高中化学第1部分专题2第一单元第一课时碳原子的成键特点有机物结构的表示方法高二化学教案

碳原子的成键特点有机物结构的表
示方法
1．你知道有机化合物中碳原子之间能形成哪些共价键？
提示：碳原子之间能形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键。

2．甲烷、乙烯分子中的所有原子是否处于同一平面上？
提示：甲烷分子为正四面体结构，所有原子不能共平面。

乙烯分子中所有原子处于同一平面上。

3．你能写出乙烷、乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯的结构简式吗？
提示：乙烷、乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯的结构简式分别为：CH3CH3、CH2===CH2、CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOC2H5。

[新知探究]
探究1碳原子有几个价电子？它能与其他原子形成几个共价键？
提示：碳原子有4个价电子，它能与其他原子形成4个共价键。

探究2如何证明甲烷的分子结构是正四面体结构而不是平面结构？
提示：CH2Cl2分子的空间结构只有1种可证明甲烷分子是正四面体结构，因为若CH4分子是平面结构，则CH2Cl2可有两种结构。

探究3CH3—CH===CH—C≡C—CH3分子中所有碳原子是否处于同一平面上？
提示：根据乙烯和乙炔的分子结构判断。

CH3—CH===CH—C≡C—CH3分子中所有碳原子处于同一平面内。

[必记结论]
1．有机物中碳原子的成键特点
(1)有机物的基本骨架：
碳原子通过共价键结合形成碳链或碳环。

(2)碳原子的成键特点：
①碳原子总是形成四个共价键。

②碳原子间可以形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键。

③碳原子与氧原子间可形成碳氧单键(C—O)或碳氧双键(C===O)。

2．碳原子的成键方式和有机物分子空间结构的关系
(1)单键：碳原子与其他4个原子形成四面体结构。

(2)双键：形成该双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上。

(3)叁键：形成该叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一直线上。

3．碳原子的饱和性
(1)饱和碳原子：仅以单键方式成键的碳原子。

(2)不饱和碳原子：以双键或叁键方式成键的碳原子。

4．典型有机物的分子结构
[成功体验]
1．下列说法不正确的是( )
A．在有机化合物中，每个碳原子都能形成4个共价键
B．在有机化合物中，碳原子能形成单键、双键、叁键，还可形成其他形式的共价键C．在有机化合物中，碳、氢原子之间只能形成单键
D．在有机化合物中，碳、氮原子之间只能形成单键
解析：选D 碳原子最外层有4个电子，能形成4个共价键，碳原子与碳原子间能形成单键、双键、叁键以及碳环，A、B正确。

氢原子最外层只有1个电子，故与碳原子只能形成单键，但碳、氮原子之间能形成叁键，如N≡C—。

2．请说出下列有机化合物分子的空间形状。

解析：一个碳原子与四个原子相连，形成空间四面体结构；一个碳原子连接三个原子形成平面结构；一个碳原子连接2个原子形成直线形结构。

答案：(1)四面体(2)平面形(3)平面形
[新知探究]
探究1通常我们用哪些式子能表示有机物的分子结构？
提示：常用结构式、结构简式、键线式表示有机化合物的分子结构。

探究2书写有机物的结构简式时，碳碳双键、碳碳叁键能否省略不写？
提示：碳碳单键可以省略，而碳碳双键、碳碳叁键不能省略。

探究3你能用键线式表示乙醇，异戊二烯()的分子结构吗？
提示：乙醇的键线式为，异戊二烯的键线式为。

[必记结论]
有机物分子结构的表示方法
[成功体验]
3．下面各种结构都是表示乙醇分子的，其中不正确的是( )
解析：选A A是键线式，但它的分子式为C3H8O，不是乙醇的结构，B、D是乙醇的结构简式，C是乙醇的结构式。

4．写出下列有机物的分子式：
答案：(1)C6H14(2)C5H10(3)C4H8O2
—————————————[关键语句小结]——————————————
1．碳原子可以形成四个共价键，碳与碳之间可以是单键、双键或叁键，还可以成环。

2．甲烷是正四面体分子，乙烯是平面形分子，乙炔是直线形分子。

3．碳原子以单键方式成键的称为饱和碳原子，若以双键或叁键成键的称为不饱和碳原子。

4．结构式是指将有机物中原子间的化学键全部用短线表示出来。

结构简式是指省略了有机物中能省的化学键而表示出来的式子。

[例1] 下列化学式对应的结构式从成键情况看不合理的是( )
解析：选D 有机物分子结构中，C、Si均应形成四个共价键，而D项中，C、Si均形成了三个价键，不符合价键特点。

有机物分子结构中原子的价键规则
①C、Si为四个价键；
②O、S为二个价键；
③H、X(代表F，Cl，Br，I)为一个价键；
④N为三个价键。

1．从元素的成键特点判断C2H4O的结构式：
是否正确？
答案：不正确；原因是C、O两原子不符合价键规则。

[例2] 下列分子中，所有原子不可能处于同一平面上的是( )
A．CH2===CH2B．
C．HCHO D．C2H2
解析：选B 乙烯(CH2===CH2)分子中所有原子处于同一平面内；乙炔(C2H2)分子中所有原子在同一直线上，当然也在同一平面内；HCHO分子中有C===O，碳的四键共面，所有原子共平面；中甲基(—CH3)中碳原子以四条单键成键，所有原子不在同一平面上。

碳的共价键伸展方向与末端连接原子空间结构情况： (四面体取向，最多只有两个键共面)、 (四键共面，碳原子与键的末端连接的原子共面)、—C≡(四键共线，
碳原子与键的末端连接的原子共线)、 (苯环上碳原子及单键连接的原子共面)，这些键的取向与末端上连接的原子一定在键的取向位置上。

2．分子中同一直线上的碳原子数是几个？处于同一平面上的碳原子数最多有多少个？
解析：该烃的结构为
则同一直线上的碳原子数为3，同一平面上的碳原子数为6。

答案：3 6
[例3] 下列关于有机化合物的表示方法不正确的是( )
A．乙炔：CHCH
B．异戊烷：
C．乙酸乙酯：CH3COOCH2CH3
D．甲烷：
解析：选A A、C两项表示物质的结构简式，其中乙炔的结构简式中的碳碳叁键不可省略，应写成CH≡CH；B项表示物质的键线式；D项表示物质的结构式。

键线式的书写注意点：
①一般表示3个以上碳原子的有机物。

②只省略C—H键，其余的化学键不能省略。

③碳氢原子不标注，其余原子必须标注(如羟基、醛基和羟基中的氢原子)。

④计算分子式时不能忘记两端的碳原子。

3．怎样书写乙酸乙酯的键线式？
答案：乙酸乙酯的键线式
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．形成四对共用电子对
B．通过非极性键
C．通过两个共价键
D．通过离子键和共价键
解析：选A 碳最外层有4个价电子，能与其他原子形成4对共用电子对，即形成四条共价键。

2．下列化学用语书写正确的是( )
解析：选A B项，键线式表示有机物分子中有4个碳原子。

C项，乙烯的碳碳双键不能省略。

D项，表示的是甲醚。

3．键线式可以简明扼要地表示碳氢化合物，键线式为的物质是( )
A．丁烷B．丙烷
C．1­丁烯 D．丙烯
解析：选C 书写键线式时要注意像碳碳双键、碳碳叁键等多重键不能进一步简略。

键线式“”表示丁烷，“”表示丙烷，“”表示丙烯。

4．如图是某分子的比例模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子。

该分子是( )
A．C2H5OH B．C6H5OH
C．CH3CHO D．CH3COOH
解析：选D 根据各个原子的个数和排列方式及各个原子的成键规律即可确定该有机物的结构简式CCH3OHO。

5．写出下列有机物的键线式所表示的物质的分子式。

(1)________。

(2)____________。

(3)________。

解析：键线式中的终点、拐点均代表一个碳原子，单线、双线分别代表两原子间以单键、双键结合，然后按照各原子的价电子数写出氢原子数即可。

答案：(1)C6H12(2)C7H12(3)C5H4O2。