（教师版）12 第七章 第一节 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂同步复习（人教版）

第七章有机化合物 五维课堂兰 第七章 有机化合物 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 烷烃的结构 课程标准 核心素养 1.知道有机化合物是有空间结构 的，以甲烷为例认识有机物中碳 ①宏观辨识与 能从原子、分子水平分析烷烃的微观特征，能 原子的成键特点 微观探析 运用化学符合说明同系物、同分异构现象 2.知道同系物、同分异构体的概 念，能根据结构式或结构简式 ②科学探究与 判断它们是否为同分异构体或 能从物质的微观角度说明烷烃的结构特征 创新意识 同系物 教材梳理。探新知 对应学生讲义P39 一、有机化合物中碳原子的成键特点 1.甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为 直链 H H 支链 CH4,电子式为H:C:H,结构式为H一C一H。 H H 2.有机物中碳原子的结构及成键特点 链状结构 环状结构 ③碳原子还可以和H、O、N、S、P、卤素等多种非金 构 最外层有4个电子，不易得失电子形成阴、阳离子 属原子形成共价键。 碳 成键数目 每个碳原子形成4个共价键 (2)组成有机物的碳原子数目灵活 有机物分子中可能只含有1个或几个碳原子，也 成键种类 单键、双键或三键 可以含有成千上万个碳原子。 点 连接方式 碳链或碳环 二、烷烃的结构 3.有机物种类繁多的原因 1.烷烃的结构 (1)碳原子间成键方式多样 (1)甲烷的结构 甲烷的空间构型是正四面体结构，空间示意图是 ①碳碳之间的结合方式有单键( )、双 甲烷的球棍模型为○ 键( C-C )、三键（一C=C一）。 ②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），如图所示。 空间充填模型为 ·79· 世五维课堂 化学·必修第二册 (2)烷烃结构上的特点 3.同系物 单键：碳原子之间以碳碳单键 (1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个 结构 结合成链状 特点 饱和：碳原子剩余价键全部跟 CH2原子团的化合物。 烷烃 氢原子结合 (2)实例：CH4、C2H、C3H互为同系物。 通式 -CnH2t2(n≥1) 4.同分异构体 2.烷烃的命名 (1)概念 (1)表示 碳原子数(n)及表示 ①同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具 2 456 7 8910 有不同结构的现象。 10 甲飞西工足奥辛玉癸 ②同分异构体：具有同分异构现象的化合物。 n>10 相应汉字数字 (2)写出C,H。的同分异构体：CHCH,CHCH (2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。 CH CH-CH (3)举例：CH命名为己烷，C8H命名为十八烷；CH 和 的两种分子的命名： CH 无支链时：CHCH2CH2CH命名为正丁烷；有支 (3)戊烷的同分异构体有3种，己烷的同分异构体有 链时：CH,一CH一CH命名为异丁烷。 5种。 CH 重难突破⊙释疑惑 对应学生讲义P40 要点一 同系物的判断 O[典例示范] [典例1]下列关于同系物的说法中，错误的是 1.判断标准 (1)分子结构相似即两种物质均属于同一类物质。 A.同系物具有相同的最简式 (2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 B.同系物能符合同一通式 2.互为同系物的有机化合物的组成与结构特点 C.同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个 (1)同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子 “CH2”原子团 中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳 D.同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原 原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢 子数增加而呈规律性变化 原子。同系物的结构相似，并不是相同。例如： 解析：A[结构相似，必属同一类物质，因此有同 CH,一CH一CH和CH,CH,CH,前者有支 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， CH C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，但组 链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原 成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规 子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。 律性变化，D正确。] (2)同系物的组成元素必相同。 O[学以致用] (3)同系物必符合同一通式。但符合同一通式，且分 1.下列物质互为同系物的是 子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 H H 也不一定是同系物，如CH2一CH2（乙烯)和 A H C1与C1-C-CI CH2 CH,℃H2(环丙烷)不是同系物。 B.CH-CH3与CH2CH—CH (4)同系物一定具有不同的分子式。 CH ·80· 第七章有机化合物 五维课堂型 C.CHCH,CI CH,CICH,CI (2)写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲 D.CH与CHCH2CI 基接在主链某碳原子上。 解析：B[A项，二者属于同种物质；B项，二者互 (3)写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙 为同系物：C项，二者所含氯原子数不同，且分子组 基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。 成不是相差一个或若千个CH2原子团；D项组成 O[典例示范] 元素不同。] [典例2]下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种 要点二】 同芬异构体的判断 一氯代烃的是 1.同分异构体的判断依据 CH3 (1)分子式必须相同。相对分子质量相同，结构不同 A.CH3CH2CH2CH3 B.CH3—CH—CH 的化合物不一定是同分异构体，如CgHs和 CHs CH3 C HiO C.HC一C-CH D.CH;-CH-CH2-CH (2)结构不同。注意从两个方面考虑，一是原子或原 CH 子团的连接顺序不同，二是原子的空间排列不同。 解析：C[A、B两项生成两种一氯代烃；C项生成 2.烃的一元取代产物同分异构体的判断 一种一氯代烃；D项可生成四种一氯代烃。] 取代产物同分异构体的判断—等效氢法。烃分 O[学以致用] 子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就 2.下列叙述正确的是 ( ) 有多少，判断等效氢原子的方法有： A.分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是 (1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的。 同种物质 (2)同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的。 B.通式相同的不同物质一定属于同系物 (3)同一分子中处于轴对称或镜面对称位置上的氢原 C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体 子是等效的。 D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异 同时，若烃CH,的m元取代物有n种同分异构 构体 体，则其(y一m)元取代物也有n种同分异构体。 解析：C[分子式相同的物质，结构不一定相同，所 3.烷烃同分异构体的写法 以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定 书写规律可概括为：主链由长到短，支链由整到散， 是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相 位置由心到边，排布对、邻、间。 对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和 (1)先写出碳原子数最多的主链。 C2H,因此不一定是同分异构体。] 随堂自测。夯基础 对应学生讲义P41 1.如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误 2.下列说法正确的是 的是 A.甲烷为平面正方形结构，其结构式为 H H HC H X H H 0 H A.I将各原子看成了质点，为立体结构示意图 B.甲烷的电子式为H:C:H H B.Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子 C.CHCl2为正四面体结构 C.Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键 D.Ⅳ为空间充填模型，能表示出甲烷的空间构型 D.CCl4为平面正方形结构 及各原子的相对大小 解析：B[甲烷为正四面体结构，CCl4也是正四面 解析：B[Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层 体结构，CH2C2为四面体结构，但不是正四面体 电子，甲烷分子中应含有10个电子。] 结构。] ·81· 世五维课堂 化学·必修第二册 3.下列有机物中，属于烷烃的是 5.有下列结构的物质： A.CH,-CH-CH-CH3 ①CH(CH2)3CH3②CH CH,CH2CHCH B.CH,CH,CH,CH,CI ③CHCH2CH2CH2CH2CH C.CH,-CH, ④CH,CHCH,CH,CH CH,-CH, CH CH3 CH3 ⑤CHCH,CHCH,CH D.CH CH,CHCH,CHCH CH 解析：D[B项中含有氯原子，CHCH2CH2CH2CI 不只由碳原子和氢原子组成，故其不属于烃；A项 CH 中存在碳碳双键，C项中不是链状，两者均不是烷 ⑥CH,CH,CH,CHCH3 ⑦CH,CHCHCH 烃；D项中碳链上虽然有两个支链，但它仍属于链 CH, CH, 状，完全符合烷烃结构特点。] 其中，属于同系物的是 ;属于同分异构体 4.下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃只 的是 ;属于同种物质的是 有一种的是 A.CH CH2 CH A.①② B.②③ B.CH,CH,CH,CH,CH C.③④⑤⑥⑦ D.①③ CH, E.③④⑤⑦ F.④⑥ C.HaC-C-CH3 解析：7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为 CH; 同系物；若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分 D.CH,-CH-CH,-CH3 异构体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一 CH 种物质。7种物质的分子式分别为：①CH12、 解析：C[A项，有两种不同位置的H原子，与氯 ②C5H2、③C6H14、④C6H4、⑤CH14、⑥C6H14 气反应生成的一氯代烃有两种，错误；B项，有三种 ⑦C6H14。所以①②中任意一种物质与③④⑤⑥⑦ 不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃 中任意一种物质均属于同系物；①②结构相同属于 有三种，错误；C项，只有一种H原子，与氯气反应 同种物质，④⑥结构相同属于同种物质；③④⑤⑦ 生成的一氯代烃只有一种，正确；D项，有四种不同 或③⑤⑥⑦互为同分异构体。 位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有四 答案：BD E AF 种，错误。] 课时评价。提能力 对应课时作业P23 一、单项选择题 CH, 1.烃类分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 C.CH3-C-CH3 ( CH A.形成四对共用电子 B.通过非极性键 D.CH,-CH, C.通过两个共价键 解析：C[A不符合烷烃通式C.H2m+2;B不是烃 D.通过离子键和共价键 (含O);D项分子中碳原子间不是单键结合，不是 解析：A[碳原子最外层有4个电子，能形成四对 烷烃。] 共用电子。] 3.主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷 2.下列物质中，属于烷烃的是 烃有 A.Cs H1 A.2种 B.3种C.4种 D.5种 B.CH CH,OH ·82· 第七章有机化合物 五维课堂型 解析：A[符合题意的烷烃有 7.下列说法中错误的是 ( ) CH3 ①化学性质相似的有机物是同系物②分子组成 CH—CH2-CCH2-CH3 相差一个或若干个“CH,”原子团的有机物是同系 物③若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必 C H 定是同系物④互为同分异构体的两种有机物的 CH 物理性质有差别，但化学性质必定相似 和CH一CHCH一CH2-CH] A.①②③④ B.只有②③ C,H C.只有③④ D.只有①②③ 4.能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事 解析：A[互为同系物的有机物结构相似，化学性 实是 质相似，但反之不成立，①错误；同系物的前提是结 A.甲烷分子中4个CH键的强度相同 构相似，②不能保证这点，②错误；C2H,与CH。 B.甲烷分子中4个C一H键的长度相同 具有相同的最简式，当然碳、氢的质量分数相同，但 C.甲烷的一氯代物只有1种 C2H只能为CH2=CH2,而C3H。若为 D.甲烷的二氯代物只有1种 CH2 解析：D[若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子 H2C—CH2时，二者不是同系物，③错误；同分 中4个C一H键的长度和强度也可以相同，故A、B 异构体之间物理性质有差别，若为同一类物质，化 项错误；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应 学性质相似，若为不同类物质，则化学性质不同，④ 有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。而实 错误。] 际上二氯甲烷只有1种结构，所以甲烷不是平面正 二、不定项选择题 方形结构，而是正四面体结构，D项正确。] 8.正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是() 5.下列物质互为同系物的是 A.具有相似的化学性质 H H B.具有相同的物理性质 H-C-CI C.分子具有相同的空间结构 D.分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同 解析：D[A项，两者都属于烷烃，化学性质相似， B.CH3-CH3与CHCH—CH2-CH 但不能作为互为同分异构体的依据，错误；B项，两 CH 者的结构不同，为不同的物质，则物理性质不同，错 C.CH,CH2 CI CH2 CICH2 CI 误；C项，两者的空间结构不同，但不能作为互为同 D.CH,与CH,CH2CI 分异构体的依据，错误；D项，正丁烷与异丁烷的分 解析：B[A项为同种物质，B项互为同系物，C项 子式相同，分子内碳原子的连接方式不同，则结构 所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个或若干 不同，二者互为同分异构体，正确。] 个CH2原子团，D项不是同一类别的物质，故不属 9.下列说法正确的是 于同系物。] A.凡是分子组成上相差一个或几个CH2原子团的 6.CHg分子呈正六面体结构，如图所示， 物质，彼此一定是同系物 因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同 B.两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相 分异构体共有 同，则二者不一定是同分异构体 A.3种 B.6种 C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异 C.12种 D.24种 构体 解析：A[CgH8分子中6个氢原子被6个氯原子 D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也 取代时，产物分子式为CHCl;C⑧H8分子中2个 相同的不同化合物，互为同分异构体 氢原子被2个氯原子取代时，产物分子式为 解析：BD[分子组成相差一个或若千个CH,原子 C8HCl2,CgH2Cl和C⑧HCl2可看作是氯原子和 团的物质，其分子结构不一定相似，如 氢原子互换位置，C⑧HC12的同分异构体中两个氯 原子分别位于一条棱上、面对角线上、体对角线上， CH一CH-CH2与CH2CH2,A说法错误。 共3种。从而可得CHC1。也有3种同分异 CH,-CH2 构体。] 若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也 ·83 世五维课堂 化学·必修第二册 相同，则它们的最简式必定相同。最简式相同的化 HH 合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体， 答案：(1)H H (2)C14H30 如CH(CH2),CH3、CHCH(CH)2,CH2=CH2、 CH2=CH一CH,B说法正确。相对分子质量相 HH 同的物质是很多的，如无机物中的H2SO,和 (3)2 CH,CH2 CH,CH3,CH,-CH-CH3 H3PO4,又如有机物中的C2HO(乙醇)与CH2O2 CH (甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但 CH 由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构 体，C说法错误。当不同化合物组成元素的质量分 (4)正戊烷 CH-C-CH3 数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相 CHa 同，因此这样的不同化合物互为同分异构体。] 12.正己烷在工业上主要用作溶剂，常用于电子信息 10.小新的笔记记录了有机物的下列特点，其中不正 产业生产过程中的擦拭清洗作业。但正己烷具有 确的是 () 较强的毒性，挥发快，若使用不当，极易造成职业 A.大多数有机物易溶于水，也易溶于有机溶剂 中毒。 B.有机物参加的反应比较复杂，一般情况下反应 (1)正己烷的分子式为 ,正己烷的结构简 较慢 C.绝大多数有机物受热不易分解，而且不易燃烧 式为 。amol正己烷含有 mol D.绝大多数有机物是非电解质，不易导电、熔点低 碳氢键， mol碳碳键。 答案：AC (2)下列几种烃的结构： 三、非选择题 A.CH3-CH-CH,-CH,-CH, 11.按要求填写下列空白： CH (1)乙烷的结构式： CH3 (2)分子中含30个氢原子的烷烃的分子式 B.CH一CCH (3)相对分子质量为58的烷烃的结构有 CH 种：试分别写出它们的结构简式 C.CHCH一CH2一CH (4)分子式为CH12的直链烷烃的习惯命名为 CH, 其一氯代物只有一种的结构简式为 D.CH2一CH2CH2—CH。 解析：(1)乙烷的分子式为CH, CH CH HH 其中，与正己烷互为同分异构体的有 (填字 其结构式为H一C一C一H。 母，下同)，与正己烷互为同系物的有 ,与 HH 正己烷为同一种物质的是 (2)由烷烃的分子通式可知，2n十2=30，n=14,其 解析：(1)“己”指六个碳原子，由烷烃的通式 分子式为CH0。 CnH2+2(n为正整数)知，己烷的分子式为CH14 (3)由烷烃的分子通式可知，14n十2=58，n=4, 由正丁烷想到“正某烃”不含支链，正己烷的结构 C4H1的结构有2种，分别为 简式为CH,CH2 CH2 CH2CH2CH。1个正己烷 CHCH2CH2CH3、CH-CHCH3。 分子中含有14个氢原子、含14个碳氢键、(6一1) CH 个碳碳键。 (4)CH12的直链烷烃为正戊烷，CH2一氯代物 (2)正己烷的同系物是含碳原子数不是6的烷烃， CH 有B和C;正己烷的同分异构体与正己烷的分子 只有一种的是新戊烷(CH,C一CH3)。 式相同，A符合；单键可以旋转，D是正己烷。 CH, 答案：(1)CsH4 CH.CH,CH2CH2CHCH 14a 5a (2)A BC D ·84·