7.1 认识有机化合物 第1课时 碳原子的成键特点　烷烃的结构 课件-2024-2025学年高一下学期化学人教版必修第二册

第1课时 碳原子的成键特点　烷烃的结构 第一节 认识有机化合物 第七章 有机化合物 通渭一中 李丽萍 学习目标 核心素养 1. 了解有机物中碳原子的成键特点、成键类型及方式。 2. 认识甲烷的组成、结构、烷烃的组成及结构。 3. 理解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。 【学习目标与核心素养】 1. 微观探析：从不同角度认识烷烃的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。 2. 模型认知：建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。 在我们日常的生产生活中，随处可见的大多数物质都是有机化合物，那你知道什么是有机化合物吗，它们都是怎么构成的呢？ 新课引入 1. 定义：含有碳元素的化合物为有机物。 2. 组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 注：一般把不含碳的化合物叫作无机化合物，但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、氰化物、硫氰化物等看作无机物。 一、有机化合物 碳在地壳中的含量很低，但是含有碳元素的有机化合物却分布极广。有机化合物不仅构成了生机勃勃的生命世界，也是燃料、材料、食品和药物的主要来源。 目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物，而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。有机化合物为什么如此繁多？它们的结构和性质具有哪些一般特点？ 二、有机化合物中碳原子的成键特点 1. 甲烷的分子结构 电子式： 结构式： 分子式： CH4 碳原子 结构 具有4个价电子，不易得、失电子 成键特点 成键数目 每个碳原子形成4个共价键 成键类型 单键、双键、三键 碳骨架形式 链状（直链、支链）结构、环状结构 2. 有机化合物中碳原子的成键特点 单键 双键 三键 请结合右图显示的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。 【思考与交流】 有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子 （1）碳原子的成键方式变化多端。 （2）含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。 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（ ） 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 C 【课堂练习】 仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。 烃字的由来： 甲烷是最简单的烃 三、烷烃 + = 烃 t īng q 火 气 àn t īng 1. 甲烷的结构  正四面体 分子中4个C-H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等 甲烷的空间构型是　     形，C原子位于正四面体中心，H原子位于四个顶点上 分子结构示意图是 球棍模型为  空间填充模型为 109°28' 【特别提醒】 ①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键 ②空间填充模型可以反应分子的实际状态 【思考与讨论——P62】 (1) 与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。 C2H6 C3H8 C4H10 【思考与交流】 (2) 与同学交流，比较大家写出的丁烷的结构式是否相同，思考产生这种现象的可能原因。 (3) 结合图7-6中的分子结构模型，总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。 烃分子中，碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样一类有机化合物称为饱和烃，也称烷烃。 2. 烷烃定义： 3. 结构特点： （1）碳原子间都以碳碳单键相连、其余都是C-H键； （2）每个C原子都形成4个共价键；每个碳原子与周围最近原子构成四面体结构； （3）烷烃碳原子不在一条直线上（除非只有两个碳原子），直链烷烃碳链是折线型或锯齿状，烷烃都是立体结构。 4. 烷烃的通式：CnH2n+2(n≥1) 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 把同一碳上的氢合并 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，有机物常用结构简式表示 5. 烷烃的命名：  （1）简单烷烃的命名 根据所含碳原子的个数(n)，称为某烷。 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 n>10 相应汉字数字，如C17H36，n=17，就用“十七”，称为十七烷 其中碳原子个数的表示方法为： （2）当碳原子数相同时，用正、异、新来区别 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 正戊烷 异戊烷 新戊烷 CH3CH2CH2CH3 例: 丁烷 C4H10 正丁烷 异丁烷 戊烷 C5H12 6. 同系物：  （1）定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 分析上述式子，我们可以发现它们在结构和组成上有什么相同点和不同点？ 【思考与交流】 甲烷 CH4 CH4 乙烷 C2H6 CH3CH3 丙烷 C3H8　 CH3CH2CH3 丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 戊烷 C5H12　 CH3(CH2)3CH3 癸烷 C10H22 CH3(CH2)8CH3 （2）同系物的组成与结构特点： ①结构相似：化学键类型相同，分子中各原子的结合方式相似； ②组成元素必须相同； ③一定具有不同的分子式，相差n个CH2； ④必须符合同一通式。 【思考】（1）C4H10是CH4的同系物吗？ （2）CH2==CH2与 是同系物吗？为什么？ 不是，二者的结构不相似。 是 B 【课堂练习】 A. CH3CH2CH2CH3　 CH3CH(CH3)CH3 B. CH3CH3 CH3CH(CH3)CH3　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 C. CH3－CH＝CH2　 CH3＝CH—CH＝CH2　　 D. CH3－CH2—CH＝CH2 CH3CH2CH2CH2CH3　 3. 下列哪组是同系物（ 　） 7. 同分异构现象、同分异构体： （1）同分异构现象： 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象，称为同分异构现象。 （2）同分异构体： 具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 【思考与交流】 ① 三种戊烷分子具有哪些特点？ ② 你能写出己烷的不同结构吗？ 试着总结出你的书写方法。 ①组成元素相同； ②分子式相同； ③相对分子质量相同； ④结构不同； ⑤物理性质不同； ⑥化学性质可能相似也可能完全不同。 （3）互为同分异构体分子的特点： 名称 熔点/0C 沸点/0C 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788 异丁烷 -159.6 -11.7 0.557 支链越多，熔沸点越低，密度越小 （4）烷烃同分异构体的书写： 烷烃只存在碳链异构（因C原子排列顺序不同），常用“减碳法” 烃基：烃失去1个或几个氢原子后所剩余的原子团叫做烃基。常用符号“R—”表示。 —CH3 甲基 —CH2CH3（或—C2H5） 乙基 R—基中的“ —“表示1个单电子，即烃基是电中性的。 两注意：选择最长碳链为主链，找出中心对称线。 三原则：对称性，有序性，互补性。 四顺序：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布同、邻、间。 （取下的碳不多于剩下的碳） 以C7H16为例 具体规则： 成直链,一条线；摘一碳,挂中间,往边移,不到端；摘二碳,成乙基； 二甲基,同、邻、间。 主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变，而容易出现重复结构。 碳原子数目越多，同分异构体越多 碳原子数 (烷烃) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 同分异构体数 无 无 无 2 3 5 9 18 35 75 碳原子数 (烷烃) 11 12 …. 15 4347 20 40 同分异构体数 159 355 …. 366319 62491178805931 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素 概念 结构 类别 结构相似 结构不同 结构不同 —— 化合物 单质 化合物 原子 同一元素形成的不同单质 同类物质，分子组成上相差一个或若干个CH2 分子式相同，结构不同的化合物 质子数相同，而中子数不同的同一元素的不同原子之间 4. 以下物质中不是烷烃的是(　 ) C 【课堂练习】 5. 有下列几组物质：①H与D　②金刚石与石墨　③O2与O3　④正丁烷与异丁烷　⑤C2H6与C3H8 互为同位素的是________，互为同素异形体的是___________，互为同系物的是________，互为同分异构体是________。 ① ②③ ⑤ ④ THANKS FOR LISTENING! —C≡C— $$