新教材人教版必修2第七章第一节第一课时有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构学案.docx

li第认识有机化合物第一课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷煌的结明确学习目标1.了解有机物中碳原子的成键特点。2.掌握甲烷的分子结 构。3.了解烷煌的概念、通式及结构特点。4.理解同系物、同分异构体的概念并会 判断和书写简单烷烧的同分异构体。1 .有机化合物中碳原子的成键特点有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成虹个共价键，而且碳原 子与碳原子之间也能形成因单键、国双键或回三键。多个碳原子之间可以结合形 成碳链，也可以结合形成因碳环。2 .甲烷的分子结构(1)分子结构分子式电子式结构式分子模型球棍模型空间填充模型圆CH4H 函h: d : nHH 1 0 H<H1 H金色(2)空间结构3.烷烧的结构特点与命名分子结构示意图结构特点及空间构型hAh4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等，具有尊正四面隹结构(1)结构特点烷烧的命名碳原子数不多于1。时，以回甲、乙、丙、丁、戊、己、庚一、辛、壬、癸依次A.B.C.D.答案B解析食盐、水不含碳元素，二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙三种物质虽含碳 元素，但性质上与有机物有很大区别，不属于有机物。2 .下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况 （）答案D解析 这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及空 间填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但空间填充模型更能形象地表达出甲 烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成 键情况。3 .甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构， 理由是（）A. CH.3。只有一种结构B. CH2cL只有一种结构C. CHCb只有一种结构D. CH4中含有4个CH极性键答案B解析 甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都 是成立的；CH2cL若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即ClHIIHCC1 和 ClCC1IIHH,若是正四面体结构，则其结构只有一种。4 .以下结构表示的物质中是烷煌的是（）A. CH30HB. CH2=CH2答案C解析 烷煌只含碳碳单键和碳氢键。A中含氧不属于烧；B、D中含碳碳双 键，只有C属于烷烧。5 .下列各组物质中一定互为同系物的是（）A. C3H8 C5H8B. C3H8 C5H12D. C2H5cle3H6c12答案B解析 C3H8和C5H8相差2个C原子，不符合同系物的概念，A错误；C3Hs 和c5H12符合通式CH2+2（心0）,属于烷烧，组成上相差2个CH2原子团,属于 同系物，B正确；C项中两种分子分子式相同，结构不同，属于同分异构体，C 错误；D项中两种分子含有不同个数的氯原子，组成上不是相差I个CH?原子团， 不属于同系物，D错误。6 .下列说法正确的是（）A.相对分子质量相同的物质是同种物质B.分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体C.分子组成相差若干个CH2原子团的两种有机物互为同系物D.符合通式CH窃+ 2的不同煌一定互为同系物答案B解析 氮气、c2H4的相对分子质量均为28, A错误；分子组成相差一个或若 干个CH2原子团,且结构相似的两种有机物才互为同系物,C错误;符合通式C,；H2 + 2的不同煌，可能互为同系物，也可能互为同分异构体，D错误。7 .下列物质互为同分异构体的是（）A.和B.和C.和D.和答案C8 .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. H 与 DB. CH3cH20H 与 CH3coOHC. CHwCH 与 C6H6答案D解析 H与D互为同位素，A错误；乙醇和乙酸、CH三CH与C6H6分子式CH3fHe% 不同，不互为同分异构体，B、C错误；CH3cH2cH2cH3与CH3 分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确。二、选择题（本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意）9 .下列说法中正确的是（）A.相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物不一定互为同分异构体B.凡是分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，一定互为同系物C.两种物质的组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者一定互为同 分异构体D.各组成元素的质量分数都相同且分子式也相同的不同有机物一定互为同 分异构体答案AD解析 A项，相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物不一定互为同分 异构体，如CH3cH20H和HCOOH,正确；B项，分子组成相差一个或若干个 （弋 27cH2 ）CH2原子团的物质，不一定互为同系物，如环丙烷 CH2 和1-丁烯 （CH3cH2cH=CH2）,错误；C项，两种物质的组成元素相同，各元素质量分数 也相同，二者不一定互为同分异构体，如乙快（CH三CH）和苯（C6H。错误；D项， 各组成元素的质量分数都相同且分子式也相同的不同有机物一定互为同分异构 体，正确。10 .相对分子质量为100的烷麻，且含有4个甲基的同分异构体共有（不考虑立体异构）（）A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种答案B解析相对分子质量为10（）的烷姓为c7H16。含有四个甲基的结构简式分别CH3Ich3cch2ch2ch3、为 CH311 .下列说法中不正确的是（）A.相对分子质量相同的有机物互为同分异构体B.分子组成相同、结构不相同的有机物互为同分异构体C.每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链煌 一定是烷烧D.分子式相同、结构相同的有机物一定是同一物质答案A解析 分子组成相同（即分子式相同，相对分子质量也相同），结构不相同的 有机物是同分异构体，若分子式相同，结构也相同则必为同一物质，故A错误， B、D正确；C项是链状烷煌的结构特点，正确。12 .同分异构体具有相同的（）A.最简式、分子式B.相对分子质量C.化学性质D.物理性质答案AB解析 同分异构体的分子式相同，则最简式、相对分子质量相同，但结构不 同，则性质不同。三、非选择题13 .下列几组物质中，互为同位素的有,互为同素异形体的有 ,互为同系物的有,互为同分异构体的有,属于同种 物质的有 O。2和0335cl和37。CH3cH3 和 CH3cH2cH3CH3(CH2)2CH3 和(CH3”CHCH3答案解析 是氧元素的两种单质，互为同素异形体；是氯元素的两种不同原 子，互为同位素；中乙烷与丙烷互为同系物；均为CH202,为同一种物质； 两者分别为正丁烷与异丁烷，互为同分异构体。14 .有下列结构的物质：CH3(CH2)3CH3 CH3cH2cH2cH2cH3 CH3cH2cH2cH2cH2cH3其中，属于同系物的是；属于同分异构体的是；属于同种物质的是OA.B.C.D.E.F.答案 BD E AF15.写出下列各链状烷烧的分子式。(1)在同温同压下，链状烷燃A蒸气的密度是H2的43倍：o(2)链状烷煌B的分子中含有200个氢原子：o(3)分子中含有22个共价键的链状烷妙D为。答案(1)C6H14 C99H200 (3)C7Hi6解析(l)A/=2g/molX43 = 86g/mol,所以 14 + 2 = 86, = 6,即该链状烷 煌的分子式为C6H|4。(2)由CH2 + 2得2 + 2 = 200, = 99,该链状烷煌的分子式为C99H200。(3)由C“H2”+2可知:其中含有(2 + 2)个CH键，C- 1)个CC键,所以(2 + 2) + (-1) = 22,即 =7,所以该链状烷烧的分子式为C7H&代表碳原子数；碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如“十一烷”。(3)分子通式链状烷煌的分子通式为啦国驻2。4.同系物与同分异构体(1)同系物(2)同分异构体概念实例：正丁烷、异丁烷互为同分异构体。同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一。1 .判断正误，正确的打“，错误的打“X”。(1)碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键。()(2)在有机化合物中，碳原子间只能成单键。()(3)在有机化合物中，碳原子间所成的骨架只能为直链状。()(4)有机化合物种类繁多的原因之一是碳原子间的成键方式及碳骨架不同。()答案(1)V (2)X (3)X (4)72 .碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错 误的是()答案C3 .已知碳原子可以成4个价键，氢原子可以成1个价键，氧原子可以成2 个价键，下列分子式或结构简式书写正确的是()答案B4 .下列有关说法正确的是()A.石墨和金刚石互为同位素B.乙烷和丙烷互为同素异形体C. CH3cH2cH2cH3与CH(CH3)3互为同分异构体D. 12c和13c互为同系物答案c解析 石墨和金刚石互为同素异形体，A错误；乙烷和丙烷互为同系物，B 错误；12c和13c互为同位素，D错误。5.按要求填空。(1)下列属于链状烷煌的是(填字母)。A. C2H4B. C3H4 C. C4H8D. C5H12E. C7H14 F. C9H20(2)分子中含18个氢原子的链状烷煌分子式为 o(3)相对分子质量为58的链状烷煌分子式为 o(4)某链状烷妙分子中含6个碳原子，则该链状烷煌的相对分子质量为答案 DF(2)C8Hl8(3)C4HH)(4)86知识点一烷煌的结构及表示方法1 .有机化合物组成和结构的表示方法表示方法(以甲烷为例)含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式 子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子H电子式：H： C ： H H用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子续表表示方法(以甲烷为例)含义H 1 结构式：HCH 1H用短线表示成键的共用电子对；具有分子式所能表示的意义，能反映分子的结构；表示分子中原子的结合或排列顺序的 式子，但不表示空间结构结构简式：CH4结构式的简便写法，着重突出结构特点忐球棍模型：o小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间结构可空间填充模型：U入表明了原子的相对大小和空间相对位置知识拓展1甲烷空间结构的拓展根据甲烷的正四面体结构推知，有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子 相连。若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相 同，则形成的分子为正四面体结构，如CCL；若CH4分子中的4个氢原子被其他 不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于 正四面体，如 CH3CI、CH2C12x CHCI3 等。2 .烷煌的组成与结构特点(1)烷烧分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共 价单键与其他碳原子或氢原子相连接。(2)符合CH2 + 2(为正整数)通式的煌一定是链状烷煌。(3)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支 链，如图所示。(4)烷烧分子中的氢原子数一定是偶数。I解析II表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10 个电子。答案1 B练1下列物质中，属于链状烷烧的是()答案C练2下列说法正确的是()A.有机物种类繁多的主要原因是有机物分子结构十分复杂B.烧类分子中的碳原子与氢原子是通过非极性键结合的C.同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的唯一原因D.烷烧的结构特点是碳原子之间通过单键连接成链状，剩余价键均与氢原 子结合答案D解析 有机物种类繁多的主要原因是碳原子能与其他原子形成四个共价键， 且碳原子之间也能互相成键，A项只是其中的一个原因，并不是主要原因，A错 误。碳原子与氢原子之间形成极性键，B错误。同分异构现象的广泛存在是造成 有机物种类繁多的重要原因，但不是唯一原因，C错误。(1)烷燃失去一个氢原子剩余的原子团叫做烷基，一般用一R表示。如“一CH3”叫做甲基，“一CH2cH3”叫做乙基。(2)1 molCH3 含有 9 mol 电子，1 mol CH4 含有 10 mol 电子。知识点二同系物、同分异构体1 .判断同系物的三个关键1 1) “同”互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相 似。“差”一组成上相差个CH2原子团(>1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)；同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14,0O特别提醒1 通式相同的物质不一定是同系物。如CH2=CH2与ch9/ H2cCH2不是同系物，因为二者不是同一类物质。2 .有关同分异构体的注意事项(1)同分异构体的分子式相同，因此其相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体，如N。和C2H6。互为同分异构体的化合物不一定属于同一类物质，如CH3OCH3和CH3CH2OHO（3）互为同分异构体的化合物一定不互为同系物，同样，互为同系物的化合物 一定不互为同分异构体。知识拓展1烷煌同分异构体的书写一减链法书写技巧如下:、工选择最长的碳链作为主链 两注意找出中心对称线（对称性原则三原则J有序性原则减链法41互补性原则四顺序4主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边、排布由邻到间（2）书写的步骤先写出碳原子数最多的主链。写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基（一CH3）接在主链某碳原 子上。写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基（一CH2cH3）或两个甲基 （-CH3）接在主链碳原子上，以此类推。（3）实例（以C6H14为例，为了简便，在所写结构中删去了 H原子）a.将分子中全部碳原子连成直链作为母链。b.从母链一端取下一个碳原子作为支链（即甲基），依次连在主链中心对称线 一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：注意1甲基不能连在位和位上，否则会使碳链变长，位和位对称 等效，只能用一个，否则重复。c.从母链上取下两个碳原子作为一个支链（即乙基）或两个支链（即两个甲基）依次连在相应碳原子上，此时碳骨架结构有两种:位或位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长，所 以C6H14共有5种同分异构体。（4）等效氢原子法判断同分异构体数目的基本思路如果要判断某煌的一元取代物的同分异构体的数目，首先要观察该姓的结构 是否具有对称性，明确其中的等效氢原子：连在同一碳原子上的氢原子等效， 如甲烷中的4个氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处 于对称位置上的氢原子等效。有几种不同的等效氢原子，其一元取代物就有几种。如：CH3CHCHCH3CH3 CH3有两种等效氢原子，一元取代物就有两种。解析分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通 式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相对分 子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6,因此不一定是同分异构体。答案C练3同系物都具有（）A.相同的相对分子质量B.相同的物理性质C.相似的化学性质D.相同的最简式答案C解析同系物结构相似，则具有相似的化学性质，C正确；在分子组成上相 差一个或若干个CH2原子团，则相对分子质量不同，物理性质也不同，A、B错 误；以烷始同系物为例，甲烷的最简式为CH-乙烷的最简式为CH3,丙烷的最 简式为C3H8,都不相同，D错误。练4互称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.具有相同的熔沸点和密度C.具有相同的分子式D.具有相同的组成元素答案B解析 互称为同分异构体的物质具有相同的分子式，则组成元素、相对分子 质量都相同，但它们的结构不同，物理性质存在差异，熔沸点和密度不同。(1)同系物的性质：同系物之间由于结构相似，只是碳链长度不同，故它们的 物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化，而化学性质相似。(2)同分异构体的性质：同分异构体结构上的差别导致它们的物理性质有所不 同。同分异构体可能是同类物质，也可能是不同类物质，若属于同类物质，化学 性质相似，若属于不同类物质，化学性质不同。1 .甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子 位于正四面体的四个顶点上。2 .烷烧分子中碳原子间以单键相连，剩余价键均与氢原子结合，链状烷煌的 分子通式为C“H北+2。3 .结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。4 .化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具 有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。1 .在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富 资源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是()A.COB. CH4C. H2D. nh3答案B解析 “西气”中的气指天然气，主要成分是CHj。2 .下图是CH4、CC14x CH3。的分子球棍模型图。下列说法正确的是()A.CH4、CCL和CH3cl都是正四面体结构B.CH4x CCL都是正四面体结构C.CH4和CC14中的化学键完全相同D.CH4、CCL的结构相同，性质也相同答案B解析 CH3cl是四面体结构而不是正四面体，A错误；CH4和CC14中的CH 键和CY1键不同，C错误；CEU和CCL的性质不同，D错误。3 .要验证甲烷中含有C、H元素，可将其完全燃烧产物依次通过（）浓硫酸无水硫酸铜澄清石灰水A.B.C.D.答案B解析 要验证甲烷中含有C、H元素，可检验燃烧产物中含有水和二氧化碳, 其中水遇无水硫酸铜粉末变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，故将燃烧产物 依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水即可。4 .下列物质属于同分异构体的一组是（）答案B5 .下列各组物质中互为同系物的是（）A.CHsCH=CH2 和 CH3CH2CH2CH=CH2B.CH3CH3 和 CH3CH=CH2c.ch3ch2ch3 和 ch3ch=ch2D.CHsCH2CH=CH2 和 CH3CH2CH2CH3答案a解析结构相似（同一类），在分子组成上相差一个或若干个C中原子团的物 质互为同系物，B、C、D三个选项中分别给出的两种物质结构不相似，分子组成 上也不相差一个或若干个CH2原子团，所以B、C、D三项均不正确。课时作业一、选择题（本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意）1.下列物质中属于有机物的是（）乙醇食盐二氧化碳甲烷蔗糖水一氧化碳碳酸钙乙酸