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(共52张PPT)
第一节　认识有机化合物
第1课时　有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构
第七章　有机化合物
课程标准 核心素养目标
1.能辨识常见有机化合物分子中的碳骨架，能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。
2．能描述甲烷的分子结构特征，并能搭建甲烷和乙烷的立体模型。
3．能写出丁烷和戊烷的同分异构体。 1.宏观辨识与微观探析：通过认识有机化合物中碳原子的成键特点，从微观的化学键视角探析有机化合物的分子结构。
2．证据推理与模型认知：通过认识烷烃的命名法和同系物的概念，从物质分类的角度辨识各类有机化合物的结构和性质特点。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1．甲烷的结构
4
单键
双键
三键
(2)有机化合物碳骨架的基本类型
二、烷烃
1．烷烃的组成与结构
(1)甲烷的空间结构
①甲烷的分子结构示意图与分子结构模型。
②甲烷分子的结构特点。
(2)烷烃的组成和结构
2．烷烃的命名
(1)烷烃分子中碳原子数不多于10时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、 、辛、 、 依次代表碳原子数。
(2)碳原子数在10以上时，以 代表，如“十一烷”。
庚
壬
癸
汉字数字
正丁烷
异丁烷
3．同系物
4．同分异构体
(1)概念
概念 概念的要点
同分异
构现象 化合物具有相同的 ，但具有不同 的现象称为同分异构现象
同分异构体 具有 的化合物互称为同分异构体
分子式
结构
同分异构现象
(2)实例
例如，正丁烷(结构简式为 )和异丁烷(结构简式为
)互为同分异构体。
CH3CH2CH2CH3
◆名师点拨
有机物中碳成键类型
◆名师点拨
有机物中碳骨架结构
(1)若有机物中碳原子仅形成单键，则含3个及以上碳原子的有机物中碳原子呈锯齿状排列。
(2)链状碳骨架至少含1个碳原子，环状碳骨架中至少含3个碳原子(形成碳环)。
(3)碳骨架结构中，碳原子剩余价键可与H、O、N、X(卤素)原子等结合，从而使碳原子最外层达到8电子稳定结构。
◆特别提醒
(1)天然气、沼气和煤层气的主要成分是甲烷。
(2)护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分是含碳原子数较多的烷烃。
◆拓展延伸
甲烷组成元素的实验确定
(1)点燃纯净的甲烷，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，烧杯内壁有水珠出现，说明甲烷含有氢元素。
(2)迅速将小烧杯倒转过来，向烧杯中注入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，证明甲烷中含有碳元素。
◆名师点拨
烷烃同分异构体的书写规律
(1)方法速记口诀：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由对、邻到间。
(2)书写原则与操作思路：选择最长的碳链为主链；找出中心对称线；碳原子必须满足形成四个共价键；主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变，而容易出现重复结构。
(3)实例：书写戊烷(C5H12)的同分异构体
①先写出碳链最长的直链烃：CH3CH2CH2CH2CH3。
因此，C5H12的同分异构体共有三种，依次为正戊烷、异戊烷和新戊烷。
◆名师点拨
同系物和同分异构体
(1)互为同系物的有机物其分子结构相似，且属于同一类物质。
(2)互为同系物的有机物，碳原子数不同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
(3)互为同分异构体的有机物，其分子式相同，但结构不同，可能属于不同类别的物质。
(4)同分异构体的物理性质通常不同，若官能团不同，其化学性质也会有显著差异。
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)甲烷的分子式为CH4，碳原子和氢原子在同一平面内(　　)
(2)烷烃的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不一定是烷烃(　　)
(3)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体(　　)
(4)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物(　　)
×
×
×
×
探究一 有机化合物的结构及表示方法
[实验目的]通过搭建有机化合物分子的球棍模型，认识有机化合物的结构特点。
[实验用品]有机化合物分子球棍模型搭建配套学具，或简单易得的替代用品，如橡皮泥、牙签、火柴等。
[实验步骤]某研究小组的同学用两种不同颜色的小球分别代表碳原子、氢原子，动手搭建球棍模型，要求尽可能多地搭建分子中含两个或三个碳原子的烃分子的球棍模型，部分球棍模型作品如下图所示。
[问题设计]
(1)分析图中五种烃分子的球棍模型，判断哪些烃分子只含有C—C和C—H？哪些烃分子中含有碳环结构？
提示：④⑤分子中只含有C—C和C—H；④分子中含有碳环结构。
(2)上述烃分子中，哪些属于链状烷烃？分别写出其结构简式，并描述其关系。
提示：①和⑤属于链状烷烃，结构简式分别为CH4、CH3CH3，二者互为同系物。
(3)在有机化合物分子中，碳原子可能以哪些成键方式满足“碳四价”原则？
提示：①碳原子可与氢原子或其他碳原子形成4个单键；②碳原子之间形成双键或三键，剩余价键与氢原子结合；③碳原子形成碳环结构，剩余价键与氢原子结合。
(1)有机化合物中碳原子的成键特点
(2)有机化合物的组成与结构的表示方法
D
[例1] 有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法正确的是 (　　)
A．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键
B．含5个碳原子的烃，最多可以形成4个碳碳单键
C．所有烃均含有极性键和非极性键
D．在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链不在一条直线上
碳原子的最外层为4个电子，化学性质不活泼；含5个碳原子的烃，可形成环状结构，最多能形成5个碳碳单键；甲烷中只含有极性共价键；烷烃中的碳原子均为sp3杂化，导致其中的碳原子呈锯齿状排布，不在同一条直线上。
D
1．下图为烃分子的球棍模型，“大球”表示碳原子，“小球”表示氢原子。下列说法正确的是 (　　)
A．图1表示的烃叫丙烷
B．图2烃分子的结构简式为
CH3CH2CH2CH3
C．图1与图2表示的是同一种物质
D．图1与图2表示的物质互为同分异构体
图1表示的烃的结构简式为CH3CH2CH2CH3，为正丁烷；图2烃分子的结构简式为CH3CH(CH3)2；图1和图2中的烃分子结构不同，是不同的物质；CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2的分子式均为C4H10，二者的分子结构不同，互为同分异构体。
探究二 烷烃的结构与同分异构体
2022年3月4日，全球首套千吨级(1 000吨/年)二氧化碳加氢制汽油中试装置在我国山东成功开车运行，并生产出符合标准的清洁汽油。汽油中含有丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)等多种烃类。
[问题设计]
(1)结合有机物中碳原子的成键特点，推测丁烷(C4H10)的结构简式，并判断它们之间的关系。
提示：丁烷的结构简式有CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3，二者互为同分异构体。
(2)推测戊烷(C5H12)可能的结构简式，并判断丁烷和戊烷之间的关系。
提示：戊烷的结构简式有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4。丁烷与戊烷互为同系物。
(1)认识烷烃分子的结构特点
①单键：碳原子之间以碳碳单键相连。
②链状：碳原子结合成链状。
③饱和：碳原子剩余价键全部与氢原子结合。
④通式：CnH2n＋2(n≥1)。
[微点拨]　烷烃中碳原子与碳原子结合成链状，链状不是直线状，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如下图所示。
(2)判断同系物的三个关键点
[微点拨]　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)。
(3)判断同分异构体的两个关键点
[微点拨]　①同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，那么它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，那么它们的化学性质不同。
②烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多。
D
[例2] 下图表示三种烷烃分子，下列说法错误的是 (　　)
A．a的分子式为C3H8
B．a和b互为同系物
C．b和c互为同分异构体
D．a、b、c都属于不饱和烃
a为丙烷，b为正丁烷，c为异丁烷。a的分子式为C3H8；丙烷与正丁烷的结构相似，在分子组成上相差一个CH2原子团，互为同系物；正丁烷与异丁烷的分子式相同，但结构不同，互为同分异构体；丙烷、正丁烷和异丁烷中都只含有单键，都属于饱和烃。
C
两种烷烃的结构相似，在分子组成上相差4个CH2原子团，互为同系物；CH4中有极性共价键，但没有非极性共价键；烷烃分子中碳原子均形成4个共价键，都是立体结构，分子中所有原子不可能处于同一平面内。
A
1．天然气的主要成分是甲烷(CH4)。甲烷分子的空间结构是 (　　)
A．正四面体形 B．五边形
C．三角形 D．直线形
甲烷分子的空间构型为正四面体，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点。
D
C
CH4与C10H22都符合烷烃通式CnH2n＋2(n≥1)，且结构相似，在分子组成上相差9个CH2原子团，因此二者互为同系物；金刚石和石墨是由碳元素组成的两种不同结构的单质，其物理性质和晶体形态均有显著差异，因此它们互为同素异形体；H2和H2是氢元素形成的单质，而非原子，因此二者不互为同位素；正丁烷与异丁烷的分子式都是C4H10，但碳骨架结构不同，因此它们互为同分异构体。
C
4．(教材改编题)下列对有机化合物中碳原子的成键特点及成键方式的理解正确的是 (　　)
A．碳原子与碳原子之间只能形成单键
B．碳原子只能与碳原子形成碳链，而不能形成碳环
C．碳原子最外层有4个电子，通常与其他原子之间以共价键的形式形成化合物
D．有机物中必定含有碳、氢两种元素
碳原子最外层有4个电子，碳原子与碳原子之间既能形成单键，也能形成双键或三键；碳原子之间既可以形成碳链，也可以形成碳环；碳原子最外层有4个电子，通常与其他原子之间以共价键的形式形成化合物；有机物中必定含有碳元素，不一定含有氢元素，如CCl4等。
(1)互为同位素的是________。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)互为同系物的是________。
(4)为同一种物质的是________。
答案：(1)②　(2)④　(3)⑥　(4)⑤
(1)质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，②符合。(2)分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体，④符合。(3)结构相似、在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，⑥符合。(4)⑤为同一种物质。

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