化学人教版（2019）必修第二册 7.1.1有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构 课件（66张PPT）

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第七章　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　烷烃的结构
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷是最简单的有机化合物,甲烷的分子式为___,
电子式为________,结构式为________。
CH4
2.有机物中碳原子的结构及成键特点
3.有机物种类繁多的原因
(1)碳原子间成键方式多样
①碳碳之间的结合方式有单键(_________)、双键
(_________)、三键( _________)。
—C≡C—
②多个碳原子可以相互结合成___状,也可以结合成___
状(且可带支链),如下图所示。
链
环
③碳原子还可以和____________________等多种非金
属原子形成共价键。
(2)组成有机物的碳原子数目灵活
有机物分子中可能只含有1个或几个碳原子,也可以含
有成千上万个碳原子。
H、O、N、S、P、卤素
二、烷烃的结构
1.烷烃的结构
(1)甲烷的结构
甲烷的空间构型是_________结构,空间示意图是
。甲烷的球棍模型为 ,空间充填
模型为 。
正四面体
(2)烷烃结构上的特点
【微点拨】 烷烃中碳碳结合成链状,链状不是“直线状”,而是呈锯齿状,链上还可分出支链,如图所示。
2.烷烃的命名
(1)表示
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
n>10 相应汉字数字
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。
(3)举例:C6H14命名为_____,C18H38命名为_______;C4H10
的两种分子的命名:
无支链时:CH3CH2CH2CH3命名为_______;有支链时:
命名为_______。
己烷
十八烷
正丁烷
异丁烷
3.同系物
(1)概念:_____相似,在分子组成上相差一个或若干个
_________的化合物。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
结构
CH2原子团
【微思考】
如何判断有机物之间是否互为同系物
提示:同系物间的分子结构相似,属于同一类物质;同系物间的组成上相差一个或若干个CH2原子团。
4.同分异构体
(1)概念
①同分异构现象:化合物具有相同的_______,但具有不
同_____的现象。
②同分异构体:具有_____________的化合物。
分子式
结构
同分异构现象
(2)写出C4H10的同分异构体:___________和__________。
CH3CH2CH2CH3
(3)戊烷的同分异构体有3种,己烷的同分异构体有__
种。
5
【巧判断】
(1)同分异构体具有相同的组成元素。 (　　)
提示:√。同分异构体具有相同的分子式,所以组成元素一定相同。
(2)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。
(　　)
提示:×。同分异构体具有相同的分子式,相对分子质量一定相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。
知识点一　同系物的理解与判断
【重点释疑】
1.同系物判断的三个关键点:
(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14 n)。
2.同系物判断的几个“一定”和“不一定”
(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团;但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。
(2)同系物具有同一通式,但具有同一通式的有机物不一定是同系物。
(3)同系物的化学性质一定相似,但化学性质相似的物质不一定是同系物。
(4)同系物的相对分子质量一定不相同。
【思考·讨论】
(1)CH3CH2CH2CH3与 是否属于同系物
为什么
提示:不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或
若干个CH2原子团,一定具有不同的分子式。而
CH3CH2CH2CH3与 分子式相同,属于同分异
构体。
(2)CH2＝CHCH3和 的组成相同,二者中哪一
个与CH2＝CH2互为同系物 由此判断,分子组成上相差
一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗
提示:与CH2＝CH2互为同系物的是CH2＝CHCH3,因为
CH2＝CH2和CH2＝CHCH3分子中都含有 ,结构相
似,且分子组成上相差1个CH2原子团。 分子中
含碳碳单键而不含双键,化学键类型不同,结构不相似。
由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有
机物结构不一定相似,故不一定是同系物。
【案例示范】
【典例】如图是几种烷烃的球棍模型,试回答下列问题:
(1)A、B、C三者的关系是____________。
(2)A的分子式为____________________, C的名称为____________。
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】据球棍模型知结构简式分别为A.CH3CH3,
B.CH3CH2CH3,C.CH3CH2CH2CH3,名称分别为乙烷、丙烷、正丁烷,它们分子组成上依次相差一个“CH2”原子团,互为同系物。
答案:(1)同系物　(2)C2H6　正丁烷
【迁移·应用】
1.下列关于同系物的说法中,错误的是 (　　)
A.同系物具有相同的最简式
B.同系物能符合同一通式
C.同系物中,相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D.同系物的化学性质基本相似,物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
【解析】选A。结构相似,必属同一类物质,因此有同一通式,但不一定有相同的最简式,A错误,B正确;相邻同系物组成上相差一个CH2原子团,C正确;因结构相似,所以化学性质基本相似,但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化,D正确。
2.下列各组物质互为同系物的是 (　　)
A.O2和O3
B.CH4和C3H8
C.CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH
D
【解析】选B。O2和O3互为同素异形体； 互为同
位素;CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH分子式相同,只有CH4和
C3H8满足同系物的概念。
知识点二　同分异构体的书写与判断
【重点释疑】
1.烷烃同分异构体的书写规律
(1)方法速记口诀:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列对、邻到间。
(2)书写原则与操作思路:选择最长的碳链为主链;找出中心对称线;碳原子必须满足四个键;主链上的链端不能接甲基,主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基,否则主链会改变,而容易出现重复结构。
(3)实例:书写戊烷(C5H12)同分异构体
①先写出碳链最长的直链烃:CH3CH2CH2CH2CH3。
②从主链上减少一个—CH3作为取代基(支链),在所得
主链上依次移动可能的位置,得 。
③再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基,
得 。
故C5H10的同分异构体共有三种,依次称为正戊烷、异戊
烷、新戊烷。
2.“等效氢法”判断一卤代烃的数目
要判断某烃的一卤取代物的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性。
(1)连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效。
(2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子
等效。如新戊烷 ,其四个甲基等效,各甲基
上的氢原子完全等效,也就是说新戊烷分子中的12个氢
原子是等效的。
(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。如
分子中的18个氢原子是等效的。
烃分子中等效氢原子有几种,则该烃一卤取代物就有几
种同分异构体。
【思考·讨论】
(1) 与 是否为同分异构体 说明理由。
提示:不是同分异构体,由于二者均为四面体结构,为同一种物质。
(2)CH3—CH＝CH2与 互为同分异构体吗 同分
异构体的化学性质一定相同吗
提示:二者分子式相同,碳原子与碳原子间的连接方式
不同,结构不同,是同分异构体;同分异构体可能是不同
类的物质,如题干所述两种物质,它们的化学性质不同。
(3)丁烷有几种同分异构体 其一氯代物有几种
提示:丁烷有两种同分异构体,它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有4种,它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。
【案例示范】
【典例】已知某烷烃分子中电子数为42。
(1)该烷烃的分子式为____________。
(2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式:
______________________。
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)熟悉烷烃的通式,利用通式求出分子式;
(2)掌握烷烃同分异构体的书写步骤,按照操作流程书写,避免出现重复或遗漏。
【解析】(1)烷烃分子通式为CnH2n+2,则其分子中电子
数为6n+(2n+2)=42,n=5,烷烃分子式为C5H12。
(2)烷烃C5H12有三种同分异构体,其结构简式分别为
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
答案:(1)C5H12
(2)CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
【误区警示】(1)碳碳单键可以旋转,因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。在判断是否为同分异构体时,要特别注意与同一物质相区分。
(2)烷烃分子组成越复杂,同分异构体越多,如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体,C4H10有2种同分异构体,C5H12有3种同分异构体。
【迁移·应用】
1.下列化合物中有三种不同氢原子的是 (　　)
A.(CH3)3CC(CH3)3
B.(CH3)2CH(CH2)2CH(CH3)2
C.(CH3)2CHCH2CH3
D.CH3C(CH3)3
【解析】
2.有下列结构的物质:①CH3(CH2)3CH3
②CH3CH2CH2CH2CH3　③CH3CH2CH2CH2CH2CH3
其中,属于同系物的是________;属于同分异构体的是______________;
属于同种物质的是________。
A.①②　 B.②③　 C.③④⑤⑥⑦　
D.①③　 E.③④⑤⑦　 F.④⑥
【解析】7种物质均为烷烃,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①C5H12　②C5H12　③C6H14　④C6H14　⑤C6H14　⑥C6H14　⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物;①②结构相同,属于同种物质,④⑥结构相同,属于同种物质;③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。
答案:BD　E　AF
【补偿训练】
　　下列说法中正确的是 (　　)
A.C3H7Cl有3种同分异构体
B.相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体
C.同分异构体之间的转化是化学变化
【解析】选C。C3H7Cl有2种同分异构体,即
和 ;相对分子质量相同,但分子式不一定相同,
故相对分子质量相同,结构不同的两种化合物不一定是
同分异构体;同分异构体为不同的物质,故它们之间的
转化是化学变化;
为同一物质,不是同分异构体。
【素养提升】
“手性”指一个物体不能与其镜像相重合 。如我们的双手,左手与互成镜像的右手不重合。一个手性分子与其镜像不重合,分子的手性通常是由不对称碳引起的,即一个碳上的四个基团互不相同。 通常用(RS)、(DL)对其进行识别。例如:
(1)互为手性分子的物质是同一种物质吗 二者具有什么关系
提示:不是同一种物质,二者互为同分异构体。
(2)互为手性分子的物质化学性质几乎完全相同,分析其原因。
提示:物质结构决定性质。互为手性分子的物质组成、结构几乎完全相同,所以其化学性质几乎完全相同。
【课堂回眸】