7.1.1 有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构-【固本强基】2023-2024学年高一化学同步精品讲与练（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 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构 [学习目标]　 1.以甲烷为例，认识有机物中碳原子的成键特点，掌握甲烷的分子结构，培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 2.了解烷烃的概念、通式及结构特点，理解同系物、同分异构体的概念并会判断和书写简单烷烃的同分异构体。 [核心知识梳理]　 一、有机化合物中碳原子的成键特点 1．甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为 CH4 ，电子式为，结构式为。 2．有机物中碳原子的结构及成键特点 （1）有机物中，碳原子可以形成 4个共价键。 （2）碳原子间成键方式多样 ① 碳碳之间的结合方式有单键、双键、三键。 ② 多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)。 （3）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。 注意：有机物中碳原子成键特点和碳原子间的连接特点决定了有机物种类繁多。 二、烷烃 1．烷烃的结构 （1）甲烷的结构 甲烷的空间结构是正四面体结构， 碳 原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点上。分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相同 ，为109°28′。 （2）空间示意图是。甲烷的 球棍 模型为，空间填充模型为。 2．烷烃——只含有碳和氢两种元素 （1）示例：乙烷的结构式为，分子式为 C2H6 ，丙烷的结构式为，分子式为 C3H8 。 （2）结构特点 ①分子中碳原子之间都以单键结合；②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”，称为饱和烃，又称烷烃。 （3）分子组成通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为CnH2n＋2 。 （4）烷烃的一般命名 ①方法 碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 n＞10 相应汉字数字 ②示例：C4H10称丁烷 ，C8H18称辛烷 ，C12H26称十二烷。 3．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。 （2）实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 4．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。同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。 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）写出C4H10的同分异构体：CH3CH2CH2CH3 和，其名称分别为 正丁烷 和 异丁烷 。 （3）戊烷的同分异构体有 3 种，己烷的同分异构体有5 种。 三、同分异构体的书写与数目判断 1．烷烃同分异构体的书写——减碳链法 （1）遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列由邻到间。 （2）书写的步骤 ①先写出碳原子数最多的主链。 ②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。 ③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。 （3）实例(以C6H14为例) a．将分子中全部碳原子连成直链作为母链。 C—C—C—C—C—C b．从母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一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种： 甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。 c．从母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的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种： ②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。 2．等效氢法——一元取代物同分异构体数目的判断方法 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）连在同一个碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效。 （2）同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。如新戊烷，其4个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。 （3）分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的关系)上的氢原子是等效的。如分子中的18个氢原子是等效的。烃分子中等效氢原子有几种，则该烃一元取代物就有几种同分异构体。 5.“四同”的比较 定义 化学符号 结构 性质 同位素 质子数相同，中子数不同的原子 H、H、H 电子层结构相同，原子结构不同 物理性质不同，化学性质相同 同素 异形体 同