2025春高一化學必修第二冊人教版教學課件 7.1 第1課時 有機化合物中碳原子的成鍵特點 烷烴的結構

第七章

有機化合物第一節(jié)認識有機化合物第1課時有機化合物中碳原子的成鍵特點烷烴的結構[明確學習目標]1．了解有機物中碳原子的成鍵特點。2．掌握甲烷的分子結構。3．了解烷烴的概念、通式及結構特點。4．理解同系物、同分異構體的概念并會判斷和書寫簡單烷烴的同分異構體。[核心素養(yǎng)對接]1．通過對有機物中碳原子的成鍵情況學習培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知能力。2．通過對同系物和同分異構體的認識，培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識。課前篇

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自主學習固基礎

[知識梳理]1．有機物中碳原子的成鍵特點4

4

單鍵雙鍵碳鏈2．烷烴的結構以上是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷(其中一種)的球棍模型。(1)甲烷的結構分子結構示意圖結構特點及空間構型4個C—H鍵的長度和強度相同，夾角相等，具有_____________結構正四面體(2)根據(jù)給出的四種有機物的球棍模型，總結①烷烴分子結構碳氫單鍵氫原子4

②分子通式烷烴的分子通式為____________。(3)習慣命名法①碳原子數(shù)不同碳原子數(shù)命名方法舉例n≤10用_______________________________________________表示C3H8：______C8H18：______n>10用____________表示C18H38：______CnH2n＋2

甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸丙烷辛烷漢字數(shù)字十八烷②碳原子數(shù)n相同，結構不同時，用正、異、新表示。如CH3CH2CH2CH3命名為___________；

命名為____________。正丁烷異丁烷3．同系物與同分異構體(1)同系物相似CH2原子團[特別提醒]通式相同的物質不一定是同系物。

如CH2===CH2與不是同系物，因為二者不是同一類物質。(2)同分異構體

①概念分子式結構具有同分異構現(xiàn)象②實例：正丁烷、異丁烷互為同分異構體。③同分異構現(xiàn)象的廣泛存在是造成有機物種類繁多的重要原因之一。[特別提醒](1)同分異構體的分子式相同，因此其相對分子質量相同，但相對分子質量相同的化合物不一定互為同分異構體，如NO和C2H6。(2)互為同分異構體的化合物不一定屬于同一類物質，如CH3—O—CH3和CH3CH2OH。(3)互為同分異構體的化合物一定不互為同系物，同樣，互為同系物的化合物一定不互為同分異構體。

[自我排查](1)有機物都含有碳元素，則含有碳元素的化合物都是有機物(

)(2)有機物都易燃燒(

)(3)烴是含有碳元素和氫元素的化合物(

)??一、微判斷?(4)烴在氧氣中充分燃燒后只生成二氧化碳和水(

)(5)烷烴的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不一定是烷烴(

)(6)同分異構體具有相同的組成元素(

)(7)組成元素相同的化合物互為同分異構體(

)????(8)同分異構體具有相同的相對分子質量(

)(9)相對分子質量相同的化合物互為同分異構體(

)(10)互為同分異構體的化合物也可能互為同系物(

)???二、嘗試解答多碳原子烷烴(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中，碳原子的排列是直線形嗎？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：不是。烷烴分子中的碳原子以單鍵與其他原子相連，與之成鍵的4個原子構成四面體結構。因此碳原子一定不在同一直線上，直鏈烷烴中碳原子的排列呈鋸齒狀。三、微訓練1．下列性質中，屬于烷烴特征性質的是(

)A．完全燃燒只生成二氧化碳和水B．它們不溶于水C．分子的通式為CnH2n＋2D．它們密度都較小C2．下列各物質：①O2和O3②12C和14C③C2H6和C3H8

(1)互為同位素的是______。(2)互為同素異形體的是_______。(3)同屬于烷烴的是______。(4)互為同分異構體的是_______。(5)互為同系物的是_______。②

①

③④

④

③課堂篇

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重點難點要突破研習1甲烷的分子結構烷烴

[重點講解]1．有機化合物組成和結構的表示方法[知識拓展]

甲烷空間結構的拓展根據(jù)甲烷的正四面體結構推知，有機物分子中碳原子以4個單鍵與其他原子相連。

若CH4分子中的4個氫原子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相同，則形成的分子為正四面體結構，如CCl4；若CH4分子中的4個氫原子被其他不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，則形成的分子為四面體，但不屬于正四面體，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。2．烷烴的組成與結構特點(1)烷烴分子里只有兩種化學鍵：碳碳單鍵和碳氫鍵。每個碳原子都以四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)都比烷烴少。(3)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)多個碳原子之間結合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”，而是呈鋸齒狀，鏈上還可分出支鏈，如圖所示。(5)烷烴分子中的氫原子數(shù)一定是偶數(shù)。

[聯(lián)想質疑]下圖是四種烷烴的球棍模型：其中黑球代表碳原子，灰球代表氫原子。

[問題探討]1．依據(jù)甲烷的球棍模型判斷甲烷的分子式和結構簡式分別是什么？甲烷分子中所有原子共平面嗎？CCl4的空間構型是什么？提示：甲烷的分子式為CH4，結構簡式為CH4，甲烷為正四面體構型，所有原子不共平面，CCl4的空間構型與甲烷相同為正四面體形。2．依據(jù)乙烷、丙烷和丁烷的球棍模型，分別寫出它們的結構簡式和分子式，并由此歸納這類有機物的分子組成通式。提示：有機物乙烷丙烷丁烷分子式C2H6C3H8C4H10結構簡式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3通式CnH2n＋2(n≥1)提示：正戊烷。3．參照上述四種有機物的名稱確定

的名稱是什么？4．結合四種有機物的分子球棍模型，總結這類有機物的組成和分子結構特點。提示：只有氫、碳兩種元素組成，每個碳原子都以4個單鍵與其他碳原子或氫原子相連，符合通式CnH2n＋2(n≥1)。

[舉一反三]1．如圖所示均能表示甲烷的分子結構，下列說法錯誤的是(

)A．Ⅰ將各原子看成了質點，為立體結構示意圖B．Ⅱ為電子式，表示甲烷分子中有8個電子C．Ⅲ為球棍模型，棍代表甲烷分子內含有的共價鍵D．Ⅳ為空間充填模型，能表示出甲烷的空間構型及各原子的相對大小解析：Ⅱ表示電子式，但略去了碳原子的內層電子，甲烷分子中應含有10個電子。2．(雙選)下列有機物，屬于鏈狀烷烴的是(

)BD解析：A項，分子中存在碳碳雙鍵；B項，分子由碳原子和氫原子組成，且符合烷烴的結構特點，是丁烷；C項，分子不是鏈狀結構；D項，碳鏈上雖然有兩個支鏈，但它仍屬于鏈狀，完全符合烷烴結構特點。3．下列說法正確的是(

)A．有機物種類繁多的主要原因是有機物分子結構十分復雜B．烴類分子中的碳原子與氫原子是通過非極性鍵結合的C．同分異構現(xiàn)象的廣泛存在是造成有機物種類繁多的唯一原因D．烷烴的結構特點是碳原子之間通過單鍵連接成鏈狀，剩余價鍵均與氫原子結合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。[規(guī)律方法](1)烴分子失去一個或幾個氫原子所剩余的原子團叫做烴基，烷烴失去一個氫原子剩余的原子團叫做烷基，一般用—R表示。如“—CH3”叫做甲基，“—CH2CH3”叫做乙基。(2)1mol—CH3含有9mol電子，1molCH4含有10mol電子。研習2同系物同分異構體

[重點講解]1．同系物(1)概念：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物。(2)同系物的判斷

①三個關鍵點a．同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。b．同系物一定具有不同的相對分子質量(相差14n)。②注意事項a．同系物在分子組成上一定相差一個或若干個CH2原子團；但在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物不一定是同系物。b．同系物具有同一通式，但具有同一通式的有機物不一定是同系物。c．同系物的化學性質一定相似，但化學性質相似的物質不一定是同系物。d．同系物的相對分子質量一定不相同。2．烷烴同分異構體的書寫——減碳鏈法(1)書寫的步驟①先寫出碳原子數(shù)最多的主鏈。②寫出少一個碳原子的主鏈，另一個碳原子作為甲基(—CH3)接在主鏈某碳原子上。③寫出少兩個碳原子的主鏈，另兩個碳原子作為乙基(—CH2CH3)或兩個甲基(—CH3)接在主鏈碳原子上，以此類推。(2)實例(以C6H14為例)a．將分子中全部碳原子連成直鏈作為母鏈。C—C—C—C—C—Cb．從母鏈一端取下一個碳原子作為支鏈(即甲基)，依次連在主鏈中心對稱線一側的各個碳原子上，此時碳骨架有兩種：注意：甲基不能連在①位和⑤位上，否則會使碳鏈變長，②位和④位等效，只能用一個，否則重復。c．從母鏈上取下兩個碳原子作為一個支鏈(即乙基)或兩個支鏈(即兩個甲基)依次連在相應碳原子上，此時碳骨架結構有兩種：②位或③位上不能連乙基，否則會使主鏈上有5個碳原子，使主鏈變長，所以C6H14共有5種同分異構體。3．等效氫法判斷一元取代物的種類(1)對于烴的一元取代產物的判斷可用“等效氫”法，所謂“等效氫”就是位置等同的氫原子。烴中等效氫原子有幾種，其一元取代產物就有幾種。(2)等效氫原子的判斷：①連在同一碳原子上的氫原子等效。②同一個碳原子所連接—CH3上的氫原子等效。如新戊烷分子中四個—CH3原子團上的12個氫原子等效。③分子中處于對稱位置碳原子上的氫原子等效。如分子中的18個氫原子等效。

[聯(lián)想質疑]萊納斯·卡爾·鮑林(LinusCarlPauling,1901—1994)，美國著名化學家，量子化學和結構生物學的先驅者之一。1954年因在化學鍵方面的工作取得諾貝爾化學獎。他在進行物質研究時也使用模型進行研究。下圖是戊烷的三種結構的球棍模型。

[問題探討]1．上述戊烷的三種結構，它們的分子式相同嗎？它們之間屬于何種關系？提示：戊烷的三種結構A、B、C的分子式相同，均為C5H12；它們之間互為同分異構體。2．現(xiàn)有D和E兩種烷烴，它們的球棍模型如下圖所示：，物質D、E與戊烷的結構相似嗎？D與E、E與A的分子組成相差的原子團是什么？D和E與戊烷屬于什么關系？提示：D、E與戊烷的結構相似、碳碳之間均以單鍵結合成鏈狀，且每個碳原子均形成4個共價單鍵；D與E之間、E與A之間均相差一個CH2原子團；D、E與戊烷屬于同系物。提示：不一定，如CO2和C3H8的相對分子質量均為44，但二者不是同分異構體。3．同分異構體的相對分子質量相同，那么，相對分子質量相同的物質一定是同分異構體嗎？4．是否為同分異構體？說明理由。提示：

不是同分異構體，是同一種物質；根據(jù)甲烷的空間構型可知，CF2Cl2是四面體結構，任意兩個C—Cl都是相鄰的，故二者是同一種物質。

[舉一反三]1．下列敘述正確的是(

)A．分子式相同，各元素質量分數(shù)也相同的物質是同種物質B．通式相同的不同物質一定屬于同系物C．分子式相同的不同物質一定是同分異構體D．相對分子質量相同的不同物質一定是同分異構體C解析：分子式相同的物質，結構不一定相同，所以不一定是同種物質；通式相同的不同物質不一定是同系物，也可能是同分異構體或是其他關系；相對分子質量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6，因此不一定是同分異構體。2．下列說法錯誤的是(

)①化學性質相似的有機物一定是同系物②分子組成相差一個或幾個CH2原子團的有機物一定是同系物③若烴中碳、氫元素的質量分數(shù)相同，它們必定是同系物④互為同系物的兩種有機物的物理性質有差異，但化學性質必定相似A．①②③④B．只有②③C．只有③④D．只有①②③D解析：互為同系物的有機物結構相似，化學性質相似，物理性質隨碳原子數(shù)的遞增呈規(guī)律性變化，④正確；化學性質相似的有機物，結構不一定相似，故不一定是同系物，①錯誤；CH2===CH2和在分子組成上相差一個CH2原子團，碳、氫元素的質量分數(shù)均相同，但二者結構不相似，不是同系物，②③錯誤。3．(雙選)下列有機物中，一元取代物有2種的是(

)BC解析：根據(jù)等效氫判斷的原則，A項分子中有3種氫原子，其一元取代物有3種同分異構體；B項為對稱結構，分子中有2種氫原子，其一元取代物有2種同分異構體；C項CH3CH2CH3為對稱結構，分子中有2種氫原子，其一元取代物有2種同分異構體；D項分子中有4種氫原子，其一元取代物有4種。4．同分異構體和同系物是兩個不同的概念，觀察下列幾種物質的化學式或結構簡式，回答下列問題：其中，(1)互為同素異形體的是________；(2)互為同分異構體的是____________________________；(3)互為同系物的是______________________________________________________________；(4)屬于同種物質的是________。

④與⑩

①與②，⑤與⑥(或⑧)，⑦與⑨③⑤和⑨，③⑥和⑨，③⑧和⑨，③⑤和⑦，③⑥和⑦，③⑧和⑦

⑥與⑧解析：同素異形體的研究對象是單質，即組成元素相同，但結構不同的單質，故題目中的紅磷和白磷屬于同素異形體；同分異構體主要是指有機化合物，但某些特殊的無機物也可以存在，如NH4CNO與CO(NH2)2(尿素是有機化合物)；同系物是指結構相似，分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機化合物，故題目中的③⑤和⑨，③⑥和⑨，③⑧和⑨，③⑤和⑦，③⑥和⑦，③⑧和⑦都屬于烷烴，結構相似，都相差一個或兩個CH2原子團。[規(guī)律方法](1)同系物的性質：同系物之間由于結構相似，只是碳鏈長度不同，故它們的物理性質隨碳原子數(shù)的增加呈規(guī)律性變化，而化學性質相似。(2)同分異構體的性質：同分異構體結構上的差別導致它們的物理性質有所不同。同分異構體可能是同類物質，也可能是不同類物質，若屬于同類物質，化學性質相似，若屬于不同類物質，化學性質不同。

演習篇

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學業(yè)測試速達標1．在西部大開發(fā)中，國家投巨資興建“西氣東輸”工程，將西部蘊藏的豐富資源通過管道輸送到東部地區(qū)。這里所指的“西氣”的主要成分是(

)

A．COB．CH4C．H2D．NH3B解析：“西氣”中的氣指天然氣，主要成分是CH4。2．下圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是(

)

A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結構B．CH4、CCl4都是正四面體結構C．CH4和CCl4中的化學鍵完全相同