第10讲有机化合物的结构烷烃（学生版）高一化学辅导（人教版2019）

第10讲有机化合物的结构烷烃【内容导航】1．有机化合物的结构特点2．烷烃的结构3．烷烃的性质4．烷烃的同分异构体的书写方法一、有机化合物的结构特点1．有机化合物中碳原子的成键特点(1)甲烷中碳原子的成键特点碳原子的结构示意图为___________，碳原子的电子式为________，其最外层的_____个电子分别与_____个氢原子的电子形成了_____个C—H共价键。甲烷的分子式：________，电子式：___________，结构式：___________。(2)碳原子间的成键方式多样碳原子不仅能与其他原子形成______个共价键，而且碳原子之间也能形成共价键。碳原子之间可以形成________(__________)、________(__________)或________(__________)。(3)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________和________两种。直链支链链状结构环状结构(4)有机化合物的多样性①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。②含有相同碳原子数的有机物分子，因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。2．常见有机化合物结构的表示方法表示方法含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目。最简式(实验式)：乙烷C2H6最简式_______表示物质组成的各元素原子____________的式子。电子式：用“小黑点”或“小叉号”代替电子，表示原子________电子成键情况的式子。结构式：①用一条短线表示______________，省略______________；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型。结构简式CH3CH3将结构式中的________键、________键等省略，着重突出结构特点。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。空间填充模型①用不同体积的小球表示不同大小的原子；②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序。3．有机化合物(1)有机化合物①定义：有机化合物是指含_____元素的化合物。②有机化合物中一定含有________，常含有________元素，有的还含有氮、硫、磷、卤素等。③CO、CO2、碳酸盐、氰化物(如氰化钠NaCN)等虽然含有碳元素但为无机物。(2)有机物的性质①物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。②化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有________发生，因此有机反应化学方程式常用“________”，而不用“________”；很多反应需要在加热、光照或催化剂的条件下进行。【课堂探究】1．有人认为目前已知化合物中数量最多的是有机化合物，下列关于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，可以跟多数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，又可以形成稳定的双键和三键D．多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环，且链、环之间又可以相互结合2．两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_____________。【即学即练1】下列关于有机化合物中碳原子的成键特点及成键方式的理解正确的是()A．碳原子与碳原子之间只能形成单键B．碳原子只能与碳原子形成碳链，而不能形成碳环C．碳原子最外层有4个电子，通常与其他原子之间以共价键的形式形成化合物D．有机物中必定含有碳、氢两种元素【即学即练2】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()二、烷烃的结构1．烷烃的结构(1)甲烷的结构特点甲烷分子为________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C—H的长度和强度________，相互之间的夹角________。分子结构示意图：，球棍模型为，空间填充模型为。(2)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(3)烷烃结构的特点①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。②链状烷烃通式：________________。2．烷烃的表示方法(1)表示方法碳原子数(n)及表示n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷n＞10相应汉字数字＋烷，如十六烷(2)当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示。“正”表示直链，“异”表示，“新”表示。如C4H10的两种分子的命名：CH3CH2CH2CH3称为__________；称为___________。3．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。(2)同系物的判断方法：①同：两种物质属于________物质。②似：两种物质结构________。③差：两种物质分子组成上相差一个或多个________原子团。4．同分异构体(1)概念①同分异构现象：化合物具有相同的________，但具有不同________的现象。②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。(2)丁烷的同分异构体有________________________________（写结构简式）。【课堂探究】1．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5∶1的烷烃是________。2．某些有机化合物的分子模型如图所示。回答下列问题：(1)属于空间填充模型的是__________(填图中序号，下同)。

(2)表示同一种有机化合物的是____________。

(3)存在同分异构体的是__________。

(4)含碳量最低的是________，含氢量最低的分子中氢元素的质量百分含量是____________(保留三位有效数字)。

【即学即练1】下列物质属于烷烃的是________(填字母)。A．C2H4B．C3H4C．C4H8D．C5H12E．C7H14F．C9H20G．C11H24【即学即练2】下列有机物中和甲烷互为同系物的为________(填序号，下同)，和CH2CH2互为同系物的为________，和互为同分异构体的为________。①CH3CH2CH3②③CH2CH—CH3④⑤⑥三、烷烃的性质1．烷烃的物理性质(1)随分子中碳原子数增加，熔、沸点逐渐________；(2)随分子中碳原子数增加，状态由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为______态；(3)随分子中碳原子数增加，密度逐渐增大且均比水的密度______，难溶于水。(4)当碳原子数相同时，一般支链越多，沸点________。如沸点：正丁烷________异丁烷。2．烷烃的化学性质(1)稳定性：通常条件下与________、________或____________等强氧化剂不反应。(2)可燃性(氧化反应)：烷烃都能燃烧。CH4燃烧方程式：________________________________C3H8燃烧方程式：________________________________链状烷烃燃烧通式：________________________________________。(3)分解反应：烷烃在较高的温度下会发生分解。如：CH4eq\o(→,\s\up7(高温))C＋2H2，应用在石油化工生产中。(4)实验探究——甲烷和氯气的取代反应①实验操作：取两支试管，均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4和半试管Cl2。其中一支试管用铝箔套上，另一只试管放在光亮处。②实验现象：无光照时________________；光照时，试管内气体颜色________，试管壁出现__________，试管内液面________。③甲烷和氯气的混合气体在光照发生反应的化学方程式为：________________________________________________________________________________________________________________________________3．烷烃的取代反应(1)取代反应：有机物分子里的某些________________被其他________________所替代的反应。(2)甲烷与氯气的取代反应①反应原理：甲烷和氯气的取代反应为________反应，甲烷中的4个氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行。②反应产物：甲烷与氯气发生生成4种有机产物和HCl，其中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水，其中常温下除CH3Cl是气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体。(3)烷烃的取代反应在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体都可以发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应。【课堂探究】1．关于甲烷的下列叙述错误的是()A．在通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化C．甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机取代物都不溶于水2．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。若1molCH4与Cl2反应，待反应完成后测得四种有机取代物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗Cl2的物质的量为()A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol【即学即练1】液化石油气中含有丙烷，且丙烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A．丙烷在较高温度下会分解B．光照下能够与氯气发生取代反应C．丙烷与甲烷不是同系物D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色【即学即练2】实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()四、烷烃的同分异构体的书写方法1．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。C—C—C—C—Cb．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：甲基不能连在①位和④位上，否则会使碳链变长，②位和③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：②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。2．等效氢原子法判断同分异构体要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效；(2)连在同一碳原子上的甲基(—CH3)上的氢原子等效；(3)处于对称位置上的氢原子等效，如有两种等效氢，一氯取代产物有两种。【课堂探究】1．写出C6H14所有有机物的结构简式。2．试写出分子式为C4H9Cl的同分异构体。【即学即练1】下列烷烃的一氯代物只有一种的是 ()A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3C． D．【即学即练2】下列关于同分异构体的叙述中正确的是 ()A．新戊烷()的一氯代物有三种B．丙烷中七个氢原子被溴原子取代的产物有两种C．丁烷的二氯代物有7种D．C4H9Cl有5种结构【即学即练3】已知某烷烃分子中电子数为42。(1)该烷烃的分子式为____________。

(2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式。第10讲有机化合物的结构烷烃课堂检测姓名：__________1．目前已知化合物中数量、种类最多的是ⅣA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(可以带有支链)及环，且链、环之间又可以相互结合2．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3．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是()A．均能用通式CnH2n＋2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4．常温下，把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶内壁上有油状液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()A．5种B．6种C．4种D．3种5．下列化学反应中不属于取代反应的是()A．CH3CH2Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CHCl2＋HClB．CH3OH＋HCleq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋H2OC．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑D．CH3—CH2—Br＋H2Oeq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(△))CH3—CH2—OH＋HBr6．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是()A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C2H67．按要求回答下列问题：(1)丙烷的结构简式为_______________。(2)分子中含有30个氢原子的饱和链状烷烃的分子式为___________。(3)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：___________________________________。

第10讲有机化合物的结构烷烃同步练习A组基础巩固1．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2．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3．下列叙述正确的是()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4．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．正丁烷中四个碳原子不在同一直线上5．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6．下列关于烷烃性质的叙述正确的是()A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物7．在1.013×105Pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是()物质名称及结构简式沸点/℃正丁烷CH3(CH2)2CH3－0.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.0异戊烷27.8新戊烷C(CH3)49.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0A．在标准状况下，新戊烷是气体B．在1.013×105Pa、20℃时，戊烷都是液体C．烷烃随碳原子数的增加，沸点降低D．分子式为C5H12的烷烃的同分异构体中，随支链的增加，沸点降低8．下列反应属于取代反应的是()①CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋HCl②2HI＋Cl2=2HCl＋I2③CO＋2H2eq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OH④CH3CH2CN＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))＋HCl⑤CH3CH2OH＋HBreq\o(→,\s\up7(△))CH3CH2Br＋H2OA．①②B．①②③④C．①④⑤ D．②④⑤9．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。写出上述五种物质的结构简式和分子式：a．____________；_____________；b．____________；_____________；c．____________；______________；d．__________；______________；e．____________；____________。10．某课外活动小组利用如图所示装置探究CH4和Cl2的反应，据题意，回答下列问题：(1)CH4和Cl2发生反应条件是________，若用日光直射，可能会引起________，假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：________________________。(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1，则得到的产物为________(填字母)。A．CH3ClHCl B．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2 D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________(填字母)。A．升高B．降低C．不变 D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到____________________。(5)右端玻璃管的作用是__________________。B组综合强化1．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C—H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2．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()A．4B．7