搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点+高一下学期化学人教版必修第二册

实验活动Smallpureandfreshandteachingcourseware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。最简单的有机物——甲烷（CH4）HHHCHCHHHH【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。【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CH相等等同的109º28'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C2H6C2H4C2H2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C2H6C2H4C2H2H—C≡C—HCH2==CH2HC≡CHCH3CH3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）。【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C3H8C3H6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-CH2CH2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。CH3CH2CH3CH2==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）C4H10C4H8链状（支链）环状（四元环）CH3-CH2-CH2-CH3CH3-CH-CH3CH3CH2-CH2CH2-CH2CH2-CH-CH3CH2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①②③⑨④⑤⑥⑦⑧图7-34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H1+1H·–HO–O–26+8..·O···Cl–Cl287+17..:Cl···S–S–286+16..·S···–N–N25+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？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。