1. 在热核反应中没有中子辐射,作为能源时不会污染环境。月球上 的储量足够人类使用1000年,地球上含量很少。和两者互为( )
A.同素异形体 B.同位素 C.同系物 D.同分异构体
解析: 和 的质子数相同,中子数不同,二都均为原子,互为同位素。答案: B
4、同分异构体的对象是化合物,属于同分异构体的物质必须化学式相同,结构不同,因而性质不同。具有“五同一异”,即同分子式、同最简式、同元素、同相对原子式量、同质量分数、结构不同。属于同分异构体的物质可以是有机物,如正丁烷和异丁烷;可以是有机物和无机物,如氰酸铵和尿素;也可以是无机物,如[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2]·2H2O·Cl。
在有机物中,很多物质都存在同分异构体,中学阶段涉及的同分异构体常见的有以下几类:
(1)碳链异构:指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构。如C5H12有三种同分异构体,即正戊烷、异戊烷和新戊烷。
(2)位置异构(官能团位置异构):指官能团或取代基在在碳链上的位置不同而造成的异构。如1-丁烯与2-丁烯、1-丙醇与2-丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯。
(3)类别异构(又称官能团异构):指官能团不同而造成的异构,如1-丁炔与1,3-丁二烯、丙烯与环丙烷、乙醇与甲醚、丙醛与丙酮、乙酸与甲酸甲酯、葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖等。
(4)其他异构方式:如顺反异构、对映异构(也叫做镜像异构或手性异构)等,在中学阶段的信息题中屡有涉及。
各类有机物类别异构体情况:
⑴ CnH2n+2:只能是烷烃,而且只有碳链异构。如CH3(CH2)3CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4
⑵ CnH2n:单烯烃、环烷烃。
CH2-CH2 |
CH2-CH2 |
CH2 |
CH2-CH |
-CH3 |
如CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2、 、
CH-CH |
CH2-CH2 |
⑶ CnH2n-2:炔烃、二烯烃、环烯烃。如:CH≡CCH2CH3、CH3C≡CCH3、CH2=CHCH=CH2、
-CH3 |
-CH3 |
-CH3 |
CH3 |
-CH3 |
CH3- |
⑷ CnH2n-6:芳香烃(苯及其同系物)。如: 、 、
⑸ CnH2n+2O:饱和脂肪醇、醚。如:CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、CH3OCH2CH3
⑹ CnH2nO:醛、酮、环醚、环醇、烯基醇。如:CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH2OH、
CH2 |
CH2-CH |
-OH |
CH2-CH2 |
O CH2 |
O |
CH2-CH |
-CH3 |
、 、
⑺ CnH2nO2:羧酸、酯、羟醛、羟基酮。如:CH3CH2COOH、CH3COOCH3、HCOOCH2CH3、
HOCH2CH2CHO、CH3CH(OH)CHO、CH3COCH2OH
⑻ CnH2n+1NO2:硝基烷、氨基酸。如:CH3CH2NO2、H2NCH2COOH
⑼ Cn(H2O)m:糖类。如: C6H12O6:CH2OH(CHOH)4CHO、CH2OH(CHOH)3COCH2OH
C12H22O11:蔗糖、麦芽糖。
例1、下列各组物质中,两者互为同分异构体的是( )
①CuSO4•3H2O和CuSO4•5H2O ②NH4CNO和CO(NH2)2
③ C2H5NO2和NH2CH2COOH ④[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2] •2H2O•Cl
A、①②③ B、②③④ C、②③ D、③④
解析:同分异构体是分子式相同,但结构不同。CuSO4•3H2O和CuSO4•5H2O组成就不同,不是同分异构体;NH4CNO和CO(NH2)2分子式相同,二者结构不同,互为同分异构体;C2H5NO2和NH2CH2COOH,前者是硝基化合物,后者是氨基酸,分子式相同,属于类别异构;[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2] •2H2O•Cl,前者表示四个水分子直接和Pu相结合,后者中是两分子的水和两个氯离子与Pu相结合,所以结构不同,互为同分异构体。正确选项为B。
例2、下列各组物质,其中属于同系物的是( )
(1)乙烯和苯乙烯 (2)丙烯酸和油酸 (3)乙醇和丙二醇
(4)丁二烯与异戊二烯 (5)蔗糖与麦芽糖 A.(1)(2)(3)(4) B.(2)(4) C.(1)(2)(4)(5) D.(1)(2)(4)
解析:同系物是指结构相似,即组成元素相同,官能团种类、个数相同,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,即分子组成通式相同的物质。乙烯和苯乙烯,后者含有苯环而前者没有;丙烯酸和油酸含有的官能团都是双键和羧基,而且数目相同所以是同系物;乙醇和丙二醇官能团的数目不同;丁二烯与异戊二烯都是共轭二烯烃,是同系物;蔗糖和麦芽糖是同分异构体而不是同系物。正确选项为B。
例3、有下列各组微粒或物质:
CH3
A、O2和O3 B、 C和 C C、CH3CH2CH2CH3和CH3CH2CHCH3
H Cl CH3
D、Cl-C-Cl和Cl-C-H E、CH3CH2CH2CH3和CH3-CH-CH3
H H
(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) 组两种物质属于同系物;
(4) 组两物质互为同分异构体;
(5) 组两物质是同一物质。
解析:这道题主要是对几个带“同字”概念的考查及识别判断能力。A项为都由氧元素形成的结构不同的单质,为同素异形体。B项为质子数相同,中子数不同的原子,属于同位素。C项均为烷烃结构,分子组成上相差一个CH2原子团,属于同系物。D项均为甲烷的取代产物,因而是立体结构,是同种物质。D项的分子式相同,结构不同(碳链异构),是同分异构体。
正确选项为:(1)B (2)A (3)C (4)E (5)D
例4.如果定义有机物的同系列是一系列结构简式符合: (其中n=0、1、2、3……)的化合物。式中A、B是任意一种基团(或氢原子),w为2价的有机基团,又称为该同系列的系差。同系列化合物的性质往往呈现规律性变化。下列四组化合物中,不可称为同系列的是: A.CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 B.CH3CH=CHCHO CH3CH=CHCH=CHCHO CH3(CH=CH)3CHO C.CH3CH2CH3 CH3CHClCH2CH3 CH3CHClCH2CHClCH3 D.ClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3 解析:此题是95年全国高考题,也是一个信息题,信息中给出了一个新的概念同系列。在课堂上我们学习过同系物这一概念。这就形成了两个非常相近的概念,需要我们在理解新信息的基础上,进行对比、辨析,然后运用解题。同系物是指结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。而同系列是指结构相似,在结构上相差一个或若干个重复结构单元的物质。据此可迅速作出判断,正确选项为C。
练习:
3、同系物的对象是有机化合物,属于同系物的有机物必须结构相似,在有机物的分类中,属于同一类物质,通式相同,化学性质相似,差异是分子式不同,相对分子质量不同,在组成上相差一个或若干个CH2原子团,相对分子质量相差14的整数倍,如分子中含碳原子数不同的烷烃之间就属于同系物。
(1)结构相似指的是组成元素相同,官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。结构相似不一定是完全相同,如CH3CH2CH3和(CH3)4C,前者无支链,后者有支链,但二者仍为同系物。
(2)通式相同,但通式相同不一定是同系物。例如:乙醇与乙醚它们的通式都是CnH2n+2O,但他们官能团类别不同,不是同系物。又如:乙烯与环丁烷,它们的通式都是CnH2n,但不是同系物。
(3) 在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团。但分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质却不一定是同系物,如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是卤代烃,且组成相差一个CH2原子团,但二者不是同系物。
(4)同系物具有相似的化学性质,物理性质有一定的递变规律,如随碳原子个数的增多,同系物的熔、沸点逐渐升高;如果碳原子个数相同,则有支链的熔、沸点低,且支链越对称,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。同系物的密度一般随着碳原子个数的增多而增大。
2、同素异形体的对象是单质,同素异形体的组成元素相同,结构不同,物理性质差异较大,化学性质有相似性,但也有差异。如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同,虽都能与氧气反应生成CO2,由于反应的热效应不同,二者的稳定性不同(石墨比金刚石能量低,石墨比金刚石稳定)。
同素异形体的形成方式有三种:
(1)组成分子的原子数目不同,例如: O2和O3 。 (2)晶格中原子的排列方式不同,例如:金刚石和石墨。 (3)晶格中分子排列的方式不同,例如:正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
注意:同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质,如H2和D2的结构相同,不属于同素异形体。
1、同位素的对象是原子,在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
11.甲乙两车从同地点出发同向运动,其v-t图象如图所示,
试计算:
(1)从乙车开始运动多少时间后两车相遇?
(2)相遇处距出发点多远?
(3)相遇前甲乙两车的最大距离是多少?
9.一辆汽车以初速度v0、加速度a做匀减速运动,追赶在它前面且相距L的货车,货车与汽车的运动方向相同,而以速度v做匀速运动(v<v0)。试问汽车能追上货车的条件是什么?若汽车不能追上货车,两车间的最小距离为多少?
lO.一平直铁路和公路平行,当铁路上的火车以20m/s的初速、制动后产生-0.1m/s2
加速度行驶时,前方公路上155m处有一自行车正以4m/s匀速前进,则
(1)经多少时间火车追上自行车?
(2)从火车追上自行车的时刻起,又经多少时间,自行车超过火车?
8.一个小球沿斜面由静止匀加速下滑,测得2s末的速度为40cm/s,5s末到达斜面底端后沿紧接着的光滑平面运动,经3s后滑上另一斜面,又经2s后速度为零,这个小球在这两个斜面上运动的加速度大小之比为 _________,沿第二个斜面上行ls时的速度为____________。
7.甲、乙两车沿同一平直公路运动的速度图像,如图所示。已知t2=2t1,则( )
A.甲的加速度大于乙的加速度,在t=O时,乙在甲的前方,相距最大
B.在t1时刻,两车速度相同
C.在t2时刻,甲在前,乙在后,两车相距最大
D.在t2时刻,两车相遇
6.两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度均为v0,若前车突然以恒定的加速度刹车.在它刚停车时,后车以前车刹车时的加速度开始刹车。已知前车在刹车过程中所行的距离为s,若要保证两辆车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为( )
A.s B.2s C.3s D.4s
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