2020版新教材高中化学第七章有机化合物第一节有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构课件新人教版

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答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
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2.下列关于甲烷的说法中错误的是( ) A.甲烷分子是由极性键构成的分子 B.甲烷分子具有正四面体结构 C.甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键 D.甲烷分子中具有非极性键 答案:D 解析:甲烷分子的正四面体结构中,四个键的长度相同,夹角相等, 四个氢原子的位置一样,分子中的C—H键均为极性键。
链状结构(如
)。
)和带支链的
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【微思考1】某有机物的碳骨架为 带支链?
提示属于不带支链的直链结构。
,则该碳骨架是否
(2)环状结构:如
。
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3.探究有机物种类繁多的原因(以分子中含4个碳原子的有机物
为例)
(1)根据碳原子的4价键原则,可将下图中碳原子的价键用氢原子
(3)CH4的一元取代物、二元取代物、三元取代物、四元取代物 均只有一种。
任务一
任务二
任务三
素养脉络
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素能应用
典例1下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题。
(1)甲烷的球棍模型是 (填序号,下同),甲烷的电子式是 。
(2)如果甲烷是平面结构,则CH2Cl2应该有
种结构,实际
CH2Cl2有
能列举出其他可能的类型吗?
答案:
、
、
等。
【微思考2】分子中含有4个碳原子的化合物除了有碳氢化合物
外,还有哪些其他类化合物? 提示还有碳氯化合物或碳氢氯化合物等。
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二、烷烃的结构 1.甲烷分子的空间构型 甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的 立体结构: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键的长度和强度相同,相互之间的夹角 相等。
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1.碳原子的原子结构示意图为
,其最外层有4个电子,
其原子既不容易失去也不容易得到电子,在化合物中主要显+4价, 碳元素是构成有机物(填“有机物”或“无机物”)的主要元素。
2.二氧化碳的分子式为CO2,电子式为 ··O······C····O···· ,结构式为O=C=O, 这些化学用语可简略表明二氧化碳分子内原子间的成键方式。
任务一
任务二
任务三
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2.甲烷氯代物的结构特点
CH4分子的立体构型为正四面体,4个C—H键的长度、强度相同, 夹角相等,因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。
(1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团 替代,则新形成的分子结构仍为正四面体,如CCl4。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代, 则新形成的分子结构仍为四面体,但不属于正四面体,如CH3Cl、 CH2Cl2、CHCl3。
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(4)通式 如果链状烷烃中碳原子数为n,氢原子数就是2n+2,其分子式可用 通式CnH2n+2(n≥1)表示。 4.同系物 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。如CH4、C2H6、C3H8互称为同系物。
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5.同分异构体 (1)实例 甲烷、乙烷、丙烷的结构各只有一种。丁烷有两种不同的结构,其 球棍模型分别如下图所示,对应的结构简式分别为
这样的一类有机化合物称为饱和烃,也称为烷烃。
(2)习惯命名法
以烷烃分子中碳原子数命名,按分子中的碳原子数称为“某烷”,碳
原子数在10以内时,依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、
癸表示,碳原子数在10以上时,用汉字数字表示。
(3)结构简式
乙烷、丙烷、十一烷的结构简式可以分别表示为CH3CH3、 CH3CH2CH3、CH3(CH2)9CH3。
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种结构,证明甲烷不是平面结构,而是
结构,上述中的
更能反映其真实存在状况。
任务一
任务二
任务三
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答案:(1)C B (2)2 1 正四面体 D
解析:(1)题给图示都可以表示甲烷这种物质,其中分子结构示意
图(A)、球棍模型(C)及空间充填模型(D)均能反映甲烷分子的空间
构型,但其中空间充填模型更能形象地表达出H、C的相对位置及
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B.CH4、CCl4都是正四面体结构 C.CH4和CCl4中的化学键完全相同 D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同 答案:B
解析:CH3Cl中的C—Cl键和C—H键不同,故CH3Cl不是正四面体 结构;CH4和CCl4中的化学键不同,二者的性质也不相同。
任务一
任务二
任务三
同系物的定义和性质
问题探究
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1.CH4与C2H6互为同系物吗? 提示二者结构相似,分子组成上相差一个—CH2,故互为同系物。
2.
(乙烯)和
(环丙烷)相差一个 CH2,二者
互为同系物吗?
提示二者结构不相似,不互为同系物。
任务一
任务二
任务三
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知识拓展
1.同系物的判断标准 (1)分子结构相似即属于同一类物质; (2)分子组成上仅相差一个或若干个CH2原子团。 2.同系物判断的三个关键点 (1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 (2)“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结 合方式相似。
(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。 ①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 ②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
任务一
任务二
任务三
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3.判断同系物时应注意的两个问题 (1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同,也可能不同。 (2)同系物和同分异构体的区别,互为同系物的物质结构相似,组 成不同,分子式不同;互为同分异构体的物质分子式相同,结构可能 相似也可能不相似。
第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构
1.结合碳原子的核外电子排布,了解有机化合物中碳的成键特 征。初步认识有机物种类繁多的原因。培养宏观辨识与微观探 析、证据推理与模型认知等学科核心素养。 2.以甲烷的正四面体结构为基础,认识烷烃的结构。了解简单烷 烃的习惯命名法。 3.通过模型认识同系物和同分异构体的概念和实例,学会简单同 分异构体的书写步骤和方法。培养证据推理与模型认知、科学 探究与创新意识等核心素养。
3.天然气的主要成分是由碳元素和氢元素组成的碳氢化合物,其 中最主要的是甲烷。在池沼的底部常含有甲烷,通常把池沼中的气 体称为沼气。
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一、有机物中碳原子的成键特点
1.碳原子所形成的共价键类型——单键、双键或三键
(1)单键
①最简单有机化合物甲烷分子中,碳原子以最外层的4个电子分
提示CH4、CCl4是正四面体结构;一样。
任务一
任务二
任务三
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知识拓展
1.常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)
表示方法 含义
分子式:CH4
·H·
电子式:H··C····H H
结构式:
用元素符号和数字的组合表示物质分子组 成的式子,可反映一个分子中原子的种类和 数目
用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电 子)的式子
提示碳原子结构示意图为
,其最外层有4个电子,不易
失去电子,也不易得到电子,一般通过共价键与氢、氧、硫、氮、
卤素等元素的原子相结合,也可以与碳原子形成多种共价键。
2.动手制作CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的模型,分析哪 些模型的空间结构是正四面体。CH2Cl2模型中,任意更换氢原子和 氯原子的位置,并旋转模型,其结构是否一样?
所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。
(2)甲烷的结构式为
,其分子空间构型若为平面正方形
结构,则二氯甲烷有 2 种结构,分别是
、
;实际
上甲烷为空间正四面体结构,所以二氯甲烷只有 1 种结构。
任务一
任务二
任务三
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变式训练1下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列 说法正确的是( )
(3)甲烷的结构式为
,空间构型为正方形。 ( )
(4)烷烃的所有原子一定不在同一平面上。( )
(5)分子中含有8个碳原子的链状烷烃的分子式为C8H16。( ) (6)正丁烷与异丁烷互为同系物,性质完全相同。( )
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(7)CH2 CH2 与
互为同系物。
()
(8)
与
互为同分异构体。
C.只有③④ D.只有①②③
答案:D
解析:互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,物理性质随
碳原子数的递增呈规律性变化,④正确;互为同系物的物质要同时
满足结构相似,分子组成相差一个或若干个CH2原子团。故①②③ 错误。
任务一
任务二
任务三
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变式训练2下列物质互为同系物的是( )
A.
与
分子结构示意图 球棍模型 空间充填模型
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2.乙烷、丙烷、丁烷的分子组成与结构
有机化合物 乙烷
丙烷
分子中
碳原子数 2
3
丁烷 4
结构式
分子式
C2H6
C3H8
或 C4H10
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3.烷烃
(1)定义
只含有碳和氢两种元素,分子中的碳原子之间都以单键结合,碳
原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”。
别与4个氢原子的电子形成了4个C—H单键。甲烷的电子式为
H
··
H ··HC····H,结构式为
。
②碳原子间也可形成碳碳单键,碳碳单键可表示为
。
(2)双键或三键
碳原子间形成的双键、三键可分别表示为
、—C≡C—。
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2.碳骨架的基本类型 (1)链状结构
链状结构又可分为直链状结构(如
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3.下列物质中,互为同分异构体的是( )
①
②
③
④CH3CH2CH2CH2Cl
A.①和② B.③和④ C.①和③ D.②和④ 答案:B 解析:互为同分异构体的物质的分子式相同,结构不同。
任务一
任务二
任务三
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甲烷的分子结构
问题探究
1.从碳的原子结构分析,有机物中原子成键有什么特点?
CH3CH2CH2CH3、
。
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(2)定义 ①同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的 现象称为同分异构现象。 ②具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (3)同分异构体种数 ①随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的种数也就越多。 ②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有2种,戊烷有3种,己 烷有5种,而癸烷有75种。 (4)性质 互为同分异构体的物质的性质有差异,如正丁烷和异丁烷的熔点、 沸点不相同。
任务一
任务二
任务三
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素能应用
典例2下列说法中错误的是( )
①化学性质相似的有机物一定是同系物 ②分子组成相差一个
或几个CH2原子团的有机物一定是同系物 ③若烷烃中碳、氢元 素的质量分数相同,它们必定是同系物 ④互为同系物的两种有机
物的物理性质有差异,但化学性质必定相似
A.①②③④ B.只有②③
用短线来表示一对共用电子的图示: ①具有化学式所能表示的意义,能反映物质 的结构; ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式 子,但不表示空间构型
任务一
任务二
任务三
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表示方法 球棍模型:
含义
小球表示原子,短棍表示共价键(单键、双键 或三键)
空间充填模 型:
用不同体积的小球表示不同大小的原子,用 于表示分子中各原子的相对大小和结合顺 序
B.CH3—CH3 与
C.CH3CH2Cl与CH2ClCH2Cl D.CH4与CH3CH2Cl 答案:B 解析:A项为同种物质;C项中两物质的分子所含氯原子数不同,分 子组成不是相差整数倍的CH2原子团;D项中两物质,前者无氯原子, 后者有氯原子。
任务一
任务二
任务三
同分异构体的判断与书写 问题探究
补齐,试在各模型下面的横线上写出各物质的分子式。
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(2)通过以上模型可知,碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键及
碳碳三键。
(3)根据(1)中各物质的分子式,用序号填空。
分子式相同的物质有:①和②;③和④、⑤、⑧、⑨;⑥和⑦。
(4)分子中含4个碳原子的碳氢化合物除(1)中所列的9种外,你还
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【微思考3】烷烃中互为同分异构体的物质的熔点、沸点高低 有何规律?
提示分子中支链越多、分子结构对称性越强的物质的熔点、沸 点越低。
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)碳原子可以跟多数非金属元素原子形成共价键。( ) (2)烷烃分子结构中均为单键。( )