1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 碳原子的成键特点烷烃的结构 1.知道有机化合物分子具有空间结构,以甲烷为例认识有机物中碳原 子的成键特点,培养宏观辨识与微观探析的能力。 2.认识烷烃的组成及结构,知道有机化合物存在同系物、同分异构现 象,学会判断简单烷烃的同分异构体,建立同系物、同分异构体判 断及书写的思维模型。 核心素养发展目标 一、有机化合物中碳原子的成键特点 随堂演练知识落实 课时对点练 二、烷烃的结构 内 容 索 引 三、同系物同分异构体 甲烷的分子式:_,电子式:_,结构式:_,可 知碳原子最外层有_个电子,能形成_个_。 1.甲烷
2、的分子结构 一、有机化合物中碳原子的成键特点 CH4 44CH 2.有机化合物中碳原子的成键特点 (1)碳原子间的成键方式多样 碳原子不仅能与其他原子形成共价键,而且碳原子之间也能形成共价键。 可以形成单键( )、双键( )、三键(CC)。 (2)有机物碳骨架基本类型多样 多个碳原子之间可以结合成_,也可以结合成_,有机物碳骨架 的链状又分为_链和_链两种。如下图: 直链支链环状结构 碳链碳环 直支 (3)组成有机物的碳原子数目灵活 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。 (1)碳原子最外层有4个电子,可以形成4个共价键() (2)在有机化合物中,碳原子间只能形成单
3、键() (3)在有机化合物中,碳原子间所成的骨架只能为直链状() (4)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同 有关() (5)碳原子能与其他原子形成4个共价键,且碳原子之间也能相互成键 () 判断正误判断正误 1.下图是表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化 学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。 应用体验应用体验 (1)碳原子间所成的化学键全是碳碳单键的有_(填字母,下 同),含有碳碳双键的有_,含有碳碳三键的有_。 A、C、H、J B、E、FD、G (2)碳骨架为链状的有_,为环状的有_, 含有支链的有_。 (3)以小球表示碳原子,小棍表
4、示化学键,试画出3个碳原子相互结合的 所有碳骨架的示意图:_ _。 A、B、C、D、E、F、GH、J C、F、J 碳原子可以以下列方式相互结合: 2.(2019安徽六安一中模拟改编)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,请写出分子式: 棱晶烷_;立方烷_。 C6H6C8H8 解析从棱晶烷和立方烷的碳骨架结构可看出,每个碳原子均与另外3个 碳原子形成3个碳碳单键,故每个碳原子还剩余1个价键,即需要结合1个 氢原子,则棱晶烷和立方烷的分子式分别是C6H6和C8H8。 有机物种类繁多的原因 (1)碳原子所成价键多:有机化合物中,碳原子最外层有4个单电子,可 以
5、形成4个共价键,比氮、氧、氢或卤素原子所成价键都要多。 (2)碳原子成键方式多样:含有多个碳原子的有机化合物,碳原子间成键 方式较多,可以形成单键,也可以形成双键或三键。 (3)碳骨架多样:碳原子间所成骨架有多种,可以是直链,也可以成环, 也可以带支链。 (4)成链原子及种类多而灵活:有机物分子中碳原子可以与一个或若干个 碳原子成键,也可以和其他原子成键,数目不等。 归纳总结 返回 二、烷烃的结构 1.烷烃的结构 (1)甲烷的结构特点 甲烷分子中5个原子不在同一平面上,而是形成_的空间结构, 碳原子位于正四面体的_,4个氢原子位于4个_,分子中的4个 CH的长度和强度_,相互之间的夹角_,分子
6、结构示意图: ,球棍模型为 ,空间充填模型为 。 正四面体 中心顶点 相同相等 烷烃乙烷丙烷正丁烷 分子式_C4H10 结构式 _ _ _ 结构简式_ (2)几种常见的烷烃 C2H6C3H8 CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3 (3)烷烃结构的特点 结构特点 a.单键:碳原子之间都以_结合。 b.饱和:碳原子剩余价键全部跟_结合。 c.结构:每个碳原子都与其他原子形成_结构。 链状烷烃通式:_。 单键 氢原子 四面体 CnH2n2(n1) 烷烃中碳原子间结合成链状,链状不是“直线状”,而是呈锯齿状,链 上也可以分出支链。例如: 特别提示 2.烷烃的表示方法 (1)表示方法
7、碳原子数(n)及表示 n10 12345678910 甲烷乙烷 丙烷 丁烷戊烷 _烷 _烷 _烷 _烷 _烷 n10相应汉字数字烷 己庚辛壬癸 (2)当碳原子数n相同,结构不相同时,用正、异、新表示。 如C4H10的两种分子的命名: 无支链时,CH3CH2CH2CH3称为_; 有支链时, 称为_。 正丁烷 异丁烷 (1)甲烷的分子式为CH4,碳原子和氢原子在同一平面内( ) (2)正丁烷分子式为C4H10,4个碳原子在同一直线上( ) (3)烷烃分子中碳和碳之间以单键相结合,剩余的价键都和氢原子相结合 ( ) (4)相同碳原子数的有机物中,烷烃的含氢量最大() (5)分子组成上满足CnH2n2
8、(n1)的有机物都是链状烷烃() (6)烷烃分子中所有的原子有可能共面() 判断正误判断正误 1.下列物质属于烷烃的是_(填字母)。 A.C2H4B.C3H4C.C4H8D.C5H12E.C7H14 F.C9H20G.C11H24 2.写出满足下列条件的烷烃的分子式 (1)分子中含18个氢原子的链状烷烃分子式为_。 相对分子质量为58的链状烷烃分子式为_。 (2)含碳质量分数最低的烷烃是_;和CO2密度相同的烷烃是_; 碳、氢质量比为51的烷烃是_。 应用体验应用体验 DFG C8H18 C4H10 CH4C3H8 C5H12 返回 三、同系物同分异构体 1.同系物 (1)概念:_相似,在分子
9、组成上相差一个或若干个_原子团的 化合物。 (2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 结构 CH2 2.同分异构体 (1)概念 同分异构现象:化合物具有相同的_,但具有不同_的现象。 同分异构体:具有同分异构现象的化合物。 (2)实例: 和 分子式均为_,互为同分异 构体,用结构简式分别表示为_。 分子式结构 C4H10 CH3CH2CH2CH3、 3.烷烃同分异构体的书写 (1)遵循的原则:主链由长到短,支链由整到散;位置由心到边,排列由 对到邻、间。 (2)书写的步骤(以书写C5H12同分异构体为例) a.将分子中全部碳原子连成直链作为主链。 CCCCC b.从主链一端取下一个碳
10、原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称 线(虚线)一侧的各个碳原子上,此时碳骨架只有一种。 注意注意甲基不能连在位和位上,否则会使碳链变长,位和位等 效,只能用一个,否则重复。 c.从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基) 依次连在主链中心对称线一侧或两侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构 只有一种。 注意注意位上不能连乙基,否则会使主链上有4个碳原子,使主链变长。 综上所述,C5H12共有3种同分异构体,分别为CH3CH2CH2CH2CH3、 和 。 (1)同系物一定具有不同的碳原子数() (2)只要是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物就一定为同 系
11、物() (3)同系物的化学性质一定相似,一定具有相同的通式() (4)同分异构体的相对分子质量相同,相对分子质量相同的化合物一定是 同分异构体() (5)互为同分异构体的有机物一定不是同系物,互为同系物的化合物一定 不是同分异构体() (6)互为同分异构体的化合物,化学性质一定相似() 判断正误判断正误 1.下列有机物中和甲烷互为同系物的为_(填序号,下同),和 CH2=CH2互为同系物的为_,和 互为同分异构体的为_。 CH3CH2CH3 CH2=CHCH3 深度思考深度思考 解析同系物是结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的 有机物,分子通式相同,CH4和CH3CH2CH3、
12、、 同属于烷烃,互为同系物;CH2=CH2和CH2=CHCH3及 分子中都含 ,结构相似,且分子组成上相差1个或2个CH2原子 团,故互为同系物; 和CH2=CHCH3分子式相同(C3H6), 结构不同,故互为同分异构体。 2.写出C6H14所有有机物的结构简式:_ _ _。 CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 、 、 、 解析第一步:写出最长碳链(只写出了碳,氢原子根据“碳满四价”补 足),得到1种异构体:CCCCCC; 第二步:去掉最长碳链中1个碳原子作为支链(取代基),余下碳原子作为 主链,依次找出支链在主链中的可能位置(*表示取代基连接在主链上碳 的位置)。注意主链结构的对称性和等
13、同性: 和 ; 第三步,去掉最长链中两个碳原子作为支链(两个CH3),采用“定一移 二”法依次书写: 和 ; 第四步:最后用氢原子补足碳原子的四个价键。 故C6H14的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 、 、 、 (1)同系物判断的三个关键点 同:两种物质属于同一类物质。 似:两种物质结构相似。 差:两种物质分子组成上相差一个或多个CH2原子团。 (2)同分异构体的“一同”和“一不同” 一同:分子式相同相对分子质量必相同。 一不同:结构不同原子或原子团的连接顺序(或空间排列)不同。 归纳总结 (3)烷烃同分异构体书写技巧 返回 1.(2020山东德州一中检测)为了“蓝天工程”
14、的实施,许多公交车的燃 料都作了调整,现有公交车上标有“CNG(压缩天然气)”标志,说明其 燃料主要成分是 A.甲烷 B.乙醇C.苯 D.汽油 1235 随堂演练知识落实 4 解析CNG(压缩天然气)的主要成分为甲烷。 2.(2020黑龙江牡丹江第一高级中学检测)下列各图均能表示甲烷的分子 结构,其中能反映其真实存在状况的是 12354 解析分子的空间充填模型不仅表示分子的空间结构,还可以表示原子 的相对大小,因此最真实反映分子结构状况,故选D。 3.(2019山西太原期末)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 12354 解析碳原子之间可以相互结合形成碳链
15、(可带支链),也可形成碳环, 但每个碳原子都以4价的形式成键。故C项错误。 4.(2019山东德州第二中学期中)下列表示的物质中,属于烷烃的是 CH3CH2OHCH3(CH2)4CH3 C8H16CCl4 A. B.C. D. 12354 解析CH3CH2OH含有氧元素,不属于烷烃,不符合题意。 CH3(CH2)4CH3属于烷烃,符合题意; 不属于烷烃,不符合题意; 属于烷烃,符合题意; 属于烷烃,符合题意; 12354 分子式为C4H8,属于环烷烃,符合题意; C8H16不满足CnH2n2(n1),不属于烷烃,不符合题意; CCl4不为烷烃,不符合题意,因此属于烷烃的为,故选C。 12354
16、 5.(2020山东临沂一中月考)下列说法错误的是 化学性质相似的有机物是同系物 分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物 若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必是同系物 互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别,但化学性质必定相似 相对分子质量相同而结构不同的化合物互为同分异构体 石墨与金刚石化学式相同,结构不同,互为同分异构体 A. B.只有 C.只有 D.只有 12354 解析同系物结构相似,化学性质相似,但化学性质相似的物质不一 定是同系物,错误; 只有结构相似时,分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物才 是同系物,错误; 烃中碳、氢元素的质量分数相同,可能是同系物
17、也可能是同分异构体, 还可能是最简式相同的物质,错误; 互为同分异构体的物质,物理性质和化学性质可能都不相同,错误; 相对分子质量相同而结构不同的有机物不一定互为同分异构体,错误; 石墨与金刚石分子式相同,但结构不同,二者均为单质,互为同素异 形体,错误。 12354返回 1.目前已知化合物中数量、种类最多的是A族碳的化合物(有机化合物), 下列有关其原因的叙述中不正确的是 A.碳原子既可以跟自身,又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键 B.碳原子性质活泼,可以跟多种元素原子形成共价键 C.碳原子之间既可以形成稳定的单键,又可以形成双键和三键 D.多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支
18、链)及环,且链、环之 间又可以相互结合 课时对点练 123456789 10 题组一有机物中碳原子成键特点题组一有机物中碳原子成键特点 A组基础对点练 解析碳原子性质稳定,不易得电子也不易失电子,要形成8电子的稳定 结构,一般跟其他原子形成共价键,故B项错误。 123456789 10 2.(2019安徽淮北市第一中学月考)有关有机化合物中碳原子的成键特点, 下列说法错误的是 A.碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键 B.碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环 C.在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同 D.在正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形 123456
19、789 10 解析碳原子间可以形成碳链,也可以形成碳环,故B项错误。 3.(2019江苏苏州中学高一月考)下列说法中正确的是 A.CH3Cl是正四面体结构 B.CH2Cl2有两种结构 C.CHCl3只有一种结构,可以证明甲烷是正四面体结构 D.CCl4是正四面体结构 123456789 10 解析CH3Cl中C原子上连有不同的原子,为四面体结构,但不是正四面 体结构,A错误; 甲烷分子是正四面体结构,CH2Cl2只有一种结构,B错误; 无论甲烷分子是正四面体结构,还是平面正方形结构,CHCl3都不存在 同分异构体,C错误; CCl4中C原子连有四个相同的Cl原子,形成四个相同的化学键,分子的空
20、 间结构为正四面体结构,D正确。 123456789 10 4.(2019甘肃天水校级期末)下列物质不属于烷烃的是 A.CH4 B.CH2=CH2 C.C5H12 D.C9H20 123456789 10 解析链状烷烃的通式为CnH2n2,CH4、C5H12和C9H20分子中碳原子达 到饱和,都符合链状烷烃的通式,故A、C、D中的物质都属烷烃,B中 CH2=CH2的分子式为C2H4,不属于烷烃,故B符合题意。 题组二烷烃的组成与结构题组二烷烃的组成与结构 5.(2020辽宁本溪市高级中学月考)下列说法不正确的是 A.烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键 B.正丁烷的四个碳原子可以在同一条直线上
21、C.甲烷、乙烷、丙烷的结构都只有一种 D.任何烷烃分子不可能为平面结构 123456789 10 解析正丁烷分子中4个碳原子为锯齿形,不为直线形,故不在同一直线 上,因此B错误。 解析B项,同素异形体的研究对象为单质; C项,CH4分子中只有极性键,没有非极性键; D项,烷烃的化学性质相似,但有差异。 123456789 10 6.(2019湖南麓山国际实验学校月考)下列关于CH4、CH3CH3和 的叙述正确的是 A.均能用通式CnH2n2来表示 B.与所有烷烃互为同素异形体 C.它们都是烷烃,结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D.它们的性质完全相同 7.下列叙述正确的是 A.分子式相同
22、,各元素质量分数也相同的物质是同种物质 B.通式相同的不同物质一定属于同系物 C.分子式相同的不同物质一定互为同分异构体 D.同系物的性质完全相同 123456789 10 题组三同系物和同分异构体题组三同系物和同分异构体 解析分子式相同的物质,结构不一定相同,所以不一定是同种物质, 可能互为同分异构体,A错误; 通式相同的物质不一定是同系物,也可能是同分异构体或其他关系,B 错误; 分子式相同,结构不同,则互为同分异构体,C正确; 同系物的化学性质相似,物理性质有差异,D错误。 123456789 10 解析CH4、CH3CH3和CH3CH2CH3均只有一种结构,不存在同分异构体, A、B、
23、C错误; CH3CH2CH2CH3(正丁烷)与 (异丁烷)互为同分异构体,D正确。 8.(2019湖南武冈高一月考)下列有机物中,存在同分异构体的是 A.CH4 B.CH3CH3 C.CH3CH2CH3 D.CH3CH2CH2CH3 123456789 10 9.(2019山西祁县一中高一月考)下列说法中正确的是 A.H2和D2互为同位素 B. 和 互为同分异构体 C.正丁烷和异丁烷互为同系物 D. 和 是同一种物质 123456789 10 解析质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素,同 位素研究的对象是原子,而不是单质,H2和D2是单质,所以不是同位素, A错误; 是四面体结
24、构,没有同分异构体,所以 和 是 同一种物质,不是同分异构体,B错误; 123456789 10 正丁烷和异丁烷的分子式相同,结构不同,所以互为同分异构体,不是 同系物,C错误; 和 分子式相同,结构相同,所以 是同一种物质,D正确。 123456789 10 10.(2020辽宁省实验中学月考)由4个碳原子结合形成的5种有机化合物 (氢原子没有画出),如图所示。 123456789 10 (1)在如图所示的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳 单键,还可以形成_和_;不仅可以形成_,还可 以形成碳环。 (2)写出上述五种物质的结构简式和分子式: a._;_; 碳碳双键碳碳三键碳链
25、 CH3CH(CH3)CH3C4H10 123456789 10 b._;_; c._;_; d._;_; e._;_。 C4H8 CH3CH=CHCH3C4H8 CHCCH2CH3C4H6 C4H8 1.(2019山东营口高一期中)下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心 的正四面体结构的是 A.四个CH完全相同 B.CH4的一氯化物只有一种 C.在常温常压下,CH2Cl2为液体 D.CH2Cl2只有一种空间结构 12345678 B组综合强化练 解析无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,还是平面正方 形结构,CH4中的四个键的键角和键长都相等,A错误; 无论甲烷分子是以碳原子为中心的正
26、四面体结构,还是平面正方形结构, CH3Cl的空间结构都只有一种,B错误; 在常温常压下,CH2Cl2为液体,与结构无关,C错误; 若甲烷是平面正方形的结构,则CH2Cl2有两种结构:相邻或者对角线上 的氢原子被氯原子取代,而实际上,CH2Cl2只有一种空间结构,因此只 有CH4为正四面体结构才符合,D正确。 12345678 2.(2019北京师范大学东莞石竹附属学校月考)丁烷(分子式为C4H10)是家用 液化石油气的成分之一,也用作打火机的燃料,下列关于丁烷的叙述不 正确的是 A.在常温下,C4H10是气体 B.C4H10与CH4互为同系物 C.正丁烷和异丁烷分子式都为C4H10,两者的性
27、质完全相同 D.正丁烷中四个碳原子不在同一直线上 12345678 解析常温下,C4H10是气体,故A正确; C4H10与CH4都属于烷烃,结构相似,在组成上相差3个CH2原子团,二者 互为同系物,故B正确; 丁烷有CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)2(异丁烷)2种结构,性质不 完全相同,故C错误; 正丁烷分子中四个碳原子为锯齿形排布,不为直线形,故四个碳原子不 在同一直线上,故D正确。 12345678 3.(2020山东东营胜利第一中学月考)火炬中燃料的主要成分为丙烷。下列 有关丙烷的叙述不正确的是 A.丙烷属于烷烃 B.丙烷的球棍模型为 C.丙烷的结构简式为 D.丙
28、烷燃烧时将化学能转化为光能和热能 12345678 解析丙烷分子中,碳碳之间均为单键,符合通式CnH2n2(n为正整数), 属于烷烃,A项正确; 由图可知,丙烷的球棍模型正确,B项正确; 丙烷的结构简式为CH3CH2CH3,C项错误; 丙烷燃烧时将化学能转化为光能和热能,D项正确。 12345678 4.(2019山东广饶县第一中学高一月考)下列有关同系物的说法,错误的是 化学性质相似的有机物是同系物分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团的有机物是同系物若有机物中碳、氢元素的质量分数相 同,则它们必定是同系物若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为 正整数),则必为同系物 A. B.只有
29、C.只有 D.只有 12345678 解析同系物的结构相似,化学性质相似,但化学性质相似的有机物不 一定是同系物,如正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷( )的化学 性质相似,但它们互为同分异构体,错误; 结构相似,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物才互为 同系物,错误; 有机物中碳、氢元素的质量分数相同,它们可能是同分异构体,也可能 是最简式相同的有机物,错误; 12345678 两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数),不一定满足结构相似、 通式相同的条件,如乙烯(CH2=CH2)和环丁烷( ),错误。 故选A。 12345678 5.(2019山东济宁月考)下
30、列分子式只表示一种物质的是 A.C3H7Cl B.C3H6 C.CH2Cl2 D.C4H10 解析C3H7Cl可以是CH2ClCH2CH3或CH3CHClCH3,A项错误; C3H6可以是丙烯(CH2=CHCH3)或环丙烷( ),B项错误; CH2Cl2是二氯甲烷,只有一种结构,C项正确; C4H10可以是正丁烷或异丁烷,D项错误。 12345678 解析如果分子中存在CH3、CH2、 和 基团各最 少有一个,则分子中最少含有8个碳原子,C正确。 6.(2019广东广州第二中学检测)烷烃分子可看成由CH3、CH2、 和 等结合而成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种 基团,它所含碳原子数最少为
31、A.4 B.7C.8 D.9 12345678 (1)有机物甲的名称为_,有机物乙的名称为_,两者互为 _。 7.(2019福建厦门双十中学高一检测)下图表示页岩气中两种碳氢化合物 的球棍模型,试回答下列问题。 异戊烷新戊烷 同分异构体 12345678 解析根据有机物甲的球棍模型,可知其结构简式为 , 其名称为异戊烷。根据有机物乙的球棍模型,可知其结构简式为 ,其名称为新戊烷。 有机物甲和乙的分子式相同而结构 不同,所以二者互为同分异构体。 12345678 (2)有机物乙的一氯代物有_种,请你根据甲烷分子的结构推测,有机 物乙中最多有_个C原子在同一平面内。 1 3 12345678 解析
32、 分子中与“ ”相连的4个“CH3”中碳原子 等效,故其一氯代物有1种。根据CH4分子结构示意图可知,CH4分子中 最多有3个原子在同一平面内, 相当于CH4分子中的4个H原 子被4个“CH3”取代,所以最多有3个C 原子在同一平面内。 12345678 8.(2019四川石室中学高一检测)按要求回答下列问题: (1)乙烷的结构式为_。 解析乙烷的分子式为C2H6,其结构式为 。 12345678 (2)丙烷的结构简式为_。 解析丙烷的分子式为C3H8,其结构简式为CH3CH2CH3。 CH3CH2CH3 (3)分子中含有30个氢原子的饱和链状烷烃的分子式为_。 解析由饱和链状烷烃的分子式的通
33、式CnH2n2(n为正整数)可知,2n2 30,n14,其分子式为C14H30。 C14H30 12345678 (4)相对分子质量为58的饱和链状烷烃的结构有_种,分别写出它们的 结构简式:_。 解析由饱和链状烷烃的分子式的通式可知,14n258,n4,C4H10 的结构有2种,分别为CH3CH2CH2CH3和 。 2 CH3CH2CH2CH3、 12345678 (5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为_,其一氯代物只有一 种的同分异构体的结构简式为_。 返回 正戊烷 C(CH3)4 解析分子式为C5H12的直链烷烃为正戊烷,其一氯代物只有一种的同分 异构体是新戊烷,结构简式为C(CH3)4。 12345678