、2和4、3和3。(2)取代法(适用于醇、卤代烃异构)先碳链异构，后位置异构。如书写分子式为C5H12O的醇的同分异构体。如下(数字即为—OH接入后的位置，即这样的醇合计为8种)：(3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等)先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团插入碳链中。如书写分子式为C4H8的烯烃的同分异构体(插入双键)，双键可分别在①、②、③号位置： 2．同分异构体数目的确定(1)烃基数确定一取代产物数目—CH3、—C2H5各1种；—C3H7：2种；—C4H9：4种；—C5H11：8种。(2)替代法如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H替代Cl)。(3)等效氢法①同一甲基上的氢原子是等效的。②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。(4)组合法：的苯环的一氯代物有3×4＝12种。即学即练1.某烃、的结构简式如图所示。下列说法正确的是(    )A.和与环己烷互为同系物B.与甲苯互为同分异构体C.的分子式为D.的一氯代物有种2.农历年是猪年，猪年大吉豪猪烯，其因键线式形状宛如一只带刺的豪猪而得名，其键线式如图所示。下列有关豪猪烯的说法正确的是 (    )A.与乙烯互为同系物，能与完全加成B.分子式为：，可以形成芳香烃类同分异构体C.所有原子不可能都处于同一平面，最多个原子共平面D.能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其二氯代物有种3.下列各组物质，属于官能团异构的是(    )A.和B.和C.和D. 和4.分子式为的有机物，在稀硫酸中经加热转化为一种与丙酸丙酯互为同分异构体的酸性物质，同时生成另一种物质，若不考虑立体异构，则的结构最多有(    )A.种B.种C.种D.种5.三种有机物的结构简式如图，请回答下列问题：的分子式为_________；三者的关系是__________。上述三种物质中，__________填序号，下同的一氯代物有种；能使溴的四氯化碳溶液褪色的有__________。有机物最多能有__________个碳原子共面。写出满足下列条件的同分异构体的结构简式：__________。(ⅰ)含有苯环(ⅱ)核磁共振氢谱图中有两组峰，峰面积之比为分层训练夯实基础1．有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是A．通过两个共价键B．通过非极性键C．形成四对共用电子对D．通过离子键和共价键2．某同学书写出种结构简式： ①  ②    ③④⑤下列说法不正确的是A．分子式均为B．①⑤互为同分异构体C．②③④为同一物质D．⑤所有碳原子均在同一平面内3．下列表示不正确的是A．氯化钠的电子式：B．二氧化碳的结构式：O=C=OC．乙烷分子的空间填充模型：D．1，3-丁二烯的键线式：4．下列化合物中，与CH3CH2CH2CH3互为同分异构体的是A．CH2=CH2B．CH3CH3C．CH3CH2CH3D．5．下列说法正确的是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．和属于碳架异构6．下列反应中属于加成反应的是A．乙烯使酸性KMnO4溶液褪色B．将四氯化碳滴入碘水中，振荡后水层接近无色C．乙烯使溴水褪色D．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失7．化合物Y是B的同分异构体，遇FeCl3溶液显紫色其核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为3∶2∶2∶1.Y的结构简式为_______。 能力提升1．已知①、②两种物质的结构如图所示，下列说法正确的是A．①和②两种物质的分子式均为B．②的一氯代物只有2种(不考虑立体异构)C．②分子中所有碳原子可能处于同一平面上D．①分子中最多有4个碳原子共直线2．环丙基乙烯(VCP)结构如图所示，关于VCP的说法正确的是A．分子式为C5H6B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．与环戊二烯互为同分异构体D．一溴代物有3种3．按要求填空：(1)写出下列有机化合物含有官能团的名称：__________________________；___________________________。BrCH2CH2NH2___________________________。___________________________。(2)已知有机化合物降冰片二烯的分子结构可表示为。 ①降冰片二烯的分子式为_________________________；②降冰片二烯属于__________________________(填序号)。A．环烃    B．不饱和烃    C．烷烃    D．烯烃(3)键线式表示的物质的分子式：_____________。(4)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，试书写它的结构简式：________________。4．判断下列有机化合物中哪些互为同分异构体，并指出它们各属于何种类型的同分异构____。①CH3－CH2－CH=CH2②③④CH3－CH=CH－CH3⑤CH≡C－CH2－CH2－CH3⑥CH3－CH2－CH2－CH2－CH3⑦⑧CH2=CH－CH=CH－CH35．C()的同分异构体有多种，其中苯环上有一个甲基的酯类化合物有_______种。6．工业上可由环戊二烯制备金刚烷()，途径如下：请回答下列问题：(1)环戊二烯分子中有_______个饱和碳原子；(2)金刚烷的分子式为_______，已知金刚烷的分子结构中有4个，其4个碳原子相当于占据了一个正四面体的4个顶点，则金刚烷的一氯取代物有_______种；(3)1，3-丁二烯与丙烯间也能发生类似于环戊二烯→二聚环戊二烯的反应，用“键线式”表示该产物的结构_______。培优专练1．南开大学团队高效手性螺环催化剂的发现，获得国家自然科学一等奖。下面为两种简单碳螺环化合物，相关的说法正确的是 A．高效手性螺环催化剂中所有碳原子不可能处于同一平面B．螺庚烷的二氯代物有4种C．螺辛烷化学式为C7H14D．的名称为螺壬烷2．下列分子中所有原子不可能共平面的是(　　)A．B．CF2=CF2C．CH≡C—CH=CH2D．3．下列有关卤代烃同分异构体的数目判断错误的是有机物同分异构体数目A分子式为C5H11Cl8B分子式为C8H8I2的芳香族化合物，核磁共振氢谱只有一组峰6C分子式为C4H8Br29D分子式为C4H8ClF12A．AB．BC．CD．D4．下列说法正确的是(均不考虑立体异构)A．和互为同分异构体B．的一氯代物有7种C．(CH3)2CHCHClCH3的同分异构体有7种 D．分子式为C4H8O2且官能团与相同的物质共有5种5．F的同系物X比F的相对分子质量少14，X的同分异构体同时满足下列条件：①能发生银镜反应，②芳香族化合物，共有_______种(不考虑立体异构)，其中核磁共振为4组峰，且峰面积之比为6∶2∶1∶1的结构简式是_______(任写一种)。6．D()的同分异构体中，满足下列条件的有_______种(不考虑立体异构)。a.含有苯环    b.含有-NH2c.既能发生水解反应，又能发生银镜反应