高中化学第一节 认识有机化合物第1课时教案

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第1课时 碳原子的成键特点与烷烃的结构
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新知探究(一) 有机化合物中碳原子的成键特点[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．碳原子最外层有几个电子，其得失电子能力如何，经常以什么方式成键，最多形成几条化学键，并尝试写出甲烷(CH4)的电子式和结构式。
2．有机物中两个碳原子之间的成键方式可能有哪些？
3．含有多个碳原子的有机物中，碳原子之间相互结合形成的碳骨架形状有哪些类型？
4．结合以上问题思考：含有相同碳原子数的有机物分子，可能含有多种结构的原因？
提示：碳原子数相同，碳原子之间的成键方式不同或碳骨架不同，有机物的结构就不同。如4个碳原子形成的结构情况有：
[落实新知能]
从碳原子的成键特点角度理解有机物种类繁多的原因
角度1：碳骨架形状可以不同
多个碳原子间不仅能形成链状结构，链状结构也可以带有支链；多个碳原子间还能形成环状结构，也可能含有支链。
角度2：碳原子之间的成键方式可以不同
碳原子间可以形成单键、双键或三键或同时含有上述几种化学键等。
[演练新学考]
1．烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( )
A．形成4对共用电子对 B．通过非极性键
C．通过两个共价键 D．通过离子键和共价键
2．有机物种类繁多的原因是( )
A．碳元素在地壳中的含量大，且属于非金属
B．碳原子间能以共价键结合，形成多种链状和环状结构
C．碳元素所形成的化合物性质稳定，且共价键键能大
D．碳原子中质子数和中子数相等
3．据报道，近年来发现了一种新的星际分子，其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键或三键等，相同的球表示同一种原子)。
下列对该物质的说法中正确的是( )
A．①处的化学键表示碳碳双键
B．此星际分子中仅含碳、氢两种元素
C．③处的原子可能是氯原子或氟原子
D．②处的化学键表示碳碳单键
新知探究(二) 烷烃的结构[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．甲烷的结构
(1)下列符号(模型)是用来表示甲烷的组成或结构的，其中表示球棍模型的是(D)，表示空间充填模型的是(E)，表示结构式的是(C)。
(2)由甲烷的球棍模型可以清楚的看出，甲烷分子的空间结构呈 形， 原子位于 的中心，4个氢原子分别位于4个 ；分子中的4个C—H的长度和强度 ，相互之间的夹角相等(109°28′)。
2．烷烃
请填写下表空白处，并根据表中信息思考下列问题：
(1)烷烃的概念
分子中的碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与 原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的一类有机化合物称为 ，也称为烷烃。链状烷烃的分子通式为 。
(2)烷烃的命名
①碳原子数10以内：依次用甲、乙、丙、丁、 、己、 、辛、壬、 表示碳原子数。
②碳原子在10以上：用汉字数字表示碳原子数。为了书写方便，有机物经常用结构简式表示如丙烷和十一烷的结构简式分别为 和 。
③碳原子数n相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4H10的两种分子的命名：
无支链时，CH3CH2CH2CH3： 。
有支链时，： 。
(3)同系物
结构 ，在分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。如乙烷和丁烷互为同系物。
(4)同分异构现象与同分异构体
①化合物具有相同的 ，但具有不同 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 。如正丁烷和异丁烷互为同分异构体。
同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一。
[落实新知能]
1．烷烃同分异构体的书写——减碳法
(1)遵循的原则
主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间。
(2)书写的步骤
①先写出碳原子数最多的主链。
②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。
③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。
(3)书写方法示例
以C6H14的同分异构体书写为例：
①将分子中所有碳原子连成一条直链。(为了简便起见，只写碳骨架，下同)即C—C—C—C—C—C。
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)。
[注意] 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．化学中“四同”比较
4．表示有机物组成结构的一些化学用语比较
[演练新学考]
1．下列有关说法正确的是( )
A．石墨和金刚石互为同位素
B．乙烷和丙烷互为同素异形体
C．CH3CH2CH2CH3与CH(CH3)3互为同分异构体
D．12C和13C互为同系物
2．下列叙述正确的是( )
A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B．通式相同的不同物质一定属于同系物
C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D．同系物的性质完全相同
3．根据下列物质的组成、结构特点及有关概念，完成下列问题。
(1)互为同系物的是________________________。
(2)互为同分异构体的是____________。
(3)互为同位素的是__________。
(4)属于同种物质的是__________。
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学业水平考试达标练
1．有关正己烷的结构描述正确的有( )
①直线形 ②正四面体形 ③锯齿形 ④有支链的直线形 ⑤碳碳之间有双键也有单键 ⑥碳碳之间只有单键⑦氢原子可以同时连接两个碳原子
A．①③⑤ B．②④⑥
C．③⑥ D．④⑦
2．下列关于同系物的说法中，错误的是( )
A．同系物具有相同的分子式
B．同系物符合同一通式
C．相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D．同系物的化学性质基本相似
3．以下结构表示的物质中是烷烃的是( )
4．下列说法中正确的是( )
A．所有的烷烃，彼此都是同系物
B．同分异构体的物理性质不同，化学性质一定相似
C．相对分子质量和组成元素都相同的几种化合物，一定是同分异构体
D．每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链烃一定是烷烃
5．下列物质互为同系物的是( )
6．如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是( )
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中的化学键均为非极性键
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
7．正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是( )
A．具有相似的化学性质
B．具有相同的物理性质
C．分子具有相同的空间结构
D．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同
8．下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是( )
A．16、30、58、72 B．16、28、40、52
C．16、32、48、54 D．16、30、42、56
9．下列物质中，互为同分异构体的是( )
10．有两种气态烷烃组成的混合物，在标准状况下的密度为1.16 g·L－1，则关于混合物的组成判断正确的是( )
A．一定有甲烷
B．一定有乙烷
C．一定是甲烷和乙烷的混合物
D．可能是乙烷和丙烷的混合物
11．下列说法中正确的一组是( )
12．下列有机物中互为同分异构体的是( )
A．①和② B．①和③
C．①和④ D．⑤和⑥
13．如图为含4个碳原子的6种有机物分子模型(氢原子没有画出)，下列叙述中正确的是( )
A．与d互为同分异构体的是c
B．b、c、f的分子式均为C4H8
C．a和f均为链状烷烃
D．同种物质中只能含碳链或碳环
14．分子式为C7H16的烷烃中，其结构中含有3个甲基的同分异构体数目是( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
A．4个 B．7个
C．8个 D．9个
16．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合的。
(1)图中属于链状烷烃的是________(填字母)。
(2)在如图所示的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环。
(3)如图中互为同分异构体的是A与________；B与________；D与________。(填字母)
17．某些烃类化合物的模型如图所示。
回答下列问题：
(1)属于空间充填模型的是______(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同)。
(2)表示同一种有机化合物的是________。
(3)存在同分异构体的是________，写出其同分异构体的结构简式：__________________________。
(4)含碳量最低的是________，含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是________(保留一位小数)。
18．按要求填写下列空白：
(1)乙烷的结构式：_________________。
(2)分子中含30个氢原子的链状烷烃的分子式________________________________________________________________________。
(3)相对分子质量为58的链状烷烃的结构有______种；试分别写出它们的结构简式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为___________________________________。
1.认识有机化合物中碳原子的成键特点及有机化合物的空间结构。
2.了解同系物和有机化合物存在同分异构现象。
A
B
C
D
E
CH4
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
概念
化学式
结构
性质
同位素
质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子
原子符号表示不同，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H
电子排布相同，原子核结构不同
物理性质不同，化学性质相同
同素
异形体
同一种元素形成的不同单质
元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、O2和O3
单质的组成或结构不同
物理性质不同，化学性质相似
同分
异构体
分子式相同、结构式不同的化合物
相同，如正丁烷和异丁烷
不同
物理性质不同，化学性质不一定相同
同系物
结构相似，组成相差一个或多个CH2原子团的化合物
组成元素相同，通式相同，相对分子质量相差14n，如C2H6和C3H8等
同一类物质，结构相似
物理性质不同，化学性质相似
分子
式
电子式
结构式
结构
简式
最简式
(实验式)
球棍
模型
空间充
填模型
CH4
乙烷结构简式为CH3CH3
乙烷最简式为CH3