第7章 第1节 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

该高中化学课件聚焦有机化合物中碳原子的成键特点与烷烃结构，涵盖正四面体构型、烷烃通式及同分异构现象等核心知识点。通过课前预习梳理碳元素组成、碳碳键类型等基础内容，搭建从无机物到有机物的学习支架，课堂探究深化结构与性质的关联理解。 其特色在于采用“课前预习-课堂探究-随堂达标”分阶段设计，结合正戊烷、异戊烷、新戊烷的结构对比，培养学生科学思维中的证据推理能力，以结构模型图示落实“结构决定性质”的化学观念。助力学生构建系统知识网络，也为教师提供分层教学资源，提升教学效率。

第7章　有机化合物 第1节　认识有机化合物 第1课时　有机化合物中碳原子的成键特点　 烷烃的结构 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习 打基础 Part 02 课堂探究 培素养 Part 04 课时作业（十） Part 03 随堂达标 勤演练 第七章　有机化合物 返回导航 1 课前预习 打基础 返回导航 第七章　有机化合物 返回导航 1 碳元素 碳 碳和氢 氢、氧 碳和氢 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 4 炭碳双键 炭碳三键 碳环 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 碳原子 正四面体 109°28′ 第七章　有机化合物 返回导航 1 碳碳单键 链状 氢原子 第七章　有机化合物 返回导航 1 甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸 丙烷 辛烷 十八烷 第七章　有机化合物 返回导航 1 正戊烷 异戊烷 新戊烷 第七章　有机化合物 返回导航 1 分子式 结构 同分异构现象 分子式 结构 化学 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 ④⑦ 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 课堂探究 培素养 返回导航 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 随堂达标 勤演练 返回导航 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 第七章　有机化合物 返回导航 1 谢谢观看 第七章　有机化合物 返回导航 1 课标要求 素养目标 1.通过对碳原子核外电子排布方式的复习，了解有机化合物中碳原子形成化学键的特点。2.通过对甲烷结构的学习，了解烷烃的概念、通式、结构特点和其同系物的概念。3.结合碳原子的成键方式，理解同分异构体的概念并会进行判断。 1.能从宏观和微观的角度理解有机物分子中原子间的连接顺序、成键方式，正确认识有机物的结构特点。（宏观辨识与微观探析）2.从问题和假设出发，通过有机物分子的结构模型，建立对有机物分子的直观认识；通过丁烷的模型，体会同分异构体的概念，揭示同分异构现象的本质。（科学探究与创新意识 一、有机化合物中碳原子的成键特点 人们在自然界发现的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，有机化合物为什么如此繁多？ 1．有机化合物和烃 有机化合物 烃 概念 含有 的化合物 仅含 两种元素的有机物 组成 一定含 元素，常有 、氮、硫、卤素、磷等元素 仅含 两种元素 续表 有机化合物 烃 二者 关系 2.碳原子的结构特点和成键特点 【想想】 结合如图显示的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。 提示：碳原子之间以单键、双键或三键相连，多个碳原子可以连接成链状或环状，链和环也可相连，这都是造成有机物种类繁多的原因。 二、烷烃的结构 通过甲烷的结构式，我们可以知道甲烷分子中原子的连接顺序。那么这些原子有着怎样的空间位置关系呢？ 1．甲烷的分子结构 (1)结构特点 以 为中心，4个氢原子位于四个顶点的 立体结构。在CH4分子中4个C—H键完全等同，两个碳氢键间的夹角均为 。 (2)表示方法 分子式 实验式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 填充模型 甲烷 CH4 CH4 CH4 2.烷烃的结构 （1）结构特点： (2)命名： ①碳原子个数不同时 碳原子数 命名方法 举例 n≤10 用 表示 C3H8： C8H18： n>10 用汉字数字表示 C18H38： ②当碳原子数相同时，用正、异、新来区别。 如CH3CH2CH2CH2CH3称为 ， 称为 ， 为 。 (3)同系物：结构相似，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。如CH3CH3和CH3CH2CH3、CH2===CH2和CH3CH===CH2。 (4)同分异构现象、同分异构体： 同分异构现象：化合物具有相同的 ，但具有不同 的现象。 同分异构体：具有 的化合物互称为同分异构体。 ①特点： 相同， 不同，性质可能相似也可能不同。 ②转化：同分异构体之间的转化是 变化。 【做做】 有下列结构的物质，属于同分异构体的为 （填序号）。 甲烷的分子结构 1．从碳的原子结构分析，有机物中原子成键有什么特点？ 提示：碳原子结构示意图为 ，其最外层有4个电子，不易失去电子，也不易得到电子，一般通过共价键与氢、氧、硫、氮、卤素等元素的原子相结合，而碳原子之间也可以形成多种共价键。 2．动手制作CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的模型，其中哪些模型的空间结构是正四面体？CH2Cl2模型中，任意更换氢原子和氯原子的位置，并旋转模型，其结构是否一样？ 提示：CH4、CCl4是正四面体结构；一样。 1．常见有机物结构的表示方法（以甲烷为例，如下表） 表示方法 含义 分子式：CH4 用元素符号和数字的组合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 表示方法 含义 用“·”或“×”来表示原子的最外层电子（价电子）的式子 用短线来表示一对共用电子的图示：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型 小球表示原子，短棍表示共价键 用不同体积的小球表示不同大小的原子，用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序 2.甲烷氯代物的结构特点 (1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则新形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。 (2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则新形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。 (3)CH4的一元取代物、二元取代物、三元取代物、四元取代物均只有一种。 　下列各图均能表示甲烷的分子结构，更能反映其真实存在状况的是(　　) 【解析】　选D。这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但空间填充模型更能形象地表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。 规律方法　(1)用短线“—”表示1对共用电子的图式叫结构式，未成键电子省略不写，如H—H、N≡N等。 (2)甲烷分子中的4个C—H极性键完全相同，由其分子结构示意图知，5个原子不在同一平面上，其中最多有3个原子在同一平面上。 (3)甲烷分子的电子式和结构式均表示分子中原子的成键方式，但不能表示分子真实的空间结构；球棍模型和空间填充模型则能表示分子中原子间的连接方式、原子的相对大小及空间分布等。 下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型图。下列说法正确的是(　　) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键完全相同 D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同 【解析】　选B。CH3Cl中的C—Cl键和C—H键不同，故CH3Cl不是正四面体结构；CH4和CCl4中的化学键不同，二者的性质也不相同。 　同系物的定义和性质 根据下图回答问题： 1．CH4与C2H6互为同系物吗？ 提示：二者结构相似，分子组成上相差一个CH2，故互为同系物。 2．CH2===CH2（乙烯）和CH2H2CCH2（环丙烷）相差一个CH2，二者互为同系物吗？ 提示：二者结构不相似，不互为同系物。 同系物判断的三个关键点 (1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 (2)“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 (3)“差”——组成上相差n(n≥1)个CH2原子团。 ①同系物分子一定具有不同的碳原子数（或分子式）。 ②同系物一定具有不同的相对分子质量（相差14n）。 　下列说法中错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物一定是同系物　②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物　③若烷烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物　④互为同系物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质相似 A．①②③④　　　　　B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 【解析】选D。互为同系物的有机物结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化，④正确；互为同系物的物质要同时满足结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团。故①②③错误。 规律方法　同系物判断的几个“一定”和“不一定” (1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。 (2)同系物一定具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。 (3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。 (4)同系物的相对分子质量一定不相同。 【练2】　下列物质中属于同系物的是(　　) ①CH3CH2Cl　 ②CH2===CHCl ③CH3CH2CH2Cl　④CH2ClCH2Cl ⑤CH3CH2CH2CH3　⑥CH3CH(CH3)2 A．①② B．①④ C．①③ D．⑤⑥ 【解析】　选C。同系物分子的结构必须相似：②CH2===CHCl中含有一个碳碳双键，其他物质的分子中都不含，所以没有与②互为同系物的有机物；④CH2ClCH2Cl中含有两个氯原子，其他物质的分子中都含有1个或者不含氯原子，所以没有与④互为同系物的有机物；⑤和⑥为烷烃，二者分子中均含有4个碳原子，属于同分异构体，不属于同系物。只有①CH3CH2Cl和③CH3CH2CH2Cl满足同系物条件：二者分子中都含有1个Cl原子，分子组成相差1个CH2原子团。 　同分异构体的判断与书写 根据下图回答问题： 1．同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？ 提示：不一定。物质的相对分子质量相同，但分子式不一定相同，如相对分子质量为28的物质有CO、N2、C2H4，它们不是同分异构体。 2．同分异构体中各元素的质量分数分别相等，则所含各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗？ 提示：不一定。所含各元素的质量分数分别相等的物质，分子式不一定相同，如CH2===CH2、CH3CH===CHCH3和中碳元素和氢元素的质量分数均分别为85.7%和14.3%，但它们不是同分异构体。 3．CH3—CH===CH2与CH2H2CCH2互为同分异构体吗？互为同分异构体的物质的化学性质一定相同吗？ 提示：二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式有所不同，分子结构不同，互为同分异构体；互为同分异构体的物质可能是不同类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。 4．CH3CH2CH2CH3的一氯代物有哪几种？ 提示： 1．快速判断同分异构体的方法 (1)先比较有机物分子中的碳原子数，若碳原子数不同，则一定不是同分异构体；若碳原子数相同，再看其他原子，确定分子式是否相同。 (2)若分子式相同，再比较结构，只有结构不同的有机物才可能互为同分异构体，注意烷烃中碳原子的四面体结构。 2．链状烷烃同分异构体的书写方法 (1)书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间。 ①先写出碳原子数最多的主链。 ②再写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。 ③最后写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上，依次类推。 (2)以C6H14为例（为了简便，只写碳骨架）： ①将分子中全部碳原子连成一条直链。 C—C—C—C—C—C ②从主链的一端取下一个碳原子，依次连在主链，即得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。 ③从主链上取下两个碳原子，作为一个乙基或两个甲基，依次连接到剩余的含4个碳原子的主链，由于连入乙基后会改变主链碳原子数，如主链实际含5个碳原子，与上面的书写重复，要注意舍去；连入两个甲基时，可得两种结构 （支链对位），（支链邻位）。 若再从主链取下更多碳原子，其连接方式均与上述重复。因此，C6H14有5种同分异构体。 注意　Ⅰ.主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。 Ⅱ.书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子的四个价键的要求，添上相应数目的原子。 3．等效氢原子法判断同分异构体的数目 烷烃分子中等效氢原子的种数有多少，其一元取代物的种数就有多少，判断等效氢原子的方法有： (1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的。 (2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，如 中四个甲基上的氢原子等效，即新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。 (3)处于镜面对称位置上的氢原子是等效的，如四个甲基上的氢原子是等效的，两个上的氢原子是等效的。 　某化合物A的分子式为C5H11Cl，分析数据表明，分子中有两个“—CH3”、两个“—CH2—”、一个“”和一个“—Cl”，写出它的同分异构体的结构简式。 【解析】　本题考查限制条件下一元取代物同分异构体的书写。可先写出C5H12的三种同分异构体的结构简式，然后对每一种物质分别进行一氯取代，写出各取代物的结构简式，再从中找出符合条件的。 C5H12的同分异构体的碳骨架为由此可看出正戊烷的一氯代物有3种，符合条件的为 异戊烷的一氯代物有4种，符合条件的有2种： 新戊烷一氯代物有1种，不符合条件。 【答案】 【练3】　键线结构式是以线表示共价键，每个折点和线端点处表示一个碳原子，并省略书写氢原子的一种表示有机化合物结构的方式，如异丁烷()要表示为“”。请分析这一表示方式的要领，试用键线结构式写出戊烷(C5H12)的同分异构体：________________________________________________________________________、 　　　　　　　、　　　　　　　。 【解析】　戊烷有三种同分异构体，分别是CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)2和CH3—C(CH3)3，对应的键线结构式分别是： 【答案】 1．下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的是(　　) 【解析】　选B。C、Si能形成4个共价键，N能形成3个共价键，而O、S能形成2个共价键，可以看出B项中碳原子成键不合理。 2．以下结构中表示的物质是烷烃的是(　　) 【解析】　选C。烷烃是由碳和氢两种元素组成，A错；烷烃呈链状，且每个碳原子都达到饱和，连着4个原子，B、D错。 3．下列关于同系物的说法中，错误的是(　　) A．同系物具有相同的最简式 B．同系物能符合同一通式 C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团 D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化 【解析】　选A。结构相似，必属同一类物质，因此有同一通式，但不一定有相同的最简式，A错误，B正确；相邻同系物组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化，D正确。 4．如图中的小球代表碳原子，棍代表碳碳单键，每个碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合，则两分子的关系为(　　) A．同系物　　　　　　　B．同分异构体 C．同位素 D．同素异形体 【解析】　选B。由图示知，(1)(2)的分子式都为C4H10，但碳骨架不同，即结构不同，故互为同分异构体。 5．已知某烷烃分子中电子数为42。 (1)该烷烃的分子式为________________________________________________________________________。 (2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其分子中电子数为6n＋(2n＋2)＝42，n＝5，烷烃分子式为C5H12。 (2)烷烃C5H12有三种同分异构体，其结构简式分别为 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、 【答案】　(1)C5H12 $