第1課時　碳原子的成鍵特點與烷烴的結(jié)構(gòu)發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.根據(jù)碳原子的成鍵特點認識有機物的結(jié)構(gòu)特點，培養(yǎng)“微觀探析與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。2.以CH4的空間結(jié)構(gòu)為例，認識烷烴的組成和結(jié)構(gòu)特點，培養(yǎng)“微觀辨析與模型認知”的核心素養(yǎng)。3.以典型有機物的結(jié)構(gòu)，理解同系物、同分異構(gòu)體的概念與判斷。培養(yǎng)“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。一、有機化合物中碳原子的成鍵特點1．甲烷是最簡單的有機化合物，甲烷的分子式為CH4，電子式為，結(jié)構(gòu)式為。2．有機物中碳原子的結(jié)構(gòu)及成鍵特點(1)有機物中，碳原子可以形成4個共價鍵。(2)碳原子間成鍵方式多樣①碳碳之間的結(jié)合方式有單鍵()、雙鍵()、三鍵(—C≡C—)。②多個碳原子之間可以結(jié)合成碳鏈，也可以結(jié)合成碳環(huán)(且可帶支鏈)，如下圖所示。 (3)有機物分子可能只含有一個或幾個碳原子，也可能含有成千上萬個碳原子。微點撥：有機物中碳原子成鍵特點和碳原子間的連接特點決定了有機物種類繁多。二、烷烴1．烷烴的結(jié)構(gòu)(1)甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷的空間結(jié)構(gòu)是正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子位于4個頂點上。分子中的4個C—H的長度和強度相同，相互之間的夾角相同，為109°28′?？臻g示意圖是。甲烷的球棍模型為，空間填充模型為。2．烷烴——只含有碳和氫兩種元素(1)示例：乙烷的結(jié)構(gòu)式為，分子式為C2H6，丙烷的結(jié)構(gòu)式為，分子式為C3H8。(2)結(jié)構(gòu)特點①分子中碳原子之間都以單鍵結(jié)合，②碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合，使碳原子的化合價都達到“飽和”，稱為飽和烴，又稱烷烴。(3)分子組成通式：鏈狀烷烴中的碳原子數(shù)為n，氫原子數(shù)就是2n＋2，分子通式可表示為CnH2n＋2。(4)烷烴的一般命名①方法碳原子數(shù)(n)及表示n≤1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n＞10相應(yīng)漢字數(shù)字②示例：C4H10稱丁烷，C8H18稱辛烷，C12H26稱十二烷。3．同系物(1)概念：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物。(2)實例：CH4、C2H6、C3H8互為同系物。4．同分異構(gòu)體(1)概念①同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機物種類繁多的重要原因之一。②同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。(2)寫出C4H10的同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH3和，其名稱分別為正丁烷和異丁烷。(3)戊烷的同分異構(gòu)體有3種，己烷的同分異構(gòu)體有5種。　(1)C4H10是CH4的同系物嗎？(2)CH3—CH===CH2與互為同分異構(gòu)體嗎？提示：(1)是。(2)是。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)含碳元素的化合物一定是有機化合物。 (　　)(2)在有機物中，碳原子均形成4個共價單鍵。 (　　)(3)CH4是烷烴中最簡單的有機物。  (　　)(4)正丁烷與異丁烷互為同系物。  (　　)[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×2．下列分子式及結(jié)構(gòu)式中，從成鍵情況看不合理的是(　　)B　[C、Si能形成4條共價鍵，N能形成3條共價鍵，而O、S能形成2條共價鍵，可以看出B項中碳原子成鍵不合理。]3．有下列幾組物質(zhì)：①H與D?、诮饎偸c石墨?、跲2與O3?、苷⊥榕c異丁烷　⑤C2H6與C3H8互為同位素的是________，互為同素異形體的是________，互為同系物的是________，互為同分異構(gòu)體是________。[答案]?、佟、冖邸、荨、?/span>有機物中碳原子的成鍵特點及應(yīng)用1．寫出C3H8的結(jié)構(gòu)式及其簡式。提示：2．寫出C2H4Cl2的結(jié)構(gòu)式及其簡式。提示：，CH3CHCl2或CH2ClCH2Cl。3．寫出乙烷的分子式、最簡式、結(jié)構(gòu)式、電子式和結(jié)構(gòu)簡式。提示：C2H6、CH3、、4．兩種有機物的碳骨架如圖所示。已知它們結(jié)構(gòu)中的碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合。二者的分子式如何寫？提示：棱晶烷：C6H6、立方烷：C8H8。1．碳原子的成鍵特點2．烷烴的組成與結(jié)構(gòu)特點微點撥：(1)烷烴分子里只有兩種化學(xué)鍵：碳碳單鍵和碳氫鍵。每個碳原子都以4個共價單鍵與其他碳原子或氫原子相連接。(2)烷烴是飽和烴，碳原子數(shù)一定的鏈狀烷烴分子中氫原子數(shù)已達到最多，其他含有相同碳原子數(shù)的烴分子中的氫原子數(shù)都比鏈狀烷烴少。(3)鏈狀烷烴的通式為CnH2n＋2(n為正整數(shù))，符合該通式的烴一定是烷烴。(4)碳碳結(jié)合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”，而是呈鋸齒狀，鏈上還可分出支鏈。3．有機物結(jié)構(gòu)簡式的書寫(1)同碳原子上的相同原子可以合并，如可簡化為CH3—CCl2—CH3。(2)依次相連的相同基團可以合并，如CH3CH2CH2CH2CH3可進一步簡化為CH3(CH2)3CH3。(3)鍵線式簡式，如CH3CH2CH2CH3可進一步簡化為。1．下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，哪一種更能反映其真實存在狀況(　　)A.結(jié)構(gòu)示意圖　B．電子式　C．球棍模型　D．空間填充模型D　[這幾種形式都可表示甲烷分子，其中分子結(jié)構(gòu)示意圖、球棍模型及空間填充模型均能反映甲烷分子的空間構(gòu)型，但空間填充模型更能形象地表達出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。電子式只反映出原子的最外層電子的成鍵情況。]2．以下結(jié)構(gòu)表示的物質(zhì)中是烷烴的是(　　)C　[烷烴中只含C、H元素，且碳原子的化合價都達到“飽和”。]3．目前已知化合物中數(shù)量、種類最多的是ⅣA族碳的化合物(有機化合物)，下列有關(guān)其原因的敘述中不正確的是(　　)A．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵B．碳原子性質(zhì)活潑，可以跟多種元素原子形成共價鍵C．碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵，又可以形成雙鍵和三鍵D．多個碳原子可以形成長度不同的鏈(可以帶有支鏈)及環(huán)，且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合B　[碳元素的原子最外層有4個電子，既不易失電子也不易得電子，故碳原子性質(zhì)并不活潑，常溫下比較穩(wěn)定，B選項錯誤。]同系物與同分異構(gòu)體的判斷1．CH3CH2CH2CH3與是否屬于同系物？為什么？是同分異構(gòu)體嗎？為什么？提示：不是同系物。因為同系物在分子組成上必須相差1個或若干個CH2原子團，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3與分子式相同，屬于同分異構(gòu)體。2．CH2===CHCH3和的組成相同，二者中哪一個與CH2===CH2互為同系物？由此判斷，分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物一定是同系物嗎？提示：與CH2===CH2互為同系物的是CH2===CHCH3，因為CH2===CH2和CH2===CHCH3分子中都含有，結(jié)構(gòu)相似，且分子組成上相差1個CH2原子團。分子中含碳碳單鍵而不含雙鍵，化學(xué)鍵類型不同，結(jié)構(gòu)不相似。由此可知分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物結(jié)構(gòu)不一定相似，故不一定是同系物。3．是同分異構(gòu)體嗎？為什么？提示：不是，二者原子的連接次序相同，二者為同一物質(zhì)。4．是否為同分異構(gòu)體？說明理由。提示：不互為同分異構(gòu)體，由于二者均為四面體結(jié)構(gòu)，為同一種物質(zhì)。1．化學(xué)“四同”的比較 同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體概念質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同原子由同種元素形成的不同單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同的化合物對象原子單質(zhì)有機化合物無機化合物、有機化合物性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)略有差異化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)差異較大化學(xué)性質(zhì)相似，熔沸點、密度規(guī)律性變化化學(xué)性質(zhì)相似或不同，物理性質(zhì)有差異2.正確理解同系物(1)同系物的研究對象一定是同類有機物(2)同系物一定滿足同一通式，但通式相同的有機物不一定是同系物，如CH2===CH2和均滿足通式CnH2n(n≥2，n為正整數(shù))，但因二者結(jié)構(gòu)不相似，故不互為同系物。(3)同系物的相對分子質(zhì)量之差一定是14(CH2)的倍數(shù)。3．正確理解同分異構(gòu)體(1)同分異構(gòu)體要求分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，二者缺一不可；分子式相同，則相對分子質(zhì)量相等，但相對分子質(zhì)量相等的物質(zhì)，分子式不一定相同，如CO和C2H4。(2)結(jié)構(gòu)不同意味著同分異構(gòu)體不一定是同類物質(zhì)，如CH3CH2CH===CH2和。(3)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)一定不同，因此它們的物理性質(zhì)存在差異；如果同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)相似，屬于同類物質(zhì)，則它們的化學(xué)性質(zhì)相似；如果同分異構(gòu)體是不同類別的物質(zhì)，則它們的化學(xué)性質(zhì)不同。(4)烷烴中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分異構(gòu)體，其他烷烴均存在同分異構(gòu)體，且同分異構(gòu)體的數(shù)目隨碳原子數(shù)的增加而增多，如丁烷有2種同分異構(gòu)體、己烷有5種同分異構(gòu)體、癸烷有75種同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機物種類繁多的原因之一。4．下列敘述正確的是(　　)A．分子式相同，各元素含量也相同的物質(zhì)是同種物質(zhì)B．通式相同的不同物質(zhì)一定屬于同系物C．分子式相同的不同物質(zhì)一定是同分異構(gòu)體D．相對分子質(zhì)量相同的不同物質(zhì)一定是同分異構(gòu)體C　[大多數(shù)有機物存在同分異構(gòu)體，它們的分子式相同，各元素含量也相同，但因分子結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)就存在一定差異，故為不同的物質(zhì)，A項錯誤；通式相同，結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物互為同系物，B項錯誤；相對分子質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，分子式不一定相同，如C2H4和N2，D項錯誤。]5．下列各組物質(zhì)互為同系物的是(　　)A．O2和O3B．CH4和C3H8C．CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CHD．H和HB　[O2和O3互為同素異形體；H和H互為同位素；CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH互為同分異構(gòu)體；只有CH4和C3H8滿足同系物的概念。]6．下列物質(zhì)中：①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3?、跜H3CH2CH2CH2CH2CH3其中，屬于同系物的是__________；屬于同分異構(gòu)體的是________；屬于同種物質(zhì)的是________。A．①②　　　　　　　　 B．②③C．③④⑤⑥⑦     D．①③E．③④⑤⑦    F．④⑥[解析]　7種物質(zhì)均為烷烴，若碳原子數(shù)不同，則互為同系物；若碳原子數(shù)相同，而結(jié)構(gòu)不同，則互為同分異構(gòu)體；若碳原子數(shù)相同，且結(jié)構(gòu)也相同，則為同一種物質(zhì)。7種物質(zhì)的分子式分別為①C5H12、②C5H12、③C6H14、④C6H14、⑤C6H14、⑥C6H14、⑦C6H14。所以①②中任一物質(zhì)與③④⑤⑥⑦中任一物質(zhì)均屬于同系物；①②結(jié)構(gòu)相同；屬于同種物質(zhì)，④⑥結(jié)構(gòu)相同，屬于同種物質(zhì)；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互為同分異構(gòu)體。[答案]　BD　E　AF1．大多數(shù)有機物分子中的碳原子與其他原子的結(jié)合方式是(　　)A．形成4對共用電子　　 B．通過非極性鍵結(jié)合C．通過2個共價鍵結(jié)合     D．通過離子鍵和共價鍵結(jié)合A　[碳原子最外層有4個電子，可形成4對共用電子，即形成4個共價鍵，A項正確，C項錯誤；碳原子與其他原子形成的共價鍵是極性鍵，B項錯誤；碳原子最外層有4個電子，既不容易得到電子也不容易失去電子，即難形成離子鍵，D項錯誤。]2．下列說法不正確的是(　　)A．甲烷的分子式能表示其元素組成和分子構(gòu)成B．甲烷的電子式能反映原子最外層電子的成鍵情況C．甲烷的結(jié)構(gòu)式能表示其分子的空間構(gòu)型D．甲烷分子中的化學(xué)鍵是極性鍵C　[從分子式CH4可得出甲烷由碳、氫兩種元素組成，1個甲烷分子是由1個碳原子和4個氫原子構(gòu)成的，A項正確；甲烷的電子式反映了碳原子和氫原子通過形成共用電子對而使其最外層達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B項正確；結(jié)構(gòu)式僅能反映原子間的結(jié)合情況及成鍵情況，不能反映其真實的空間結(jié)構(gòu)，C項錯誤；甲烷分子中的C—H鍵是極性鍵，D項正確。]3．下列說法中正確的是(　　)A．C3H7Cl有3種同分異構(gòu)體B．相對分子質(zhì)量相同、結(jié)構(gòu)不同的兩種化合物互為同分異構(gòu)體C．同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化D．互為同分異構(gòu)體4．下列各組內(nèi)的物質(zhì)不屬于同系物的是(　　)C　[雖然A項中的3種物質(zhì)有的是直鏈結(jié)構(gòu)，有的是帶支鏈的結(jié)構(gòu)，但它們通式相同，都屬于烷烴，在分子組成上依次相差一個CH2原子團，故為同系物；B項中的3種物質(zhì)均只含一個碳碳雙鍵，在分子組成上依次相差一個CH2原子團，也屬于同系物；C項中和分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，不屬于同系物；D項中的3種物質(zhì)均為帶支鏈的結(jié)構(gòu)，在分子組成上依次相差一個CH2原子團，故為同系物。]5．有下列各組微粒或物質(zhì)：(1)________組兩種微?；?/span>同位素。(2)________組兩種物質(zhì)互為同素異形體。(3)________組兩種物質(zhì)屬于同系物。(4)________組兩種物質(zhì)互為同分異構(gòu)體。(5)________組兩種物質(zhì)是同一物質(zhì)。[答案]　(1)B　(2)A　(3)C　(4)E　(5)D 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第一節(jié) 認識有機化合物

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