1、第一节认识有机化合物基础课时11有机化合物中碳原子的成键特点与烷烃的结构学 习 任 务1根据碳原子的成键特点认识有机物的结构特点，培养“微观探析与科学探究”的核心素养。2以CH4的空间结构为例，认识烷烃的组成和结构特点，培养“宏观辨识与模型认知”的核心素养。3以典型有机物的结构，理解同系物、同分异构体的概念且会判断。培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。知识点一有机化合物中碳原子的成键特点1甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为CH4，电子式为，结构式为。2有机化合物中碳原子的结构及成键特点(1)有机物中，碳原子可以形成4个共价键。(2)碳原子间成键方式多样碳碳之间的结合方式有单键()、双键
2、()、三键(CC)。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。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。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)含碳元素的化合物一定是有机化合物。()(2)在有机物中，碳原子均形成4个共价单键。()(3)在有机物中，只有链状化合物。()(4)CH4的空间结构为正方形结构。()写出含4个碳原子的碳骨架结构(其中分别含、和碳环)。提示： 等(合理即可)。知识点二烷烃的结构1甲烷的结构甲烷的空间结构是正四面
3、体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点上。分子中的4个CH的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，为10928。 分子结构示意图球棍模型 空间填充模型2烷烃只含有碳和氢两种元素(1)示例：乙烷的结构式为，分子式为C2H6，丙烷的结构式为，分子式为C3H8。(2)结构特点分子中碳原子之间都以单键结合，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”，称为饱和烃，又称烷烃。(3)分子组成通式：如果链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n2，分子通式可表示为CnH2n2。(4)烷烃的一般命名方法碳原子数(n)及表示n1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n10
4、相应汉字数字示例：C4H10称丁烷，C8H18称辛烷，C12H26称十二烷。3同系物(1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物，互称同系物。(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。4同分异构体(1)概念同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。同分异构现象的广泛存在是有机物种类繁多的重要原因之一。同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。(2)写出C4H10的同分异构体：CH3CH2CH2CH3和，其名称分别为正丁烷和异丁烷。(3)戊烷的同分异构体有3种，己烷的同分异构体有5种。(1)C4H10是CH4的同系物吗？(2)CH3
5、CH=CH2与互为同分异构体吗？(3)CH2=CH2与是同系物吗？为什么？提示：(1)是。(2)是。(3)不是，二者的结构不相似。有下列几组物质：H与D金刚石与石墨O2与O3正丁烷与异丁烷C2H6与C3H8互为同位素的是_，互为同素异形体的是_，互为同系物的是_，互为同分异构体是_。提示：理解有机物中C的成键特点和烷烃的结构1写出C3H8的结构式及其简式。提示：。2写出C2H4Cl2的结构式及其简式。提示：，CH3CHCl2或CH2ClCH2Cl。3写出C4H8中含的结构式及其简式。提示：、4两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。写出二者的分子式。提示：棱
6、晶烷：C6H6、立方烷：C8H8。1碳原子的成键特点2烷烃的组成与结构特点注意：(1)烷烃包括链状烷烃(CnH2n2)和环状烷烃。(2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的链状烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比链状烷烃少。(3)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链。3有机物结构式简化的原则(1)同碳原子上的相同原子可以合并，如可简化为CH3CCl2CH3。(2)依次相连的相同基团可以合并，如CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3(CH2)3CH3。(3)键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为。1下列关于甲烷
7、分子的说法错误的是()A甲烷分子中的化学键都是极性键B甲烷分子中4个CH完全相同C甲烷分子中碳原子位于正四面体的中心D甲烷分子中碳元素的化合价为4D甲烷分子中只有CH，是极性键，A项正确；甲烷分子中4个CH的长度、强度完全相同，B项正确；甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，C项正确；氢元素与非金属元素结合时显1价，故甲烷分子中碳元素为4价，D项错误。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()A BC DC在有机物的分子结构中，1个C要形成4个共价键。C图中有1个C周围形成5个共价键(2个单键和1个三键)，不合理，C错误。3以下物质中不是烷烃的是(
8、) 答案C4如图表示的是一种C、H化合物的键线式，写出该化合物的分子式_。答案C7H12同系物与同分异构体的判断1CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物？为什么？是同分异构体吗？为什么？提示：不是同系物。因为同系物在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同，属于同分异构体。2CH2=CHCH3和的组成相同，二者中哪一个与CH2=CH2互为同系物？由此判断，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗？提示：与CH2=CH2互为同系物的是CH2=CHCH3，因为CH2=CH2和CH2=CHCH3分子中都含有，结构相
9、似，且分子组成上相差一个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含碳碳双键，化学键类型不同，结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似，故不一定是同系物。3是同分异构体吗？为什么？提示：不是，二者原子的连接次序相同，二者为同一物质。4是否为同分异构体？说明理由。提示：不互为同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。1正确理解同系物(1)同系物的研究对象一定是同类有机物。(2)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如CH2=CH2和均满足通式CnH2n(n2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物。(3)同系物的相对分子质量之
10、差一定是CH2的倍数。2正确理解同分异构体(1)同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO和C2H4。(2)结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如CH3CH2CH=CH2和。(3)同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同。(4)烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同
11、分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一。注意：(1)同位素是同质子数不同中子数的核素原子之间的互称，如12C与13C等。(2)同素异形体是元素相同的不同单质之间互称，如O2与O3等。5下列说法中错误的是()A同系物具有相同的最简式B同系物都符合同一通式C同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D同系物的化学性质基本相似A同系物不一定具有相同的最简式，如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物，但它们的最简式分别为CH4、CH3、C3H8；结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物，同系物符合同一通式，化学性质相似。6下列说法中正确的一
12、组是()AH2和D2互为同位素B互为同分异构体C正丁烷和异丁烷是同系物D是同一种物质DH2和D2都是氢元素的单质，A错误；由于CH4分子是正四面体结构，其二溴代物只有一种结构，故二者是同一种物质，B错误；正丁烷和异丁烷属于同分异构体，C错误。7下列物质中属于同系物的是()CH3CH2ClCH2=CHClCH3CH2CH2ClCH2ClCH2ClCH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)2A B C DC同系物分子的结构必须相似：CH2=CHCl中含有一个碳碳双键，其他物质的分子中都不含，所以没有与互为同系物的有机物；CH2ClCH2Cl中含有两个氯原子，其他物质的分子中都含有1个或者不含氯原
13、子，所以没有与互为同系物的有机物；和为烷烃，二者分子中均含有4个碳原子，属于同分异构体，不属于同系物。只有CH3CH2Cl和CH3CH2CH2Cl满足同系物条件：二者分子中都含有1个氯原子，分子组成相差一个CH2原子团。同系物判断的几个“一定”和“不一定”(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。(2)同系物一定具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。1下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一
14、种更能反映其真实存在状况()A结构示意图B电子式C球棍模型D空间填充模型D这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但空间填充模型更能形象地表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。2下列说法正确的是()A碳原子之间以单键结合，碳原子剩余的价键全部与氢原子结合的有机物一定是饱和链烃B分子组成符合CnH2n2(n为正整数)的有机物一定是烷烃C丙烷分子中所有碳原子均在同一条直线上D碳、氢原子个数比为13的烃有2种B符合条件的有机物还可以是环状烷烃，如，A项错误；在烷烃分子中，与饱和碳原子相连的4个原
15、子一定位于四面体的4个顶点上，所以丙烷中的所有碳原子不可能在同一条直线上，C项错误；碳、氢原子个数比为13的烃只有乙烷，乙烷没有同分异构体，D项错误。3(双选)下列说法中正确的是()A乙烷与丙烷互为同系物B相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体C同分异构体之间的转化是化学变化D互为同分异构体ACB项，相对分子质量相同，分子式不一定相同，错误；D项，二者为同种物质，错误。4下列事实中能证明甲烷分子具有以碳原子为中心的正四面体结构的是()ACH3Cl只代表一种物质BCH2Cl2只代表一种物质CCHCl3只代表一种物质DCCl4只代表一种物质答案B5有下列各组物质：AH与HB甲烷和己烷C红磷和白磷D丁烷和戊烷EF其中：(1)属于同分异构体的是_(填字母代号，下同)；(2)属于饱和烃的是_；(3)属于同位素的是_；(4)属于同素异形体的是_；(5)属于同一种物质的是_。解析H与H的质子数相同，中子数不同，是氢的两种核素；红磷和白磷都是由磷元素组成的单质，它们互为同素异形体；E中的两个结构简式相同，所以它们是同一种物质；F中两物质的分子式都为C6H14，但它们的结构不同，它们互为同分异构体。答案(1)F(2)BDEF(3)A(4)C(5)E