高中化学3.2.3规律与方法学案新人教版必修2

第3课时规律与方法
[学习目标定位] 建立典型烃的知识结构模型，学会同系物和同分异构体的判断方法，学会有机物分子中原子共面的判断方法。

根据烃的燃烧规律会比较烃的耗氧量，会确定烃的分子组成。

甲烷、乙烯、苯分子结构及其性质比较
一、同系物和同分异构体的判断方法
1．同系物的判断方法
(1)结构相似，组成上相差一个或若干个CH2原子团是判断物质是否是同系物的依据，二者缺一不可。

(2)同系物属于同一类物质。

如甲烷、乙烷同属烷烃。

除烷烃外，其他烃类也存在同系物关系。

(3)同系物具有相同的通式，相对分子质量不同(相差14 n)。

2．同分异构体的判断方法
(1)结构不同，分子式相同是判断化合物是否是同分异构体的依据。

(2)结构不同分两种情况：①属于同类物质但分子中原子的连接顺序不同；②分子式相同但不属于同类型物质；③同分异构体的分子式相同，因此其相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体，如NO和C2H6。

3．烃的一元取代产物同分异构体的判断——等效氢法
烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就有多少，判断等效氢原子的方法有
(1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的。

(2)同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的。

(3)同一分子中处于轴对称或镜面对称位置上的氢原子是等效的。

(4)若烃CxHy的m元取代物有n种同分异构体，则其(y－m)元取代物也有n种同分异构体。

典例1下列各组内的物质不属于同系物的是( )
典例2 在有机物中，一溴代物有两种的是( )
①CH 3CH 2CH 3 ②CH 3—CH 3 ③CH 3CH 2—CH 2CH 3 ④(CH 3)2CH —CH(CH 3)2 A ．①②③ B ．②③④ C ．①②④ D ．①③④ 二、关于有机物分子中原子共面的判断方法 1．典型分子的空间结构
(1)甲烷()，正四面体结构，C 原子居于正四面体的中心，分子中的5个
原子中任何4个原子都不处于同一平面内，其中任意3个原子在同一平面内。

(2)乙烯()，平面结构，分子中的6个原子处于同一平面内。

(3)苯()，平面结构，分子中的12个原子都处于同一平面内。

2．对以上基本结构组合成的复杂分子的判断思路
(1)以上3种分子中的H 原子如果被其他原子(如C 、O 、N 、Cl 等)所取代，则取代后的分子构型基本不变。

(2)共价单键可以自由旋转，共价双键不能旋转。

典例3 在①丙烯 ②氯乙烯 ③苯 ④甲苯四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面的是( )
A ．①②
B ．②③
C ．③④
D ．②④ 三、烃的燃烧规律
根据烃燃烧的化学方程式CnHm ＋(n ＋m 4)O 2――→点燃nCO 2＋m
2
H 2O 可知有如下规律：
(1)等物质的量的烃完全燃烧时，耗氧量的多少决定于________的值，______________的值越大，耗氧量越多。

(2)等质量的烃完全燃烧时，耗氧量的多少决定了氢的质量分数，即m n 的值，m
n 越大，耗
氧量越多。

(3)最简式相同的烃无论以何种比例混合，混合物中碳、氢元素的质量比和质量分数都不变，一定质量的混合烃完全燃烧时消耗O 2的质量不变，生成的CO 2和H 2O 的质量不变。

(4)气态烃完全燃烧时，若温度低于100 ℃，则反应后的气体体积一定减少(1＋m
4)体积，
若温度高于100 ℃时，则有：m ＝4 时，完全燃烧前后气体的体积不变；m ＜4时，完全燃烧后气体的体积________；m ＞4时，完全燃烧后气体的体积________。

典例4 等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的是( ) A ．CH 4 B ．C 2H 6 C ．C 3H 6 D ．C 6H 6
典例5 室温时，某气态烃20 mL ，与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓H 2SO 4，再恢复到室温，原混合气体的体积减小50 mL ，剩余气体再通过苛性钠溶液，体积又减少40 mL 。

求气态烃的化学式。

1．下列烷烃中，进行一氯取代后，最多只能生成三种沸点不同的有机物的是( )
2．已知二氯苯的同分异构体有三种，从而可以推知四氯苯的同分异构体数目是( ) A．2种B．3种
C．4种D．5种
3．下列有机分子中，所有原子不可能处于同一个平面的是( )
4．北京奥运会的“祥云”火炬所用的燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是( )
A．分子中碳原子不在一条直线上
B．光照下能够发生取代反应
C．比丁烷更易液化
D．是石油分馏的一种产品
5．在常温、常压下，取下列四种气态烃各 1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是( )
A．CH4B．C2H6C．C3H8D．C4H10
6．某气态烷烃是20 mL，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气100 mL，该烷烃的化学式是( )
A．C2H6B．C3H8C．C4H10D．C5H12
7．a mL三种气态烃组成的混合物与足量氧气混合，点燃爆炸后，恢复到原来的状态(常温、常压)，体积共缩小2a mL。

则三种烃可能是( )
A．CH4、C2H4、C3H4B．C2H6、C3H6、C4H6
C．CH4、C2H6、C3H8D．C2H4、C2H2、CH4
8．下列各物质中，最简式相同，但既不是同系物，又不是同分异构体的是( )
A．丙烯和环己烷B．乙烯和己烯
C．乙烷和苯D．正丁烷和异丁烷
第3课时规律与方法
知识结构模型
CH4无色无味气体正四面体碳碳单键能不能不能能不能
C2H4无色无味气体平面形碳碳双键能能能不能能
C6H6无色特殊气味液体平面正六边形介于单键和双键之间的特殊的键能不能(但发生萃取) 不能能能
解题规律方法
典例1 C [C选项中的两种物质，一方面结构不相似，前者不属于烃类；另一方面组成上除了相差CH2原子团，前者还多一个氧原子。

其余各选项内的物质均符合同系物的概念。

]
典例2 D [CH3CH2CH3的一溴代物有和
；CH 3CH 2—CH 2CH 3的一溴代物有
CH 2BrCH 2—CH 2CH 3和CH 3CHBr —CH 2CH 3；
(CH 3)2CH —CH(CH 3)2的一溴代物有CHCH 3CH 3CHCH 3CH 2Br 和CHCH 3CH 3CBrCH 3CH 3；而CH 3—CH 3
的一溴代物只有CH 3—CH 2Br 一种。

]
典例3 B [在①丙烯CH 2===CH —CH 3和④甲苯C 6H 5—CH 3中，—CH 3是空间立体结构(与甲烷类似)，这四个原子不在同一平面上；②氯乙烯和乙烯相同，是六原子共面结构；③苯是十二个原子共面。

]
三、(1)n ＋m 4 n ＋m
4
(4)减小 增大
典例4 A [12 g 碳和4 g 氢分别燃烧完全都消耗1 mol O 2，显然，含氢质量分数越大的烃，等质量时耗O 2越多。

故耗氧气最多的是CH 4。

]
典例5 C 2H 6
解析 设该烃的化学式为C x H y 。

C x H y ＋⎝ ⎛⎭
⎪⎫x ＋y 4O 2――→点燃
x CO 2＋y 2H 2O ΔV
1 x
1＋x ＋y
4－x
20
40
50
120＝1＋y
450 y ＝6 120＝x
40
x ＝2 故C x H y 为C 2H 6。

即时巩固练习
1．D [选项A 中等效氢原子有4种，选项B 中等效氧原子有2种，选项C 中等效氢原子有5种，选项D 中等效氢原子有3种。

]
2．B [二氯苯的同分异构体，实际考虑到两个氯原子处于邻、间、对的位置上，故有三种；四氯苯就要替换为考虑两个氢原子处于邻、间、对的位置，故也是三种。

]
3．D [苯环上、碳碳双键上的原子处于同一平面内，—CH 3是空间立体结构(与甲烷类似)，这四个原子不在同一平面上。

]
4．C
5．D [烃的燃烧通式为C x H y ＋(x ＋y 4)O 2――→点燃x CO 2＋y
2H 2O ，可见等物质的量的烃相比，(x
＋y
4
)越大，对应的烃耗O 2量越多。

]
6．B [气态烷烃燃烧的通式如下：
C n H 2n ＋2＋3n ＋12
O 2――→点燃
n CO 2＋(n ＋1)H 2O
1 3n ＋1
2
20 mL 100 mL
1
20 mL ＝3n ＋12100 mL
，解得n ＝3，故正确答案为B 。

] 7．A [设三种气态烃的平均分子组成为C n H m
C n H m ＋(n ＋m 4)O 2――→点燃n CO 2＋m
2
H 2O 体积减少
1 1＋m
4
a 2 a 1a
＝
1＋m
4
2 a
，m ＝4。

]
8．A [丙烯与环己烷最简式相同，都为“CH 2”，但不是同系物，也不是同分异构体。

乙烯和己烯为同系物，正丁烷和异丁烷是同分异构体，乙烷和苯最简式不同，选项A 正确。

]。