同分异构现象

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1 化学2 1—3从微观结构看物质的多样性

【学习内容】同分异构现象

【学习目标】1.以正丁烷和异丁烷为例，了解同分异构现象和同分异构体概念，认识物质结构的多样性与微观结构有关。

2.认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点。

【学习重点】同分异构体概念与判断

【自学思考】

1.比较正丁烷与异丁烷的异同

名称分子式沸点结构式结论

正丁烷

异丁烷

2.比较乙醇与二甲醚的异同

名称分子式沸点结构式结论

乙醇

二甲醚

3.有机物主要由C、H、O、N、S、P等元素组成，但有机物的种类却很多，为什么？

【自学检测】

1．正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是（）

A．具有相似的化学性质 B．具有相同的物理性质

C．分子具有相同的空间结构 D．分子式相同，但分子内碳原子的结构方式不同

2．互为同分异构体的物质不可能（）

A．具有相同的相对分子质量 B．具有相同的结构

C．具有相同的最简式 D．具有相同的分子式

3．下列各组物质中互为同分异构体的是( )

A．1H与2H B．O2与O3 C．甲烷与正丁烷 D．正丁烷与异丁烷

4．当今化学界关注的热点之一的C60，它可以看成是金刚石的（）

A．同素异形体 B．同分异构体 C．同位素 D．同一种物质

5．属于同分异构体的是( )

A．O2和O3 B．2H2和3H2

C．H2O与H2O2 D．C2H5COOH与CH3COOCH3

6.乙醇与二甲醚相比较，相同的是

A.结构式 B.分子式 C.化学性质 D.物理性质

7. 关于同分异构体的叙述正确的是

A. 相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

B. 化学式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

C. 同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们的性质相同

D. 只有少数的有机物之间存在同分异构现象

题号 1 2 3 4 5 6 7

答案

2 【归纳总结】

1. 同位素、同素异形体与同分异构体的比较

同位素同素异形体同分异构体

同质子数元素种类分子式

异中子数不同单质结构式

研究对象核素单质多为有机物

实例

【巩固练习】

1.据报道，意大利科学家合成了一种新型氧分子，它是由四个氧原子构成的。下列关于该分子的叙述正确的是（）

A．O2、O3、O4都是氧的同位素 B．O2、O3、O4都是氧的同素异形体

C．O4的摩尔质量为64 D．O2、O3、O4互称为同分异构体

2．下列化学式中，只表示一种纯净物的是( )

A．C B．CH4 C．C2H6O D．C4H10

3．据报道，N5是破坏力极强的炸药之一，18O2是比黄金还要贵的物质。下列说法正确的是（）

A．N5和N2互为同位素B．1个18O2分子中含有18个中子

C．18O2 与16O2的性质完全相同 D．2N5 ＝ 5N2是化学变化

4．下列关于同分异构体的有关的叙述中正确的是

A.最简式（表示元素原子的最简个数比的式子）相同的不同物质一定是同分异构体

B.相对分子质量相同，结构不同的化合物一定是同分异构体

C.相对分子质量相同，各元素的含量也相同的不同化合物一定是同分异构体

D.同分异构体的结构不同，所以它们的所有性质一定不同

5.下列物质互为同分异构体的是

A. CH3-CH2-CH3 和 CH3-CH2-CH2-CH3 B. H2SO4和H3PO4

C. CH3-CH2OH和 CH3-O-CH3 D. 红磷和白磷

6.在化合物C5H12的分子中，碳原子以四个单键分别与碳原子或氢原子相连接，氢原子只能以一个单键与碳原子相连接。则化合物C5H12具有的同分异构体数目为 (

A．1种 B．2种 C.3种 D．4种

7．有下列各组微粒或物质：

A.O2和O3 B.126C和136C C.CH3CH2CH2CH2OH和CH3CH2OCH2CH3

D.金刚石与石墨 E.甲烷（CH4）与乙烷（C2H6） F. C2H4与CO

（1）组两种微粒互为同位素；

（2）组两种物质互为同素异形体；

（3）组两物质互为同分异构体；

题号 1 2 3 4 5 6

答案

同分异构的总结

同分异构体构造异构立体异构1.碳链异构2.位置异构3.官能团异构4.互变异构1）.官能团位置2）.取代基位置构象构型1.顺反异构2.旋光异构

⒈碳链异构：异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象。异构体的分子式相同而碳骨架不同的现象，例如在链烃中，碳架可以是直链的，也可以是支链的：例如：正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷(CH3)2CHCH3 又如在环烃中，环的骨架也可以不同：从四个碳起就可产生异构体，碳原子愈多，异构体愈多。

链异构

⒉位置异构：异构体的分子式相同而分子中官能团或取代基在碳骨架上的位置不同的现象。又可分为官能团位置异构和取代基位置异构。 ⑴官能团位置异构是因官能团取代不同类型的氢而引起的。例如：1-丁烯CH2=CHCH2CH3和2-丁烯CH3CH=CHCH3 ⑵取代基位置异构是取代基取代不对称环上不同类型的氢而引起的。例如：1-甲萘和2-甲萘

位置异构

⒊官能团异构是异构体的分子式相同而分子中的官能团不同的现象。如炔、双烯和环烯,醛、酮和环醚,羧酸和羧酸酯等。官能团愈多，产生的官能团异构体也愈多。

例如：乙醇CH3CH2OH和甲醚CH3OCH3的分子式都是C2H5OH，但官能团不同，乙醇的官能团是-OH，甲醚的官能团是-O-

4.互变异构是一个特殊的构造异构现象。它是指在一个分子中，原子的相对位置和原子间化学键显著不同的两种异构体之间处于平衡状态的现象。这时分子可以根据不同反应条件，以这两种异构体中的任意一种形式参与反应。例如：酮-烯醇在酸或碱的催化作用下可以互变异构。

5.构象异构：构造式相同的化合物由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化产生的立体异构现象。

6.顺反异构：在有双键或小环结构(如环丙烷)的分子中，由于分子中双键或环的原子间的键的自由旋转受阻碍，存在不同的空间排列方式而产生的立体异构现象，又称几何异构。

“五同”的辨析与判断

“五同”是指同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质，下面从若干方面对这五个概念实行分析、比较，以加深对五个概念的理解与理解，掌握判断的方法和技巧。

一.“五同”的概念

1.同位素：质子数相同质量数（或中子数）不同的原子互称同位素。

2.同素异形体：同种元素形成多种不同单质的现象叫做同素异形现象，同种元素形成的不同单质互为同素异形体。

3.同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

4.同分异构体：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

5.同种物质：组成和结构都相同的物质。

二.“五同”之间的比较

相同的内容不同的内容使用范围

同位素质子数相同、化学性质相同、在周期表中的位置相同中子数不同、质量数不同、物理性质不同原子

同素异形体元素同种组成不同或结构不同无机物的单质

同系物结构相似、化学性质相似、分子式通式相同分子式不同、物理性质不同有机物

同分异构体分子式相同结构不同、物理性质不同、不同类时化学性质不同多为有机物

同种物质组成、结构、性质都相同结构式的形状及物质的聚集状态可能不同无机物或有机物

三.“五同”的分类与判断

1.同位素

多数元素都存有同位素，如1

1H 2

1H 3

1H , 12

6C 13

6C 14

6C , 少数元素不存有同位素，如钠、氟等元素不存有同位素。

同位素要求质子数相同且中子数不同。如果质子数中子数都相同，则为同种原子。同位素适用于原子之间，不适用于分子、离子等微粒。

例1.下列各组微粒中互为同位素的一组的是（）

A. D与2

1H B. 质量数均为40的两原子 C. 3

1H 与1

1H+ D. 16O、17O、18O

同分异构体现象的概念

同分异构体，听起来是不是有点高大上的感觉？别着急，我们今天就用轻松的方式来聊聊这个看似复杂但其实很有趣的概念。想象一下，你在超市里看到两种糖果，外表一模一样，但一咬下去，味道却完全不同。是不是很神奇？这就像同分异构体的世界，虽然分子式相同，但结构和性质却截然不同。

1. 什么是同分异构体？

首先，让我们来搞清楚同分异构体到底是个啥。简单来说，同分异构体是指那些化学式相同，但分子结构却不同的化合物。打个比方，就像你和你朋友的名字可能一样，但你们性格、爱好、生活经历却千差万别。这样说来，同分异构体就好比是化学世界里的“兄弟姐妹”，一模一样的外表下却藏着不同的内涵。

1.1 结构异构体

在同分异构体中，结构异构体就是其中的一种。举个例子吧，看看乙醇（C2H6O）和二甲醚（C2H6O）这两位“兄弟”。它们的分子式完全相同，但结构却大相径庭。乙醇的分子就像个热情的小伙伴，能跟水很好的混合在一起，喝上一口都能让人微微醉意。而二甲醚则显得比较“冷淡”，在水中可不那么容易“混入”，更像是个独立派。

1.2 立体异构体

然后我们再说说立体异构体。这种异构体就像是不同角度看同一棵树，看到的可能是完全不同的风景。以丁烯（C4H8）为例，这位家伙有几种不同的“姿势”——顺式和反式。顺式就像是一对好兄弟肩并肩走，反式则是背对背，虽然都在同一个地方，但感觉就截然不同。化学反应时，它们的表现也是天壤之别，顺式可能更容易反应，而反式可能显得更“矜持”。

2. 同分异构体的日常应用

说到这，你可能在想，这些看似抽象的东西，跟我们的生活到底有什么关系呢？其实，联系可大了去了。

2.1 医药领域

举个例子，药物的设计中，同分异构体的选择可关键了。我们常说“药到病除”，可是你知道吗？同一种药物的不同异构体可能会对病人产生不同的效果。比如某些药物的一个异构体可能是治疗的好帮手，而另一个可能副作用一大堆。所以，研究人员在研发新药时，必须谨慎选择最合适的异构体，避免“误伤无辜”。