有机物分子的共线和共面

有机物分子的共线和共面1“超级学习笔记”有机物分子的共线和共面有机化合物不仅有一定的分子组成，还有一定的空间结构，其性质和结构也是紧密相关的。有机物的结构，特别是分子中的原子共直线、共平面的问题，是高中化学的常考的内容之一。这就要求我们在有机物的学习中，首先要掌握有机物分子的结构。复杂分子一般都是由简单小分子组合而成的，因此，只要掌握一些典型有机物的空间结构，如常见的平面型分子和直线型分子，再运用数学上立体几何的有关知识，就可以解决有机化合物中原子共直线、共平面问题。当然，多归纳，多思考，多比较也是必不可少的哦！大思路先看一下有机化合物的四种典型的空间结构：1．CH4型甲烷型空间正四面体结构，C原子位于正四面体中心，四个氢原子位于正四面体的顶点，C—H键之间的键角为109°28′，五个原子中最多有三个原子共平面。2．CH2＝CH2型乙烯的结构式：，所有的六个原子在一个平面上，键角120°。3．HC≡CH型乙炔的结构式为H—C≡C—H，四个原子处在同一直线上。4．型苯分子为平面正六边型结构，位于苯环上的十二个原子共平面。判断原子共平面、共直线问题时，要根据题中已给的结构简式并结合原子成键情况，以及双键、三键、苯环的空间构型画出一定共平面或一定共直线的部分，再结合碳碳单键可以旋转进行判断，判断时必须注意“一定”、“可能”等条件。好啦，一起体验一下吧！体验1下列有机物分子中，所有原子一定在同一平面内的是（）ABCD体验思路：以碳原子和化学键为立足点，画出分子的空间结构。有机物分子的共线和共面2“超级学习笔记”体验过程：A项，苯分子为平面正六边形，所有原子一定在同一平面内。B项，如右图，对于苯环，我们可以看作是甲基上的C2取代了苯环上的氢，那么包括甲基上的碳在内的已有12个原子在苯环决定的平面N中；对于甲基，我们可以看作苯基中的C1取代了甲烷上的一个氢原子。则C1、C2和H1、H2、H3五个原子形成的四面体中，最多有3个原子共平面。C项，对于苯环，可能看作是乙烯取代了苯环上的氢，则C2也在平面N中，对于乙烯基，可以看作是苯基取代了乙烯C2上的一个氢原子，则C1也在平面M中。但C1和C2形成的碳碳单键可旋转，因此是所有原子有可能．．．在同一平面上。D项，苯环决定的平面为N，乙炔结构决定的直线为L，且直线L上有两个原子C1和C2都在平面N中，则C1和C2决定的直线也一定在平面N中，即L在平面N中，所有原子必共平面N。答案：AD。小结：除了典型的空间结构外，还应掌握“—C—C—”单键可以旋转、“—C＝C—”双键不能旋转。体验2描述CH3—CH＝CH—C≡C—CF3分子结构的下列叙述中正确的是（）A6个碳原子有可能都在一条直线上B6个碳原子不可能都在一条直线上C6个碳原子一定都在同一平面上D6个碳原子不一定都在同一平面上体验思路：该分子由两个甲烷型、一个乙烯型和一个乙炔型结构组合而成。体验过程：CH3—CH＝CH—C≡C—CF3分子中的—HC＝CH—是平面结构，—C≡C—是直线型的，两部分共用一个—C—C—单健，所以6个碳原子一定在同一个平面上。—CF3的构型相当于—CH3，取代了HC≡CH中的氢。由于乙烯型结构中的键是120°，所以—CH3、C—C≡C—CF3与—HC＝CH—中的碳原子不在同一直线上。答案：BC。有机物分子的共线和共面3“超级学习笔记”小结：若两个平面型结构的基团之间以单键相连，这个单键可以旋转，则两个平面可能共面，但不是“一定”。若是一个平面型结构和一个直线型结构以单键相连接，所有的碳原子一定在一个平面上，但是它们必然不在一条直线上。若是两个直线型结构相连接，则所有碳原子都在一条直线上，当然也在同一平面上啦。体验3描述分子结构的下列叙述中，正确的是（）A除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上B除苯环外的其余碳原子不可能都在一条直线上C12个碳原子不可能都在同一平面上D12个碳原子有可能都在一个平面上体验思路：该分子由甲烷型、乙烯型、乙炔型和苯环型结构各一个组成。体验过程：该分子的空间结构可表示为：由图形可以看到，直线L在平面N中，甲基上3个氢只有一个可能．．在这个平面内；—CHF2基团中的两个氟原子和一个氢原子，最多．．只有一个在双键决定的平面M中；平面M和平面N共用两个碳原子，可以．．通过旋转碳碳单键，使两平面重合，但—CHF2和—CH3中各有两个原子不在这个平面内。烯烃中键角为120°，所以苯环以外的碳原子不可能都在一条直线上。答案：BD。小结：若甲基与一个平面型结构相连，则甲基上的氢原子最多有一个氢原子与其共面。提示：体验完了，再来几道题目练一下吧，看看掌握的怎么样了！实践1下列有机分子中，所有的原子不可能处于同一平面的是（）ACH2＝CH－CNBCH2＝CH－CH＝CH2C—CH＝CH2DCH2＝C(CH3)－CH＝CH2有机物分子的共线和共面4“超级学习笔记”实践2下列各组分子中的各个原子，或者处于同一平面，或者在一条直线上的是（）AC6H6，C2H4，CO2BCO2，HCl，HC≡CCH3CC6H6，HCl，CH4DC2H6，HCl，C2H2实践3下列关于所示结构简式的说法正确的是（）A所有碳原子有可能都在同一平面上B最多可能有9个碳原子在同一平面上C最多可能有8个氢原子在同一平面上D所有的氢原子可能都在同一平面上实践题答案实践1指点迷津：画出分子中的乙烯型和苯环型共面的部分，再结合题目中的“不可能”进行分析。实践略解：A、B、C项都是两个共面或共线的部分由“—C—C—”单键连接，整体分子有可能共面。D项有四面体结构的甲基，不可能共面。答案：D。实践2指点迷津：这道题也涉及了两种常见无机分子的结构，也是要掌握的。实践略解：C6H6，C2H4为平面结构C2H2，HCl，CO2为直线型结构CH4，C2H6，HC≡CCH3中包含甲烷型空间四面体结构，不共线也不共面答案：A。实践3指点迷津：和体验3中的分子结构相似，对比一下就可以得出答案了。实践略解：乙炔型和苯环型结构上的碳原子共面，乙烯型结构上的碳原子共面，两个平面可能通过碳碳单键旋转到共面，此时，除甲基上的氢原子外，所有的氢原子都在这个大平面上，甲基为空间四面体结构，三个氢原子中只可能有一个也在该平面上。答案：AC。