7.1.2 烷烃的结构 课件-2025-2026学年高一下学期人教版化学必修第二册

第七章 有机化合物 　第一节　认识有机化合物 第2课时　烷烃的结构 空间填充模型 或比例模型 甲烷分子呈正四面体结构 电子式 ﹕ H C ﹕ ﹕ ﹕ H H H 结构式 H— C—H H H 分子结构示意图 H H H H 球棍模型 实验数据表明，甲烷分子中 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。C位于正四面体的中心，4个H分别位于四个顶点，4 个 C—H 键的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，为109°28′。 一、甲烷的结构 CH4 分子式 最能反映真实结构 甲烷分子呈正四面体结构 一、甲烷的结构 正四面体结构示意图 ①四个H原子被其他相同原子或原子团替代，依然是正四面体结构。 ②四个H原子被其他不同原子或原子团替代，是四面体结构，但不是正四面体。 ③二氯甲烷是（CH2Cl2）唯一一个可以证明CH4是正四面体结构，而不是平面四边形结构的物质。 ④两个H原子被两个甲基（-CH3）取代，三个碳原子不在一条直线上。 二、烷烃的结构 有机化合物 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 分子中碳原子数 1 2 3 4 结构式 1、烷烃的结构特点 特点：C-C、碳四价、链状。 碳链可以转动，呈锯齿形，非直线。 二、烷烃的结构 2、烷烃的通式 有机化合物 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 分子中碳原子数 1 2 3 4 结构式 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 链状烷烃通式： Cn H2n +2 （n≥1） 分子式相差1或若干个CH2 CH4是含氢量最高的烃 二、烷烃的结构 3、烷烃的定义 烷烃：只含 和 两种元素，分子中的碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与 结合，使碳原子的化合价都达到“ ”，这样的一类有机化合物称为 ，也称为烷烃。 碳 氢 单键 氢原子 饱和 饱和烃 碳 氢 烃 4个单键 ①成键元素 ②碳原子成键方式 饱和 火 ③碳骨架 链状（直链、支链） 环状 tan qing ting 饱和烃 饱和链烃 饱和环烃 环状烷烃 链状烷烃 CnH2n+2 （n≥1） CnH2n （n≥3） 烷烃 二、烷烃 4、烷烃的表示方法 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子。 ①分子式： ②最简式(实验式)： C2H6、 C3H8、 C4H10 …… 如 C4H10 的最简式为 C2H5 ④结构式： 用短线来表示原子间的共用电子对 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 ③电子式： 用元素符号表示物质分子组成的式子，反映一个分子中原子的种类和数目 复杂的烷烃：先写碳链，最后补氢 4、烷烃的表示方法 ⑤结构简式： (省略与合并) 省略C−H键，把同一碳原子上的H合并 CH3−CH2−CH2−CH−CH3 CH3 再简化： 省略横线上C−C键 CH3CH2CH2CHCH3 CH3 CH3(CH2)2CH(CH3)CH3 【注意】省略单键，但双键、三键不能省略 如：CH3CH=CH2 为了书写方便，有机物还常用结构简式表示。 常用的 或者：将支链括起来， 写在连接它的C原子后面 或：CH3(CH2)2CH(CH3)2 二、烷烃 【练习】写出下列有机物的结构简式，区分括号内的为支链还是重复单元。 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3 4、烷烃的表示方法 二、烷烃 CH3(CH2)2CH3 CH3CH CH3 CH3 CH3CH (CH3)2 ⑥键线式： 省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；通常相邻碳碳键之间的夹角画成120°,每个端点和转折点都表示碳原子，除C、H以外原子都保留下来。 如：CH3CH2CH3 键线式可表示为__________________ 键线式可表示为__________________ CH3CH=CHCH3 键线式可表示为__________________ 4、烷烃的表示方法 二、烷烃 5、烷烃的命名——习惯命名法 二、烷烃 ① 十个碳原子以下：甲、乙、 丙、 丁、戊、 己、 庚、 辛、 壬、癸。 ② 碳原子数在10以上用中文数字表示。一般情况，常温常压下，碳原子≤4的烷烃为气态，5-16为液态，17以上为固态。 戊烷 C5H12 C8H18 辛烷 C11H24 十一烷 碳原子数目：1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10 5、烷烃的命名——习惯命名法 二、烷烃 ③对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称前面加正、异、新来区别。 CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 无支链 CH3CHCH2CH3 CH3 异戊烷 带一支链 CH3 CH3CCH3 CH3 新戊烷 带两支链 5、烷烃的命名——烃基 二、烷烃 烃分子中去掉一个氢原子后剩余的基团 乙基(—CH2CH3) 正丙基(—CH2CH2CH3)、异丙基(—CHCH3) CH3 怎么命名？ 甲基(—CH3)、亚甲基(—CH2—)、次甲基(—CH—) 5、烷烃的命名——系统命名法 二、烷烃 找 编 写 ①找主链，称某烷 — 最长、最多为主链 当出现多条等长的最长碳链：—选含支链最多的碳链为主链 5、烷烃的命名——系统命名法 二、烷烃 找 编 写 ②编位号，定支链 — 编号遵循“近、简、小” 近：选主链中离支链最近的一端为起点开始编号，用1、2、3等数字给主链的各碳原子依次编号定位，确定支链所在的位置。 先考虑“近”原则 5、烷烃的命名——系统命名法 二、烷烃 找 编 写 ②编位号，定支链 — 编号遵循“近、简、小” 简：同样近时，从较简单支链的一端开始编号。 同近，考虑“简”原则 5、烷烃的命名——系统命名法 二、烷烃 找 编 写 ②编位号，定支链 — 编号遵循“近、简、小” 小：同样近同样简时，要求支链位置的编号之和应最小。 同近、同简，考虑“小”原则 5、烷烃的命名——系统命名法 二、烷烃 找 编 写 ③写名称：主链碳，叫某烷；先写支，再写主；相同基，合并写；先写简，再写繁；数字间，短线连；数数间，逗隔开。 [注意](1)阿拉伯数字间用“，”隔开 (2)阿拉伯数字与中文间用“—”隔开 (3)中文之间无间隔 1、给下列有机化合物命名。 2，3—二甲基丁烷 3，4—二甲基己烷 2，2，5—三甲基庚烷 2、下列烷烃命名是否正确？ 4-甲基己烷 3-甲基-2-乙基戊烷 5-甲基-3-乙基己烷 3-甲基己烷 3，4-二甲基己烷 2-甲基-4-乙基己烷 × × × 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原子团的物质互称为同系物。 (2) 同系物的特点： 二、烷烃 ①“同”——必须属于同一类物质，通式也相同，构成元素相同 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。（即两种物质属于同一类物质） ③“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式) 化学性质相似 C数不同烷烃都是同系物 6、同系物 二、烷烃 答案：不是，甲烷、乙烷、丙烷是烷烃的同系物，但它们的最简式分别为CH4、CH3、C3H8，注意区分最简式和通式 思考1、 同系物具有相同的最简式？ 思考2、在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物是否就是同系物呢？ 答案：不是，必须结构相似。 思考3：具有同一通式的有机物一定是同系物？ 答案：不是，必须结构相似，如上例。 C4H8 CH3CH=CH2 C3H6 CH2—CH2 CH2—CH2 CnH2n 6、同系物 二、烷烃 思考5：符合CnH2n＋2通式的烃一定是链状烷烃吗？ n值不同的链状烷烃一定互为同系物吗？ 答案：只有链状烷烃的通式符合CnH2n＋2，其他烃的通式都不符合CnH2n＋2，故符合CnH2n＋2的一定是链状烷烃。n值不同的链状烷烃，结构相似，组成上相差1个或若干个CH2原子团，一定互为同系物。 思考4、是否必须结构式相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物才是同系物呢？ 答案：不是，结构相似，分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团。 1、下列物质是否为同系物？ ① CH3CHO 和 CH3COOH ② CH2=CH2和 ③ CH4 和 CH3CH3 ④ CH3CH2CH3 和 H2C CH2 CH2 CH3－CH2－CH－CH3 │ CH3 否 否 是 是 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 CH CH3 ⑤ 否 分子组成上不是相差“—CH2—” 结构不相似 分子式相同，分子组成上没有相差“—CH2—” 【课堂练习】 【思考与交流】 正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式、分子结构是否相同？它们是否为同一种物质？ CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 正戊烷 无支链 异戊烷 带一支链 新戊烷 带两支链 它们的分子式相同（C5H12），但分子结构不同，属于不同的分子。 7、同分异构现象和同分异构体 (1) 同分异构现象： 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构现象。 (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。 如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。 理解 三同 分子式相同、分子组成相同、分子量相同 两不同 结构不同、性质不同 二、烷烃 C C C C H H H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H H H 正丁烷 异丁烷 7、同分异构现象和同分异构体 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 正丁烷和异丁烷的某些物理性质 (3) 同分异构体性质: 物理性质： 支链越多，熔沸点 密度 化学性质： 不一定相同 二、烷烃 27 [练习1] ①丁烷 ②异丁烷 ③戊烷 ④异戊烷 ⑤新戊烷 ⑥丙烷，物质的沸点由高到低的排列顺序是________________ _______. ③＞ ④＞ ⑤ ＞① ＞②＞ ⑥ C原子数不同：C原子数越多，沸点越高 C原子数相同：支链越多，沸点越低 28 7、同分异构现象和同分异构体 (4) 同分异构体的书写： 二、烷烃 ①写出最长链 ②去掉一个甲基做支链 ③去掉两个甲基做支链 （定一移一） ④用氢补足碳价键 请练习书写C6H14同分异构体的结构简式 （莫重复） 7、同分异构现象和同分异构体 (5) 一氯取代物同分异构体 二、烷烃 方法：找出有多少种不同的氢原子 关键：对称氢原子的确定 烃或烃的衍生物的一元取代物分子中，等效氢原子种类有多少，则其一元取代物种类就有多少。 下面烷烃一氯代物有___________种同分异构体. CH3—CH—CH—CH—CH3 l l l CH3 CH3 CH3 1 2 4 4 3 7、同分异构现象和同分异构体 (5) 一氯取代物同分异构体 二、烷烃 ——找准称轴、点、面 CH3CH2CH2CH2CH3 对称轴 ③ ② ① CH3-CH2-CH-CH2-CH3 CH2 CH3 对称点 ① ② ③ CH3 CH3 – C – CH2- CH3 CH3 ③ 对称点 对称面 ② ① 等效氢法 b b a a 7、同分异构现象和同分异构体 (5) 二氯取代物同分异构体 二、烷烃 分与合 + 定一移一 不重复不遗漏 C3H6Cl2 合： 分： CH3CH2CH3 Cl CH3CH2CH3 Cl Cl Cl CH3CH2CH3 CH3CH2CH3 Cl Cl Cl Cl CH3CH2CH3 Cl 2种 2种 0种 7、同分异构现象和同分异构体 (5) 二氯取代物同分异构体 二、烷烃 分与合 + 定一移一 不重复不遗漏 C4H8Cl2 合： 分： CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 3种 4种 2种 ①① ②② ①① CH3CH2CH2CH3 ① ① ① ① CH3CH2CH2CH3 ② ② × CH3CHCH3 CH3 ① ① ① CH3CHCH3 CH3 ① × 0种 同系物、同分异构体、同素异形体、同位素的区别 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素 组成 结构 类别 分子相差一个或若干个CH2原子团 分子组成相同 分子组成不同 质子数相同，中子数不同 结构相似 结构不同 结构不同 —— 化合物 单质 化合物 同一元素的不同原子 【概念区分】 CH4、C3H8 金刚石、石墨 12C、14C CH3CH2CH2 CH3 CH3－CH－CH3 CH3 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 小结 烷烃的组成与结构特点 (5)氢偶数;烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。 (1)单键：烷烃分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。 (2)饱和：烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃少。 (3)通式：烷烃的通式为CnH2n＋2(n为正整数)，符合该通式的烃一定是烷烃。 (4)骨架：碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，碳链可以旋转.如图所示。 (1)同系物一定具有不同的碳原子数(　　) (2)只要是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物就一定为同系物(　　) (3)同系物的化学性质一定相似，一定具有相同的通式(　　) (4)同分异构体的相对分子质量相同，相对分子质量相同的化合物一定是同分异构体(　　) (5)互为同分异构体的有机物一定不是同系物，互为同系物的化合物一定不是同分异构体(　　) (6)互为同分异构体的化合物，化学性质一定相似(　　) (7)互为同系物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质必定相似 × × × √ √ √ 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) √ 【课堂练习】 2.分子式为C5H12且互为同分异构的有机物有几种（不考虑立体异构）（　　） A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种 3.下列说法不正确的是（　　） A. 146C和 126C 互为同位素 B. 金刚石和石墨互为同素异形体 C. CH3COOCH2CH3和CH3CH2CH2COOH互为同分异构体 D. CH4和CH3Cl互为同系物 B D 【课堂练习】 4．以下结构表示的物质中是烷烃的是(　　) A．CH3OH B．CH2=CH2 C 【课堂练习】 5.下列化学式能代表一种纯净物的是( ) A. C3H8 B. C4H10 C. C5H12 D.C2H4Br2 A 【课堂练习】 CH3—CH—CH3 CH2 CH3 ⑥ CH3—CH2—CH2 CH3 ① CH3—CH—CH3 CH3 ② CH3—CH2—CH3 ③ CH—CH3 CH3 CH3 ④ CH3—CH2—CH—CH3 CH3 ⑤ A、判断下列物质中相同的是_______________ B、属于同分异构体的是______________ C、属于同系物的是____________________________ ①和② 或①和 ④ ②和④ ⑤和⑥ ① 、 ③和⑤ 或② 、③和⑤…… 6. 【课堂练习】 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 7. 有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3；②CH3CH2CH2CH2CH3； ③CH3CH2CH2CH2CH2CH3；④CH3CHCH2CH2CH3； ⑤CH3CH2CHCH2CH3；⑥CH3CH2CH2CHCH3；⑦CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 BD E AF 学科网原创 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)碳原子可以跟多数非金属元素原子形成共价键。(　　) (2)烷烃分子结构中均为单键。(　　) (3)甲烷的结构式为 ,空间构型为正方形。 (　　) (4)烷烃的所有原子一定不在同一平面上。(　　) (5)分子中含有8个碳原子的链状烷烃的分子式为C8H16。(　　) √ √ √ × × 【课堂练习】 2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况(　　) D 解析：　这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及空间充填模型均能反映甲烷分子的空间构型，但空间充填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。 【课堂练习】 3．甲烷分子中的碳原子与氢原子的结合方式是(　　) A．形成四对共用电子对 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 A 解析：甲烷分子中碳原子和4个氢原子共用4个电子对，形成4个C—H极性共价键，A项正确，B、C、D三项均不正确。 【课堂练习】 5．下列说法正确的是(　　) A．凡是分子组成相差一个或几个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，各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体 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称为同分异构体 【课堂练习】 D 6．写出下列烷烃的分子式 (1)同温同压下，烷烃的蒸气密度是H2的43倍：______。 (2)分子中含有22个共价键的烷烃：________。 (3)分子中含有30个氢原子的烷烃：________。 (4)室温下相对分子质量最大的直链气态烷烃：______。 C6H14 C7H16 C14H30 C4H10 【课堂练习】 通式：CnH2n+1 共价键：（2n+1）+（n-1）=3n+1 第一步：写出最长碳链，得到1种异构体：C—C—C—C—C—C； 第二步：去掉最长碳链中1个碳原子作为支链(取代基)，余下碳原子作为主链，和； 第三步，去掉两个碳原子作为支链(两个—CH3)，采用“定一移二”法依次书写：； 第四步：最后用氢原子补足碳原子的四个价键。故C6H14的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 $