实验11 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点-【同步实验课】2023-2024学年高一化学教材实验大盘点（人教版2019必修第二册）

【同步实验课】 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 01实验梳理 02实验点拨 03典例分析 04对点训练 05真题感悟 【实验目的】 1.加深对有机化合物分子结构的认识。 2.初步了解使用模型研究物质结构的方法。 【实验用品】 分子结构模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品）。 1.填写下表，并搭建甲烷分子的球棍模型 甲烷 分子式 结构式 CH4 结构特点 碳原子与4个氢原子形成4个C—H，4个C—H的长度和强度完全相同，夹角也相同均为109°28′，甲烷分子为正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点 2.填写下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者的空间结构。 乙烷 乙烯 乙炔 分子式 结构式 分子式 结构式 分子式 结构式 C2H6 C2H4 C2H2 H—C≡C—H 结构特点 结构特点 结构特点 6个C—H长度和强度完全相同，碳原子之间通过单键相连，分子由两个四面体构成，2个碳原子和6个氢原子不在同一个平面上 碳原子之间通过碳碳双键相连，不能旋转，4个C—H长度和强度完全相同，夹角为120°，2个碳原子和4个氢原子在同一个平面上 碳原子之间通过碳碳三键相连，2个C—H长度和强度完全相同，夹角为180°，2个碳原子和2个氢原子在同一条直线上 1、 问题与讨论： 1.通过以上有机物分子球棍模型的搭建，归纳碳原子的成键特征和各类烃分子中的化学键类型。 2.根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体，并通过搭建球棍模型进行验证，体会结构式与分子空间结构之间的关系。 3.分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？尝试用球棍模型进行探究。 二、规律与方法： 1．碳原子的成键特点 2．烷烃的组成与结构特点 注意：(1)烷烃包括链状烷烃(CnH2n＋2)和环状烷烃。 (2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的链状烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比链状烷烃少。 (3)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链。 3．有机物结构式简化的原则 (1)同碳原子上的相同原子可以合并，如 可简化为CH3—CCl2—CH3。 (2)依次相连的相同基团可以合并，如 CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3(CH2)3CH3。 (3)键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为。 三、深度剖析： 1．正确理解同系物 (1)同系物的研究对象一定是同类有机物。 (2)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如CH2===CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物。 (3)同系物的相对分子质量之差一定是CH2的倍数。 2．正确理解同分异构体 (1)同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO和C2H4。 (2)结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如CH3CH2CH===CH2和。 (3)同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同。 (4)烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一。 注意：(1)同位素是同质子数不同中子数的核素原子之间的互称，如12C与13C等。 (2)同素异形体是元素相同的不同单质之间互称，如O2与O3等。 【典例01】（2021下·广西钦州·高一统考期末）下列以碳为骨架的烃分子模型图中，含碳碳双键的是 A． B． C． D． 【典例02】（2023下·辽宁铁岭·高一西丰县高级中学校考期中）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C4H8 B．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 1．（2023下·云南玉溪·高二玉溪师范学院附属中学校考期末）下列说法不正确的是 A．含有5个碳原子的有机化合物最多只能形成4个碳碳单键 B．直链烷烃的多个碳原子不在一条直线上 C．碳原子既可以和碳原子形成共价键又可以和其他非金属原子(如H、N、S、O等)形成共价键 D．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成碳碳双键或碳碳三键 2．（2023下·河南南阳·高一校联考期末）