第七章 第一节 第一课时 有机化合物中碳原子的成键特点-2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2019必修第二册）

有机化合物中碳原子的 成键特点 【第七章 有机化合物 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 感知生活中的有机化合物 高中化学 一、有机化合物 定义 绝大多数含碳元素的化合物，简称有机物 ①CO、CO2、 H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等虽然含碳，但性质和组成与无机物很接近，所以把他们看作无机物，所以含碳元素的化合物不一定是有机物。 ②有机物都是化合物，没有单质。有机化合物一定含有C，但不一定含有H 注意 高中化学 组成元素 一、有机化合物 碳、 氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素 为什么有机物种类繁多？ 高中化学 二、有机化合物中碳原子的成键特点 元素周期表中的位置 碳原子的结构 碳元素位于元素周期表中：第二周期ⅣA族 碳原子的最外电子层有4个电子，既不容易得到4个电子，也不容易失去4个电子 碳原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质 C · · · · 高中化学 碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键 二、有机化合物中碳原子的成键特点 电子式 结构式 高中化学 二、有机化合物中碳原子的成键特点 【实践活动】用小球、棍子拼出含2个碳原子，氢原子可任选的 有机物，有几种可能性？ C C H H H H H H C C H H H H H H C C 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 高中化学 二、有机化合物中碳原子的成键特点 直链 支链 链状 环状 高中化学 二、有机化合物中碳原子的成键特点 【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，分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。 高中化学 二、有机化合物中碳原子的成键特点 1.有机物分子中可能只含有 碳原子，也可能含有__________碳原子。 2.含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间 或 的不同而具有多种结构。 有机物种类繁多的原因 一个或几个 成千上万个 成键方式(单键、双键或三键) 碳骨架(直链、成环) 高中化学 随堂练习 （1）碳原子最外层有4个电子，决定了其在反应中既不容易得到电子也不容易失去 电子( ) √ （2）碳原子与碳原子之间不仅可以结合成链状，也可以结合成环状，且还可以含有 支链( ) √ （3）碳原子与碳原子之间可以形成碳碳单键，也可以形成碳碳双键、碳碳三键和碳 碳四键( ) × （4）有机物分子可能含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子( ) √ （5）有机物分子中的碳原子与氢原子是通过非极性键结合的( ) × 1.下列说法判断正误 高中化学 三、烷烃的结构 甲烷分子的结构 经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角是109°28′）。 分子结构示意图 球棍模型 空间填充模型 高中化学 甲烷分子的结构 三、烷烃的结构 思考：在很长一段时间，科学家们一直在甲烷分子结构上争论不休，一种说法认识是平面正方形，另一种说法认为是空间正四面体，下列事实能证明甲烷分子是正四面体的空间结构的是（ ） A.只代表一种物质 B. 只代表一种物质 C.只代表一种物质 D. 只代表一种物质 B 高中化学 三、烷烃的结构 C2H6 C3H8 C4H10 与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，随着碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等 CnH2n+2 (n≥1) 归纳这类有机化合物分子式的通式： 高中化学 三、烷烃的结构 结合乙烷、丙烷、丁烷分子结构模型，总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。 碳原子之间都以单键相连，碳原子的其余价键均与氢原子相连， 且碳原子呈锯齿状排列。 高中化学 三、烷烃的结构 烷烃的定义 只含碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。 烃 高中化学 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 链状烷烃的命名：习惯命名法 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 如:十一烷 n＞10 相应汉字数字＋烷 碳原子数小于10时 碳原子数在10以上时 三、烷烃的结构 天干＋烷 高中化学 三、烷烃的结构 同系物 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 观察以上几种烷烃结构简式，这些烷烃分子有什么特点，在组成上有什么差异呢？ CH3(CH2)9CH3 省略C−H键，把同一碳原子上的H合并，省略横线上C−C键 但碳碳双键和碳碳三键不能省略 结构简式 高中化学 三、烷烃的结构 同系物 定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物 ①结构上：同类物质、结构相似 ②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) 互为同系物的物质一定符合同一通式，但符合同一通式的不一定互为同系物， 相对分子质量相差14n的有机化合物不一定互为同系物, ③碳原子数不同的链状烷烃一定互为同系物 如CH2==CH2 和 如CH4和CH3CHO 高中化学 随堂练习 2.下列说法错误的是( ) ①化学性质相似的有机物互为同系物 ②分子组成上相差一个或若干个 原子团的有机物互为同系物 ③若只含碳、氢元素的有机物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定互为同系物 ④若两种有机物的相对分子质量相差为正整数 ，则必互为同系物 A.①②③④ B.只有②③ C.只有③④ D.只有①②③ A 高中化学 三、烷烃的结构 同分异构体 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。 ①具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 高中化学 三、烷烃的结构 同分异构体 ②“同分”指分子式相同，则相对分子质量和各元素的质量分数一定相等。 注意： 相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO和C2H4 质量分数相等的物质，分子式不一定相同,如C2H4和C3H6 ③“异构”指结构不同，因此同分异构体的性质存在差异 一般：组成结构相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越高；相对分子质量相同，支链越多，熔沸点越低 注意：同分异构体可以是同类物质，也可以是不同类别的物质。 高中化学 随堂练习 B 3.如图表示四种烷烃分子，下列有关说法错误的是( ) A. 的空间结构是正四面体形 B.和 互为同分异构体，物理性质和化学性质 均相同 C. 中含有极性共价键和非极性共价键 D.和 互为同系物 高中化学 【总结】“四同”概念比较 概念 研究对象 比较 实例 相同 不同 同系物             同分异构体             同素异形体             同位素             有机 化合物 结构相似 分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 甲烷和乙烷 化合物 分子式相同 结构不同 正丁烷 和异丁烷 单质 元素种类相同 性质不同 O2和O3 元素 质子数相同 中子数不同 14C、13C、12C 高中化学 随堂练习 4.现有下列各组物质: A.和 B.和 C. 和 D. 和 E. 和 （1）___互为同位素。 B （2）___互为同素异形体。 A （3）___互为同系物。 （4）___互为同分异构体。 C （5）___是同一种物质。 D 高中化学 三、烷烃的结构 烃基 烃分子失去一个或几个氢原子后剩余的部分，用 表示。 甲基： ，乙基 。 正丙基： ，异丙基 。 烃基的特点：呈 的原子团，含有未成键的 电子。 —R —CH3 —CH2CH3 电中性 单 —CH2CH2CH3 —CH(CH3)2 思考：1mol—CH3电子的数目为多少？ 9NA 高中化学 三、烷烃的结构 同分异构体的书写方法 减碳移位法 ①主链由长到短 ②支链由整到散 ③位置由心到边(不到端) ④排布由对、邻再到间 ⑤最后用氢原子补足碳原子的四个价键 书写方法： 书写规则： 高中化学 三、烷烃的结构 同分异构体的书写方法 ①排主链，主链由长到短 C—C—C—C—C CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 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 (甲基不放端位) CH3—CH—CH2—CH3 ׀ CH3 C—C—C—C ׀ C (乙基不放第二个或倒数第二个碳) 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。 CH3—C—CH3 ׀ CH3 CH3 ׀ 示例：书写C5H12的同分异构体 C—C—C—C C—C—C C—C—C ׀ C C ׀ 正戊烷 异戊烷 新戊烷 高中化学 四、有机化合物组成和结构的表示方法 1.分子式： C2H6 C3H8 C4H10 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 3.电子式： 用元素符号表示物质分子组成的式子，反映一个分子中原子的种类和数目 2.最简式（实验式）： 表示有机物分子中所含各元素的原子数目最简整数比的式子，如C2H2和C6H6最简式都是CH 高中化学 4.结构式： 用短线来表示原子间的共用电子对 四、有机化合物组成和结构的表示方法 乙烷 丙烷 正丁烷 结构式 5.结构简式 结构式中表示单键的短线可省略，把同一碳原子上的H合并 只画碳碳键，所有的H原子及C—H键均省略不画 5.键线式 注意：每个拐点或终点均表示有一个碳原子。 高中化学 四、有机化合物组成和结构的表示方法 球棍模型：能够表示分子的空间结构和分子内原子之间的成键类型。 “球”表示原子，“棍”表示共价键（单键、双键或三键） 分子模型 空间填充模型：用不同体积的球体表示不同大小的原子，空间填充模型可以表示分子的空间结构。 最能反映真实结构 高中化学 随堂练习 5.下列有机物的化学用语正确的是( ) A. 表示正丁烷的结构简式 B.空间填充模型 既可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子 C. 表示四氯化碳的电子式 D. 是丙烷的球棍模型 D 高中化学 有机化合物中碳原子的成键特点 有机化合物 有机化合物中碳原子成键特点 命名 碳原子成键特点 五、课堂小结 烷烃的结构 有机化合物组成和结构的表示方法 定义 碳原子得失电子情况 同分异构体 同系物 高中化学 $$