高中 化學(xué) 必修 第二冊 第七章 有機化合物《第一節(jié) 第1課時 碳原子的成鍵特點 烷烴的結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計

第一節(jié)認識有機化合物第1課時碳原子的成鍵特點烷烴的結(jié)構(gòu)[學(xué)習(xí)目標]1.知道有機化合物分子具有的空間結(jié)構(gòu)，以甲烷為例認識有機化合物中碳原子的成鍵特點。2.認識烷烴的組成及結(jié)構(gòu)，了解有機化合物的多種表示方法。任務(wù)一有機化合物中碳原子的成鍵特點1．甲烷的分子結(jié)構(gòu)碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，其最外層的4個電子分別與4個氫原子的電子形成了4個C—H共價鍵。甲烷的分子式：CH4，電子式：，結(jié)構(gòu)式：。2．有機化合物中碳原子的成鍵特點[交流研討](1)有機化合物中每個碳原子能與其他原子形成4個共價鍵。下圖中碳原子的其余共價鍵均與氫原子相連。寫出各物質(zhì)的分子式。提示：①C4H10②C4H8③C4H6(2)探究有機物分子中碳原子之間的成鍵方式：可形成單鍵、雙鍵和三鍵(—C≡C—)。碳原子間僅形成單鍵的是________(填序號，下同)，碳原子間存在雙鍵的是________，碳原子間存在三鍵的是________。提示：①②⑦⑧③④⑤⑥(3)探究有機物分子中的碳骨架：多個碳原子之間可結(jié)合成碳鏈，也可結(jié)合成碳環(huán)。碳原子之間結(jié)合成碳鏈的是________(填序號，下同)，結(jié)合成碳環(huán)的是________。有機物碳骨架無支鏈的是________，碳骨架有支鏈的是________。提示：①②③④⑤⑥⑦⑧①③④⑤⑥②eq\a\vs4\al()有機化合物中碳原子的成鍵特點1．目前已知化合物中數(shù)量、種類最多的是第ⅣA族碳的化合物(有機化合物)，下列有關(guān)其原因的敘述不正確的是()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)合答案：B解析：碳原子性質(zhì)穩(wěn)定，不易得電子也不易失電子，要形成8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一般跟其他原子形成共價鍵，故B項錯誤。2．碳原子的不同結(jié)合方式使得有機物種類繁多，下列碳原子的結(jié)合方式中錯誤的是()答案：C解析：碳原子之間可以相互結(jié)合形成碳鏈(可帶支鏈)，也可形成碳環(huán)，但每個碳原子都形成4個共價鍵。故C項錯誤。任務(wù)二烷烴的結(jié)構(gòu)1．甲烷的結(jié)構(gòu)(1)甲烷的空間結(jié)構(gòu)甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子分別位于4個頂點。分子中的4個C—H的長度和強度相同，相互之間的夾角均為109°28′。(2)甲烷的分子結(jié)構(gòu)示意圖和分子結(jié)構(gòu)模型2．烷烴的結(jié)構(gòu)(1)烷烴的定義只含有碳和氫兩種元素，分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合，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”。這樣的一類有機化合物稱為飽和烴，也稱為烷烴。(2)烷烴的習(xí)慣命名(n：碳原子個數(shù))n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n＞10用漢字數(shù)字代表，如C11H24：十一烷[交流研討]填空并回答問題。烷烴乙烷丙烷丁烷分子式________C3H8________結(jié)構(gòu)式________結(jié)構(gòu)簡式CH3CH3______________________________提示：C2H6C4H10CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3(1)結(jié)合乙烷、丙烷、丁烷的分子式，歸納這類有機物組成元素特點。提示：僅有C、H兩種元素組成。(2)結(jié)合乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式，從碳原子的成鍵特點、碳骨架兩個角度歸納這類有機物的分子結(jié)構(gòu)特點。提示：碳原子之間都以單鍵相連，形成鏈狀結(jié)構(gòu)。(3)結(jié)合乙烷、丙烷、丁烷的分子式，歸納這類有機物分子式的通式。提示：CnH2n＋2(n≥1)。(4)下列表示的物質(zhì)中，與表中有機物屬于同一類的是________(填序號)。①CH3CH2OH②CH3(CH2)4CH3提示：②④1．以下結(jié)構(gòu)表示的有機物屬于鏈狀烷烴的是()A．CH3OH B．CH2=CH2答案：C解析：A.烷烴不含O元素，故其不能表示烷烴，故A錯誤；B.烷烴不含碳碳雙鍵，故其不能表示烷烴，故B錯誤；C.其中不含O原子，不含碳碳雙鍵，不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)，符合鏈狀烷烴的結(jié)構(gòu)特征，故其可以表示鏈狀烷烴，故C正確；D.鏈狀烷烴不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)，故其不能表示鏈狀烷烴，故D錯誤；故答案為C。2.下面是4個碳原子相互結(jié)合的6種方式(氫原子沒有畫出)，其中符合通式CnH2n＋2的是()A．②③B．①⑤C．②③④D．①⑤⑥答案：B解析：符合通式CnH2n＋2的是鏈狀烷烴，鏈狀烷烴不含雙鍵、三鍵和碳環(huán)；①⑤不含雙鍵和碳環(huán)，屬于鏈狀烷烴，②③④含有雙鍵，⑥含有碳環(huán)。3．寫出滿足下列條件的烷烴的分子式。(1)分子中含18個氫原子的鏈狀烷烴分子式為________。相對分子質(zhì)量為58的鏈狀烷烴分子式為________。(2)含碳質(zhì)量分數(shù)最低的烷烴是________；和CO2密度相同的烷烴是________；碳、氫質(zhì)量比為5∶1的烷烴是________。答案：(1)C8H18C4H10(2)CH4C3H8C5H12有機物的表示方法種類實例含義分子式C2H6可反映出一個分子中原子的種類和數(shù)目eq\a\vs4\al()續(xù)表種類實例含義最簡式C2H6的最簡式為CH3①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡整數(shù)比的式子；②由最簡式可求最簡式量中各元素含量電子式用“·”或“×”代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子結(jié)構(gòu)式①能反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)；②表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子，但不表示空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡式CH3CH3將結(jié)構(gòu)式中碳碳單鍵、碳氫鍵等短線省略后得到的式子即為結(jié)構(gòu)簡式球棍模型①用不同體積的小球表示不同大小的原子，短棍表示價鍵；②用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)空間填充模型①用不同體積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對大小和結(jié)合順序1.下列物質(zhì)不屬于烷烴的是(),A．CH4 B．CH2=CH2C．C5H12 D．C9H20答案：B解析：鏈狀烷烴的通式為CnH2n＋2，CH4、C5H12和C9H20分子中碳原子達到飽和，都符合鏈狀烷烴的通式，故A、C、D中的物質(zhì)都屬于烷烴，B中CH2))CH2的分子式為C2H4，不屬于烷烴，故B符合題意。2．下列關(guān)于有機物結(jié)構(gòu)特點的說法中，正確的是()A．CH4分子只含有極性鍵B．碳原子之間只能形成C—C單鍵C．含碳元素的物質(zhì)都是有機物D．碳原子之間只能形成碳鏈答案：A解析：A.CH4中只存在C—H鍵，不同非金屬原子之間形成極性鍵，故A正確；B.碳原子之間能形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵，故B錯誤；C．含碳元素的物質(zhì)不一定都是有機物，比如CO，故C錯誤；D.碳原子之間能形成碳鏈，也可以形成碳環(huán)，故D錯誤。3．火炬中燃料的主要成分為丙烷。下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是()A.丙烷屬于烷烴B．丙烷的球棍模型為C．丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為D．丙烷燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能答案：C解析：丙烷分子中，碳碳之間均為單鍵，符合通式CnH2n＋2(n為正整數(shù))，屬于烷烴，A項正確；丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH3，C項錯誤。4．(2024·佳木斯市期末)下列關(guān)于CH4和的敘述正確的是()A.均能用通式CnH2n＋2來表示B．題中的表示方法均為結(jié)構(gòu)式C．都屬于烷烴，分子中既有極性共價鍵又有非極性共價鍵D．都是平面形分子，所有原子都處于同一平面內(nèi)答案：A解析：A.CH4和都屬于烷烴，其組成均能用通式CnH2n＋2表示，故A正確；B.CH4為分子式，為結(jié)構(gòu)簡式，故B錯誤；C．CH4分子中只有極性共價鍵，沒有非極性共價鍵，故C錯誤；D.CH4是正四面體結(jié)構(gòu)，所有原子不可能處于同一平面，中含有甲基，具有四面體結(jié)構(gòu)，所有原子不可能處于同一平面，故D錯誤；故選A。5．寫出下列各烷烴的分子式。(1)鏈狀烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍：________。(2)鏈狀烷烴B的分子中含有200個氫原子：____________。(3)分子中含有26個電子的鏈狀烷烴C：________。答案：(1)C6H14(2)C99H200(3)C3H8課時測評14碳原子的成鍵特點烷烴的結(jié)構(gòu)(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！)題點一有機物中碳原子成鍵特點1．人類已知的化合物種類最多的是()A．第ⅠA族元素的化合物B．第ⅢA族元素的化合物C．第ⅣA族元素的化合物D．第ⅦA族元素的化合物答案：C解析：化合物最多的是碳族元素，碳能形成許多形式的有機化合物，而碳元素位于第ⅣA族。2．從碳原子成鍵情況分析，下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式不合理的是()答案：C解析：碳原子最外層有4個電子，因此要與周圍原子形成4對共用電子對，C選項對應(yīng)的物質(zhì)，其中間的碳形成了5對共用電子對，不符合碳原子的成鍵特點。3．(2024·河南登封高一期中)烷烴分子中的碳原子與其他原子的結(jié)合方式是()A．形成4對共用電子對B．通過非極性鍵C．通過兩個共價鍵D．通過離子鍵和共價鍵答案：A解析：A.碳原子最外層有4個電子，可形成4對共用電子對，故A正確；B.碳原子之間形成的共價鍵是非極性共價鍵，碳原子與其他原子形成的共價鍵是極性鍵，故B錯誤；C．碳原子最外層有4個電子，可形成4對共用電子對，即形成4個共價鍵，故C錯誤；D.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，故D錯誤。4．下列有關(guān)有機物說法正確的是()A．有機物種類繁多的主要原因是有機物分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜B．烴類分子中的碳原子與氫原子是通過非極性鍵結(jié)合的C．同分異構(gòu)現(xiàn)象的廣泛存在是造成有機物種類繁多的唯一原因D．烷烴的結(jié)構(gòu)特點是碳原子之間通過單鍵結(jié)合，剩余價鍵均與氫原子結(jié)合答案：D解析：有機物種類繁多的主要原因是碳原子能與其他原子形成四個共價鍵，且碳原子之間也能互相成鍵，A項只是其中的一個原因，并不是主要原因，A錯誤。碳原子與氫原子之間形成極性鍵，B錯誤。同分異構(gòu)現(xiàn)象的廣泛存在是造成有機物種類繁多的重要原因，但不是唯一原因，C錯誤。題點二烷烴的組成與結(jié)構(gòu)5．下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，其中最能反映其真實存在狀況的是()答案：D解析：分子的空間填充模型不僅表示分子的空間結(jié)構(gòu)，還可以表示原子的相對大小，因此最能反映甲烷真實的存在狀況，故選D。6．以下關(guān)于甲烷的說法中錯誤的是()A．甲烷屬于共價化合物B．甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)C．甲烷分子中的C—H鍵均相同D．甲烷分子屬于平面正四邊形結(jié)構(gòu)答案：D解析：A.甲烷分子中只有碳原子和氫原子形成的極性共價鍵，屬于共價化合物，故A正確；B.甲烷的空間結(jié)構(gòu)是正四面體，故B正確，D錯誤；C．甲烷分子中4個碳氫鍵完全相同，故C正確。7．(2024·遼寧西豐縣高一期中)正丁烷的球棍模型如圖所示，下列說法正確的是()A．正丁烷的分子式為C4H8B．分子中共含有13個共價鍵C．分子中含有4個C—C單鍵D．分子中4個碳原子在同一條直線上答案：B解析：A.從題給球棍模型可知，其分子式為C4H10，A項錯誤；B.該分子中有3個C—C鍵和10個C—H鍵，所以共有13個共價鍵，B項正確；C．分子中只有3個C—C鍵，C項錯誤；D.烷烴中的碳原子連鍵方式為鋸齒狀，4個碳原子不可能共線，D項錯誤。8．(2023·鄭州高一檢測)下列說法正確的是()A．烷烴不全是飽和烴B．C20H42一定屬于烷烴C．乙烷分子中的兩個C原子共線，而C、H8個原子共面D．C3H8分子中的三個碳原子可能共線，但所有的原子不可能共面答案：B解析：符合CnH2n＋2通式的只有鏈狀烷烴，故C20H42一定為烷烴，故B正確；碳原子形成的4個價鍵是四面體形，故乙烷分子中的8個原子不可能共平面，故C錯誤；烷烴中碳原子是鋸齒形排列，故丙烷中的3個碳原子不可能共直線，故D錯誤。9．下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型。下列說法正確的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B．CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C．CH4和CCl4中的化學(xué)鍵完全相同D．CH4、CCl4和CH3Cl中所有原子均共平面答案：B10．有機化合物中碳原子的成鍵特點，下列說法錯誤的是()A．碳原子最外層有4個電子，每個碳原子形成4個共價鍵B．碳原子間不僅能形成碳鏈，也能形成碳環(huán)C．在CH4分子中，四個碳氫共價鍵的長度和強度均相同D．在正丁烷分子中，4個碳原子形成的碳鏈為直線形答案：D解析：A.碳原子最外層有4個電子，每個碳原子形成4個共價鍵，達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故A正確；B.碳原子間不僅能形成碳鏈，也能形成碳環(huán)，故B正確；C．在CH4分子中，四個碳氫共價鍵的長度和強度均相同，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，故C正確；D.在正丁烷分子中，4個碳原子形成的碳鏈為鋸齒狀，故D錯誤；故選D。11．(2023·西安高一檢測)下列有關(guān)化學(xué)用語或模型正確的是()A．中子數(shù)為10的氧原子：eq\o\al(18,8)OB．Mg2+的離子結(jié)構(gòu)示意圖：C．甲烷分子的空間填充模型：D．丙烷的分子式：CH3CH2CH3答案：C解析：中子數(shù)為10的氧原子的質(zhì)量數(shù)為8＋10＝18，用原子符號表示為eq\o\al(18,8)O，A錯誤；Mg2+是Mg原子失去最外層的2個電子形成的，核外電子排布是2、8，所以Mg2+的離子結(jié)構(gòu)示意圖為，B錯誤；甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)，由于原子半徑：C＞H，所以CH4的空間填充模型為，C正確；丙烷的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3，分子式是C3H8，D錯誤。12．下列選項中說法不正確的是()①CH4②石墨③C3H8④氕、氘、氚⑤CH3CH2CH2Cl⑥C60⑦CH3CH2CH3⑧CH2ClCH2CH3A．互為同素異形體的是②⑥B．互為同位素的是④C．屬于烷烴的是①③⑤D．屬于同種物質(zhì)的是③⑦、⑤⑧答案：C解析：石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì)，互為同素異形體，故A正確；氕、氘、氚是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的氫原子，互為同位素，故B正確；CH4、C3H8、CH3CH2CH3只含碳、氫兩種元素，屬于烷烴，CH3CH