7.1.1碳原子的的成键特点 烷烃的结构 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

7.1.1碳原子的成键特点 烷烃的结构 目前，人们在自然界中发现和人工合成的物质已经超过1亿种 其中，有机物占了绝大多数， 而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来 最早人们发现的有机化合物都是从生命体内分离出来的 区别于无机化合物多数是从矿石等无生命体物质中得到的 随着时间的慢慢推移以及科技的进步， 很多有机化合物现在都可以通过人工合成得到 有机物概述 有机化合物不仅构成了生机勃勃的生命世界 人类赖以生存和发展的必需品都与有机物有关 有机物概述 布洛芬 C9H8O4 聚乙烯塑料 -[-CH2-CH2-]-n 观察以下有机物的分子式，能发现有机物在组成上有什么特点？ 葡萄糖C6H12O6 天然气CH4 都有C、H元素 有机物概述 1. 定义 绝大多数含碳的化合物 如：CH4、C6H12O6、C2H5OH等 【注意】 并非所有含碳的化合物都是有机物 如CO、CO2、H2CO3 、碳酸盐、碳酸氢盐、SiC、CaC2 氢氰酸(HCN)及其盐、硫氰酸(HSCN)及其盐为无机物 2. 组成元素 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 烃(tīng)：只含C、H两种元素的有机物 有机物概述 碳在地壳中的含量很低 但是含碳的有机化合物种类和数量却很多 有机化合物为什么如此繁多呢？ 有机化合物中碳原子的成键特点 1. 碳元素在周期表的位置 第二周期 第ⅣA族 2. 碳的原子结构特点 原子结构示意图 电子式 3. 碳原子的成键数目 不易得电子 不易失电子 与其他原子形成4个共价键 如：最简单的有机物——甲烷CH4 +6 2 4 碳原子以最外层的4个电子与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键 【思考与讨论】(1)根据碳原子的四价键原则，可将下图中碳原子的价键用氢原子补齐，试在各模型下面的横线上写出各物质的分子式 C4H10 C4H10 C4H8 C4H8 C4H8 C4H6 C4H6 C4H8 C4H8 (2)分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因 有机化合物中碳原子的成键特点 4. 碳原子的成键特点 (1) C原子不仅可与H、O等其它原子成键，C与C之间也可以形成共价键 (2) 多个C原子之间可结合成碳链，也可结合成碳环, 链状又分为直链和支链两种 (3) 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 单键 双键 三键 课堂练习 【课本】P66 1. 在有机化合物中，碳原子既可以与其他元素的原子形成共价键，也可以相互成键。两个碳原子之间可以形成的共价键的类型有 _________、 _________和_________；多个碳原子可以相互结合，形成的碳骨架的类型有__________和___________。 单键 双键 三键 链状结构 环状结构 【导学案】P79 随堂检测 2. 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 中错误的是( ) C 资料卡片 使用模型研究物质结构 将微观的分子结构通过模型呈现出来，便于我们了解分子中原子的结合方式与空间位置关系，获取更多的结构信息。随着现代信息技术的发展，除了实物模型，还可以通过计算机对物质的结构进行模拟和计算。这是人们探索物质结构的重要方法，也是学习化学的直观工具。 球棍模型 空间填充模型 又称比例模型 甲烷的结构 分子式 电子式 结构式 CH4 平面四边形 四棱锥 正四面体 哪一个才是甲烷的真实结构？ (1)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 (2)甲烷的二元取代只有一种结构，如 CH2Cl2： 证明CH4是正四面体而非平面四边形 Cl | H— C — Cl | H Cl | H— C — H | Cl 与 是同种物质 甲烷的结构 分子式 电子式 结构式 空间构型 球棍模型 空间填充模型 CH4 键角 109°28′ (1) 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) C原子位于正四面体的中心，4个H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(109°28’) 表示分子 真实情况 又叫“比例模型” 【思考与讨论】(1)与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归类这类有机化合物分子式的通式 有机化合物 乙烷 丙烷 丁烷 碳原子数 2 3 4 结构式 分子式 C2H6 C3H8 C4H10 规律：如果链状烷烃中碳原子数目为n，氢原子数就是2n+2。 CnH2n+2 (n≥1) 【思考与讨论】(3)结合图7-6中的分子结构模型，总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。 ①元素组成上只含碳、氢两种元素； ②分子中的碳原子之间都以碳碳单键结合； ③碳原子的剩余价键均与H结合，化合价达到饱和 烷烃的结构 1. 定义 只含碳氢两种元素，碳原子之间都以碳碳单键结合， 剩余的价键均用于与H结合，使每个碳原子的化合价达到“饱和”的烃称为饱和烃，也称为烷烃 饱和：C的4个键连接4个原子 2. 特点 ②碳碳单键可旋转，即两个原子可以绕轴旋转； ①烷烃都是立体结构， 碳原子数大于2的直链烷烃，碳链呈锯齿状，而非直线型； 烷烃的结构 3. 通式 如果链状烷烃中碳原子数目为n，氢原子数就是2n+2 通式：CnH2n+2 (n≥1) 链状烷烃的相对分子质量：14n+2 【注意】 符合CnH2n+2通式的有机物一定是烷烃；烷烃一定符合该通式 【练习】写出下列链状烷烃的分子式 (1)含有8个碳原子的烷烃的分子式 (2)含有38个氢原子的烷烃的分子式 (3)相对分子量为128的烷烃的分子式 C8H18 C18H38 C9H20 烷烃的结构 4. 命名 烷烃的习惯命名法，按照分子中的碳原子数称为 “某烷” (1) 1-10个C原子的直链烷烃，用天干地支表示碳原子数 称为 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚(gēng）、辛、壬(rén)、癸(gùi) 烷 (2) 10个C原子以上的直链烷烃，用汉字数字表示碳原子数 (3) 碳原子数相同，分子结构不同时，用正、异、新区分 戊烷 C5H12 C8H18 辛烷 C13H28 C21H44 十三烷 二十一烷 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 正戊烷 异戊烷 新戊烷 (无支链) (带一支链) (带两支链) 课堂练习 【练习】根据以下结构式命名 H—C—C—C—H H H H H H H 丙烷 异丁烷 十一烷 正丁烷 烷烃的结构 5. 有机物的表示方法——结构简式 结构式的简便书写，省略C−H键，把同一碳原子上的H合并，也可以省略C−C键 把同一C上的H合并 省略C—H键 CH3-CH3 结构简式 省略C—C键 CH3CH3 结构简式 【注意】 ①C—H全部省去的式子是结构简式 ②省略单键，但双键、三键不能省略 【练习】 写出下列有机物的结构简式： CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3 CH3 CH3-CH-CH3 或 CH3CH(CH3 )2 或 CH3(CH2)2CH3 或 CH(CH3)2CH2 CH2 CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 烷烃的结构 (1)分子式： (2)最简式： (3)电子式： (4)结构式： (5)结构简式： (6)键线式： C2H6 CH3 H H | | H— C — C —H | | H H CH3CH3 (7)分子模型： 球棍模型 空间填充模型 烷烃的结构 5. 有机物的表示方法 顶点和端点表示C原子，省略C、H原子符号 【导学案】P78 例1 有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是( ) 。 B A.碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个共价键 B.碳原子间只能形成碳链，不能形成碳环 C.在 分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同 D.在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 23 【导学案】P78 例2 下图均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是( ) 。 B A.Ⅰ将各原子看作质点，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为空间填充模型，能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 24 课堂练习 【课本】P66 2. 在甲烷分子中，碳原子最外层的______个电子分别与氢原子形成______个______键。甲烷分子中的5个原子不在同一个平面，而是形成了____________的空间结构：碳原子位于__________________，氢原子位于________________________；分子中的4个C-H的长度和强度______，相互之间的夹角______。 4 4 共价 正四面体 正四面体中心 正四面体的4个顶点 相同 相等 4. 烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是（ ） A. 形成4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 【思考】分析相邻两个烷烃结构和分子组成上有什么联系？ 名称 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 结构简式 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3 烷烃的结构相似， 相邻的两个烷烃，在分子组成上相差一个1个CH2原子团 同系物 1. 定义 结构相似，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 亚甲基 2. 特点 (1)同： 结构相似，化学性质相似 组成上相差n个CH2原子团、分子式不同 通式相同、同系列、同类型物质 (2)似： (3)异： 相对分子质量相差14n 物理性质不同 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.578 8 正戊烷 -129.8 36.1 0.63 同系物中，碳原子数越多,熔沸点越高，密度越大 课堂练习 1、下列物质中属于同系物的是_________。 ① CH2=CH－CH3 ② CH4 ③CH3CH2CH3 ④ CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤ ⑥ H2 CH2—CH2 CH2—CH2 ②③④ 2、下列各组物质中互为同系物的是( ) B CH3CH2CH2CH3 异丁烷 正丁烷 CH3CHCH3 CH3 CH3CH2CH3 丙烷 丙烷与丁烷互为同系物 【思考】正丁烷与异丁烷互为同系物吗？ 它们的组成和结构有什么特点？ 分子式相同、结构不同 两者是不同的物质 在有机物的分子中，由于碳原子有4个价键 所以碳原子间除了依次相连成直链状的碳架外 还可以连成带支链的碳架或连成环状的碳架 这就导致了某些不同的化合物具有相同的分子式 这种现象称为同分异构现象 这些不同的化合物互称为同分异构体。 同分异构 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，叫做同分异构体现象 2. 同分异构体 具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体 【特点】 ①三同 分子组成相同、分子式相同、分子量相同 ②两不同 结构不同、物理性质不同 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.578 8 异丁烷 -159.6 -11.7 0.557 C原子数相同的烷烃，支链越多, 熔沸点越低，密度越小 同分异构体的化学性质可能相似，也可能不同 同分异构 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 正戊烷 异戊烷 新戊烷 CH3CH2CH2CH3 异丁烷 正丁烷 CH3CHCH3 CH3 丁烷有2种同分异构体，戊烷有3种同分异构体 随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的种数也就越多。 同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一 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上“正”“异”“新”等字样区分 课堂练习 【课本】P66 5.正丁烷与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. 相对分子质量相同，但分子的空间结构不同 C. 具有相似的物理性质 D. 分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同 D 【导学案】P79 例3 下列说法正确的是( ) 。 C A. 表示的一定是纯净物 B.分子组成上相差若干个 原子团的化合物互称为同系物 C.分子式相同而结构不同的有机物互称为同分异构体 D.烷烃分子中碳原子与其他原子的结合方式均是非极性共价键 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 34 例4 有下列各组微粒或物质： A.和 B.和 C. 和 D. 和 E. 和 （1） ___组两种微粒互为同位素。 （2） ___组两种物质互为同素异形体。 （3） ___组两种物质属于同系物。 （4） ___组两种物质互为同分异构体。 （5） ___组两种物质是同一物质。 B A C D 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 35 同分异构 【归纳】 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素 判断依据 性质 对象 例子 结构相似，分子组成相差一个或n个CH2 分子式相同 结构不同 同种元素形成的不同单质 质子数相同，中子数不同 化学性质相似 物理性质递变 不同 不同 化学性质相同 物理性质不同 有机物 单质 化合物 原子(核素) CH4 和CH3CH3 H 和 H 1 1 2 1 O2和O3 正丁烷和异丁烷 同分异构 CH3CH=CHCH3 与 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3CH2CH2CH3 与 CH3CHCH3 CH3 与 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CH2CHCH3 CH3 CH3(CH2)3CH3 与 CH3CH2CH3 【练习1】判断下列物质属于同分异构体还是同系物： 同种物质 同分异构体 同系物 同分异构体 【导学案】P79 随堂检测 2.碳原子成键的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一，乙醇和二甲醚的结构式如 图所示。下列关于上述两种物质的说法正确的是( ) 。 B 乙醇 二甲醚 A.分子式不同 B.因分子结构不同，性质有差异 C.各分子中碳氧键数目相同 D.各 分子中共用电子对数目不同 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 38 3.下列说法正确的是( ) 。 B A.同系物具有相同的最简式 B.同系物一定是同类物质，化学性质基本相似 C.分子组成相差若干个 原子团的两种有机物互为同系物 D.符合通式 的不同烃一定互为同系物 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 39 4.下列说法不正确的是( ) 。 D A.和 互为同位素 B. 和碳纳米管互为同素异形体 C.和 互为同分异构体 D.和 一定互为同系物 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 40 同分异构 甲烷、乙烷、丙烷都只有一种结构 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3CH2CH3 CH3CH3 CH4 丁烷有两种结构 戊烷有三种结构 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 【思考】可见，碳原子数越多，其同分异构体数目越多， 己烷有几种同分异构体？如何书写？ 同分异构 3. 同分异构体的书写方法 (1)排主链，主链由长到短 C—C—C—C—C—C (2)减一个碳变支链 C—C—C—C—C 支链位置由心到边，但不到端； 对称碳不重排 C C—C—C—C—C C (3)减两个碳变支链 C C C—C—C—C C-C C 支链由整到散 支链位置由对到邻到间 C—C—C—C C C—C—C—C (4)补氢——看每个碳周围(满足4个键)差几个键就补几个氢 己烷有五种同分异构体 注意：减下的碳要少于 剩余的碳 CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 CH3—CH2—CH—CH2—CH3 CH3 CH3—CH—CH2—CH2—CH3 CH3 CH3—C—CH2—CH3 CH3 CH3 CH3—CH—CH—CH3 CH3 CH3 同分异构 (1)排主链，主链由长到短 (2)减一个碳变支链 (3)减两个碳变支链 (4)补氢——看每个碳周围(满足4个键)差几个键就补几个氢 3. 同分异构体的书写方法 同分异构 同分异构 4. 烷烃上一元取代物同分异构体的判断方法 等效氢法 (1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的 (2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的 (3)处于对称位置上的氢原子是等效的 如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的 如： 如： 【结论】等效氢有几种，则一元取代物的同分异构体就有几种 同分异构 【练习1】分子式为C4H10的烷烃的一氯代物的同分异构体有(　　) A．3种　 B．4种 C．5种 D．6种 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 B ① ② ④ ③ 【练习2】下列烷烃只有一种一氯代物的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3 B. C. D. C 同分异构 ① ② ① ② ① ② ④ ③ ① 【固学案】P32 9.已知丙烷的二氯代物有4种，丙烷与有机物 （ ）互为同系物。 下列说法错误的是( ) 。 B A.丙烷的六氯代物有4种 B.丙烷与 互为同分异构体 C.有机物 的一氯代物有4种 D.有机物的同分异构体有4种（不含 ） 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 47 课堂练习 【课本】P66 8.某种烷烃燃烧后生成了17.6gCO2和9.0gH2O。请据此推测其分子式，并写出可能的结构简式。 n(C)=n(CO2)＝ 17.6g 44g/mol 该有机物中： = 0.4mol = 1.0mol n(H)=2n(H2O)＝ 9.0g 18g/mol ×2 ∴ 该烷烃中 n(C) : n(H) = 4:10 该烷烃的分子式为C4H10 可能的结构简式为： CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 或 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 课堂练习 CH3 CH3 – C – CH2—CH3 CH3 1、 与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有(　　) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 C 2、甲、乙两种有机物的球棍模型如下，有关二者的描述中正确的是(　　) A．甲、乙为同一物质 B．甲、乙互为同分异构体 C．甲、乙一氯取代物的数目不同 D．甲、乙分子中含有的共价键数目不同 B 同分异构 【练习】试写出庚烷C7H16的同分异构体的碳骨架 ① C—C—C—C—C—C—C ② C—C—C—C—C—C C ③ C—C—C—C—C—C C ④ C—C—C—C—C C-C ⑤ C—C—C—C—C C C ⑥ C—C—C—C—C C C ⑧ C—C—C—C—C C C ⑦ C—C—C—C—C C C ⑨ C—C—C—C C C C 庚烷有9种同分异构体 同分异构 【练习2】判断下列物质中属于同分异构体的有__________ ③和④ ①CH3—CH2—CH—CH3 CH3 ②CH3CH2CH3 ③CH3—CH—CH3 CH3 ④CH3—CH2—CH2 CH3 CH3—CH—CH3 CH2 CH3 ⑤ 课堂练习 C. CH3CH2CH2CH3和 D. 和 E. 甲烷和庚烷(C7H16) (1)____组两物质互为同位素； (2)____组两物质互为同素异形体； (3)____组两物质互为同分异构体；(4)___组两物质互为同系物； (5)____组两物质是同一物质。 1、有下列各组物质，请按要求填入字母： A.O2和O3(臭氧) B A C E D 课堂练习 5、下列事实能证明甲烷分子中是正四面体结构而不是平面正方形的是（ ） A、CH3Cl只代表一种物质 B、CH2Cl2只代表一种物质 C、CHCl3只代表一种物质 D、CCl4只代表一种物质 【思考】如果甲烷中的一个氢原子被氯原子替换， 形成的有机化合物CH3Cl分子还是正四面体结构吗? B 课堂练习 6．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 7、下列各组物质中互为同系物的是( ) B 课堂练习 8、下列有关说法正确的是(　　) A．石墨和金刚石互为同位素 B．乙烷和丙烷互为同素异形体 C．CH3CH2CH2CH3与CH(CH3)3互为同分异构体 D．12C和13C互为同系物 C 课堂练习 9．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 D 课堂练习 4、下列关于CH3CH2CH3和CH3CH2CH2CH3的叙述不正确的是(　　) A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．它们互为同系物 C．CH3CH2CH2CH3与异丁烷互为同分异构体 D．分子中的碳原子都在同一条直线上 D B.C和C $