2021-2022学年人教版新教材必修第二册第七章实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点教案

实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点【实验目的】1．加深对有机化合物分子结构的认识。2．初步了解使用模型研究物质结构的方法。【实验用品】分子结构模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品)。【实验步骤】1．填写下表，并搭建甲烷分子的球棍模型。甲烷分子式结构式球棍模型CH4结构特点甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，而是形成正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点，分子中的4个C—H长度相同，相互之间的夹角相等2.填写下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者的空间结构。乙烷乙烯乙炔分子式C2H6C2H4C2H2结构式H—C≡C—H球棍模型结构特点碳原子之间形成单键，分子中8个原子不在同一平面内，每个碳原子与其相连的4个原子形成四面体结构碳碳之间形成双键，2个碳原子和4个氢原子在同一平面内，C—H、之间的夹角为120°碳碳之间形成三键，2个氢原子和2个碳原子在同一直线上，分子中键和键夹角为180°【问题和讨论】1．通过以上有机化合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的化学键类型。提示：(1)碳原子成键特征：碳原子最外层有4个电子，可以和其他原子形成4个共价键，既可以形成单键也可以形成双键或三键。(2)烷烃、烯烃、炔烃分子中的化学键类型类型烷烃烯烃炔烃代表物乙烷乙烯乙炔结构式H—C≡C—H续表类型烷烃烯烃炔烃化学键类型碳碳单键、碳氢单键碳碳双键、碳氢单键碳碳三键、碳氢单键2.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，体会结构式与分子空间结构之间的关系。提示：二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2个氢原子被2个氯原子代替的产物，根据甲烷的分子结构，二氯甲烷的分子结构是以碳原子为中心，2个氢原子和2个氯原子为4个顶点的四面体结构，C—H的键长小于C—Cl的键长，故分子结构不为正四面体，不存在同分异构体。可通过搭建球棍模型进行验证。3．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。提示：根据碳原子的成键特点，碳原子间可以形成单键、双键、三键，也可以形成碳链或碳环，故4个碳原子组成的常见烃可能有10种结构。(1)形成烷烃，结构简式为CH3CH2CH2CH3、。(2)形成烯烃，结构简式为CH2=CH—CH2—CH3、、CH3—CH=CH—CH3、CH2=CH—CH=CH2。(3)形成炔烃，结构简式为CH≡C—CH2—CH3、CH3—C≡C—CH3。(4)形成环烷烃，结构简式为、。可用球棍模型进行探究。【拓展训练】1．下列对有机化合物的叙述正确的是()A．有两种结构 B．只有一种结构C．含有非极性键 D．有四种结构解析：选B。甲烷分子的空间结构是正四面体，该有机化合物可看成甲烷分子中的氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子代替，其结构变为四面体，碳原子位于四面体的中心位置，两个氯原子、两个氟原子不管从哪个方向与碳原子相连，均处在相邻的位置，故该有机化合物只有一种结构，A、D项错误，B项正确；该有机化合物中的化学键全部是极性键，C项错误。2．现有下列四种物质：①氨；②甲烷；③四氯化碳；④乙烷。其中空间结构是正四面体的是()A．①②③ B．②③C．②③④ D．①②③④解析：选B。甲烷、四氯化碳的空间结构是正四面体；氨的空间结构是三角锥形；乙烷()的空间结构不是四面体。3．下列化学用语正确的是()A．聚丙烯的结构简式为CH2—CH2—CH2B．丙烷的空间填充模型为C．四氯化碳的电子式为D．溴乙烷的分子式为C2H5Br解析：选D。聚丙烯的结构简式为，A错误；B项中为丙烷的球棍模型，错误；四氯化碳的电子式为eq\o\al(·,·)，C错误。4．某些有机化合物的分子模型如图所示。回答下列问题：(1)属于空间填充模型的是________(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同)。(2)表示同一种有机化合物的是________。(3)上述有机化合物中互为同系物的是______________，通式为________________。(4)含碳量最低的是________，含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是________(保留三位有效数字)。解析：(1)乙、丙能表示原子的相对大小及连接形式，属于空间填充模型。(2)甲、丙分别是甲烷的球棍模型与空间填充模型，表示同一种有机化合物。(3)甲、乙、丙、丁、戊的分子式分别为CH4、C2H6、CH4、C3H8、C5H12，互为同系物(甲与丙为同种物质，均为甲烷)，通式为CnH2n＋2(n≥1)。(4)链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1)，随n值增大，碳元素的质量分数逐渐增大，故含碳量最低的是甲烷，含氢量最低的分子是戊烷