第七章 第一节 第1课时 碳原子的成键特点　烷烃的结构 【人教版高中化学 必修第二册 】

1、第1课时碳原子的成键特点烷烃的结构核心素养发展目标1.知道有机化合物分子具有的空间结构，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。随堂演练知识落实课时对点练内容索引一、有机化合物中碳原子的成键特点二、烷烃的结构三、同系物同分异构体一、有机化合物中碳原子的成键特点1.甲烷的分子结构甲烷的分子结构碳原子的结构示意图为 ，其最外层的 个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个CH共价键。甲烷的分子式： ，电子式： ，结构式： 。4C

2、H42.有机化合物中碳原子的成键特点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有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键。可以形成碳碳单键(_)、碳碳双键( )或碳碳三键(CC)。(2)有机物碳骨架的基本类型多样多个碳原子之间可以结合成 ，也可以结合成 ，构成有机物_或 的碳骨架。如下图：直链支链链状结构碳链碳环链状环状(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。3.探究以碳为骨架的有机物种类繁多的原因探究以碳为骨架的有机物种类繁多的原因(以分子中含以分子中含4个碳原子的个碳

3、原子的有机物为例有机物为例)(1)根据碳原子的4价键原则，可将下图中碳原子的价键用氢原子补齐，试在各模型下面的横线上写出各物质的分子式。C4H10C4H10C4H8C4H8C4H8C4H6C4H6C4H8C4H8(2)根据(1)中各物质的分子式，用序号填空。分子式相同的物质有：和 ；和 ；和 。(3)分子中含4个碳原子的碳氢化合物除(1)中所列的9种外，你还能列举出其他可能的类型吗？答案CH2=CHCH=CH2、CHCCCH等判断正误(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

4、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()应用体验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个电子，可以形成4个共价键，比氮、氧、氢或卤素原子所成价键都要多。(2)

5、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。归纳总结归纳总结返回二、烷烃的结构1.甲烷分子的空间结构甲烷分子的空间结构(1)甲烷的分子结构示意图与分子结构模型球棍空间填充(2)甲烷分子的结构特点甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了 的空间结构。分子中碳原子位于 ，4个氢原子分别位于 。分子中的4个CH的长度和强度 ，相互之间的夹角 。正

6、四面体正四面体的中心4个顶点相同相等2.几种常见的烷烃几种常见的烷烃烷烃乙烷丙烷正丁烷分子式_结构式 结构简式_C2H6C3H8C4H10CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH33.烷烃烷烃(1)定义只含有 和 两种元素，分子中的碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为 。碳氢单键烷烃(2)习惯命名法以烷烃分子中碳原子数命名，碳原子数(n)及表示如下：碳原子数(n)及表示n1012345678910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当碳原子数n相同，结构不相同

7、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 。(3)通式如果链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是 ，其分子式可用通式 表示。正丁烷异丁烷2n2CnH2n2(n1)判断正误(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(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()应用体验1.下列物质

8、一定属于烷烃的是_(填字母)。A.C2H4B.C3H4C.C4H8D.C5H12E.C7H14F.C9H20G.C11H24DFG2.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为_。相对分子质量为58的链状烷烃为_。(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_。C8H18C4H10CH4C3H8C5H12有机物的表示方法有机物的表示方法归纳总结归纳总结种类实例含义分子式CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目最简式乙烷(C2H6)的最简式为CH3表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；由

9、最简式可求最简式量电子式 用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式 能反映物质的结构；表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构结构简式CH3CH3将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)空间填充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序返回三、同系物同分异构体1.同系物同系物(1)概念： 相似，在分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。(

10、2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。2.同分异构体同分异构体(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互称为同分异构体。CH2结构分子式结构(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 、 。(3)同分异构体种数随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的种数也就 。甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有2种，戊烷有 种，己烷有5种，而癸烷有75种。C4H10CH3CH2CH2CH3越多3(4)性质互为同分异构体的物质的性质有差异，如正丁烷和异丁烷的熔点、沸点 。3.烷烃同分异构体的书写烷烃同分异构体的书写(

11、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的同分异构体为例)a.将分子中全部碳原子连成直链作为主链。CCCCC不同b.从主链一端取下一个碳原子作为支链(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，

12、C5H12共有3种同分异构体，分别为CH3CH2CH2CH2CH3、和 。判断正误(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()深度思考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_。CH3CH2

13、CH3 CH2=CHCH3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、 、 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：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

14、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所有有机物的结构简式有CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 、 、。归纳总结归纳总结(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

15、)不同。返回随堂演练知识落实1.下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型。下列说法正确的是A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B.CH4、CCl4都是正四面体结构C.CH4和CCl4中的化学键完全相同D.CH4、CCl4的结构相同，性质也相同123452.(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12345解析分子的空间填充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，因此能反映甲烷真实的存在状况，故选D。123453.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错误的是解析碳原子之间可以相互

16、结合形成碳链(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.下列表示的物质中，属于链状烷烃的是CH3CH2OHCH3(CH2)4CH3 12345C8H16CCl4A. B.C. D.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互为同系物分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物若烃中碳、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12345解析同系物

17、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原子团的有机物才互为同系物，错误；烃中碳、氢元素的质量分数相同，可能互为同系物也可能互为同分异构体，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，结构不同，二者均为单质，互为同素异形体，错误。12345返回课 时 对 点 练基础对点练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)

18、，下列有关其原因的叙述不正确的是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(可以带有支链)及环，且链、环之 间又可以相互结合123456789 101112131415 1617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 101112131415 16172.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

19、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123456789 101112131415 1617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.下列说法错误的是A.含有相同碳原子数的有机物只有一种结构B.形成碳碳双键的两个碳原子共用2对电子C.含有两个C原子和两个H原子的有机物其结构式为HCCHD.分子式为C2H4，且含有碳碳双键的有机物的结构式为123456789 101112131415 1617题组二烷烃的组成与结构题组二烷烃的组成与结构4.下列物质不属于烷烃的是A.

20、CH4 B.CH2=CH2C.C5H12 D.C9H20123456789 101112131415 1617解析链状烷烃的通式为CnH2n2，CH4、C5H12和C9H20分子中碳原子均达到饱和，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分子中含有碳碳双键，不属于烷烃，故B符合题意。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.正戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上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 101112131415 1617解析正戊烷分子中5个碳原子为锯

21、齿形，不为直线形，故不在同一直线上，因此B错误。6.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123456789 101112131415 1617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。7.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的一氯代物只有一种C.在常温常压下，CH2Cl2为液体D.CH2Cl2只有一种空间结构12345678

22、9 101112131415 1617123456789 101112131415 1617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。题组三同系物和同分异构体题组三同系物和同分异构体8.下列叙述正确

23、的是A.分子式相同，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 101112131415 1617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 101112131415 16179.下列有机物中，存在同分异构体的是A.CH4 B.CH3CH3C.CH3CH2CH

24、3 D.CH3CH2CH2CH3123456789 101112131415 1617解析CH4、CH3CH3和CH3CH2CH3均只有一种结构，不存在同分异构体，A、B、C错误；CH3CH2CH2CH3(正丁烷)与 (异丁烷)互为同分异构体，D正确。10.下列说法正确的是A.H2和D2互为同位素123456789 101112131415 1617B. 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，所以不互为同位素，A错误；123456789 10111213

25、1415 1617是四面体结构，没有同分异构体，所以 和 是同一种物质，不互为同分异构体，B错误；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，不互为同系物，C错误；123456789 101112131415 1617 和 分子式相同，结构相同，所以是同一种物质，D正确。11.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C4H10，两者的性质完全相同D.丁烷有两种同分异构体综合强化练123456789 101112131415 161

26、7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。123456789 101112131415 161712.(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.丙烷燃烧时将化学能转化为光能和热能123456789 101112131415 1617解析丙烷分子中，碳碳之间均为单键，符合通式CnH2n

27、2(n为正整数)，属于烷烃，A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。123456789 101112131415 161713.下列分子式只表示一种物质的是A.C3H7Cl B.C3H6 C.CH2Cl2 D.C4H10123456789 101112131415 1617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。14.(2020江苏启东中学月

28、考)已知化合物A(C4Si4H8)与立方烷的分子结构相似，如图：下列关于化合物A和立方烷的说法正确的是A.化合物A和立方烷为同分异构体B.立方烷分子中所含碳原子“饱和”，因此 立方烷属于烷烃C.等物质的量的化合物A和立方烷，完全燃烧消耗氧气的物质的量不相等D.化合物A的一氯代物有2种，立方烷的二氯代物有3种123456789 101112131415 1617解析化合物A和立方烷的分子式不相同，不为同分异构体，A错误；立方烷分子式为C8H8，不满足通式CnH2n2，立方烷不为烷烃，B错误；123456789 101112131415 16171 mol化合物A完全燃烧产物为CO2、SiO2和H2O，需要氧气为10 mol,1 mol立方烷完全燃烧耗氧也为10 mol，两者相等，C错误；化合物A分子中有两种位置的H原子，因此一氯代物有2种结构，立方烷的二氯代物的氯原子可以占据同一边上