【同步讲义】高中化学（人教版2019）必修第二册--第12讲 有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构 讲义

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第12讲  有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构课程标准课标解读1．知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷、乙烯、乙炔、苯为例认识碳原子的成键特点。2．知道氧化、取代等有机反应类型。3．知道有机化合物存在同分异构现象。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．了解烷烃的概念、通式及结构特点。理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。知识点01  有机化合物中碳原子的成键特点1．有机化合物（1）有机化合物的组成元素①有机物中一定含有_______元素，常含有氢、氧元素，有的还含有氮、硫、磷、卤素等。②含碳元素的化合物不一定都是有机物。如CO、CO2、碳酸盐、氰化物等为无机物。（2）甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为_______，电子式为_______，结构式为_______。2．有机化合物中碳原子的结构及成键特点（1）机物中，碳原子可以形成_______个共价键。（2）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（_______）。②多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环（且可带支链），如图所示。（3）有机物结构特点①有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。②含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间_______或_______的不同而具有多种结构。【即学即练1】大多数有机物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．通过非极性键结合    C．通过2个共价键结合    D．通过离子键和共价键结合知识点02  烷烃的结构1．甲烷的结构（1）空间结构是_______结构，_______原子位于正四面体的中心，4个_______原子位于4个顶点上。（2）分子中的4个C－H的长度和强度_______，相互之间的夹角_______，为109°28′。 2．烷烃（1）结构特点：碳原子之间都以单键结合，剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”（2）示例烷烃乙烷丙烷十一烷结构简式__________________________________________分子式__________________________________________（3）链状烷烃分子通式：______________。（4）烷烃的一般命名①方法碳原子数n≤1012345678910__________________________________________________n＞10相应汉字数字 ②示例：C4H10称__________，C8H18称__________，C12H26称__________。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__________的化合物，互称为同系物。（2）示例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。4．同分异构体（1）同分异构现象：化合物具有相同的__________，但具有不同_____的现象。同分异构现象的广泛存在是有机物种类繁多的重要原因之一。（2）同分异构体：具有_______________的化合物互称为同分异构体。（3）C4H10的同分异构体：__________和__________，其名称分别为__________和__________。【即学即练2】如图所示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）B________（填“存在”或“不存在”）同分异构体，写出C的同分异构体的结构简式：______________________。考法01  有机化合物中碳原子的结构及成键特点【典例1】下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是（     ）。    A．饱和碳原子不能发生化学反应    B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键    C．具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同    D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键【知识拓展】考法02  烷烃的组成与结构特点【典例2】下图是由4个碳原子结合成的5种有机物（氢原子没有画出），下列说法正确的是（     ）。    A．有机物（a）的名称为异丁烷    B．有机物（a）中四个碳原子共平面    C．上述有机物中与（c）互为同分异构体的只有（b）    D．上述有机物中，（c）与（d）属于同系物【知识拓展】1．烷烃的组成与结构特点2．有机化合物结构的表示方法种类表示方法示例分子式用元素符号表示物质的分子组成CH4、C4H10电子式用“·”或“×”表示原子最外层电子的成键情况结构式用短线“－”来表示1个共价键；用“－”（单键）、“＝”（双键）或“≡”（三键）将所有原子连接起来结构简式表示单键的“－”可以省略，将与碳原子相连的其他原子写在碳原子的旁边，并在右下角注明个数CH3CH2CH3球棍模型用小球表示原子，短棍表示化学键空间填充模型用不同体积的小球表示不同原子的大小【知识拓展】有机物结构式简化的原则（1）同一个碳原子上的相同原子可以合并，如可简化为CH3－CCl2－CH3。（2）依次相连的相同基团可以合并，如CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3（CH2）3CH3。（3）键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为。考法03  同系物和同分异构体的判断【典例3】在下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的横线上。    ①NO2和N2O4    ②12C和14C    ③K和Ca    ④异戊烷（）和新戊烷（）    ⑤和    ⑥甲烷和丙烷（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_______。【知识拓展】1．判断同系物的三个关键点2．判断同分异构体的两个关键点3．烃的一元取代物同分异构体数目的判断【特别提醒】同分异构体注意问题（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，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则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。题组A  基础过关练1．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（     ）。2．（2022·枣庄高一检测）下列关于甲烷分子的说法错误的是（     ）。    A．甲烷分子中的化学键都是极性键    B．甲烷分子中4个C－H完全相同    C．甲烷分子中碳原子位于正四面体的中心    D．甲烷分子中碳元素的化合价为＋4价3．（双选）以下结构表示的有机物不属于烷烃的是（     ）。    A．         B．    C．CH3－CH3    D．4．下列各物质是甲烷同系物的是（     ）。    A．                B．    C．    D．5．目前已知化合物中数量、种类最多的是第ⅣA族碳的化合物（有机化合物），下列有关其原因的叙述不正确的是（     ）。    A．碳原子既可以跟碳原子，又可以跟其他原子（如氢原子）形成4个共价键    B．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键    C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键    D．多个碳原子可以形成长度不同的链（可以带有支链）及环，且链、环之间又可以相互结合6．下列物质中与CH3－CH2－CH2－CH3互为同分异构体的是（     ）。    A．CH2＝CH－CH＝CH2    B．CH2＝CH－CH2－CH3    C．CH3－CH3          D．CH≡CH－CH2－CH37．碳原子的成键方式很多，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。（1）图中属于烷烃的是________（填字母）。（2）图中的有机化合物中，含有的氢原子数都是8的是________。8．写出下列链状烷烃的分子式。（1）分子中含有14个氢原子的烷烃的分子式是________。（2）相对分子质量为44的烷烃的名称为________。（3）碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃分子式为________，它的同分异构体的结构简式为________________，名称分别为____________。（4）含碳质量分数为75%的烷烃的结构式为________________。题组B  能力提升练1．（2022·无锡高一检测）下列化学用语正确的是（     ）。    A．正丁烷的结构简式：（CH3）2CHCH3    B．丙烷分子的空间填充模型：    C．甲烷分子的球棍模型：    D．乙烷的结构式：2．碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是（     ）。3．（2022·南京高一检测）下列说法中正确的是（     ）。    A．乙烷与丙烷互为同分异构体    B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体    C．同分异构体之间的转化是化学变化    D．CH3－CH2－CH3和互为同分异构体4．下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式，下列说法正确的是（     ）。    ①     ②CH3CH2CH2CH2CH2CH3    ③CH3CH2CH2CH2CH3     ④CH3CH2CH3    A．四种烷烃中均含有C－C和C－H    B．①、②和③互为同分异构体    C．③中的化学键均为极性键    D．①和③互为同系物5．下列物质中，互为同分异构体的是（     ）。    A．与CH3－CH2－CH3    B．CH3－CH2－Cl与CH3CH2CH2CH2Cl    C．CH4与CH3CH3    D．CH3CH（CH3）CH2CH2CH3与CH3CH2CH2CH（CH3）CH36．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成2种一氯代物的是（     ）。    A．CH3CH3            B．CH3－CH3    C．    D．CH3－CH2－CH37．生活中很多物质的主要成分都是烷烃，如天然气、打火机燃气等。下列说法正确的是（     ）。    A．烷烃分子通式为CnH2n＋2，所有烷烃都遵循这一通式    B．CH3－CH2－CH3、CH4、CH3CH2CH3互为同系物    C．烷烃分子中，相邻的三个碳原子有可能在同一条直线上    D．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物8．某些有机化合物的分子模型如图所示。回答下列问题：（1）属于空间填充模型的是__________（填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”，下同）。（2）可表示同一种有机化合物的是______。（3）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）。题组C  培优拔尖练1．（2022·宁波高一检测）下列说法正确的是（     ）。    A．1H2和3H2互为同位素    B．SO2和SO3互为同素异形体    C．C2H6和C5H12互为同系物    D．CH3COOCH2CH3和C2H5OOCCH3互为同分异构体2．（2022·烟台高一检测）下列关于CH4和CH3－CH2－CH3的叙述不正确的是（     ）。    A．均能用通式CnH2n+2来表示    B．二者互为同系物    C．都属于烷烃，分子中既有极性共价键又有非极性共价键    D．两种烷烃分子中所含原子都不可能处于同一平面内3．C5H12有3种不同结构，甲：CH3（CH2）3CH3，乙：CH3CH（CH3）CH2CH3，丙：C（CH3）4，下列相关叙述正确的是（     ）。    A．甲、乙、丙属于同系物    B．C5H12表示一种纯净物    C．丙的一氯代物有3种    D．丙中5个碳原子一定不在同一平面上4．（双选）已知有一种烃的结构类似于自行车，简称“自行车烃”，如图所示，下列关于它的叙述正确的是（     ）。    A．易溶于水    B．可以发生取代反应    C．属于饱和烃    D．与环己烷（）互为同系物5．（2022·攀枝花高一检测）如图中的大黑点代表原子序数为1~18的元素的原子实（原子实是原子除最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表共价键。下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是（     ）。选项ABCD图式化学式NH3C2H4CCl4CO26．有机化合物的结构简式可进一步简化，如：写出下列物质的分子式：