人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点优质学案及答案

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知识精讲
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
（3）链状烷烃分子通式：______________。
（4）烷烃的一般命名
①方法
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：______________________。
能力拓展
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
【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。
分层提分
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－CH3
7．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）CH3
6．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－CH3
7．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（ ）。
6．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：
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。
烷烃
乙烷
丙烷
十一烷
结构简式
______________
______________
______________
分子式
______________
______________
______________
碳原子数
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
_____
n＞10
相应汉字数字
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
选项
A
B
C
D
图式
化学式
NH3
C2H4
CCl4
CO2