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文檔簡介
化學(xué)資料 - 1 - 用十字消去法解離子推斷題 十字消去法是一類離子推斷題的解法,采用“十字消去”可縮小未知物質(zhì)的范圍,以便于利用題給條件確定物質(zhì),找出正確答案。下面通過具體實(shí)例加以說明。 例:有 A、 B、 C、 D、 E 五種溶液,它們的陽離子分別是 陰離子分別是 都不重復(fù) ,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 1 C 溶液中加入純鐵粉 ,溶液質(zhì)量增加。 2 A、 E 溶液都呈堿性。測得 01 L 的 3。 3 在 現(xiàn)沉淀,繼續(xù)加入氨水,沉淀消失。 4 在 D 溶液中加入硝酸鋇溶液,無現(xiàn)象。 由上述現(xiàn)象可推知各種溶液中所含的陰、陽離子是 溶 液 A B C D E 陽離子 陰離子 解析:由于題中陰、陽離子不能重復(fù)出現(xiàn),可采用“十字消去法”求解。把陰離子寫成一縱行,陽離子寫成一橫排,一種陰離子與一種陽離子可組成一種物質(zhì),不溶于水的用“ ”劃之。銀鹽中只有 于水,故可排除其余銀鹽和硝酸鹽,以“ ”劃之。碳酸鹽只可能是 余碳酸鹽以“ ”劃之。此時(shí), 與之結(jié)合生成強(qiáng)堿的就是 H2,其余鋇鹽和堿又劃去,構(gòu)成十字交叉,最后剩下 如下圖所示 因此,按物質(zhì)溶于水,通過邏輯推斷,得出 7 種物質(zhì): H2、 。 由題意 2可知 強(qiáng)堿弱酸鹽,即 E 是強(qiáng)堿,即 H2;由 3知 可溶性的銀鹽只有 1知 C 應(yīng)含 故 D 應(yīng)含 再由 4知 D 中無 故 D 是 C 是 。 結(jié)論: 溶 液 A B C D E 陽離子 陰離子 運(yùn)用“十字消去法”解實(shí)驗(yàn)推斷題應(yīng)注意題目的特點(diǎn)和方法: 1 每種離子只能出現(xiàn)一次,否則不能應(yīng)用此法; 2 所推斷的物質(zhì)是溶于水的化合物,這樣才能排除不溶物,縮小供選擇的物質(zhì)范圍; 3 離子推斷中,只要有 必是 為銀鹽中只有 于水。由此可排除其它銀鹽和硝酸鹽,這點(diǎn)是不可忽視的。 4 應(yīng)先考慮生成難溶物多的離子,后考慮生成難溶物少的離子,這樣便于排除不溶物,減少寫出的物質(zhì)數(shù)目。 5 如果 運(yùn)用“十字消去法”后得出的物質(zhì)種數(shù),大于題中要推斷的物質(zhì)數(shù)目時(shí),就必須結(jié)合題中有關(guān)條件加以分析,給予肯定或否定。 例 2可溶性離子化合物 A、 B、 C、 D,分別由以下陰、陽離子中的各一種構(gòu)成 每種離子只可選一次 。陽離子: 、 4陰離子: 把等質(zhì)量的 A、 B、 C、 D 溶解于水,配制成相同體積的溶液,則 它們的物質(zhì)的量濃度按 A B C D 的順序排列,可以推測: A , B , C ,D 。 解析:可采用十字消去法列出可能的物質(zhì)。 化學(xué)資料 - 2 - M: 度與 M 順序相反。 答案: 由上可知,十字消去法的作用是縮小未知物質(zhì)的范圍,以便于利用題給條件確定物質(zhì)。 例 3有 a、 b、 c、 d、 e 五種無色水溶液,分別由下列一種陰離子和一種陽離子組成 每種溶液中所含的陰、陽離子各不相同 。 陽離子可能是 4 陰離子可能是 1 分別加入氨水, a、 c、 e 都生成沉淀,其中 c 的沉淀溶于過量氨水,加 a、 e 的沉淀中, a 的沉淀溶解, e 的沉淀不溶解; 2 將 d 溶液加入 a、 b、 c、 e 中,只有 e 無沉淀,在生成的各沉淀中分別加鹽酸, a、c 溶液中的沉淀不變, b 溶液中的沉淀消失; 3 將 b、 e 分別加鹽酸,都能產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體,若將 b、 e 分別加入 b 有氣體放出。 試判斷: 用化學(xué)式填寫 a 是 , b 是 , c 是 , , e 是 。 4 ; 解析: 用十字消去法列表如下: 排除掉有色的 然后畫十字, 肯定有 寫出 可溶鹽, 能是 能是 剩下的組合可能是:、 ; 、 、 。 再由題給條件畫下 表: a b c d E 加氨水 加氨水至過量 加 加入 d 化學(xué)資料 - 3 - 加 加 由實(shí)驗(yàn) 1知 c 為 a 含 e 含 由實(shí)驗(yàn) 3知產(chǎn)生氣體為 e 為 , a 為 , b 為 下的 d 為 本題后面的三種組合中,一般找出一種物質(zhì),就可確定一組物質(zhì)。 找出 除外 以下幾題供使 用練習(xí): 1 A、 B、 C、 D 四種可溶性鹽,它們的陽離子可能是 K+、 陰離子可能是 彼此不重復(fù)。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 1 將四種鹽分別配成少量溶液,其中呈現(xiàn)淡綠色的只有 2 向上述溶液中分別加入鹽酸, C 鹽溶液中有沉淀生成, A 鹽溶液中有無色無味的氣體逸出。 試確定: , , C 是 , D 是 。 1 有三種可溶性離子化合物 A、 B、 C,它們分別是由陽離子 4 陰離子 、 、 兩結(jié)合組成。取質(zhì)量相等的 A、 B、 C 分別溶解于水,配成等體積的溶液,這三種溶液的物質(zhì)的量濃度的大小順序是: B A C。 根據(jù)題意回答下列問題: 1 推斷 , , C 是 。 2 這三種溶液的 。 3 寫出 溶液混合加熱發(fā)和發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。 4 寫出 B、 C 兩溶液混合發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。 答案: 1 A: B: C: 2 B、 A、 C 3 4 4 3 H3 3實(shí)驗(yàn)室中有 A、 B、 C、 D 四種物質(zhì),它們由 24 、的八種離子兩兩結(jié)合而 成,這四種物質(zhì)具下表所列的性質(zhì)。 溶解性 水溶液顏色 加入 滴入稀鹽酸 加入 A 易 無色 白色沉淀 白色沉淀 B 易 無色 無沉淀 臭雞蛋氣味氣體 黑色沉淀 C 易 無色 白色沉淀 無現(xiàn)象 白色沉淀 D 易 無色 白色沉淀,無色氣體 無現(xiàn)象 白色沉淀 1 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分別判斷各是什么物質(zhì): A , B , C , D 。 2 寫出 程式。 答案: 1 2 2H+ 2 注意:下面這個(gè)問題用十字消去法就不行。因?yàn)橄ズ蟛淮_定物質(zhì)太多。 4已知五種電解質(zhì)溶液中分別含有下列陰、陽離子各一種,并且不重復(fù)。 4 H+ 將這五種未知溶液分別標(biāo)記為 A、 B、 C、 E、 D、 E 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果如下: 1 在 10 或 10 中滴入數(shù)滴 D,均有沉淀生成; 化學(xué)資料 - 4 - 2 在 10 中滴入數(shù)滴 C 也有沉淀生成; 3 E 與 C 反應(yīng)時(shí)生成的氣體能被 4 反應(yīng)時(shí)生成的氣體能被 C 吸收; 5 為了進(jìn)一步區(qū)分 ,在這兩種溶液中分別滴入其他一種電解質(zhì)溶液 F,結(jié)果 寫出 A F 溶液中各電解質(zhì)的分子式: A , B , C , D , E , F 。 分別寫出 反應(yīng)和 反應(yīng)的離子方程式: 反應(yīng): 。 反應(yīng): 。 答案: ; 4 2 化學(xué)資料 - 5 - 怎樣解答離子存在與否的推斷題 這些推斷題的解法在于掌握離子的特有反應(yīng)以及離子間的共存情況。在解題之前,應(yīng)對所提供的離子在溶 液中能否大量共存進(jìn)行分析,做到心中有數(shù)。一般來說,離子間能生成沉淀、或氣體、或弱電解質(zhì),以及能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的,就不能在溶液中大量共存。例如, H+與 , H+與弱酸根陰離子, 與弱堿陽離子, 、 、 I 、 酸性條件下 , , 等等,都不能在溶液中共存。 在具體推斷過程中,要注意以下幾點(diǎn): 1 把推斷離子的肯定與否定存在結(jié)合起來考慮,不要單打一。 2 推斷過程中,前后的結(jié)論不應(yīng)該矛盾。因此,前面已下結(jié)論的離子,在后面的推斷過程中可不再重?cái)?。若在分析中發(fā)現(xiàn)前后結(jié)論有矛盾,則應(yīng)找出錯(cuò)誤原因。 3 在作推斷結(jié)果時(shí),應(yīng)該考慮三個(gè)方面,即肯定存在的離子,肯定不存在的離子,不能判定存在與否的離子。并且這三個(gè)方面的離子應(yīng)是互相獨(dú)立的,任何一種離子只能出現(xiàn)一次,不能重復(fù)出現(xiàn) 。當(dāng)然有的題目中不一定三種情況都需要回答,但分析問題時(shí)都應(yīng)該考慮到。 例 1有一瓶澄清的溶液,其中可能含有 、 K+、 和 I 。取該溶液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn): 1 用 明溶液呈強(qiáng)酸性; 2 取部分溶液,加入少量 振蕩后 ; 3 另取部分溶液,逐滴加入稀 溶液從酸性轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性,在滴加過程中及滴加完畢后,溶液中均無沉淀生成; 4 取部分上述堿性溶液,加 白色沉淀生成; 5 將 3得到的堿性溶液加熱,有氣體放出,該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)確定: 在該溶液中肯定存在的離子是 ,肯定不存在的離子是 ,還不能確定是否存在的離子是 。 解析: 首先考慮題目所給離子間的共存情況。 I 、 H+在溶液中大量共存。 由步驟 1知,溶液中有大量的 H+,因而可排除 存在。 由步驟 2知, 溶液中含有 I 。 由步驟 3加入 無沉淀生成,可排除弱堿金屬陽離子 當(dāng) 然也排除 的存在。 由步驟 4知,生成的沉淀是 液中含有 由此可排除 當(dāng)然也排除 的存在。 由步驟 5知,產(chǎn)生的氣體是氨氣,故溶液中含有 。 結(jié)論;肯定存在的離子是 、 I ,肯定不存在的離子是 不能確定是否存在的離子是 K+、 、 例 2一種澄清透明的溶液中,可能含有下列離子: K+、 、 、 現(xiàn)做以下實(shí)驗(yàn): (1) 將溶液滴在藍(lán)色石蕊試紙上,試紙呈紅色; (2) 取少量溶液, 加入用稀 生白色沉淀; (3) 將 (2)中的沉淀過濾,向?yàn)V液中加入 生白色沉淀; (4) 另取溶液,逐滴加入 看到有棕色沉淀生成,且沉淀質(zhì)量不減少。 由此可以推斷: 溶液中肯定存在的離子有 _; 溶液中肯定不存在的離子有 _; 溶液中不可能確定是否存在的離子有 _。 解析: 首先考慮離子間的共存: 不能大量共存。 由 1知該溶液為酸性溶液; 化學(xué)資料 - 6 - 由 2知,溶液中一定有 而否定 存在; 由于 2溶液中加入了 ,對 3中加入 l ; 由 4知,產(chǎn)生的棕色沉淀是 H3,肯定溶液中有 由于加入過量堿后沉淀量沒有減少,說明沒有 答案: K+、 、 、 以上解題過程可概括為:有無要相伴,前定后不管;前后無矛盾,結(jié)論議三方。 怎樣判斷離子方程式的正誤 判斷離子方程式的正誤是一種??碱}型,其正誤的判斷可根據(jù)書寫離子方程式的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)加以考慮,看是否違背了什么原理或規(guī)則。 1客觀性原理:反應(yīng) 的生成物必須正確。這是書寫化學(xué)方程式必須遵守的基本原則。如鐵與稀鹽酸反應(yīng),寫成 2H+ 錯(cuò)了,因?yàn)樵摲磻?yīng)只能生成 又如水解,寫成 22S 2也錯(cuò)了,因?yàn)?是分步水解,第一步只能生成 由于中學(xué)化學(xué)里講的是水溶液中的離子反應(yīng),故不在水溶液里進(jìn)行的反應(yīng)不能寫離子方程式。如銅與濃硫酸的反應(yīng),濃硫酸中水只有約 2,硫酸大部分都未電離,得到的硫酸銅也不是處于溶解電離狀態(tài),不能寫成離子方程式。同理,銨鹽 (固體 )與堿 ( 固體 )反應(yīng)制氨氣,氯化鈉固 體與濃硫酸反應(yīng)制氯化氫,硝酸鈉固體與濃硫酸反應(yīng)制硝酸等,都不能寫離子方程式。這也可以看作是違背了客觀性原理。 2等量性原理,即質(zhì)量守恒定律:反應(yīng)前后各種元素的原子個(gè)數(shù)應(yīng)該相等。違背這種原理的考題一般較少。 3等電性原理,即電荷守恒定律:反應(yīng)前后離子的電荷數(shù)應(yīng)該相等。這是離子方程式區(qū)別于化學(xué)方程式的一個(gè)顯著特征。如 2 2 H+ 都違背了等電性原理。 4書寫規(guī)則:只有易溶于水的強(qiáng)電解質(zhì) (即易電離 的物質(zhì) )才能寫離子形式,其余物質(zhì),包括沉淀 (即難溶物 )、氣體 (即揮發(fā)性物質(zhì) )、弱電解質(zhì) (即難電離的物質(zhì) )、非電解質(zhì)和單質(zhì)都應(yīng)寫原式。如把 H)2、 成 2H+ 把鹽酸、稀硝酸和稀硫酸寫成分子式,這些都違背了書寫規(guī)則。對于微溶物,到底應(yīng)該寫離子形式還是化學(xué)式,總的原則是:清離渾分,左離右分。譬如,澄清石灰水參加反應(yīng)就該寫成離子形式,若是石灰槳或石灰乳就應(yīng)寫化學(xué)式;若是未寫明清濁,則微溶物作為反應(yīng)物時(shí)寫離子形式,作為生成物時(shí)寫化學(xué)式。 5. 組成原則:凡是在離子方程式中沒有出現(xiàn)參加反應(yīng)的離子被部分消去時(shí), 強(qiáng)電解質(zhì)所電離出的陰、陽離子數(shù)之比必須等于其組成比。如硫酸溶液與氫氧化鋇溶液反應(yīng),寫成 H+ 違背了 H)2和 如溴化亞鐵溶液中通入過量的氯氣,其離子方程式應(yīng)該是: 2 4 32 26如果寫成了 4 2 34 6就違背了組成原則。 6. 規(guī)范原則:元素符號(hào)、離子符號(hào)及化學(xué)式必須正確書寫;是等號(hào)還是可逆符號(hào);沉淀符號(hào)和氣體符號(hào)不能漏掉。如制取氫氧化鐵膠體,寫成: 3e( 3H+就是錯(cuò)的,應(yīng)該寫為: 3e(膠體 3H+。另外,把離子電荷寫成了化合價(jià),等等,都是違背了規(guī)范原則。 7. 數(shù)量關(guān)系:離子方程式要符合題目條件中有關(guān)物質(zhì)的量的關(guān)系。例如,把 112 準(zhǔn)狀況 )0 L _。由于 此就不能寫成 2 2 2知還原性: 故 后氧化 且 1,不可能再氧化溴離子,其離子方程式應(yīng)為: 22 2又如在 H)2溶液中加入過量的 應(yīng)的離子方程式為: 2 2 2 a(溶液,反應(yīng)的離子方程式為: 果把上述兩個(gè)離子方程式寫反了,就違背了量的關(guān)系。 有人可能看出最后這個(gè)離子方程式違背了組成原則, 比不是 1 2,其實(shí)化學(xué)資料 - 7 - 這是由于部分 被消去的結(jié)果。如何來判斷這種情況的正誤呢 ?對于酸式鹽溶液參與 的沉淀反應(yīng)的離子方程式,完全反應(yīng)的物質(zhì)的陰、陽離子數(shù)之比一定與該物質(zhì)的化學(xué)式相符合,過量物質(zhì)的陰、陽離子數(shù)之比則不一定符合其化學(xué)式的組成。 以下是書寫離子方程式中常見的一些問題。 1違背客觀性原理 (1) 檢驗(yàn) 離子方程式寫成: ,因?yàn)?是血紅色溶液,而非沉淀。 (2) 銨鹽溶液與稀堿溶液反應(yīng): 錯(cuò)了, 因?yàn)榘睔獾娜芙舛群艽螅挥袃烧叩臐馊芤杭訜岱磻?yīng)才能 寫這個(gè)離子方程式;兩者的稀溶液不加熱反應(yīng),其離子方程式是: (3) 不對;應(yīng)為 違背書寫規(guī)則 (1) 液與 H)2 溶液反應(yīng)不能寫成: ;應(yīng)為 2 H)2 (2) 液與 H)2 溶液反應(yīng)不能寫成 : H+ 個(gè)離子方程式,應(yīng)為 : 2 2H+ 2違背組成原則 (1) 足量的 a(溶液反應(yīng): 2H+ 2 2 2寫成 1 個(gè) 錯(cuò)了。 下面提供一組判斷離子方程式的正誤的選擇題: 1 下列反應(yīng)的離子方程式正確的是 ( ( A. 氨氣通入醋酸溶液中 B. 澄清的石灰水跟鹽酸反應(yīng) H+ . 碳酸鋇溶于醋酸 2H+ D. 金屬鈉跟水反應(yīng) 22 2 2 1 下列離子方程式書寫正確的是 (上海 C A. 氯化鐵溶液中通入硫化氫氣體 2 2 S B. 碳酸鋇中加入稀硫酸 2H+ . 偏鋁酸鈉溶液中加入過量鹽酸 4H+ 2. 碳酸氫銨溶液中加入過量氫氧化鈉溶液 下列離子方程式 不正確 的是 ( D A. 氨氣通入稀硫酸溶液中 H+ B. 二氧化碳通入碳酸鈉溶液中 2C. 硫酸鋁溶液跟偏鋁酸鈉溶液反應(yīng) 3 6 4H)3 D. 氯氣通入冷的氫氧化鈉溶液中 22 3 下列離子方程式 不正確 的是 ( D A. 氫氧化鋇溶液與鹽酸的反應(yīng) H+ 學(xué)資料 - 8 - B. 三氯化鐵溶液與過量氨水反應(yīng) 3 H)3 3. 小蘇打溶液跟燒堿溶液反應(yīng) . 氯氣能通入冷水中 2H+ 3 下列離子方程式中 不正確 的是 ( A. 碳酸氫鈣溶液跟鹽酸反應(yīng): 2H+ 22 B. 碘化鉀溶液跟適量溴水反應(yīng): 2I 2 C. 將金屬鈉加入水中: 2 2 D. 將氯氣通入氯化亞鐵溶液: 2 2 2 6下列化學(xué)方程式或離子方程式正確的是 (北師 D A. 鋁片與燒堿溶液共熱 B. 硫化氫通入醋酸鉛溶液 = 2H+ C. 碳酸氫鈣溶液中加入氫氧化鈉溶液 = . 工業(yè)制硝酸尾氣用氫氧化鈉溶液吸收 2 = 2 下列離子方程式中,書寫正確,且能正確表示復(fù)分解反應(yīng)的是 ( C ) A. 2 2 B. C. H 2 2. 2 2 2 (廣東 8下列反應(yīng)的離子方程式正確的是 ( A. 在氫氧化鋇溶液中加入過量的小蘇打: . 碳酸鈣與醋酸反應(yīng): 2 2 C. 漂白粉溶液中通入少量 2 2. 明礬水溶液顯酸性: 3H)3 3H+ 9能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式是 A A. 硫化亞鐵跟稀鹽酸反應(yīng): 2H+ B. 氯氣跟水反應(yīng): 2H+ C. 鈉跟水反應(yīng): 2 2 H+ D. 硫酸銅溶液跟氫氧化鋇溶液反應(yīng): 10已知 3642 112 準(zhǔn)狀況 )通入 10 L 的 生反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是 B A. 2 2 B. 2 2 2C. 2 2 22 4 D. 2 4 32 26 化學(xué)資料 - 9 - 11下列反應(yīng)的離子方程式 不正確 的是 A. 醋酸加入氨水: . 銅片插入硝酸銀溶液: . 碳酸鈣加入醋酸: 2 2 . 硫氰化鉀溶液加入三氯化鐵溶液: 2+ 12下 列反應(yīng)的離子方程式正確的是 A. 氯化銨溶于水: 23O+ . 鐵跟鹽酸反應(yīng): 26H+ 2 3C. 鉀跟冷水反應(yīng): K 2 K+ D. 氫氧化銅溶于鹽酸: H)2 2H+ 23下列離子方程式中 不正確 的是 . 碳酸氫鈣溶液跟鹽酸反應(yīng): 2H+ 22 B. 碘化鉀溶液跟適量溴水反應(yīng): 2I 2 C. 將金屬鈉加入水中: 2 2 D. 將氯氣通入氯化亞鐵溶液中: 2 2 2 14下列離子方程式書寫正確的是 D A 碳酸氫鈣溶液中加入等物質(zhì)的量的氫氧化鈉溶液 2 2 2B 碳酸鈉溶液中加入等物質(zhì)的量的乙酸 2 2 C 液中通入過量的二氧化硫氣體 2 2 用碳棒作電極電解氯化鈉飽和溶液 2 2 解析: A B 2 C 具有氧化性,將生成 2H+ 化學(xué)資料 - 10 - 怎樣確定有機(jī)物的同分異構(gòu)體數(shù)目 一般來 說,已知分子式確定同分異構(gòu)體的數(shù)目,只需寫出碳骨架,而不必把相連的氫原子全部寫出;已知結(jié)構(gòu)簡式確定同分異構(gòu)體數(shù)目,則可用箭頭或用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,而不必將其結(jié)構(gòu)式一一寫出;這樣可以節(jié)約很多時(shí)間。要判斷兩種結(jié)構(gòu)簡式是否互為同分異構(gòu)體,首先要看分子式是否相等,然后看結(jié)構(gòu)是否不同。 1、 等效氫法 烴的一取代物數(shù)目的確定,實(shí)質(zhì)上是看處于不同位置的氫原子數(shù)目??捎谩暗刃浞ā迸袛?。判斷“等效氫”的三條原則是: 同一碳原子上的氫原子是等效的;如甲烷中的 4 個(gè)氫原子等同。 同一碳原子上所連的甲基是等效的;如新戊烷中的 4 個(gè) 甲基上的 12 個(gè)氫原子等同。 處于對稱位置上的氫原子是等效的。如乙烷中的 6 個(gè)氫原子等同, 2,2,3,3 四甲基丁烷上的 24 個(gè)氫原子等同,苯環(huán)上的 6 個(gè)氫原子等同。 在確定同分異構(gòu)體之前,要先找出對稱面,判斷等效氫,從而確定同分異構(gòu)體數(shù)目。 例 1:下列有機(jī)物的一氯取代物其同分異構(gòu)體的數(shù)目相等的是 ( ) 解析:首先判斷對稱面:和無對稱面,和有鏡面對稱,只需看其中一半即可。然后,看有否連在同一碳原子上的幾個(gè)甲基:中有兩個(gè)甲基連在一碳上,六個(gè)氫原子等效;中有也有兩個(gè)甲基連在同一碳原子上,加上鏡面對稱,應(yīng)有十二個(gè)氫原子等效。最后用箭頭確定不同的氫原子。如下所示,即可知和都有七種同分異構(gòu)體,和都只有 4 種同分異構(gòu)體。應(yīng)選 B、 D。 例 2:含碳原子個(gè)數(shù)為 10 或小于 10 的烷烴中,其一鹵代烷烴不存在同分異構(gòu)體的烷烴共有 ( ) A. 2 種 B. 3 種 C. 4 種 D. 5 種 解析:按照等效氫原則,小于 11 個(gè)碳原子的烷烴中,只有一種一鹵代物的,甲烷和乙烷符合,以及甲烷型的新戊烷和乙烷型的 2,2,3,3 四甲基丁烷符合,共 4 種。故應(yīng)選 C。 2、軸線移動(dòng)法 對于多個(gè)苯環(huán)并在一起的稠環(huán)芳烴,要確定兩者是否為同分異構(gòu)體,則可畫一根軸線,再通過平移或翻轉(zhuǎn)來判斷是否互為同分異構(gòu)體。 化學(xué)資料 - 11 - 例 3:萘分子的結(jié)構(gòu)式可以表示為 或 ,兩者是等同的。苯并 a芘是強(qiáng)致癌物質(zhì) (存在于煙囪灰、煤焦油、燃燒煙草的煙霧和內(nèi)燃機(jī)的尾氣中 )。它的分子由 五個(gè)苯環(huán)并合而成,其結(jié)構(gòu)式可表示為 ( )或 ( )式,這兩者也是等同的?,F(xiàn)有結(jié)構(gòu)式 (A)(D),其中 (1) 跟 ( )、 ( )式等同的結(jié)構(gòu)式是 _; (2) 跟 ( )、 ( )式是同分異構(gòu)體的是 _。 (19) 解析:首先要看出 C 式中右上邊的環(huán)不是苯環(huán),因有一個(gè)碳原子連有 2 個(gè)氫原子。其次在連在一條線上的 3 個(gè)苯環(huán)畫一條軸線,如下圖,再移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)便可看出 A、 D 與 ( )、( )式等同,為同一物質(zhì)。 )、 ( )式結(jié)構(gòu)不同,另兩個(gè)苯環(huán)分別在軸線的兩側(cè),故為同分異構(gòu)體。本題答案是: (1). A、 D (2). B。 3定一移二法 對于二元取代物的同分異構(gòu)體的判斷,可固定一個(gè)取代基位置,再移動(dòng)另一取代基位置以確定同分異構(gòu)體數(shù)目。 例 4:若萘分子中有兩個(gè)氫原子分別被溴原子取代后所形成的化合物的數(shù)目有 ( ) B. 7 C. 8 D. 10 解析:萘分子中兩個(gè)苯環(huán)是等同的,除并在一起的兩個(gè)碳原子外,只存在兩種不同的碳原子, 即 位的和 位的碳原子。定一個(gè) 位的碳原子,再連接其余的 位的和 位的碳原子,這樣形成的二溴代物就有 7 種;定一個(gè) 位的碳原 子, 再連接其余的 位的碳原子,這樣形成的二溴 代物就有 3 種。如圖所示。因此,總共有 10 種, 應(yīng)選 D。 四、排列組合法 例 5:若萘分子中有兩個(gè)氫原子分別被溴原子取代后所形成的化合物的數(shù)目有 ( D ) A. 5 B. 7 C. 8 D. 10 化學(xué)資料 - 12 - 解析:萘環(huán)上只有兩種不同的氫原子: 和 ,二取代物的組合有 3 種情況: :3 種, : 4 種, : 3 種,共 10 種同分異構(gòu)體。 例 6:有三種不同的基團(tuán),分別為 X、 Y、 Z,若同時(shí)分別取代苯環(huán)上的三個(gè)氫原子,能生成的同分異構(gòu)體數(shù)目是 A A. 10 B. 8 C. 6 D. 4 解析:鄰位 3 種: 間位 6 種: , , , , ;間位 1 種: XYZ,共有 10 種。 例 7:分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè) 個(gè) 一個(gè) 基、一個(gè) 屬于酚類的同分異構(gòu)體有 6 種,其結(jié)構(gòu)簡式為: _、 _、 _、 _、_、 _。 解析:由于是酚類,且只有 3 個(gè)取代基,實(shí)際上是 取代基處于鄰間位,共有 6 種: , , , , , 。 例 8: 可簡寫為 。兩個(gè)環(huán)共用 2 個(gè)以上碳原子的多環(huán)烴叫橋環(huán)烴。雙環(huán)橋環(huán)烴的命名是根據(jù)環(huán)上碳原子的總數(shù)稱為二環(huán)某烴。以幾個(gè)碳橋交會(huì)處的兩個(gè)碳原子為橋頭,在環(huán)字后面的方括號(hào)內(nèi)用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明一個(gè)碳橋上碳原子的數(shù)目,幾個(gè)數(shù)字按大小次序列出,數(shù)字之間在下角用逗號(hào)分開。例如: 二環(huán) 2,2,1庚烷 二環(huán) 4,4,0癸烷 分子式: 分子式: 據(jù)上述敘述,回答下列問題: (1) 某橋環(huán)烴的結(jié)構(gòu)簡式為: , 名稱: _,分子式: _。 (2) 二環(huán)辛烷 (構(gòu)體較多,其中屬于雙環(huán)橋環(huán)烴的異構(gòu)體就有 6 種,它們是: _ _ (3) 上述二環(huán) 2,2,2辛烷的一氯取代物有 _種同分異構(gòu)體 (不考慮空間異構(gòu) )。 此題可從組合上去考慮, 6 種情況為: 5,1,0; 4,2,0; 4,1,1; 3,3,0; 3,2,1; 2,2,2。為2,2,2;為 3,2,1;為 4,1,1;為 5,1,0;所以剩下的兩種就是 4,2,0 和 3,3,0。 化學(xué)資料 - 13 - 答案: (1) 二環(huán) 3,2,2壬烷; (2) (3) 2 例 9:下 面是稠環(huán)芳香烴中蒽和并五苯的結(jié)構(gòu)簡式: 由于取代烴的位置不同,產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象稱為官能團(tuán)位置異構(gòu)。一氯并五苯有 個(gè)異構(gòu)體;二氯蒽有 填數(shù)字 個(gè)異構(gòu)體。 解析:由下列圖示中可知,并五苯有兩個(gè)對稱面,分子中碳原子上連接的氫原子有 4種位置: 、 、 、 ,故其一氯并五苯應(yīng)有 4 種。蒽也有兩個(gè)對稱面,分子中碳原子上連接有 3 種氫原子: 4 個(gè) 氫原子、 4 個(gè) 氫原子、兩個(gè) 氫原子,按照組合原則, 有 3種, 有 4 種, 有 2 種, 有 3 種, 有 2 種, 有 1 種,一共 有 15 種,故二氯蒽應(yīng)有 15 種。 答案: 4; 15 例 10:某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式為: ;其中屬于芳香醇的同分異構(gòu)體共有 A 3 種 B 4 種 C 5 種 D 6 種 解析:分子式為 考慮為 4 個(gè)側(cè)鏈 有鄰、間、對有 3 種。共 5 種,應(yīng)選 C。 例 11:聯(lián)苯 由兩個(gè)苯環(huán)通過單鍵連接而成。假定二氯連苯分子中 ,苯環(huán)間的單鍵可以自由旋轉(zhuǎn),理論上由異構(gòu)而形成的二氯聯(lián)苯共有 D A 6 種 B 9 種 C 10 種 D 12 種 解析:每個(gè)苯環(huán)上只有三種不同的 、 、 ,用定一移二法時(shí)要注意等效氫的存在。同一苯環(huán)上有 6 種,不同苯環(huán)間也有 6 種,共 12 種。 化學(xué)資料 - 14 - 如果用排列組合法,則同一苯環(huán)上有 一種, 兩種, 一種, 一種, 一種;不同苯環(huán)間有 一種, 一種, 一種, 一種, 一種, 一種等 6 種。如圖: 化學(xué)資料 - 15 - 怎樣確定原子的電子層排布 一、電子層容量原理 在原子核外電子排布中,每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)為 2個(gè)規(guī)律在一些無機(jī)化學(xué)教材中叫做最大容量原理。我認(rèn)為,該原理并不能全面反映原子核外電子排布的真實(shí)情況,其一,它只適合于離核近的內(nèi)電子層,且不是最大,而是等于 2二,離核遠(yuǎn)的外電子層,實(shí)際排布的電子數(shù)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 2本不能用此原理來描述。離核近的內(nèi)電子層與離核遠(yuǎn)的外電子層,各有其電子容量的規(guī)律,原子的電子層排布,就是這兩種規(guī)律結(jié)合 而成的。為此,我總結(jié)出內(nèi)電子層和外電子層的各自的容量規(guī)律,并將兩者結(jié)合起來,稱為“電子層容量原理”,其內(nèi)容如下: 設(shè) 為原子的電子層數(shù), n 為從原子核往外數(shù)的電子層數(shù), m 為由原子最外層往里數(shù)的電子層數(shù)。 當(dāng) n22時(shí),為內(nèi)電子層,每個(gè)電子層容納的電子數(shù) 2 當(dāng) n22時(shí),為外電子層,每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù) 2m 12。 核外只有 k 層時(shí),最多容納 2 個(gè)電子。 由上述兩個(gè)關(guān)系組成的電子層排布如下: 從以 上圖示可知,原子的電子排布是兩頭少,中間多。 應(yīng)用電子層容量原理,可使外電子層不用 2免出現(xiàn)太大偏差。 應(yīng)用外電子層的公式,可以取代中學(xué)教材中的如下規(guī)律: 1 最外層電子數(shù)不超過 8 個(gè) 最外層為 不超過 2 個(gè) 。 2 次外層電子數(shù)不超過 18 個(gè)。 3 外數(shù)第三層電子數(shù)不超過 32 個(gè)。 因?yàn)檫@些規(guī)律可直接從外電子層的公式推出。 稀有氣體原子的電子層排布則是很規(guī)整的相等關(guān)系,其內(nèi)電子層電子數(shù)為 2電子層電子數(shù)為 2m 12,因此,稀有氣體元素原子的電子層結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 。主族元素的原子,最外層未達(dá)到 2m 12個(gè)電子 即 8 個(gè)電子 ,一般副族元素的原子,最外層和次外層的電子數(shù)均小于 2m 12。原子的電子層數(shù)越多,出現(xiàn)未填滿電子數(shù) 2m 1
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