《创新课堂》第七章 1 第一节 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构 讲义（教师版）化学必修二人教版

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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
【学习目标】　1.掌握有机化合物分子具有的空间结构，以甲烷为例认识有机化合物中碳原子的成键特点。　2.认识烷烃的组成及结构，了解有机化合物的多种表示方法。
知识点一　有机化合物中碳原子的成键特点
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1．甲烷(CH4)的分子结构
甲烷是最简单的有机化合物。甲烷分子中的碳原子以最外层的________个电子分别与______个氢原子的电子形成______个C—H共价键。甲烷的电子式为____________，结构式为____________。
2．有机化合物中碳原子的成键特点
(1)碳原子间的成键方式多样
有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成______个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成____________、____________或____________。
(2)有机化合物碳骨架的基本类型多样
多个碳原子之间可以结合成__________，也可以结合成__________，构成有机物________或________的碳骨架。
链状结构 环状结构
(3)有机化合物的结构种类多样
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。
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　下图所示的是4个碳原子相互结合的几种方式，碳原子的其余共价键均与氢原子相连。写出各物质的分子式。
(1)有机化合物中碳原子的成键方式
碳原子间仅形成单键的有________(填序号，下同)，碳原子间形成双键的有________，碳原子间形成三键的有________。
(2)有机化合物的碳骨架
多个碳原子之间结合成碳链的有________，结合成碳环的有________。有机化合物碳骨架为直链的有________，碳骨架为支链的有________。
提示：①C4H10　②C4H10　③C4H8　④C4H8
⑤C4H8　⑥C4H6　⑦C4H6　⑧C4H8　⑨C4H8
(1)①②⑧⑨　③④⑤　⑥⑦
(2)①②③④⑤⑥⑦　⑧⑨　①③④⑥⑦　②⑤
[答案自填] 4　4　4　
　4　单键()
双键()　三键(—C≡C—)　碳链
碳环　链状　环状　成键方式　碳骨架
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(1)碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键(　　)
(2)碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键或三键(　　)
(3)在有机化合物中，碳原子之间所形成的碳骨架只能为直链形(　　)
(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(　　)
(5)有机化合物种类繁多的原因与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√
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1．(教材习题改编)大多数有机化合物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是(　　)
A.全部通过非极性键结合
B.形成4对共用电子对
C.通过2个单键结合
D.通过离子键和共价键结合
解析：选B。A.碳原子与其他原子之间形成的化学键为极性键，A错误；B.有机化合物分子中每个碳原子形成4个共价键，即4对共用电子对，B正确；C.碳原子与其他原子之间可形成单键、双键或三键，若只形成单键，则形成4个单键，C错误；D.碳原子与其他原子之间形成的化学键都是共价键，D错误。
2．碳原子的不同结合方式使得有机化合物种类繁多，下列碳原子的结合方式错误的是(　　)
解析：选C。碳原子之间可以相互结合形成碳链(可带支链)，也可形成碳环，但每个碳原子只能形成4个共价键，故C项错误。
3．下列分子式及结构式中，从成键情况看不合理的是(　　)
解析：选B。C、Si能形成4个共价键，N能形成3个共价键，而O、S能形成2个共价键，由此可知B选项中C、Si成键不合理。
知识点二　烷烃的结构
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1．甲烷分子的空间结构
分子结构示意图 球棍模型 空间填充模型
(1)甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了____________的空间结构。
(2)甲烷分子中的碳原子位于正四面体的________，4个氢原子分别位于4个________。　
(3)甲烷分子中的4个C—H的长度和强度________，相互之间的夹角________。
2．烷烃的概述
(1)常见的几种烷烃
有机化合物 乙烷 丙烷 丁烷
分子中碳原子数 2 3 4
结构式 __________ __________
结构简式 __________ __________ __________
分子式 __________ __________ __________
球棍模型
(2)烷烃的定义及其通式
定义 只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以________结合，碳原子的剩余价键均与____________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，也称为烷烃
链状烷烃通式 ____________
3.烷烃的习惯命名法
(1)表示
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸
n>10 用相应汉字数字表示，如C18H38命名为____________
(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。例如，分子式为C4H10的两种分子的命名：无支链时，CH3CH2CH2CH3命名为____________；有支链时，命名为____________。
[答案自填] 正四面体　中心　顶点　相同
相等　
　CH3CH3
CH3CH2CH3　CH3CH2CH2CH3　C2H6
C3H8　C4H10　单键　氢原子　CnH2n＋2
十八烷　正丁烷　异丁烷
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(1) 能反映甲烷分子中各原子的相对大小和空间位置(　　)
(2)烷烃分子中所有原子可能共平面(　　)
(3)正丁烷的分子式为C4H10，4个碳原子在同一直线上(　　)
(4)烷烃分子中碳原子之间都以单键结合，剩余的价键都与氢原子结合(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
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1．(教材习题改编)如下图所示均能表示甲烷的分子结构。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ将各原子看成了质点，为空间结构示意图
B.Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子
C.Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键
D.Ⅳ为空间填充模型，能表示甲烷分子的实际状态
解析：选B。Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。
2．(2024·济南高一月考)下列结构表示的有机化合物为烷烃的是(　　)
A．CH3OH B．CH2===CH2
C. D．CH≡CCH2CH3
解析：选C。烷烃不含O元素，故CH3OH不能表示烷烃，A错误；烷烃分子中不含碳碳双键，故CH2===CH2不能表示烷烃，B错误；烷烃分子中不含碳碳三键，故CH≡CCH2CH3不能表示烷烃，D错误。
3．已知甲烷和丙烷分子中碳原子成键方式相似。下列有关丙烷的描述正确的是(　　)
A.碳原子间以单键相结合，碳链为直线形
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形成环状结构
解析：选B。根据题意可知，丙烷分子中碳原子形成4个价键，所以原子不可能共平面，碳原子之间以单键相结合，形成碳链，碳链为锯齿状。
INCLUDEPICTURE "归纳总结LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "归纳总结LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
有机化合物的表示方法
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
电子式 用“·”或“×”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
结构简式 CH3CH3 将结构式中的碳碳单键、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
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
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
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5())
1．关于有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是(　　)
A.碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个价键
B.碳原子间只能形成碳链，不能形成碳环
C.在CH4分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同
D.在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形
解析：选B。碳原子间可以形成碳链，也可以形成碳环。
2．下列表示的物质是烷烃的是(　　)
A.②③④⑤　　　　　 B．③④⑤
C.①②③ D．④⑤
解析：选D。烷烃是只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间均以单键结合，其余价键均与氢原子结合的一类有机化合物。
3．下列化学用语正确的是(　　)
A.正丁烷的结构简式：
B.丙烷的空间填充模型：
C.甲烷的球棍模型：
D.乙烷的结构式：
解析：选D。A.正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3，A错误；B.为丙烷的球棍模型，B错误；C.为甲烷的空间填充模型，C错误；D.乙烷的分子式为C2H6，碳原子之间以及碳原子与氢原子之间均以单键相连，结构式为，D正确。
4．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是(　　)
A.均能用通式CnH2n＋2来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键
D.都是平面形分子，所有原子处于同一平面内
解析：选A。B项，同素异形体的研究对象为单质；C项，CH4分子中只有极性共价键；D项，烷烃都不是平面形分子，所有原子不处于同一平面内。
5．按要求回答下列问题：
(1)乙烷的电子式为________________。
(2)丙烷的结构简式为______________。
(3)分子中含30个氢原子的链状烷烃的分子式为____________________。
(4)相对分子质量为58的链状烷烃的结构有________种，试分别写出它们的结构简式：______________________________。
(5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为________。
解析：(1)乙烷的分子式为C2H6，电子式为。
(2)丙烷的分子式为C3H8，结构简式为CH3CH2CH3。
(3)由链状烷烃的分子通式为CnH2n＋2可知，2n＋2＝30，解得n＝14，故分子式为C14H30。
(4)由链状烷烃的分子通式为CnH2n＋2可知，14n＋2＝58，解得n＝4，C4H10 的结构有2种，分别为CH3CH2CH2CH3、。　
(5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为正戊烷。
答案： (1)
(2)CH3CH2CH3
(3)C14H30
(4)2　CH3CH2CH2CH3、
(5)正戊烷