搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦有机化合物分子结构，以碳四价原则为基础，从甲烷结构切入，通过搭建球棍模型逐步延伸到含多碳原子的烃及衍生物，构建从简单到复杂的学习支架，帮助学生理解分子空间构型与成键规律。 其亮点在于采用模型研究法，通过动手搭建甲烷、乙烷等分子模型，结合小组合作与对比分析，培养学生科学探究与实践能力和科学思维。总结碳原子成键特征时融入化学观念，学生能直观掌握结构决定性质，教师可依托结构化活动提升教学效率。

实验活动 Small pure and fresh and teaching courseware 人教版(2019)选择性必修二 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 授课人：游丽 1 加深对有机化合物分子结构的认识 2 目 标 初步了解使用模型研究物质结构的方法 碳原子最外层有 个电子， 不易 电子而形成阳离子或阴离子。 碳原子通过 与氢、氧、氮、硫、磷等多种非金属原子形成 化合物。 环节一：碳四价原则 1．碳原子的结构 4 得到或失去 共价键 共价 “碳四价”原则：一碳四键 最简单的有机物——甲烷（CH4） 请写出甲烷的电子式、结构式。 电子式：在元素符号周围用“·” “×”来表示原子的最外层电子的式子。 结构式：用元素符号和短线“—”表示原子的排列顺序和成键方式的式子。 （所有共价键全部画出） 注意：结构式只能表示分子中原子的连接顺序，不能表示分子的真实空间结构。 甲烷的结构式并不能反映出甲烷分子真实的空间结构，仅反映了原子间的连接次序和方式；甲烷的结构可看作是甲烷分子空间结构投影到水平面上得到的。 碳成键时对原子“空间”分布有要求。 最简单的有机物——甲烷（CH4） H H H C H C H H H H 【动动手】请你搭建一个甲烷分子的模型。 模型研究法 请写出甲烷的电子式、结构式。 甲烷的结构式并不能反映出甲烷分子真实的空间结构，仅反映了原子间的连接次序和方式；甲烷的结构可看作是甲烷分子空间结构投影到水平面上得到的。 碳成键时对原子“空间”分布有要求。 【实验用品】 分子结构模型、黏土、牙签 【实验用品】 分子结构模型、黏土、牙签 【实验步骤】 试用不同颜色的小球分别代表碳原子、氢原子、氧原子和氯原子等，按下列要求动手搭建有机化合物分子的球棍模型，并写出相应有机化合物分子的结构式或结构简式。 1.搭建甲烷分子的球棍模型。 2.尽可能多地搭建含两个、三个或四个碳原子的烃分子的球棍模型。 3.在甲烷分子球棍模型的基础上搭建下列有机化合物分子的球棍模型： 一氯甲烷（CH3Cl）、乙醇（CH3CH2OH）和乙酸（CH3COOH)。 环节二：搭建简单的烃分子的球棍模型 活动1：搭建甲烷分子的球棍模型 ①基于碳四价原则，找出碳原子 ②找出氢原子，半径最小，只形成1个共价键 ③键长与原子半径成正比 活动1：搭建甲烷分子的球棍模型 空间构型（键角）错误 原子大小错误（rH＜rC） ·经科学实证，分子的共价键中的电子对 由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。 【结论】 1.观察并描述甲烷分子的球棍模型，填写下表 甲烷 分子式 结构式 ___ _______ 球棍模型 结构特点 (1)_________ 结构,__ 位于正四面体中心,__ 位于四个顶点上 (2)4个C—H键是完全相同的极性键 (3)4个C—H键之间的夹角_____,都是109°28′ (4)4个H在空间位置是_______ CH4 正四面体 C H 相等 等同的 109º28' 正四面体：C在几何中心，H在四个顶点，4个C-H键长相等，∠HCH相等，109°28' 如果有2个碳原子形成共价键，有几种可能的成键形态呢？ 单键 双键 三键 C2H6 C2H4 C2H2 当C与C之间多1根键，总分子式就会少2个H。 活动2：搭建含两个碳原子的烃分子的球棍模型 尝试搭建模型的探究学习 2.搭建乙烷、乙烯、乙炔分子的球棍模型,比较三者的立体结构 (1)模型搭建 乙烷 乙烯 乙炔 ①组内合作，相邻组间交流 ②小组汇报 不符合“碳四价”原则 活动2：搭建含两个碳原子的烃分子的球棍模型 未掌握烃的概念 烃：仅由碳、氢两种元素组成的化合物。 空间构型（键角）错误 碳原子之间可以通过单键（一对共用电子）结合， 也可以通过 和 结合； 双键（两对共用电子） 叁键（三对共用电子） 对比评价 “饱和”状态：碳原子周围连接4个原子 “不饱和”状态：碳原子周围连接的原子个数小于4 碳原子还有能与氢原子结合的价键，每个碳原子的最外层电子没有被充分利用。 氢原子均匀分布在碳原子周围，化学键之间的相对距离最大，结构更稳定。 碳原子之间通过单键结合成碳链，剩余价键全部与氢原子结合，每个碳原子的最外层电子都被充分利用。 约为109°28′ 约为120° 180° 你拼对了吗？ 代表物 乙烷 乙烯 乙炔 分子式 结构式 结构简式 球棍 模型 空间填充模型 分子空间构型 键角 约为109°28′ 约为120° 180° 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 C2H6 C2H4 C2H2 H—C≡C—H CH2==CH2 HC≡CH CH3CH3 每个碳原子周围 四面体 平面型（6原子） 直线型（4原子） 代表物 结构 共线（面）结构特点 CH4 任意 3 点共面C—C 可以旋转 C2H4 6 点共面C=C 不能旋转 C2H2 4 点共线（面）C≡C 不能旋转 C6H6 12 点共面 HCHO 4 点共面 四面体形 平面形 直线形 平面形 平面形 立体空间结构 有机分子的空间立体构型中，原子之间的共线、共平面问题是有机化合物结构学习的常考点及难点。可结合其球棍模型的立体空间结构进一步理解。根据有机化合物分子的结构特点，以甲烷、乙烯、乙炔、苯为代表，归纳正四面体型、平面型、直线型及平面六边型有机分子中原子的共线、共面特点。 反思：通过搭建含有两个碳原子烃分子的活动中，总结搭建思路。 1.先连接碳原子，搭建出碳骨架，同时关注碳原子之间的成键方式 （碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键）； 2.根据碳原子的成键特点（“碳四价”原则）补齐氢原子； 3.有机化合物是有空间结构的，连接时要关注原子的相对 位置（键长和键角）。 先关注碳原子，搭建碳骨架，再按照“碳四价”原则，补充连接其他原子 【思考讨论】 1.通过以上有机物分子球棍模型的搭建,归纳碳原子的成键特征和各类烃分子中化学键类型。 提示: (1)碳原子成键特征:有机物中,碳原子都形成4个共价键,可以形成单键、 双键或三键。 (2)烃分子中化学键类型:单键包括C—C非极性键和C—H极性键; 双键是C＝C非极性键;三键是C≡C非极性键。 如果有3个碳原子，且只形成碳碳单键，有几种可能的成键形态呢？ 链状 环状 C3H8 C3H6 当结构中多1个环， 总分子式就会少2个H。 CH3-CH2-CH3 结构简式 键线式 CH2- CH2 CH2 活动3：搭建含三个碳原子的烃分子的球棍模型 尝试搭建模型的探究学习 链状： 环状： 活动3：搭建含三个碳原子的烃分子的球棍模型 环丙烷 分子中有碳环（碳原子之间以共价键相连形成的环）的烃称为环烃。 CH3CH2CH3 CH2==CHCH3 HC≡CCH3 丙烷 丙烯 丙炔 单键、双键、三键 如果有3个碳原子，且只形成碳碳单键，有几种可能的成键形态呢？ 如果有4个碳原子，且只形成碳碳单键和链状结构，有几种可能的成键形态呢？ 链状（直链） 环状（三元环，有支链） C4H10 C4H8 链状（支链） 环状（四元环） CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 CH3 CH2-CH2 CH2-CH2 CH2-CH -CH3 CH2 同分异构体 ——相同分子式，不同结构式的互称。 活动4：搭建含四个碳原子的烃分子的球棍模型 互为同分异构体 互为同分异构体 尝试搭建模型的探究学习 【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，搭建烃分子的球棍模型 ① ② ③ ⑨ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 图7-3 4个碳原子相互结合的几种方式 2.分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？尝试用球棍模型进行探究，写出可能的结构简式。 提示:(1) 【思考讨论】 其他元素 H 1 +1 H· –H O –O– 2 6 +8 .. ·O· ·· Cl –Cl 2 8 7 +17 .. :Cl· ·· S –S– 2 8 6 +16 .. ·S· ·· –N– N 2 5 +7 .. ·N· · 共用电子对数=8-原子最外层电子 【思考交流】 碳原子结构决定了“碳四价”，那么O、Cl、S、N等原子形成共价键时有什么规律呢？ 25 一氯甲烷 （CH3Cl） 一个氯原子代替一个氢原子 结构式 空间结构 正四面体形 四面体形 键长发生改变 C-H <C-Cl 有机化合物分子中的化学键可以通过化学反应相互转化。 活动5：在甲烷分子球棍模型的基础上搭建一氯甲烷（CH3Cl）、乙醇（CH3CH2OH） 和乙酸（CH3COOH）分子的球棍模型 形成4根共价键 3.根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体,并通过搭建球棍模型进行验证,体会结构式与分子立体结构之间的关系。 【思考讨论】 提示: 由于CH4分子是正四面体结构，4个H在空间位置等同，因此二氯甲烷没有同分异构体，二氯甲烷的结构式可写作 或 。 乙醇（CH3CH2OH） 乙酸（CH3COOH） 结构式 碳原子的成键特点 （1）碳原子的最外层有4个电子，它不易失去或得到电子形成离子，通常通过共价键与其他原子结合；“碳四价”原则 （2）碳原子之间可以通过单键结合，也可以通过双键和三键结合； （3）分子中有3个或3个以上碳原子时，碳原子之间既可以形成碳链还可以形成碳环； （4）碳原子除了彼此之间以及与氢原子形成共价键外，也可以与卤素、氧、氮等其他元素的原子形成共价键。 组成有机化合物的元素种类很少，但有机化合物的种类却多达上亿种。碳原子的成键特点是有机化合物种类繁多的根本原因。 归纳 碳原子的成键特点 当结构中多1根键或多1个环，总分子式就会少2个H。 碳原子也可以跟其它原子成键 C—Cl 、C-S 、C-O、 C=S 、C=O ； C-N、C=N、C ≡ N 课后作业：“手指上的化学”——可寻找其他的代用品搭建物质的空间结构模型 皮筋是碳原子，胶带是氢原子 谢谢观看 Small pure and fresh and teaching courseware $