資源簡介

(共52張PPT)
碳原子的成鍵特點與烷烴的結構
第1課時
第一節(jié)　認識有機化合物
學習目標
1.通過碳原子成鍵特點的學習,能描述常見有機化合物分子中碳原子的成鍵類型。
2.通過烷烴結構的分析、學習,能從物質的微觀角度描述甲烷分子及烷烴的結構特征,能搭建甲烷和乙烷的結構模型。
3.通過學習同系物、同分異構體的概念,能根據結構式或結構簡式判斷它們是否為同分異構體或同系物。
任務分項突破
『自主梳理』
學習任務1　認識有機化合物中碳原子的成鍵特點
1.最簡單的有機化合物——甲烷
分子式 電子式 結構式 空間結構
　 　　 　　　
CH4
H
H
H
H
2.有機化合物中碳原子的成鍵特點
(1)成鍵數(shù)目。
碳原子最外層有4個電子,每個碳原子能與其他原子形成4個共價鍵。
(2)成鍵方式。
碳原子與碳原子的結合方式有單鍵( )、雙鍵( )、三鍵( )。
—C≡C—
(3)碳骨架類型。
多個碳原子之間可以結合成 ,也可以結合成 。如圖:
碳鏈
碳環(huán)
(4)構成有機物分子的碳原子數(shù)目。
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。
『互動探究』
探究　有機物種類繁多的原因
如圖是幾種由碳、氫元素組成的有機物的碳骨架模型,回答以下問題。
問題1:根據碳原子成鍵特點,試寫出它們的分子式。
提示:①C4H10、②C4H10、③C4H8、④C4H8、⑤C4H8、⑥C4H6、⑦C4H6、⑧C4H8、⑨C4H8。
問題2:上述物質中,哪些物質的碳骨架是鏈狀 哪些是環(huán)狀
提示:①②③④⑤⑥⑦是鏈狀;⑧⑨是環(huán)狀。
問題3:上述物質中的碳原子有幾種成鍵方式 分別存在于哪些分子中
提示:三種;①②⑧⑨中只含碳碳單鍵,③④⑤中既有碳碳單鍵又有碳碳雙鍵,⑥⑦中既有碳碳單鍵又有碳碳三鍵。
歸
納
拓
展
有機物種類繁多的原因
(1)碳原子所成價鍵多:有機物中,碳原子可以形成 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物,其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,也可以帶支鏈,還可以成環(huán)。
(4)成鍵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,也可以與其他原子如H、O、N、S等成鍵,數(shù)目不等。
『題組例練』
1.從原子成鍵情況分析,下列有機物的結構式或結構簡式正確的是(　 　)
A. B.
C.CH3CH2CH2Cl2 D.CH3—CH≡CH—CH3
B
解析:氮原子應形成3個共價鍵,應為CH3CH2NH2,A錯誤;氧原子應形成2個共價鍵,碳原子應形成4個共價鍵,B正確;碳原子應形成 4個共價鍵,應為CH3CH2CHCl2或CH3CH2CH2Cl,C錯誤;碳原子應形成4個共價鍵,應為CH3C≡CCH3,D錯誤。
2.據報道,科學家發(fā)現(xiàn)了一種新的分子,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正確的是(　 　)
A.①處的化學鍵表示碳碳雙鍵
B.此分子中僅含碳、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
D
解析:有機物分子中每個碳原子都要滿足碳四價原則,推測題給分子的結構簡式如圖所示。
即①處的化學鍵是碳碳三鍵,A錯誤;從圖示可看出,該分子中含有3種元素,B錯誤;③處的原子可以是氮原子,若為F或Cl,則碳原子不滿足碳四價原則,C錯誤;②處的化學鍵為碳碳單鍵,D正確。
學習任務2　認識烷烴的結構
『自主梳理』
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 的空間結構。碳原子位于正四面體的 ,4個氫原子分別位于4個 。分子中的 4個 C—H的長度和強度 ,相互之間的夾角 。
正四面體
中心
頂點
相同
相等
球棍
空間填充
(2)幾種常見的烷烴。
烷烴 分子式 結構式 結構簡式
乙烷 C2H6
丙烷 C3H8
正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
(3)烷烴的結構特點。
也稱為烷烴。
①結構特點。
a.單鍵:碳原子之間都以 結合。
b.飽和:碳原子剩余價鍵均與 結合。
c.鏈狀:碳原子間結合成鏈狀(多個碳原子形成鋸齒形,而不是“直線形”)。
②鏈狀烷烴通式: 。
飽和烴
單鍵
氫原子
CnH2n+2(n≥1)
2.烷烴的表示方法
烷烴CnH2n+2的命名 實例
n≤10時,以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子數(shù),其后加“烷”字 CH3(CH2)4CH3:
CH3(CH2)7CH3:
n>10時,以漢字數(shù)字加“烷”字代表 CH3(CH2)12CH3:
當碳原子數(shù)n相同、結構不相同時,用正、異、新表示 CH3CH2CH2CH3:
:
己烷
壬烷
十四烷
正丁烷
異丁烷
3.同系物
(1)概念: 相似,在分子組成上相差一個或若干個 原子團的化合物。
(2)實例:CH4、C2H6、C3H8互為同系物。
4.同分異構體
(1)概念。
①同分異構現(xiàn)象:化合物具有相同的 ,但具有不同 的現(xiàn)象。
②同分異構體:具有同分異構現(xiàn)象的化合物的互稱。
結構
CH2
分子式
結構
(2)實例: 和 分子式均為 ,互為同分異構體,用結構簡式分別表示為CH3CH2CH2CH3、 。
(3)同分異構現(xiàn)象的廣泛存在也是有機物種類繁多的重要原因之一。
C4H10
『互動探究』
探究　辨析同系物及同分異構體
有機化合物是種類最多的物質,隨著化工產業(yè)的不斷發(fā)展,在人類生活中起著越來越重要的作用。請結合所學知識,回答下列問題。
①CH3CH2CH3?、? ③ 　
④ ⑤ 　 ⑥
⑦CH3(CH2)5CH(CH3)CH3　⑧CH3CH2CH(CH3)2
問題1:上述有機物中,和甲烷互為同系物的有哪些 和
互為同系物的有哪些
提示:①②④⑦⑧;⑤。
問題2:上述有機物中,和CH3(CH2)3CH3互為同分異構體的有哪些 和
互為同分異構體的有哪些
提示:④⑧;③。
問題3:上述有機物中的②與CH3CH2CH2CH3是否互為同系物 為什么
提示:否。因為同系物在分子組成上必須相差一個或若干個CH2原
子團,一定具有不同的分子式,而CH3CH2CH2CH3與 分子式相同,兩者互為同分異構體。
問題4:上述有機物中③和⑤是互為同系物還是同分異構體 為什么
提示:既不互為同系物也不互為同分異構體。二者結構不相似,且分子式也不同,故既不互為同系物也不互為同分異構體,但二者具有相同的最簡式CH2。
問題5: 與 是否互為同分異構體 說明理由。
提示:否。由于兩者均為四面體結構,應為同一種物質。
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若干個CH2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。
3.烷烴同分異構體的書寫——減碳法
(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C5H12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。
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,C5H12共有3種同分異構體,分別為CH3CH2CH2CH2CH3、
和 。
『題組例練』
題點一　烷烴的組成與結構判斷
1.下列化學用語不正確的是(　 　)
B
解析:乙烷中碳原子周圍滿足8電子穩(wěn)定結構,氫原子周圍滿足2電子穩(wěn)定結構,故A正確;異丁烷的結構簡式為CH3CH(CH3)CH3,故B錯誤;甲烷中,C原子半徑大,且為正四面體結構,故C正確;丙烷中碳碳鍵不在一條直線上,且為空間立體結構,其中碳碳鍵鍵長比碳氫鍵鍵長要長,故D正確。
2.下列關于有機物結構的認識正確的是(　 　)
A.正戊烷分子中所有碳原子不在一條直線上
B.三氯甲烷只有一種結構證明甲烷是正四面體結構
C.丙烷分子的空間填充模型:
D.碳原子之間以單鍵結合,碳原子剩余價鍵全部與氫原子結合的烴一定符合通式CnH2n+2
A
解析:正戊烷分子中碳原子均為飽和碳原子,分子中所有碳原子呈鋸齒形排列,而不在一條直線上,A正確;無論甲烷是平面正方形還是正四面體結構,其三氯代物均只有一種結構,由此不能確定其空間結構,而二氯甲烷只有一種結構可證明甲烷是正四面體結構,B
錯誤; 是丙烷的球棍模型,C錯誤;碳原子之間以
單鍵結合,碳原子剩余價鍵全部與氫原子結合的烴可能是飽和鏈烴也可能是環(huán)烷烴,其分子通式不一定是CnH2n+2,D錯誤。
題點二　同系物辨析
3.下列化合物中,與CH3CH2CH2CH3屬于同系物的是(　 　)
A.CH4
B.CH2 CH2
C.CH3CH(CH3)2
D.CH≡CH
A
解析:CH4與CH3CH2CH2CH3結構相似,分子組成相差3個CH2原子團,故兩者互為同系物,A正確;CH2 CH2中含碳碳雙鍵,與CH3CH2CH2CH3結構不相似,分子組成不相差若干個CH2,故兩者不互為同系物,B錯誤;CH3CH(CH3)2與CH3CH2CH2CH3分子式相同結構不同,互為同分異構體,C錯誤;CH≡CH與CH3CH2CH2CH3結構不相似,分子組成不相差若干個CH2,故兩者不互為同系物,D錯誤。
4.下列說法錯誤的是(　 　)
A.同系物的化學性質基本相似,物理性質隨碳原子數(shù)增加而呈規(guī)律性變化
B.結構相似,且分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物互為同系物
C.若有機物中碳、氫元素的質量分數(shù)相同,則它們必定互為同系物
D.若兩種有機物的相對分子質量相差14n(n為正整數(shù)),不一定互為同系物
C
題點三　同分異構體的判斷
5.某兩種烴的球棍模型如圖所示。這兩種烴互為(　 　)
A.同素異形體
B.同分異構體
C.同系物
D.同一物質
B
解析:由兩種烴的球棍模型知,兩種烴的結構簡式分別為CH3CH2CH2CH3、
,兩者的分子式均為C4H10,結構不同,故兩者互為同分異
構體。
6.下列物質屬于同分異構體的一組是(　 　)
A. 與
B.CH3—CH2—CH2—CH3與
C.C2H6與C3H8
D.O2與O3
B
同位素、同素異形體、同系物、同分異構體——“四同”比較
題后悟道
項目 同位素 同素異形體 同系物 同分異構體
定義 質子數(shù)相同,中子數(shù)不同的原子(核素) 同一種元素組成的性質不同的單質 結構相似,分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質 分子式相同,結構不同的化合物
對象 原子 單質 化合物 化合物
化學式 核素符號表示不同 元素符號表示相同,分子式可以不同,如O2和O3 不同 相同
結構 電子層結構相同,原子核結構不同 單質的組成或結構不同 相似 不同
性質 物理性質不同,化學性質相同 物理性質不同,化學性質相似 物理性質不同,化學性質相似 物理性質不同,化學性質不一定相同
知識整合
學科素養(yǎng)測評
目前,人們在自然界發(fā)現(xiàn)和人工合成的物質已經超過1億種,其中絕大多數(shù)都是有機化合物。研究有機化合物的結構有利于認識和理解有機化合物種類繁多的原因。如圖列舉了乙烷和丙烷的結構式和球棍模型。
(1)請根據碳原子的成鍵規(guī)律和上圖信息,寫出丁烷的結構式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式,并由此歸納烷烴的結構特點。
答案:(1) ;C2H6、C3H8、C4H10;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。
解析:(1)丁烷的結構式為 ;乙烷、丙烷、丁烷的分子式依次為C2H6、C3H8、C4H10;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。
(2)將有機化合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,試寫出丙烷和丁烷的結構簡式。
答案:(2)CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3[或CH3(CH2)2CH3]。
解析:(2)丙烷和丁烷的結構簡式分別為CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3或CH3(CH2)2CH3。
(3)已知丁烷的球棍模型為 ,結合上圖分析,多碳原子烷烴(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中,碳原子的排列是直線形嗎
答案:(3)不是。呈鋸齒狀排列。
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(乙烷除外),直鏈烷烴中碳原子的排列呈鋸齒狀。
(4)分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質一定互為同系物嗎
答案:(4)不一定。除分子組成上相差一個或若干個CH2原子團外,還必須是結構相似的同類物質時才能互為同系物。
解析:(4)分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質不一定互為同系物,還必須為結構相似的同一類物質時才互為同系物。
(5)已知異丁烷的球棍模型為 ,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
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。
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NO和C2H6。
命題解密與解題指導
情境解讀:本題以烷烴為背景,創(chuàng)設真實、有意義的測試情境,有利于促進思考、推理和判斷。
素養(yǎng)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(yǎng)宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng);通過烷烴的分子結構模型,知道烷烴分子中碳原子是呈鋸齒狀排列的,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(yǎng)證據推理與模型認知素養(yǎng)。
思路點撥:(1)注意烷烴的結構特點:鏈狀、單鍵、飽和。
(2)關注同系物的三個關鍵點和同分異構體的“一同”與“一不同”。
謝 謝 觀 看

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