《学霸笔记·同步精讲》第7章 有机化合物 第1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）高中化学人教版必修二

(共27张PPT)
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
第七章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课 标 定 位
1.通过模型拼插等活动认识有机化合物中碳原子的成键特点,进而认识有机化合物种类繁多的原因。
2.借助模型认识烷烃的空间结构,理解同系物、同分异构体等概念的含义。
素 养 阐 释
1.能说出有机化合物中碳原子的成键特点,知道以碳为骨架的有机化合物种类繁多的原因。
2.知道有机化合物分子是有空间结构的,能描述甲烷分子的结构特征,会用结构式、结构简式等表示烷烃的分子。
3.能说出同系物、同分异构体等概念的含义并能进行判断,会写丁烷、戊烷的同分异构体。
自主预习·新知导学
一、有机化合物中碳原子的成键特点
成键数目→每个碳原子形成4个共价键
|
成键种类→单键、双键或三键
|
连接方式→链状结构或环状结构
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或碳骨架的不同而具有多种结构。例如:链状结构又分为直链和支链。
【自主思考】 只含4个碳原子的碳骨架中,碳原子之间的结合方式可能有哪些
二、烷烃的结构
1.甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的空间结
构。
甲烷分子的电子式为___________,结构式为___________。表示甲烷分子的空间结构常用球棍模型和空间填充模型。
2.只含碳和氢两种元素,分子中的碳原子都以单键结合,碳原子的剩余价键全部与氢原子结合,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,又叫烷烃。
3.烷烃包括链状烷烃和环状烷烃。根据分子中的碳原子数将链状烷烃称为“某烷”,碳原子数不多于10时,则依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸代表分子中的碳原子数;碳原子数多于10的链状烷烃,则用汉字数字代表,如“十一烷”。链状烷烃的分子式通式为CnH2n+2(n≥1)。
4.有机化合物常用结构简式表示,例如乙烷、丙烷的结构简式分别为CH3CH3、CH3CH2CH3。甲烷、乙烷、丙烷互称为同系物,其特点是
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
5.丁烷的分子式为C4H10,丁烷有两种不同的结构——正丁烷和异丁烷,其
结
构简式分别为CH3CH2CH2CH3、____________________,它们具有相同的分子式但具有不同的结构,这样的化合物互称为同分异构体。烷烃分子中碳原子数越多,其同分异构体数目越多。同分异构现象的广泛存在也是有机化合物种类繁多的重要原因之一。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)含有碳元素的化合物都是有机化合物。(　　)
(2)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。
(　　)
(3)根据甲烷的结构式 可知,甲烷分子中所有原子共平面。
(　　)
(4)多个碳原子之间可以结合成碳链或碳环。(　　)
(5)甲烷、乙烷、丙烷的组成元素相同,分子结构相似,互称为同素异形体。
(　　)
(6)烷烃分子中只含碳碳单键,不含其他的化学键。(　　)
(7)同分异构体的分子式相同,结构不同,物理性质有差异。(　　)
(8)正戊烷分子中的五个碳原子在一条直线上。(　　)
×
√
×
√
×
×
√
×
2.甲烷分子中,碳原子以最外层的　　个电子分别与氢原子形成　　个共价键。甲烷分子是　　　　　的空间结构,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　　　　。
答案:4　4　正四面体　正四面体的中心　4个顶点　相同　相等
3.戊烷有3种同分异构体,分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷,其结构简式分别为　　　　　　　　、 　　　　　　　　、　　　　　　　　。
合作探究·释疑解惑
探究任务1
有机化合物种类繁多的原因探析
【问题引领】
在自然界发现和人工合成的物质中,有机化合物占绝大多数。有机化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等各种烃类,以及醇类、酚类、醚类、醛类、酮类、羧酸类、酯类等烃的含氧衍生物。
1.有机化合物中一定都含有哪种元素 有机化合物种类繁多跟该元素的原子结构有何关系
提示:有机化合物中一定都含碳元素。碳原子最外层有4个电子,可以与其他原子形成4个共价键,碳原子之间也可以形成不同类型的共价键,这是有机化合物种类繁多的重要原因之一。
2.在有机化合物中,碳骨架的基本类型有哪些
提示:碳骨架有链状结构和环状结构。链状结构可以是直链结构,也可以带有支链,并且支链可以有多个。环状结构中也可以带有一定数目的支链。
【归纳提升】
有机化合物种类繁多的原因。
(1)碳原子的结构特点和成键方式为有机化合物种类繁多奠定了基础。碳原子最外层有4个电子,可以与其他原子形成4个共价键,碳原子之间也可以形成单键、双键或三键等不同类型的共价键。
(2)碳原子的连接方式是有机化合物种类繁多的原因之一。碳原子之间可以结合成碳链,并且碳链上可以有一定数目的支链;碳原子之间也可结合成碳环,碳环上也可带有支链。
正是基于上述条件,含有多个碳原子的有机化合物往往存在同分异构现象,氧原子等其他原子的介入,使得有机化合物的骨架结构变得更加繁杂多变。同分异构现象的广泛存在也是有机化合物种类繁多的重要原因之一。
【典型例题】
【例题1】 有机化合物种类繁多的主要原因是(　　)。
A.有机化合物的分子组成和结构十分复杂
B.自然界中有机化合物可以相互转化,形式多样
C.烃类分子中的碳原子通过离子键和共价键与其他原子结合
D.碳原子可形成4个共价键,且碳原子间也可以成键,形成形式多样的碳骨架
答案:D
解析:有机化合物种类繁多的主要原因是碳原子能与其他原子形成4个共价键(可以是单键、双键或三键),碳原子之间也能相互成键,可以形成碳链,也可以形成碳环,形成形式多样的碳骨架。
【变式训练1】 以下有关说法正确的是(　　)。
A.在有机化合物中,碳原子可以与碳原子或其他原子形成4个共价键
B.在有机化合物中,碳元素只显-4价
C.在饱和烃中,碳原子之间只形成碳链
D.碳原子只能形成有机化合物
答案:A
解析:有机化合物中碳元素有多种价态,B项错误;碳原子间既可以形成碳链,也可以形成碳环,C项错误;碳原子也可以形成无机物,如CO、CO2等,D项错误。
【问题引领】
探究任务2
直链烷烃的同系物和同分异构体辨析
事物是普遍联系的,物质和物质之间在某种层面上存在一定的关系。在众多的有机化合物中,从组成和结构上看,一些化合物之间也存在着某种特定的关系。
1.乙烷和丙烷都是直链烷烃,它们在分子组成和结构上有哪些相同点和不同点
提示:乙烷和丙烷只含有碳和氢两种元素,在分子组成上相差1个CH2原子团。乙烷和丙烷分子中碳原子之间只以单键结合,碳原子的剩余价键全部与氢原子结合,结构相似。
2.丁烷有两种性质不同的化合物——正丁烷和异丁烷,写出它们的分子式和结构简式,分析它们在组成和结构上的相同点和不同点。
提示:两者的分子式都是C4H10,结构简式分别为CH3CH2CH2CH3、
,两者分子式相同,结构不同。
【归纳提升】
1.同系物的判断标准——“同类不同碳”。
(1)分子结构相似,均属于同一类物质;
(2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
2.互为同系物的有机化合物的组成与结构特点。
(1)同系物的分子结构相似,主要指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。对直链烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连,其余价键全部结合氢原子。
同系物的分子结构相似,并不是相同。例如 和CH3CH2CH3,前者有支链,而后者无支链,结构不尽相同,但两者的碳原子均以单键结合成链状,结构相似,故互为同系物。
(2)同系物的组成元素一定相同,分子式一定不同。
(3)同系物必定符合同一通式。但符合同一通式,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定是同系物,如CH2=CH2(乙烯)和
(环丙烷)不互为同系物。
(1)同系物的判断技巧。
同——两种物质属于同一类物质
似——分子结构相似
差——两种物质分子组成上相差一个或若干个CH2原子团
同时满足上述三个条件的化合物互为同系物。
(2)有机化合物CH3OH(甲醇)与HOCH2CH2OH(乙二醇)都属于醇类,但两者分子中氧原子数不同,不互为同系物。
(3)互为同系物的物质,结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,属于同一类物质,其化学性质相似,但物理性质不同。
3.同分异构体的判断依据——“一同一异”。
(1)分子式相同。这是一个基本条件。
(2)结构不同。对于直链烷烃主要考虑碳原子的空间排列不同,即碳骨架不同,考虑是否有支链、支链的个数以及支链的位置等;对于含有碳碳双键或碳碳三键的有机化合物,还要考虑碳碳双键或碳碳三键在碳骨架中的位置。
同分异构体的相对分子质量相同,但相对分子质量相同的物质不一定互为同分异构体。如CO与C2H4相对分子质量相同,但组成不同,分子式不同,不互为同分异构体。
【典型例题】
【例题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
答案:C
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个碳原子不在一条直线上,B项错误;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,D项错误。
【变式训练2】 下列说法不正确的是(　　)。
A.烷烃是饱和烃
B.烷烃分子中碳原子数越多,其同分异构体越多
C.符合同一通式的有机化合物一定互为同系物
D.任何烷烃分子都不可能为平面结构
答案:C
解析:烷烃是饱和烃,A项正确;分子中碳原子数越多,其碳骨架结构也越复杂,同分异构体也越多,B项正确;同系物要求结构相似,但符合同一通式的有机化合物不一定结构相似,例如 与CH2=CH2都符合通式CnH2n,但其结构不相似,C项错误;烷烃分子中每个碳原子跟与其相连的4个原子构成四面体结构,故烷烃分子中所有原子不可能共面,D项正确。
(1)根据物质的结构简式判断物质是不是互为同系物,要注意所给的物质是不是分子式相同,若分子式相同则不互为同系物,如CH3CH2CH2CH3和
CH3CH(CH3)2互为同分异构体。
(2)组成元素相同且各元素的质量分数相同的物质不一定互为同系物。例如:C2H4与C3H6中C、H的质量分数相同,但C2H4只能为CH2=CH2,而C3H6若为CH3CH=CH2时与CH2=CH2互为同系物,若为 时与CH2=CH2不互为同系物。
课 堂 小 结