第七章 第一节 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选）

本讲义聚焦有机化合物中碳原子成键特点与烷烃结构核心知识点，从有机物概念切入，系统梳理碳原子成键方式（单键、双键、三键）、碳骨架类型（碳链、碳环），延伸至烷烃通式、命名及空间结构，构建从基础理论到具体物质的学习支架。 资料以“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”素养为导向，通过球棍模型、空间填充模型等可视化工具解析分子结构，结合判断不合理成键、推导烷烃分子式等实例设计练习。课中助力教师直观教学，课后帮助学生巩固概念、查漏补缺，有效培养科学思维与应用能力。

第一节　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 素养目标 1．能辨识常见有机化合物中的碳骨架，能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。 2．认识烷烃的组成及结构，了解有机物的多种表示方法，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 [对应学生用书P83] 知识点一　有机化合物中碳原子的成键特点 1．有机化合物 (1)概念：含有__碳__元素的化合物，简称有机物，最简单的有机物是__甲烷__。 (2)组成：除含碳元素外，常含有__氢、氧__元素，有些还含有氮、硫、卤素等元素。 含碳元素的物质不一定都是有机物，如①CO、CO2　②碳酸、碳酸盐　③碳化物(CaC2)　④硫氰化物(KSCN)等都是无机物。 2．碳原子的成键特点 (1)有机物中，碳原子可以形成__4__个共价键。 (2)碳原子间成键方式多样 ①碳碳之间的结合方式有__单键__、__双键__、__三键__。 ②多个碳原子之间可以结合成__碳链__，也可以结合成__碳环__(且可带支链)。 3．有机物种类繁多的原因 原因 具体表现 碳原子成键方式多样化 碳碳之间的结合方式有单键()、双键()、三键(—C≡C—) 多个碳原子可以相互结合成__链__状，也可以结合成__环__状(且可带支链) 碳原子数目灵活 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 碳原子数相同结构不同 含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为__碳原子的成键方式__或__碳骨架__的不同具有多种结构 有机化合物中每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。下图中碳原子的其余共价键均与氢原子相连。写出各物质的分子式。 (1)有机物中碳原子的成键方式 碳原子间仅形成单键()的是________(填序号，下同)，碳原子间形成双键()的是________，碳原子间形成三键(—C≡C—)的是________。 (2)有机化合物的碳骨架 多个碳原子之间结合成碳链的是________，结合成碳环(如：)的是________。 有机物碳骨架为直链(如：)的是________，碳骨架为支链(如：)的是________。 提示　(1)①②⑧⑨　③④⑤　⑥⑦ (2)①②③④⑤⑥⑦　⑧⑨　①③④⑥⑦　②⑤ 有机物中碳原子的结构及成键特点 1．下列结构中，从成键情况看，不合理的是(　　) 解析　根据C、H、O的原子结构可知：C形成4个共价键，O形成2个共价键，H形成1个共价键。B项中有一个碳原子形成的是3个共价键，不符合成键规则。 答案　B 2．两种有机物的碳骨架如图所示。已知它们结构中碳原子余下的价键均与氢原子结合。二者的分子式分别为：__________、____________。 答案　C6H6　C8H8 知识点二　烷烃的结构及命名 1．甲烷分子的空间结构 (1)甲烷的分子结构示意图与分子结构模型 (2)甲烷分子的结构特点 ①甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了__正四面体__的空间结构。 ②分子中碳原子位于__正四面体的中心__，4个氢原子分别位于__4个顶点__。 ③分子中4个C—H键的长度和强度__相同__，相互之间的夹角__相等__。 2．烷烃 (1)定义 只含有__碳__和__氢__两种元素，分子中的碳原子之间都以__单键__结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为__烷烃__。 (2)习惯命名法 ①以烷烃分子中碳原子数命名，碳原子数(n)及表示如下： 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 ②碳原子数n相同、结构不同时，可用正、异、新命名区分。 (3)通式 如果链状烷烃中碳原子数为n，氢原子数就是__2n＋2__，其分子式可用通式__CnH2n＋2__表示。 (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　 提示　DF (2)分子中含有18个氢原子的链状烷烃分子式为__________。 提示　C8H18 (3)相对分子质量为58的链状烷烃分子式为__________。 提示　C4H10 (4)某链状烷烃分子中含有6个碳原子，则该链状烷烃的相对分子质量为______。 提示　86 有机物组成结构的几种表示方法 种类 表示方法 实例 分子式 用元素符号表示物质分子组成 CH4(甲烷)、C2H6(乙烷) 电子式 用小黑点或“×”号表示原子最外层电子的成键情况 结构式 用短线“—”表示一个共用电子对，用“—”(单键)、“===”(双键)和“≡”(三键)表示碳原子之间的连接方式 碳骨架 用短线“—”将碳原子之间连接起来的结构，使每个碳原子均形成4个共价键 球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键 (乙烷) 空间填 充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 (乙烷) 1．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反应其真实存在状况(　　) 解析　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结构，在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。 答案　D 2．已知甲烷和丙烷分子中碳原子成键相似，下列有关丙烷的描述正确的是(　　) A．碳原子间以双键相结合，为链状结构 B．每个碳原子都形成四个价键，碳链为锯齿状 C．丙烷分子中所有原子共平面 D．丙烷分子中三个碳原子为环状结构 解析　据信息，丙烷分子中碳原子形成4个价键，碳和碳之间为单键，形成碳链，剩余价键都和氢原子结合，故A、C、D错误。 答案　B 3．写出满足下列条件的烷烃的分子式。 (1)分子中含18个氢原子的链状烷烃为________。 相对分子质量为58的链状烷烃为________。 (2)含碳质量分数最低的烷烃是______________；和CO2密度相同的烷烃是________；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是________。 答案　(1)C8H18　C4H10　(2)CH4　C3H8　C5H12 [对应学生用书P86] 1．(2024·甘肃天水高一期中)下列化学用语正确的是(　　) A．丙烷的空间填充模型为 B．丙烷的结构简式为 C．空间填充模型为可以表示CH4分子，也可以表示CCl4分子 D．CCl4的球棍模型： 解析　该模型为丙烷的球棍模型，A错误；该式是丙烷的键线式，B错误；氯原子半径大于碳，故空间填充模型为可以表示CH4分子，不可以表示CCl4分子，C错误，故选D。 答案　D 2．下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解错误的是(　　) A．碳原子和氧原子之间可以形成双键 B．碳原子与碳原子之间形成的碳链可以有支链 C．碳原子可以形成四个共价键 D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键 解析　五个碳原子可以形成环状结构，环状结构中可含有五个碳碳单键，D错误。 答案　D 3．(2024·青岛高一月考)下列关于烷烃的叙述不正确的是(　　) A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分 B．烷烃一定是饱和烃，饱和烃不一定是烷烃 C．分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃 D．丙烷分子中碳原子不在一条直线上 解析　分子通式为CnH2n＋2的烃一定为烷烃。 答案　C 4．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错误的是(　　) 解析　碳原子之间可以相互结合形成碳链(可带支链)，也可形成碳环，但每个碳原子都形成4个价键，故C项错误。 答案　C 5．(2024·江西抚州高一段考)按要求回答下列问题。 (1)乙烷的结构式为________。 (2) 的键线式为________。 (3)写出下列各烷烃的分子式。 ①分子中含40个氢原子的链状烷烃A的分子式为________。 ②链状烷烃B在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍：________。 解析　(3)①烷烃的分子通式为CnH2n＋2，分子中含40个H原子的烷烃，则2n＋2＝40，解得n＝19，该烷烃的分子式为C19H40； ②链状烷烃的通式为CnH2n＋2，烷烃的相对分子质量为14n＋2，同温同压下气体密度之比等于摩尔质量之比，也就等于相对分子质量之比，则A的相对分子质量为14n＋2＝86，解得n＝6，即该链状烷烃的分子式为C6H14。 答案　(1) 　(2) (3)①C19H40　②C6H14 [对应知能达标训练P45] [基础训练] 1．(2024·北京朝阳期末)下列碳原子相互结合的方式中，碳骨架类型与其他三种不一致的是(　　) 解析　A项中碳原子形成碳环，B、C、D项中碳原子形成碳链，故选A。 答案　A 2．下列说法正确的是(　　) A．碳碳间以单键相结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃 B．分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃 C．正戊烷分子中所有碳原子均在一条直线上 D．新戊烷的一氯取代物有2种 解析　A项符合条件的烃为饱和烃，可为链状烷烃，也可为环烷烃，但分子组成符合CnH2n＋2的烃一定为链状烷烃，A错误，B正确；在烷烃分子中与碳原子紧邻的四个原子构成四面体形，所以正戊烷分子中所有碳原子呈锯齿形，而非直线形，C错误；新戊烷分子完全对称，分子中只有一种氢原子，故一氯代物只有一种，D错误。 答案　B 3．(2025·辽宁葫芦岛段考)从碳原子成键情况分析，下列物质的结构式不合理的是(　　) 解析　C选项对应的物质，其中间的碳形成了5对共用电子对，不符合碳原子的成键理论；故选C。 答案　C 4．(2024·四川高一检测)认识一种有机物，可先从结构入手，某有机物的分子结构模型如图所示。该物质是(　　) A．CH===CH　　　　　 B．CH3CH2OH C．CH3COOH D．CH3CH2CH3 解析　根据有机物的分子结构模型可知，黑球代表C原子，灰球代表O原子，白球代表H原子，故分子的结构简式为CH3CH2OH。故选B。 答案　B 5．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是(　　) A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D．都是平面形分子，所有原子都处于同一平面内 解析　B项，同素异形体的研究对象为单质；C项，CH4分子中只有极性键，没有非极性键。 答案　A 6．(1)由4个碳原子结合形成的5种有机化合物(氢原子没有画出)，如图所示。 写出上述五种物质的结构简式和分子式： a.________；________； b.________；________； c.________；________； d.________；________； e.________；________。 (2)写出满足下列条件的烷烃的分子式。 含碳质量分数最低的烷烃是__________；和CO2密度相同的烷烃是__________；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是__________。 解析　(2)含碳量最低，说明含氢量最高，应为CH4；和CO2密度相同，即相对分子质量相同，即烷烃的相对分子质量44，根据通式即12n＋2n＋2＝44，n＝3，烷烃分子式为C3H8；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是＝n＝5，烷烃分子式为C5H12。 答案　(1)a.CH3CH(CH3)CH3　C4H10 b．　C4H8　c．CH3CH===CHCH3　C4H8　d．CH≡C—CH2—CH3　C4H6 e．　C4H8　(2)CH4　C3H8　C5H12 [能力提升] 7．(2024·辽宁铁岭高一期中)正丁烷的球棍模型如图所示，下列说法正确的是(　　) A．正丁烷的分子式为C4H8 B．分子中共含有13个共价键 C．分子中含有4个C—C单键 D．分子中4个碳原子在同一条直线上 解析　从结构看其化学式为C4H10，A错误；该分子中有3个C—C键和10个C—H键，所以共有13个共价键，B正确，C错误；烷烃碳原子为锯齿状，不可能共线，D错误；故选B。 答案　B 8．下列说法正确的是(　　) A．烷烃不全是饱和烃 B．C20H42一定属于烷烃 C．乙烷分子中的两个C原子共线，而C、H八个原子共面 D．C3H8分子中的三个碳原子可能共线，但所有的原子不可能共面 解析　符合CnH2n＋2通式的只有链状烷烃，故C20H42一定为烷烃，故B正确；碳原子形成的4个价键是四面体形，故乙烷中的8个原子不能共平面，故C错误；烷烃中碳原子是锯齿形排列，故丙烷中的3个碳原子不会共直线，故D错误。 答案　B 9．如图为含4个碳原子的6种有机物分子模型(氢原子没有画出)，下列叙述正确的是(　　) A．c、d分子中氢原子数目相同 B．b、c、f的分子式均为C4H8 C．a和f均为链状烷烃 D．同种物质中只能含碳链或碳环 解析　c分子中氢原子数为8，d分子中氢原子数目为6，A错误；b、c、f的分子式均为C4H8，B正确；f为环烷烃，C错误；同种物质中可能同时含有碳链和碳环，D错误。 答案　B 10．(2024·陕西咸阳高一段考)某学习小组用“球”和“棍”搭建的有机化合物分子球棍模型如图所示，“”代表氢原子，“”代表碳原子，下列说法错误的是(　　) A．①说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则 B．②③说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键 C．④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环，剩余价键与氢原子结合以满足“碳四价”原则 D．由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时，所有碳原子一定在同一条直线上 解析　由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时，碳原子一定不在同一条直线上，故选D。 答案　D 11．(2025·山东淄博阶段考)某些有机化合物的模型如图所示。 回答下列问题： (1)属于空间填充模型的是________(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同)。 (2)表示同一种有机化合物的是________。 (3)写出戊的结构简式：________。 (4)含碳量最低的是________，含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是________(保留三位有效数字)。 解析　(1)依据图示可知，甲、丁、戊分别是甲烷、丙烷、正戊烷的球棍模型，乙、丙分别是乙烷和甲烷的空间填充模型； (2)甲、丙分别是甲烷的球棍模型与比例模型，属于同一种有机化合物； (4)烷烃的通式为CnH2n＋2，随n值增大，碳元素的质量百分含量逐渐增大，含碳量最低的是甲烷，含氢量最低的分子是戊烷，氢元素的质量百分含量是×100%≈16.7%。 答案　(1)乙、丙　(2)甲、丙 (3)CH3CH2CH2CH2CH3或CH3(CH2)3CH3 (4)甲烷　16.7% 12．(1)降冰片烷的结构如图所示：，其分子式为________，该有机物________(填“属于”或“不属于”)烷烃。 (2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2，在链状烷烃分子中的基团：—CH3、—CH2—、、中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。 例如：分子中，n1＝6，n2＝0，n3＝2，n4＝1，在链状烷烃(除甲烷外)分子中，各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系。 ①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________________________。 ②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1，写出该链状烷烃的分子式：________。 解析　(1)由降冰片烷的结构可知，该物质的分子中含7个碳原子和12个氢原子，分子式为C7H12。 (2)①由于链状烷烃的通式为CnH2n＋2，设分子中H原子个数为n，C原子与H原子之间的数量关系为n＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2，伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0，所以C原子与H原子之间的数量关系为n＝3n1＋2n2＋n3，则2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2＝3n1＋2n2＋n3，故n3＋2n4＋2＝n1。②由n3＋2n4＋2＝n1，当n2＝n3＝n4＝1时，n1＝5，碳原子总数为8，则该烷烃的分子式为C8H18。 答案　(1)C7H12　属于　(2)①n3＋2n4＋2　②C8H18 学科网（北京）股份有限公司 $