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第一节 认识有机化合物
第1课时 碳原子的成键特点 烷烃的结构
[核心素养发展目标] 1.知道有机化合物分子具有的空间结构，以甲烷为例认识有机化合物中碳原子的成键特点，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.认识烷烃的组成及结构，了解有机物的多种表示方法。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷中碳原子的成键特点
碳原子的结构示意图为，碳原子的电子式为
4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H共价键。
甲烷的分子式：CH4，电子式：
H，结构式：。
2.有机化合物中碳原子的成键特点
思考有机化合物中每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。下图中碳原子的其余共价键均与氢原子相连，写出各物质的分子式。
(1)有机物中碳原子的成键方式
碳原子间仅形成单键(
)的是(填序号，下同)，碳原子间形成双键(
)的是，碳原子间形成三键(
)的是。
(2)有机化合物的碳骨架
多个碳原子之间结合成碳链的是，结合成碳环(如：)的是。有机物碳骨架为直链(如：
)的是，碳骨架为支链(如：
)的是。
答案(1)①②⑧⑨③④⑤⑥⑦
(2)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨①③④⑥⑦②⑤
结论：有机物的多样性
(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，可能因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。
1.判断正误
(1)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键( )
(2)在有机化合物中，碳原子间所形成的骨架只能为直链状( )
(3)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关( )
(4)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2.(2024·河南南阳高一月考)从原子成键情况分析，下列有机物中原子间的结合方式正确的是( )
A.
B.
C.CH3CH2CH2Cl2
D.CH3—CH≡CH—CH3
答案 B
解析 N原子周围应该形成三个共价键，A错误；C原子周围应该形成4个共价键，C、D错误。
3.两种有机物的碳骨架如图所示。
已知它们结构中的碳原子余下的价键均与氢原子结合，请写出分子式：棱晶烷；立方烷。
答案 C6H6 C8H8
解析 从棱晶烷和立方烷的碳骨架结构可看出，每个碳原子均与另外3个碳原子形成3个碳碳单键，故每个碳原子还剩余1个价键，即需要结合1个氢原子，则棱晶烷和立方烷的分子式分别是C6H6和C8H8。
二、烷烃的结构
1.甲烷的结构
(1)甲烷的结构
甲烷的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。
(2)甲烷的分子结构示意图和分子结构模型
特别提醒①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键；②空间填充模型可以反映分子的实际状态。
2.烷烃的结构
思考填空并回答问题。
烷烃 | 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 |
分子式 | C2H6 | C3H8 | C4H10 |
结构式 | 
| 
| 
|
结构简式 | CH3CH3 | CH3CH2CH3 | CH3CH2CH2CH3 |
(1)结合乙烷、丙烷、丁烷的分子式和结构式，归纳这类有机物分子式的通式。
提示 CnH2n+2(n≥1)。
(2)结合分子结构模型，总结这类有机物的组成和分子结构特点。
提示碳原子之间都以单键相连，碳原子的其余价键均与氢原子相连，且碳原子呈锯齿状排列。
(1)烷烃的定义
只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。
(2)烷烃的习惯命名(n：碳原子个数)
n≤10 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
甲烷 | 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 | 戊烷 | 己烷 | 庚烷 | 辛烷 | 壬烷 | 癸烷 |
n>10 | 用汉字数字代表，如C11H24：十一烷 |
1.判断正误
(1)甲烷的分子式为CH4，碳原子和氢原子在同一平面内( )
(2)正丁烷分子式为C4H10，4个碳原子在同一直线上( )
(3)烷烃分子中碳和碳之间以单键相结合，剩余的价键都和氢原子相结合( )
(4)相同碳原子数的有机物中，烷烃的含氢量最大( )
(5)烷烃分子中所有的原子有可能共面( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.(2024·甘肃天水高一期中)下列化学用语正确的是( )
A.丙烷的空间填充模型为
B.丙烷的结构简式为
C.空间填充模型为，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
解析该模型为丙烷的球棍模型，A错误；丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，B错误；氯原子半径大于碳，故空间填充模型为可以表示CH4分子，不可以表示CCl4分子，C错误。
3.(2023·青岛高一月考)下列关于烷烃的叙述不正确的是( )
A.甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分
B.乙烷分子中只有碳碳单键和碳氢键
C.分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
D.丙烷分子中碳原子不在一条直线上
答案 C
解析分子通式为CnH2n+2的烃一定为烷烃。
4.写出满足下列条件的烷烃的分子式。
(1)分子中含18个氢原子的链状烷烃为。
相对分子质量为58的链状烷烃为。
(2)含碳质量分数最低的烷烃是；和CO2密度相同的烷烃是；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是。
答案 (1)C8H18 C4H10 (2)CH4 C3H8 C5H12
有机物的表示方法
种类 | 实例 | 含义 |
分子式 | CH4 | 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目 |
最简式 | 乙烷(C2H6)的最简式为CH3 | ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子； ②由最简式可求最简式量 |
电子式 | 
| 用小黑点等代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 |
结构式 | 
| ①能反映物质的结构； ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构 |
结构简式 | CH3CH3 | 将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团) |
键线式 | 
| 省略碳、氢元素符号，用线段或折线表示分子中键的连接情况的式子 |
球棍模型 |
| 小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状) |
空间填充模型 |
| ①用不同体积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对大小和结合顺序 |
1.(2024·河北固安高一期中)下列化学用语正确的是( )
A.一氯甲烷的电子式：
B.CCl4的空间填充模型：
C.正丁烷的结构简式：
D.丙烷分子的球棍模型：
答案 D
解析一氯甲烷的电子式为错误；正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3，C错误。
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错误的是( )
答案 C
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