3.1.1 有机化合物的一般性质与碳原子的成键特点（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，鲁琼）

第1节　认识有机化合物 第1课时　有机化合物的一般性质与碳原子的成键特点 [核心素养发展目标]　1.初步认识有机化合物的一般性质。能从物质的组成元素认识烃的定义。2.以甲烷为例，初步认识碳原子的成键特点，认识有机化合物分子具有的空间结构，初步培养空间想象能力。 一、认识有机化合物的一般性质 1．有机化合物的定义 大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物。 提醒　像CO、CO2、H2CO3、Na2CO3、KSCN、NaCN等具有无机物的性质，属于无机物。 2．有机化合物的一般性质 (1)有机化合物的一般性质探究 实验 操作 现象 结论 ① 用棉签蘸取酒精，涂抹在手上，观察现象并感受能量变化 液体很快消失，手上发凉 易挥发 ② 向两支试管中加入适量水，然后分别加入体积相近的汽油和酒精，振荡试管，观察现象 酒精和水互溶，汽油和水分层 有些溶于水，有些不溶于水 ③ 用坩埚钳夹取一片聚乙烯塑料，置于酒精灯火焰上加热至燃烧，观察现象 剧烈燃烧，火焰明亮，伴有黑烟 易燃烧 ④ 向试管中加入适量碘水，再滴入适量植物油，振荡后静置，观察现象 液体分层，上层呈浅褐色，下层呈无色 碘可以与植物油反应 (2)归纳有机化合物的一般性质 ①有机化合物性质的相似性 a．熔点一般较低，常温下多为固态或液态。 b．一般难溶于水，易溶于有机溶剂。 c．绝大多数受热易分解，容易燃烧。 ②有机化合物性质的差异性 挥发性 易挥发，如乙醇、苯等 难挥发，如甘油等 溶解性 大多难溶于水，如四氯化碳等 易溶于水，乙醇、乙酸等 热稳定性 大多受热易分解，如聚乙烯等 较强热稳定性，如酚醛树脂等 特性 如乙醇能使紫色酸性KMnO4溶液褪色 1．判断正误 (1)有机化合物一定含碳元素(　√　) 提示　有机化合物一定含有碳元素，可能还含有H、O等元素。 (2)NH4HCO3含有碳元素，因此NH4HCO3为有机化合物(　×　) 提示　NH4HCO3中含有碳元素，但其结构和性质属于无机物，故NH4HCO3为无机物。 (3)有机化合物稳定性差，都易燃烧(　×　) 提示　大多数有机化合物稳定性差，易燃烧，但有的有机化合物如酚醛树脂，热稳定性较好，不易燃烧。 (4)易溶于汽油、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物(　×　) 提示　有机化合物一般易溶于有机溶剂，但易溶于有机溶剂的物质不一定是有机化合物，如Br2、I2等。 (5)有机化合物只能存在于动植物体内，不能通过人工方法合成(　×　) 提示　有机化合物既可来源于动植物体，也可以人工合成，如用NH3和CO2可以合成有机物尿素[CO(NH2)2]。 2．下列说法正确的是(　　) A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物不一定是有机物 B．CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3都含有碳元素，故都属于有机物 C．大多数有机物熔、沸点较高 D．大多数有机物难溶于水，但有些有机物易溶于水 答案　AD 解析　A项，由C、H、O三种元素组成的化合物不一定是有机物，如H2CO3；B项，CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3虽都含有碳元素，但都属于无机物；C项，大多数有机物的熔、沸点较低；D项，大多数有机物难溶于水，但有些有机物如乙醇、乙酸易溶于水。 3．下列化合物中属于有机物的是①③④⑥(填序号，下同)；属于无机物的是②⑤⑦⑧。 ①CH4　②H2S　③C2H4　④CH3Cl　⑤CO2　⑥C2H5OH　⑦Na2CO3　⑧H2CO3 4．有机物的性质是指大多数有机物的性质，但某些性质也有很大差异，对下列有机物：①CCl4　②乙醇　③醋酸　④甘油　⑤酚醛树脂，用相应的序号填空。 (1)大多数有机物难溶于水，但②③④易溶于水。 (2)大多数有机物可以燃烧，但①可以灭火，是常用的灭火剂。 (3)大多数有机物是非电解质，但③及其盐为电解质。 (4)大多数有机物热稳定性差，但⑤有较强的热稳定性，是一种新型的阻燃保温材料，被誉为“保温材料之王”。 二、甲烷的组成与结构　碳原子的成键特点 1．烃 仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃，也叫碳氢化合物，甲烷是组成最简单的烃。 2．甲烷的组成与成键特点 甲烷的分子式为CH4，电子式为，结构式为，可知碳原子最外层有4个电子，能形成4个C—H键。 思考1　为什么甲烷分子中碳原子与四个氢原子形成四个“C—H”单键？用电子式表示甲烷的形成过程。 提示　碳原子最外层有4个电子，氢原子最外层有1个电子，要达到稳定结构，每个碳原子与4个氢原子形成4对共用电子，即4个“C—H”共价键。 。 3．甲烷的空间结构特点 思考2　(1)通过球棍模型搭建出甲烷可能的结构，写出甲烷分子可能的结构式。 (已知：甲烷中H—C—H的夹角相同) 提示　 (2)通过X射线衍射技术证实甲烷分子为正四面体结构。 球棍模型 空间填充模型 空间结构示意图 结构特点：原子间以共价单键结合，空间结构为正四面体形，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，且任意两个碳氢键之间的夹角均为109°28′。 4．有机物中碳原子的成键方式 (1)每个碳原子与其他原子形成4个共价键。 (2)碳原子间可以形成单键、双键、三键、碳环等。 球棍模型 结构式或结构简式 或CH3CH3 或CH2==CH2 H—C≡C—H或CH≡CH 或 特别提醒　结构式是用元素符号和短线“—”表示分子中原子排列顺序和成键方式的式子。 (3)碳原子除了彼此之间以及与氢原子形成共价键外，也可以与卤素、氧、氮等其他元素的原子形成共价键。 如：一氯甲烷(CH3Cl)、乙醇(CH3CH2OH)、乙酸(CH3COOH)等。 1．判断正误 (1)烃是指分子中含碳、氢元素的化合物(　×　) 提示　烃是指分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。 (2)甲烷的空间结构为以碳原子为中心的正方形结构(　×　) 提示　甲烷的空间结构为以碳原子为中心，4个氢原子为顶点的正四面体形结构。 (3)在有机化合物中，碳原子之间所形成的碳骨架只能为直链状(　×　) (4)有机化合物种类繁多的原因之一是碳原子间的成键方式及碳骨架不同(　√　) (5)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键(　√　) 2．下列有机物不属于烃类的是(　　) A．HCHO B．C2H6 C．C2H4 D．C4H10 答案　A 解析　A项中的HCHO除含C和H元素外，还含有O元素，故不为烃。 3．(2023·合肥高一检测)如图 Ⅰ～Ⅳ均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题： (1)上述甲烷的表示方法中，最能反映其真实结构的是________(填字母，下同)。 a．Ⅰ b．Ⅱ c．Ⅲ d．Ⅳ (2)下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是________。 a．CH3Cl只代表一种物质 b．CH2Cl2只代表一种物质 c．CHCl3只代表一种物质 d．CCl4只代表一种物质 答案　(1)d　(2)b 解析　(1)空间填充模型能表示出原子的相对大小及原子间的位置关系，所以甲烷的空间填充模型最接近其分子的真实结构。(2)如果甲烷为平面正方形结构，则CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种结构，但CH2Cl2却有两种结构，如果甲烷是正四面体结构，则CH2Cl2只有一种结构，故CH2Cl2只代表一种物质可证明甲烷分子是正四面体结构。 4．将下列有机物的球棍模型与对应结构简式连线。 答案　 题组一　有机物的概念及一般性质 1．下列关于有机化合物组成和结构的叙述中，正确的是(　　) A．都是含碳元素的化合物 B．只含有碳元素和氢元素 C．含有碳元素的一定是有机化合物 D．有机化合物又称为碳氢化合物 答案　A 解析　A项，有机化合物一定含有碳元素，正确；B项，有的有机化合物还含有氧元素等其他元素，如乙醇含有C、H、O三种元素，错误；C项，有机化合物含有碳元素，但含有碳元素的不一定都是有机化合物，如CO等，错误；D项，有机化合物一定含有碳元素，不一定含有氢元素，还可能含有O、S等其他元素，因此不能统称为碳氢化合物，错误。 2．下列防疫物品的主要成分不属于有机物的是(　　) A．聚丙烯 B．聚碳酸酯 C．二氧化氯 D．丁腈橡胶 答案　C 3．下列物质中，不属于烃类的是(　　) A．丙烷(C3H8) B．丙烯(C3H6) C．苯(C6H6) D．乙酸(C2H4O2) 答案　D 解析　烃是指仅含碳和氢两种元素的有机物，乙酸中含碳、氢、氧三种元素，不属于烃类。 4．某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试，结果如下表： 物质 性质 甲 乙 丙 丁 熔点 高 低 高 低 水溶性 溶 不溶 不溶 溶 稳定性(高温、加热) 稳定 分解 稳定 稳定 导电性 导电 不导电 不导电 导电 则这四种固体物质中最可能是有机物的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案　B 解析　大多数有机物的熔点低，难溶于水，热稳定性差，不导电，故最有可能为有机物的为乙物质。 5．下列关于有机化合物性质的说法错误的是(　　) A．有机化合物的水溶液都不导电 B．有机化合物有的易燃烧，有的不燃烧 C．有的有机化合物的热稳定性好，有的有机化合物的热稳定性差 D．大多数有机化合物的熔、沸点较低 答案　A 解析　醋酸属于有机化合物，也属于电解质，其水溶液导电，A项错误；大多数有机化合物易燃烧，但有的不燃烧，如CCl4，B项正确；有的有机化合物的热稳定性好，如酚醛树脂，有的有机化合物的热稳定性差，如聚乙烯塑料，C项正确；大多数有机化合物的熔、沸点较低，D项正确。 6．“一带一路”构建人类命运共同体，符合国际社会的根本利益，彰显着人类社会的共同理想和美好追求。下列贸易的商品中，其主要成分属于无机物的是(　　) A．丝绸 B．长绒棉 C．葵花籽油 D．蓝宝石 答案　D 题组二　甲烷的结构特点及碳原子的成键特点 7．(2023·北京西城外国语学校高一期中)下列关于甲烷的说法不正确的是(　　) A．甲烷是最简单的烷烃 B．甲烷是一种易溶于水的气体 C．甲烷易燃烧 D．甲烷分子具有正四面体结构 答案　B 解析　甲烷分子中只含有1个C原子，且分子中只含C—H键，所以是最简单的烷烃，A正确。 8．如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ将各原子看成了质点，为空间结构示意图 B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子 C．Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键 D．Ⅳ为空间填充模型，能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小 答案　B 解析　Ⅰ 体现了甲烷的空间结构，各原子看成了质点，为空间结构示意图，故A正确；Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子，故B错误。 9．下列对碳原子的成键特点及成键方式的理解正确的是(　　) A．有机化合物中碳原子不能发生化学反应 B．碳原子只能与碳原子形成双键、三键等 C．任何有机化合物中氢原子数目不可能为奇数 D．5个碳原子之间能够形成五个碳碳单键 答案　D 解析　B错，碳原子也可与氧原子等形成双键；C错，有机物分子中可能含有奇数个氢原子，如一氯甲烷、三氯甲烷等；D对，5个碳原子形成碳环时，带支链或不带支链均含有5个碳碳单键。 10~14题有一个或两个选项符合题目要求。 10．工业上用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能，例如：在汽油中加入CH3OC(CH3)3来生产无铅汽油。CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间的连接形式是(　　) A． B． C． D． 答案　C 解析　CH3OC(CH3)3的结构简式可表示为，C项正确。 11．有机化合物分子种类繁多，其原因有(　　) ①碳原子与碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键、三键 ②多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链 ③碳原子之间可以形成支链 ④碳原子之间可以成环 ⑤碳原子形成的碳链和碳环可以相互结合 A．②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．全部 答案　D 12．有一种星际分子，其分子结构模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键、三键等，不同花纹的球表示不同的原子)，已知该分子中不存在C==C==C结构，下列对该星际分子判断正确的是(　　) A．①处的化学键是碳碳三键 B．②处的化学键是碳碳单键 C．③处的原子可能为氧原子 D．该星际分子中不含—C≡C—结构 答案　AB 解析　该分子为有机物，分子中的碳原子形成4条共价键，从左边氢原子开始推断，第一个碳碳键为碳碳三键，第二个碳碳键为单键，第三个为三键，同理可推出①为碳碳三键，A项正确；②为碳碳单键，B项正确；③与其相连的碳应该为三键，不可能是氧原子，C项错误；该物质的结构简式中含有多个碳碳三键结构，D项错误。 13．图中是4个碳原子相互结合的8种有机化合物(氢原子没有画出)，每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合的有机化合物是(　　) A．B B．F C．G D．H 答案　D 解析　A的结构简式是CH3CH2CH2CH3；B的结构简式是CH3CH2CH==CH2；C的结构简式是CH3CH==CHCH3；D的结构简式是(CH3)2C==CH2；E的结构简式是(CH3)3CH；F的结构简式是CH3CH2C≡CH；G的结构简式是CH3C≡CCH3；H的结构简式是，每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合。 14．某学习小组用“球”和“棍”搭建的有机化合物分子的球棍模型如图所示，下列说法错误的是(　　) A．①说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则 B.④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环，剩余价键与氢原子结合以满足“碳四价”原则 C．②⑤说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键 D．由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时，所有碳原子一定在同一条直线上 答案　CD 解析　当3个或3个以上的碳原子以碳碳单键形成碳链时，碳链呈锯齿状，所有碳原子一定不在同一条直线上，D项错误。 15．(1)有机化合物中，碳原子之间可以形成____________或碳环。某有机物的结构式为，请按照碳原子的成键方式指出该分子中各共价键的类型：____________、__________、____________、____________，该有机物__________(填“属于”或“不属于”)烷烃。 (2)观察下面几种烷烃的球棍模型 ①A的结构简式为____________，B的结构简式为____________。 ②D的分子式为____________。 ③烷烃分子中碳原子间以____________相连，碳原子的其他价键与H原子相结合。假设烷烃分子中碳原子个数是n，则烷烃的通式是____________(填字母)。 A．CnH2n－2 B．CnH2n C．CnH2n＋2 D．CnH4n 答案　(1)碳链　碳碳单键　碳碳双键　碳碳三键　碳氢键　不属于 (2)①CH3CH2CH3　CH3CH2CH2CH3　②C5H12　③碳碳单键　C 16．在日常生活中，有机化合物几乎随处可见。回答下列问题。 ①碳酸　②一氧化碳　③碳酸钙　④乙酸 (1)上述物质中属于有机化合物的是________(填序号，下同)，属于无机物的是________。 (2)其中属于烃的是________；烃____(填“能”或“不能”，下同)溶于水，________燃烧。 (3)写出葡萄糖的分子式：______________。 答案　(1)④⑤⑥⑦⑧　①②③　(2)⑥⑧　不能　能　(3)C6H12O6 解析　(1)④⑤⑥⑦⑧是含碳元素的化合物，属于有机化合物；①碳酸、②一氧化碳、③碳酸钙是含碳元素的化合物，但其性质与无机物类似，因此把它们看作无机物。 (2)烃是指仅由碳、氢两种元素组成的有机化合物，只有⑥⑧符合。烃具备有机化合物的一般性质，能燃烧，难溶于水等。 学科网（北京）股份有限公司 $$