2025版高一化學(xué)必修第二冊(cè)（含不定項(xiàng)選擇）第七章 第一節(jié) 第1課時(shí) 有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn) 烷烴的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物第1課時(shí)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)烷烴的結(jié)構(gòu)課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.能辨識(shí)常見(jiàn)有機(jī)化合物分子中的碳骨架。能概括常見(jiàn)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵類型。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.能描述甲烷結(jié)構(gòu)特征,并能搭建甲烷和乙烷的立體模型。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)厘清重點(diǎn)知道有機(jī)化合物是有空間結(jié)構(gòu)的,以甲烷為例認(rèn)識(shí)有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)突破難點(diǎn)能從物質(zhì)的微觀角度說(shuō)明烷烴的結(jié)構(gòu)特征。能用不同的化學(xué)符號(hào)描述常見(jiàn)的簡(jiǎn)單有機(jī)物學(xué)習(xí)任務(wù)一:有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)一、甲烷組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)碳原子最外層有4個(gè)電子,分別與4個(gè)氫原子形成4個(gè)C—H共價(jià)鍵。二、有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)(1)鍵的個(gè)數(shù):每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵。(2)成鍵的類型:碳原子與碳原子之間也能形成共價(jià)鍵,可以形成單鍵、雙鍵或三鍵。—C≡C—(3)碳骨架形式:碳原子之間可構(gòu)成鏈狀結(jié)構(gòu),也可構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。(4)組成有機(jī)物的碳原子數(shù)目靈活:有機(jī)物分子可能只含有一個(gè)或幾個(gè)碳原子,也可能含有成千上萬(wàn)個(gè)碳原子。(5)成鍵原子的多樣性:碳原子不僅可以和碳形成共價(jià)鍵,而且可以和氫、氧、氮、硫、磷、鹵素等多種原子形成共價(jià)鍵。[思考](1)根據(jù)碳原子的4價(jià)鍵原則,可將下圖中碳原子的價(jià)鍵用氫原子補(bǔ)齊,試在各模型下面的橫線上寫(xiě)出各物質(zhì)的分子式。(2)為什么有機(jī)化合物中的每個(gè)碳原子能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵?提示:碳原子最外層有4個(gè)電子,不易失電子,也不易得電子,一般通過(guò)共價(jià)鍵與氫、氧、鹵素等元素的原子相結(jié)合,形成4個(gè)共價(jià)鍵。學(xué)力診斷·測(cè)評(píng)(雙選)目前人類已知的有機(jī)物達(dá)8000多萬(wàn)種,下列有關(guān)其種類繁多的原因的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.碳原子間能以單鍵、雙鍵或三鍵等多種方式結(jié)合B.多個(gè)碳原子可以形成長(zhǎng)短不一的碳鏈,但碳鏈不能含有支鏈C.每個(gè)碳原子都能與氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵D.多個(gè)碳原子間可以形成碳鏈、碳環(huán),碳鏈或碳環(huán)也能相互結(jié)合【解析】選B、C。A.碳原子間能以單鍵、雙鍵或三鍵等多種方式結(jié)合,是碳的化合物種類繁多的原因之一,故A正確;B.多個(gè)碳原子可以形成長(zhǎng)短不一的碳鏈,碳鏈也可以含有支鏈,是碳的化合物種類繁多的原因之一,故B錯(cuò)誤;C.每個(gè)碳原子都能與氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵,不是碳的化合物種類繁多的原因之一,故C錯(cuò)誤;D.多個(gè)碳原子間可以形成碳鏈、碳環(huán),碳鏈或碳環(huán)也能相互結(jié)合,是碳的化合物種類繁多的原因之一,故D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.碳原子的不同結(jié)合方式使得有機(jī)化合物種類繁多,下列碳原子的結(jié)合方式中錯(cuò)誤的是()【解析】選C。圖中有一個(gè)碳連有5個(gè)共價(jià)鍵,不符合碳原子成鍵特點(diǎn)。2.(2024·武漢高一檢測(cè))下列有機(jī)化合物中碳原子的連接方式不可能的是()【解析】選C。A、B、D中碳原子和碳原子形成的化學(xué)鍵都不超過(guò)4個(gè),剩余價(jià)鍵與氫結(jié)合,C中三鍵和雙鍵中間的碳形成了5個(gè)共價(jià)鍵,違背了碳四價(jià)的原則,故C錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)任務(wù)二:烷烴的結(jié)構(gòu)必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)[引入]簡(jiǎn)單烷烴的結(jié)構(gòu)如圖所示,結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)?一、甲烷的空間結(jié)構(gòu)表達(dá)形式分子結(jié)構(gòu)示意圖球棍模型空間填充模型空間位置關(guān)系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,甲烷分子中的5個(gè)原子不在同一平面上,而是形成了正四面體的空間結(jié)構(gòu),碳原子位于正四面體的中心,4個(gè)氫原子分別位于4個(gè)頂點(diǎn),分子中的4個(gè)C—H的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相同,相互之間的夾角相等二、幾種常見(jiàn)的烷烴有機(jī)化合物乙烷丙烷丁烷分子中碳原子數(shù)234結(jié)構(gòu)式分子式C2H6C3H8C4H10[思考]甲烷的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形,可以用什么方法證明?提示:二氯甲烷(用兩個(gè)氯原子替代甲烷中的兩個(gè)氫原子形成的物質(zhì))只有一種,說(shuō)明CH4是正四面體形結(jié)構(gòu)。三、烷烴1.烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴:只含碳和氫兩種元素,分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合,碳原子的剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合,使碳原子的化合價(jià)都達(dá)到“飽和”。這樣的一類有機(jī)化合物稱為飽和烴,也稱為烷烴。(1)鏈狀烷烴的通式:CnH2n+2(n≥1)。(2)鏈狀烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):①單鍵:分子中原子均以單鍵結(jié)合,單鍵可以旋轉(zhuǎn)。②飽和:烷烴是飽和烴,相同碳原子數(shù)的有機(jī)物分子里,鏈狀烷烴的含氫量最大。③鋸齒狀:碳原子與周圍的4個(gè)原子都以四面體取向成鍵,因此,烷烴中碳碳結(jié)合成鏈狀,鏈狀不是“直線狀”,而是呈鋸齒狀。④可以有支鏈:[結(jié)論]烷烴分子中的氫原子數(shù)一定是偶數(shù),烴分子的相對(duì)分子質(zhì)量一定為偶數(shù)。2.習(xí)慣命名法(1)碳原子數(shù)(n)及表示n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n>10相應(yīng)漢字?jǐn)?shù)字+烷C4H10稱丁烷,C8H18稱辛烷,C12H26稱十二烷。(2)當(dāng)碳原子數(shù)n相同,結(jié)構(gòu)不相同時(shí),用正、異、新表示。如C4H10的兩種分子的命名:無(wú)支鏈時(shí),CH3CH2CH2CH3稱為正丁烷;有支鏈時(shí),稱為異丁烷。CH3CH2CH2CH2CH3命名為正戊烷;命名為異戊烷;命名為新戊烷。判對(duì)錯(cuò)·通教材判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)烷烴分子均滿足CnH2n+2(n≥1)。(×)提示:鏈狀烷烴滿足該通式,環(huán)烷烴不滿足。(2)甲烷分子中所有氫原子在同一平面內(nèi)。(×)提示:甲烷分子中四個(gè)氫原子構(gòu)成了正四面體空間結(jié)構(gòu)。(3)分子組成上滿足CnH2n+2(n≥1)的有機(jī)物都是鏈狀烷烴。(√)提示:只有鏈狀烷烴的通式符合CnH2n+2,其他烴的通式都不符合CnH2n+2,故符合CnH2n+2的一定是鏈狀烷烴。(4)乙烷分子中既含有極性鍵,又含有非極性鍵。(√)提示:乙烷中C—C是非極性鍵,C—H是極性鍵。核心要點(diǎn)·歸納1.2.烷烴包含環(huán)狀烷烴和鏈狀烷烴,只有鏈狀烷烴分子組成符合通式CnH2n+2(n≥1)。烷烴分子中的氫原子數(shù)一定是偶數(shù),烴分子的相對(duì)分子質(zhì)量一定為偶數(shù)。微點(diǎn)撥·拓教材有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的表示方法種類實(shí)例含義分子式CH4用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子組成的式子,可反映出一個(gè)分子中原子的種類和數(shù)目最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式)乙烷C2H6最簡(jiǎn)式為CH3①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子②由最簡(jiǎn)式可求最簡(jiǎn)式量電子式用小黑點(diǎn)等記號(hào)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具有化學(xué)式所能表示的意義,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(jiǎn)式CH3CH3將結(jié)構(gòu)式中碳碳單鍵、碳?xì)滏I等短線省略后得到的式子即為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,它比結(jié)構(gòu)式書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單,比較常用。結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫(xiě)法,著重突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(官能團(tuán))鍵線式(戊烷)(丙烯)將結(jié)構(gòu)式中碳、氫元素符號(hào)省略,只表示分子中鍵的連接情況,每個(gè)拐點(diǎn)或終點(diǎn)均表示一個(gè)碳原子,即為鍵線式球棍模型小球表示原子,短棍表示價(jià)鍵,用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)(立體形狀)空間填充模型①用不同體積的小球表示不同的原子大?、谟糜诒硎痉肿又懈髟拥南鄬?duì)大小和結(jié)合順序?qū)W力診斷·測(cè)評(píng)1.(2024·濱州高一檢測(cè))能證明CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形而非平面正方形的事實(shí)是()A.CH4的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)B.CH3Cl分子只有一種結(jié)構(gòu)C.C原子距離四個(gè)H原子距離一樣D.CH4分子中的四個(gè)碳?xì)滏I一樣【解析】選A。若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),其二氯代物會(huì)有兩種結(jié)構(gòu),而CH4的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu),則說(shuō)明甲烷不是平面正方形結(jié)構(gòu)而是正四面體結(jié)構(gòu),故A選;若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),其一氯代物也只有一種結(jié)構(gòu),故CH3Cl分子只有一種結(jié)構(gòu),不能說(shuō)明甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu)還是正四面體結(jié)構(gòu),故B不選;若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),碳原子距離四個(gè)H原子的距離也相同,不能說(shuō)明甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu)還是正四面體結(jié)構(gòu),故C不選;若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),分子中四條碳?xì)滏I也相同,不能說(shuō)明甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu)還是正四面體結(jié)構(gòu),故D不選。2.下列有關(guān)正十一烷的結(jié)構(gòu)描述正確的有()①直線形②正四面體形③鋸齒形④有支鏈的直線形⑤碳碳之間有雙鍵也有單鍵⑥碳碳之間只有單鍵⑦氫原子可以同時(shí)連接兩個(gè)碳原子A.①③⑤B.②④⑥C.③⑥D(zhuǎn).④⑦【解析】選C。烷烴分子中碳原子以單鍵與其余原子相連,因此與它成鍵的四個(gè)原子構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu),碳原子不在一條直線上,而是呈鋸齒形?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列有機(jī)物中屬于鏈狀烷烴的是()A.CH3—CH=CH—CH3B.CH3CH2OHC.D.【解析】選D。分子中存在碳碳雙鍵,A項(xiàng)不符合題意;CH3CH2OH中含C、H、O三種元素,不屬于烷烴,B項(xiàng)不符合題意;分子不是鏈狀結(jié)構(gòu),C項(xiàng)不符合題意;碳鏈上雖然有兩個(gè)支鏈,但它仍屬于鏈狀,完全符合烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),D項(xiàng)符合題意。學(xué)情檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.下列有關(guān)有機(jī)化合物分子的說(shuō)法,正確的是①③④(填序號(hào))。①分子中的每個(gè)碳原子能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵②有機(jī)物分子中所含的共價(jià)鍵只有極性鍵③分子中的碳原子與碳原子之間可以形成單鍵、雙鍵和三鍵④分子中的多個(gè)碳原子之間可以結(jié)合成碳鏈,也可以結(jié)合成碳環(huán)⑤甲烷的分子式為CH4,所有原子都在同一平面內(nèi),是最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物【解析】分子中的碳原子不僅可與碳原子形成共價(jià)鍵,還可與其他原子形成共價(jià)鍵,①正確;有機(jī)物分子中所含的共價(jià)鍵既有碳原子與其他原子形成的極性鍵,又有碳原子與碳原子形成的非極性鍵,②錯(cuò)誤;分子中的碳原子與碳原子之間可以形成單鍵、雙鍵和三鍵,也可以結(jié)合成碳鏈,還可以結(jié)合成碳環(huán),③④正確;甲烷的分子式為CH4,只有3個(gè)原子在同一平面內(nèi),是最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物,⑤錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是()A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷,又可以表示異丁烷B.丙烷分子的空間填充模型:C.甲烷分子中碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖:D.乙烷分子的電子式:【解析】選D。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH3)2CHCH3只表示異丁烷,A項(xiàng)錯(cuò)誤;題述為丙烷分子的球棍模型,B項(xiàng)錯(cuò)誤;甲烷分子中碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,C項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024·臨沂高一檢測(cè))下列表示的物質(zhì)中,屬于鏈狀烷烴的是()①CH3OH②CH3(CH2)4CH3③④⑤⑥⑦C8H18⑧CCl4A.②④⑤⑦B.②⑤⑥⑦C.①②③ D.④⑥⑧【解析】選A。由分析可知②④⑤⑦屬于鏈狀烷烴,①屬于醇類,③屬于烯烴,⑥屬于環(huán)烷烴,⑧屬于鹵代烴,故②④⑤⑦正確。3.某鏈狀烷烴分子中有18個(gè)氫原子,它的分子式是()A.C8H18B.C9H18C.C10H18D.C11H18【解析】選A。鏈狀烷烴的分子通式為CnH2n+2,由題意得2n+2=18,解得n=8,該鏈狀烷烴的分子式是C8H18。4.(2024·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè))有一種星際分子,其分子結(jié)構(gòu)模型如圖所示(圖中球與球之間的連線代表化學(xué)鍵,如單鍵、雙鍵、三鍵等,不同花紋的球表示不同的原子),已知該分子中不存在C=C=C結(jié)構(gòu),下列對(duì)該星際分子判斷正確的是()A.①處的化學(xué)鍵是碳碳單鍵B.②處的化學(xué)鍵是碳碳單鍵C.③處的原子可能為氧原子D.該星際分子中不含—C≡C—結(jié)構(gòu)【解析】選B。該分子為有機(jī)物,分子中的碳原子形成了4個(gè)共價(jià)鍵,從左邊氫原子開(kāi)始推斷,第一個(gè)碳碳鍵為碳碳三鍵,第二個(gè)碳碳鍵為單鍵,第三個(gè)為三鍵,同理可推出①處的化學(xué)鍵為碳碳三鍵,A錯(cuò)誤;②處的化學(xué)鍵