7.1.1 碳原子的成键特点烷烃的结构 学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

碳原子的成键特点　烷烃的结构 学习目标　1.理解有机化合物中碳原子的成键特点,知道有机化合物分子具有的空间结构。2.以甲烷的空间架构为例认识烷烃的组成及结构特点,了解有机物化合物的多种表示方法。 一、有机化合物中碳原子的成键特点 (一)知识梳理 1.碳原子的成键特点 碳原子结构示意图为,电子式为··,其最外层　　　　个电子,不易　　　　　　或　　　　电子而形成阳离子或阴离子,易通过　　　　与碳原子或其他非金属原子相结合。  2.有机化合物中碳原子的成键特点 (1)有机化合物中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　　　　　　()、碳碳双键(　　　　　　)或碳碳三键(　　　　　　)。  (2)有机化合物的碳骨架类型多样 多个碳原子之间可以结合成　　　　　　,也可以结合成　　　　　　,构成有机物链状或环状的碳骨架。如下图:  (3)有机化合物的多样性 ①有机物分子可能只含有一个或几个碳原子,也可能含有　　　　　　个碳原子。  ②含有相同碳原子数的有机物分子,因为碳原子间　　　　　　或　　　　　　的不同而具有多种结构。  (二)归纳总结 1.有机化合物中碳原子的连接方式如图(图中小球代表碳原子),碳原子余下的价键均与氢原子结合。 根据成键特点,各有机化合物的分子式分别为C4H10、C4H8、 C4H10、C4H6、 C4H8、C4H8、 C4H6、C4H8。 2.两种有机物的碳骨架如图所示。 已知它们结构中的碳原子余下的价键均与氢原子结合,则棱晶烷的分子式为C6H6,立方烷的分子式为C8H8。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.有人认为目前已知化合物中数量最多的是有机化合物,下列关于其原因的叙述中不正确的是 (　　) 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,可以跟多数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,又可以形成稳定的双键和三键 D.多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环,且链、环之间又可以相互结合 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 (　　) 3.下列化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是 (　　) A.CH3N　 B.CH4Si　 C.CH2OS　 D.CH4S　 二、烷烃的结构 (一)知识梳理 1.甲烷的结构 (1)甲烷的分子结构 分子中的碳原子以最外层的　　　　　个电子分别与　　　　　个氢原子的电子形成4个　　　　共价键,分子式:　　　　,电子式为,结构式为　　　　　　。  (2)甲烷的结构特点 甲烷的空间结构为　　　　形,碳原子位于正四面体的　　　　,4个氢原子分别位于　　　　。分子中的4个C—H的长度和强度　　　　,相互之间的夹角　　　　。  分子结构示意图:,球棍模型为,空间填充模型为。 2.烷烃的结构 (1)烷烃的定义 只含有　　　　和　　　　两种元素,分子中的碳原子之间都以　　　　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　　　　。  (2)烷烃的习惯命名(n表示分子中碳原子个数) ①碳原子数n不同 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 用汉字数字代表,如C11H24:十一烷 ②碳原子数n相同,结构不同时:用正、异、新表示。如C4的两种分子的命名,无支链时,CH3CH2CH2CH3命名为　　　　;有支链时,CH3CH(CH3)CH3命名为　　　　。  (二)互动探究 部分烷烃的结构如下表: 烷烃 乙烷 丙烷 正丁烷 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 【问题讨论】 问题1　完成表格中对应填空? 分子式 结构简式 问题2　分析表中烷烃的结构式和分子式,你能归纳这类有机物分子式的通式吗? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　结合表中分子结构模型,你能总结烷烃的组成和分子结构特点吗? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】　有机物的表示方法 种类 实例 含义 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映一个分子中原子的种类和数目 乙烷(C2H6)的最简式为CH3 ①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 H︰︰H 用小黑点等记号代替电子,表示原子最外层电子成键情况的式子 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 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,它比结构式书写简单,比较常用,是结构式的简便写法,着重突出结构特点(官能团) 正丁烷 () 省略碳、氢元素符号,用线段或折线表示分子中键的连接情况的式子 小球表示原子,小棍表示价键,用于表示分子的空间结构(立体形状) 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.下列有关化学用语正确的是 (　　) A.乙烷分子的电子式:H︰︰H B.丙烷分子的空间填充模型: C.甲烷分子的球棍模型: D.丙烷的分子式:CH3CH2CH3 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.②③ B.①⑤ C.②③④ D.①⑤⑥ 3.下列物质中,一定属于烷烃的是 (　　) A.C3H8 B.C4H8 C.C5H8 D.C7H8 碳原子的成键特点　烷烃的结构 一、 (一)1.4　失去　得到　共价键　2.(1)碳碳单键　　—C≡C—　(2)碳链　碳环 (3)①成千上万　②成键方式　碳骨架 对点训练 1.B　[碳原子最外层有4个电子,碳原子与碳原子、其他原子(如氢原子)形成4个共价键达到稳定结构;碳原子之间成键方式具有多样性,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成双键、三键,不仅可以形成碳链还可以形成碳环;多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环,且链、环之间又可以相互结合。] 2.C　[在有机物的分子结构中,1个C要连有4个键,其中碳碳双键属于2个键,碳碳三键属于3个键,C—H往往省略掉。所以,当给出的结构中,如果1个C周围的键少于4个,则要由C—H键补足至4个;如果多于4个,则一定不合理。A项,该物质是正丁烷,图中省略了C—H键;B项,该物质是异丁烷,图中省略了C—H键;C项,图中有1个C周围连有5个键(2个单键和1个三键),不合理;D项,该物质是环丁烷,图中省略了C—H键。] 3.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,由此可以看出B中物质C、Si成键不合理。] 二、 (一)1.(1)4　4　C—H　CH4　　(2)正四面体 中心　4个顶点　相同　相等　2.(1)碳　氢　单键　烷烃　(2)②正丁烷　异丁烷 (二) 问题1　C2H6　C3H8　C4H10　CH3CH3　CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 问题2　CnH2n+2(n≥1)。 问题3　烷烃中碳原子间以单键相连,碳原子的其余价键均与氢原子相连,每个碳原子都与其他原子形成四面体结构,链状烷烃中碳原子结合成链状,链状不是直线状,而是呈锯齿状,链上还可分出支链。 对点训练 1.A　[A项,乙烷中每个碳原子形成4对共用电子对,一个氢原子形成一对共用电子对;B项,为丙烷的球棍模型;C项,为甲烷的空间填充模型;D项,丙烷的结构简式是CH3CH2CH3,分子式是C3H8。] 2.B　[符合通式CnH2n+2的是链状烷烃,链状烷烃不含双键和碳环;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.A　[烷烃的通式为CnH2n+2,所以分子式为C3H8的物质属于烷烃。] 学科网（北京）股份有限公司 $$