考点17 认识有机化合物（考点归纳）——2023年高中化学学业水平考试专项精讲+测试（人教版2019必修1+必修2）

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考点17  认识有机化合物1．认识有机物中碳原子的成键特点，知道有机化合物分子具有立体结构。2．了解烷烃的结构特点，以及同系物的概念。3．知道有机化合物存在同分异构现象及其同分异构体。4．了解烷烃的物理性质和化学性质，知道取代反应类型。考点一　有机化合物中碳原子的成键特点【温馨提示】有机化合物里的常见元素除了C外，还有H、N、O、X(卤素)，它们原子的最外层分别有1、5、6、7个电子，可形成的共价键数目分别为1、3、2、1。考点二　烷烃的结构1．甲烷的分子结构——正四面体型分子式电子式结构式结构简式分子构型球棍模型空间填充模型CH4 ________ ________CH42．烷烃的组成、结构与命名(1)结构特点烷烃由碳氢两种元素组成，分子中碳原子之间都以________结合，碳原子的剩余价键均与氢原子相结合，使碳原子的化合价都达到“________”。(2)空间构型每个碳原子均处于四个共价键所形成的________的中心，直链烷烃为锯齿状或折线状。(3)组成通式：________ (n≥1)(4)命名方法：①烷烃习惯上用其分子中所含的碳原子数进行命名，称为“某烷”，碳原子数不多于10时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数，碳原子数在10以上时，以汉字数字代表碳原子数，如：C8H18命名为辛烷，C18H38命名为十八烷。②当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如：CH3CH2CH2CH2CH3称为________，称为________，称为________。(4)表示有机物组成和结构的几种形式之间的关系(以乙烷为例)种类实例涵义优点缺点化学式C2H6用元素符号表示物质分子组成的式子反映出分子中原子的种类和数目无法了解有机物的实际结构电子式H用小黑点等符号表示原子最外层电子成键情况的式子能够表明分子的组成、分子里原子间的成键数目、原子是否形成了稳定的电子层结构不能表明分子的几何构型结构式用短线来代替原子间的共用电子对表示出分子的组成和分子里的成键情况不能表示分子的三维空间构型，对较大的分子书写结构式很麻烦结构简式CH3CH3把结构式中表示共价键的“—”删去，把碳原子连接的氢原子与碳原子合并为碳氢原子团书写方便，且仍能表示出分子结构的情况，适用范围也很广无法表示各原子间的空间位置关系球棍模型用球和棍表示原子间的结合方式能够清楚地表示出分子内原子间的化学键数和键型较难绘制比例模型用球表示原子间的连接方式表示出分子内原子的体积相对大小较难绘制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________原子团的有机化合物，如CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。(2)性质：由于同系物组成元素相同，结构相似，组成上相差n个CH2原子团，则化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。4．同分异构体(1)概念：具有相同的________，但具有________________的现象称为同分异构现象，具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。(2)特点①三同：同分异构体的分子式相同，相对分子质量相同，最简式相同，但最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6。②一不同：同分异构体的结构不同，即分子中原子的连接方式不同，同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。(3)书写方法考点三　烷烃的性质1．物理性质(1) 相似性烷烃均为_____色物质，_____溶于水，相对密度均小于_____。(2) 递变规律(随碳原子数n递增)性质变化规律状态常温下含有1～4个碳原子的烃都是_____态，随着碳原子数的增多，逐渐过渡到_____态、_____态沸点随着碳原子数的增多，沸点逐渐________；同分异构体之间，支链越多，沸点________相对密度随着碳原子数的增多，相对密度逐渐增大，密度均比水______水溶性均________于水2．化学性质(与CH4相似)(1)稳定性在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱或酸性高锰酸钾溶液等强化剂都不发生反应。(2)燃烧反应甲烷的燃烧：CH4＋2O2CO2＋2H2O(安静地燃烧，火焰呈________色)烷烃燃烧通式：________________________________________。(3)高温分解①CH4隔绝空气加热至1 000 ℃时，可分解为炭黑和氢气，化学方程式为CH4C＋2H2　。②其它烷烃在较高温度下也会发生分解，如辛烷高温分解的化学方程式为　C8H18C4H8＋C4H10。(4)取代反应①定义：有机物分子的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。②甲烷的取代反应a．实验探究b．产物性质 CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态________均为油状________水溶性都________于水【温馨提示】由于烷烃的卤代反应是连续反应，故无论CH4和Cl2的比例如何，其产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。3．有机物的通性(1)大多数有机物的熔点比较低，且难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂；(2)大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；(3)有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。考向一  有机物的特点【例1】下列关于有机物的说法正确的是(   )A．有机物只能从动植物的有机体中提取B．有机物中一定含有碳、氢、氧三种元素C．所有的有机物都易燃烧D．含碳的化合物不一定是有机物，但有机物都含碳元素【答案】D【解析】A项，有机物不一定要从有机体中获取，它也可用无机物来制取，如氰酸铵制尿素，A错误；B项，有机物中一定含有碳元素，但不一定含有氢、氧元素，如CCl4、CH4均为有机物，B错误；C项，绝大多数有机物易燃烧，但有机物也有不燃烧的物质，如CCl4不仅不能燃烧反而可作灭火剂，C错误；D项，有机物一定含碳元素，但含碳的化合物不一定属于有机物，D正确；故选D。【例2】有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是(    )A．碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个价键B．碳原子间只能形成碳链，不能形成碳环C．在CH4分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同D．在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形【答案】B【解析】A项，碳的原子序数为6，碳原子最外层有4个电子，每个碳原子可形成4个价键，A正确；B项，碳原子间不但能形成碳链，还可以形成碳环，如环丁烷()，B错误；C项，在CH4分子中，形成4个碳氢键，四个碳氢键的键长与键能均相同，C正确；D项，饱和碳与周围四个原子形成四面体结构，因此正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形，D正确；故选B。考向二  甲烷的结构与性质【例3】下列关于甲烷的说法错误的是(    )A．甲烷是最简单的烷烃 B．甲烷是无色无味的气体C．甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．甲烷分子具有正四面体结构【答案】C【解析】A项，甲烷含有1个C和4个H，是最简单的烷烃，A项正确；B项，甲烷是无色无味的气体，B项正确；C项，甲烷为饱和烃，性质稳定，不能被高锰酸钾氧化，即不能使高锰酸钾褪色，C项错误；D项，甲烷为正四面体结构，D项正确；故选C。【例4】甲烷是一重要的工业原料，下列叙述错误的是(    )A．甲烷分子的空间结构呈正四面体形B．甲烷分子中的两个氢原子被氯原子取代后，可形成两种不同结构的分子C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物可用于合成氨工业D．煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体有关，在生产中必须采取通风、禁烟等措施【答案】B【解析】A项，甲烷分子的空间结构呈正四面体形，分子中碳原子与周围4个氢原子各形成1个共价键，A正确；B项，甲烷分子的空间结构呈正四面体形，甲烷分子中的两个氢原子被氯原子取代后，只能形成1种结构的分子，B错误；C项，甲烷是重要的化工原料，其分解产物为炭黑和氢气，可用于合成氨和橡胶工业，C正确；D项，煤矿中含有甲烷气体，甲烷为可燃性气体，煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体有关，在生产中必须采取通风、禁烟等措施，D正确；故选B。考向三  烷烃的结构与性质【例5】下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是(    )A．均能用通式CnH2n＋2来表示B．与所有烷烃互为同素异形体C．它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键D．它们的性质完全相同【答案】A【解析】A项，CH3CH3的分子式为C2H6，的分子式为C4H10，三者均可以用通式CnH2n＋2来表示，A正确；B项，由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，三者均为化合物，其他烷烃也为化合物，不互为同素异形体，B错误；C项，三者都是烷烃，但甲烷中只含C-H极性共价键，不含非极性共价键，C错误；D项，三者都是烷烃，化学性质相似，但熔、沸点等物理性质不相同，D错误；故选A。【例6】常温下，1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，则下列判断正确的是(　　)A．该烷烃的分子式为C5H12B．反应所生成的有机产物能直接使AgNO3溶液褪色C．该烷烃的四氯代物有2种D．反应容器中，一氯代物所占的物质的量分数最大【答案】C【解析】设此烷烃的分子式为CnH2n＋2，由于烷烃在光照条件下和氯气取代时，取代1 mol H消耗1 mol Cl2，根据消耗6 mol Cl2可知，此烷烃中含6个H，即为2n＋2＝6，故n＝2，即此烷烃为乙烷C2H6。A项，此烷烃为乙烷C2H6，错误；B项，氯气和乙烷发生完全取代后生成C2Cl6，是非电解质，不能电离出Cl－，故不能直接和硝酸银溶液反应，错误；C项，该烃共有6个H原子，故其四氯代物种数和二氯代物种数相同，而乙烷的二氯代物有2种，故其四氯代物也有2种，正确；D项，反应产物中HCl的物质的量分数最大，错误。考向四  同系物与同分异构体【例7】下列说法不正确的是(    )A．CH4与CH3CH2CH3互为同系物 B．金刚石和石墨互为同素异形体C．和互为同位素 D．正丁烷与异丁烷互为同分异构体【答案】C【解析】A项，CH4与CH3CH2CH3都是烷烃，组成上相差2个CH2，两者互为同系物，A正确；B项，金刚石和石墨是由碳元素组成的不同的单质，两者互为同素异形体，B正确；C项，质子数相同、中子数不同的核素互为同位素，和是单质，不是核素，C错误；D项，正丁烷与异丁烷分子式相同，都为C4H10，但结构不同，两者互为同分异构体，D正确；故选C。【例8】下列说法正确的是(   )A．的名称为3-甲基丁烷  B．CH3CH2CH2CH2CH3和互为同素异形体C．和为同一物质 D．CH3CH2OH和具有相同的官能团，互为同系物【答案】C【解析】烷烃命名时主链碳原子的排布应以支链距主链链端最近一端开始，A项错误；同素异形体是由同种元素组成的不同单质，而同分异构体是分子式相同而结构不同的物质，B项错误；甲烷的空间结构为正四面体而不是平面型，可用二氯代物只有一种来证明，C项正确；同系物的组成结构相似，而相差一个和若干个“CH2”基团，而题中相差两个羟基，D项错误。1．下列关于有机物的说法正确的是(   )A．凡是含碳元素的化合物都属于有机物B．有机物只含有碳、氢两种元素C．有机物不但存在于动植物体内，而且可以通过人工的方法合成D．燃烧生成CO2和H2O的有机物中一定含有碳、氢、氧三种元素2．有机化合物不仅数量众多，而且分布极广。下列说法正确的是(    )A．含碳、氢、氧三种元素的化合物都是有机物B．甲烷、乙烯、苯都属于烃C．有机物均难溶于水，易溶于有机溶剂D．有机物种类繁多的原因是除含碳元素外，还含有其它多种元素3．下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是平面四边形结构的是(　　)A．CH3Cl只代表一种物质      B．CH2Cl2只代表一种物质C．CHCl3只代表一种物质       D．CCl4只代表一种物质4．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是(　　)A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)CH3C．C(CH3)4 D．CH3CH(CH3)CH2CH35．下列叙述正确的是(    )A．C3H8和C4H10是同系物B．相对分子质量相同，但空间结构不同的分子互为同分异构体C．沸点：正戊烷＜异戊烷＜新戊烷D．正丁烷分子中四个碳原子在一条直线上6．下列说法正确的是(　　)A．同系物具有相同的最简式B．同系物一定是同类物质，化学性质基本相似C．分子组成相差若干个CH2原子团的两种有机物互为同系物D．符合通式CnH2n＋2的不同烃一定互为同系物7．下列有关甲烷与氯气发生取代反应的叙述正确的是(　　)A．甲烷完全转化为一氯甲烷后，一氯甲烷再与氯气取代生成二氯甲烷B．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClC．1 mol甲烷全部生成CCl4，最多消耗2 mol氯气D．每消耗1 mol Cl2必生成1 mol HCl8．常温下，甲、乙、丙、丁四种气态烃分子中所含电子数分别为10、14、16、18，下列关于这四种气态烃的推断正确的是A．四种气态烃中至少有两种互为同分异构体   B．乙和丁互为同系物C．丙分子中所有原子均在同一平面上 D．不能用酸性高锰酸钾溶液鉴别甲和丙9．下列说法正确的是(    )A．的名称为异丁烷B．CH3CH2CH2CH2CH3和互为同素异形体C．和为同一物质D．CH3CH2OH和CH3OCH3互为同系物10．下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。A．      B．    C．    D．(1)甲烷的比例模型是________，甲烷的电子式是__________ (填序号)。(2)写出甲烷与氧气发生反应的化学方程式_______________________ ，该反应的反应类型是________________。(3)甲烷与丙烷互为(________)A．同位素     B．同素异形体     C．同系物     D．同分异构体11．回答下列问题：(1)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，写出2条该实验的实验现象_______、_______。(2)如图表示页岩气中某些烃类的结构模型：①有机物甲的名称为_______，与有机物乙的关系是互为_______(填“同分异构体”、“同系物”或“同素异形体”)。②请你根据甲烷分子的结构推测，有机物乙分子中的所有碳原子_______(填“一定”“可能”或“一定不”)在同一平面内。③某种烷烃在标准状况下的密度为与CO2相同，则该其分子式为_______。④某种烷烃在空气中完全燃烧后生成了8.8g的CO2和5.4g的水，则其分子式为_______，写出计算过程。