高中化学 3.1.2有机化合物的结构特点 鲁科版必修2

1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,1,2,1.有机化合物的结构特点 (1)烃:仅由C、H两种元素组成的有机化合物,又叫碳氢化合物。甲烷是组成最简单的烃。 (2)甲烷的组成与结构,目标导航,预习导引,1,2,3)有机化合物的结构特点 每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。 碳原子与碳原子之间可以形成单键( )、双键( )或叁键(CC)。 碳原子彼此之间可以以共价键构成碳链或碳环。 (4)烷烃是指分子中碳原子跟碳原子之间都以单键结合成链状,碳原子剩余的价键都被氢原子所饱和形成的烃。 预习交流1 有机化合物的结构式、结构简式能否表示有机化合物的空间结构? 答案:不能,有机物的结构式、结构简式只

2、能表示分子内部原子间形成化学键的情况,而不能表示分子的空间构型,目标导航,预习导引,1,2,2.同分异构现象和同分异构体 (1)定义 同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象。 同分异构体:具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 (2)规律 有机化合物分子中的碳原子越多,它的同分异构体数目就越多。 (3)同分异构现象与有机化合物种类的关系 在有机化合物中,同分异构现象非常普遍,这是有机化合物结构多样性的表现之一,有机化合物结构的多样性是导致有机化合物种类繁多、数量巨大的主要原因,目标导航,预习导引,1,2,4)正丁烷和异丁烷的比较,预习交流2 分子中含碳原子数为14的烷烃都

3、有同分异构体吗? 答案:CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3没有同分异构体,只有C4H10有两种同分异构体,即CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3,问题导学,即时检测,一,二,一、烷烃的结构、性质与命名 活动与探究 思考1.请你利用球、棍连接出CH4、C2H6、C3H8、C4H10的球棍模型,分别写出它们的结构简式。通过分析对比你能归纳出烷烃的通式吗? 答案:CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3或 或(CH3)2CHCH3。烷烃的通式:CnH2n+2。 思考2.观察烷烃分子的球棍模型,每个碳原子与其他原子形成什么样的几何构型? 答案:四面体,其中甲

4、烷分子的几何构型为正四面体,问题导学,即时检测,一,二,思考3.结构决定性质,烷烃的化学性质与甲烷极其相似,请你利用烷烃的通式写出烷烃燃烧的化学方程式,及烷烃与Cl2反应的化学方程式(只写第一步反应)。 思考4.你能写出下列烷烃的名称吗?C5H12、C6H14、C7H16、C8H18、C9H20、C10H22、C11H24、C18H38。 CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4。 答案:戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十八烷;正戊烷、异戊烷、新戊烷,问题导学,即时检测,一,二,迁移与应用 例1下列有关烷烃的叙述中,不正确的是() A.在烷烃分子

5、中,所有的化学键都为单键 B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应 C.烷烃的分子通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃 D.随着分子中碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高 解析:烷烃分子中的碳碳键、碳氢键均为单键,且烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应,这是烷烃的结构特征和反应特征,故A、B正确;由于烷烃分子的通式CnH2n+2中的C原子的价键已达饱和,所以符合CnH2n+2的有机物只可能为烷烃,故C错误;由于随着分子中C原子数的增加,烷烃的相对分子质量逐渐增大,其熔、沸点逐渐升高,故D正确。 答案:C,问题导学,即时检测,一,二,迁移训练1火星表面有一层主要成分是

6、烷烃气体的“火星雾气”,而这些气体正是由一种叫“产烷生物”的火星生命持续不断释放出来的。以下有关“火星雾气”的说法中,错误的是() A.“火星雾气”一定能使酸性高锰酸钾溶液退色 B.“火星雾气”是很好的燃料 C.光照条件下,“火星雾气”一定能与氯气发生取代反应 D.“火星雾气”主要含两种元素 解析:“火星雾气”的主要成分是烷烃,烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液退色,A错;烃可以燃烧,B对;光照条件下,烷烃能与氯气发生取代反应,C对;烷烃中一定含有C、H两种元素,D对。 答案:A,问题导学,即时检测,一,二,1.有机物的常见表示方法 (1)分子式:分子式能够表明该物质的组成元素及分子内的不同原子个数。

7、如乙烷的分子式为C2H6。 (2)实验式:又叫最简式,实验式只能表明该物质的组成元素及其分子内的原子个数比。如乙烷的实验式为CH3。 (3)结构式:用短线()表示原子所形成的共价键进而表示物质结构的式子。如 丙烷的结构式为 。 (4)结构简式:将结构式中的“CH”和“CC”中的短线()部分或全部省略简化后而得到的式子。如丙烷的结构简式为CH3CH2CH3或者CH3CH2CH3,问题导学,即时检测,一,二,特别提示:碳原子间都以单键互相连接成链状,且碳原子的其余价键全部被氢原子饱和的烃才是烷烃。若碳原子间全以单键连成环状的烃,则称为环烷烃。 2.烷烃的结构特点 (1)每个碳原子形成四个共价单键,

8、且碳原子之间以单键相互结合成链状。 (2)在碳原子的四个键中,除了碳碳单键外,其余的价键被氢原子饱和。 (3)由丙烷和丁烷分子的球棍模型可知,烷烃分子中的碳原子数超过3个时,碳原子并不是在同一直线上,而是呈锯齿状。 (4)烷烃的通式:结合甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的分子组成可得烷烃的分子通式为CnH2n+2(n1),相邻烷烃在分子组成上相差一个“CH2”原子团,问题导学,即时检测,一,二,3.烷烃的习惯命名法 (1)通常按分子中含有的碳原子数来命名,称为“某烷”。从含一个碳原子开始,随着碳原子数的增加依次为(十个碳原子以下)甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷;十个碳以上时,直接用碳原子数目来

9、表示,如十一烷。 (2)烷烃的某些同分异构体可以用正、异、新来命名。如戊烷的同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷,问题导学,即时检测,一,二,4.烃的物理性质 (1)烃均不溶于水,密度比水小。 (2)随着分子中碳原子数的增多,烃的状态为气态液态固态,即熔、沸点逐渐升高。 (3)分子中碳原子数相同的烃,支链数越多,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷异戊烷新戊烷。 特别提示:通常情况下,气态烃分子内的碳原子数一般不多于4个,但新戊烷为气体,问题导学,即时检测,一,二,二、同分异构体 活动与探究 利用球、棍连接一下C5H12的结构,看一看你能连接出几种情况?写出它们的结构式和结构简式,问题导学,即时检测

10、,一,二,迁移与应用 例2下列互为同分异构体的是() B.异戊烷和新戊烷 D.甲烷和乙烷 思路点拨:同分异构体的分子式相同,但结构不同。 解析:同分异构体是分子式相同而结构不同的有机物。A、D中的两种物质的分子式不同,C中是同种物质,B符合。 答案:B,问题导学,即时检测,一,二,迁移训练2一种烷烃对应一种分子式,一种分子式是否对应一种烷烃? 答案:不一定。如果烷烃有同分异构体,一种分子式就不止对应一种烷烃;有几种同分异构体就对应几种烷烃,问题导学,即时检测,一,二,1.简单烷烃同分异构体的书写技巧:遵循“主链由长到短,支链由繁到简”的原则,正确给主链碳原子编号,并且把握住其对称性,以免重复;

11、而且甲基(CH3)只能从2号碳开始出现,乙基(CH2CH3)只能从3号碳开始出现,以此类推。 2.烃的一元取代产物同分异构体的书写方法: (1)对于烃的一元取代产物的判断可用“等效氢”法,所谓“等效氢”就是位置等同的氢原子。烃中等效氢原子有几种,其一元取代产物就有几种。 (2)等效氢原子的判断方法: 连在同一碳原子上的氢原子等效。 连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。 处于对称位置上的氢原子等效,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,6,1.下列叙述能说明甲烷分子是正四面体形而不是平面正四边形的是() 甲烷分子里4个CH键的键长相等 甲烷分子里任意两个CH键之间的夹角都相等 一氯甲烷没有同

12、分异构体 二氯甲烷没有同分异构体 A.B.C.D. 解析:要说明甲烷分子的空间构型是正四面体而不是平面正四边形,应注意找出两者的共性和差异性,说明甲烷分子具有正四面体的特征才具有说服力。键长相等、一氯代物没有同分异构体是二者的共性,任意两个CH键之间的夹角相等是正四面体结构的特征,平面正四边形结构中任意两个CH键之间的夹角有的是90,有的是180;平面正四边形结构的二氯代物有邻位和间位两种同分异构体,而正四面体形的结构无同分异构现象,故符合题意。 答案:B,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,6,2.下列物质中,属于烷烃的是() 答案:D,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,6,3.下

13、列分子式表示的不一定是纯净物的是() A.CH4B.C3H8C.CH2Cl2D.C7H16 解析:烷烃中从丁烷开始出现同分异构体,故CH4和C3H8都是纯净物;CH4的结构是正四面体形,故CH2Cl2是纯净物;从C4H10开始存在同分异构现象,故C7H16不止代表一种物质。 答案:D,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,6,4.同分异构现象是有机化学中的一种普遍现象,下列有关同分异构体的叙述中正确的是() A.分子式相同而结构不同的有机化合物互称同分异构体 B.组成成分相同而结构不同的物质互称同分异构体 C.互为同分异构体的物质性质相同 D.互为同分异构体的物质物理性质相同 答案:A,1,2,3,4,5,6,问题导学,即时检测,5.有下列几组物质: B.甲烷和己烷 C.红磷和白磷 D.正丁烷和异丁烷 其中,属于同分异构体的是;属于同位素的是;属于同素异形体的是;属于同一种物质的是。5.有下列几组物质,1,2,3,4,5,6,问题导学,即时检测,解析:利用同位素、同素异形体、同分异构体的概念即可解答。 答案:D、FACE,1,2,3,4,5,6,问题导学,即时检测,6.写出下列各烃的分子式。 (1)烷烃B的分子中含有200个氢原子。 (2)已知在标准状况下