1、第2节有机化合物的结构与性质第1课时碳原子的成键方式学习目标定位1.了解碳原子的成键特点和成键方式的多样性，能以此认识有机化合物种类繁多的现象。2.了解单键、双键、叁键的特点，理解极性键和非极性键的概念。3.学会有机物分子结构的表示方法，熟知几种典型分子构型。1下列有机化合物中，属于脂肪烃的有，属于脂环烃的有，属于芳香烃的有(填序号)。2甲烷的分子结构中碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个共价键。因此甲烷的分子式为CH4，电子式为，结构式为其空间构型为正四面体形。探究点一有机化合物中碳原子的成键特点 1下列三种有机化合物CH3CH2CH3CH3CH=CH2CH3CCH，它们共同
2、的类别是链烃，分子结构(碳原子结合方式)上的相同点是碳原子间以共价键形成碳链，不同点是中全部为碳碳单键，中含有2下列三种有机物 (1)根据官能团的不同，判断它们的类别：醇，卤代烃，羧酸。(2)它们共同的类别是环状有机物，其中属于芳香化合物的是。(3)三种有机物在分子结构上的相同点是都含有碳环。(4)上述三种有机物分子中除碳碳键外，碳原子还能形成的共价键共有4种。归纳总结碳原子最外层有4个电子最多可形成4个共价键。(1)碳碳之间的结合方式有单键双键双键中两个键的性质不同，叁键中三个键的性质其中一个键与另外两个不同，只有一个较为稳定，其余易断裂。(2)多个碳原子可以相互结合成链状，也可以结合成环状
3、(且可带支链)。(3)碳原子还可以和H、O、N、S、P、卤素等多种非金属原子形成共价键。也可以形成单键、双键或叁键。(4)形成双键或叁键的碳原子所连接的其它原子数目会少于4个，这样的碳原子称为不饱和碳原子。不饱和碳原子的存在会使化合物性质变得活泼。活学活用1目前已知化合物中数量、种类最多的是A族碳的化合物(有机化合物)，下列有关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(如氢原子等)形成4个共价键B碳原子性质活泼，可以跟多种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叁键D多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环，且链、环之间又可
4、以相互结合答案B解析碳元素的原子最外层有4个电子，既不易失电子也不易得电子，故碳原子性质并不活泼，常温下比较稳定，B选项错误。2下列结构式从成键情况看不合理的是()答案D解析碳原子和硅原子与其他原子都能形成4个共价键，而D分子中的碳原子和硅原子都只形成了3个共价键。探究点二有机物分子结构的表示方法1下图分别为乙烯、乙酸分子的球棍模型回答下列问题：(1)根据球棍模型，分别写出乙烯、乙酸的分子式、电子式、结构式、结构简式。(2)根据乙烯、乙酸的分子结构，推测它们分别能发生的主要反应。(2)乙烯主要能发生加成反应、氧化反应等；乙酸主要能发生酯化反应、与碱反应等。2常见典型分子的空间构型(1)甲烷()
5、的空间构型是正四面体形结构，C原子位于正四面体的中心，分子中的5个原子中任何4个原子都不处于同一平面内，其中任意3个原子在同一平面内。(2)乙烯()的空间构型是平面形结构，分子中的6个原子处于同一平面内。(3)苯()的空间构型是正六边形结构，分子中的12个原子都处于同一平面内。(4)乙炔(HCCH)的空间构型是直线形结构，分子中的4个原子处于同一直线上。归纳总结(1)在结构简式中，用短线表示共用电子对，用“”(单键)、“=”(双键)或“”(叁键)将所有原子连接起来，有些官能团也存在结构简式，如“COOH”、“CHO”等。(2)对于复杂的有机结构，可以用键线式表示，其表示方法如下：进一步省去碳、
6、氢的元素符号，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团(官能团上的氢原子必须标出)。图式中的每个拐点和终点均表示一个碳原子，每个碳原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足。例如：CH3CH=CHCH3可表示为；可表示为。(3)许多有机物分子构型问题，实际上是甲烷、乙烯、乙炔、苯等典型分子构型的组合。组合原则是当某分子中的氢原子被其他原子代替时，该原子的空间位置不变。活学活用3在丙烯氯乙烯苯甲苯四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面的是()A B C D答案B解析本题主要考查有机物分子构型的判断方法。在丙烯CH2=CHCH3和甲苯C6H5CH3中CH3是一个空间立体结构(与甲烷类似)，这四
7、个原子不在同一平面内；氯乙烯和乙烯相同，是六原子共面结构；苯是十二个原子共面。4下列关于有机化合物的表示方法中不正确的是()答案A解析A、C两项表示物质的结构简式，其中乙烯结构简式中的碳碳双键不可省略，应写成CH2=CH2；B项表示物质的键线式；D项表示物质的结构式。1大多数有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是()A形成四对共用电子对 B通过非极性键C通过两个共价键 D通过离子键和共价键答案A2下列五种物质：CO2CHCl3CH4CCl4P4其结构具有正四面体构型的是()A B C D答案B解析甲烷和CCl4都是以碳原子为中心的正四面体构型；P4也是正四面体构型；CO2为直线形结构；CH
8、Cl3中由于四个原子分布不均匀，虽是四面体结构，但不是正四面体结构。3有一类组成最简单的有机硅化合物，它的分子组成与烷烃相似，下列说法错误的是()A甲硅烷的分子式为SiH4B甲硅烷燃烧生成SiO2和H2OC甲硅烷的密度比甲烷小D甲硅烷的热稳定性比甲烷弱答案C解析SiH4比CH4相对分子质量大，因此密度比CH4大，故C说法错误。Si元素较C元素非金属性弱，因此SiH4的热稳定性比CH4弱，故D正确。4.如图是立方烷的键线式结构，下列有关说法不正确的是()A它和苯的最简式相同B它属于芳香烃C它只有两种化学键D它与苯乙烯(C6H5CH=CH2)具有相同的分子式答案B解析立方烷的分子式与苯乙烯的分子式
9、相同，都是C8H8，最简式为CH，与苯的最简式相同；立方烷分子中只含有CH键和CC键两种化学键。5有机物的结构简式可进一步简化，如：(1)写出下列有机物的结构简式：2,2,3,3四甲基戊烷；3,4二甲基4乙基庚烷。(2)写出下列物质的分子式： 基础过关一、有机物的成键特点1大多数有机物分子里的碳原子与碳原子之间或碳原子与其他原子之间相结合形成的化学键()A只有极性共价键B只有非极性共价键C有极性共价键和非极性共价键D只有离子键答案C解析因碳原子有4个价电子，在有机物中，碳原子与碳原子之间或碳原子与其他原子之间相结合形成的均是共价键，其中碳原子与碳原子之间以非极性共价键相结合，碳原子与其他原子之
10、间以极性共价键相结合。2下列分子中，既具有极性键又具有非极性键的分子是()ACH2Cl2 BHCHOCH2O DCH2=CHCH3答案D解析CH2=CHCH3中存在C=C、CC非极性键和CH极性键。3化合物CH3CH=CH2中极性键数目为()A6个 B5个 C9个 D2个答案A解析在CH、CC、中CH键是极性共价键。二、有机物结构的表示方法4下列表示乙醇的结构中不正确的是()答案D解析D项中键线式表示的结构简式为CH3CH2CH2OH。5键线式可以简明扼要地表示碳氢化合物，如表示CH3CH2CH2CH2CH3，则表示的物质是()A丁烷 B丙烷 C丁烯 D丙烯答案C6.右图是某有机物分子的比例模
11、型，有关该物质的推断不正确的是()A分子中含有羟基B分子中含有羧基C分子中含有氨基D该物质的分子式为C3H6O3答案C解析该有机物的结构简式为HOCH2CH2COOH，没有氨基存在。三、有机物分子的空间构型7.甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子，对该分子的描述不正确的是()A分子式为C25H20B该化合物为芳香烃C该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面D分子中所有原子一定处于同一平面答案D解析本题实际上是考查甲烷的正四面体结构。烃分子中氢原子被其他原子取代后，其空间位置不变，由于甲烷分子中的四个氢原子位于正四面体的四个顶点上，当四个氢原子全部被苯基取代后，苯基就排在正四
12、面体的四个顶点上，故该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面。8下列有机物分子中，所有的原子不可能在同一平面上的是()答案D解析据甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构可知A、B、C项中所有原子均可能在同一平面上，只有D项中含有CH3，不可能所有原子共面。9某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构()，且每两个氮原子之间都有一个碳原子，且无、则该共价化合物的分子式是()AC6H12N4 BC4H8N4CC6H10N4 DC6H8N2答案A解析4个氮原子构成正四面体形结构，氮原子已达饱和，每两个氮原子之间有一个碳原子，由氮原子可形成三个共价键，碳原子可形成4个共价键可
13、知每个碳原子结合两个氢原子，故分子式为C6H12N4。能力提升10下列关于CH3CH=CHCCCF3分子结构的叙述中正确的是()A6个碳原子有可能都在一条直线上B有5个碳原子可能在一条直线上C6个碳原子一定都在同一平面上D6个碳原子不可能都在同一平面上答案C解析根据(1)乙烯分子中的6个原子共平面，键角120；(2)乙炔分子中的4个原子共直线，键角180，可推知题给有机物的碳链骨架结构如下：由上面的碳链骨架结构很容易看出：题给有机物分子中的6个碳原子不可能都在一条直线上，而是一定都在同一平面上；最多4个碳原子在一条直线上。11.降冰片烯分子的结构简式如右图：(1)降冰片烯的分子式为_。(2)降
14、冰片烯分子中含有的官能团为_(写名称)。(3)降冰片烯属于_(填序号)。A环状化合物 B芳香化合物C链状化合物答案(1)C7H10(2)碳碳双键(3)A解析由降冰片烯分子的结构可知其分子式为C7H10，分子中含有的官能团为碳碳双键，分子结构中不存在苯环，不属于芳香化合物，降冰片烯属于环状化合物。12下列是一个化工产品生产过程设计框图。根据要求回答下列问题：(1)只含有一种官能团的物质是_。(2)含有羧基的是_。(3)写出G物质的分子式_。答案(1)ADEF(2)BCF(3)C16H10O5解析(1)A中含有卤素原子一种官能团；D中含有羟基一种官能团；E中含有醛基一种官能团；F中含有羧基一种官能
15、团。(2)B、C、F中含有羧基官能团。(3)可直接查出分子中C、H、O原子的个数分别为16、10、5。拓展探究13有机物的表示方法多种多样，下面是常用的有机物的表示方法：CH4(1)上述表示方法中属于结构简式的为_；属于结构式的为_；属于键线式的为_；属于比例模型的为_；属于球棍模型的为_。(2)写出的分子式：_。(3)写出中官能团的电子式：_、_。(4)的分子式为_，最简式为_。答案(1)(2)C11H18O2 (4)C6H12CH2解析是结构简式；是键线式，所有拐点和端点都表示一个碳原子，碳原子不满足四个价键的由氢原子补足；是CH4的比例模型；是正戊烷的球棍模型；是葡萄糖的结构式，其官能团有OH和COH；的分子式为C6H12，所以最简式为CH2。
