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高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点精品学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点精品学案，共4页。学案主要包含了实验目的，实验用品，实验步骤，问题和讨论，拓展训练等内容，欢迎下载使用。
【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。
2.填写下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者的立体结构。
【问题和讨论】
1．通过以上有机物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。
答案：每个碳原子形成4个共价键；烷烃中含有碳碳单键及碳氢键，烯烃中含有碳碳双键及碳氢键，可能有碳碳单键，炔烃中含有碳碳三键及碳氢键，可能有碳碳单键。
2．根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体，并通过搭建球棍模型进行验证，体会结构式与分子立体结构之间的关系。
答案：二氯甲烷可以看作甲烷中的2个H原子被2个Cl原子所取代的产物，分子空间构型为四面体，故其不存在同分异构体。
3．分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？尝试用球棍模型进行探究。
答案：分子中含有4个碳原子的烷烃有2种：正丁烷、异丁烷；含有4个碳原子的烯烃有4种：1丁烯、2丁烯、2甲基丙烯、1，3丁二烯；含有4个碳原子的炔烃有3种：1丁炔、2丁炔、1，3丁二炔；除此之外，还有环状烃等，如环丁烷、甲基环丙烷、环丁烯等。
【拓展训练】
1．甲、乙、丙、丁四种烃分子的球棍模型如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B．乙能与溴水发生取代反应
C．丙不存在同分异构体
D．丁分子中所有原子均位于同一平面
解析：选D。甲为甲烷，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A项错误；乙为乙烯，能与溴水发生加成反应，B项错误；丙为丁烷，与异丁烷互为同分异构体，C项错误；丁为苯，所有原子均在同一平面上，D项正确。
2．(2019·浙江学考)下列表述不正确的是( )
A．甲烷分子的空间充填模型为
B．乙烷的结构简式为CH3CH3
C．磷原子的结构示意图为
D．MgCl2的电子式
解析：选D。A项，甲烷分子中含有4个碳氢键，碳原子半径大于氢原子，空间构型为正四面体，空间充填模型为，故A正确；B项，乙烷的结构式为，结构简式为CH3CH3，故B正确；C项，磷元素的原子序数为15，原子结构示意图为，故C正确；D项，MgCl2是离子化合物，由镁离子与氯离子构成，其电子式为，〖HTK〗故D错误。
3．依据如图A~E的分子结构示意图填空。
(1)B的名称是________。
(2)D的分子式为________。
(3)最简单的饱和烃是________(填字母，下同)。
(4)属于同一物质的是________。
(5)上述分子中属于C的同系物的是________。
解析：(1)由B的球棍模型可知，B为乙烯。(2)D的分子式为C6H6。(3)最简单的饱和烃是A(CH4)。(4)C为丙烷的结构简式，E为丙烷的球棍模型，故C、E为同一物质。(5)题述分子A(CH4)与C(CH3CH2CH3)结构相似，且在分子组成上相差2个CH2原子团，二者互为同系物。
答案：(1)乙烯 (2)C6H6 (3)A (4)CE (5)A
4.如图表示4个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，假设碳原子上其余的化学键都与氢结合。
(1)在图中的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键，还可以形成________和三键；不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。
(2)图中互为同分异构体的是A与________，D与________；与B互为同分异构体但不属于同种类有机化合物的是________(填字母)。
(3)写出F与溴水加成的化学方程式：______________________________。
解析：(1)在题图中的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键；不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。(2)A、C为烷烃，且都含有四个碳原子，分子结构不同，所以互为同分异构体；D、G都为含有四个碳原子的单炔烃，分子结构不同，所以互为同分异构体；B为含有四个碳原子的单烯烃，H为含有四个碳原子的环烷烃，两者的分子式均为C4H8，所以B、H互为同分异构体，但不属于同种类有机化合物。(3)由F的球棍模型可知，F为(CH3)2C==CH2，能与溴水发生加成反应，其反应的化学方程式为(CH3)2C==CH2＋Br2―→(CH3)2CBrCH2Br。
答案：(1)双键 (2)C G H (3)(CH3)2C==CH2＋Br2―→(CH3)2CBrCH2Br甲烷
分子式
结构式
CH4
结构特点
分子空间构型为正四面体，碳氢键键长相等，键角均为109°28′
乙烷
乙烯
乙炔
分子式
结构式
分子式
结构式
分子式
结构式
C2H6
C2H4
C2H2
H—C≡C—H
结构特点
结构特点
结构特点
两个碳原子间以碳碳单键相连，6个H原子与2个C原子不都在同一平面上
两个碳原子间以碳碳双键相连，键角约为120°，6个原子处于同一平面上
两个碳原子间以碳碳三键相连，键角为180°，4个原子在同一直线上
【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。
2.填写下表，并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者的立体结构。
【问题和讨论】
1．通过以上有机物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。
答案：每个碳原子形成4个共价键；烷烃中含有碳碳单键及碳氢键，烯烃中含有碳碳双键及碳氢键，可能有碳碳单键，炔烃中含有碳碳三键及碳氢键，可能有碳碳单键。
2．根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体，并通过搭建球棍模型进行验证，体会结构式与分子立体结构之间的关系。
答案：二氯甲烷可以看作甲烷中的2个H原子被2个Cl原子所取代的产物，分子空间构型为四面体，故其不存在同分异构体。
3．分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构？尝试用球棍模型进行探究。
答案：分子中含有4个碳原子的烷烃有2种：正丁烷、异丁烷；含有4个碳原子的烯烃有4种：1丁烯、2丁烯、2甲基丙烯、1，3丁二烯；含有4个碳原子的炔烃有3种：1丁炔、2丁炔、1，3丁二炔；除此之外，还有环状烃等，如环丁烷、甲基环丙烷、环丁烯等。
【拓展训练】
1．甲、乙、丙、丁四种烃分子的球棍模型如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B．乙能与溴水发生取代反应
C．丙不存在同分异构体
D．丁分子中所有原子均位于同一平面
解析：选D。甲为甲烷，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A项错误；乙为乙烯，能与溴水发生加成反应，B项错误；丙为丁烷，与异丁烷互为同分异构体，C项错误；丁为苯，所有原子均在同一平面上，D项正确。
2．(2019·浙江学考)下列表述不正确的是( )
A．甲烷分子的空间充填模型为
B．乙烷的结构简式为CH3CH3
C．磷原子的结构示意图为
D．MgCl2的电子式
解析：选D。A项，甲烷分子中含有4个碳氢键，碳原子半径大于氢原子，空间构型为正四面体，空间充填模型为，故A正确；B项，乙烷的结构式为，结构简式为CH3CH3，故B正确；C项，磷元素的原子序数为15，原子结构示意图为，故C正确；D项，MgCl2是离子化合物，由镁离子与氯离子构成，其电子式为，〖HTK〗故D错误。
3．依据如图A~E的分子结构示意图填空。
(1)B的名称是________。
(2)D的分子式为________。
(3)最简单的饱和烃是________(填字母，下同)。
(4)属于同一物质的是________。
(5)上述分子中属于C的同系物的是________。
解析：(1)由B的球棍模型可知，B为乙烯。(2)D的分子式为C6H6。(3)最简单的饱和烃是A(CH4)。(4)C为丙烷的结构简式，E为丙烷的球棍模型，故C、E为同一物质。(5)题述分子A(CH4)与C(CH3CH2CH3)结构相似，且在分子组成上相差2个CH2原子团，二者互为同系物。
答案：(1)乙烯 (2)C6H6 (3)A (4)CE (5)A
4.如图表示4个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，假设碳原子上其余的化学键都与氢结合。
(1)在图中的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键，还可以形成________和三键；不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。
(2)图中互为同分异构体的是A与________，D与________；与B互为同分异构体但不属于同种类有机化合物的是________(填字母)。
(3)写出F与溴水加成的化学方程式：______________________________。
解析：(1)在题图中的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键；不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。(2)A、C为烷烃，且都含有四个碳原子，分子结构不同，所以互为同分异构体；D、G都为含有四个碳原子的单炔烃，分子结构不同，所以互为同分异构体；B为含有四个碳原子的单烯烃，H为含有四个碳原子的环烷烃，两者的分子式均为C4H8，所以B、H互为同分异构体，但不属于同种类有机化合物。(3)由F的球棍模型可知，F为(CH3)2C==CH2，能与溴水发生加成反应，其反应的化学方程式为(CH3)2C==CH2＋Br2―→(CH3)2CBrCH2Br。
答案：(1)双键 (2)C G H (3)(CH3)2C==CH2＋Br2―→(CH3)2CBrCH2Br甲烷
分子式
结构式
CH4
结构特点
分子空间构型为正四面体，碳氢键键长相等，键角均为109°28′
乙烷
乙烯
乙炔
分子式
结构式
分子式
结构式
分子式
结构式
C2H6
C2H4
C2H2
H—C≡C—H
结构特点
结构特点
结构特点
两个碳原子间以碳碳单键相连，6个H原子与2个C原子不都在同一平面上
两个碳原子间以碳碳双键相连，键角约为120°，6个原子处于同一平面上
两个碳原子间以碳碳三键相连，键角为180°，4个原子在同一直线上
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