人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物导学案
展开第1课时有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构
1.知道有机化合物是有空间结构的,以甲烷为例认识有机物中碳原子的成键特点;2.知道同系物、同分异构体的概念,能根据结构式或结构简式判断它们是否为同分异构体或同系物。
一.有机化合物
1.定义:绝大多数含碳的化合物都是有机化合物,简称有机物。
2.主要组成元素: 碳、氢、氧、氮、硫、卤素、磷等
3.性质:
二.有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷是最简单的有机化合物,甲烷的分子式为CH4,电子式为,结构式为。
2.有机物中碳原子的结构及成键特点
3.有机物种类繁多的原因
(1)碳原子间成键方式多样
①碳碳之间的结合方式有单键()、双键()、三键(—C≡C—)。
②多个碳原子可以相互结合成链状,也可以结合成环状(且可带支链),如下图所示。
③碳原子还可以和__H、O、N、S、P、卤素__等多种非金属原子形成共价键。
(2)组成有机物的碳原子数目灵活
有机物分子中可能只含有1个或几个碳原子,也可以含有成千上万个碳原子。
三.烷烃的结构
1.烷烃的结构
(1)甲烷的结构
甲烷的空间构型是__正四面体__结构,空间结构示意图是。甲烷的球棍模型为,比例模型为。
(2)烷烃结构上的特点
单键:碳原子之间以碳碳单键相连
链状:碳原子结合成链状
饱和:碳原子剩余价键全部跟氢原子结合
通式:CnH2n+2(n≥1)
点拨:烷烃中碳碳结合成链状,链状不是“直线状”,而是呈锯齿状,链上还可分出支链,如图所示。
2.烷烃的命名
(1)表示
举例:C6H14命名为 己烷 ,C18H38命名为 十八烷
(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。
举例:C4H10的两种分子的命名:
无支链时:CH3CH2CH2CH3: 正丁烷 有支链时:CH3CH(CH3)CH3: 异丁烷
如CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷,(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷,C(CH3)4称为新戊烷
3.同系物
(1)概念: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。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
(3)判断有机物之间是否互为同系物的方法:
a.同系物间的分子结构相似,属于同一类物质;b.同系物间的组成上相差一个或若干个CH2原子团。
4.同分异构体
(1)概念
①同分异构现象:化合物具有相同的__分子式__,但具有不同__结构__的现象。
②同分异构体:具有__同分异构现象__的化合物。
(2)写出C4H10的同分异构体:__CH3CH2CH2CH3和 。
(3)戊烷的同分异构体有__3__种,己烷的同分异构体有__5__种。
【例题1】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.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
【答案】C
【例题2】在下列结构的有机物中,属于同分异构体的正确组合是( )
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
③
④
⑤
A.②和⑤B.②和③
C.①和②D.③和④
【答案】B
【解析】
①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同,分别互为同分异构体;②和⑤为同一种物质。
【归纳】
1.同系物判断的三个关键点:
(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)。
2.同系物判断的几个“一定”和“不一定”
(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团;但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。
(2)同系物具有同一通式,但具有同一通式的有机物不一定是同系物。
(3)同系物的化学性质一定相似,但化学性质相似的物质不一定是同系物。
(4)同系物的相对分子质量一定不相同。
1.下列说法正确的是( )
A.含碳元素的化合物都是有机物
B.有机物都难溶于水
C.有机化合物与无机化合物的性质完全不同
D.大多数有机物受热易分解,但有的具有较强热稳定性
【答案】D
【解析】A.有机物都含碳元索,但含碳元索的化合物不一定是有机物,如CO、CO2等,故A错误;B.有些有机物易溶于水,如乙醇、乙酸等,故B错误;C.有机化合物与无机化合物有些性质相同,如CO和乙醇均能燃烧,故C错误;D.大多数有机物受热易分解,但有的具有较强热稳定性,故D正确。综上所述,答案为D。
2.有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是
A.通过两个共价键B.通过非极性键
C.形成四对共用电子对D.通过离子键和共价键
【答案】C
【解析】碳原子核外最外层有四个电子,在反应中不易得或失电子,则在形成有机物时与其它原子可形成四对共用电子对,既可以形成极性共价键,也可以形成非极性共价键,故C正确。
3.下列说法与含碳化合物种类繁多的原因无关的是
A.碳原子种类的多样性B.碳原子间连接方式的多样性
C.碳原子和其他原子成键方式的多样性D.碳原子间成键方式的多样性
【答案】A
【解析】A.碳元素虽然存在多种同位素,但与含碳化合物种类繁多没有关联性,A项符合题意;B.碳原子间连接方式的多样性会导致含碳化合物种类繁多,B项不符合题意;C.碳原子与其他原子成键方式的多样性会导致含碳化合物种类繁多,C项不符合题意;D.碳原子之间成键方式的多样性会导致含碳化合物种类繁多,D项不符合题意。答案选A。
4.下列关于有机化合物中碳原子的成键特点的说法错误的是
A.碳原子最外层有4个电子,决定其在反应中既不容易得到电子也不容易失去电子
B.碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳链,也可以形成碳环,且还可以含有支链
C.碳原子与碳原子之间可以形成碳碳单键,也可以形成碳碳双键、三键和四键
D.有机物分子中可以含有1个碳原子,也可以含有几个甚至成千上万个碳原子
【答案】C
【解析】A.最外层电子数大于4时容易得到电子,最外层电子数小于4时容易失去电子,最外层电子数为4时即不容易得到也不容易失去,碳是6号元素,最外层电子数为4所以即不容易失去电子也不容易的到电子,A正确;B.由于碳原子最外层电子数为4,碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳链,也可以形成碳环,且还可以含有支链,B正确;C.碳原子与碳原子之间可以形成碳碳单键,也可以形成碳碳双键、三键,但碳原子与碳原子之间不能形成4对共用电子,C错误;D.有机物分子中可以含有1个碳原子,也可以含有几个甚至成千上万个碳原子,所以有机物的种类远多于无机物,D正确;答案选C。
5.某学习小组用“球”和“棍”搭建的有机化合物分子的球棍模型如图所示,下列说法错误的是( )
A.①说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则
B.⑤④说明碳原子之间可以形成碳链或碳环,剩余价键与氢原子结合以满足“碳四价”原则
C.②③说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键,且这两种烃属于不饱和烃
D.由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时,所有碳原子一定在同一条直线上
【答案】D
【解析】A.由图①中的碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子的核外电子形成4对共用电子,满足“碳四价”原则,A正确;B.由图④⑤可知,每个碳原子均连接4个原子,满足“碳四价”原则,B正确;C.有图②③中分别含有碳碳双键、碳碳三键,属于不饱和烃,C正确;D.当3个或3个以上的碳原子以碳碳单键形成碳链时,碳链呈锯齿状,所有碳原子一定不在同一条直线上,D错误;故答案为:D。
6.下列说法正确的是
A.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
【答案】B
【解析】A.环烷烃也符合要求,但它不是链烃,属于环烃,A错误;B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是链状的饱和烃即烷烃,B正确;C.由碳原子的成键方式和键角特征知,碳原子呈折线方式排列,因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上,C错误;D.n(C)∶n(H)=1:3时必为C2H6,一定是乙烷,乙烷没有同分异构体,D错误;故选B。
7.已知碳原子可以成4个价键,氢原子可以成1个价键,氧原子可以成2个价键,下列分子式或结构简式书写正确的是
A.CH3B.C2H6C.D.
【答案】B
【解析】A.由信息可知碳原子可以形成4个价键,CH3中碳原子只结合3个H原子,故A错误;B.C2H6的结构简式为CH3CH3,分子中碳原子和碳原子之间形成一个价键,剩余价键和氢原子结合,故B正确;C.由信息可知碳原子可以形成4个价键,氧原子可以成2个价键,中氧原子形成3个价键、碳原子形成5个价键,故C错误;D.由信息可知碳原子可以形成4个价键,中碳碳双键的碳原子形成5个价,故D错误;故选B。
8.下列化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是
A.CH3NB.CH4Si
C.CH2OSD.CH4S
【答案】B
【分析】在共价化合物中,C、Si能形成4个共价键,N能形成3个共价键,而O、S能形成2个共价键。
【解析】A.在结构式中,C、N都满足8电子相对稳定结构,而H满足2电子相对稳定结构,A合理;B.在结构式中,C、Si都只形成3个共价键,没有满足8电子相对稳定结构,B不合理;C.在结构式中,C形成4个共价键,O、S形成2个共价键,都满足8电子相对稳定结构,C合理;D.在结构式中,C形成4个共价键,S形成2个共价键,都满足8电子相对稳定结构,D合理;故选B。
9.下列关于同系物的说法中,错误的是( )
A.同系物具有相同的最简式
B.同系物能符合同一通式
C.同系物中,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,物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
【答案】A
【解析】互为同系物的有机化合物具有以下特征:
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①结构相似,组成元素相同,化学键类型相同; = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②官能团的种类、数目、连接方式相同; = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③分子式符合相同的通式;一定具有不同的分子式,相差一个或若干个CH2原子团。
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④化学性质相似,物理性质呈现一定的递变规律。
A项同系物最简式不一定相同,如烷烃的通式CnH2n+2,分子式不同的烷烃,最简式不同。A项错误。
10.有机物CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2的关系是( )
A.互为同位素B.互为同系物
C.互为同分异构体D.互为同种物质
【答案】C
【解析】有机物CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2的分子式相同,均是C4H10,结构不同,互为同分异构体,答案选C。
11.4个碳原子间均以单键结合的方式有4种,请在下面补充另外3种结合方式:
Ⅰ.
Ⅱ.___________
Ⅲ.___________
Ⅳ.___________
【答案】
【解析】根据碳原子的链接顺序分析4个碳原子若不成环,可以有1个直连,结构为,4个碳原子单键连接时还可以形成4元环和3元环结构,分别为和,故答案为:;;。
12.如图是几种烷烃的球棍模型,试回答下列问题:
(1)A、B、C三者的关系是_______。
(2)A的分子式为_______,C的名称为_______。
(3)写出C的同分异构体的结构简式_______。
【答案】同系物C2H6正丁烷CH(CH3)3
【解析】(1)据球棍模型知三者的结构简式分别为:A.CH3CH3,B.CH3CH2CH3,C.CH3CH2CH2CH3,名称分别为乙烷、丙烷、正丁烷,它们分子组成上依次相差一个“CH2”,互为同系物;(2)A的分子式为C2H6,C的名称为正丁烷;(3)CH3CH2CH2CH3的同分异构体的结构简式为CH(CH3)3 。熔沸点
水溶性
可燃性
大多比较低
大多难溶于水
大多能燃烧
碳原子数(n)及表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n>10
相应汉字数字
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