7.1.1 有机化合物中碳原子的成键特点 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 认识有机化合物 课时1 有机化合物中碳原子的成键特点 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过认识有机化合物中碳原子的成键特点，从微观的化学键视角探析有机化合物的分子结构。 证据推理与模型认知： 通过分析碳原子的成键特点，根据甲烷的分子结构，推测烷烃的空间构型，建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。 科学探究与创新意识： 能从问题和假设出发，依据探究目的设计实验方案，培养运用化学实验进行实验验证的科学探究和创新精神。 壹 1. 有机化合物碳原子的成键特点 知识导航 贰 2. 有机化合物组成和结构的表示方法 叁 3. 烷烃的结构 4 课堂导入 网友眼中的有机化学 5 课堂导入 通过观察，你能否发现下列有机化合物在组成是有什么相同之处？ 有机化合物 药物：阿司匹林、布洛芬、多酶片…… 材料：塑料、纤维、涤纶、橡胶…… 食品：糖类、油脂、蛋白质、柠檬酸…… 能源：石油、天然气、生物质能…… 都含有碳元素 6 课堂导入 有机化合物：绝大多数含碳化合物，但不是所有含碳化合物都是有机物 含碳却不是有机化合物 ①碳的氧化物(CO 、CO2)；碳酸及其盐(H2CO3、Na2CO3) ②硫氰酸及其盐(HSCN、KSCN)、某些碳化物(SiC、CaC2) ③氰酸盐(HCNO、NH4CNO)、氢氰酸及其盐(HCN、NaCN) 虽然有碳，但它们的组成和结构更像无机化合物，所以将他们看作无机物 组成元素： 碳、 氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素 有机化学：研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学 1957年开始有物质信息。 1990年4月，收录第1000万种 2000年前后，收录第2000万种 2008年11月，收录第4000万种(CAS#1073662-18-6) 2009年9月，收录第5000万种(CAS#1181081-51-5) 2011年5月，中国科学院药物研究所发现的一种具有潜在治疗活性的化合物(CAS#1298016-92-8)被收录为第6000万种物质 2012年11月24日，收录第7000万种(CAS#1411769-41-9) 2015年7月，收录第100000000种(CAS#1786400-23-4) 2021年5月，收录第150000000种(CAS#2306877-20-1) 2024年2月，收录第250000000种(CAS#2627558-64-7) 7 课堂导入 33年 9月余 无机物大约不过百万种，基本都是有机化合物 Look in my eyes, tell me Why? 8 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 1.碳原子得失电子情况 一个碳原子最多可和几个其他原子结合？ 碳原子的最外电子层有4个电子，不易得到电子，也不易失去电子而形成阳离子或阴离子,通常以共价键与其他原子结合。 碳原子可以彼此间成键，碳原子通过共价键(共用电子对)也可以与其他原子(H、O、N等)形成共价化合物，每个碳原子形成4个共价键。 9 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 写出甲烷的电子式和结构式 C H H H H C H H H H 分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H共价键 10 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 2.碳原子的成键特点 ②碳原子之间可以通过一对、两对或三对共用电子对相结合 ①碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 4个单键、2个双键、 1个双键+2个单键、 1个三键+1个单键 11 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 2个碳原子的含碳和氢的有机化合物 多个碳原子的含碳和氢的有机化合物？ 乙烷 乙烯 乙炔 12 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 多个碳原子相互间有哪些结合方式？ 直链 支链 13 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 环状 多个碳原子相互间有哪些结合方式？ 多种元素 杂环结构 14 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 2.碳原子的成键特点 ③碳原子之间还可以形成链状(直链或支链)或环状结构 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。 15 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 下列描述中正确的打“√”，错误的打“×” (1)碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键(　　) (2)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(　　) (3)在有机化合物中，碳原子间所成的骨架只能为直链状(　　) (4)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键(　　) (5)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关(　　) √ × × √ √ 16 知识点1. 有机化合物碳原子的成键特点 例1 [2024·甘肃天水期末] 关于有机化合物中碳原子的成键特点，下 列叙述不正确的是( ) 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，可以跟多种元素原子形成共价键 C.碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键或三键 D.多个碳原子之间可以结合成碳链(可以带有支链)，也可以结合 成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架 √ 17 资料卡片 使用模型研究物质结构 将微观的分子结构通过模型呈现出来，便于我们了解分子中原子的结合方式与空间位置关系，获取更多的结构信息随着信息技术的发展，还可通过计算机对物质结构进行模拟和计算。这是人们探索物质结构的重要方法，也是学习化学的直观工具。 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 18 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 甲烷的分子表示方法 甲烷的分子式 甲烷的电子式 甲烷的结构式 CH4 “一图”、“二模型”、“五式” 球棍模型 空间填充模型 分子结构示意图 (正四面体) 结构简式、键线式 19 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 二模型 ②空间填充模型：可大体上表示各种原子的体积比 最能反映真实结构 ①球棍模型：表示原子的相对位置 20 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 ①分子式： C2H6 C3H8 C4H10 ③结构式： 用短线来表示原子间的共用电子对 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 ②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 五式 21 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 ④结构简式： H—C— C— C — C — C—H H H H H H H H H H H— —H C H 例如： 省略C—H键 把同一C上的H合并 CH3—CH—CH2—CH2—CH3 CH3 省略横线上C—C键 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3 为了书写的方便，有机物还常用结构简式表示。 22 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷对应的结构式、结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 23 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 24 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 根据下列有机分子的碳骨架，写出各有机物对应的结构简式。 25 知识点2. 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 键线式 只画碳碳键，所有的H原子及C—H键均省略不画 ⑤键线式 b. 相邻C原子用相邻的线的交点表示 a. 单键用线段表示 c. 双键和三键分别用平行的两条/三条线表示 异丁烷 26 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 27 知识点2. 有机化合物组成和结构的表示方法 根据下列有机分子的碳骨架，写出各有机物对应的键线式。 28 知识点3. 烷烃的结构 天然气的主要成分是甲烷，天然气是当今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最早利用天然气的国家。 烷烃的结构如何？ 29 知识点3. 烷烃的结构 空间充填模型 1.甲烷的结构 ①甲烷的电子式和结构式 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′)。 ②甲烷分子的结构 球棍模型 分子结构示意图 30 知识点3. 烷烃的结构 以下物质从组成元素上看，有何共同点？ 乙烷 丙烷 甲烷 乙烯 乙炔 仅由C与H两种元素组成 正丁烷 31 知识点3. 烷烃的结构 2.烃的定义 仅由C与H两种元素组成的有机物 烃，读音ting，碳的声母和氢的韵母的组合。 乙烷 丙烷 甲烷 正丁烷 分析以上烃的结构特点? ①碳原子间都以C-C相连、其余都是C-H键； ②C原子都形成4个共价单键； ③分子式不同,相差若干个CH2原子团。 32 知识点3. 烷烃的结构 3.烷烃 (1) 定义：在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合，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。 (2) 要点： ①碳碳单键 ②“饱和”— 每个碳原子都 形成四个单键 “不饱和”：形成了双键、三键等多重键 33 知识点3. 烷烃的结构 C2H6 C3H8 C4H10 (3) 链状烷烃的通式： 如果链状烷烃中碳原子数目为n，氢原子数就是2n+2 CnH2n+2 (n≥1) 3.烷烃 34 知识点3. 烷烃的结构 分析以上烃的结构特点? ②碳原子间都以C-C相连、其余都是C-H键； ③C原子都形成4个共价单键； ④分子式不同,相差若干个CH2原子团。 ①都是环状； 35 知识点3. 烷烃的结构 (4) 环状烷烃 分子结构中含有一个或者多个环的饱和烃 ①单环烷烃：只有一个环的饱和烃 ②稠环烷烃：含有多个环的饱和烃 单环烷烃的通式：CnH2n(n≥3)；最简单的环烷烃是环丙烷 36 知识点3. 烷烃的结构 思考：以上物质中C原子是否共线？是否共面？ C原子个数超过了三个的烷烃，所有C原子不可能共线，直链烷烃中所有的C原子可以共平面。 37 知识点3. 烷烃的结构 表中相邻的两个烷烃在相对分子质量有相差多少？说明在组成上有何差别？ 名称 结构简式 相对分子质量 甲烷 CH4 16 乙烷 CH3CH3 30 丙烷 CH3CH2CH3 44 丁烷 CH3(CH2)2CH3 58 戊烷 CH3(CH2)3CH3 72 已烷 CH3(CH2) 4CH3 86 十烷 CH3(CH2) 8CH3 142 十八烷 CH3(CH2) 16CH3 254 一似 一差 38 知识点3. 烷烃的结构 4.同系物: (1) 定义：结构相似(同类物质)，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 (2) 判断方法： 一同：同类物质 一似：结构相似 一差：组成差CH2 39 知识点3. 烷烃的结构 下列各组物质中互为同系物的是( ) B 40 谢谢观看 THANKS $$