7.1.1碳原子的的成键特点 烷烃的结构 课件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C4H10C4H10C4H8C4H8C4H8C4H6C4H6C4H8C4H8(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】P661.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|HCl|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234结构式分子式C2H6C3H8C4H10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

C8H18C18H38C9H20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C5H12C8H18辛烷C13H28C21H44

十三烷二十一烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH3CH3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—HHHHHHH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

CH3CH2CH3CH3CH3-CH-CH3或CH3CH(CH3)2

或

CH3(CH2)2CH3或CH(CH3)2CH2CH2CH3

CH3CHCH2CH2CH3CH3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：C2H6CH3HH||H—C—C—H||HHCH3CH3(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

课堂练习【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(

)

。BA.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课堂练习【课本】P662.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______。44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CH4C2H6C3H8C4H10C5H12结构简式CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(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-138.4-0.50.5788正戊烷-129.836.10.63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_________。①CH2=CH－CH3②CH4③CH3CH2CH3④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3⑤⑥H2CH2—CH2CH2—CH2②③④2、下列各组物质中互为同系物的是()BCH3CH2CH2CH3异丁烷正丁烷CH3CHCH3

CH3CH3CH2CH3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-138.4-0.50.5788异丁烷-159.6-11.70.557C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CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH3CH3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】P665.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

课堂练习例4

有下列各组微粒或物质：

（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。BAC

D课堂练习同分异构【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CH3CH3H和H1121O2和O3正丁烷和异丁烷同分异构CH3CH=CHCH3

与CH2CH2

CH2CH2CH3CH2CH2CH3与CH3CHCH3CH3与CH3CHCH2CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3(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

课堂练习3.下列说法正确的是(

)

。B

课堂练习4.下列说法不正确的是(

)

。D

课堂练习同分异构甲烷、乙烷、丙烷都只有一种结构CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3

CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH4丁烷有两种结构戊烷有三种结构CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH3CH3【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CC—C—C—C—CC(3)减两个碳变支链CCC—C—C—CC-CC支链由整到散支链位置由对到邻到间C—C—C—CCC—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—CH3CH3—CH2—CH—CH2—CH3CH3CH3—CH—CH2—CH2—CH3CH3CH3—C—CH2—CH3CH3CH3CH3—CH—CH—CH3CH3CH3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CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3

CH3B①②④③【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①②①②①②④③①

BA.丙烷的六氯代物有4种B.丙烷与

互为同分异构体

课堂练习课堂练习【课本】P668.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)＝17.6g44g/mol该有机物中：=0.4mol=1.0moln(H)=2n(H2O)＝9.0g18g/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：CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3

CH3或课堂练习

CH3CH3–C–CH2—CH3CH31、

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C2、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①C—C—C—C—C—C—C②C—C—C—C—C—CC③C—C—C—C—C—CC④C—C—C—C—CC-C⑤C—C—C—C—CCC⑥C—C—C—C—CCC⑧C—C—C—C—CCC⑦C—C—C—C—CCC⑨C—C—C—CCCC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④①CH3—CH2—CH—CH3CH3②CH3CH2CH3③CH3—CH—CH3CH3④CH3—CH2—CH2CH3CH3