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教师用书word（人教版）

本讲义聚焦有机化合物中碳原子的成键特点与烷烃的结构，系统梳理碳原子成键方式（单键、双键、三键，链状、环状结构），甲烷的正四面体构型，以及同系物、同分异构体的核心概念，构建有机化学入门的知识支架。 资料通过球棍模型、空间充填模型等微观结构示意图，结合典例示范与分层练习，培养学生宏观辨识与微观探析能力，借助等效氢法等科学思维方法提升同分异构体判断能力。课中辅助教师直观教学，课后助力学生巩固知识，查漏补缺。

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原子的成键特点 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判断它们是否为同分异构体或同系物 ①宏观辨识与 微观探析 能从原子、分子水平分析烷烃的微观特征，能运用化学符合说明同系物、同分异构现象 ②科学探究与 创新意识 能从物质的微观角度说明烷烃的结构特征 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　CH4　，电子式为 　，结构式为　　。 2．有机物中碳原子的结构及成键特点 3．有机物种类繁多的原因 (1)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。 ③碳原子还可以和　H、O、N、S、P、卤素　等多种非金属原子形成共价键。 (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，也可以含有成千上万个碳原子。 二、烷烃的结构 1．烷烃的结构 (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。甲烷的球棍模型为，空间充填模型为。 (2)烷烃结构上的特点 2．烷烃的命名 (1)表示 碳原子数(n)及表示 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，用正、异、新表示。 (3)举例：C6H14命名为　己烷　，C18H38命名为　十八烷　；C4H10的两种分子的命名： 无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为　正丁烷　；有支链时：命名为　异丁烷　。 3．同系物 (1)概念：　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。 (2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 4．同分异构体 (1)概念 ①同分异构现象：化合物具有相同的　分子式　，但具有不同　结构　的现象。 ②同分异构体：具有　同分异构现象　的化合物。 (2)写出C4H10的同分异构体：　CH3CH2CH2CH3　和　。 (3)戊烷的同分异构体有　3　种，己烷的同分异构体有　5　种。 　 同系物的判断 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。 (2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 2．互为同系物的有机化合物的组成与结构特点 (1)同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。例如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。 (2)同系物的组成元素必相同。 (3)同系物必符合同一通式。但符合同一通式，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定是同系物，如CH2===CH2(乙烯)和 (环丙烷)不是同系物。 (4)同系物一定具有不同的分子式。 [典例示范] [典例1] 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：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。] [学以致用] 1．下列物质互为同系物的是(　　) C．CH3CH2Cl与CH2ClCH2Cl D．CH4与CH3CH2Cl 解析：B　[A项，二者属于同种物质；B项，二者互为同系物；C项，二者所含氯原子数不同，且分子组成不是相差一个或若干个CH2原子团；D项组成元素不同。] 　 　同分异构体的判断 1．同分异构体的判断依据 (1)分子式必须相同。相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如C8H18和C7H14O。 (2)结构不同。注意从两个方面考虑，一是原子或原子团的连接顺序不同，二是原子的空间排列不同。 2．烃的一元取代产物同分异构体的判断 取代产物同分异构体的判断——等效氢法。烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就有多少，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)同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的。 (3)同一分子中处于轴对称或镜面对称位置上的氢原子是等效的。 同时，若烃CxHy的m元取代物有n种同分异构体，则其(y－m)元取代物也有n种同分异构体。 3．烷烃同分异构体的写法 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，排布对、邻、间。 (1)先写出碳原子数最多的主链。 (2)写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。 (3)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接在主链碳原子上，以此类推。 [典例示范] [典例2] 下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是(　　) 解析：C　[A、B两项生成两种一氯代烃；C项生成一种一氯代烃；D项可生成四种一氯代烃。] [学以致用] 2．下列叙述正确的是(　　) A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质 B．通式相同的不同物质一定属于同系物 C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体 D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体 解析：C　[分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6，因此不一定是同分异构体。] 1．如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ将各原子看成了质点，为立体结构示意图 B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子 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及各原子的相对大小 解析：B　[Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。] 2．下列说法正确的是(　　) A．甲烷为平面正方形结构，其结构式为 B．甲烷的电子式为 C．CH2Cl2为正四面体结构 D．CCl4为平面正方形结构 解析：B　[甲烷为正四面体结构，CCl4也是正四面体结构，CH2Cl2为四面体结构，但不是正四面体结构。] 3．下列有机物中，属于烷烃的是(　　) A．CH3CHCHCH3 B．CH3CH2CH2CH2Cl 解析：D　[B项中含有氯原子，CH3CH2CH2CH2Cl不只由碳原子和氢原子组成，故其不属于烃；A项中存在碳碳双键，C项中不是链状，两者均不是烷烃；D项中碳链上虽然有两个支链，但它仍属于链状，完全符合烷烃结构特点。] 4．下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃只有一种的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3 解析：C　[A项，有两种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有两种，错误；B项，有三种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有三种，错误；C项，只有一种H原子，与氯气反应生成的一氯代烃只有一种，正确；D项，有四种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有四种，错误。] 5．有下列结构的物质： ①CH3(CH2)3CH3　②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2CH2CH2CH3 其中，属于同系物的是　________　；属于同分异构体的是　________　；属于同种物质的是　________　。 A．①②　　　　 B．②③ C．③④⑤⑥⑦ D．①③ E．③④⑤⑦ F．④⑥ 解析：7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分异构体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7种物质的分子式分别为：①C5H12、②C5H12、③C6H14、④C6H14、⑤C6H14、⑥C6H14、⑦C6H14。所以①②中任意一种物质与③④⑤⑥⑦中任意一种物质均属于同系物；①②结构相同属于同种物质，④⑥结构相同属于同种物质；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。 答案：BD　E　AF 一、单项选择题 1．烃类分子中的碳原子与其他原子的结合方式是(　　) A．形成四对共用电子 B．通过非极性键 C．通过两个共价键 D．通过离子键和共价键 解析：A　[碳原子最外层有4个电子，能形成四对共用电子。] 2．下列物质中，属于烷烃的是(　　) A．C8H16 B．CH3CH2OH D．CH2CH2 解析：C　[A不符合烷烃通式CnH2n＋2；B不是烃(含O)；D项分子中碳原子间不是单键结合，不是烷烃。] 3．主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有(　　) A．2种　 B．3种 C．4种　 D．5种 解析：A　[符合题意的烷烃有 4．能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是(　　) A．甲烷分子中4个C—H键的强度相同 B．甲烷分子中4个C—H键的长度相同 C．甲烷的一氯代物只有1种 D．甲烷的二氯代物只有1种 解析：D　[若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子中4个C—H键的长度和强度也可以相同，故A、B项错误；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。而实际上二氯甲烷只有1种结构，所以甲烷不是平面正方形结构，而是正四面体结构，D项正确。] 5．下列物质互为同系物的是(　　) 解析：B　[A项为同种物质，B项互为同系物，C项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个或若干个CH2原子团，D项不是同一类别的物质，故不属于同系物。] 6.C8H8分子呈正六面体结构，如图所示，因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同分异构体共有(　　) A．3种 B．6种 C．12种 D．24种 解析：A　[C8H8分子中6个氢原子被6个氯原子取代时，产物分子式为C8H2Cl6；C8H8分子中2个氢原子被2个氯原子取代时，产物分子式为C8H6Cl2，C8H2Cl6和C8H6Cl2可看作是氯原子和氢原子互换位置，C8H6Cl2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，共3种。从而可得C8H2Cl6也有3种同分异构体。] 7．下列说法中错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物是同系物　②分子组成相差一个或若干个“CH2”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，它们必定是同系物　④互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别，但化学性质必定相似 A．①②③④ B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 解析：A　[互为同系物的有机物结构相似，化学性质相似，但反之不成立，①错误；同系物的前提是结构相似，②不能保证这点，②错误；C2H4与C3H6具有相同的最简式，当然碳、氢的质量分数相同，但C2H4只能为CH2＝CH2，而C3H6若为时，二者不是同系物，③错误；同分异构体之间物理性质有差别，若为同一类物质，化学性质相似，若为不同类物质，则化学性质不同，④错误。] 二、不定项选择题 8．正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是(　　) A．具有相似的化学性质 B．具有相同的物理性质 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，但不能作为互为同分异构体的依据，错误；B项，两者的结构不同，为不同的物质，则物理性质不同，错误；C项，两者的空间结构不同，但不能作为互为同分异构体的依据，错误；D项，正丁烷与异丁烷的分子式相同，分子内碳原子的连接方式不同，则结构不同，二者互为同分异构体，正确。] 9．下列说法正确的是(　　) A．凡是分子组成上相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物 B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者不一定是同分异构体 C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体 D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体 解析：BD　[分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，其分子结构不一定相似，如CH3CHCH2与，A说法错误。若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同。最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，如CH3(CH2)2CH3、CH3CH(CH3)2，CH2＝CH2、CH2＝CH－CH3，B说法正确。相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)与CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但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数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体。] 10．小新的笔记记录了有机物的下列特点，其中不正确的是(　　) A．大多数有机物易溶于水，也易溶于有机溶剂 B．有机物参加的反应比较复杂，一般情况下反应较慢 C．绝大多数有机物受热不易分解，而且不易燃烧 D．绝大多数有机物是非电解质，不易导电、熔点低 答案：AC 三、非选择题 11．按要求填写下列空白： (1)乙烷的结构式： ________________________________________________________________________。 (2)分子中含30个氢原子的烷烃的分子式 ________________________________________________________________________。 (3)相对分子质量为58的烷烃的结构有 ________________________________________________________________________ 种；试分别写出它们的结构简式 ________________________________________________________________________。 (4)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 其一氯代物只有一种的结构简式为 ________________________________________________________________________。 解析：(1)乙烷的分子式为C2H6， 其结构式为。 (2)由烷烃的分子通式可知，2n＋2＝30，n＝14，其分子式为C14H30。 (3)由烷烃的分子通式可知，14n＋2＝58，n＝4，C4H10的结构有2种，分别为 CH3CH2CH2CH3、。 (4)C5H12的直链烷烃为正戊烷，C5H12一氯代物只有一种的是新戊烷()。 答案：(1) 　(2)C14H30 (3)2　CH3CH2CH2CH3、 (4)正戊烷　 12．正己烷在工业上主要用作溶剂，常用于电子信息产业生产过程中的擦拭清洗作业。但正己烷具有较强的毒性，挥发快，若使用不当，极易造成职业中毒。 (1)正己烷的分子式为　________　，正己烷的结构简式为　________　。a mol正己烷含有　________　 mol碳氢键，　________　 mol碳碳键。 (2)下列几种烃的结构： 其中，与正己烷互为同分异构体的有　______　(填字母，下同)，与正己烷互为同系物的有　________　，与正己烷为同一种物质的是　________　。 解析：(1)“己 ”指六个碳原子，由烷烃的通式CnH2n＋2(n为正整数)知，己烷的分子式为C6H14。由正丁烷想到“正某烃”不含支链，正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3。1个正己烷分子中含有14个氢原子、含14个碳氢键、(6－1)个碳碳键。 (2)正己烷的同系物是含碳原子数不是6的烷烃，有B和C；正己烷的同分异构体与正己烷的分子式相同，A符合；单键可以旋转，D是正己烷。 答案：(1)C6H14　CH3CH2CH2CH2CH2CH3 14a　5a　(2)A　BC　D 学科网（北京）股份有限公司 $