7.1.1 有机化合物中碳原子的成键特点和烷烃的结构 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 课时1 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构 1、了解有机物中碳原子的成键特点、成键类型及方式。 2、认识甲烷的组成、结构、烷烃的组成及结构。 3、理解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。 学习目标 自然界发现和人工合成的物质超过1亿种，其中绝大多数是有机化合物 。 思考：什么是有机化合物 ? 新课导入 一、认识有机化合物 1.概 念： 含有碳元素的化合物为有机化合物 3.通 性： 大多数有机物熔点较低，难溶于水，易溶于汽油、酒精、CCl4；易燃烧，受热易分解；发生的化学反应较复杂，常伴有副反应发生（故方程式书写一般用“→”） 但是不包括碳的氧化物（CO、CO2）H2CO3 、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物（CaC2 ） 、金属氰化物（NaCN） 2.组成元素： 碳、 氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素 碳原子的最外电子层有4个电子，不易得到电子，也不易失去电子而形成阴离子或阳离子 碳原子通过共价键(共用电子对)与其他原子(H、O、N、P、S、Cl)形成共价化合物 ① 碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键 分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H共价键 电子式 结构式 甲烷 (CH4) 二、有机化合物中碳原子的成键特点 思考与讨论：碳原子成键是否合理？ 二、有机化合物中碳原子的成键特点 直链 支链 环状 结构 链状 结构 ② 有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键 ③ 多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架。（碳链可带有支链，碳环和碳链还可以相互结合） C C C C C C C C 二、有机化合物中碳原子的成键特点 1.碳原子间成键方式(单键、双键或三键) 【思考与讨论】请结合下图显示的4个碳原子相互结合的几种方式，分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。 二、有机化合物中碳原子的成键特点 3.有机物分子中碳原子的数目。 2.碳骨架(碳链、碳环) 碳为骨架的有机物种类繁多的原因： 典例精讲 【例1】 下列描述中正确的打“√”，错误的打“×” (1)碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键(　　) (2)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键(　　) (3)在有机化合物中，碳原子间所成的骨架只能为直链状(　　) (4)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键(　　) (5)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关(　　) √ × × √ √ 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。这是人们探索物质的重要方法，也是学习化学的直观工具。 鲍林使用模型研究物质结构 三、烷烃的结构 分子结构示意图 甲烷分子中的原子有着怎样的空间位置关系呢？ 三、烷烃的结构 经过科学实验证明，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，分子中4个C-H的长度和强度都相同，键角是109°28′。 分子结构示意图 球棍模型 空间填充模型 最能反映真实结构 表示分子空间结构 三、烷烃的结构 与甲烷结构相似的有机化合物还有乙烷、丙烷、丁烷，试写出丁烷的结构式及三者的分子式，并总结这类有机物的组成和分子结构特点。 有机化合物 乙烷 丙烷 丁烷 碳原子数 2 3 4 结构式 分子式 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氢原子结合，化合价达到“饱和”。 C2H6 C3H8 C4H10 三、烷烃的结构 （碳氢化合物） 1、烃 : 只含有碳、氢两种元素的有机物。 烃分子中碳原子之间都以单键相结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃。 2、烷烃 : C的4根键连接4个原子 注意： ①碳碳单键可以旋转； ②链状：不是直线，锯齿状； ③“饱和”— 每个碳原子都形成四个单键； 根据乙烷、丙烷、丁烷的分子式，分析归纳这类烷烃的分子通式。 规律：如果链状烷烃中碳原子数目为n，氢原子数就是2n+2。 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 烷烃分子通式: CnH2n+2 (n≥1) 三、烷烃的结构 结构相似(同类物质)，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 思考讨论 【2】符合通式CnH2n+2的含不同碳原子的有机物一定互为同系物吗？ 符合通式CnH2n+2的有机物都是链状烷烃，n不同时，一定互为同系物。 【1】 C2H6O和C3H8O2互为同系物吗？ 不是，同系物分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，组成元素一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同。 不是，同系物在分子组成上相差1个或若干个CH2原子团，分子式一定不同。 【3】 CH3CH2CH2CH3与 CH3CHCH3是否属于同系物？为什么？ ׀ CH3 下列物质中属于同系物的是_________。 ① CH2=CH－CH3 ②CH4 ③CH3CH2CH3 ④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤ CH2—CH2 CH2—CH2 ②③④ 课堂练习 三、烷烃的结构 3、烷烃的命名 : 碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 烷 烷 烷 烷 烷 n＞10 己 庚 辛 壬 癸 相应汉字数字＋烷，如十一烷 C数相同 己烷 十八烷 举例：C6H14命名为________ C18H38命名为________ 三、烷烃的结构 3、烷烃的命名 : 当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示。 【思考】 C4H10的两种分子的命名应如何区分呢？ 正丁烷 异丁烷 无支链时 有支链时 无支链 一个支链 两个支链 三、烷烃的结构 3、烷烃的命名 : 正戊烷 异戊烷 新戊烷 【思考】 C5H12的三种分子应如何命名呢？ 三、烷烃的结构 同分异构体现象: 化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象 分子式 相同 原子或原子团的连接顺序不同 结构 不同 原子的空间排列不同,性质不同（主要是物理性质） 具有同分异构现象的化合物的互称为同分异构体 同分异构体: 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 同分异构体性质： 物理性质： 支链越多，熔沸点越低，密度越小 化学性质： 有一定相似性 课堂练习 互为同分异构体的有机物一定不属于同一类有机物(　　) 互为同分异构体的化合物，化学性质一定相似(　　) 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 (　　) 请同学们回顾所学内容，判断正误： CH3CHCH3 ׀ Cl 问题1 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 (　　) CH3CH2CH2Cl和 互为同分异构体(　　) 问题2 问题3 问题4 问题5 三、烷烃的结构 烷烃同分异构体的书写: 遵循的原则 书写的步骤 主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间 排主链，主链由长到短 示例：书写C6H14的同分异构体 C—C—C—C—C—C CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上 (甲基不放端位) CH3—CH2—CH—CH2—CH3 ׀ CH3 C—C—C—C—C ׀ C C—C—C—C—C ׀ C CH3—CH2—CH—CH2—CH3 ׀ CH3 烷烃同分异构体的书写: 书写的步骤 (乙基不放倒数第二个碳) 写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。 CH3—C—CH2—CH3 ׀ CH3 CH3 ׀ C—C—C—C ׀ C C ׀ C—C—C—C ׀ C ׀ C CH3—C—CH2—CH3 ׀ CH3 ׀ CH3 三、烷烃的结构 课堂练习 C-C-C-C-C-C-C 写出C7H16 的同分异构体： C ∣ C-C-C-C-C-C C-C-C-C-C-C C ∣ C ∣ C ∣ C-C-C-C-C C-C-C-C-C C ∣ C ∣ C-C-C-C-C C ∣ C ∣ C-C-C-C-C C ∣ C ∣ C-C-C-C-C C ∣ C ∣ C-C-C-C C ∣ C ∣ C ∣ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 三、烷烃的结构 四“同”比较 概念 研究对象 比较 实例 相同 不同 同系物             同分异构体             同素异形体             同位素             有机 化合物 结构相似 分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 甲烷和乙烷 化合物 分子式相同 结构不同 正丁烷 和异丁烷 单质 元素种类相同 性质不同 O2和O3 元素 质子数相同 中子数不同 14C、13C、12C 课堂练习 现有下列各组物质: A.和 B.和 C. 和 D. 和 E. 和 （1）___互为同位素。 B A C D （2）___互为同素异形体。 （3）___互为同系物。 （4）___互为同分异构体。 （5）___是同一种物质。 三、烷烃的结构 4、有机物的表示: 结构式： 结构简式： 省略C—H键 把同一C上的H合并 省略横线上C—C键 CH3-CH3 CH3CH3 CH3-CH2-CH3 CH3CH2CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 CH3CH2CH2CH3 键线式： C用小圆点表示，键用短线表示，H省略 最简式： C1H3 C3H8 C2H5 C2H6 C3H8 C4H10 分子式： 课堂练习 CH3CH2CH3 键线式可表示为__________________ 键线式可表示为__________________ CH3CH=CHCH3 键线式可表示为__________________ 课堂练习 根据下列有机分子的碳骨架，写出各有机物对应的结构简式。 CH3—C≡C—CH2—CH3 CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH CH2CH3 三、烷烃的结构 课堂总结 碳原子的成键特点 烷烃的结构 碳原子的成键特点 烷烃的结构 碳原子的成键数目 命名 结构 碳原子间的成键方式 1、化合物具有相同的分子式，但具有不同结构 2、书写同分异构 同类物质结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 同分异构体 同系物 认识有机化合物 碳骨架 随堂演练 1.有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( ) A.通过两个共价键 B.通过非极性键 C.形成四对共用电子对 D.通过离子键和共价键 C 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 31 随堂演练 3.下列关于链状烷烃的说法正确的有( ) ①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键　 ②分子组成上满足通式CnH2n＋2(n≥1)　 ③分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)的有机物都是链状烷烃　 ④丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上　 ⑤链状烷烃中所有原子可能共平面　 ⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃 A.3个 B.4个 C.5个 D.6个 A 32 随堂演练 4.下列物质互为同系物的是( ) A. 与 B.CH3CH3与 C.CH3CH2Cl与 D.CH3CH2CH3与CH3CH2Cl B 5.写出下列分子模型对应的结构简式 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH-CH3 CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3 33 $