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[明确学习目标]1.了解有机物中碳原子的成键特点。2.掌握甲烷的分子结构。3.了解烷烃的概念、通式及结构特点。4.理解同系物、同分异构体的概念并会判断和书写简单烷烃的同分异构体。23学生自主学习1．有机化合物中碳原子的成键特点有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成______________个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成______________、______________或______________。多个碳原子之间可以结合形成碳链，也可以结合形成______________。□014□02单键□03双键□04三键□05碳环2．甲烷的分子结构(1)分子结构(2)空间结构3．烷烃的结构特点与命名(1)结构特点(2)烷烃的命名碳原子数不多于10时，以________________________________________依次代表碳原子数；碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如“十一烷”。(3)分子通式烷烃的分子通式为。□13甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸□14CnH2n＋24．同系物与同分异构体(1)同系物(2)同分异构体①概念②实例：正丁烷、异丁烷互为同分异构体。③同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一。[特别提醒](1)同分异构体的分子式相同，因此其相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体，如NO和C2H6。(2)互为同分异构体的化合物不一定属于同一类物质，如CH3—O—CH3和CH3CH2OH。(3)互为同分异构体的化合物一定不互为同系物，同样，互为同系物的化合物一定不互为同分异构体。多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中，碳原子的排列是直线形吗？提示：不是。烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连，与之成键的4个原子构成四面体结构。因此碳原子一定不在同一直线上，直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。提示23课堂互动探究知识点一甲烷的分子结构、烷烃1．有机化合物组成和结构的表示方法[知识拓展]甲烷空间结构的拓展根据甲烷的正四面体结构推知，有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子相连。若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相同，则形成的分子为正四面体结构，如CCl4；若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。2．烷烃的组成与结构特点(1)烷烃分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。(2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃少。(3)烷烃的通式为CnH2n＋2(n为正整数)，符合该通式的烃一定是烷烃。(4)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。(5)烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。1如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是()A．Ⅰ将各原子看成了质点，为立体结构示意图B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子C．Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键D．Ⅳ为空间充填模型，能表示出甲烷的空间构型及各原子的相对大小[批注点拨][答案]B答案[解析]Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。解析[练1]下列物质中，属于烷烃的是()A．C8H16B．CH3CH2OH答案C答案解析A不符合烷烃通式CnH2n＋2；B不是烃(含O)；D项分子中碳原子间不是单键结合，不是烷烃。解析[练2]下列说法正确的是()A．有机物种类繁多的主要原因是有机物分子结构十分复杂B．烃类分子中的碳原子与氢原子是通过非极性键结合的C．同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的唯一原因D．烷烃的结构特点是碳原子之间通过单键连接成链状，剩余价键均与氢原子结合答案D答案解析有机物种类繁多的主要原因是碳原子能与其他原子形成四个共价键，且碳原子之间也能互相成键，A项只是其中的一个原因，并不是主要原因，A错误。碳原子与氢原子之间形成极性键，B错误。同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因，但不是唯一原因，C错误。解析规律方法(1)烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的原子团叫做烃基，烷烃失去一个氢原子剩余的原子团叫做烷基，一般用—R表示。如“—CH3”叫做甲基，“—CH2CH3”叫做乙基。(2)1mol—CH3含有9mol电子，1molCH4含有10mol电子。知识点二同系物、同分异构体判断同系物的三个关键(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)；②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。[知识拓展]烷烃同分异构体的书写——减碳链法(1)书写的步骤①先写出碳原子数最多的主链。②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。(2)实例(以C6H14为例)[注意]甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。c．从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在相应碳原子上，此时碳骨架结构有两种：②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长，所以C6H14共有5种同分异构体。2下列叙述正确的是()A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B．通式相同的不同物质一定属于同系物C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体[批注点拨][答案]C答案[解析]分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6，因此不一定是同分异构体。解析[练3]同系物都具有()A．相同的相对分子质量B．相同的物理性质C．相似的化学性质D．相同的最简式答案C答案解析同系物结构相似，则具有相似的化学性质，C项正确；在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，则相对分子质量不同，物理性质也不同，A项和B项错误；以烷烃同系物为例，甲烷的最简式为CH4，乙烷的最简式为CH3，丙烷的最简式为C3H8，都不相同，D项也错误。解析[练4]互称为同分异构体的物质不可能()A．具有相同的相对分子质量B．具有相同的熔沸点和密度C．具有相同的分子式D．具有相同的组成元素答案B答案解析互称为同分异构体的物质具有相同的分子式，则组成元素、相对分子质量都相同，但它们的结构不同，物理性质存在差异，熔沸点和密度不同。解析规律方法(1)同系物的性质：同系物之间由于结构相似，只是碳链长度不同，故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化，而化学性质相似。(2)同分异构体的性质：同分异构体结构上的差别导致它们的物理性质有所不同。同分异构体可能是同类物质，也可能是不同类物质，若属于同类物质，化学性质相似，若属于不同类物质，化学性质不同。本课归纳总结1.甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于正四面体的四个顶点上。2．烷烃分子中碳原子间以单键相连，每个碳原子形成四个共价键，其分子通式为CnH2n＋2。3．结构相似，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。4．化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。23学习效果检测1．在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是()A．COB．CH4C．H2D．NH3解析“西气”中的气指天然气，主要成分是CH4。解析答案B答案2．下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B．CH4、CCl4都是正四面体结构C．CH4和CCl4中的化学键完全相同D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同答案B答案解析CH3Cl是四面体结构而不是正四面体，A错误；CH4和CCl4中的C—H键和C—Cl键不同，C错误；CH4和CCl4的性质不同，D错误。解析3．要验证甲烷中含有C、H元素，可将其完全燃烧产物依次通过()①浓硫酸②无水硫酸铜③澄清石灰水A．①②③B．②③C．②③①D．③②答案B答案解析要验证甲烷中含有C、H元素，可检验燃烧产物中含有水和二氧化碳，其中水遇无水硫酸铜粉末变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，故将燃烧产物依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水即可。解析4．下列有关说法正确的是()A．石墨和金刚石互为同位素B．乙烷和丙烷互为同素异形体C．CH3CH2CH2CH3与CH(CH3)3互为同分异构体D．12C和13C互为同系物答案C答案解析石墨和金刚石互为同素异形体，A项错误；乙烷和丙烷互为同系物，B项错误；12C和13C互为同位素，D项错误。解析5．下列各组物质中互为同系物的是()A．CH3—CH===CH2和CH3—CH2—CH2—CH===CH2B．CH3—CH3和CH3—CH===CH2C．CH3—CH2—CH3和CH3—CH===CH2D．CH3—CH2—CH===CH2和CH3—CH2—CH2—CH3答案A答案解析结构相似(同一类)，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互为同系物，B、C、D三个选项中分别给出的两种物质结构不相似，分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团，所以B、C、D三项均不正确。解析