人教版高中化学必修第二册第七章有机化合物第一节第1课时有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构课件

(共60张PPT)
[学习目标]
1.知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷为例认识碳原子的成键特点，认识甲烷的空间结构。
2.知道有机化合物存在同分异构现象。
3.认识烷烃的组成及结构，了解有机化合物结构的多种表示方法。
1.有机化合物
(1)有机化合物的组成元素
有机化合物分子组成中一定含有___元素，常含有氢、氧元素，有的还含有氮、硫、磷、卤素等元素。
(2)甲烷的分子结构
①碳原子最外层有__个电子，分别与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键。
②甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式____，
电子式： ，结构式：_________。
碳
4
CH4
2.有机化合物中碳原子的结构及成键特点
(1)碳原子间成键方式多样性
有机化合物中每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子
之间也能形成共价键，可以形成单键( )、双键(_________)或三键(—C≡C—)。
(2)碳原子间连接方式多样性
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)，构成有机物链状或环状的碳骨架，如图所示。
(3)有机物种类的多样性
①有机物分子可能含有一个或多个碳原子，且碳原子间有多种连接方式。
②含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间成键方式和碳骨架的不同而具有多种结构。
[自我思考]
有机化合物分子结构中碳原子为什么能与其他原子形成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、卤族元素的原子相结合，形成4个共价键。
[正误判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)有机化合物中，碳原子只能形成单键( )
(2)在有机化合物中，碳原子形成的共价键可能是极性键，也可能是非极性键( )
(3)在有机化合物中，碳原子之间形成的共价键可能是单键、双键或三键( )
(4)有机化合物的碳骨架可能是链状，也可能是环状( )
(5)有机化合物种类繁多的原因之一是与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关( )
×
√
√
√
√
1.有关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个共价键
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，不为直线形
解析　碳原子间可以形成碳链，也可以形成碳环，B项错误。
B
2.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是(　　)
解析　C项中碳原子形成5个共价键，不合理。
C
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的剩余价键均与氢原子相结合，试写出这两种物质的分子式：棱晶烷________，立方烷________。
解析　从棱晶烷和立方烷的碳骨架结构可以看出，每个碳原子与另外3个碳原子形成3个碳碳单键，故每个碳原子还剩余一个价键，即需要结合一个氢原子，故棱晶烷和立方烷的分子式分别为C6H6和C8H8。
C6H6
C8H8
1.甲烷分子的空间结构
(1)甲烷的分子结构示意图与分子结构模型

(2)甲烷分子的结构特点
①4个C—H的长度和强度____，相互之间的夹角相等(即键角为109°28′)，是_______结构。
②碳原子位于正四面体的____，4个氢原子分别位于________。
[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真实结构。
相同
正四面体
中心
四个顶点
球棍
空间填充
2.烷烃的结构
烷烃 分子式 结构式 结构简式
乙烷 _____
_____________ _______
丙烷 _____
_____________ ___________
正丁烷 C4H10 ______________
C2H6
CH3CH3
C3H8
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
3.烷烃
(1)烷烃
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，也称为烷烃。
(2)链状烷烃的分子通式：____________。
(3)链状烷烃的习惯命名
①表示
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲 乙 丙 丁 __ __ __ __ __ __
n>10 相应汉字数字
C
H
单键
CnH2n＋2(n≥1)
戊
己
庚
辛
壬
癸
②示例：C4H10称为_____，C8H18称为____，C12H26称为_______。
③碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。
如C4H10的两种分子的命名：
无支链时，CH3CH2CH2CH3命名为_______；
有支链时， 命名为_______。
丁烷
辛烷
十二烷
正丁烷
异丁烷
[自我思考]
结合乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型，总结这类有机物的组成和分子结构特点。

提示　①分子中的碳原子之间都以单键相连，碳原子的剩余价键均与氢原子相连。②碳原子呈锯齿状排列。
[正误判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)正丁烷分子式为C4H10，4个碳原子在同一直线上( )
(2)烷烃分子中碳原子和碳原子之间以单键相结合，剩余的价键都和氢原子相结合( )
(3)分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)的有机物都是链状烷烃( )
(4)烷烃分子中所有的原子有可能共面( )
×
√
√
×
1.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.乙烷分子中只有碳碳单键和碳氢键
C.分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃
D.丙烷分子中所有碳原子不在一条直线上
解析　分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃。
C
解析 A项表示的是丙烷的球棍模型；丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，B项错误；C项表示的是甲烷的空间填充模型。
D
3.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)含氢元素质量分数最高的烷烃是________；碳、氢元素质量比为5∶1的链状烷烃是________。
C8H18
C4H10
CH4
C5H12
[名师点睛]
有机物分子结构的表示方法
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
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
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)
球棍模型 小球表示原子，小棍表示共价键，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
1.同系物
(1)概念：____相似，在分子组成上相差一个或若干个____原子团的化合物互称为同系物。
(2)判断同系物的三个关键点
①“同”：两种物质属于同一类物质；
②“似”：两种物质____相似；
③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
结构
CH2
结构
2.同分异构体
(1)概念
化合物具有相同的______，但具有不同____的现象称为同分异构现象，具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
(2)性质：同分异构体的分子结构不同，导致化学性质和物理性质均有一定差异，如正丁烷和异丁烷的熔、沸点不同。
分子式
结构
(3)实例：戊烷(C5H12)有3种同分异构体，其结构简式分别为__________________、
_________________________、_____________________。
CH3CH2CH2CH2CH3
提示　不是；因为二者的结构不相似。
2.相对分子质量相等的化合物，一定互为同分异构体吗？
提示　不一定；如CO2和C3H8的相对分子质量都是44，但二者不属于同分异构体。
×
√
×
×
1.如图是由4个碳原子结合成的5种有机物(氢原子没有画出)，下列说法正确的是(　　)
A.有机物(a)的名称为异丁烷
B.有机物(a)中四个碳原子共平面
C.上述有机物中与(c)互为同分异构体的只有(b)
D.上述有机物中，(c)与(d)属于同系物
解析　有机物(a)中4个碳原子形成四面体结构，故4个碳原子一定不共面，B错误；有机物(b)、(c)和(e)的分子式均为C4H8，但其分子结构不同，互为同分异构体，C错误；有机物(c)含有一个碳碳双键，(d)含有两个碳碳双键，结构不相似，且分子组成上不相差一个或若干个CH2原子团，不属于同系物，D错误。
A
2.下列几组物质中，互为同位素的有________，互为同素异形体的有________，互为同系物的有________，互为同分异构体的有________，属于同一种物质的有________。
①O2和O3　 ②35Cl和37Cl ③CH3CH3和CH3CH2CH3
②
①
③④
⑥
⑤⑦
C
2.下列有关链状烷烃的叙述正确的是(　　)
A.链状烷烃分子中的化学键只有碳碳单键
B.丁烷分子中的4个碳原子在一条直线上
C.丙烷不存在同分异构体
D.正丁烷和异丁烷的分子组成相同，结构不同，两者互称为同系物
解析　链状烷烃分子中的化学键除碳碳单键外，还有碳氢键，A项错误；丁烷分子中的4个碳原子在一条链上，但不是直线形，B项错误；正丁烷和异丁烷互为同分异构体，D项错误。
C
B
4.由4个碳原子结合形成的4种有机化合物(氢原子没有画出)，如图所示。

(1)写出上述四种物质的结构简式。
a.________________；b.________________；
c.________________；d.________________。
(2)a、c之间的关系是___________，a的化学名称是________。
CH3CH2CH2CH3
同分异构体
异丁烷
1.下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中名称与图示不对应的是(　　)
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

A.结构示意图 B.结构式 C.球棍模型 D.空间填充模型
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.(2025·扬州学业考试)下列物质互为同分异构体的是(　　)
A.CH4与C2H6
B.金刚石与石墨
C.12C与14C
D.CH3CH2CH2CH3与CH3CH(CH3)2
解析　CH4是甲烷，C2H6是乙烷，它们是同系物，不是同分异构体，A不符合题意；金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，互为同素异形体，不是同分异构体，B不符合题意；12C和14C是碳元素的两种核素，互为同位素，它们不是同分异构体，C不符合题意；CH3CH2CH2CH3是正丁烷，CH3CH(CH3)2是异丁烷，它们的分子式都是C4H10，但结构不同，互为同分异构体，D符合题意。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
12
1
2
3
4
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12
4.(2025·赤峰高一检测)下列关于CH4、CH3CH2CH3和CH3CH3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.它们互为同分异构体
解析　三者的分子式分别为CH4、C3H8、C2H6，三者均可以用通式CnH2n＋2来表示，A正确；由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，三者均为化合物，其他烷烃也为化合物，不互为同素异形体，B错误；三者都是烷烃，但甲烷中只含C—H极性共价键，不含非极性共价键，C错误；三者都是烷烃，分子式不同，不属于同分异构体，D错误。
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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12
5.下列物质不属于链状烷烃的是(　　)
A.CH4 B.C2H4
C.C3H8 D.C4H10
解析　链状烷烃的通式为CnH2n＋2。CH4中碳原子达到饱和，符合链状烷烃的通式，是最简单的链状烷烃，故A项不符合题意；C2H4不符合链状烷烃的通式，碳原子未达到饱和，不属于链状烷烃，故B项符合题意；C3H8符合链状烷烃的通式，碳原子均达到饱和，故C项不符合题意；C4H10符合链状烷烃的通式，碳原子均达到饱和，故D项不符合题意。
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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12
6.下列各组物质中互为同系物的是(　　)
A.CH3—CH==CH2和CH3—CH2—CH2—CH==CH2
B.CH3—CH3和CH3—CH==CH2
C.CH3—CH2—CH3和CH3—CH==CH2
D.CH3—CH2—CH==CH2和CH3—CH2—CH2—CH3
解析　结构相似(同一类)，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，B、C、D三个选项中分别给出的两种物质结构不相似，分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团，所以B、C、D三项均不符合题意。
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
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12
A
A
1
2
3
4
5
6
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1
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3
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12
8.(2025·清远高一期末)图中表示碳原子相互结合的几种方式。小圆球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合，则下列说法错误的是(　　)

A.图中属于同分异构体的是B、C、E
B.图中A和C是同系物
C.属于饱和烃的物质有A、C、D
D.分子通式符合CnH2n的物质有B、D、E
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
解析　由题图可知，A为丙烷；B为2 丁烯，分子式为C4H8；C为异丁烷，分子式为C4H10；D为环丁烷，分子式为C4H8；E为2 甲基 1 丙烯，分子式为C4H8。分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，B与E分子式相同(均为C4H8)，结构不同，互为同分异构体，B与C分子式不同，不互为同分异构体，故A错误；结构相似，在分子组成上相差一个或n个CH2原子团的化合物互为同系物，A和C均是烷烃，在分子组成上相差1个CH2，两者互为同系物，故B正确；饱和烃是一类有机化合物，其分子中的碳原子之间主要通过单键连接，形成饱和的碳链或碳环结构，A和C属于烷烃，D为环丁烷，均为饱和烃，故C正确；B、D、E分子式均为C4H8，符合分子通式CnH2n，故D正确。
1
2
3
4
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6
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9.(2025·酒泉高一检测)Ⅰ.(1)观察下面几种烷烃的球棍模型：
与C互为同系物的是________(填字母，下同)，与C互为同分异构体的是________。
(2)写出下列链状烷烃的分子式：
①含有30个氢原子的烷烃的分子式为______________。
②假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为______________。
A、B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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12
D
C14H30
C10H22
Ⅱ.下列各物质中：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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12
(4)与CH3CH3互为同系物的有________。(填字母)
F
AEF
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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1
2
3
4
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12
解析　要判断一氯代物的种数，需要对烃中等效氢原子种数进行判断。A结构中只有一种等效氢原子，一氯代物只有一种，A错误；B结构中有两种等效氢原子，一氯代物有两种，B正确；C结构中四个甲基等效，甲基上的氢原子也等效，只有一种氢原子，一氯代物只有一种，C错误；D结构中有四种等效氢原子，一氯代物有四种，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
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10
11
12
B
12.按要求回答下列问题。
(1)乙烷的结构式为________________。
(2)丙烷的结构简式为______________。
(3)相对分子质量为58的链状烷烃的结构有________种，分别写出它们的结构简式：_____________________________。
(4)分子式为C5H12的直链烷烃的名称为________，其等效氢只有一种的同分异构体的结构简式为________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
CH3CH2CH3
2
CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2
正戊烷
C(CH3)4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12