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烷烃的结构
第七章 有机化合物
1.理解有机物，烷烃，同系物，同分异构现象等新概念；建立同系物、同分异构体判断的思维模型，培养学生模型认知素养
2.从不同角度认识烷烃的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念，培养学生微观探析素养
烃:
（碳氢化合物）
只含有碳、氢两种元素的有机物。
碳
tàn
氢
qīng
烃
tīng
烷烃
分子结构示意图 球棍模型 空间充填模型
分子式 结构式 电子式
（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；
CH4
【实践活动1】认识并搭建甲烷分子的球棍模型
(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′
键角
109°28′
有机化合物 乙烷 丙烷 丁烷
分子中碳原子数 2 3 4
结构式
分子式
C2H6　
C3H8　
思考与讨论
大家写出的丁烷结构式是否相同？结构不同的原因是什么？
H—C—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H
H
H—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
C
H— —H
C4H10
正丁烷
异丁烷
思考与讨论
结合分子结构模型，总结这类有机物(烷烃)的组成和分子结构特点？
乙烷
丙烷
正丁烷
异丁烷
(C2H6)
(C3H8)
(C4H10)
(C4H10)
思考与讨论
(1)定义：只含 和 两种元素，分子中的碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与H原子结合，使碳原子的化合价都达到“ ”，这样的一类有机化合物称为 ，也称为 。
烷烃
C
H
单键
饱和
饱和烃
烷烃
烷烃
饱和链烃——烷烃
饱和环烃——环烷烃
碳原子的四个共价键分别连接4个原子
(2)烷烃结构、组成特征
①碳原子间都以C-C相连、其余都是C-H键；
②每个C原子都连有4个原子，都为饱和碳原子；
③除乙烷外，其余烷烃的碳链均为非直线型，呈锯齿状；
④单键可以转动；
思考：烷烃分子中的所有原子能否共平面？
否
（3）表达烷烃
名称 乙烷 丙烷 丁烷
分子式
结构式
C2H6　
C3H8　
C4H10　
通式：CnH (n≥1)

2n+2
烷烃的习惯命名法
碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
n>10 用相应汉字数字，如C18H38命名为_____________ 甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
十八烷
试一试：分子中含有202个氢原子的烷烃的分子式是________
命名为________
一百烷
C100H202
对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称前加正、异、新来区别。
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
正：不带支链； 异：带一个支链； 新：带两个支链
正戊烷
异戊烷
新戊烷
CH3CH2CH2CH3
例: 丁烷 C4H10
正丁烷
异丁烷
戊烷 C5H12
名称 乙烷 丙烷 丁烷 十一烷
分子式
结构式
结构简式
C2H6　
C3H8　
C4H10　
通式：CnH (n≥1)

2n+2
C11H24　
CH3-CH3
CH3-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3(CH2)9CH3
CH3 — CH2—CH3
( )9
结构相似，在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
碳原子数不同的烷烃互为同系物
（3）表达烷烃
烷烃结构与组成的几种表示方法
实例 意义 应用范围
分子式
最简式 （实验式）
电子式
结构式
结构简式
键线式 丙烷：
球棍模型
空间充填模型
C2H6
可反映出一个分子中原子的种类和数目
多用于研究物质组成
CH3
表示物质组成中各元素原子最简整数比的式子
有共同组成的物质
表示原子最外层电子成键情况的式子
多用于表示离子型、
共价型的物质
1、能反映物质的结构2、表示分子中原子的排列顺序，但不表示空间构型
有机反应有时用结
构式表示
CH3CH3
突出结构特点
有机反应常用结构
简式表示
小球表示原子，短棍表示价键
用于表示分子的空
间结构（立体形状）
用不同体积的小球表示不同原子的大小
用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
省略碳、氢元素符号，只写碳碳键
复杂的有机物简便表示
同：同类物质，通式同，组成元素同
差：组成上相差n个CH2原子团
①碳原子数不同
②分子式不同
③相对分子质量相差14n
似：结构相似（化学键类型相似）
（4）同系物
定义：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
化学性质相似物理性质不同
例：下列物质中属于同系物的是_________。
① CH2=CH-CH3 ② CH4 ③CH3CH2CH3
④ CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤
CH2—CH2
CH2—CH2
②③④
同系物的判断标准
说明　①同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同。
②同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。
③同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
【实践活动】搭建丁烷的碳骨架，并补充氢原子，书写分子式
像这种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。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
烷烃 正丁烷 异丁烷
结构模型
结构简式
C
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C4H10
C4H10
方法提示：
先关注碳原子，搭建碳骨架，再按“碳四价”原则，补充连接其他原子
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3
CH3-CH-CH3
三同：分子式相同、分子组成相同、分子量相同
两不同： 结构不同，性质不同
物理性质：
支链越多，熔沸点 密度
化学性质：
不一定相同
像这种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。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
一、烷烃同分异构体的书写
例1、写出C6H14的所有同分异构体
①先写出最长碳链为主链的直链烷
C-C-C-C-C-C
减碳增链法（减碳移位法）
1、方法：
2、原则：
3、顺序：
主链由长到短，支链由整到散，
位置由心到边，排布由同到邻、间
选择最长的碳链为主链；找出中心对称线
“两注意，四句话”
②取下一个碳（甲基）当支链，主链减少一个碳，安装支链 （注意：找对称线或面）
C-C-C-C-C
C
C-C-C-C-C
C
心
边
C-C-C-C
C
C
C-C-C-C
C
C
④直到剩余的碳数不足以做主链（最长）为止。
③取下两个碳（两个甲基或一个乙基）当支链，主链又少一个碳，安装支链（注意：两个支链排在相同碳或相邻碳或相间的碳上）
同
邻
练习1、书写C7H16的同分异构体(9种)
C-C-C-C-C
C
C
C-C-C-C-C-C
C
C-C-C-C-C
C
C
C-C-C-C-C
C
C
C-C-C-C-C
C
C
C-C-C-C-C-C-C
C-C-C-C-C
C
C
C-C-C-C-C-C
C
C-C-C-C
C
C
C
注意：在书写烷烃同分异构体时，甲基不能连接在主链的两端，而乙基不能连接在两端的第二位。
1、同一碳原子上氢原子是等效的，如CH4
2、同一碳原子上所连的甲基上的氢原子的是等效的
如新戊烷
3、处于对称位置上的氢原子的是等效的
如
2,2,3,3-四甲基丁烷
CH3 —C — C— CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
乙烷
CH3—CH3
二、判断“等效氢”的三条原则
等效氢：结构上处于相对称位置的氢原子
练习2、判断等效氢种数
CH3-CH2-CH3
CH3
CH3
CH3 – C – CH – CH3
CH3
练习3、下列有机物中一氯代物的同分异体的数目
CH3-CH2-CH-CH3
CH3
1
2
3
4
4种
1种
1种
1
2
3
3种
等效氢法：烷烃分子中等效氢原子有几种，则该烷烃的一元取代物的同分异构体就有几种。
练习4、分子式为C5H11Cl的同分异构体数目有____种。
8
C-C-C-C
C-C-C=C
C-C=C-C
这些以碳为骨架的有机物中哪些属于同分异构体？
C4H10
C4H10
C4H8
C4H8
C4H8
C4H8
C4H8
C4H6
C4H6
思考与讨论
“四同”概念比较
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
定义 质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子 同一种元素形成的不同单质 结构相似，分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物 分子式相同、结构不同的化合物
结构 特点 电子排布相同，原子核结构不同 单质的组成或结构不同 结构相似，符合同一通式（相对分子质量相差14n） 结构不同，不一定是同一类物质
实例 H、D、T，16O和18O 金刚石与石墨，氧气与臭氧 甲烷与乙烷 正丁烷与异丁烷
例：下列各物质：①O2和O3　②12C和14C　③C2H6和C3H8
(1)互为同位素的是__________。(2)互为同素异形体的是__________。
(3)同属于烷烃的是__________。(4)互为同分异构体的是__________。
(5)互为同系物的是__________。(6)属于同一种物质的是__________。
⑥⑧
⑤CH2＝CH-CH3和
CH2
CH2 CH2
⑥
和
和
②
①
③④⑧
④⑤
③⑦
1.下列说法正确的是(　　)
A．凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物
B．两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物互称为同分异构体
D
2.下列分子只表示一种物质的是(　　)
A．C3H7Cl B．C3H8 C．C5H12 D．C4H10
B
3.下列事实能证明甲烷分子中是以C原子为中心的正四面体结构的是（ ）
A.CH3Cl只代表一种物质
B.CH2Cl2只代表一种物质
C.CHCl3只代表一种物质
D.CCl4只代表一种物质
B
4.下列叙述中正确的是（ ）
A.相对分子质量相同、结构不同的化合物一定是互为同分异构体关系
B.烷烃分子中碳链均为直链结构，不含有支链和环状结构
C.互为同分异构体的化合物不可能具有相同的结构简式
D.含不同碳原子数的烷烃不一定是互为同系物的关系
C
5.下列叙述正确的是（ ）
A．标准状况下，11.2 L CH4中含有C—H键的数目为2NA
B．C3H8有2种同分异构体
C．所有烷烃的分子组成上都满足CnH2n＋2(n≥1)
D．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上
A
6.丁烷(分子式为C4H10)是家用液化石油气的成分之一，也用作打火机的燃烧，下列关于丁烷的叙述不正确的是（ ）
A．在常温下，C4H10是气体
B．C4H10与CH4互为同系物
C．正丁烷和异丁烷互为同分异构体，两者的性质完全相同
D．正丁烷中四个碳原子不在同一直线上
C
7.下图中表示碳原子相互结合的几种方式。小圆球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合，则下列说法正确的是（ ）
A．图中属于烷烃的是A、C、D
B．图中C和E分子中氢原子数相同
C．图中物质碳元素的质量分数最小的是A
D．图中与B互为同分异构体的有C、D、E
C
8.写出下列烷烃的分子式
(1)同温同压下，烷烃的蒸气密度是H2的43倍：______。
(2)分子中含有22个共价键的烷烃：________。
(3)分子中含有30个氢原子的烷烃：________。
C6H14
C7H16
C14H30
9.有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3　
③CH3CH2CH2CH2CH2CH3
其中，属于同系物的是________；属于同分异构体的是______；属于同种物质的是________。
A．①② B．②③ C．③④⑤⑥⑦
D．①③ E．③④⑤⑦ F．④⑥
B D
E
A F

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