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第七章 有機化合物
第一節 認識有機化合物
第一課時碳原子的成鍵特點與烷烴的結構
課程目標展示
素養目標達成
1.認識有機化合物中碳 原子的成鍵特點及有機 化合物的空間結構。 2.了解同系物和有機化 合物存在同分異構現象。
1.宏觀辨識與微觀探析：通過有機化合物中碳 原子的成鍵特點及空間結構，從微觀角度認識 有機化合物，培養宏觀辨識與微觀探析素養。 2.證據推理與模型認知：通過有機物中碳原子 成鍵方式的多樣性、同分異構現象的存在，明 確有機化合物種類繁多的原因，培養證據推理 與模型認知素養。
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學習目標導航
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任務分項突破
課堂小結提升
學科素養測評
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任務分項突破
學習任務1 有機化合物中碳原子的成鍵特點
NO.1 自主學習 · 夯實基礎 1.碳原子間的成鍵方式多樣
碳原子不僅能與其他原子形成共價鍵，而且碳原子之間也能形成共價鍵?？梢孕纬?br/>單鍵 、雙鍵 三鍵(—C=C—)。
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2.有機物碳骨架基本類型多樣
多個碳原子之間可以結合成 碳鏈，也可以結合成 碳環，有機物碳骨架的 鏈狀又分為直 鏈和 支_鏈兩種。如圖：
直鏈 支鏈 環狀結構
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3.組成有機物的碳原子數目靈活
有機物分子可能只含有一個或幾個碳原子，也可能含有成千上萬個碳原子。 微點撥：碳原子可與C形成共價鍵，還可以和H 、0、N 、S 、P、鹵素等多種 非金屬原子形成共價鍵。
NO.2 互動探究 ·提升能力
請結合如圖所示的4個碳原子相互結合的幾種方式，分析以碳為骨架的有 機物種類繁多的原因。
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探究1 有機物中碳原子的成鍵情況
問題1:有機物中碳原子都只能與氫原子形成4個共價鍵嗎
提示：錯誤。碳原子和C、H等原子均可形成共價鍵。
問題2:CH —CH 中每個碳原子形成1個碳碳雙鍵和2個C—H,與每個碳原 子形成4個共價鍵是否矛盾
提示：不矛盾。1個碳碳雙鍵可理解為2個單鍵，同理，1個碳碳三鍵可理解為 3個單鍵。
探究2 有機物中碳原子間的結合方式
問題3:有機物分子中碳原子間除了形成鏈狀結構，是否還有其他結構 提示：還可形成環狀結構或帶支鏈鏈狀結構、帶支鏈環狀結構等。
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歸納拓展
有機物種類繁多的原因
(1)碳原子所成價鍵多：有機化合物中，碳原子最外層有4個電子，可以形成4個共價 鍵，比氮、氧、氫或鹵素原子所成價鍵都要多。
(2)碳原子成鍵方式多樣：含有多個碳原子的有機化合物，碳原子間成鍵方式較多， 可以形成單鍵，也可以形成雙鍵或三鍵。
(3)碳骨架多樣：碳原子間所成骨架有多種，可以是直鏈，也可以成環，也可以帶支鏈。
(4)成鏈原子及種類多而靈活：有機物分子中碳原子可以與一個或若干個碳原子成
鍵，也可以和其他原子成鍵，數目不等。
[凝練素養]通過“有機物中碳原子的成鍵特點”探究活動，知道有機物分子具有空 間結構，認識有機物中碳原子的成鍵特點，促進宏觀辨識與微觀探析的學科素養 的 發展。
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N0.3應用體驗 · 形成素養
1. (2020 · 山西太原期末)碳原子的不同結合方式使得有機物種類繁多，下列 碳原子的結合方式中錯誤的是( C )
解析：碳原子之間可以相互結合形成碳鏈(可帶支鏈),也可形成碳環，但 每個碳原子都以4價的形式成鍵，故C 錯誤。
A B C D
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2.據報道，科學家發現了一種新的星際分子，其分子模型如圖所示(圖中球
與球之間的連線代表化學鍵，如單鍵、雙鍵或三鍵等，顏色相同的球表示同 一種原子)。
下列對該物質的說法中正確的是(D )
A.①處的化學鍵表示碳碳雙鍵
B.此星際分子中僅含碳、氫兩種元素
C.③處的原子可能是氯原子或氟原子
D.②處的化學鍵表示碳碳單鍵
氫原子 碳原子 ① ② ③
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化學
即①處是碳碳三鍵，A 錯誤；從圖示可看出，該分子中含有3種元素，B錯誤；
③處可以 是 氮原子，若為F或CI, 則碳原子不滿足含有4個共價鍵，C錯誤；
②處為碳碳單鍵，D正確。
解析：有機物分子中每個碳原子總要滿足碳四價原則，由左向右推測其結
構簡式為
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題后悟道
碳原子成鍵類型靈活多樣，但每個碳原子最多形成四個共價鍵，這是我們
解題的法寶。
[凝練素養]通過變式訓練，進一步掌握碳原子的成鍵特點，促進證據推理 與模型認知學科素養的發展。
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學習任務2 烷烴的結構
NO.1 自主學習 ·夯實基礎 1.烷烴的結構
(1)甲烷的結構特點
甲烷分子中的5個原子不在同一平面上，而是形成了正四面體的空間結構。 碳原子位于正四面體的中 心，4個氫原子分別位于4個 頂 點。分子中的 4個C—H的長度和強度 相同，相互之間的夾角相 等。分子結構示意圖為
,球棍模型為 空間填充模型為
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烷烴 乙烷 丙烷
正丁烷
分子式 C H C H
C H 0
結構式
結構 簡式 CH CH CH CH CH
CH CH CH CH
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(2)幾種常見的烷烴
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(3)烷烴結構的特點
①結構特點
a.單鍵：碳原子之間都以 單鍵_結合。
b.飽和：碳原子剩余價鍵全部跟_氫原子_ 結合。
c.結構：每個碳原子都與其他原子形成四面體結構。
②鏈狀烷烴通式：C H2n+2(n≥1)。
微點撥：烷烴中碳原子間結合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”,而是呈鋸齒狀，
鏈上也可以分出支鏈。例如：
0
0
0
丙烷 丁烷 正戊烷
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碳原子數(n)及表示
n≤10 1 2 3 4
5
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
戊烷
n≤10 6 7 8 9
10
己_烷 庚_烷 辛 烷 壬_烷
癸_烷
n>10 相應漢字數字+烷
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2.烷烴的表示方法
(1)表示方法
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(2)當碳原子數n 相同，結構不相同時，用正、異、新表示。
如C H 0的兩種分子的命名：
無支鏈時，CH CH CH CH 稱 為 _正丁烷 ;
有支鏈時，CH CHCH 稱為_ 異 丁烷。
CH
3.同系物
(1)概念：結 構相似，在分子組成上相差一個或若干個 CH 原子團的化合物。
(2)實例：CH 、C H 、C H 互為同系物。
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4.同分異構體
(1)概念
①同分異構現象：化合物具有相同的分子式， 但具有不同 結構的現象。
②同分異構體：具有同分異構現象的化合物的互稱。
(2)實例： 和 分子式均為C H 0,互為同分異構體，
用結構簡式分別表示為CH CH CH CH 、
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5.烷烴同分異構體的書寫
(1)遵循的原則：主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列由對到 鄰、間。
(2)書寫的步驟(以書寫C H 同分異構體為例) a. 將分子中全部碳原子連成直鏈作為主鏈。
C—C—C—C—C
b. 從主鏈一端取下一個碳原子作為支鏈(即甲基),依次連在主鏈中心對稱 線(虛線)一側的各個碳原子上，此時碳骨架只有一種。
注意：甲基不能連在①位和④位上，否則會使碳鏈變長，②位和③位等效， 只能用一個，否則重復。
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c. 從主鏈上取下兩個碳原子作為一個支鏈(即乙基)或兩個支鏈(即2個甲基)依次
連在主鏈中心對稱線一側或兩側的各個碳原子上，此時碳骨架結構只有一種。
注意：②位上不能連乙基，否則會使主鏈上有4個碳原子，使主鏈變長。
綜上所述，C H 共有3種同分異構體，分別為CH CH CH CH CH 、
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微思考1:同系物之間的結構具有什么特點
提示：結構相似，組成上相差一個或若干個CH 原子團。
微思考2:相對分子質量相同的物質一定互為同分異構體嗎
提示：不一定。如N 、CO、C H 的相對分子質量相同，都是28,但不互為同 分異構體。
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N0.2 互動探究 · 提升能力
根據下列有機物回答問題：
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問題1:上述有機物中和甲烷互為同系物的有哪些
提示：①②④。
問題2:上述有機物中和CH —CH 互為同系物的有哪些
提示：③⑥。
問題3:上述有機物中和 互為同分異構體的有哪些
提示：③。
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探究同系物及同分異構體的判斷
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歸納拓展
(1)同系物判斷的三個關鍵點
①同：兩種物質屬于同一類物質。
②似：兩種物質結構相似。
③差：兩種物質分子組成上相差一個或多個CH 原子團。
(2)同分異構體的“一同”和“一不同”
①一同：分子式相同→相對分子質量必相同。
②一不同：結構不同→原子或原子團的連接順序(或空間排列)不同。
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(3)烷烴同分異構體書寫技巧
[凝練素養]從微觀結構的規律理解同系物和同分異構體的概念，促進宏 觀辨識與微觀探析學科素養的發展。
兩注意
寫出最長的碳鏈為主鏈，找出中心對稱線
四句話
主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心 到邊，排列由對到鄰、間
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N0.3 應用體驗 ·形成素養
題點 一 烷烴
1. (2021 · 山東濟南期中)下列化學用語正確的是(D )
A.正丁烷的結構簡式：CH —CH—CH
B.丙烷分子的空間填充模型：
C.甲烷分子的球棍模型：
D.乙烷的結構式：
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解析：正丁烷的結構簡式為CH CH CH CH ,A錯 誤；O 為丙烷分子的球棍模型
不是它的空間填充模型，B 錯誤； 為甲烷的空間填充模型，不是它的球棍模
型，C 錯誤；乙烷的分子式為 C H ,碳原子之間以及碳原子與氫原子之間均以單鍵相
連，其結構式為 ,D 正確。
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解析：A項，符合丙烷結構式的書寫要求，所以正確；B項中C Hg分子中的3個 碳原子不在一條直線上，所以錯誤；C項，該物質含有12個碳原子，且屬于 烷烴，因此叫十二烷，所以正確；D項，己烷有六個碳原子，因此其結構簡式 為CH (CH ) CH ,所以正確。
化學
2. (2020 · 內蒙古包頭月考)下列說法錯誤的是(
A.CH CH CH 的結構式為
B.丙烷分子中3個碳原子在一條直線上
C.CH (CH ) 0CH 叫十二烷
D.己烷的結構簡式為CH (CH ) CH
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B )
解析：CH 為甲烷，C H 為丙烷，兩者結構相似，在組成上相差2個CH 原子 團，互為同系物，A 正確；C H 為乙烯，C H 可能為丙烯或環丙烷，兩者不 一定互為同系物，B錯誤；160、170、180是質子數相同，中子數不同的 不同核素，互為同位素，C錯誤；金剛石、石墨為碳元素的不同單質，互 為同素異形體，D錯誤。
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題點二 同系物
3. (2021 ·廣西南寧月考)下列各組物質中一定互為同系物的是( A )
A.CH 、C H B.C H 、C H
C.160 、170 、180 D.金剛石、石墨
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4. (2021 · 山東日照月考)下列說法錯誤的是( A )
①化學性質相似的有機物互為同系物②分子組成上相差一個或若干個 CH 原子團的有機物互為同系物③若有機物中碳、氫元素的質量分數相 同，則它們必定互為同系物④若兩種有機物的相對分子質量相差14n(n為 正整數),則必互為同系物
A.①②③④
B.只有②③
C.只有③④
D.只有①②③
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解析：同系物的結構相似，化學性質相似，但化學性質相似的有機物不一定互為
同系物，如正丁烷(CH CH CH CH )和異丁烷(CH CHCH ) 的化學性質相似，但它
CH
們互為同分異構體，①說法錯誤；結構相似，且分子組成上相差一個或若干個CH
原子團的有機物才互為同系物，②說法錯誤；有機物中碳、氫元素的質量分數相 同，它們可能互為同分異構體，也可能是最簡式相同的有機物，③說法錯誤；兩 種有機物的相對分子質量相差14n(n 為正整數),不一定滿足結構相似、通式
相同的條件，如乙烯(CH =CH ) 和環丁烷 ,④說法錯誤。
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題點三同分異構體
5. (2020 · 河北石家莊月考)下列物質中，互為同分異構體的是(B )
解析：A、C項分子式不同，均互為同系物，D項是同種物質，B 項分子式相 同但結構不同，互為同分異構體。
B.CH —CH—CH Cl與CH CH CH CH C1
CH
C.CH 與CH CH
D.(CH ) CHCH CH CH 與CH CH CH CH(CH )
6. (2021 · 山西長治期末)下列烷烴在光照條件下與氯氣反應，只生成一種
一氯代物的是(C )
A.CH CH CH CH
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化學
B.
解析：要判斷一氯代物的種數，需要對烴中氫原子種數進行判斷。 氫
① ②②①
的方法：A 項，C—C—C—C,有2種氫原子，其一氯代物有2種；B 項，
有2種氫原子，其一氯代物有2種；C項， 有1種氫原子，其一氯代
物有1種；D 項， ,有4種氫原子，其一氯代物有4種。
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化學
題后悟道
判斷烷烴一元取代的方法—— “等效氫法”
有機物中，化學環境相同的氫原子叫做等效氫。顯然，有幾種不同的等效氫，一
元取代物就有幾種。
(1)連在同一碳原子上的氫原子等效。
如 有1種等效氫。
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化學
(2)同一個碳原子上所連接的甲基(—CH )上的氫原子等效。
如 有1種等效氫。
(3)分子中處于鏡面對稱位置(相當于平面鏡成像時，物與像的關系)上的氫原 子是等效的。
如 分子中的18個氫原子是等效的。
烴分子中等效氫原子有幾種，則該烴一元取代物就有幾種同分異構體。
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課堂小結提升
自主構建
每個碳原子可形成4個共價鍵
碳原子間可形成單鍵、雙鍵或三鍵
碳原子間可成鏈或成環
概念：鏈狀、碳碳單鍵
通式：CnH n+2
碳原子1～10天干命名
碳原子>10漢字數字命名
同系物：結構相似，組成相差一個或若干個 兩個概念 CH 原子團
同分異構體：分子式相同、結構不同
碳原子的成鍵特點
烷烴
命名
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易錯提醒
1.誤認為烷烴的碳骨架是直線形。其實不然，因為烷烴碳骨架實際上是 鋸齒狀。
2. 誤認為具有同一通式的有機物一定互為同系物。其實不然，如
CH CH CH CH 與 通式相同，但不互為同系物。
3.誤認為同分異構體一定為同一類物質。其實不然，因為只要分子式相 同的不同物質即互為同分異構體。
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學科素養測評
僅含碳、氫兩種元素的有機化合物稱為烴類，其中烷烴是最簡單的烴類，烷 烴又稱為飽和烴。如圖列舉了幾種烷烴結構式和分子結構模型。
(1)結合以上幾種烷烴的結構式和分子結構模型，歸納烷烴的結構特點。
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化學
解析：(1)從以上幾種烷烴不難看出，碳原子之間以碳碳單鍵結合成鏈狀， 剩余價鍵均與氫原子結合，每個碳原子均形成4個共價鍵，每個碳原子的 化合價都達到飽和。
答案：(1) 碳原子間以碳碳單鍵結合成鏈狀，剩余價鍵均與氫原子結合，每 個碳原子均形成4個共價鍵。
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化學
僅含碳、氫兩種元素的有機化合物稱為烴類，其中烷烴是最簡單的烴類，烷
烴又稱為飽和烴。如圖列舉了幾種烷烴結構式和分子結構模型。
H
(2)將有機物中碳原子及連接的所有氫原子寫成原子團的形式，即可得到結
構簡式，試寫出丙烷和異丁烷的結構簡式。
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化學
解析：(2)結合以上結構，可寫出丙烷和異丁烷的結構簡式分別為CH CH CH
和CH —CH—CH [ 或(CH ) CHCH ]。
CH
答案：(2)丙烷：CH CH CH ,異丁烷： [或(CH ) CHCH ]。
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化學
(3)多碳原子烷烴(如CH CH CH CH CH )分子中，碳原子的排列是直線形嗎
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僅含碳、氫兩種元素的有機化合物稱為烴類，其中烷烴是最簡單的烴類，烷 烴又稱為飽和烴。如圖列舉了幾種烷烴結構式和分子結構模型。
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化學
解析：(3)烷烴分子中的碳原子以單鍵與其他原子相連，與之成鍵的4個 原子構成四面體結構。碳原子一定不在同一直線上，直鏈烷烴中碳原子 的排列呈鋸齒狀。
答案：(3)不是。呈鋸齒狀排列。
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化學
(4)分子組成相差一個或若干個CH 原子團的物質一定互為同系物嗎
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僅含碳、氫兩種元素的有機化合物稱為烴類，其中烷烴是最簡單的烴類，烷
烴又稱為飽和烴。如圖列舉了幾種烷烴結構式和分子結構模型。
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解析：(4)分子組成相差一個或若干個CH 原子團的物質不一定互為同系
物，還必須為同一類物質時才互為同系物。
答案：(4)不一定。除分子組成相差一個或若干個CH 原子團外，還必須是
同類物質才能互為同系物。
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化學
僅含碳、氫兩種元素的有機化合物稱為烴類，其中烷烴是最簡單的烴類，烷
烴又稱為飽和烴。如圖列舉了幾種烷烴結構式和分子結構模型。
H
(5)丁烷和異丁烷互為同分異構體，兩者相對分子質量相同，那么相對分子
質量相同的化合物一定互為同分異構體嗎
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解析：(5)相對分子質量相同的化合物不一定互為同分異構體，如N0和 C2H6。
答案：(5)不一定。相對分子質量相同的物質，化學組成不一定相同。
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命題解密與解題指導
情境解讀：本題以烴為背景，創設了真實有意義的測試情境，有利于促進學 生思考、推理和判斷。
素養立意：能通過結合烷烴的結構式和分子模型等，從多角度認識烷烴的 空間結構和成鍵特點，培養學生的宏觀辨識與微觀探析學科素養；通過烷 烴的分子結構模型不難看出，烷烴分子中碳原子呈鋸齒狀排列，而且碳原
子間以單鍵構成鏈狀結構，每個碳原子形成4個價鍵等問題，培養學生的證
據推理與模型認知素養。
思路點撥：(1)烷烴的結構。
(2)同系物。

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