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第七章　有机化合物
第一节　认识有机化合物
第1课时　碳原子的成键特点 烷烃的结构
名称由来
发展现状
早期发现的有机物都是从生命体内分离出来的。
随着科技的进步，很多有机物可以通过人工合成得到。
食品：糖类、油脂、蛋白质……
药物：阿司匹林、布洛芬……
材料：塑料、橡胶、纤维……
能源：煤、石油、天然气……
有机化合物
C9H8O4
CH4
C6H12O6
通过观察，你能否发现上述有机物在组成上有什么相同之处？
有机化合物
都含有C元素
C9H8O4
CH4
C6H12O6
通过观察，你能否发现上述有机物在组成上有什么相同之处？
有机化合物
有机化合物：含有C元素的化合物
1．碳酸及其盐类：H2CO3、Na2CO3、KHCO3等
2．碳的氧化物：CO、CO2
3．金属碳化物：CaC2等
4．氰化物和硫氰化物：HCN、KCN、KSCN等
5．SiC等物质
以上五类物质均为无机物。
碳元素在地壳中含量比较低，但是含碳的有机化合物种类和数量却很多。目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已经超过一亿种，这其中绝大多数都是有机物，而且新的有机化合物还在源源不断的被发现和被合成出来，有机化合物为什么如此繁多呢？
1．碳原子成键数目探究
碳的原子结构示意图
+6
一、碳原子的成键特点
最简单的有机物—甲烷
H
×
+1
+6
1．碳原子成键数目探究
电子式
最简单的有机物—甲烷
H
×
+1
+6
1．碳原子成键数目探究
结构式
电子式
最简单的有机物—甲烷
H
×
+1
+6
1．碳原子成键数目探究
1．碳原子成键数目探究
碳原子不但可以和氢原子（H）、氯原子(Cl)形成共价键，也可以和氧原子（O）、硫原子（S）、氮原子（N）等形成共价键，原则是碳原子最终形成4个共价键。
1．碳原子成键数目探究
鲍林（L.C.Pauling，1901-1994），美国化学家，曾获诺贝尔化学奖和诺贝尔和平奖。
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。随着现在信息技术的发展，除了实物模型，还可以通过计算机对物质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。
资料卡片
实验室常见的球棍模型
1．碳原子成键数目探究
1．碳原子成键数目探究
1．碳原子成键数目探究
1．碳原子成键数目探究
1．碳原子成键数目探究
C
碳原子的成键数目
4个共价键
1．碳原子成键数目探究
思考Ⅰ．提供2个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
1．碳原子成键数目探究
思考Ⅰ．提供2个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
2．碳原子之间的成键方式
乙烷
思考Ⅰ．提供2个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
2．碳原子之间的成键方式
思考Ⅰ．提供2个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
2．碳原子之间的成键方式
乙烯
乙炔
思考Ⅰ．提供2个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
2．碳原子之间的成键方式
拼插思路：先确定碳骨架，再补齐氢原子
2．碳原子之间的成键方式
碳原子之间的成键方式
单键
双键
三键
2．碳原子之间的成键方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
2．碳原子之间的成键方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
不稳定，很少存在
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅱ．提供3个碳原子，氢原子数目不限制，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
3．碳骨架的连接方式
丙烷
丙二烯（不稳定）
丙烯
丙炔
环丙烷
3．碳骨架的连接方式
碳骨架的连接方式
链状结构
环状结构
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅲ．提供4个碳原子，碳碳之间以单键形式连接，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
思考Ⅲ．提供4个碳原子，碳碳之间以单键形式连接，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
直链结构
思考Ⅲ．提供4个碳原子，碳碳之间以单键形式连接，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
支链结构
思考Ⅲ．提供4个碳原子，碳碳之间以单键形式连接，你能否拼插出合理的有机化合物？
3．碳骨架的连接方式
3．碳骨架的连接方式
C4H10
C4H10
3．碳骨架的连接方式
碳骨架的连接方式
链状结构
环状结构
直链
支链
3．碳骨架的连接方式
人教版 必修第二册教材 P61
1．这些有机化合物分子式是什么？
C4H10
C4H6
① C4H10
③ C4H8
④ C4H8
⑦ C4H6
⑤ C4H8
⑥ C4H6
⑧ C4H8
② C4H10
⑨ C4H8
④
①
③
②
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
2．上述结构中，哪些是链状结构，哪些是环状结构？
④
①
③
②
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
链状结构：①—⑦，其中①③④⑥⑦为直链结构，②⑤为支链结构。
环状结构：⑧⑨为环状结构。
④
①
③
②
⑥
⑤
⑦
⑧
⑨
3．C原子有几种成键方式？分别在哪些分子中有所呈现？
碳骨架是链状结构，且带有支链，碳原子之间既有单键，也有双键。
碳骨架是环状和链状相结合，且碳原子之间都以单键结合。
小结
碳原子的成键数目
碳原子之间的成键方式
碳骨架的连接方式
单键
双键
三键
链状结构
环状结构
直链
支链
4个共价键
碳原子的成键特点
1．下列有关有机化合物组成的叙述正确的是(　　)
A. 有机物只含有碳、氢两种元素
B. 一氧化碳、二氧化碳是含碳化合物，所以它们是有机化合物
C. 人类已知的化合物中，种类最多的是含ⅣA族元素的化合物
D. 有机物只能存在于动植物体内，不能通过人工的方法合成
牛刀小试
C
2．目前已知化合物中，数量和种类最多的是ⅣA族碳的化合物，下列有关其原因，叙述不正确的是（ ）
A. 碳原子既可以和自身，又可以和其他原子形成4个共价键
B. 碳原子性质活泼，可以和多种原子形成共价键
C. 碳原子之间既可以形成单键，又可以形成双键和三键
D. 多个碳原子之间可以形成长度不同的链（可以有支链）和环，且链和环之间又可以相互结合
B
牛刀小试
3．下列化合物中，不只代表一种化合物的是(　 　)
A．CH4 B．C2H6 C．C3H8 D．C4H10
D
牛刀小试
4．下图是正丁烷的球棍模型，有关该结构说法正确的是(　　)
A．正丁烷的分子式为C4H8
B．分子中碳骨架为支链结构
C．分子中含有4个C—C单键
D．分子中共含有13个共价键
D
牛刀小试
C
H
H
H
H
实验数据表明：甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，每个分子中的4个C—H键的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。
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。4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。
正四面体结构
二、甲烷的分子结构
正四面体结构
不同时期提出的甲烷分子结构图示
1个C原子2个H原子
化学科学中最早的结构式
不同时期提出的甲烷分子结构图示
有组成
不是立体结构
有组成
未体现结构
有组成和化学键
不是立体结构
不同时期提出的甲烷分子结构图示
体现了甲烷的组成和空间结构
甲烷结构的正确表示
开辟立体化学新篇章
不同时期提出的甲烷分子结构图示
甲烷
与甲烷结构相似的有机化合物
搭建任务一：2个碳原子、6个氢原子
甲烷
与甲烷结构相似的有机化合物
搭建任务一：2个碳原子、6个氢原子
甲烷
与甲烷结构相似的有机化合物
搭建任务一：2个碳原子、6个氢原子
甲烷
与甲烷结构相似的有机化合物
（3）
乙烷的结构式
H
C
H
H
H
C
H
H
（2）
乙烷分子球棍模型
（1）
乙烷分子球棍模型
立体→平面的投影
搭建任务二：3个碳原子、8个氢原子
甲烷
与甲烷结构相似的有机化合物
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
搭建任务二：3个碳原子、8个氢原子
与甲烷结构相似的有机化合物
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
只含碳、氢两种元素
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
烷烃
烃
C
C
三、烷烃
(1) 碳原子数不多于10时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、 辛、壬、癸依次代表碳原子数，如丙烷；
(2) 碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如十一烷。
烷烃的名称：“碳原子数+烷”
对比下面三种烷烃分子的结构式和分子式，请你归纳烷烃分子式的通式？
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
请你归纳
通式：CnH2n+2
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
请你归纳
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。
四、同系物
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
甲烷CH4
乙烷C2H6
丙烷C3H8
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
H
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。
四、同系物
丙烷C3H8
乙烯C2H4
1．下列两种物质互为同系物吗？
请你思考
人教版 必修第二册教材 P62
思考与讨论
你们书写的丁烷的结构式一样吗？为什么会出现两种结构式？
搭建任务三（丁烷）：4个碳原子、10个氢原子
与甲烷结构相似的有机化合物
搭建任务三（丁烷）：4个碳原子、10个氢原子
正丁烷
与甲烷结构相似的有机化合物
搭建任务三（丁烷）：4个碳原子、10个氢原子
正丁烷C4H10
与甲烷结构相似的有机化合物
异丁烷C4H10
正丁烷C4H10
异丁烷C4H10
C4H10
正丁烷
熔点-138.4 ℃，沸点-0.5 ℃
C4H10
异丁烷
熔点-159.4 ℃，沸点-11.6 ℃
正丁烷C4H10
异丁烷C4H10
具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象称为同分异构现象。
五、同分异构体
正丁烷C4H10
异丁烷C4H10
具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象称为同分异构现象。
五、同分异构体
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
请你观察下面三个结构式，找出他们的相同点和不同点？
请你观察
请你观察下面三个结构式，找出他们的相同点和不同点？
请你观察
C5H12
C5H12
C5H12
请你观察下面三个结构式，找出他们的相同点和不同点？
请你观察
C5H12
C5H12
C5H12
正戊烷
新戊烷
异戊烷
丁烷：2种
戊烷：3种
己烷：5种
……
癸烷：75种
烷烃的同分异构体数目规律
规律：随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的数目也就越多。
2．下面两种结构式，互为同分异构体吗？
H
Cl
C
C
Cl
Cl
Cl
H
H
H
请你思考
2．下面两种结构式，互为同分异构体吗？
H
Cl
C
C
Cl
Cl
Cl
H
H
H
请你思考
碳骨架呈锯齿状
2．为什么烷烃中的碳链不是一条直线，而是呈锯齿状？
请你思考
小结
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
异丁烷
同分异构体
CnH2n+2(n≥1)
同系物
烷烃
组成、结构
1．同系物的多样性和同分异构现象的广泛存在都是有机化合物种类繁多的原因。同系物与同分异构体之间的关系是：
互为同系物的物质 为同分异构体，互为同分异构体的物质 为同系物。
牛刀小试
一定不
一定不
②CH3CHCH2CH2CH3
④CH3CH2CH2CH2CH2CH3
CH3
2．下列物质中，互为同分异构体的是
互为同系物的是
①CH3CH2CH2CH3
③CH3CH3
①②③
①③④
和
②④
C4H10
C6H14
C2H6
C6H14
牛刀小试
（1） CH2＝CH CH3
（2） CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH CH3
CH3
CH3
CH3
CH2
CH2 CH2
3．下列各组中的两种物质是否互为同分异构体？
和
和
C3H6
C3H6
C5H12
C6H14
是
否
牛刀小试
本节内容结束

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