高中 化学 必修 第二册 第七章 有机化合物《第一节 第1课时 碳原子的成键特点 烷烃的结构》教学设计

第一节认识有机化合物第1课时碳原子的成键特点烷烃的结构[学习目标]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化合物中碳原子的成键特点。2.认识烷烃的组成及结构，了解有机化合物的多种表示方法。任务一有机化合物中碳原子的成键特点1．甲烷的分子结构碳原子的结构示意图为，其最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H共价键。甲烷的分子式：CH4，电子式：，结构式：。2．有机化合物中碳原子的成键特点[交流研讨](1)有机化合物中每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。下图中碳原子的其余共价键均与氢原子相连。写出各物质的分子式。提示：①C4H10②C4H8③C4H6(2)探究有机物分子中碳原子之间的成键方式：可形成单键、双键和三键(—C≡C—)。碳原子间仅形成单键的是________(填序号，下同)，碳原子间存在双键的是________，碳原子间存在三键的是________。提示：①②⑦⑧③④⑤⑥(3)探究有机物分子中的碳骨架：多个碳原子之间可结合成碳链，也可结合成碳环。碳原子之间结合成碳链的是________(填序号，下同)，结合成碳环的是________。有机物碳骨架无支链的是________，碳骨架有支链的是________。提示：①②③④⑤⑥⑦⑧①③④⑤⑥②eq\a\vs4\al()有机化合物中碳原子的成键特点1．目前已知化合物中数量、种类最多的是第ⅣA族碳的化合物(有机化合物)，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答案：B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。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()答案：C解析：碳原子之间可以相互结合形成碳链(可带支链)，也可形成碳环，但每个碳原子都形成4个共价键。故C项错误。任务二烷烃的结构1．甲烷的结构(1)甲烷的空间结构甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角均为109°28′。(2)甲烷的分子结构示意图和分子结构模型2．烷烃的结构(1)烷烃的定义只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，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，也称为烷烃。(2)烷烃的习惯命名(n：碳原子个数)n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n＞10用汉字数字代表，如C11H24：十一烷[交流研讨]填空并回答问题。烷烃乙烷丙烷丁烷分子式________C3H8________结构式________结构简式CH3CH3______________________________提示：C2H6C4H10CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3(1)结合乙烷、丙烷、丁烷的分子式，归纳这类有机物组成元素特点。提示：仅有C、H两种元素组成。(2)结合乙烷、丙烷、丁烷的结构式，从碳原子的成键特点、碳骨架两个角度归纳这类有机物的分子结构特点。提示：碳原子之间都以单键相连，形成链状结构。(3)结合乙烷、丙烷、丁烷的分子式，归纳这类有机物分子式的通式。提示：CnH2n＋2(n≥1)。(4)下列表示的物质中，与表中有机物属于同一类的是________(填序号)。①CH3CH2OH②CH3(CH2)4CH3提示：②④1．以下结构表示的有机物属于链状烷烃的是()A．CH3OH B．CH2=CH2答案：C解析：A.烷烃不含O元素，故其不能表示烷烃，故A错误；B.烷烃不含碳碳双键，故其不能表示烷烃，故B错误；C.其中不含O原子，不含碳碳双键，不含环状结构，符合链状烷烃的结构特征，故其可以表示链状烷烃，故C正确；D.链状烷烃不含环状结构，故其不能表示链状烷烃，故D错误；故答案为C。2.下面是4个碳原子相互结合的6种方式(氢原子没有画出)，其中符合通式CnH2n＋2的是()A．②③B．①⑤C．②③④D．①⑤⑥答案：B解析：符合通式CnH2n＋2的是链状烷烃，链状烷烃不含双键、三键和碳环；①⑤不含双键和碳环，属于链状烷烃，②③④含有双键，⑥含有碳环。3．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________。答案：(1)C8H18C4H10(2)CH4C3H8C5H12有机物的表示方法种类实例含义分子式C2H6可反映出一个分子中原子的种类和数目eq\a\vs4\al()续表种类实例含义最简式C2H6的最简式为CH3①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；②由最简式可求最简式量中各元素含量电子式用“·”或“×”代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式①能反映物质的结构；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球棍模型①用不同体积的小球表示不同大小的原子，短棍表示价键；②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1.下列物质不属于烷烃的是(),A．CH4 B．CH2=CH2C．C5H12 D．C9H20答案：B解析：链状烷烃的通式为CnH2n＋2，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中的物质都属于烷烃，B中CH2))CH2的分子式为C2H4，不属于烷烃，故B符合题意。2．下列关于有机物结构特点的说法中，正确的是()A．CH4分子只含有极性键B．碳原子之间只能形成C—C单键C．含碳元素的物质都是有机物D．碳原子之间只能形成碳链答案：A解析：A.CH4中只存在C—H键，不同非金属原子之间形成极性键，故A正确；B.碳原子之间能形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键，故B错误；C．含碳元素的物质不一定都是有机物，比如CO，故C错误；D.碳原子之间能形成碳链，也可以形成碳环，故D错误。3．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答案：C解析：丙烷分子中，碳碳之间均为单键，符合通式CnH2n＋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。4．(2024·佳木斯市期末)下列关于CH4和的叙述正确的是()A.均能用通式CnH2n＋2来表示B．题中的表示方法均为结构式C．都属于烷烃，分子中既有极性共价键又有非极性共价键D．都是平面形分子，所有原子都处于同一平面内答案：A解析：A.CH4和都属于烷烃，其组成均能用通式CnH2n＋2表示，故A正确；B.CH4为分子式，为结构简式，故B错误；C．CH4分子中只有极性共价键，没有非极性共价键，故C错误；D.CH4是正四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，中含有甲基，具有四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，故D错误；故选A。5．写出下列各烷烃的分子式。(1)链状烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍：________。(2)链状烷烃B的分子中含有200个氢原子：____________。(3)分子中含有26个电子的链状烷烃C：________。答案：(1)C6H14(2)C99H200(3)C3H8课时测评14碳原子的成键特点烷烃的结构(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)题点一有机物中碳原子成键特点1．人类已知的化合物种类最多的是()A．第ⅠA族元素的化合物B．第ⅢA族元素的化合物C．第ⅣA族元素的化合物D．第ⅦA族元素的化合物答案：C解析：化合物最多的是碳族元素，碳能形成许多形式的有机化合物，而碳元素位于第ⅣA族。2．从碳原子成键情况分析，下列物质的结构式不合理的是()答案：C解析：碳原子最外层有4个电子，因此要与周围原子形成4对共用电子对，C选项对应的物质，其中间的碳形成了5对共用电子对，不符合碳原子的成键特点。3．(2024·河南登封高一期中)烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是()A．形成4对共用电子对B．通过非极性键C．通过两个共价键D．通过离子键和共价键答案：A解析：A.碳原子最外层有4个电子，可形成4对共用电子对，故A正确；B.碳原子之间形成的共价键是非极性共价键，碳原子与其他原子形成的共价键是极性键，故B错误；C．碳原子最外层有4个电子，可形成4对共用电子对，即形成4个共价键，故C错误；D.碳原子最外层有4个电子，既不容易得到电子也不容易失去电子，即难形成离子键，故D错误。4．下列有关有机物说法正确的是()A．有机物种类繁多的主要原因是有机物分子结构十分复杂B．烃类分子中的碳原子与氢原子是通过非极性键结合的C．同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的唯一原因D．烷烃的结构特点是碳原子之间通过单键结合，剩余价键均与氢原子结合答案：D解析：有机物种类繁多的主要原因是碳原子能与其他原子形成四个共价键，且碳原子之间也能互相成键，A项只是其中的一个原因，并不是主要原因，A错误。碳原子与氢原子之间形成极性键，B错误。同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因，但不是唯一原因，C错误。题点二烷烃的组成与结构5．下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中最能反映其真实存在状况的是()答案：D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，因此最能反映甲烷真实的存在状况，故选D。6．以下关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷属于共价化合物B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中的C—H键均相同D．甲烷分子属于平面正四边形结构答案：D解析：A.甲烷分子中只有碳原子和氢原子形成的极性共价键，属于共价化合物，故A正确；B.甲烷的空间结构是正四面体，故B正确，D错误；C．甲烷分子中4个碳氢键完全相同，故C正确。7．(2024·辽宁西丰县高一期中)正丁烷的球棍模型如图所示，下列说法正确的是()A．正丁烷的分子式为C4H8B．分子中共含有13个共价键C．分子中含有4个C—C单键D．分子中4个碳原子在同一条直线上答案：B解析：A.从题给球棍模型可知，其分子式为C4H10，A项错误；B.该分子中有3个C—C键和10个C—H键，所以共有13个共价键，B项正确；C．分子中只有3个C—C键，C项错误；D.烷烃中的碳原子连键方式为锯齿状，4个碳原子不可能共线，D项错误。8．(2023·郑州高一检测)下列说法正确的是()A．烷烃不全是饱和烃B．C20H42一定属于烷烃C．乙烷分子中的两个C原子共线，而C、H8个原子共面D．C3H8分子中的三个碳原子可能共线，但所有的原子不可能共面答案：B解析：符合CnH2n＋2通式的只有链状烷烃，故C20H42一定为烷烃，故B正确；碳原子形成的4个价键是四面体形，故乙烷分子中的8个原子不可能共平面，故C错误；烷烃中碳原子是锯齿形排列，故丙烷中的3个碳原子不可能共直线，故D错误。9．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和CH3Cl中所有原子均共平面答案：B10．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个共价键B．碳原子间不仅能形成碳链，也能形成碳环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直线形答案：D解析：A.碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个共价键，达到8电子稳定结构，故A正确；B.碳原子间不仅能形成碳链，也能形成碳环，故B正确；C．在CH4分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同，构成正四面体结构，故C正确；D.在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿状，故D错误；故选D。11．(2023·西安高一检测)下列有关化学用语或模型正确的是()A．中子数为10的氧原子：eq\o\al(18,8)OB．Mg2+的离子结构示意图：C．甲烷分子的空间填充模型：D．丙烷的分子式：CH3CH2CH3答案：C解析：中子数为10的氧原子的质量数为8＋10＝18，用原子符号表示为eq\o\al(18,8)O，A错误；Mg2+是Mg原子失去最外层的2个电子形成的，核外电子排布是2、8，所以Mg2+的离子结构示意图为，B错误；甲烷分子是正四面体结构，由于原子半径：C＞H，所以CH4的空间填充模型为，C正确；丙烷的结构简式是CH3CH2CH3，分子式是C3H8，D错误。12．下列选项中说法不正确的是()①CH4②石墨③C3H8④氕、氘、氚⑤CH3CH2CH2Cl⑥C60⑦CH3CH2CH3⑧CH2ClCH2CH3A．互为同素异形体的是②⑥B．互为同位素的是④C．属于烷烃的是①③⑤D．属于同种物质的是③⑦、⑤⑧答案：C解析：石墨、C60都是由碳元素组成的单质，互为同素异形体，故A正确；氕、氘、氚是质子数相同、中子数不同的氢原子，互为同位素，故B正确；CH4、C3H8、CH3CH2CH3只含碳、氢两种元素，属于烷烃，CH3CH