有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构课件0

第七章有机化合物第一节认识有机化合物第1课时有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构课前自主学习学习任务一有机化合物中碳原子的成键特点任务驱动:人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种,其中绝大多数都是有机化合物,有机化合物为什么如此繁多?1.有机化合物和烃2.碳原子的结构特点和成键特点【想一想】结合如图显示的4个碳原子相互结合的几种方式,分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因?提示:碳原子之间以单键、双键或三键相连,多个碳原子可以连接成链状或环状,链和环也可相连,这都是造成有机物种类繁多的原因。学习任务二烷烃的结构任务驱动:通过甲烷的结构式,我们可以知道甲烷分子中原子的连接顺序。那么这些原子有着怎样的空间位置关系呢?1.甲烷的分子结构(1)结构特点以_______为中心,4个氢原子位于四个顶点的_________立体结构。在CH4分子中4个C—H键完全等同,两个碳氢键间的夹角均为__________。碳原子正四面体109°28′(2)表示方法2.烷烃的结构(1)结构特点:(2)命名:①碳原子个数不同时甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸丙烷辛烷十八烷②当碳原子数相同时,用正、异、新来区别如CH3CH2CH2CH2CH3称为_______,称为_______,

称为_______。正戊烷异戊烷新戊烷(3)同系物:结构相似,分子组成上相差一个或假设干个CH2原子团的化合物互称为同系物。如CH3CH3和CH3CH2CH3、CH2﹦CH2和CH3CH﹦CH2。(4)同分异构现象、同分异构体: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_____________的化合物互称为同分异构体。①特点:_______相同,_____不同,性质可能相似也可能不同。②转化:同分异构体之间的转化是_____变化。分子式结构同分异构现象分子式结构化学【做一做】有以下结构的物质,属于同分异构体的为_________(填序号)。①O2与O3②16O、17O与18O

④⑦探究任务一有机化合物及其结构特点【实验情境】含有碳元素的化合物都是有机物吗?课堂合作探究【问题探究】1.有机物和烃的概念(1)含有碳元素的物质都是有机物吗?提示:不一定,以组成中是否含有碳元素为标准来将化合物划分为有机物和无机物,有一定的局限性。如CO、CO2、碳酸盐(如Na2CO3)、碳酸氢盐(如NaHCO3)等物质虽然含有碳元素,但它们的组成和性质具有无机物特点,一般将它们称作无机物。因此,有机物一定含碳元素,含碳元素的物质不一定都是有机物。(2)含碳、氢两种元素的物质都是烃吗?提示:只含碳、氢两种元素的有机物才是烃,如果除这两种元素之外还含有其他元素,那么一定不是烃。(3)烃一定是有机物吗?有机物一定是烃吗?提示:烃一定含有碳元素,所以一定是有机物;但有机物不一定是烃,因为有机物还可以含有氧、氮、硫、磷、卤素等其他元素。2.有机化合物的结构特点(1)碳原子的成键方式与分子空间构型的关系(2)常见有机化合物分子的空间构型①四面体形:CH4、CH3Cl、CCl4(5个原子不在同一平面上)。②平面形:CH2﹦CH2(6个原子位于同一平面上)、苯(12个原子位于同一平面上)。③直线形:CH≡CH(4个原子位于同一直线上)。3.迁移应用有机物的结构简式可以表示碳原子之间的连接顺序,能否表示分子的实际结构?试举例说明。提示:不能。如从结构简式看,CH3CH2CH2CH3中的碳链是直线形的,而实际上是锯齿形的。【探究总结】有机物分子结构的表示方法【探究训练】(2021·济南高一检测)以下说法正确的选项是 ()A.含有10个中子的氧原子核素符号B.CH3CH2CH2CH2CH3和互为同素异形体C.和互为同分异构体D.乙烯的球棍模型:【解析】选D。含有10个中子的氧原子核素符号,A错误;CH3CH2CH2CH2CH3和分子式相同,但是结构不同,互为同分异构体,B错误;和相当于甲烷中的2个氢原子被2个—CH3取代,而甲烷是正四面体结构,4个氢原子的关系是等同的,那么分子式相同,结构相同,所以和是同一种物质,C错误;乙烯为平面结构,所以乙烯的球棍模型为,D正确。【补偿训练】以下化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是 ()【解题指南】(1)结合原子核外电子排布方式分析所涉及原子能形成的共价键数目;(2)原子最外层到达2或8个电子才能稳定。【解析】选B。C、Si能形成4个共价键,N能形成3个共价键,而O、S能形成2个共价键,可以看出B项中碳原子成键不合理。探究任务二同系物与同分异构体【实验情境】甲烷属于最简单的有机物,有其特殊的结构。【问题探究】1.同系物结构与性质(1)同系物的组成元素一定相同吗?组成元素相同的有机物一定是同系物吗?提示:同系物的结构相似,分子组成上相差一个或假设干个CH2原子团,故组成元素相同。组成元素相同的有机物其结构不一定相似,故不一定是同系物。(2)符合通式CnH2n+2的含不同碳原子个数的烃一定是同系物吗?提示:因为烷烃中每个碳原子都到达饱和,所以必须都符合通式CnH2n+2。符合这个通式的含有不同碳原子个数的烃,一定是同系物。(3)CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物?为什么?提示:不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或假设干个CH2原子团,一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同,属于同分异构体。(4)互为同系物的物质,其物理性质和化学性质相同吗?提示:互为同系物的物质,结构相似,分子组成上相差一个或假设干个CH2原子团,属于同一类物质,其化学性质相似,但物理性质不同。2.同分异构体(1)相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗?提示:不一定。相对分子质量相同的物质,分子式不一定相同,如CO、N2、C2H4相对分子质量相同,均为28,但它们的组成不同,分子式不同,不属于同分异构体。(2)C5H12的结构有________种,其结构简式分别为________。

提示:有三种结构,分别为CH3CH2CH2CH2CH3、、C(CH3)4。【探究总结】突破“同系物〞“同分异构体〞1.同系物判断的三个关键点(1)“同〞——互为同系物的物质必须属于同一类物质,具有相同的通式。(2)“似〞——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。(3)“差〞——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2.判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数既可能相同,也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别:同系物结构相似,组成不同,分子式不同;同分异构体分子式相同,结构既可能相似,也可能不相似。3.同系物判断的几个“一定〞和“不一定〞(1)同系物在分子组成上一定相差一个或假设干个CH2原子团;但在分子组成上相差一个或假设干个CH2原子团的有机物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式,但具有同一通式的有机物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似,但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。4.简单烷烃的同分异构体数目烷烃分子组成越复杂,同分异构体越多,如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体,C4H10有2种同分异构体,C5H12有3种同分异构体。【拓展提升】烷烃同分异构体的书写方法书写烷烃同分异构体一般采用“减链法〞,即主链逐步缩短,支链上碳原子的数目、支链的数目和位置有序变化(1号碳原子上不可能连支链),可概括为“四步骤、五要点〞。例如,①CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3的结构式只有1种。【典例】有以下结构的物质:①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ④⑤ ⑥⑦其中,属于同系物的是____________;属于同分异构体的是____________;属于同种物质的是____________。

A.①②

B.②③

C.③④⑤⑥⑦

D.①③ E.③④⑤⑦

F.④⑥【解析】7种物质均为烷烃,假设碳原子数不同,那么互为同系物;假设碳原子数相同,而结构不同,那么互为同分异构体;假设碳原子数相同,且结构也相同,那么为同一种物质。7种物质的分子式分别为①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物;①②结构相同,属于同种物质,④⑥结构相同,属于同种物质;③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。答案:BDEAF【探究训练】1.互称为同分异构体的物质不可能 (

)A.具有相同的相对分子质量B.具有相同的结构C.具有相同的通式 D.具有相同的分子式【解析】选B。依据同分异构体的概念分析判断,具有相同分子式、不同结构的化合物互称为同分异构体,即同分异构体的分子式相同、结构不同、物理性质不同、不同类时化学性质不同。互为同分异构体的物质,分子式相同,一定具有相同的相对分子质量,故A不符合题意;互为同分异构体的物质,分子式一定相同、结构一定不同,故B符合题意,D不符合题意;互为同分异构体的物质,分子式相同,一定具有相同的通式,故C不符合题意。2.(2021·银川高一检测)以下说法正确的选项是 ()A.分子组成相差1个或假设干个CH2原子团的物质互称为同系物B.相对分子质量相同的有机物是同分异构体C.碳原子之间只以单键相结合的烃为烷烃D.分子式相同,结构相同的有机物一定是同一种物质【解析】选D。同系物必须是结构相似,在分子组成上相差一个或假设干个CH2原子团的物质。结构相似即强调必须是同一类有机物,才能互称同系物;相对分子质量相同的有机物不一定存在同分异构关系,如C10H8与C9H20的相对分子质量都是128,显然它们之间无同分异构关系,所以化合物之间要存在同分异构关系,就必须具有相同的分子式。【补偿训练】(2021·太原高一检测)如图中的小球代表碳原子,棍代表碳碳单键,每个碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合,那么两分子的关系为 ()A.同系物 B.同分异构体C.同位素 D.同素异形体【解析】选B。由图示知,(1)(2)的分子式都为C4H10,但碳骨架不同,即结构不同,故互为同分异构体。1.(2021·太原高一检测)碳原子的不同结合方式使有机物种类繁多,以下碳原子的结合方式中错误的选项是 ()【解析】选C。题中A为丁烷、B为2-甲基丙烷、D为环丁烷,碳原子都可形成4个共价键,而C中碳原子形成5个共价键,不符合碳原子的成键特点。课堂素养达标2.以下结构中表示的物质是烷烃的是 (

)A.CH3OH

B.CH2﹦CH2C. D.【解析】选C。烷烃是由碳和氢两种元素组成,A错;烷烃呈链状,且每个碳原子都到达饱和,连着4个原子,B、D错。3.(2021·昌平高一检测)以下各组物质中,属于同分异构体的是 ()A.和B.H2N—CH2—COOH和H3C—CH2—NO2C.CH3—CH2—CH2—COOH和H3C—CH2—CH2—CH2—COOHD.CH3CH2OH和HCOOH【解析】选B。和的分子式不同,所以不是同分异构体,故A错误;H2N—CH2—COOH和H3C—CH2—NO2的分子式相同,结构不同,所以互为同分异构体,故B正确;CH3—CH2—CH2—COOH和H3C—CH2—CH2—CH2—COOH的分子式不同,所以不是同分异构体,故C错误;CH3CH2OH和HCOOH的相对分子质量相同,但分子式不同,所以不是同分异构体,故D