【高中化学】2023-2024学年人教版必修第二册 有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构第1课时.pptx

第第1 1课时有机化合物中碳原课时有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构子的成键特点烷烃的结构课程标准1知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷等为例认识碳知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷等为例认识碳原子的成键特点，认识甲烷的空间结构。原子的成键特点，认识甲烷的空间结构。2知道有机化合物存在同分异构现象。知道有机化合物存在同分异构现象。3通过模型拼插等活动认识有机化合物中碳原子的成键特点、通过模型拼插等活动认识有机化合物中碳原子的成键特点、价键类型及简单分子的空间结构。价键类型及简单分子的空间结构。0 10 30 40 2目 录必 备 知 识 探 究 突 破关 键 能 力培 养 提 升学科素养当 堂 落 实课时跟踪检测目录必备知识 探究突破锁定要点 互动探究目录分点突破分点突破(一一)有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构材料：材料：下图显示的是下图显示的是4个碳原子相互结合的几种方式个碳原子相互结合的几种方式(黑球表示碳原子黑球表示碳原子)：目录1上上述述材材料料中中，假假设设九九种种物物质质都都是是只只含含碳碳、氢氢元元素素，且且每每个个碳碳原原子子都都形形成成4个个共共价价键键，碳碳骨骨架架结结构构中中碳碳原原子子不不足足的的价价键键都都用用氢氢原原子子补补足足。请请写写出出A、B、C、D的分子式。的分子式。AI中分子式相同的物质有哪些？中分子式相同的物质有哪些？提提示示：C4H10、C4H10、C4H8、C4H6；A、B的的分分子子式式相相同同，均均为C4H10；C、E、F、H、I的分子式相同的分子式相同，均均为C4H8；D、G的分子式相同的分子式相同，均均为C4H6。目录目录3根根据据上上述述材材料料分分析析有有机机化化合合物物种种类类繁繁多多的的原原因因是是什什么么？三三个个碳碳原原子子之之间间能能形成几种碳骨架结构，试一一写出。形成几种碳骨架结构，试一一写出。提提示示：有有机机化化合合物物中中的的碳碳原原子子之之间不不仅可可以以结合合成成碳碳链，还可可以以结合合成成碳碳环；并并且且碳碳原原子子之之间可可以以形形成成碳碳碳碳单键、双双键或或三三键。如如上上述述材材料料中中4个个碳碳原原子子之之间就就可可以以形形成成九九种种碳碳骨骨架架结构构，这是是有有机机化化合合物物种种类繁繁多多的的主主要要原因。三个碳原子之原因。三个碳原子之间能形成能形成4种碳骨架种碳骨架结构构，分分别为：CCC、C=CC、CCC、。目录2有机化合物中碳原子的成键特点有机化合物中碳原子的成键特点(1)键的个数多：每个碳原子形成键的个数多：每个碳原子形成4个共价键。个共价键。(2)成键方式多：碳原子与碳原子之间能形成共价键，且成键方式多样。成键方式多：碳原子与碳原子之间能形成共价键，且成键方式多样。目录(3)碳骨架结构多：碳原子之间可构成链状结构，也可构成环状结构。碳骨架结构多：碳原子之间可构成链状结构，也可构成环状结构。(4)结结合合原原子子种种类类多多：碳碳原原子子不不但但可可以以和和碳碳形形成成共共价价键键，而而且且可可以以和和H、O、N、S等多种原子成键。等多种原子成键。目录1下列关于甲烷的说法不正确的下列关于甲烷的说法不正确的是是()C甲烷分子中甲烷分子中C、H间是离子键间是离子键D甲烷分子中甲烷分子中4个碳氢键完全等同个碳氢键完全等同解析解析：甲甲烷分子中分子中C、H间是极性共价是极性共价键。C目录2碳碳原原子子的的不不同同结结合合方方式式使使得得有有机机化化合合物物种种类类繁繁多多，下下列列碳碳原原子子的的结结合合方方式式中错误的中错误的是是()解析：解析：C图中有一个碳中有一个碳连有有5个共价个共价键，不符合碳原子成不符合碳原子成键特点。特点。C目录3下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的是是()B解解析析：C、Si能能形形成成4个个共共价价键，N能能形形成成3个个共共价价键，而而O、S能能形形成成2个个共价共价键，故答案故答案选B。目录材料一：材料一：以下是甲烷分子的几种空间结构以下是甲烷分子的几种空间结构分点突破分点突破(二二)烷烃的命名同系物同分异构体烷烃的命名同系物同分异构体目录1表示甲烷分子结构的三种形式，哪些能表示甲烷分子的真实结构？表示甲烷分子结构的三种形式，哪些能表示甲烷分子的真实结构？提提示示：正正四四面面体体的的空空间结构构和和空空间填填充充模模型型能能表表示示甲甲烷分分子子的的真真实结构。构。2从图示可知甲烷的空间结构是正四面体，用什么方法可以证明呢？从图示可知甲烷的空间结构是正四面体，用什么方法可以证明呢？提提示示：方方法法一一：应用用物物理理方方法法测得得CH4分分子子中中共共价价键的的夹角角为10928，4个个CH的的长度度、强度度和和夹角角完完全全相相同同，说明明CH4的的空空间结构构为正正四四面面体体。方方法法二二：CH4的的二二氯代代物物(即即用用两两个个氯原原子子替替代代甲甲烷中中的的两个两个氢原子形成的物原子形成的物质)只有一种只有一种，也可以也可以说明明CH4是正四面体是正四面体结构。构。目录材料二：材料二：以下是乙烷、丙烷和丁烷的球棍模型，思考有关问题。以下是乙烷、丙烷和丁烷的球棍模型，思考有关问题。目录3请请分分别别写写出出它它们们的的结结构构式式和和分分子子式式，并并由由此此归归纳纳该该类类有有机机物物的的分分子子组组成成通式。通式。4乙烷、丙烷、丁烷之间有什么关系？乙烷、丙烷、丁烷之间有什么关系？提示：提示：三种三种烷烃结构相似构相似，符合同一通式。符合同一通式。目录材材料料三三：莱莱纳纳斯斯卡卡尔尔鲍鲍林林是是著著名名化化学学家家，量量子子化化学学和和结结构构生生物物学学的的先先驱驱者者之之一一。1954年年因因在在化化学学键键方方面面的的工工作作取取得得诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖。他他在在进进行行物物质质研究时也使用模型进行研究。下图是戊烷的三种结构的球棍模型。研究时也使用模型进行研究。下图是戊烷的三种结构的球棍模型。目录5上述戊烷的三种结构，它们的分子式相同吗？它们之间属于何种关系？上述戊烷的三种结构，它们的分子式相同吗？它们之间属于何种关系？提提示示：戊戊烷的的三三种种结构构A、B、C的的分分子子式式相相同同，均均为C5H12；它它们之之间互互为同分异构体。同分异构体。6分分别别用用习习惯惯命命名名法法命命名名A、B、C三三种种有有机机物物。与与A互互为为同同系系物物，且且碳碳原原子子数比数比A少少1个的烷烃有几种结构？写出它们的结构简式，并命名。个的烷烃有几种结构？写出它们的结构简式，并命名。目录目录目录2烷烃烷烃(1)概念概念有有机机化化合合物物只只含含有有碳碳和和氢氢两两种种元元素素，分分子子中中的的碳碳原原子子之之间间都都以以单单键键结结合合，碳碳原原子子的的剩剩余余价价键键均均与与氢氢原原子子结结合合，使使碳碳原原子子的的化化合合价价都都达达到到“饱饱和和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。(2)分子结构特点分子结构特点目录3链状烷烃的通式和命名链状烷烃的通式和命名(1)分子组成通式：分子组成通式：CnH2n2目录4同系物同系物(1)定定义义：结结构构相相似似，在在分分子子组组成成上上相相差差一一个个或或若若干干个个CH2原原子子团团的的化化合合物物互互称称为同系物。为同系物。(2)同系物的特点：通式相同，原子组成相同，结构相似。同系物的特点：通式相同，原子组成相同，结构相似。(3)链状烷烃同系物的结构特点：碳碳单键、碳原子化合价饱和。链状烷烃同系物的结构特点：碳碳单键、碳原子化合价饱和。5同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体(1)同同分分异异构构现现象象：化化合合物物具具有有相相同同的的分分子子式式，但但具具有有不不同同结结构构的的现现象象，称称为为同分异构现象。同分异构现象。目录1如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是是()A将各原子看成了质点，为空间结构示意图将各原子看成了质点，为空间结构示意图B为电子式，表示甲烷分子中有为电子式，表示甲烷分子中有8个电子个电子C为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键D为空间填充模型，能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对为空间填充模型，能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小大小解析：解析：表示甲表示甲烷分子的分子的电子式子式，但略去了碳原子的但略去了碳原子的内内层电子子，甲甲烷分子中分子中应含有含有10个个电子。子。B目录2下下列列几几组组物物质质中中，互互为为同同位位素素的的有有_，互互为为同同素素异异形形体体的的有有_，互互为为同同系物的有系物的有_，互为同分异构体的有，互为同分异构体的有_，属于同一种物质的有属于同一种物质的有_。目录目录关键能力 培养提升聚焦应用 迁移转化目录已知存在下列有机物。已知存在下列有机物。同分异构体数目的判断与书写同分异构体数目的判断与书写(归纳与论证归纳与论证)(1)A的同分异构体有的同分异构体有_种种(不包括本身不包括本身)，请写，请写出出主链为主链为5个碳原子的个碳原子的烷烃烷烃(用结构简式用结构简式表示表示)_。4(2)B、C、D三种烷烃的一卤代物分别有三种烷烃的一卤代物分别有_、_、_种种。224目录目录目录2烃的一卤代物同分异构体数目的判断烃的一卤代物同分异构体数目的判断等效氢法等效氢法要要判判断断某某烃烃的的一一卤卤代代物物的的同同分分异异构构体体的的数数目目，首首先先要要观观察察烃烃的的结结构构是是否否具具有对称性。有对称性。(1)连在同一个碳原子上的氢原子等效。连在同一个碳原子上的氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基同一个碳原子上所连接的甲基(CH3)上的氢原子等效。上的氢原子等效。(3)分分子子中中处处于于镜镜面面对对称称位位置置(相相当当于于平平面面镜成成像像时，物物与与像像的的关关系系)上上的的氢氢原原子子是等效的。是等效的。目录3实例实例(以以C6H14为例例)(1)将分子中全部碳原子连成直链作为母链。将分子中全部碳原子连成直链作为母链。CCCCCC(2)从从母母链链一一端端取取下下一一个个碳碳原原子子作作为为支支链链(即即甲甲基基)，依依次次连连在在主主链链中中心心对对称称线线一一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：注注意意：甲甲基基不不能能连在在位位和和位位上上，否否则会会使使碳碳链变长，位位和和位位等等效效，只能用一个只能用一个，否否则重复。重复。目录(3)从从母母链链上上取取下下两两个个碳碳原原子子作作为为一一个个支支链链(即即乙乙基基)或或两两个个支支链链(即即2个个甲甲基基)依依次次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：位位或或位位上上不不能能连连乙乙基基，否否则则会会使使主主链链上上有有5个个碳碳原原子子，使使主主链链变变长长。所所以以C6H14共有共有5种同分异构体。种同分异构体。目录1主链含主链含5个碳原子，有甲基、乙基个碳原子，有甲基、乙基2个支链的链状烷烃个支链的链状烷烃有有()A2种种B3种种C4种种D5种种A目录2下列烷烃的一卤代物只有一种的下列烷烃的一卤代物只有一种的是是()解解析析：A项，有有两两种种不不同同位位置置的的H原原子子，一一卤代代物物有有两两种种；B项，有有三三种种不不同同位位置置的的H原原子子，一一卤代代物物有有三三种种；C项，只只有有一一种种H原原子子，一一卤代代物物只只有有一种；一种；D项，有四种不同位置的有四种不同位置的H原子原子，一一卤代物有四种。代物有四种。C目录学科素养 当堂落实 及时巩固 培养能力目录1下列关于有机物的说法正确的下列关于有机物的说法正确的是是()A有机物只能存在于动植物体内，不能通过人工方法合成有机物只能存在于动植物体内，不能通过人工方法合成B有机物只含有碳、氢两种元素有机物只含有碳、氢两种元素C含碳元素的化合物不一定属于有机物含碳元素的化合物不一定属于有机物D烃是指燃烧后只生成烃是指燃烧后只生成CO2和和H2O的有机物的有机物解解析析：A项，有有机机物物可可以以通通过人人工工方方法法合合成成，错误；B项，有有机机物物主主要要由由碳碳、氢元元素素组成成，通通常常还含含有有氧氧、氮氮、硫硫等等元元素素，错误；C项，含含碳碳元元素素的的化化合合物物不不一一定定属属于于有有机机物物，如如碳碳的的氧氧化化物物(一一氧氧化化碳碳、二二氧氧化化碳碳)、碳碳酸酸、碳碳酸酸盐等等属属于于无无机机物物，正正确确；D项，烃只只含含有有碳碳、氢两两种种元元素素，不不完完全全燃燃烧可可能能有有CO或或C生生成成，并并且且燃燃烧后后只只生生成成CO2和和H2O的的有有机机物物可可能能由由碳碳、氢、氧三种元素、氧三种元素组成成，错误。C目录2下图是下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型，下列说法正确的分子的球棍模型，下列说法正确的是是()ACH4、CCl4和和CH3Cl都是正四面体结构都是正四面体结构BCH4、CCl4都是正四面体结构都是正四面体结构CCH4和和CCl4中的化学键均为非极性键中的化学键均为非极性键DCCl4可能有两种结构可能有两种结构解解析析：A项，CH3Cl中中CH与与CCl不不相相同同，不不是是正正四四面面体体结构构；C项，CH与与CCl均均为极性极性键；D项，CCl4只有一种只有一种结构。构。B目录A目录(1)属于同分异构体的是属于同分异构体的是_(填字母，下同填字母，下同)。(2)属于同位素的是属于同位素的是_。(3)属于同一种物质的是属于同一种物质的是_。(4)属于同系物的是属于同系物的是_。C、EADB目录目录课 时 跟 踪 检 测目录234567891011112131目目前前已已知知化化合合物物中中数数量量、种种类类最最多多的的是是第第A族族元元素素碳碳的的化化合合物物，下下列列有有关关其原因的叙述中不正确的其原因的叙述中不正确的是是()A碳原子既可以跟碳原子，又可以跟其他原子碳原子既可以跟碳原子，又可以跟其他原子(如氢原子如氢原子)形成形成4个共价键个共价键B碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键C碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键D多多个个碳碳原原子子可可以以形形成成长长度度不不同同的的链链(可可以以带带有有支支链链)及及环环，且且链链、环环之之间又可以相互结合间又可以相互结合解解析析：碳碳原原子子最最外外层有有4个个电子子，既既不不易易失失电子子也也不不易易得得电子子，故故碳碳原原子子性性质并不活并不活泼，常温下比常温下比较稳定定，B错误。B目录234567891011112132下列有机化合物中，属于烷烃的下列有机化合物中，属于烷烃的是是()ACH2=CH2BCH3CH2CH2CH2ClCCH3CCCH3D解解析析：分分子子中中碳碳原原子子之之间都都以以单键结合合，碳碳原原子子的的剩剩余余价价键均均与与氢原原子子结合合，这样的的烃属于属于烷烃。A中含有碳碳双中含有碳碳双键，B中有中有氯原子原子，C中含有碳碳三中含有碳碳三键。D目录234567891011112133下列各组物质互为同系物的下列各组物质互为同系物的是是()A环丙烷环丙烷()与十一烷与十一烷(C11H24)BCH2=CH2与乙烷与乙烷C乙烷与戊烷乙烷与戊烷DCH3Cl与与CCl4解解析析：乙乙烷与与戊戊烷中中的的碳碳原原子子之之间以以单键结合合成成链状状，结构构相相似似，二二者者均均属属于于烷烃，符符合合同同系系物物的的定定义。A、B、D项的的分分子子组成成不不是是相相差差一一个个或或若若干个干个CH2原子原子团且且结构不相似。构不相似。C目录234567891011112134(双选双选)下列说法中正确的下列说法中正确的是是()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，一定互为同系物原子团的物质，一定互为同系物C两两种种物物质质的的组组成成元元素素相相同同，各各元元素素质质量量分分数数也也相相同同，则则二二者者一一定定互互为为同系物同系物D各各组组成成元元素素的的质质量量分分数数都都相相同同且且分分子子式式也也相相同同但但结结构构不不同同的的有有机机化化合合物一定互为同分异构体物一定互为同分异构体AD目录23456789101111213目录234567891011112135(双选双选)下列关于甲烷结构的说法中正确的下列关于甲烷结构的说法中正确的是是()A甲烷的分子式是甲烷的分子式是CH4，5个原子共面个原子共面B甲烷分子中，碳原子和氢原子形成了甲烷分子中，碳原子和氢原子形成了4个不完全相同的碳氢共价键个不完全相同的碳氢共价键C甲烷分子的空间结构属于正四面体结构甲烷分子的空间结构属于正四面体结构D甲烷中的任意三个原子都共面甲烷中的任意三个原子都共面解解析析：甲甲烷的的分分子子式式是是CH4，任任意意3个个原原子子共共面面，A错误，D正正确确；甲甲烷分分子子中中，碳碳原原子子与与4个个氢原原子子形形成成4个个完完全全相相同同的的共共价价键，B错误；甲甲烷是是正正四面体四面体结构构，C正确。正确。CD目录23456789101111213解解析析：由由甲甲烷的的结构构可可知知，四四个个氢原原子子的的空空间位位置置只只有有一一种种，则氟氟利利昂昂12只有一种只有一种结构；甲构；甲烷是正四面体是正四面体结构构，则氟利昂氟利昂12为四面体四面体结构。构。C目录234567891011112137下列说法正确的下列说法正确的是是()A碳碳碳碳间间以以单单键键结结合合，碳碳原原子子剩剩余余价价键键全全部部与与氢氢原原子子结结合合的的有有机机化化合合物物一定是饱和链烃一定是饱和链烃B分子组成符合分子组成符合CnH2n2的烃一定是烷烃的烃一定是烷烃C正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D碳、氢原子个数比为碳、氢原子个数比为13的烃有两种的烃有两种解解析析：满足足条条件件的的有有机机化化合合物物可可能能是是环状状饱和和烃，A错误；由由碳碳原原子子的的成成键方方式式和和键角角特特征征可可知知，碳碳原原子子呈呈锯齿状状排排列列，因因此此正正戊戊烷中中的的碳碳原原子子不不在在同同一一直直线上上，C错误；N(C)N(H)13时必必为C2H6，一一定定是是乙乙烷，D错误。B目录234567891011112138某链状烷烃分子中有某链状烷烃分子中有18个氢原子，它的分子式个氢原子，它的分子式是是()AC8H18BC9H18CC10H18DC11H18解解析析：链状状烷烃的的分分子子通通式式为CnH2n2，由由题意意得得2n218，解解得得n8，该链状状烷烃的分子式是的分子式是C8H18。A目录234567891011112139含有含有5个碳原子的链状烷烃的同分异构体个碳原子的链状烷烃的同分异构体有有()A2种种B3种种C4种种D5种种解解析析：含含有有5个个碳碳原原子子的的链状状烷烃的的同同分分异异构构体体有有3种种，即即正正戊戊烷、异异戊戊烷和新戊和新戊烷，故故B项正确。正确。B目录23456789101111213D目录2345678910111121311按要求填写下列空白。按要求填写下列空白。(1)乙烷的结构式：乙烷的结构式：_。(2)含含30个氢原子的链状烷烃的分子式为个氢原子的链状烷烃的分子式为_。解解析析：由由链状状烷烃的的分分子子通通式式可可知知，2n230，n14，其其分分子子式式为C14H30。C14H30目录23456789101111213(3)相对分子质量为相对分子质量为58的链状烷烃的结构有的链状烷烃的结构有_种，试分别写出种，试分别写出它们它们的的结构简式：结构简式：_。CH3CH2CH2CH3、2目录23456789101111213(4)分子式为分子式为C5H12的链状烷烃的习惯命名为的链状烷烃的习惯命名为_，其一，其一元取代物元取代物只有只有一种一种的结构简式为的结构简式为_。戊烷戊烷目录2345678910111121312如如图图表表示示4个个碳碳原原子子相相互互结结合合的的方方式式。小小球球表表示示碳碳原原子子，小小棍棍表表示示化化学学键键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合的。假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合的。(1)图中属于链状烷烃的是图中属于链状烷烃的是_(填字母填字母)。AC目录23456789101111213(3)上图中互为同分异构体的是上图中互为同分异构体的是A与与_；B与与_；D与与_。(填字母填字母)(4)1LA的的同同系系物物的的蒸蒸汽汽完完全全燃燃烧烧时时，生生成成同同温温同同压压下下4L的的水水蒸蒸气气，该该烷烃的分子式是烷烃的分子式是_。CEFHGC3H8(2)在在上上图图的的有有机机化化合合物物中中，碳碳原原子子与与碳碳原原子子之之间间不不仅仅可可以以形形成成碳碳碳碳单单键键，还还可以形成可以形成_和和_；不仅可以形成；不仅可以形成_，还可以形成碳环，还可以形成碳环。碳碳双键碳碳双键碳碳三键碳碳三键碳链碳链目录23456789101111213目录2345678910111121313有下列结构的物质：有下列结构的物质：CH3(CH2)3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3其其中中，属属于于同同系系物物的的是是_(填填字字母母，下下同同)；属属于于同同分分异异构构体体的的是是_；属于同种物质的是属于同种物质的是_。A B CD EFBDEAF目录23456789101111213解解析析：7种种物物质均均为烷烃，若若碳碳原原子子数数不不同同，则互互为同同系系物物；若若碳碳原原子子数数相相同同，而而结构构不不同同，则互互为同同分分异异构构体体；若若碳碳原原子子数数相相同同，且且结构构也也相相同同，则为同同一一种种物物质。7种种物物质的的分分子子式式分分别为：C5H12、C5H12、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14。所所 以以 中中 任任 意意 一一 种种 物物 质 与与中任意一种物中任意一种物质均属于同系物；均属于同系物；结构相同构相同，属于同种物属于同种物质，结构相同构相同，属于同种物属于同种物质；或或互互为同分异构体。同分异构体。