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

第七章 有机化合物 第一节 认识有机物 课时1 碳原子的成键特点与烷烃的结构 让我们一起走进奇妙的有机世界！ 作者编号：35004 食品：糖类、 油脂、蛋白质 药物：阿司匹林、布洛芬 材料：塑料、橡胶、纤维 能源：煤、 石油、天然气 C9H8O4 CH4 C6H12O6 通过观察，你能否发现上述有机物在组成上有什么相同之处？ 都含有C、H元素 生活中常见的有机物 作者编号：35004 1、定义： 2、组成元素： 一般来说,含有碳元素的化合物为有机化合物。 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素 注意:不是所有含碳的化合物都是有机物。如：碳的氧化物，碳酸，碳酸盐，KSCN、SiC等虽含有碳元素，其性质跟无机物很相似，把它们归为无机物。 一、有机化合物 作者编号：35004 碳元素在地壳中含量比较低，但是含碳的有机化合物种类和数量却很多。目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已经超过一亿种，这其中绝大多数都是有机物，而且新的有机化合物还在源源不断的被发现和被合成出来，有机化合物为什么如此繁多呢？ 二、有机化合物中碳原子的成键特点 作者编号：35004 1、请书写碳原子的原子结构示意图、碳原子的电子式 原子结构示意图 电子式 2、思考碳原子的成键特点？ 碳原子最外层有4个电子，不容易得到电子或失去电子 通过共价键与碳原子或其它非金属原子相结合 C 二、有机化合物中碳原子的成键特点 作者编号：35004 (1) 成键数目 (2) 成键方式 碳原子不仅可以与其他原子形成共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键 每个碳原子形成4个共价键 “碳四价”原则 二、有机化合物中碳原子的成键特点 【探究活动1】用2个碳原子，氢原子数目任选，拼出你认为合理的有机物，并说明理由 作者编号：35004 (3) 碳骨架类型 碳原子之间可构成链状结构，也可构成环状结构 【探究活动2】用3个碳原子，氢原子数目任选，拼出你认为合理的有机物，并说明理由 作者编号：35004 【思考与讨论】请结合下图显示的 4 个碳原子相互结合的几种方式，分析总结以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。 C 原子成键特点 成键类型 碳骨架类型 ······ 单键、双键、三键 ··· 链状 ( 直链、支链 )、环状 成键个数 ······ 4 个 作者编号：35004 1、有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( ) A、通过两个共价键 B、通过非极性键 C、形成四对共用电子对 D、通过离子键和共价键 C 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( ) C 作者编号：35004 你认识该物质吗？它的结构是怎样的？ CH4 作者编号：35004 三、甲烷结构的表示方法 CH4空间结构: 形成以 C 原子为中心的正四面体 分子中4 个 C—H 键的长度和强度相等，相互之间的夹角相等(即键角为109°28′)。 正四面体 真实反应其存在状况 作者编号：35004 下面是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型，分别写出他们的结构式和分子式，并由此归纳出该类有机物的分子组成通式 C H H H H 甲烷 C H H H H C H H 乙烷 C C C H H H H H H H H 丙烷 C C C C H H H H H H H H H H 丁烷 链状通式：CnH2n+2(n≥1) C2H6 C3H8 C4H10 CH4 作者编号：35004 这样一类的有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 链状烷烃的通式：CnH2n+2 ① 元素组成上只含碳、氢两种元素 ② 分子中的碳原子之间都以碳碳单键结合 ③ 碳原子的剩余价键均与氢原子结合，化合价达到“饱和” 如果链状烷烃中碳原子数目为 n，氢原子数就是 2n+2 规律： 四、烷烃的结构 作者编号：35004 【思考】通过乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型分析烷烃还有哪些结构特点？ ①碳碳单键可旋转 ②碳原子数大于2的直链烷烃呈锯齿状 作者编号：35004 碳 + 氢 = 烃 你知道为什么我们把这个化合物称为烃吗？ 仅含碳氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃。 tàn qīng tīng 作者编号：35004 16 3. 按要求填空。 (1)下列属于链状烷烃的是________(填字母)。 A．C2H4 B．C3H4 C．C4H8 D．C5H12 E．C7H14 F．C9H20 (2)分子中含18个氢原子的链状烷烃分子式为____________。 (3)相对分子质量为58的链状烷烃分子式为__________。 (4)某链状烷烃分子中含6个碳原子，则该链状烷烃的相对分子质量为________。 D F C8H18 C4H10 86 作者编号：35004 五、有机物组成和结构的表示方法 结构简式： 省略C−H键，把同一碳原子上的H合并，省略横线上C−C键 【注意】省略单键，但双键、三键不能省略 结构式： 用短线来表示原子间的共用电子对 分子式： 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 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子。 最简式(实验式)： 电子式： 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 键线式： 省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；通常相邻碳碳键之间的夹角画成钝角，每个端点和转折点都表示碳原子，除C、H以外原子都保留下来。 作者编号：35004 结构式： 结构简式： 省略C—H键 把同一C上的H合并 省略横线上C—C键 CH3-CH3 CH3CH3 CH3-CH2-CH3 CH3CH2CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 CH3CH2CH2CH3 键线式： 键用短线表示，C、H省略 C2H6 C3H8 C4H10 分子式： 最简式： CH3 C3H8 C2H5 丙烷 乙烷 丁烷 作者编号：35004 4. 写出下列有机物的结构简式及键线式： CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3 CH3-CH-CH3或CH3CH(CH3 )CH3 作者编号：35004 CH3(CH2)9CH3 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 乙烷 丙烷 十一烷 丁烷 观察以上几种烷烃的结构简式，这些烷烃分子有什么特点，在组成上有什么差异呢？ 结构上：同类物质结构相似 分子组成：相差一个或若干个CH2原子团 (相对分子质量相差14n) 作者编号：35004 六、同系物 CH4 C2H6 C3H8 +CH2 +CH2 1、定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 2、特点： ①同：属于同类物质，有相同的通式 ②似：结构相似，化学性质相似，物理性质不同 ③差：分子式不同，组成相差n个CH2原子团 不同碳的烷烃，一定互为同系物 作者编号：35004 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n>10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 相应数字 + 烷 举例：C6H14命名为________，C18H38命名为__________； 己烷 十八烷 (1)简单烷烃的命名 根据所含碳原子的个数(n)，称为某烷 七、烷烃的一般命名 作者编号：35004 （2）当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 正戊烷 无支链 异戊烷 带一支链 新戊烷 带两支链 作者编号：35004 【思考】正丁烷和异丁烷分子式均为C4H10，它们是否是同一种物质呢？ 正丁烷 异丁烷 不是，因为它们的结构不同。 1、 同分异构体现象： 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象 八、同分异构体 作者编号：35004 (2) 同分异构体： 如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。 具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体 名称 熔点/0C 沸点/0C 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788 异丁烷 -159.4 -11.6 0.557 (3) 同分异构体性质: 物理性质：支链越多，熔沸点越低，密度越小 化学性质：不一定相同 作者编号：35004 分子量：相对分子质量。质量分数 【四“同”比较】 同位素 同素异形体 同分异构体 同系物 组成 研究对象 结构 性质 举例 分子相差一个或若干个CH2原子团 分子组成相同 分子组成不同 质子数相同， 中子数不同 化合物 化合物 原子 单质 相似 不同 不同 电子层结构相同， 原子核结构不同 物性：不同 化性：相似 物性：不同 化性：不一定 物性：不同 化性：相同 物性：不同 化性：相似 1H、2H、3H O2和O3； 金刚石和石墨 正丁烷和异丁烷 甲烷、乙烷、丙烷 作者编号：35004 5、下列物质属于同分异构体的一组是(　 　) A. 与 B. CH3—CH2—CH2—CH3 与 C. C2H6 与 C3H8 D. O2 与 O3 B 作者编号：35004 九、同分异构体的书写 （1）书写的方法：减碳对称法（主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边） (2)书写的步骤 ①先写出碳原子数最多的主链。 ②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。 ③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。 C—C—C—C—C 注意：甲基不能连在第一个碳上，乙基不能连在第二个碳上。以此类推。 ④补氢——看每个碳周围(满足4个键)差几个键就补几个氢 作者编号：35004 以 己烷C6H14 为例 C—C—C—C—C—C C—C—C—C—C C C—C—C—C—C C C—C—C—C C C C—C—C—C C C (1)全部碳连成直链作为主链 (2)减一个碳变支链 支链位置由心到边，但不到端 (3)减两个碳变支链 对称碳不重排 (4)补氢——看每个碳周围(满足4个键)差几个键就补几个氢 注意：减下的碳要少于剩余的碳 作者编号：35004 CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12各有几种同分异构体？写出相应的结构简式。 提示　CH4、C2H6和C3H8均只有1种结构，无同分异构体。C4H10有2种同分异构体，分别为CH3CH2CH2CH3和 ，C5H12有3种同分异构体，分 别为CH3CH2CH2CH2CH3 、 碳原子数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 同分异体数 无 无 无 2 3 5 9 18 35 75 烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数 作者编号：35004 1、下列关于有机物结构的认识正确的是(　 　) A、正戊烷分子中所有碳原子不在一条直线上 B、三氯甲烷只有一种结构证明甲烷是正四面体结构 C、丙烷分子的空间填充模型: D、碳原子之间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2 A 作者编号：35004 2、下列说法不正确的是(　 ) A、烷烃分子中所有的化学键都是单键 B、二氯甲烷只有一种结构说明甲烷是正四面体形 C、丙烷分子中所有原子都在同一平面 D、链状烷烃随分子中碳原子数目增加，其同分异构体数目 逐渐增多 C　 作者编号：35004 3、下列说法不正确的是(　 　) A、烷烃分子中所有的化学键都是单键 B、二氯甲烷只有一种结构说明甲烷是正四面体形 C、丙烷分子中所有原子都在同一平面 D、链状烷烃随分子中碳原子数目增加,其同分异构体数目逐渐增多 C 作者编号：35004 4、下列化学用语或描述不正确的有(　 　) ①甲烷的空间填充模型为 ②乙烷的结构简式为 ③HClO的结构式为H—Cl—O　④NH4Cl的电子式为 互为同位素 ⑥CH3CH2CH2CH2CH3和CH(CH3)3互为同系物 A、2项 B、3项 C、5项 D、6项 C 作者编号：35004 同分 异构体 有机物的分子结构 表示 方法 电子式、结构式、结构简式、分子式、最简式、键线式、球棍模型、空间填充模型 分子式相同，结构不同的现象叫同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。 定义 书 写 判 断 减碳链法：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列由邻到间 等效氢法：同一个碳原子上的氢原子等效、同一个碳上的甲基上的氢原子等效、分子中处于镜面对称位置上的氢原子等效 分子式相同；结构不同 作者编号：35004 $$