人教版 (2019)选择性必修3第一章 有机化合物的结构特点与研究方法第一节 有机化合物的结构特点第2课时免费巩固练习

第2课时　有机化合物中的共价键　同分异构现象

基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　　　

题组一　共价键的类型

1.饱和碳原子就是有四个单键的碳原子,下列有机化合物含饱和碳原子的是(　　)

A.乙烷 B.乙烯 C.乙炔 D.苯

2.(2020湖北沙市中学高二上期末)下列物质的分子中既含有σ键又含有π键的是(　　)

A.HCl B.H2O C.H2O2 D.C2H4

3.(原创)下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是(深度解析)

A.烷烃中的化学键均为σ键

B.CH3NH2中C—H键的极性比N—H键的极性弱

C.乙烯分子中含有极性键和非极性键

D.1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键

题组二　共价键的极性与有机反应

4.(2020北京石景山高二上期末)下列关于有机化合物的说法错误的是(　　)

A.有机化合物的分子结构取决于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布

B.在同一有机化合物分子中基团之间存在相互影响

C.有机化合物分子中基团之间的相互影响不会导致键的极性发生改变

D.碳原子的成键特点使有机化合物具有与无机物不同的性质

5.相同条件下金属钠和水反应与金属钠和无水乙醇反应相比,前者较为剧烈的原因是(　　)

A.水是无机物,而乙醇是有机物

B.水的相对分子质量小,乙醇的相对分子质量大

C.乙醇分子中羟基与乙基相连,受乙基影响,乙醇分子中的羟基不如水分子中的羟基活泼

D.水是电解质,乙醇是非电解质

题组三　同分异构现象与同分异构体

6.(2020广东学业水平考试)同分异构现象是造成有机物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是(　　)

A.O2和O3 

B.CH3CHCH2与CH3CH2CH3

C.甲烷与乙烷 

D.CH3CH2CH2CH3与

7.(2020辽宁抚顺六校协作体高二上期末)与互为同分异构体的是(　　)

A. 

B.

C. 

D.

8.下列关于同分异构体异构方式的说法中不正确的是(　　)

A.CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳架异构

B.和属于官能团异构

C.和属于官能团异构

D.和属于位置异构

9.(2020江苏南通高二下期中)碳原子成键的多样性、同分异构现象等是有机化合物种类繁多的原因。正丁烷和2-甲基丙烷的结构式如图所示,下列关于上述两种物质的说法正确的是(　　)

A.分子式不同

B.分子中碳氢键(C—H)数目不同

C.互为同分异构体

D.物理性质、化学性质完全相同

10.(2020四川绵阳南山中学高二下期中)下列说法正确的是(　　)

A.的一溴代物有5种

B.分子式是C5H10O2且属于羧酸的结构有5种

C.分子式是C4H8O且属于醛的结构有3种

D.C4H10的同分异构体有3种

11.(2020安徽黄山高二下月考)C8H8的一种分子呈正六面体结构(如图所示),称为“立方烷”,它的二氯代物共有　(　　)

A.3种 B.6种 C.12种 D.24种

能力提升练

题组一　有机化合物中的化学键与有机反应

1.(原创,)2020年,一场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情让我们谈“疫”色变。研制药物,保护人民健康时间紧迫。药物利托那韦治疗新型冠状病毒肺炎临床研究进展顺利。以下是利托那韦的结构,有关利托那韦的说法错误的是(深度解析)

A.分子式为C37H48N6O5S2

B.分子中既含有σ键又含有π键　　

C.分子中含有极性较强的化学键,化学性质比较活泼

D.分子中含有苯环,属于芳香烃

2.(2020河南洛阳高二上期末,)氰气的化学式为(CN)2,结构式为,其性质与卤素单质相似。下列叙述正确的是(　　)

A.不和氢氧化钠溶液发生反应

B.的键长大于的键长

C.分子中既有极性键,又有非极性键

D.1个分子中含有2个σ键和4个π键

题组二　同分异构体数目的确定

3.()下列化合物中同分异构体数目最少的是(　　)

A.丁烷 B.丁醇 C.丁烯 D.乙酸乙酯

4.(2020河南林州一中高二下月考,)分子式为C7H8O的有机物中含有苯环且属于醇类的有(　　)

A.1种 B.2种 C.5种 D.3种

5.(双选)()下列判断正确的是(　　)

A.C5H10共有5种单烯烃同分异构体

B.1-甲基环己烷()共有4种一氯代物

C.C6H14共有5种同分异构体

D.CH2Cl2共有两种同分异构体

6.(2020山东章丘四中高二下月考,)分子式为C5H12O的饱和一元醇中,能被催化氧化成醛的有　(　　)

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

7.()网络趣味图片“一脸辛酸”如图所示。在辛酸的同分异构体中,含有一个“—COOH”和三个“—CH3”的结构除外,还有(不考虑立体异构)(　　)

A.7种 B.11种 C.14种 D.17种

8.(2020安徽六安一中模拟,)分子式为C5H10ClF,且不存在支链的有机物(不考虑立体异构)有(　　)

A.12种 B.13种 C.14种 D.15种

9.()二英是一种无色无味的脂溶性物质。其毒性非常大,有“世纪之毒”之称。自然界的微生物和水解作用对二英的分子结构影响较小,因此,环境中的二英很难自然降解消除。常见的二英可由如下物质取代得到。

(1)的化学式是　　　　　。 

(2)的一氯代物有　　　　种,七氯代物有　　　　种。 

(3)的二氯代物有　　　　种,六氯代物有　　　　种。 

(4)的三氯代物有16种,五氯代物有　　　　种。 

题组三　限定条件的同分异构体书写

10.(原创,)已知 ,有机物M()可被酸性KMnO4溶液氧化为,则符合条件的有机物M的结构共有(　　)

A.5种 B.6种 C.7种 D.8种

11.(2020安徽合肥一六八中学高二上期末,)氨分子中的一个氢原子被氨基(—NH2)取代后可得肼(),肼分子中的氢原子被烃基取代后可得肼的衍生物,分子式为C2H8N2的有机物中属于肼的衍生物的共有(　　)

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

12.()按要求写出下列物质的同分异构体。

(1)写出与—CH2—CH3互为同分异构体的链状烃的结构简式:　　　　　　　　　　　　　。 

(2)分子式与苯丙氨酸[]相同,且满足下列两个条件的有机物的结构简式有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。深度解析 

①苯环上有两个取代基;

②硝基(—NO2)直接连在苯环上。

答案全解全析

基础过关练

1.A　乙烷的分子式为C2H6,为饱和烃,A正确;乙烯、乙炔、苯的分子中均不含有饱和碳原子。

2.D　HCl只含单键,为σ键;H2O只含O—H键,为σ键;H2O2只含O—H、O—O键,为σ键;C2H4中含有碳碳双键,既含有σ键又含有π键。

3.D　一般情况下,有机化合物中单键均为σ键,A正确;N的电负性强于C,则N—H键的极性强于C—H键的极性,B正确;乙烯分子中既含极性键又含非极性键,C正确;丙炔分子中单键都是σ键,三键中有一个σ键和两个π键,所以1个丙炔分子中含有6个σ键、2个π键,D错误。

反思升华　一般情况下,有机化合物中单键是σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。

4.C　有机化合物的分子结构与原子间的连接顺序、成键方式和空间排布密切相关,A正确;在同一有机化合物分子中基团之间存在相互影响,如苯酚中羟基对苯环有影响,苯环对羟基也有影响,B正确;有机化合物分子中基团之间的相互影响可能会导致键的极性发生改变,C错误;碳原子在有机物分子中与其他原子形成不同类型的共价键,可以是单键、双键、三键等,碳原子的成键特点使有机化合物具有与无机物不同的性质,D正确。

5.C　水分子及乙醇分子均可认为含有羟基,其中水分子中羟基与H相连,乙醇分子中羟基与乙基相连,乙醇分子中羟基由于受乙基影响,不如水分子中的羟基活泼,故C项正确。

6.D　O2和O3是同种元素组成的不同单质,互为同素异形体,A错误;CH3CHCH2与CH3CH2CH3分子式不同,不互为同分异构体,B错误;甲烷与乙烷互为同系物,C错误;CH3CH2CH2CH3与分子式相同,结构不同,互为同分异构体,D正确。

7.C　A项物质与题给物质互为同系物,错误;B项物质与题给物质分子式相同,结构相同,属于同种物质,错误;C项物质与题给物质分子式相同,结构不同,互为同分异构体,正确;D项物质与题给物质互为同系物,错误。

8.C　A中CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2碳的骨架不同,前者没有支链,后者有支链,属于碳架异构;B中两物质官能团不同,属于官能团异构;C中和的官能团相同,属于碳架异构、位置异构;D中甲基与—OH在苯环上的位置不同,属于位置异构。

9.C　正丁烷和2-甲基丙烷的分子式相同,A错误;正丁烷和2-甲基丙烷的分子中氢原子数相同,碳氢键(C—H)数目相同,B错误;正丁烷和2-甲基丙烷分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C正确;正丁烷和2-甲基丙烷的物理性质不同,化学性质相似,D错误。

10.A　由结构可知含5种H,则其一溴代物有5种,A正确;分子式是C5H10O2且属于羧酸的结构,可看作丁基与—COOH相连,丁基有4种,则满足条件的结构有4种,B错误;分子式是C4H8O且属于醛的结构,可看作丙基与—CHO相连,丙基有2种,则满足条件的结构有2种,C错误;C4H10只有碳架异构,则有正丁烷、2-甲基丙烷两种,D错误。

11.A　由结构可知,立方烷为正六面体,结构对称,含一种H,二取代时存在面上的相邻、相对及体心相对3种位置关系,故其二氯代物共有3种。

能力提升练

1.D　根据利托那韦的结构可知其分子式为C37H48N6O5S2,A正确;该分子中既有单键又含有双键,所以既含有σ键又含有π键,B正确;该分子中含有羟基、等极性较强的基团,化学性质比较活泼,C正确;该分子中含有C、H、O、N、S元素,不是烃,D错误。

反思升华　官能团的种类、化学键的类型和极性是认识有机化合物结构特征和有机反应的重要视角,注意培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

2.C　氰气性质与卤素单质相似,能和氢氧化钠溶液发生反应,A错误;同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小,原子半径越大,形成的共价键键长越长,碳原子半径大于氮原子,所以的键长小于的键长,B错误;同种原子间形成非极性键,不同种原子间形成极性键,该分子的结构式为,分子中既有极性键,又有非极性键,C正确;1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键,D错误。

3.A　丁烷有正丁烷、异丁烷2种同分异构体;丁醇对应的同分异构体有醇和醚,其中属于醇的同分异构体有4种,还有属于醚的同分异构体;丁烯的同分异构体中属于烯烃的有3种(不考虑立体异构),还有属于环烷烃的同分异构体;乙酸乙酯的同分异构体中属于酯类的有甲酸丙酯(2种),丙酸甲酯,属于羧酸的为丁酸,丁酸有2种;综上所述,同分异构体数目最少的是丁烷,故选A。

4.A　分子式为C7H8O的有机物中含有苯环且属于醇类的为,只有一种。

5.AC　CH3CH2CH2CH2CH3、去掉相邻C上的2个H形成碳碳双键可得分子式为C5H10的烯烃,共有2+3=5种(不考虑立体异构),A正确;共含5种H,则有5种一氯代物,B错误;C6H14的主链为6个碳原子时为CH3CH2CH2CH2CH2CH3,主链为5个碳原子时为(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3,主链为4个碳原子时有(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3,共5种,C正确;CH2Cl2只有一种结构,D错误。

6.C　符合条件的醇可写为C4H9—CH2OH,丁基有4种,所以符合要求的醇(不考虑立体异构)有4种:CH3CH2CH2CH2CH2OH、(CH3)2CHCH2CH2OH、C(CH3)3CH2OH、CH3CH2CH(CH3)CH2OH。

7.D　若主链有6个碳原子,余下2个基团为2个—CH3,有10种结构。若主链有5个碳原子,余下3个基团可能为①一个—CH3和一个—CH2CH3或②一个—CH(CH3)2。①若为一个—CH3和一个—CH2CH3,有6种结构;②若为一个—CH(CH3)2,符合题意的同分异构体的结构简式为(题给物质)。若主链有4个碳原子,符合题意的同分异构体的结构简式为(CH3CH2)3CCOOH。则辛酸含有一个“—COOH”和三个“—CH3”的同分异构体有10+6+1+1=18种,除去题给物质,还有17种。

8.B　采用“定一移一”的方法。先固定F原子的位置,则Cl原子的可能位置如下:、、,共13种。

9.答案　(1)C12H8O2　(2)2　2　(3)10　10　(4)16

解析　(1)根据该有机物的结构可知其化学式为C12H8O2。

(2)有两种不同化学环境的氢原子,故其一氯代物有2种。将七个氢原子换成七个氯原子,故其七氯代物也有2种。

(3)有两种不同化学环境的氢原子,先固定一个氯原子在1号碳原子上(),再移动另外一个氯原子,得7种结构;若固定一个氯原子在2号碳原子上(),得3种不重复的结构;因此该有机物的二氯代物共有10种。六个氢原子换成六个氯原子,故其六氯代物也有10种。

(4)利用替代法解答。该有机物的三氯代物有16种,则其五氯代物也有16种。

10.C　有机物M()可被酸性KMnO4溶液氧化为,则与苯环连接的碳原子上至少有一个氢原子。有机物M可看作苯环取代C5H12中的一个H原子形成的,C5H12的同分异构体有:①CH3CH2CH2CH2CH3、②CH3CH(CH3)CH2CH3,③C(CH3)4。①中一个氢原子被苯环取代得到3种有机物,都可以被氧化为苯甲酸;②中一个氢原子被苯环取代得到4种有机物,有一种不能被氧化为苯甲酸;③中一个氢原子被苯环取代得到一种有机物,可以被氧化为苯甲酸。则符合条件的有机物M的结构共有7种。

11.B　2个碳原子可以形成1个乙基,则有NH2—NH—CH2—CH3;也可以形成2个甲基,2个甲基可以在同一个氮原子上,也可以不在同一个氮原子上,则有NH2—N(CH3)2、CH3—NH—NH—CH3。综上所述,符合条件的肼的衍生物共有3种。

12.答案　(1)、

(2)、、、、、

解析　(1)符合要求的碳架结构只有C—C—C—C,根据位置异构有,根据官能团异构有。

(2)当苯环上连有1个硝基以后,余下的取代基只能是正丙基或异丙基,再考虑到苯环上的二元取代物本身有3种位置关系,符合条件的结构简式如下:、、、、、。

反思升华　进行有序的推理是确定同分异构体的重要思维方式,在此基础上,建立思维模型是确定有限定条件的同分异构体的重要途径。一般按碳架异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。