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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
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。
分子结构模型（或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品）。
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
空间结构 正四面体
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 C2H6 C2H4 C2H2
结构式 H—C≡C—H
球棍模型
结构特点 碳碳键是单键，每个碳原子与其相连的4个原子形成四面体结构 碳碳键是双键，6个原子共平面 碳碳键是三键，4个原子共直线
1．通过乙烷、乙烯、乙炔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
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。
提示：二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2个氢原子被2个氯原子取代的产物，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。
3．请你与组内同学合作，用不同颜色和大小的小球分别代表碳原子和氢原子，尽可能多地搭建符合以下两种分子式的烷烃分子的球棍模型，并将相应的结构式和结构简式填入表中。
物质 结构式 结构简式
C4H10 CH3—CH2—CH2—CH3
续表
C4H10两种结构与C5H12三种结构在分子结构上的相同之处为　　　　，不同之处为　　　　。
提示：分子式相同　结构不同
4.分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？
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、。
1．下列化学用语正确的是(　　)
A．乙醇的结构式为CH3—CH2—OH
B．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
答案：D
解析：乙醇的结构式为，A错误；B项中为丙烷的球棍模型，B错误；四氯化碳的电子式为，C错误。
2．下列对有机物的叙述正确的是(　　)
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
答案：B
解析：甲烷分子的空间结构是正四面体。该有机物可看成甲烷分子中的氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子取代，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，故该有机物只有一种结构，A、D项错误，B项正确；该有机物中的化学键全部是极性键，C项错误。
3．现有①②③三种烃，它们的球棍模型如图所示：
下列说法正确的是(　　)
A．①②③三种烃为同系物
B．①和③结构相似，为同系物
C．①②③三种烃都属于烷烃
D．③的结构为平面结构
答案：B
解析：根据分子的球棍模型，①的分子式为CH4，②的分子式为C2H4，③的分子式为C2H6，则①和③为同系物，故A错误，B正确；CH4和CH3CH3为烷烃，故C错误；CH3CH3的结构为空间结构，不为平面结构，故D错误。
4．（2024·泉州市期中）完成下列填空：
(1)有机化合物中，碳原子之间可以形成　　　　或
碳环。某有机物的结构简式如图，则该有机物　　　　（填“属于”或“不属于”）烷烃。
(2)观察下面几种烷烃的球棍模型：
①A的结构简式为　　　　　　　　，B的最简式为　　　　　　　　。
②C的名称为　　　　，D的分子式为　　　　。
③随碳原子数增加，烷烃的熔、沸点依次_______________________________________。
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1 mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是　　　　（填化学式，下同）；上述四种烃各为1 g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是　　　　；1 mol C3H8在足量O2中燃烧，消耗　　　　 mol O2。
(4)写出乙烷生成一氯乙烷的化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)碳链　属于　(2)①CH3CH2CH3　C2H5　②正戊烷　C5H12　③增大　(3)C4H10　CH4　5　(4)CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
解析：(1)有机化合物中，碳原子之间可以形成碳链或碳环。从结构简式看，图示的有机物的碳原子之间只含有碳碳单键，为链烃，且只有碳氢两种元素，则该有机物属于烷烃。(2)①A的结构简式为CH3CH2CH3，B的结构简式为CH3CH2CH2CH3，最简式为C2H5。②C的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3，名称为正戊烷，D的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，分子式为C5H12。③烷烃都由分子构成，其熔、沸点的高低由分子间作用力的大小决定。烷烃结构相似，随着碳原子数目增加，相对分子质量增加，熔、沸点依次增大。(3)由关系式C～O2～CO2、4H～O2～2H2O可得到以下关系式1 mol CxHy的耗氧量为x＋，1 mol CH4～2 mol O2、1 mol C2H6～3.5 mol O2、1 mol C3H8～5 mol O2，1 mol C4H10～6.5 mol O2，则在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是C4H10；上述四种烃各为1 g时，氢元素质量分数越高则耗氧量越大，甲烷的氢元素质量分数最高、故消耗O2最多的是CH4；由关系式1 mol C3H8～5 mol O2，则1 mol C3H8消耗O2 5 mol。(4)乙烷与Cl2在光照下反应生成CH3CH2Cl与HCl，则生成一氯乙烷的化学方程式为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
5．下面A～I是几种有机物分子的球棍模型，据此回答下列问题：
(1)等质量的上述物质完全燃烧，消耗氧气最多的是　　　　（填字母）。
(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是　　　　　　（填字母）。
(3)G与氢气完全加成后，所得产物的一卤代物有　　　　种。
(4)写出C与溴水反应的化学方程式：_____________________________________
________________________________________________________________________，
该有机反应类型为____________________________________________________。
(5)写出H与I的官能团名称：
H　　　　、I　　　　　　。
答案：(1)A　(2)CDGH　(3)5　(4)CH2===CH2＋Br2→　加成反应　(5)羟基　羧基
解析：(1)等质量的题述物质完全燃烧，则分子中氢元素的质量分数越高，消耗氧气越多，故消耗氧气最多的是CH4，选A。(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是含有碳碳双键的C2H4、含有碳碳三键的C2H2、含有醇羟基的CH3CH2OH、苯环支链碳上有氢原子的C7H8，可被氧化为，故选CDGH。(3)G是甲苯，与氢气完全加成后，所得产物为甲基环己烷，其一卤代物有5种，分别是氯原子连接在：甲基上、与甲基连接同一个碳原子、与甲基邻、间、对位碳原子上。(4)C是乙烯，与溴水反应的化学方程式：CH2===CH2＋Br2→；溴原子连接到打开碳碳双键的碳原子上，该反应是加成反应。(5)H的结构简式为CH3CH2OH，I的结构简式为CH3COOH，官能团分别是—OH、—COOH，名称分别是羟基、羧基。(共25张PPT)
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
　
第七章　有机化合物
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
空间结构 ___________
正四面体
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 C2H6 C2H4 C2H2
结构式 H—C≡C—H
球棍模型
结构特点 碳碳键是______，每个碳原子与其相连的4个原子形成_________结构 碳碳键是______，6个原子共________ 碳碳键是______，4个原子共______
单键
四面体
双键
平面
三键
直线
交流研讨
1．通过乙烷、乙烯、乙炔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
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。
提示：二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2个氢原子被2个氯原子取代的产物，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。
3．请你与组内同学合作，用不同颜色和大小的小球分别代表碳原子和氢原子，尽可能多地搭建符合以下两种分子式的烷烃分子的球棍模型，并将相应的结构式和结构简式填入表中。
物质 结构式 结构简式
C4H10
CH3—CH2—CH2—CH3
C4H10两种结构与C5H12三种结构在分子结构上的相同之处为___________，不同之处为___________。
分子式相同　
结构不同
4．分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？
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 、 。
应用体验
1．下列化学用语正确的是
A．乙醇的结构式为CH3—CH2—OH
B．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
√
乙醇的结构式为 ，A错误；B项中为丙烷的球棍模型，B错误；四氯化碳的电子式为 ，C错误。
2．下列对有机物 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
√
甲烷分子的空间结构是正四面体。该有机物可看成甲烷分子中的氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子取代，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，故该有机物只有一种结构，A、D项错误，B项正确；该有机物中的化学键全部是极性键，C项错误。
3．现有①②③三种烃，它们的球棍模型如图所示：
下列说法正确的是
A．①②③三种烃为同系物
B．①和③结构相似，为同系物
C．①②③三种烃都属于烷烃
D．③的结构为平面结构
√
根据分子的球棍模型，①的分子式为CH4，②的分子式为C2H4，③的分子式为C2H6，则①和③为同系物，故A错误，B正确；CH4和CH3CH3为烷烃，故C错误；CH3CH3的结构为空间结构，不为平面结构，故D错误。
4．(2024·泉州市期中)完成下列填空：
(1)有机化合物中，碳原子之间可以形成________或碳环。某有机物的结构简式如图，则该有机物________(填“属于”或“不属于”)烷烃。
有机化合物中，碳原子之间可以形成碳链或碳环。从结构简式看，图示的有机物的碳原子之间只含有碳碳单键，为链烃，且只有碳氢两种元素，则该有机物属于烷烃。
碳链
属于
(2)观察下面几种烷烃的球棍模型：
①A的结构简式为____________，B的最简式为______。
②C的名称为________，D的分子式为________。
③随碳原子数增加，烷烃的熔、沸点依次_____。
①A的结构简式为CH3CH2CH3，B的结构简式为CH3CH2CH2CH3，最简式为C2H5。②C的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3，名称为正戊烷，D的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，分子式为C5H12。③烷烃都由分子构成，其熔、沸点的高低由分子间作用力的大小决定。烷烃结构相似，随着碳原子数目增加，相对分子质量增加，熔、沸点依次增大。
CH3CH2CH3
C2H5
正戊烷
C5H12
增大
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1 mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是______(填化学式，下同)；上述四种烃各为1 g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_____；1 mol C3H8在足量O2中燃烧，消耗__ mol O2。
由关系式C～O2～CO2、4H～O2～2H2O可得到以下关系式1 mol CxHy的耗氧量为x＋ ，1 mol CH4～2 mol O2、1 mol C2H6～3.5 mol O2、1 mol C3H8～5 mol O2，1 mol C4H10～6.5 mol O2，则在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是C4H10；上述四种烃各为1 g时，氢元素质量分数越高则耗氧量越大，甲烷的氢元素质量分数最高、故消耗O2最多的是CH4；由关系式1 mol C3H8～5 mol O2，则1 mol C3H8消耗O2 5 mol。
5
C4H10
CH4
(4)写出乙烷生成一氯乙烷的化学方程式：___________________________
____________。
乙烷与Cl2在光照下反应生成CH3CH2Cl与HCl，则生成一氯乙烷的化学方程式为CH3CH3＋Cl2 CH3CH2Cl＋HCl。
CH3CH3＋Cl2
CH2Cl＋HCl
CH3
5．下面A～I是几种有机物分子的球棍模型，据此回答下列问题：
(1)等质量的上述物质完全燃烧，消耗氧气最多的是___(填字母)。
A
等质量的题述物质完全燃烧，则分子中氢元素的质量分数越高，消耗氧气越多，故消耗氧气最多的是CH4，选A。
(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的是_______(填字母)。
CDGH
能使酸性KMnO4溶液褪色的是含有碳碳双键的C2H4、含有碳碳三键的C2H2、含有醇羟基的CH3CH2OH、苯环支链碳上有氢原子的C7H8，可被氧化
为 ，故选CDGH。
(3)G与氢气完全加成后，所得产物的一卤代物有________种。
5
G是甲苯，与氢气完全加成后，所得产物为甲基环己烷，其一卤代物有5种，分别是氯原子连接在：甲基上、与甲基连接同一个碳原子、与甲基邻、间、对位碳原子上。
(4)写出C与溴水反应的化学方程式：____________________________，该有机反应类型为__________。
CH2==CH2＋Br2→
加成反应
C是乙烯，与溴水反应的化学方程式：CH2==CH2＋Br2→ ；溴原子连接到打开碳碳双键的碳原子上，该反应是加成反应。
(5)写出H与I的官能团名称：H________、I__________。
羧基
羟基
H的结构简式为CH3CH2OH，I的结构简式为CH3COOH，官能团分别是—OH、—COOH，名称分别是羟基、羧基。

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