資源簡介

實驗活動8　搭建球棍模型認識有機化合物分子結構的特點
1．加深對有機化合物分子結構的認識。
2．初步了解使用模型研究物質結構的方法。
分子結構模型（或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙簽等代用品）。
1．填寫下表，并搭建甲烷分子的球棍模型。
甲烷
分子式 結構式 球棍模型
CH4
空間結構 正四面體
2.填寫下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比較三者的空間結構。
乙烷 乙烯 乙炔
分子式 C2H6 C2H4 C2H2
結構式 H—C≡C—H
球棍模型
結構特點 碳碳鍵是單鍵，每個碳原子與其相連的4個原子形成四面體結構 碳碳鍵是雙鍵，6個原子共平面 碳碳鍵是三鍵，4個原子共直線
1．通過乙烷、乙烯、乙炔分子球棍模型的搭建，歸納碳原子的成鍵特征和各類烴分子中的化學鍵類型。
提示：(1)碳原子成鍵特征：碳原子最外層有4個電子，可以和其他原子形成4個共價鍵，既可以形成單鍵也可以形成雙鍵或三鍵。
(2)烷烴、烯烴、炔烴分子中的化學鍵類型。
類型 烷烴 烯烴 炔烴
代表物 乙烷 乙烯 乙炔
結構式 H—C≡C—H
化學鍵類型 碳碳單鍵、碳氫單鍵 碳碳雙鍵、碳氫單鍵 碳碳三鍵、碳氫單鍵
2.根據二氯甲烷的結構式推測其是否有同分異構體。
提示：二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2個氫原子被2個氯原子取代的產物，根據甲烷的分子結構，二氯甲烷的分子結構是以碳原子為中心，2個氫原子和2個氯原子為4個頂點的四面體結構，C—H的鍵長小于C—Cl的鍵長，故分子結構不為正四面體，不存在同分異構體。
3．請你與組內同學合作，用不同顏色和大小的小球分別代表碳原子和氫原子，盡可能多地搭建符合以下兩種分子式的烷烴分子的球棍模型，并將相應的結構式和結構簡式填入表中。
物質 結構式 結構簡式
C4H10 CH3—CH2—CH2—CH3
續表
C4H10兩種結構與C5H12三種結構在分子結構上的相同之處為　　　　，不同之處為　　　　。
提示：分子式相同　結構不同
4.分子中含有4個碳原子的烴可能有多少種結構？
提示：根據碳原子的成鍵特點，碳原子間可以形成單鍵、雙鍵、三鍵，也可以形成碳鏈或碳環，故4個碳原子組成的常見烴可能有10種結構。
(1)形成烷烴，結構簡式為CH3CH2CH2CH3、。
(2)形成烯烴，結構簡式為CH2===CH—CH2—CH3、、CH3—CH===CH—CH3、CH2===CH—CH===CH2。
(3)形成炔烴，結構簡式為CH≡C—CH2—CH3、CH3—C≡C—CH3。
(4)形成環烷烴，結構簡式為、。
1．下列化學用語正確的是(　　)
A．乙醇的結構式為CH3—CH2—OH
B．丙烷的空間填充模型為
C．四氯化碳的電子式為
D．溴乙烷的分子式為C2H5Br
答案：D
解析：乙醇的結構式為，A錯誤；B項中為丙烷的球棍模型，B錯誤；四氯化碳的電子式為，C錯誤。
2．下列對有機物的敘述正確的是(　　)
A．有兩種結構 B．只有一種結構
C．含有非極性鍵 D．有四種結構
答案：B
解析：甲烷分子的空間結構是正四面體。該有機物可看成甲烷分子中的氫原子分別被兩個氯原子、兩個氟原子取代，其結構變為四面體，碳原子位于四面體的中心位置，兩個氯原子、兩個氟原子不管從哪個方向與碳原子相連，均處在相鄰的位置，故該有機物只有一種結構，A、D項錯誤，B項正確；該有機物中的化學鍵全部是極性鍵，C項錯誤。
3．現有①②③三種烴，它們的球棍模型如圖所示：
下列說法正確的是(　　)
A．①②③三種烴為同系物
B．①和③結構相似，為同系物
C．①②③三種烴都屬于烷烴
D．③的結構為平面結構
答案：B
解析：根據分子的球棍模型，①的分子式為CH4，②的分子式為C2H4，③的分子式為C2H6，則①和③為同系物，故A錯誤，B正確；CH4和CH3CH3為烷烴，故C錯誤；CH3CH3的結構為空間結構，不為平面結構，故D錯誤。
4．（2024·泉州市期中）完成下列填空：
(1)有機化合物中，碳原子之間可以形成　　　　或
碳環。某有機物的結構簡式如圖，則該有機物　　　　（填“屬于”或“不屬于”）烷烴。
(2)觀察下面幾種烷烴的球棍模型：
①A的結構簡式為　　　　　　　　，B的最簡式為　　　　　　　　。
②C的名稱為　　　　，D的分子式為　　　　。
③隨碳原子數增加，烷烴的熔、沸點依次_______________________________________。
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1 mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是　　　　（填化學式，下同）；上述四種烴各為1 g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是　　　　；1 mol C3H8在足量O2中燃燒，消耗　　　　 mol O2。
(4)寫出乙烷生成一氯乙烷的化學方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)碳鏈　屬于　(2)①CH3CH2CH3　C2H5　②正戊烷　C5H12　③增大　(3)C4H10　CH4　5　(4)CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
解析：(1)有機化合物中，碳原子之間可以形成碳鏈或碳環。從結構簡式看，圖示的有機物的碳原子之間只含有碳碳單鍵，為鏈烴，且只有碳氫兩種元素，則該有機物屬于烷烴。(2)①A的結構簡式為CH3CH2CH3，B的結構簡式為CH3CH2CH2CH3，最簡式為C2H5。②C的結構簡式為CH3CH2CH2CH2CH3，名稱為正戊烷，D的結構簡式為CH3CH2CH(CH3)2，分子式為C5H12。③烷烴都由分子構成，其熔、沸點的高低由分子間作用力的大小決定。烷烴結構相似，隨著碳原子數目增加，相對分子質量增加，熔、沸點依次增大。(3)由關系式C～O2～CO2、4H～O2～2H2O可得到以下關系式1 mol CxHy的耗氧量為x＋，1 mol CH4～2 mol O2、1 mol C2H6～3.5 mol O2、1 mol C3H8～5 mol O2，1 mol C4H10～6.5 mol O2，則在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是C4H10；上述四種烴各為1 g時，氫元素質量分數越高則耗氧量越大，甲烷的氫元素質量分數最高、故消耗O2最多的是CH4；由關系式1 mol C3H8～5 mol O2，則1 mol C3H8消耗O2 5 mol。(4)乙烷與Cl2在光照下反應生成CH3CH2Cl與HCl，則生成一氯乙烷的化學方程式為CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
5．下面A～I是幾種有機物分子的球棍模型，據此回答下列問題：
(1)等質量的上述物質完全燃燒，消耗氧氣最多的是　　　　（填字母）。
(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是　　　　　　（填字母）。
(3)G與氫氣完全加成后，所得產物的一鹵代物有　　　　種。
(4)寫出C與溴水反應的化學方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________，
該有機反應類型為____________________________________________________。
(5)寫出H與I的官能團名稱：
H　　　　、I　　　　　　。
答案：(1)A　(2)CDGH　(3)5　(4)CH2===CH2＋Br2→　加成反應　(5)羥基　羧基
解析：(1)等質量的題述物質完全燃燒，則分子中氫元素的質量分數越高，消耗氧氣越多，故消耗氧氣最多的是CH4，選A。(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是含有碳碳雙鍵的C2H4、含有碳碳三鍵的C2H2、含有醇羥基的CH3CH2OH、苯環支鏈碳上有氫原子的C7H8，可被氧化為，故選CDGH。(3)G是甲苯，與氫氣完全加成后，所得產物為甲基環己烷，其一鹵代物有5種，分別是氯原子連接在：甲基上、與甲基連接同一個碳原子、與甲基鄰、間、對位碳原子上。(4)C是乙烯，與溴水反應的化學方程式：CH2===CH2＋Br2→；溴原子連接到打開碳碳雙鍵的碳原子上，該反應是加成反應。(5)H的結構簡式為CH3CH2OH，I的結構簡式為CH3COOH，官能團分別是—OH、—COOH，名稱分別是羥基、羧基。(共25張PPT)
實驗活動8　搭建球棍模型認識有機化
合物分子結構的特點
　
第七章　有機化合物
實驗目的
1．加深對有機化合物分子結構的認識。
2．初步了解使用模型研究物質結構的方法。
實驗用品
分子結構模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙簽等代用品)。
實驗步驟
1．填寫下表，并搭建甲烷分子的球棍模型。
甲烷
分子式 結構式 球棍模型
CH4
空間結構 ___________
正四面體
2 ．填寫下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比較三者的空間結構。
乙烷 乙烯 乙炔
分子式 C2H6 C2H4 C2H2
結構式 H—C≡C—H
球棍模型
結構特點 碳碳鍵是______，每個碳原子與其相連的4個原子形成_________結構 碳碳鍵是______，6個原子共________ 碳碳鍵是______，4個原子共______
單鍵
四面體
雙鍵
平面
三鍵
直線
交流研討
1．通過乙烷、乙烯、乙炔分子球棍模型的搭建，歸納碳原子的成鍵特征和各類烴分子中的化學鍵類型。
提示：(1)碳原子成鍵特征：碳原子最外層有4個電子，可以和其他原子形成4個共價鍵，既可以形成單鍵也可以形成雙鍵或三鍵。
(2)烷烴、烯烴、炔烴分子中的化學鍵類型。
類型 烷烴 烯烴 炔烴
代表物 乙烷 乙烯 乙炔
結構式 H—C≡C—H
化學鍵類型 碳碳單鍵、碳氫單鍵 碳碳雙鍵、碳氫單鍵 碳碳三鍵、碳氫單鍵
2．根據二氯甲烷的結構式推測其是否有同分異構體。
提示：二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2個氫原子被2個氯原子取代的產物，根據甲烷的分子結構，二氯甲烷的分子結構是以碳原子為中心，2個氫原子和2個氯原子為4個頂點的四面體結構，C—H的鍵長小于C—Cl的鍵長，故分子結構不為正四面體，不存在同分異構體。
3．請你與組內同學合作，用不同顏色和大小的小球分別代表碳原子和氫原子，盡可能多地搭建符合以下兩種分子式的烷烴分子的球棍模型，并將相應的結構式和結構簡式填入表中。
物質 結構式 結構簡式
C4H10
CH3—CH2—CH2—CH3
C4H10兩種結構與C5H12三種結構在分子結構上的相同之處為___________，不同之處為___________。
分子式相同　
結構不同
4．分子中含有4個碳原子的烴可能有多少種結構？
提示：根據碳原子的成鍵特點，碳原子間可以形成單鍵、雙鍵、三鍵，也可以形成碳鏈或碳環，故4個碳原子組成的常見烴可能有10種結構。
(1)形成烷烴，結構簡式為CH3CH2CH2CH3、 。
(2)形成烯烴，結構簡式為CH2===CH—CH2—CH3、 、
CH3—CH===CH—CH3、CH2===CH—CH===CH2。
(3)形成炔烴，結構簡式為CH≡C—CH2—CH3、CH3—C≡C—CH3。
(4)形成環烷烴，結構簡式為 、 。
應用體驗
1．下列化學用語正確的是
A．乙醇的結構式為CH3—CH2—OH
B．丙烷的空間填充模型為
C．四氯化碳的電子式為
D．溴乙烷的分子式為C2H5Br
√
乙醇的結構式為 ，A錯誤；B項中為丙烷的球棍模型，B錯誤；四氯化碳的電子式為 ，C錯誤。
2．下列對有機物 的敘述正確的是
A．有兩種結構 B．只有一種結構
C．含有非極性鍵 D．有四種結構
√
甲烷分子的空間結構是正四面體。該有機物可看成甲烷分子中的氫原子分別被兩個氯原子、兩個氟原子取代，其結構變為四面體，碳原子位于四面體的中心位置，兩個氯原子、兩個氟原子不管從哪個方向與碳原子相連，均處在相鄰的位置，故該有機物只有一種結構，A、D項錯誤，B項正確；該有機物中的化學鍵全部是極性鍵，C項錯誤。
3．現有①②③三種烴，它們的球棍模型如圖所示：
下列說法正確的是
A．①②③三種烴為同系物
B．①和③結構相似，為同系物
C．①②③三種烴都屬于烷烴
D．③的結構為平面結構
√
根據分子的球棍模型，①的分子式為CH4，②的分子式為C2H4，③的分子式為C2H6，則①和③為同系物，故A錯誤，B正確；CH4和CH3CH3為烷烴，故C錯誤；CH3CH3的結構為空間結構，不為平面結構，故D錯誤。
4．(2024·泉州市期中)完成下列填空：
(1)有機化合物中，碳原子之間可以形成________或碳環。某有機物的結構簡式如圖，則該有機物________(填“屬于”或“不屬于”)烷烴。
有機化合物中，碳原子之間可以形成碳鏈或碳環。從結構簡式看，圖示的有機物的碳原子之間只含有碳碳單鍵，為鏈烴，且只有碳氫兩種元素，則該有機物屬于烷烴。
碳鏈
屬于
(2)觀察下面幾種烷烴的球棍模型：
①A的結構簡式為____________，B的最簡式為______。
②C的名稱為________，D的分子式為________。
③隨碳原子數增加，烷烴的熔、沸點依次_____。
①A的結構簡式為CH3CH2CH3，B的結構簡式為CH3CH2CH2CH3，最簡式為C2H5。②C的結構簡式為CH3CH2CH2CH2CH3，名稱為正戊烷，D的結構簡式為CH3CH2CH(CH3)2，分子式為C5H12。③烷烴都由分子構成，其熔、沸點的高低由分子間作用力的大小決定。烷烴結構相似，隨著碳原子數目增加，相對分子質量增加，熔、沸點依次增大。
CH3CH2CH3
C2H5
正戊烷
C5H12
增大
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1 mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是______(填化學式，下同)；上述四種烴各為1 g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是_____；1 mol C3H8在足量O2中燃燒，消耗__ mol O2。
由關系式C～O2～CO2、4H～O2～2H2O可得到以下關系式1 mol CxHy的耗氧量為x＋ ，1 mol CH4～2 mol O2、1 mol C2H6～3.5 mol O2、1 mol C3H8～5 mol O2，1 mol C4H10～6.5 mol O2，則在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是C4H10；上述四種烴各為1 g時，氫元素質量分數越高則耗氧量越大，甲烷的氫元素質量分數最高、故消耗O2最多的是CH4；由關系式1 mol C3H8～5 mol O2，則1 mol C3H8消耗O2 5 mol。
5
C4H10
CH4
(4)寫出乙烷生成一氯乙烷的化學方程式：___________________________
____________。
乙烷與Cl2在光照下反應生成CH3CH2Cl與HCl，則生成一氯乙烷的化學方程式為CH3CH3＋Cl2 CH3CH2Cl＋HCl。
CH3CH3＋Cl2
CH2Cl＋HCl
CH3
5．下面A～I是幾種有機物分子的球棍模型，據此回答下列問題：
(1)等質量的上述物質完全燃燒，消耗氧氣最多的是___(填字母)。
A
等質量的題述物質完全燃燒，則分子中氫元素的質量分數越高，消耗氧氣越多，故消耗氧氣最多的是CH4，選A。
(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是_______(填字母)。
CDGH
能使酸性KMnO4溶液褪色的是含有碳碳雙鍵的C2H4、含有碳碳三鍵的C2H2、含有醇羥基的CH3CH2OH、苯環支鏈碳上有氫原子的C7H8，可被氧化
為 ，故選CDGH。
(3)G與氫氣完全加成后，所得產物的一鹵代物有________種。
5
G是甲苯，與氫氣完全加成后，所得產物為甲基環己烷，其一鹵代物有5種，分別是氯原子連接在：甲基上、與甲基連接同一個碳原子、與甲基鄰、間、對位碳原子上。
(4)寫出C與溴水反應的化學方程式：____________________________，該有機反應類型為__________。
CH2==CH2＋Br2→
加成反應
C是乙烯，與溴水反應的化學方程式：CH2==CH2＋Br2→ ；溴原子連接到打開碳碳雙鍵的碳原子上，該反應是加成反應。
(5)寫出H與I的官能團名稱：H________、I__________。
羧基
羥基
H的結構簡式為CH3CH2OH，I的結構簡式為CH3COOH，官能團分別是—OH、—COOH，名稱分別是羥基、羧基。

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