2023-2024学年人教版必修第二册 第七章第一节　第1课时有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构 学案.docx

有机化合物第一节认识有机化合物第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烧的结构课程标准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。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、价键类型及简单 分子的空间结构。e必备知识探究突破 锁定要点 互动探究分点突破（一）有机化合物中碳原子的成键特点 烷煌的结构气探究活动材料：下图显示的是4个碳原子相互结合的几种方式（黑球表示碳原子）：0Ko%=<8>ABCD内/ /EFGII I回问题探究1.上述材料中，假设九种物质都是只含碳、氢元素，且每个碳原子都形成4个共价键, 碳骨架结构中碳原子不足的价键都用氢原子补足。请写出A、B、C、D的分子式。AI中 分子式相同的物质有哪些？提示：C4H10. C4H10、C4H8、C4H6；A、B 的分子式相同，均为 C4H10； C、E、F、H、I的分子式相同，均为C4H8； D、G的分子式相同，均为C4H6。1 I、 /cccc2 .上述材料中，从碳骨架结构以及碳碳键（II、/ 、一C三C一）的角度分析哪些物质的结构是相似的?连支链定多余一变换若有多个支链，先把多个支链固定位置，只留下一个支链变换位置填氢填氢满足四键根据碳的四价理论，把C上的H填满3 .煌的一卤代物同分异构体数目的判断等效氢法要判断某嫌的一卤代物的同分异构体的数目，首先要观察煌的结构是否具有对称性。（1）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（一CH。上的氢原子等效。（3）分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等效 的。4 .实例（以C6H14为例）（1）将分子中全部碳原子连成直链作为母链。cccCCC（2）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：YYYC - CC-YYC-C 。C-注意：甲基不能连在位和位上，否则会使碳链变长，位和位等效，只能用一个, 否则重复。（3）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2个甲基）依次连在主 链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：Y>c-c YC C-YC cIcICJ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。6迁移应用1 .主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的链状烷嫌有（）A. 2种B. 3种解析：A符合题意的垸妙有CH3Ich3ch2cch2ch3和c2H5ch3CH3CHCHCH2CH3C2H52 .下列烷煌的一卤代物只有一种的是（）B. CH3cH2cH2cH2cH3D. CH3CHCH2CH31ch3A. CH3cH2cH3CH3I c.ch3c:ch3Ich3解析：C A项，有两种不同位置的H原子，一卤代物有两种；B项，有三种不同位置的H原子，一卤代物有三种；C项，只有一种H原子，一卤代物只有一种；D项，有四种 不同位置的H原子，一卤代物有四种。科学科素养当堂落实。及时巩固培养能力一一一1 .下列关于有机物的说法正确的是（）A.有机物只能存在于动植物体内，不能通过人工方法合成B.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D.烧是指燃烧后只生成C02和H20的有机物解析：C A项，有机物可以通过人工方法合成，错误；B项，有机物主要由碳、氢元 素组成，通常还含有氧、氮、硫等元素，错误；C项，含碳元素的化合物不一定属于有机物， 如碳的氧化物（一氧化碳、二氧化碳）、碳酸、碳酸盐等属于无机物，正确；D项，煌只含有 碳、氢两种元素，不完全燃烧可能有CO或C生成，并且燃烧后只生成C02和H2O的有机 物可能由碳、氢、氧三种元素组成，错误。2.下图是CE、CC14、CH3cl分子的球棍模型，下列说法正确的是（）ch4cci4 ch3ciA. CH4、CCI4和CH3CI都是正四面体结构B. CH4、CCI4都是正四面体结构C. CH4和CCL中的化学键均为非极性键D. CCL可能有两种结构解析：B A项，CH3cl中CH与CC1不相同，不是正四面体结构；C项，CH 与CC1均为极性键；D项，CCL只有一种结构。CHSCHCH3 ' I3 .下列关于CH4和CH?的叙述正确的是()A.两者互为同系物B.二者与所有烷煌互为同分异构体C.它们的物理、化学性质相同D.二者均是平面形分子CH3CHCH3解析：A CH4和CH?与其他碳原子数不同的烷妙互为同系物，B错误；CH4CH3CHCH3和 CH、？结构相似，化学性质相似，物理性质不同，C错误；甲烷是正四面体形分子，后者相当于甲烷上3个氢原子被甲基取代，二者均不是平面形分子，D错误。4 .有下列几组物质：A.1H和：H B.甲烷和己烷 C.正丁烷和异丁烷D.CH3CHC2H5和 C2H5CHC2H5IIch2ch3ch3E. CH3CHCHCH3和 CH3CH,CHCH3I IICH3 CH3C2H5回答下列问题：(1)属于同分异构体的是(填字母，下同)。(2)属于同位素的是o(3)属于同一种物质的是 o(4)属于同系物的是 o解析：A.) H和；H是同位素；B.甲烷和己烷是同系物；C正丁烷和异丁烷是同分异构ch3CHc2h5 c2 h5chc2 h5ch3chchch3III I体；D.CH2CH3和CH3是同种物质；E. CH3 CH3 和CH3CH2CHCH3 IC2H5是同分异构体。（1）属于同分异构体的是c、E；（2）属于同位素的是A；（3）属于同一种物质的是D；（4）属于同系物的是B。答案：（1）C、E （2）A （3）D （4）BI课时跟踪检测1 .目前已知化合物中数量、种类最多的是第IVA族元素碳的化合物，下列有关其原因 的叙述中不正确的是（）A.碳原子既可以跟碳原子，又可以跟其他原子（如氢原子）形成4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D.多个碳原子可以形成长度不同的链（可以带有支链）及环，且链、环之间又可以相互 结合解析：B碳原子最外层有4个电子，既不易失电子也不易得电子，故碳原子性质并不 活泼，常温下比较稳定，B错误。2 .下列有机化合物中，属于烷煌的是（）A. CH2=CH2B. CH3cH2cH2cH2clC. CH3C=CCH3ch3ID. CH3cH2cHeH2cHe%Ich3解析：D 分子中碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，这样 的烧属于烷烧。A中含有碳碳双键，B中有氯原子，C中含有碳碳三键。3 .下列各组物质互为同系物的是（）CH2/ A.环丙烷（H2c。142）与一烷（C|H24）B. CH2=CH2与乙烷C.乙烷与戊烷D. CH3cl 与 CC14解析：C乙烷与戊烷中的碳原子之间以单键结合成链状，结构相似，二者均属于烷妙, 符合同系物的定义。A、B、D项的分子组成不是相差一个或若干个CH2原子团且结构不相 似。4.（双选）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，则二者一定互为同系物D.各组成元素的质量分数都相同且分子式也相同但结构不同的有机化合物一定互为同 分异构体解析：AD 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CH2原子团的物H2CCH9 / 1质，不一定互为同系物，如环丙烷（ CH2 ）和1一丁烯（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，二者不一定互为同系物，如乙烘 （CH三CH）和苯（C6H6）,错误；D项，分子式相同各组成元素的质量分数相同，但结构不同 的有机化合物互为同分异构体，正确。5 .（双选）下列关于甲烷结构的说法中正确的是（）A.甲烷的分子式是CH4, 5个原子共面8 .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C.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解析：CD甲烷的分子式是CH人任意3个原子共面，A错误，D正确；甲烷分子中， 碳原子与4个氢原子形成4个完全相同的共价键，B错误；甲烷是正四面体结构，C正确。ClCC16.氟利昂-12是甲烷的氯、氟卤代物，结构式为F ,下列有关叙述正确的是（）A.它有2种同分异构体B.它是平面分子C.它只有一种结构D.它有4种同分异构体解析：C由甲烷的结构可知，四个氢原子的空间位置只有一种，则氟利昂-12只有一种结构；甲烷是正四面体结构，则氟利昂-12为四面体结构。7 .下列说法正确的是（）A.碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机化合物一定是饱和链 煌8 .分子组成符合CH2+2的煌一定是烷煌C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上9 .碳、氢原子个数比为1 ： 3的燃有两种解析：B满足条件的有机化合物可能是环状饱和烧，A错误；由碳原子的成键方式和 键角特征可知，碳原子呈锯齿状排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上，C错误； MO ：N（H）=1 ： 3时必为C2H6, 一定是乙烷，D错误。肥螯创新强化练8.某链状烷煌分子中有18个氢原子，它的分子式是（）A. C8H18B. C9H18C. CioHisD. C11H18解析：A 链状烷母的分子通式为C,H2+2,由题意得2+2=18,解得=8,该链状 烷烧的分子式是CsHiso9 .含有5个碳原子的链状烷煌的同分异构体有（）A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种解析：B含有5个碳原子的链状烷烧的同分异构体有3种，即正戊烷、异戊烷和新戊 烷，故B项正确。10 .下列化学用语正确的是（）A.结构简式（CH3”CHCH3既可以表示正丁烷，又可以表示异丁烷B.丙烷分子的空间填充模型：C.甲烷分子中碳原子的原子结构示意图： ）H H x x H个C ：C彳H X X D.乙烷分子的电子式：H H解析：D结构简式(CH3”CHCH3只表示异丁烷，A错误；题述为丙烷分子的球棍模型,B错误；甲烷分子中碳原子的原子结构示意图为C错误。11 .按要求填写下列空白。(1)乙烷的结构式：O含30个氢原子的链状烷烧的分子式为相对分子质量为58的链状烷煌的结构有 种，试分别写出它们的结构简式:(4)分子式为C5H|2的链状烷煌的习惯命名为， 其一元取代物只有一种的结构简式为。H HI IHCCHI I解析：(1)乙烷的分子式为C2H6,其结构式为 H H 。(2)由链状烷妙的分子通式可知，2+2 = 30, =14,其分子式为Ci4H30。(3)由链状烷烧的分子通式可知，14几+ 2 = 58, = 4, C4H10的结构有2种，分别为CH3CHCH3ICH3cH2cH2cH3、CH3 oCH3ch3cch3(4)C5H12的链状烷烧为戊烷，其一元取代物只有一种的是新戊烷(CH3 )o(2)C14H30CH3CHCH3(3)2 CH3cH2cH2cH3、ch33H 3 Y H - CJ3H(4)戊烷CH：,12 .如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳 原子上其余的化学键都是与氢结合的。(1)图中属于链状烷烽的是(填字母)。ABCDEFG II(2)在上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成 和;不仅可以形成，还可以形成碳环。(3)上图中互为同分异构体的是A与；B与；D与 o (填字母)(4)1 L A的同系物的蒸汽完全燃烧时，生成同温同压下4L的水蒸气，该烷烧的分子式 是 O解析：根据球棍模型的含义及碳原子的成键特点可知，A为CH3cH2cH2cH3, B为CH3ch3CH=CHCH3, C 为CH3 CHCH3, d为 CH3C=CCH3, E 为 CH3CH2 ch3C=CH2CH；ch2II I 一CH=CH2, F 为 CH3 , G 为 CH3CH2C三CH, H 为 CH2CH2。故 A、C 属 于链状烷烧，这些分子中，碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成碳碳双键、碳碳 三键，不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。再根据同分异构体概念可判断A与C, B与E、 F、H, D与G分别互为同分异构体。由1L烷炫完全燃烧产生同条件下的4 L水蒸气可知, 1 mol该烧的分子中应含有8 mol氢原子，该烷烧的分子式为C3H8。答案：(1)AC (2)碳碳双键碳碳三键碳链(3)C EFH G C3H813.有下列结构的物质：®CH3(CH2)3CH3 CH3cH2cH2cH2cH3CH3cH2cH2cH2cH2cH3 CH3cHeH2cH2cH3 CH3cH2cHeH2cH3ch3ch3ch3 CH3cH2cH2cHeH3©CH3CHCHCH3ch3ch3其中，属于同系物的是(填字母，下同)；属于同分异构体的是；属于同种物质的是A.B.C.D.E.F.解析：7种物质均为烷烧，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构 不同，则互为同分异构体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7种物质的 分子式分别为：C5H12、c5H12、c6H14、C6H14、C6H14、C6H小 C6H14。所以 中任意一种物质与中任意一种物质均属于同系物；结构相同，属于同种 物质，结构相同，属于同种物质；或互为同分异构体。答案：BD E AFCC CH提示：（1）A和B的碳骨架结构相似（链状），都含有I I和 ；I / J口CC-CC C H（2）C、E和F的碳骨架结构相似（链状），都含有II、/ '和CCCH（3）D和G的碳骨架结构相似（链状），都含有 I I 、一C三C一和 ；（4）H和I的碳骨架结构相似（环状），都含和。3.根据上述材料分析有机化合物种类繁多的原因是什么？三个碳原子之间能形成几种 碳骨架结构，试一一写出。提示：有机化合物中的碳原子之间不仅可以结合成碳链，还可以结合成碳环；并且碳原 子之间可以形成碳碳单键、双键或三键。如上述材料中4个碳原子之间就可以形成九种碳骨 架结构，这是有机化合物种类繁多的主要原因。三个碳原子之间能形成4种碳骨架结构，分C/ 别为：ccc、c=cC, C三cc、cco1 .甲烷分子的成键特点甲烷（CH0分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个CH共价键。电子式为H：C H, H ：H,结构式为2 .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4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。0键ArC单/ Y媲C 为 /C(>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。cccc直链链状结构环状结构有机化合物碳骨架的基本类型示意图（4）结合原子种类多：碳原子不但可以和碳形成共价键，而且可以和H、0、N、S等多 种原子成键。一练习应用1.下列关于甲烷的说法不正确的是（）H H ：C ：H A.甲烷的电子式为HB.甲烷的结构式为HHC.甲烷分子中C、H间是离子键D.甲烷分子中4个碳氢键完全等同解析：C甲烷分子中C、H间是极性共价键。2 .碳原子的不同结合方式使得有机化合物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的 是（）ABCD解析：C C图中有一个碳连有5个共价键，不符合碳原子成键特点。3 .下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的是（）HA. CH3NC=NH/HH H/B.CH4SiCSi/H HC.CH20sH-O-C-IS- HD.CH4 sHCSHH解析：B C、Si能形成4个共价键，N能形成3个共价键，而0、S能形成2个共价 键，故答案选B。分点突破（二）烷烧的命名同系物同分异构体一探究活动材料一：以下是甲烷分子的几种空间结构h之冒嬴ii分子结构示意图球棍模型 空间填充模型回问题探究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？提示：正四面体的空间结构和空间填充模型能表示甲烷分子的真实结构。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？提示：方法一：应用物理方法测得CH4分子中共价键的夹角为109。2814个CH的 长度、强度和夹角完全相同，说明CH4的空间结构为正四面体。方法二：CH4的二氯代物（即 用两个氯原子替代甲烷中的两个氢原子形成的物质）只有一种，也可以说明CH4是正四面体 结构。材料二：以下是乙烷、丙烷和丁烷的球棍模型，思考有关问题。丁烷回问题探究3 .请分别写出它们的结构式和分子式，并由此归纳该类有机物的分子组成通式。H HI I 提示：乙烷、丙烷、丁烷的结构式分别为：HCCH、I IH HH-CHH CHHICIH-HHH-CH H CH 1 - 1 H C H-H一H ；分子式分别为C2H6、C3H8、C4Hm这类有机物的分子组成通式为 CH2+2（代表碳原子数）。4 .乙烷、丙烷、丁烷之间有什么关系？提示：三种烷烧结构相似，符合同一通式。材料三：莱纳斯卡尔鲍林是著名化学家，量子化学和结构生物学的先驱者之一。1954 年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖。他在进行物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。回问题探究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?提示：戊烷的三种结构A、B、C的分子式相同，均为C5H它们之间互为同分异构 体。6 .分别用习惯命名法命名A、B、C三种有机物。与A互为同系物，且碳原子数比A少1个的烷烽有几种结构？写出它们的结构简式，并命名。提示：A、B、C的名称分别为正戊烷、异戊烷和新戊烷。比A少一个碳原子的烷煌是CH3CHCH3ch3,前者称为正丁烷，丁烷有2种结构，分别是CH3CH2CH2C%和 丁烷，后者称为异丁烷。ClFCFFCCl7. Cl与 Cl是否为同分异构体？说明理由。ClFIIFCF FCCl提示： CI与 Cl不是同分异构体，是同一种物质；根据甲烷的空间结构可知,CF2CI2是四面体结构，任意两个CC1都是相邻的，故二者是同一种物质。久归纳总结1.甲烷的结构表达形式分子结构示意图球棍模型空间填充模型空间位置关系II/I H爪结构特点实验数据表明，甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体 的空间结构。碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分 子中的4个CH的长度和强度相同，相互之间的夹角相等2.烷爆概念有机化合物只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和 烧，也称为烷烧。分子结构特点一只含有碳和氢两种元素一碳原子之间以碳碳单键结合碳原子剩余的价键全部与氢原子结合，每个碳原子均形成4个共价键石碳原子结合形成的碳骨架可以是链状结构也 可以是环状结构3 .链状烷煌的通式和命名分子组成通式：CH2+2(2)命名碳原子数不同碳原子数命名方法举例用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示C3H8：丙烷C8H18：辛烷>10用汉字数字表示Cl8H38：十八烷碳原子数相同，结构不同时，用正、异、新表示。CH3CHCH3如CH3cH2cH2cH3命名为正丁烷；CH3命名为异丁烷。4 .同系物(1)定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系 物。(2)同系物的特点：通式相同，原子组成相同，结构相似。(3)链状烷煌同系物的结构特点：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(1)同分异构现象：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。(2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。同分异构体一同：分子式相同一相对分子质量相同 一不同：结构不同一性质不同一练习应用1 .如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是()IIHXH- C：HXIIIVA. I将各原子看成了质点，为空间结构示意图B. II为电子式，表示甲烷分子中有8个电子c. in为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键D. W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解析：b n表示甲烷分子的电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有 10个电子。2.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，属于同一种物质的有。2和。335cl 和 37clCH3cH3 和 CH3cH2cH3CH3ch2CHch2CH3ch3CH2CHCHch3ch3和ch3 ch3C1ICC1IH”CHCH3CH3（CH2）2CH3 和 CH3CH3CHC%I©CH3CH（CH3）CH3 和 CH3解析：（1）02和。3均是氧元素构成的单质，互为同素异形体；35。和37。的质子数相同、中子数不同，互为同位素；CH3cH3和CH3cH2cH3均是烷烧，分子组成相差1个CH3CH?CHCH2CH3 C H 3 c H 2 c HC HC H 3II ICH2原子团，互为同系物；CH3和CH3ch3均是烷烧，分子组成相差1个CH2原子团，互为同系物;H和ClI-CClH 的结构和性质CH3CHCH3I完全相同，是同一种物质；CH3（CH2）2CH3和CH3的分子式均是C4H10,结构不CH3CHCH3I同，互为同分异构体；CH3cH（CH3）CH3和CH?的结构完全相同，是同一种物质。答案：G关键能力培养提升-聚焦应用迁移转化同分异构体数目的判断与书写（归纳与论证）已知存在下列有机物。 ch3 IA.CH3cCH2CH3 I CH3CH3CH3CH3I I IB. CH3CCCCH3 I I I CH3CH3CH3C.CH3CH2CH3 ch3 ID. CH3CHCH2CCH3IIch3ch3(1)A的同分异构体有种(不包括本身)，请写出主链为5个碳原子的烷烧(用结构简式表示)O提示：4H3CH2CCHCH2CH3、CH3H3CHCCH2CH2CH3ch3(2)B、C、D三种烷烧的一卤代物分别有、 种。提示：2 2 4规律方法1 .烷煌同分异构体的书写方法书写烷煌同分异构体一般采用“减链法”，即主链逐步缩短，支链上碳原子的数目、支链的数目和位置有序变化（1号碳原子上不可能连支链），可概括为“四步骤、五要点”。四步骤五要点（口诀）具体方法定主链主链由长到短最长的链为主链，再逐步减少主链的C数，余下的C作为支链选支链支链由整到散余下的C先作为一个大支链，再逐步拆散为多个小支链连支链位置由边到心把支链连在主链上，由主链一边（2号碳）开始，逐步向中心移动