7.1.1 碳原子成键特点与烷烃的结构（教学课件）高一化学人教版必修第二册

无处不在的有机化合物 衣 食 住 行 科技 军事 医药 自然界发现和人工合成的物质超过 其中绝大多数是 有机化合物 1亿种 含有碳元素的化合物 有机物中碳原子是如何成键的? 碳原子的成键特点 烷烃的结构 碳原子成键特点 成键数目 成键类型 成键方式 学习目标 烷烃的结构 概念 通式 同系物 同分异构体 碳原子成键特点 烷烃的结构 为何形成化合物种类最多的是碳元素？ 有机化合物种类繁多，碳原子是如何成键的? 碳原子成键特点 碳的化合物单独成为一门独立学科 7 最外层电子数 共用电子对数 成键 H Cl O N C 1 1 7 1 6 2 5 3 4 4 原子成键情况 温故 知新 问题探究 一个碳原子最多可和几个其他原子结合？ 碳原子最外层有___个电子，既难得电子又难失电子 4 一个碳原子可以和其他原子形成___个共价键 4 碳原子可与C、H、O、S、N等原子形成共价键 写出最简单有机物——甲烷(CH4)的电子式和结构式 C H H H H 电子式 C H H H H 结构式 请你试一试 一、碳原子成键特点 碳键数目 碳四价 感受•理解 碳原子与其他原子形成4个共价键 碳原子与碳原子之间形成共价键 感受•理解 两个碳原子之间有哪些结合方式？ 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 一、碳原子成键特点 碳键数目 碳四价 碳键类型 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 乙烷 乙烯 乙炔 多个碳原子相互间有哪些结合方式？ 链状 直链 支链 链状 问题探究 多个碳原子间结合成链状 问题探究 多个碳原子间还可这样结合 直链 支链 链状 环状 碳原子之间可以通过共价键彼此结合形成 直链 支链 归纳与整理 碳链 碳环 环状 一、碳原子成键特点 碳键数目 碳四价 碳键类型 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 碳键形式 碳链 碳环 请你试一试 4个碳原子之间通过共价键彼此结合，有哪些方式？ 直链 支链 碳环 4个碳原子之间通过共价键彼此结合，有哪些方式？ 直链 感受•理解 支链 感受•理解 4个碳原子之间通过共价键彼此结合，有哪些方式？ 碳环 碳原子与碳原子 之间形成共价键 碳原子与氧原子之间形成共价键 碳原子与氢原子 之间形成共价键 碳原子与其他原子形成4个共价键 感受•理解 1 碳原子与氢原子、卤素原子之间只能形成单键。 2 碳原子与氧原子、硫原子之间可以形成单键、双键。 3 碳原子与氮原子之间可以形成单键、双键、三键。 规律总结 下图是表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。 （1）碳原子间所成的化学键全是碳碳单键的有________________(填字母，下同)，含有碳碳双键的有____________，含有碳碳三键的有________。 A、C、H、J B、E、F D、G （2）碳骨架为链状的有____________________________，为环状的有__________，含有支链的有_____________。 A、B、C、D、E、F、G H、J C、F、J 牛刀小试 烃与烷烃 甲烷的兄弟有哪些？ 26 使用模型研究物质结构 甲烷（CH4）分子，这些原子有着怎样的空间位置关系呢？ 问题探究 甲烷分子式为CH4，请画出可能的空间构型。 各原子间形成的共价键时，彼此离的越远，则斥力越小，结构越稳定。 —C —H 平面正方形 正四面体 正四棱锥 你认为哪一种模型最合理？为什么？ 正四面体中各原子间价键离的最远！ 化学趣史 历史上科学家认为CH2Cl2有两种 邻位 对位 制备了几年，发现其实只有一种！ 碳原子的四面体学说 1874年，范特霍夫提出了 二氯甲烷不是平面结构，而是四面体的空间结构。 甲烷的空间结构 感受•理解 正四面体结构 科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角是109°28′）。 球棍模型 空间充填模型 展示原子实际占据空间的方式及分子实际形状 表示分子的键角以及成键原子的半径 乙烯 乙炔 乙烷 丙烷 正丁烷 甲烷 以下物质从组成元素上看，有何共同点？ 观察与思考 丙烯 二、烃和烷烃 1. 烃 仅由C与H两种元素组成的有机物 氢 乙烷 丙烷 正丁烷 观察与思考 你认为下有机物中，哪些有机物的结构相似？ 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 二、烃和烷烃 2. 烷烃 概念 仅含C—C键和C—H键的 饱和链烃 温馨提醒 若C—C连成环状，称为环烷烃 环丁烷 乙烷 丙烷 正丁烷 省略C—H键中的“—” 把同一C上的H合并 省略横线上C—C键中的“—” 结构式 结构简式 乙烷 丙烷 正丁烷 只画碳碳键 所有的H原子及C—H键均省略不画 相邻C原子用相邻的线的交点表示 单键用线段表示 双键和三键分别用平行的两条/三条线表示 键线式 你学会了吗？ 请画出下列物质的键线式： 名称 结构简式 甲烷 CH4 乙烷 CH3CH3 丙烷 CH3CH2CH3 丁烷 CH3(CH2)2CH3 戊烷 CH3(CH2)3CH3 已烷 CH3(CH2) 4CH3 十烷 CH3(CH2) 8CH3 十八烷 CH3(CH2) 16CH3 由上表你能推出烷烃的通式吗？ 问题解决 二、烃和烷烃 1. 烷烃 概念 仅含C—C键和C—H键的 饱和链烃 通式 CnH2n+2 (n≥1) 拓展提升 甲基 基 烃分子中去掉一个或几个H原子后剩余的基团 9个电子 孙先辉 PPT 烃 基 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 —CH3 —CH2— —CH2CH3 —CH2CH2CH3 感受•理解 乙烷 丙烷 正丁烷 思考﹒ 运用 三分子中，碳原子之间是直线连接的吗？ 不是，是锯齿状结构，每个碳原子与周围最近原子构成四面体结构 二、烃和烷烃 2. 烷烃 概念 仅含C—C键和C—H键的 饱和链烃 通式 CnH2n+2 (n≥1) 碳链形式 锯齿状 甲烷是最简单的烷烃中，随碳原子数的增加，我们应该如何给这些烷烃命名呢？ 四五千年前上古轩辕时期的大挠氏发明的天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 资料在线 二、烃和烷烃 2. 烷烃 概念 仅含C—C键和C—H键的 饱和链烃 通式 CnH2n+2 (n≥1) 碳链形式 锯齿状 命名 习惯命名法 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n≤10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 n＞10 戊烷 直接根据碳原子数称某烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 C16H34 十六烷 C18H38 十八烷 相应汉字数字＋烷 俗名法 当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示 俗名 C4H10的两种分子的命名 CH3CH2CH2CH3 无支链时 正丁烷 有支链时 异丁烷 C5H12的三种分子的命名 正戊烷 直链烃 异戊烷 新戊烷 乙烷 丙烷 正丁烷 观察与思考 甲烷 观察以上几种烷烃的结构简式，这些烷烃分子有什么特点，在组成上有什么差异呢？ 同系物 甲烷与其他烷烃是何关系？ 52 名称 结构简式 相对分子质量 甲烷 CH4 16 乙烷 CH3CH3 30 丙烷 CH3CH2CH3 44 丁烷 CH3(CH2)2CH3 58 戊烷 CH3(CH2)3CH3 72 已烷 CH3(CH2) 4CH3 86 十烷 CH3(CH2) 8CH3 142 十八烷 CH3(CH2) 16CH3 254 相邻的两个烷烃在相对分子质量有相差多少？ 说明在组成上有何差别？ 观察与思考 结构上：同类物质结构相似 以上物质结构上有何特点？ 以上物质组成上有何特点？ 14 14 14 14 14 14 14 甲烷　CH4 即 HCH2H 乙烷　CH3CH3 即 HCH2CH2H 丙烷　CH3CH2CH3 即 HCH2CH2CH2H 丁烷　CH3CH2CH2CH3 戊烷　CH3(CH2)3CH3 癸烷 CH3(CH2)8CH3 十七烷 CH3(CH2)15CH3 分析上述式子，你还可以发现什么？ 深化理解 分子组成：相差一个或若干个CH2原子团 相对分子质量相差14n 三、同系物 概念 结构相似，分子组成上相差一个或或若干个CH2原子团 一似 一差 同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同 A．CH4与C2H4 B． 与CH3CH2CH2CH3 C．C2H6与C3H8 D．O2与O3 下列物质属于同系物的一组是 看谁做得既准又快 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 请你试一试 2. CH2＝CHCH3和 的组成相同，二者是否互为同系物? 1. CH2＝CHCH3和CH2＝CH2的组成相同，二者是否互为同系物？ 由此判断，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗? 三、同系物 概念 结构相似，分子组成上相差一个或或若干个CH2原子团 一似 一差 同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同 判断 一同： 一似： 一差： 同类物质 结构相似 组成差CH2 ②和④ 你学会了吗？ 下列物质中属于同系物的是_________ ① CH2＝CH－CH3 ② CH4 ③ H2 ④ CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤ 有机化合物中仅由碳和氢构成的化合物超过了几百万种！ 即使原子种类相同，每种原子数目也相同时，其原子可能具有多种不同的结合方式，形成具有不同结构的分子。 为何一个分子式可能有不同的物质？ 同分异构体 一个分子式只能表示一种物质吗？ 61 1830年前，化学界一向认为 一种化合物具有一种成分 绝没有两种不同化合物具有同一化学成分 即相同的化学式！ 回顾历史 有机化学之父 李比希 1826年，制得雷酸银 最早发现铝 1824年，制得氰酸银 维勒 两人对其组成进行了分析，最终结果是－两物质的组成竟然是相同的： 氰酸银——AgCNO 雷酸银——AgOCN 对此，他们无法解释： 两种显然不同的化合物，怎么会有相同的成分呢？ 当时的许多化学家也陷入了迷茫之中。有的试图解释，可又解释不清。 柏采里乌斯不但知识渊博，且敢于冲破旧观念。 他说：“我建议把相同组成而不同性质的物质称为‘同分异构’的物质”。 1830年，提出了一个崭新的化学概念—— 同分异构体 意思是说，同样的化学成分，可以组成性质不同的化合物！ 化学趣史 一种物质 物质甲 物质乙 物质丙 让我们来认识两位新朋友 已知碳原子可形成4个单键，据此请写出分子式为C4H10的可能结构。 请你试一试 正丁烷 异丁烷 正丁烷 异丁烷 分子式 C4H10 C4H10 结构式 两位新朋友 相同 不同 沸 点 感受•理解 三、同分异构体 概念 ______相同而_____不同的______互称 相对分子质量必相同，不一定是同分异构体 原子或原子团的连接顺序不同 原子的空间排列不同 不一定是 有机物 分子式 结构 化合物 感受﹒ 理解 以下几种结构有机物，表示几种物质？ 感受﹒ 理解 以下有机物的结构，有无错误？ 烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数 碳原子数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 同分异体数 1 1 1 2 3 5 9 18 35 75 资料在线 如何书写烷烃同分异构体呢？ 请你试一试 请写出C5H12的同分异构体。 沸点： 36.07 ℃ 27.9℃ 9 ℃ 三、同分异构体 概念 ______相同而_____不同的______互称 相对分子质量必相同，不一定是同分异构体 原子或原子团的连接顺序不同 原子的空间排列不同 不一定是 有机物 分子式 结构 化合物 书写 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 你学会了吗？ 请写出己烷的同分异构体。 （1）互为同位素的是_____。 （2）互为同分异构体的是_____。 （3）互为同素异形体的是_______。 （4）属于同一物质的是______。 下列各组物质 A．水银和汞 C．红磷和白磷 E．CH3CH2CHO和 B E CD A 看我七十二变 B． 和 D．金刚石和石墨 F．氯水和液氯 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 概念 同素异形体 同分异构体 同系物 同位素 同物质 研究 对象 同 异 举例 有机物 单质 化合物 同类物质 化学式 差CH2 写法 正丁烷 与 异丁烷 甲烷 与 丁烷 下列物质中：①液氯 ② ③白磷 ④氯气 ⑤　　 ⑥ ⑦ ⑧红磷 （1）互为同分异构体的有_______。 （2）互为同素异形体的有_______。 （3）属于同位素的有______。 （4）属于同一种物质的有_______。 ②⑥ ③⑧ ⑤⑦ ①④ 看谁做得既准又快 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 你还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 碳环 碳原子成键特点 碳碳键的形式 碳碳键的类型 单键 双键 三键 碳链 直链 支链 电子式 结构式 空间构型 球棍模型 比例模型 一个C和任意2个H原子处于同一平面！（三角形规则） 甲烷分子结构 课堂小结 下列的是分子中呈正四面体结构的是 A. 甲烷 B. 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳 看谁做得既准又快 课堂小结 对象 同分 异构体 同系物 相同 相似 相异 有机物 化合物 结构 分子式 结构差CH2 结构 在化学中每种物质都有自己对应的化学式，但往往同一化学式可能表示不同的物质。下列化学式中，只表示一种纯净物的是 A． C B． C2H6 C． C3H8 D． C4H10 看谁做得既准又快 下列物质互为同分异构体的一组是 A． 和 B．CH3CH2OH和CH3OCH3 C．O2和O3 D．H2O和H2O2 看谁做得既准又快 科学家已成功合成少量的N4，下列关于N4的说法正确的是 A． N4是N2的同素异形体 B． N4是N2的同分异构体 C．同质量的N4和N2所含原子数比为1∶2 D． N4的摩尔质量是56 g 看谁做得既准又快 合作探究 以下有机物若用氯原子取代其中的一个氢原子，可得几种一氯代物? 等效H和等效C 温馨提醒 找对称轴 C2H6O分子该如何组装？请写出可能的结构式。 请你试一试 乙醇 二甲醚 顺反异构 对映异构 同分异构体的发展 生活中的化学 顺式视黄醛 反式视黄醛 构象异构 船式构象 椅式构象 碳原子自身或与其他原子可形成形形色色的碳链或碳环 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 93 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $