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第2課時 有機化合物的結構特點,1. 烴的概念 僅由 和 兩種元素組成的有機化合物總稱為烴，又叫 。 是組成最簡單的烴。,碳,氫,碳氫化合物,甲烷,4,4,共用電子,4,4,共價,CH4,CH4,(2)結構特點：甲烷分子呈 結構，碳原子位于 ， 個氫原子分別位于__________________________上。,正四面體,正四面體的中心,4,正四面體的4個頂點,3．有機化合物的分子結構特點 (1)碳原子與其他原子 碳原子的最外層有_個電子，碳原子能與其他原子通過 條___________結合形成分子。 (2)碳原子與碳原子間：①碳原子之間可以 形成 、 或 。 ②多個碳原子間以 構成 或 。,4,4,共價鍵,共用電子,單鍵,雙鍵,叁鍵,共價鍵,碳鏈,碳環(huán),4．烷烴的分子結構特點 (1)烷烴的含義：除了甲烷外，還有一系列 和 與甲烷相似的烴，如乙烷、丙烷、丁烷等，這類烴稱為烷烴。 (2)烷烴的結構特點：烷烴分子中每個碳原子間以 結合成 ，碳原子的其他價鍵都被 所飽和。,結構,性質,單鍵,鏈狀,氫原子,1．同分異構體有關的概念 (1)同分異構現象 化合物具有相同的 ，但具有 的現象，叫做同分異構現象。 (2)同分異構體 具有相同 而 的 互為同分異構體。,分子式,不同結構,分子式,結構不同,化合物,2．同分異構體的規(guī)律 一般來說，有機化合物分子中的碳原子越多，它的 就越多。如丁烷有 種同分異構體，戊烷有 種同分異構體，己烷有 種同分異構體。,同分異構體數目,2,3,5,3．同分異構現象與有機化合物種類的關系 在有機化合物中， 是有機物結構多樣性的又一表現。有機物結構多樣性是導致有機化合物種類繁多、數量巨大的主要原因。,同分異構現象,【慎思1】 通過上述三種分子的球棍模型，說明其結構特點。 提示 CH4、CCl4的結構都是正四面體結構，CH3Cl的結構是四面體，而非正四面體。,【慎思2】 隨著碳原子的增多，烷烴熔沸點有什么變化趨勢？ 提示 隨著碳原子增多，熔沸點逐漸升高。,【慎思3】 同分異構現象只存在于有機化合物之間嗎？ 提示 不是只存在于有機化合物之間，只要滿足分子式相同，結構不同的化合物都可以互稱為同分異構體。例如尿素[CO(NH2)2]和氰酸銨[NH4CNO]。,【慎思4】 討論判斷分析下列表格中烴的排列規(guī)律，判斷排列在第15位烴的分子式 提示 C6H14。,1．甲烷的分子結構 在甲烷分子中，碳原子分別與4個氫原子形成4個共價鍵。科學實驗證明，甲烷分子中的5個原子不在同一平面上，而是構成一個正四面體。碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子分別位于正四面體的4個頂點上。,甲烷分子的分子式為CH4，電子式為 ，結構式 為，結構簡式為CH4。,2．烷烴的分子結構及性質 (1)乙烷和丙烷的分子式、結構式和結構簡式,(2)烷烴的結構 由乙烷、丙烷的結構式可以看出，烷烴的分子中碳原子間以碳碳單鍵相連，碳原子的其他價鍵都被氫原子所飽和。這是所有烷烴所共同具有的結構特點。即在烷烴的烴分子里，碳原子之間都以碳碳單鍵結合成鏈狀，碳原子的其余價鍵全部跟氫原子結合，每個碳原子的化合價均已充分利用，達到“飽和”。設一個烷烴分子中碳原子個數為n(n為正整數，n≥1)，由乙烷和丙烷的分子式可以推知烷烴的通式為CnH2n＋2。,【例1】下列關于甲烷的說法正確的是 ( )。 A．甲烷分子中C、H間是離子鍵 B．甲烷分子是空間正方體結構 C．甲烷的結構式為CH4 D．甲烷分子中4個碳氫鍵是完全等同的,解析 甲烷分子中C、H間是通過共用電子形成的共價鍵，故A項錯誤；甲烷分子是空間正四面體結構，故B項錯誤；CH4是甲烷的分子式、結構簡式，故C項錯誤。 答案 D,化學式概念辨析 化學式是指用元素符號表示物質組成和結構的式子，常見的化學式有實驗式、分子式、結構式和結構簡式等。 ①實驗式 表示物質組成的最簡單的化學式，又稱最簡式。它能表示分子中所含原子的種類和原子個數比，但不能表示分子之間每種原子的具體個數。,②分子式 表示分子內原子的種類和數目。它是能夠精確表示物質的分 子組成和相對分子質量的化學式。 ③結構式 它是用短線來表示共用電子，省略未成鍵電子的化學式。它 表示分子中原子與原子結合情況，包括原子間相結合的鍵 數，但它并不能表示出分子中原子的空間排布。 ④結構簡式 結構式寫起來比較麻煩，在實際應用中常將結構式中的碳碳 單鍵和碳氫鍵省略，所得到的就是結構簡式。,【體驗1】下列性質的敘述中，屬于烷烴特征性質的是 ( )。 A．完全燃燒的產物只有二氧化碳和水 B．它們幾乎不溶于水 C．它們是非電解質 D．分子的通式為CnH2n＋2，能與氯氣發(fā)生取代反應,解析 所有烴完全燃燒的產物均只有H2O和CO2，因此A項錯誤；大多數有機物都難溶于水，故B項也不是烷烴的特征性質；很多有機物是非電解質，如蔗糖，這是大多數有機物的性質，而不是烷烴的特征性質，故C項錯誤；烷烴的結構均達到了飽和，故通式為CnH2n＋2，且能與氯氣發(fā)生取代反應，因此D項正確。 答案 D,(2)生成的水為液態(tài) 若生成水為液態(tài)時，則不論氣態(tài)烴所含氫原子數多少，總是 ΔV＜0。 由以上分析可知：烴類的燃燒前后氣體總體積的變化與分子 中碳原子數無關，主要取決于分子中氫原子的數目及水的狀 態(tài)。,【例2】下列各組有機化合物中，不論兩者以什么比例混合，只要總質量一定，則完全燃燒時消耗O2的質量和生成H2O或CO2的質量不變的是 ( )。 A．CH4、C2H6 B．C2H6、C3H6 C．C2H4、C3H6 D．C2H4、C3H4,答案 C,本題綜合考查烴完全燃燒的耗氧量和生成水、二氧化碳的量 的比較。通過本題可得出規(guī)律：最簡式相同的有機物，不論 以何種比例混合，只要混合物的總質量一定，完全燃燒后生 成CO2和H2O及消耗O2的總量就一定。,【體驗2】在常溫常壓下，取下列各氣態(tài)烴各1 mol，分別在足量的氧氣中充分燃燒，消耗氧氣最多的是 ( )。 A．CH4 B．C2H6 C．C3H8 D．C4H10,答案 D,1．對于給出結構簡式是否是同分異構體的題目 解析此類題目一般分為兩步：第一步由結構簡式寫出分子式，判斷分子式是否相同；第二步根據結構簡式判斷結構是否真正不同。要注意： ①同一物質的不同寫法的情況，如一氯甲烷可以寫成,。,②同分異構體的分子式相同，因此其相對分子質量也相同，但相對分子質量相同的化合物不一定互為同分異構體，如NO和C2H6。,2．烴的一元取代物的異構——取代等效氫法 (1)等效氫的含義 有機物分子中位置等同的氫叫等效氫，分子中等效氫原子有如下情況： ①分子中同一個碳原子上連接的氫原子等效。 ②同一個碳原子上所連接的甲基上的氫原子等效。如新戊烷(可以看作四個甲基取代了甲烷分子中的四個氫原子而得)，其四個甲基等效，各甲基上的氫原子完全等效，也就是說新戊烷分子中的12個H原子是等效的。,③分子中處于鏡面對稱位置(相當于平面鏡成像時，物與像 的關系)上的氫原子是等效的。如 子中的18個H原子是等效的。,(2)取代等效氫法要領 利用等效氫原子關系，可以很容易判斷出有機物的一元取代 物異構體數目。其方法是先寫出烴(碳架)的異構體，觀察分 子中互不等效的氫原子有多少種，則一元取代物的結構就有 多少種。,【例3】下列各物質： ①O2和O3 ②12C和14C ③ C2H6和C3H8,(1)互為同位素的是________。(2)互為同素異形體的是________。(3)同屬于烷烴的是________。(4)互為同分異構體的是________。 解析 同位素是指質子數相同中子數不同的同種元素的原子間的互稱，同素異形體是指同種元素形成的結構不同的單質，同分異構體是指分子式相同結構不同的物質，故這樣不難得出正確的答案。 答案 (1)② (2)① (3)③④ (4)④,同位素、同素異形體、同分異構體和同一物質之間 的區(qū)別,,【體驗3】下列有機物中，互為同分異構體的是 ( )。 ①CH2CHCH3；② ；③CH3CH2CH3； ④HCCCH3；⑤ ；⑥CH3CH2CH2CH3 A．①和② B．①和③ C．①和④ D．⑤和⑥,解析 ①的分子式是C3H6，②的分子式是C3H6，③的分子式是C3H8，④的分子式是C3H4，⑤的分子式是C4H8，⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同，結構不同，互為同分異構體。 答案 A,規(guī)律探究十四 烷烴的同分異構體的書寫規(guī)律,【知識支持】 1．烷烴同分異構體的書寫方法規(guī)律 同分異構體是指分子式相同，結構式不同的化合物。結構不同有碳鏈異構、官能團異構、官能團位置異構等形式。就烷烴的同分異構體只是限于碳鏈異構。而碳鏈異構是指因碳原子的結合順序不同而引起的異構現象。同分異構體的書寫方法規(guī)律：,(1)書寫碳骨架 先寫最長的碳鏈，然后依次寫出少一個碳原子的碳鏈，把摘 下的碳原子由整體到分開的原則，分別按一定的順序掛到相 應的碳鏈上去。在書寫過程中，往往采用以下口訣來書寫： “支鏈由整到散，位置由心到邊，等位不重掛，掛內不掛 端。” (2)氫飽和：按“碳四鍵”的原理，碳原子剩余的價鍵用氫原 子去飽和，就可得所有同分異構體的結構簡式。,2.同分異構體的書寫 以戊烷(C5H12)為例 (1)先寫出碳架結構 ①先寫出最長的碳鏈的碳架結構 C－C－C－C－C(正戊烷)； ②然后寫少一個碳原子的直鏈的碳架結構 (異戊烷)；,③然后再寫少兩個碳原子的直鏈的碳架結構： A．把剩下的兩個碳原子當作一個支鏈加在主鏈上：,B．把剩下的兩個碳原子分別作兩個支鏈加在主鏈上： (新戊烷),(2)補氫 按“碳四鍵”的原理，碳原子剩余的價鍵用氫原子去飽和，就 可得所有同分異構體的結構簡式： CH3CH2CH2CH2CH3(正 戊烷);,【問題探究】 主鏈上5個碳原子的庚烷的同分異構體共有________種。 解析 主鏈含5個碳原子的庚烷的同分異構體在書寫時，將 從主鏈上摘下兩個碳原子，首先整體作乙基書寫，然后作兩個甲基書寫。含有一個乙基的主鏈含5個碳原子的庚烷的同 分異構體為 ；,含有兩個甲基作支鏈的烷烴有：,四種。因此主鏈含5個碳 原子的庚烷的同分異構體有5種。,答案 5,