7.1.1 有机化合物中碳原子的成键特点、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

第1课时 有机化合物中 碳原子的成键特点、烷烃的结构 第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 课堂导入 让我们一起走进奇妙的有机世界！ 课堂导入 目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已有上亿种，其中绝大多数都是有机化合物。 一、有机化合物 1、定义： 2、组成元素： 注意：不是所有含碳元素的化合物都是有机物。如：CO、CO2、碳酸、碳酸盐、硫氰化物(如KSCN)、氰化物(如NaCN)、SiC、金属碳化物(如CaC2)等虽含有碳元素，其性质跟无机物很相似，把它们归为无机物。 一般来说，含有碳元素的化合物为有机化合物，简称有机物。 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 二、有机化合物中碳原子的成键特点 碳元素在地壳中含量比较低，但是有机化合物种类和数量却很多。新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来，有机化合物为什么如此繁多呢？它们的结构和性质具有哪些一般特点？ 提示：书写碳原子的原子结构示意图、电子式，思考碳原子的成键特点？ 碳原子最外层有4个电子，不容易得到或失去电子，通过共价键与碳原子或其他原子相结合 二、有机化合物中碳原子的成键特点 二、有机化合物中碳原子的成键特点 1、成键数目： 每个碳原子形成4个共价键 “碳四价”原则 2、成键方式： 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、碳骨架类型： 碳原子之间可构成链状结构，也可构成环状结构 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 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 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 三、甲烷 CH4——你认识该物质吗？它的结构是怎样的？ 三、甲烷 思考与讨论：画出甲烷可能的空间构型。 平面正方形 正四面体 正四棱锥 信息：各原子间形成共价键时，彼此离的越远，则斥力越小，结构越稳定。 二氯甲烷只有一种结构说明甲烷是正四面体结构。 三、甲烷 键角109°28′ CH4空间结构： 以C原子为中心的正四面体(5个原子不在同一平面)， 分子中4个C—H键的长度和强度相同(键长为109pm，键能为413.4KJ/mol)， 相互之间的夹角相等(键角为109°28′)。 真实反应其存在状况 四、烷烃的结构 思考与讨论：写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。 C2H6 C3H8 C4H10 链状通式：CnH2n+2(n≥1) 四、烷烃的结构 思考与讨论：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氢原子结合，化合价达到“饱和” 这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 链状烷烃通式：CnH2n+2(n≥1) 碳 + 氢 = 烃 tàn qīng tīng 仅含碳、氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。 四、烷烃的结构 思考与讨论：总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。 ④碳碳单键可旋转 ⑤碳原子数大于2的直链烷烃呈锯齿状 随堂演练 3、按要求填空。 (1)下列属于链状烷烃的是________(填字母)。 A、C2H4 B、C3H4 C、C4H8 D、C5H12 E、C7H14 F、C9H20 (2)分子中含18个氢原子的链状烷烃分子式为____________。 (3)相对分子质量为58的链状烷烃分子式为__________。 (4)某链状烷烃分子中含6个碳原子，则该链状烷烃的相对分子质量为________。 DF C8H18 C4H10 86 五、有机化合物组成和结构的表示方法 1、分子式：用元素符号表示物质的分子组成，反映一个分子中原子的种类和数目 实例：CH4、C4H10 2、电子式：用小黑点等符号表示原子最外层电子的成键情况 实例： 3、结构式：用短线“—”来表示共价键 实例： 五、有机化合物组成和结构的表示方法 实例： 4、结构简式：表示单键的“—”可以省略，将与碳原子相连的其他原子写在其旁边，在右下角注明其个数 实例：CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3或CH3(CH2)2CH3 5、键线式：只画碳碳键，所有的H原子及C—H键均省略不画 实例： 6、最简式(实验式)：表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 实例：C2H6的最简式为CH3，C3H8的最简式为C3H8 五、有机化合物组成和结构的表示方法 7、分子结构模型： ①球棍模型：小球表示原子，短棍表示化学键 ②空间填充模型：用不同体积的小球表示不同原子 最能反映真实结构 随堂演练 4、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。 5、CH3CH2CH3 键线式可表示为______________ 键线式可表示为______________ CH3CH=CHCH3 键线式可表示为______________ 六、烷烃的命名 1、简单烷烃的命名：根据所含碳原子的个数(n)，称为某烷 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n>10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 相应数字 + 烷 2、当同样的分子式有不同的结构，则用正、异、新表示 正戊烷 无支链 异戊烷 带一支链 新戊烷 带两支链 六、烷烃的命名 3、烷基：通常情况下，称烷烃中去掉一个H原子的基团为烷基 烷基的命名： 甲基（-CH3）、乙基（-CH2CH3）、正丙基（-CH2CH2CH3）、 异丙基（CH3CHCH3） 七、同系物 观察以下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？ 乙烷 丙烷 丁烷 十一烷 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3(CH2)9CH3 结构上：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 (相对分子质量相差14n) 七、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原子团的化合物互称为同系物。 2、特点： ①同：属于同类物质，有相同的通式 ②似：结构相似，化学性质相似，物理性质不同 ③差：分子式不同，组成相差n个CH2原子团 CH4 C2H6 C3H8 + CH2 + CH2 随堂演练 6、下列物质中属于同系物的是_________。 ②③④ 八、同分异构体 【思考】正丁烷和异丁烷分子式均为C4H10，它们是否是同一种物质呢？ 不是，因为它们的结构不同。 1、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 注意：结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如CH3CH2OH与CH3OCH3 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。 八、同分异构体 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 3、同分异构体性质： 名称 熔点/0C 沸点/0C 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788 异丁烷 -159.4 -11.6 0.557 ①物理性质：支链越多，熔沸点越低，密度越小 ②化学性质：不一定相同 八、同分异构体 4、烷烃同分异构体的书写：减碳链法 (主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对、邻到间) ①先写出碳原子数最多的主链。 ②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上。 ③从主链取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧或两侧的各个碳原子上。 ④补氢——看每个碳周围(满足4个键)差几个键就补几个氢。 注意：减下的碳要少于剩余的碳；甲基不能连在第一个碳上，乙基不能连在第二个碳上，以此类推。 随堂演练 7、求丁烷、戊烷、己烷、庚烷的同分异构体。 随堂演练 7、求丁烷、戊烷、己烷、庚烷的同分异构体。 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 同分异体数 无 无 无 2 3 碳原子数 6 7 8 9 10 同分异体数 5 9 18 35 75 八、同分异构体 5、一卤代烃同分异构体数目的判断：等效氢法 ①同一碳原子上的氢原子等效 如：甲烷中的4个氢原子等效 ②同一碳原子上所连接甲基上的氢原子等效 如：新戊烷中的4个甲基上的12个氢原子等效 ③处于镜面对称位置上的氢原子等效 结论——有几种等效氢就有几种一元取代物 CH3CH2CH2CH2CH3 ① ② ③ ② ① 随堂演练 8、下列有机物的一氯取代物数目是？ ① ② ③ ② ① ② ① ① ② ③ ① ① ① ② 9、一氯丁烷C4H9Cl共有几种同分异构体？ 4种 10、二氯丁烷C4H8Cl2共有几种同分异构体？ 八、同分异构体 6、二卤代烃同分异构体数目的判断：定一移二法 9种 随堂演练 11、下列说法不正确的是( ) A、烷烃分子中所有的化学键都是单键 B、二氯甲烷只有一种结构说明甲烷是正四面体形 C、丙烷分子中所有原子都在同一平面 D、链状烷烃随分子中碳原子数目增加，其同分异构体数目逐渐增多 C 九、“四同”比较 类型 同位素 同素异形体 同分异构体 同系物 研究对象 “同”的含义 “异”的含义 性质 举例 核素原子 单质 化合物 化合物 质子数 相同 元素 相同 分子式 相同 结构 相似 中子数 不同 原子排列方式 不同 结构 不同 相差一个或 若干个CH2 物性：不同 化性：相同 物性：不同 化性：相似 物性：不同 化性：不一定 物性：不同 化性：相似 1H、2H、3H O2和O3 金刚石和石墨 正丁烷 和异丁烷 甲烷、乙烷、丙烷 随堂演练 12、下列物质属于同分异构体的一组是( ) A、 与 B、CH3—CH2—CH2—CH3 与 C、C2H6 与 C3H8 D、O2 与 O3 B Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $