第七章 第一节 第1课时
课时达标分层练
1.科学家合成了一种完全由碳原子构成的环状分子C18，如图所示，其中的18个碳原子通过交替的碳碳单键和碳碳三键相连接。下列关于C18的说法错误的是( )
A．属于环状有机物
B．与石墨、金刚石互为同素异形体
C．属于无机物
D．碳原子间的结合方式有多种
【答案】 A
【解析】 从题给信息知，C18是仅由碳原子构成的分子，即由同种元素组成的纯净物，因而C18属于碳的单质，是无机物，不是有机物。
2.下列说法正确的是( )
A．含碳元素的化合物都是有机物
B．有机物都难溶于水
C．有机化合物与无机化合物的性质完全不同
D．大多数有机物受热易分解，但有的具有较强热稳定性
【答案】 D
【解析】 有机物都含碳元素，但含碳元素的化合物不一定是有机物，如CO、CO2等，故A错误；有些有机物易溶于水，如乙醇、乙酸等，故B错误；有机化合物与无机化合物有些性质相同，如CO和乙醇均能燃烧，故C错误；大多数有机物受热易分解，但有的具有较强热稳定性，故D正确。综上所述，故选D。
3.有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( )
A．通过两个共价键
B．通过非极性键
C．形成四对共用电子对
D．通过离子键和共价键
【答案】 C
【解析】 碳原子核外最外层有四个电子，在反应中不易得或失电子，则在形成有机物时与其他原子可形成四对共用电子对，既可以形成极性共价键，也可以形成非极性共价键，故C正确。
4.(2024·河北张家口高一阶段练习)下列说法不正确的是( )
A．有机物分子中一定含有一个或多个碳原子
B．有机物分子中的碳原子可以相互连接成链状或环状
C．有机物分子中的碳原子可以与其他元素的原子连接
D．分子中含有碳原子的化合物一定是有机化合物
【答案】 D
【解析】 含有碳元素的化合物是有机化合物，有机物分子中一定含有一个或多个碳原子，A正确；有机物分子中的碳原子可以相互连接成链状或环状，B正确；有机物分子中的碳原子可以与其他元素的原子连接，C正确；分子中含有碳原子的化合物不一定是有机化合物，例如CO2等，D错误。
5.下列物质中，属于烷烃的是( )
A．C8H16 B．CH3CH2OH
C．c D．CH2CH2
【答案】 C
【解析】 A不符合烷烃通式CnH2n＋2；B不是烃(含O)；D项分子中碳原子间不是以单键结合，不是烷烃。
6.正丁烷的球棍模型如图所示，下列说法正确的是( )
A．正丁烷的分子式为C4H8
B．分子中共含有13个共价键
C．分子中含有4个C—C单键
D．分子中4个碳原子在同一条直线上
【答案】 B
【解析】 从结构看白球为H，其化学式为C4H10，A项错误；该分子中有3个C—C键和10个C—H键所以共有13个共价键，B项正确；分子中只有3个C—C，C项错误；烷烃为锯齿状，不可能共直线，D项错误。故选B。
7.火炬中燃料的主要成分为丙烷。下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A．丙烷属于烷烃
B．丙烷的球棍模型为
C．丙烷的结构简式为
D．丙烷燃烧时将化学能转化为光能和热能
【答案】 C
【解析】 丙烷分子中，碳碳之间均为单键，符合通式CnH2n＋2(n为正整数)，属于烷烃，A项正确；丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，C项错误。
8.据报道，近年来发现了一种新的星际分子，其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键、三键等，颜色相同的球表示同一种原子)。
下列关于该物质的说法正确的是( )
A．①处的化学键表示碳碳双键
B．此星际分子属于烷烃
C．③处的原子可能是氯原子或氟原子
D．②处的化学键表示碳碳单键
【答案】 D
【解析】 有机物分子中碳原子要满足4个价键，由左向右推测其结构简式为，所以①处是碳碳三键，③处是N原子(若为F或Cl，则C原子不能满足4个价键)，②处是碳碳单键。
选择考提升练
9.下列说法正确的是( )
A．烷烃不全是饱和烃
B．C20H42一定属于烷烃
C．乙烷分子中的两个C原子共线，而C、H八个原子共平面
D．C3H8分子中的三个碳原子可能共直线，但所有的原子不可能共平面
【答案】 B
【解析】 符合CnH2n＋2通式的只有链状烷烃，故C20H42一定为烷烃，故B正确；碳原子形成的4个价键是四面体形，故乙烷中的8个原子不能共平面，故C错误；烷烃中碳原子是锯齿形排列，故丙烷中的3个碳原子不会共直线，故D错误。
10.(2024·西安高一检测)下列有关化学用语或模型正确的是( )
A．中子数为10的氧原子：O
B．Mg2＋的离子结构示意图：
C．甲烷分子的空间填充模型：
D．丙烷的分子式：CH3CH2CH3
【答案】 C
【解析】 中子数为10的氧原子的质量数为8＋10＝18，用原子符号表示为O，A错误；Mg2＋是Mg原子失去最外层的2个电子形成的，核外电子排布是2、8，所以Mg2＋的离子结构示意图为，B错误；甲烷分子是正四面体结构，由于原子半径：C＞H，所以CH4的空间填充模型为，C正确；丙烷的结构简式是CH3CH2CH3，分子式是C3H8，D错误。
11.下列五种物质或粒子：①金刚石、②白磷、③甲烷、④四氯化碳、⑤NH其结构呈正四面体形的分子是( )
A．①②③④⑤ B．①②③④
C．①②③ D．②③④
【答案】 D
【解析】 五种物质都呈正四面体结构，但由题干可排除不能称为“分子”的①金刚石和⑤NH，排除含①⑤的A、B、C。
12.某些烃类有机化合物的分子模型如图所示。
回答下列问题：
(1)属于空间填充模型的是 ________(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同)。
(2)表示同一种有机化合物的是 ________。
(3)含碳量最低的是 ________，含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是 ________(保留一位小数)。
【答案】 (1)乙、丙 (2)甲、丙
(3)甲、丙 16.7%
【解析】 (1)乙、丙能表示原子的相对大小及连接形式，属于空间填充模型。(2)甲、丙分别是甲烷的球棍模型与空间填充模型，属于同一种有机化合物。(3)链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1)，随n值增大，碳元素的质量分数逐渐增大，故含碳量最低的是甲烷，含氢量最低的是戊烷，戊烷中氢元素的质量分数是×100%≈16.7%。
13.(1)降冰片烷的结构如图所示：，其分子式为________，该有机物________(填“属于”或“不属于”)烷烃。
(2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2，在链状烷烃分子中的基团：—CH3、中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。
例如：分子中，n1＝6，n2＝0，n3＝2，n4＝1，在链状烷烃(除甲烷外)分子中，各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系。
①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________。
②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1，写出该链状烷烃的分子式：________。
【答案】 (1)C7H12 属于 (2)①n3＋2n4＋2 ②C8H18
【解析】 (1)由降冰片烷的结构可知，该物质的分子中含7个碳原子和12个氢原子，分子式为C7H12。(2)①由于链状烷烃的通式为CnH2n＋2，设分子中H原子个数为n，C原子与H原子之间的数量关系为n＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2，伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0，所以C原子与H原子之间的数量关系为n＝3n1＋2n2＋n3，则2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2＝3n1＋2n2＋n3，故n3＋2n4＋2＝n1。②由n3＋2n4＋2＝n1，当n2＝n3＝n4＝1时，n1＝5，碳原子总数为8，则该烷烃的分子式为C8H18。
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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
课程标准要求 知道有机化合物分子空间结构，以甲烷为例认识烷烃中碳原子的成键特点；认识烷烃的结构。
学科核心素养 1．宏观辨识与微观探析：通过宏观模型搭建，从微观原子结构角度出发，认识甲烷的正四面体结构特点和烷烃的组成和结构的关系，知道有机化合物种类繁多的原因。
2．证据推理与模型认知：通过分析碳原子的成键特点，根据甲烷的分子结构，推测烷烃的空间构型的思维模型。
学习目标 通过阅读思考、模型制作、动画演示等，认识甲烷的分子结构特点，掌握甲烷的结构式、电子式，建立甲烷的立体结构模型，知道甲烷的正四面体结构。
学习任务一 有机化合物中碳原子的成键特点
自主学习 认知形成
4
4
4
CH4
? 有机化合物中碳原子的成键特点
1.有机物中，碳原子可以形成 ______个共价键。
2.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___________。
4
(2)多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)，如图所示。
3.有机物结构特点
(1)有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。
(2)含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间 _________
或 __________的不同而具有多种结构。
成键方式
碳骨架
1．是否含有碳元素的化合物都属于有机物？
提示：含碳元素的化合物不一定都是有机物。如CO、CO2、碳酸盐、氰化物等为无机物。
2．五个碳原子最多只能形成4个碳碳单键吗？
1．正误判断
(1)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键。( )
(2)在有机化合物中，碳原子间所成的骨架只能为直链状。( )
(3)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关。( )
(4)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键。( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2．请根据图中所示的结构，写出对应有机物的分子式。图中物质哪些是链状结构？哪些是环状结构？
【答案】 ①和②的分子式为C4H10，③④⑤⑧⑨的分子式为C4H8，⑥和⑦的分子式为C4H6。链状结构有①②③④⑤⑥⑦，环状结构有⑧和⑨。
3．两种有机物的碳骨架如图所示。
已知它们结构中的碳原子余下的价键均与氢原子结合，请写出分子式：棱晶烷 ________；立方烷 ________。
【答案】 C6H6 C8H8
【解析】 从棱晶烷和立方烷的碳骨架结构可看出，每个碳原子均与另外3个碳原子形成3个碳碳单键，故每个碳原子还剩余1个价键，即需要结合1个氢原子，则棱晶烷和立方烷的分子式分别是C6H6和C8H8。
互动探究 能力提升
● 情境创设
在自然界里发现的和由人工合成的有机化合物已经有几千万种，而且新的有机化合物仍在不断地被发现或合成出来。其中，有些物质有特殊的性质和功能，有些物质与人类的生命活动息息相关。为了人类的生存和发展，化学家们不断地对有机化合物进行研究，逐渐揭开了包括生命之谜在内的许多科学奥秘，也使我们的物质世界更加丰富多彩。
● 问题探究
1．为什么有机化合物中的每个碳原子能与其他原子形成4个共价键？
提示：碳原子最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素等元素的原子相结合，形成4个共价键。
2．有机化合物中，H、O、N、Cl原子形成共价键的数目分别为多少个？
提示：H、O、N、Cl原子形成共价键的数目分别为1个、2个、3个和1个。
● 要点归纳
1．有机化合物中碳原子的结构及成键特点
2．有机物种类繁多的原因
(1)碳原子间成键方式多样。
(2)碳原子可以和多种非金属原子形成共价键。
(3)组成有机物的碳原子数目灵活。
(4)含有相同碳原子数的有机物分子，可能具有多种结构
题点1
认识有机化合物
●题点例练
有机物构成了生机勃勃的生命世界，也是燃料、材料和食品等的重要来源。有机物( )
A．均易挥发、易燃烧
B．参与的化学反应常伴有副反应
C．仅含C、H两种元素
D．均易溶于酒精、苯等有机溶剂
【答案】 B
【解析】 不是所有的有机物均易挥发、易燃烧，如沸点很高的糖类、油脂、蛋白质等不易挥发，CCl4等不易燃烧，A错误；有机物参与的化学反应往往比较复杂，常伴有副反应，故有机反应方程式中用“―→”表示主要反应，B正确；有机物包含烃和烃的衍生物，仅含C、H两种元素的化合物为烃，而烃的衍生物包含C、H之外的元素，C错误；有些有机物难溶于乙醇，如酚醛树脂，D错误。故选B。
1.大多数有机化合物不具有的性质是( )
A．易燃烧 B．熔、沸点较低
C．热稳定性差 D．很难发生任何反应
【答案】 D
【解析】 大多数有机化合物难溶于水，易溶于有机溶剂，熔、沸点低，易燃烧，热稳定性差，受热易分解，化学反应复杂且速度慢，常有副反应发生，故选D。
题点2
硫的化学性质
有人认为目前已知化合物中数量最多的是有机化合物，下列关于其原因的叙述中不正确的是( )
A．碳原子既可以跟自身，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，可以跟多数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，又可以形成稳定的双键和三键
D．多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环，且链、环之间又可以相互结合
【答案】 B
【解析】 碳原子最外层有4个电子，碳原子与碳原子、其他原子(如氢原子)形成4个共价键达到稳定结构，A正确；碳原子性质不活泼，B错误；碳原子之间成键方式具有多样性，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成双键、三键，不仅可以形成碳链还可以形成碳环，C正确；碳原子最外层有四个电子，碳原子之间可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和三键，多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环，且链、环之间又可以相互结合，D正确。
2.下列关于有机化合物中碳原子的成键特点及成键方式的理解正确的是( )
A．碳原子与碳原子之间只能形成单键
B．碳原子与碳原子之间只能形成碳链，而不能形成碳环
C．碳原子最外层有4个电子，通常与其他原子之间以共价键的形式形成化合物
D．有机物中不一定含有碳元素
【答案】 C
【解析】 碳原子与碳原子之间既能形成单键，也能形成双键、三键，A项错误；碳原子之间可以形成碳链，也能形成碳环，B项错误；碳原子最外层有4个电子，通常与其他原子之间以共价键的形式形成化合物，C项正确；有机物中必定含有碳元素，而不一定含有氢元素，如CCl4，D项错误。(共38张PPT)
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
学习任务二 烷烃的结构
自主学习 认知形成
? 甲烷的结构
1.甲烷的结构
甲烷的空间结构为 __________形，碳原子位于 ______________,4个氢原子分别位于 ________。分子中的4个C—H的长度和强度 ____，相互之间的夹角 ________。
正四面体
正四面体的中心
4个顶点
相同
相等
2.甲烷的分子结构示意图和分子结构模型
【特别提醒】 (1)球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键；(2)空间填充模型可以反映分子的实际状态。
C2H6
C3H8
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
1.烷烃的定义
只含有 ______和 ______两种元素，分子中的碳原子之间都以 ________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烃，也称为 _____。
碳
氢
单键
烷烃
2.烷烃的习惯命名(n：碳原子个数)
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n＞10 用汉字数字代表，如C11H24：十一烷
1．结合乙烷、丙烷、丁烷的分子式和结构式，归纳这类有机物分子式的通式。
提示：CnH2n＋2(n≥1)。
2．结合分子结构模型，总结这类有机物的组成和分子结构特点。
提示：碳原子之间都以单键相连，碳原子的其余价键均与氢原子相连，且碳原子呈锯齿状排列。
1．正误判断
(1)甲烷的分子式为CH4，碳原子和氢原子在同一平面内。( )
(2)正丁烷分子式为C4H10,4个碳原子在同一直线上。( )
(3)烷烃分子中碳和碳之间以单键相结合，剩余的价键都和氢原子相结合。( )
(4)相同碳原子数的有机物中，烷烃的含氢量最大。( )
(5)烷烃分子中所有的原子有可能共面。( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2．下列关于烷烃的叙述不正确的是( )
A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分
B．烷烃一定是饱和烃，饱和烃不一定是烷烃
C．分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃
D．丙烷分子中碳原子不在一条直线上
【答案】 C
【解析】 分子通式为CnH2n＋2的烃一定为烷烃。
互动探究 能力提升
● 情境创设
与无机化合物相比，有机化合物的组成元素并不复杂，但化合物数量众多，性质各异。对有机化合物的研究，需要在了解碳原子成键规律的基础上，认识有机化合物的分子结构，以及决定其分类与性质的特征基团，进而认识有机化学反应，实现有机化合物之间的转化，合成新的物质。
● 问题探究
1．烷烃中碳原子共线吗？
提示：不共线，而是呈锯齿状，同一个碳上连接的4个价键的位置是可以互相调换的，因为在空间内4个价键是可以旋转的。
2．有机物的表示方法有哪些？
提示：有分子式、最简式、电子式、结构式、结构简式、键线式、球棍模型、空间填充模型等。
● 要点归纳
1．烷烃的组成与结构特点
2．有机化合物结构的表示方法
种类 实例 含义
分子式 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目
最简式 乙烷(C2H6)的
最简式为CH3 ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；
②由最简式可求最简式量
种类 实例 含义
电子式
用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式
①能反映物质的结构；
②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构
种类 实例 含义
结构简式 CH3CH3 将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)
键线式
(正丁烷) 省略碳、氢元素符号，用线段或折线表示分子中键的连接情况的式子
种类 实例 含义
球棍模型 小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)
空间填
充模型 ①用不同体积的小球表示不同大小的原子；
②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
题点1
甲烷的组成与结构
●题点例练
甲烷分子的空间构型是( )
A．四面体 B．斜四面体
C．正四面体 D．平面形
【答案】 C
【解析】 甲烷分子的空间构型是正四面体形，4个氢原子位于4个顶点，C位于正四面体的中心，C符合题意。故选C。
1.下列各图均能表示甲烷的分子结构，最能反映其真实存在情况的是( )
【答案】 D
【解析】 分子结构示意图只能体现分子的空间结构，不能体现原子的相对大小，A不符合题意；电子式只能体现原子间的相互作用，不能体现分子的空间结构，B不符合题意；球棍模型只能体现分子的空间结构，不能体现分子的形状，C不符合题意；空间填充模型不仅能体现分子的空间结构，还能体现分子的形状，D符合题意。故选D。
题点2
烷烃的组成与结构
已知甲烷和丙烷分子中碳原子成键相似，下列有关丙烷的描述正确的是( )
A．碳原子间以双键相结合，为链状结构
B．每个碳原子都形成四个价键，碳链为锯齿状
C．丙烷分子中所有原子共平面
D．丙烷分子中三个碳原子为环状结构
【答案】 B
【解析】 分析可知，丙烷分子中碳原子形成4个价键，碳和碳之间为单键，形成碳链，剩余价键都和氢原子结合，故A、C、D错误，B正确。
【答案】 A
【解析】 B项，同素异形体的研究对象为单质；C项，CH4分子中只有极性键，没有非极性键。
知识思维导图
课堂素养评价
1.我国在物质制备领域成绩斐然。下列哪种物质属于有机物( )
【答案】 A
【解析】 全氮阴离子盐、聚合氮、砷化铌纳米带中均不含碳元素，属于无机物。
2.下列关于有机物和无机物的说法错误的是( )
A．有机物一定含有碳元素
B．无机物可能含有碳元素
C．无机物的熔点一般较高
D．常温下有机物都是液体
【答案】 D
【解析】 绝大多数含有碳元素的化合物叫有机化合物简称有机物，有机物都含碳，A正确；无机物也可能是含有碳元素的化合物，如一氧化碳、二氧化碳等含碳化合物属于无机物，B正确；有机物一般都属于分子晶体，大多数熔点较低，一般在400 ℃以下，无机物熔点一般比较高，C正确；常温下有的有机物为液体，如乙醇、乙酸，有的有机物为气体，如甲烷、乙烯，还有一些有机物为固体，如葡萄糖、淀粉等，D错误。
3.下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是( )
A．饱和碳原子不能发生化学反应
B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键
C．具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同
D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键
【答案】 C
【解析】 饱和碳原子可以发生取代反应或裂化反应等，A错误；碳原子也可以与氧原子或氮原子等形成不饱和键，B错误；五个碳原子若构成环戊烷，可以形成5个碳碳单键，D错误。
4.下列叙述中正确的是( )
A．含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个C—C键
B．正丁烷分子中所有碳原子在一条直线上
C．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n＋2
D．分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
【答案】 D
【解析】 如果5个碳原子成环，则碳碳键数量为5。碳的4个键是有角度的，故正丁烷的4个碳不在一条直线上。若是环状，则不满足通式CnH2n＋2。故选D。
5.写出满足下列条件的烷烃的分子式。
(1)分子中含18个氢原子的链状烷烃为 ________。相对分子质量为58的链状烷烃为 ________。
(2)含碳质量分数最低的烷烃是 ________；和CO2密度相同的烷烃是 ________；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是 ________。
【答案】 (1)C8H18 C4H10 (2)CH4 C3H8 C5H12
