7.1 认识有机化合物-2021-2022学年高一化学同步教学讲义（人教版2019必修第二册）

第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 知识点01 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 (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(—C≡C—)。 (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碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架。如下图： 直链　支链 链状结构 (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(以分子中含4个碳原子的有机物为例) (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。 (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：①和②；③和④⑤⑧⑨；⑥和⑦。 (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==CH—CH==CH2、CH≡C—C≡CH等 知识点02 烷烃的结构 1.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 (2)甲烷分子的结构特点 ①甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的空间结构。 ②分子中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。 ③分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。 2.几种常见的烷烃 烷烃 乙烷 丙烷 正丁烷 分子式 C2H6 C3H8 C4H10 结构式 结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 3.烷烃 (1)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)习惯命名法 ①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 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 相应汉字数字＋烷 ②当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示。 如C4H10的两种分子的命名： 无支链时，CH3CH2CH2CH3称为正丁烷； 有支链时，称为异丁烷。 (3)通式 如果链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，其分子式可用通式CnH2n＋2(n≥1)表示。 知识点03 同系物　同分异构体 1.同系物 (1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 (2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 2.同分异构体 (1)概念 ①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。 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)实例：和分子式均为C4H10，互为同分异构体，用结构简式分别表示为CH3CH2CH2CH3、。 (3)同分异构体种数 ①随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的种数也就越多。 ②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有2种，戊烷有3种，己烷有5种，而癸烷有75种。 (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、沸点不同。 3.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。 C—C—C—C—C 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　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。 知识点04 烷烃的物理性质及可燃性 1.烷烃的物理性质 相似性 递变性(随分子中碳原子数增加) 熔、沸点 较低 逐渐升高 密度 比水小 逐渐增大 状态 气态→液态