2020版新教材高中化学 第七章 有机化合物 1.1 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构课件

第七章有机化合物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一、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___,电子式为________,结构式为________。CH42.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___状,也可以结合成___状(且可带支链),如下图所示。链环③碳原子还可以和____________________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。H、O、N、S、P、卤素二、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_________结构,空间示意图是。甲烷的球棍模型为,空间充填模型为。正四面体(2)烷烃结构上的特点【微点拨】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)表示碳原子数(n)及表示n≤1012345678910______________________________n10相应汉字数字甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。(3)举例:C6H14命名为_____,C18H38命名为_______;C4H10的两种分子的命名:无支链时:CH3CH2CH2CH3命名为_______;有支链时:命名为_______。己烷十八烷正丁烷异丁烷3.同系物(1)概念:_____相似,在分子组成上相差一个或若干个_________的化合物。(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。结构CH2原子团【微思考】如何判断有机物之间是否互为同系物?提示:同系物间的分子结构相似,属于同一类物质;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_______,但具有不同_____的现象。②同分异构体:具有_____________的化合物。分子式结构同分异构现象(2)写出C4H10的同分异构体:___________和__________。CH3CH2CH2CH3(3)戊烷的同分异构体有3种,己烷的同分异构体有__种。5【巧判断】(1)同分异构体具有相同的组成元素。()提示:√。同分异构体具有相同的分子式,所以组成元素一定相同。(2)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。()提示:×。同分异构体具有相同的分子式,相对分子质量一定相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。知识点一同系物的理解与判断【重点释疑】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。【思考·讨论】(1)CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物?为什么?提示:不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或若干个CH2原子团,一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同,属于同分异构体。(2)CH2＝CHCH3和的组成相同,二者中哪一个与CH2＝CH2互为同系物?由此判断,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗?提示:与CH2＝CH2互为同系物的是CH2＝CHCH3,因为CH2＝CH2和CH2＝CHCH3分子中都含有,结构相似,且分子组成上相差1个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含双键,化学键类型不同,结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似,故不一定是同系物。【案例示范】【典例】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____________。【思维建模】解答本类试题思维流程如下:【解析】据球棍模型知结构简式分别为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”原子团,互为同系物。答案:(1)同系物(2)C2H6正丁烷【迁移·应用】1.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【解析】选A。结构相似,必属同一类物质,因此有同一通式,但不一定有相同的最简式,A错误,B正确;相邻同系物组成上相差一个CH2原子团,C正确;因结构相似,所以化学性质基本相似,但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化,D正确。2.下列各组物质互为同系物的是()A.O2和O3B.CH4和C3H8C.CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CHD1211HH和【解析】选B。O2和O3互为同素异形体；互为同位素;CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH分子式相同,只有CH4和C3H8满足同系物的概念。1211HH和知识点二同分异构体的书写与判断【重点释疑】1.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;碳原子必须满足四个键;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)同分异构体①先写出碳链最长的直链烃:CH3CH2CH2CH2CH3。②从主链上减少一个—CH3作为取代基(支链),在所得主链上依次移动可能的位置,得。③再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基,得。故C5H10的同分异构体共有三种,依次称为正戊烷、异戊烷、新戊烷。2.“等效氢法”判断一卤代烃的数目要判断某烃的一卤取代物的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。如新戊烷,其四个甲基等效,各甲基上的氢原子完全等效,也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。(3)分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时,物与像的关系)上的氢原子是等效的。如分子中的18个氢原子是等效的。烃分子中等效氢原子有几种,则该烃一卤取代物就有几种同分异构体。【思考·讨论】(1)与是否为同分异构体?说明理由。提示:不是同分异构体,由于二者均为四面体结构,为同一种物质。(2)CH3—CH＝CH2与互为同分异构体吗?同分异构体的化学性质一定相同吗?提示:二者分子式相同,碳原子与碳原子间的连接方式不同,结构不同,是同分异构体;同分异构体可能是不同类的物质,如题干所述两种物质,它们的化学性质不同。(3)丁烷有几种同分异构体?其一氯代物有几种?提示:丁烷有两种同分异构体,它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有4种,它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。【案例示范】【典例】已知某烷烃分子中电子数为42。(1)该烷烃的分子式为____________。(2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式:______________________。【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)熟悉烷烃的通式,利用通式求出分子式;(2)掌握烷烃同分异构体的书写步骤,按照操作流程书写,避免出现重复或遗漏。【解析】(1)烷烃分子通式为CnH2n+2,则其分子中电子数为6n+(2n+2)=42,n=5,烷烃分子式为C5H12。(2)烷烃C5H12有三种同分异构体,其结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、答案:(1)C5H12(2)CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、【误区警示】(1)碳碳单键可以旋转,因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。在判断是否为同分异构体时,要特别注意与同一物质相区分。(2)烷烃分子组成越复杂,同分异构体越多,如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体,C4H10有2种同分异构体,C5H12有3种同分异构体。【迁移·应用】1.下列化合物中有三种不同氢原子的是()A.(CH3)3CC(CH3)3B.(CH3)2CH(CH2)2CH(CH3)2C.(CH3)2CHCH2CH3D.CH3C(CH3)3【解析】2.有下列结构的物质:①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中,属于同系物的是________;属于同分异构体的是______________;属于同种物质的是________。A.①②B.②③C.③④⑤⑥⑦D.①③E.③④⑤⑦F.④⑥【解析】7种物质均为烷烃,若碳原子数不同,则互为同系物;若碳原子数相同,而结构不同,则互为同分异构体;若碳原子数相同,且结构也相同,则为同一种物质。7种物质的分子式分别为①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物;①②结构相同,属于同种物质,④⑥结构相同,属于同种物质;③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。答案:BDEAF【补偿训练】下列说法中正确的是()A.C3H7Cl有3种同分异构体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【解析】选C。C3H7Cl有2种同分异构体,即和;相对分子质量相同,但分子式不一定相同,故相对分子质量相同,结构不同的两种化合物不一定是同分异构体;同分异构体为不同的物质,故它们之间的转化是化学变化;为同一物质,不是同分异构体。【素养提升】“手性”指一个物体不能与其镜像相重合。如我们的双手,左手与互成镜像的右手不重合。一个手性分子与其镜像不重合,分子的手性通常是由不对称碳引起的,即一个碳上的四个基团互不相同。通常用(RS)、(DL)对其进行识别。例如:(1)互为手性分子的物质是同一种物质吗?二者具有什么关系?提示:不是同一种物质,二者互为同分异构体。(2)互为手性分子的物质化学性质几乎完全相同,分析其原因。提示:物质结构决定性质。互为手性分子的物质组成、结构几乎完全相同,所以其化学性质几乎完全相同。【课堂回眸】