2025年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊(cè) 第7章　第1節(jié)　第1課時(shí)　碳原子的成鍵特點(diǎn)　烷烴的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物第1課時(shí)碳原子的成鍵特點(diǎn)烷烴的結(jié)構(gòu)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.知道有機(jī)化合物分子具有的空間結(jié)構(gòu)，以甲烷為例認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。2.認(rèn)識(shí)烷烴的組成及結(jié)構(gòu)，了解有機(jī)物的多種表示方法。一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)1.甲烷中碳原子的成鍵特點(diǎn)碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，碳原子的電子式為，甲烷分子中的碳原子以最外層的4個(gè)電子分別與4個(gè)氫原子的電子形成了4個(gè)C—H共價(jià)鍵。甲烷的分子式：CH4，電子式：H·×C×2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)思考有機(jī)化合物中每個(gè)碳原子能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵。下圖中碳原子的其余共價(jià)鍵均與氫原子相連，寫出各物質(zhì)的分子式。(1)有機(jī)物中碳原子的成鍵方式碳原子間僅形成單鍵()的是(填序號(hào)，下同)，碳原子間形成雙鍵()的是，碳原子間形成三鍵()的是。

(2)有機(jī)化合物的碳骨架多個(gè)碳原子之間結(jié)合成碳鏈的是，結(jié)合成碳環(huán)(如：)的是。有機(jī)物碳骨架為直鏈(如：)的是，碳骨架為支鏈(如：)的是。

答案(1)①②⑧⑨③④⑤⑥⑦(2)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨①③④⑥⑦②⑤結(jié)論：有機(jī)物的多樣性(1)有機(jī)物分子可能只含有一個(gè)或幾個(gè)碳原子，也可能含有成千上萬(wàn)個(gè)碳原子。(2)含有相同碳原子數(shù)的有機(jī)物分子，可能因?yàn)樘荚娱g成鍵方式或碳骨架的不同而具有多種結(jié)構(gòu)。1.判斷正誤(1)在有機(jī)化合物中，碳原子間只能形成單鍵()(2)在有機(jī)化合物中，碳原子間所形成的骨架只能為直鏈狀()(3)有機(jī)化合物種類繁多的原因之一與碳原子間的成鍵方式及碳骨架不同有關(guān)()(4)碳原子能與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，且碳原子之間也能相互成鍵()答案(1)×(2)×(3)√(4)√2.(2024·河南南陽(yáng)高一月考)從原子成鍵情況分析，下列有機(jī)物中原子間的結(jié)合方式正確的是()A.B.C.CH3CH2CH2Cl2D.CH3—CH≡CH—CH3答案B解析N原子周圍應(yīng)該形成三個(gè)共價(jià)鍵，A錯(cuò)誤；C原子周圍應(yīng)該形成4個(gè)共價(jià)鍵，C、D錯(cuò)誤。3.兩種有機(jī)物的碳骨架如圖所示。已知它們結(jié)構(gòu)中的碳原子余下的價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，請(qǐng)寫出分子式：棱晶烷；立方烷。

答案C6H6C8H8解析從棱晶烷和立方烷的碳骨架結(jié)構(gòu)可看出，每個(gè)碳原子均與另外3個(gè)碳原子形成3個(gè)碳碳單鍵，故每個(gè)碳原子還剩余1個(gè)價(jià)鍵，即需要結(jié)合1個(gè)氫原子，則棱晶烷和立方烷的分子式分別是C6H6和C8H8。二、烷烴的結(jié)構(gòu)1.甲烷的結(jié)構(gòu)(1)甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，碳原子位于正四面體的中心，4個(gè)氫原子分別位于4個(gè)頂點(diǎn)。分子中的4個(gè)C—H的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相同，相互之間的夾角相等。(2)甲烷的分子結(jié)構(gòu)示意圖和分子結(jié)構(gòu)模型特別提醒①球棍模型反映各原子的相對(duì)大小和空間位置，小棍代表化學(xué)鍵；②空間填充模型可以反映分子的實(shí)際狀態(tài)。2.烷烴的結(jié)構(gòu)思考填空并回答問(wèn)題。烷烴乙烷丙烷丁烷分子式C2H6C3H8C4H10結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3(1)結(jié)合乙烷、丙烷、丁烷的分子式和結(jié)構(gòu)式，歸納這類有機(jī)物分子式的通式。提示CnH2n+2(n≥1)。(2)結(jié)合分子結(jié)構(gòu)模型，總結(jié)這類有機(jī)物的組成和分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。提示碳原子之間都以單鍵相連，碳原子的其余價(jià)鍵均與氫原子相連，且碳原子呈鋸齒狀排列。(1)烷烴的定義只含有碳和氫兩種元素，分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合，碳原子的剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，使碳原子的化合價(jià)都達(dá)到“飽和”。這樣的一類有機(jī)化合物稱為飽和烴，也稱為烷烴。(2)烷烴的習(xí)慣命名(n：碳原子個(gè)數(shù))n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n>10用漢字?jǐn)?shù)字代表，如C11H24：十一烷1.判斷正誤(1)甲烷的分子式為CH4，碳原子和氫原子在同一平面內(nèi)()(2)正丁烷分子式為C4H10，4個(gè)碳原子在同一直線上()(3)烷烴分子中碳和碳之間以單鍵相結(jié)合，剩余的價(jià)鍵都和氫原子相結(jié)合()(4)相同碳原子數(shù)的有機(jī)物中，烷烴的含氫量最大()(5)烷烴分子中所有的原子有可能共面()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×2.(2024·甘肅天水高一期中)下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是()A.丙烷的空間填充模型為B.丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C.空間填充模型為，既可以表示CH4分子，也可以表示CCl4分子D.CCl4的球棍模型：答案D解析該模型為丙烷的球棍模型，A錯(cuò)誤；丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2CH3，B錯(cuò)誤；氯原子半徑大于碳，故空間填充模型為可以表示CH4分子，不可以表示CCl4分子，C錯(cuò)誤。3.(2023·青島高一月考)下列關(guān)于烷烴的敘述不正確的是()A.甲烷是最簡(jiǎn)單的烷烴，是沼氣、天然氣的主要成分B.乙烷分子中只有碳碳單鍵和碳?xì)滏IC.分子通式為CnH2n+2的烴不一定是烷烴D.丙烷分子中碳原子不在一條直線上答案C解析分子通式為CnH2n+2的烴一定為烷烴。4.寫出滿足下列條件的烷烴的分子式。(1)分子中含18個(gè)氫原子的鏈狀烷烴為。

相對(duì)分子質(zhì)量為58的鏈狀烷烴為。

(2)含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的烷烴是；和CO2密度相同的烷烴是；碳、氫質(zhì)量比為5∶1的烷烴是。

答案(1)C8H18C4H10(2)CH4C3H8C5H12有機(jī)物的表示方法種類實(shí)例含義分子式CH4用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子組成的式子，可反映一個(gè)分子中原子的種類和數(shù)目最簡(jiǎn)式乙烷(C2H6)的最簡(jiǎn)式為CH3①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子；②由最簡(jiǎn)式可求最簡(jiǎn)式量電子式用小黑點(diǎn)等代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子結(jié)構(gòu)式①能反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)；②表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子，但不表示空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH3將結(jié)構(gòu)式中碳碳單鍵、碳?xì)滏I等短線省略后得到的式子即為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，它比結(jié)構(gòu)式書寫簡(jiǎn)單，比較常用，是結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫法，著重突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(官能團(tuán))鍵線式(正丁烷)省略碳、氫元素符號(hào)，用線段或折線表示分子中鍵的連接情況的式子球棍模型小球表示原子，小棍表示價(jià)鍵，用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)(立體形狀)空間填充模型①用不同體積的小球表示不同大小的原子；②用于表示分子中各原子的相對(duì)大小和結(jié)合順序1.(2024·河北固安高一期中)下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是()A.一氯甲烷的電子式：B.CCl4的空間填充模型：C.正丁烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：D.丙烷分子的球棍模型：答案D解析一氯甲烷的電子式為，A錯(cuò)誤；正丁烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2CH2CH3，C錯(cuò)誤。2.碳原子的不同結(jié)合方式使得有機(jī)物種類繁多，下列碳原子的結(jié)合方式錯(cuò)誤的是()答案C解析碳原子之間可以相互結(jié)合形成碳鏈(可帶支鏈)，也可形成碳環(huán)，但每個(gè)碳原子都形成4個(gè)價(jià)鍵，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2024·江西撫州高一段考)按要求回答下列問(wèn)題。(1)乙烷的結(jié)構(gòu)式為。

(2)的鍵線式為。

(3)寫出下列各烷烴的分子式。①分子中含40個(gè)氫原子的鏈狀烷烴A的分子式為。

②鏈狀烷烴B在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍：。

答案(1)(2)(3)①C19H40②C6解析(3)①鏈狀烷烴的分子通式為CnH2n+2，A分子中含40個(gè)H原子，則2n+2=40，解得n=19，鏈狀烷烴A的分子式為C19H40。②鏈狀烷烴的通式為CnH2n+2，相對(duì)分子質(zhì)量為14n+2，同溫同壓下氣體密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，也就等于相對(duì)分子質(zhì)量之比，則B的相對(duì)分子質(zhì)量為14n+2=86，解得n=6，即該鏈狀烷烴B的分子式為C6H14。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練[分值：100分](選擇題1~13題，每小題6分，共78分)題組一有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)1.有關(guān)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.碳原子最外層有4個(gè)電子，每個(gè)碳原子形成4個(gè)價(jià)鍵B.碳原子間只能形成碳鏈，不能形成碳環(huán)C.在CH4分子中，四個(gè)碳?xì)涔矁r(jià)鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度均相同D.在正丁烷分子中，4個(gè)碳原子形成的碳鏈為鋸齒形，不為直線形答案B解析碳原子間可以形成碳鏈，也可以形成碳環(huán)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024·成都高一檢測(cè))認(rèn)識(shí)一種有機(jī)物，可先從結(jié)構(gòu)入手，某有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)模型如圖所示。該物質(zhì)是()A.CH=CH B.CH3CH2OHC.CH3COOH D.CH3CH2CH3答案B解析根據(jù)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)模型可知，黑球代表C原子，灰球代表O原子，白球代表H原子，故分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OH。題組二烷烴的組成與結(jié)構(gòu)3.已知甲烷和丙烷分子中碳原子成鍵相似，下列有關(guān)丙烷的描述正確的是()A.碳原子間以雙鍵相結(jié)合，為鏈狀結(jié)構(gòu)B.每個(gè)碳原子都形成四個(gè)價(jià)鍵，碳鏈為鋸齒狀C.丙烷分子中所有原子共平面D.丙烷分子中三個(gè)碳原子為環(huán)狀結(jié)構(gòu)答案B解析丙烷分子中碳原子形成4個(gè)價(jià)鍵，碳和碳之間為單鍵，形成碳鏈，剩余價(jià)鍵都和氫原子結(jié)合，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。4.下列說(shuō)法不正確的是()A.烷烴中每個(gè)碳原子都形成四個(gè)共價(jià)單鍵B.戊烷的五個(gè)碳原子可以在同一條直線上C.C3H8的碳骨架不可能是環(huán)狀的D.任何烷烴分子不可能為平面結(jié)構(gòu)答案B解析戊烷分子中5個(gè)碳原子不在同一直線上，B錯(cuò)誤。5.如圖所示均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，更能反映其真實(shí)存在狀況的是()A.結(jié)構(gòu)示意圖：B.電子式：C.球棍模型：D.空間填充模型：答案D解析空間填充模型既能表示出甲烷的空間結(jié)構(gòu)，又能表示出分子中C、H原子的相對(duì)大小，所以甲烷的空間填充模型更接近分子的真實(shí)存在狀況，選D。6.下列關(guān)于CH4、CH3CH3和的敘述正確的是()A.均能用通式CnH2n+2來(lái)表示B.與所有烷烴互為同素異形體C.它們都是烷烴，結(jié)構(gòu)中都既有極性共價(jià)鍵又有非極性共價(jià)鍵D.都是平面形分子，所有原子都處于同一平面內(nèi)答案A解析B項(xiàng)，同素異形體的研究對(duì)象為單質(zhì)；C項(xiàng)，CH4分子中只有極性鍵，沒(méi)有非極性鍵。7.如圖A~H是4個(gè)碳原子相互結(jié)合構(gòu)成的8種有機(jī)物(其余價(jià)鍵均與氫原子相連，氫原子沒(méi)有畫出)，其中屬于鏈狀烷烴的是()A.B、C、D B.F、GC.A、E D.H答案C8.(2024·遼寧鐵嶺高一期中)正丁烷的球棍模型如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.正丁烷的分子式為C4H8B.分子中共含有13個(gè)共價(jià)鍵C.分子中含有4個(gè)C—C單鍵D.分子中4個(gè)碳原子在同一條直線上答案B解析從結(jié)構(gòu)看其分子式為C4H10，A錯(cuò)誤；該分子中有3個(gè)C—C和10個(gè)C—H，所以共有13個(gè)共價(jià)鍵，B正確，C錯(cuò)誤；烷烴碳鏈為鋸齒狀，該分子中4個(gè)碳原子不可能共線，D錯(cuò)誤。9.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子，其分子模型如圖所示(圖中球與球之間的連線代表化學(xué)鍵，如單鍵、雙鍵、三鍵等，顏色相同的球表示同一種原子)。下列關(guān)于該物質(zhì)的說(shuō)法正確的是()A.①處的化學(xué)鍵表示碳碳雙鍵B.此星際分子屬于烷烴C.③處的原子可能是氯原子或氟原子D.②處的化學(xué)鍵表示碳碳單鍵答案D解析有機(jī)物分子中碳原子要滿足4個(gè)價(jià)鍵，由左向右推測(cè)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，所以①處是碳碳三鍵，③處若為F或Cl，則C原子不能滿足4個(gè)價(jià)鍵，②處是碳碳單鍵。10.下列表示的物質(zhì)中，屬于鏈狀烷烴的是()①CH3CH2OH②CH3(CH2)4CH3③④⑤⑥⑦C8H16⑧CCl4A.①②③④ B.②④⑤⑥⑦C.②④⑤ D.④⑥⑧答案C11.目前已知化合物中數(shù)量、種類最多的是第ⅣA族碳的化合物(有機(jī)化合物)，下列有關(guān)其原因的敘述不正確的是()A.碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氫原子)形成4個(gè)共價(jià)鍵B.碳原子性質(zhì)活潑，可以跟多種元素原子形成共價(jià)鍵C.碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵，又可以形成雙鍵和三鍵D.多個(gè)碳原子可以形成長(zhǎng)度不同的鏈(可以帶有支鏈)及環(huán)，且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合答案B解析碳原子性質(zhì)穩(wěn)定，不易得電子也不易失電子，要形成8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一般跟其他原子形成共價(jià)鍵，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。12.(2024·陜西咸陽(yáng)高一下段考)某學(xué)習(xí)小組用“球”和“棍”搭建的有機(jī)化合物分子球棍模型如圖所示，“”代表氫原子，“”代表碳原子，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.①說(shuō)明碳原子可以和氫原子形成共價(jià)鍵以滿足“碳四價(jià)”原則B.②③說(shuō)明碳原子之間可形成碳碳雙鍵、碳碳三鍵C.④⑤說(shuō)明碳原子之間可以形成碳環(huán)或碳鏈，剩余價(jià)鍵與氫原子結(jié)合以滿足“碳四價(jià)”原則D.由⑤可推知多個(gè)碳原子以碳碳單鍵形成碳鏈時(shí)，所有碳原子一定在同一條直線上答案D13.(2023·鄭州高一檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是()A.烷烴不全是飽和烴B.C20H42一定屬于烷烴C.乙烷分子中的兩個(gè)C原子共線，而C、H八個(gè)原子共面D.C3H8分子中的三個(gè)碳原子可能共線，但所有的原子不可能共面答案B解析符合CnH2n+2通式的只有鏈狀烷烴，故C20H42一定為烷烴，故B正確；碳原子形成的4個(gè)價(jià)鍵是四面體形，故乙烷中的8個(gè)原子不能共平面，故C錯(cuò)誤；烷烴中碳原子是鋸齒形排列，故丙烷中的3個(gè)碳原子不能共直線，故D錯(cuò)誤。14.(10分)如圖是利用碳原子、氫原子模型搭建的某有機(jī)物的球棍模型，回答以下問(wèn)題：(1)該物質(zhì)的分子式是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。

(2)該分子中，碳原子形成的化學(xué)鍵有(填字母)。

a.碳碳單鍵b.碳碳雙鍵c.碳?xì)滏I(3)某同學(xué)拼出的球棍模型如圖，該結(jié)構(gòu)中碳原子形成的共價(jià)鍵數(shù)目不正確。請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)角度解釋碳原子應(yīng)形成4個(gè)共價(jià)鍵的原因：

。

答案(1)C2H6CH3CH3(2)ac(3)碳原子最外層有4個(gè)電子，則應(yīng)形成4個(gè)共用電子對(duì)使C原子達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即應(yīng)形成4個(gè)共價(jià)鍵解析(1)由圖中模型可知：該有機(jī)物的分子中含有2個(gè)C原子和6個(gè)H原子，故其分子式為C2H6，每個(gè)C原子