高中化学《有机物中碳原子的成键特点》教案1 苏教版选修5
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专题2有机物的结构与分类本专题由两个单元组成,第一单元“有机化合物的结构”突出了碳原子的成键特点,即有机化合物中碳原子成键的三种空间取向——四面体、平面三角形和直线形,并用杂化轨道理论对其作了简单解释;有机化合物结构的三种表示方法(结构式、结构简式和键线式);最后介绍有机化合物的同分异构现象和同分异构体。
在第二单元“有机化合物的分类和命名”中,关于有机化合物的分类,重点介绍的是以官能团为依据的分类方法,简单介绍了其他两种分类方法;关于有机化合物的系统命名法,同时简单介绍了习惯命名法的基本原则。
本专题介绍了有机化合物的结构、分类和命名等知识,是学习以后各专题的基础和工具。
本专题知识比较抽象,有些内容对空间想象能力要求较高,对模仿、操作能力要求也较高。
通过本专题学习,要求同学能根据结构构建结构模型,培养空间想象能力,初步学会科学抽象、归纳的方法。
学习重点:1.碳原子的成键特点2.有机化合物的分类标准及类别3.烷烃的命名及其他简单有机物的命名4.常见有机物的空间结构学习难点:1.同分异构体的书写2.用杂化轨道理论解释有机物的空间构型本专题概念、理论多,较为抽象,有些内容对学生的空间想象能力要求较高,因此学习中要注意温故知新,积极参与动手搭建模型、观察与思考、交流与讨论。
加强自立学习与合作探究。
对概念和重要的规律方法要注重理解,强化记忆。
第一单元有机化合物的结构中学习的重点和难点是有机物中碳原子的成键特点和同分异构体。
学习有机物中碳原子的成键特点时,应以结构特点为中心,以典型的有机化合物为出发点,运用几何知识进行分析推理,得出碳原子价键的空间构型。
在学习同分异构体时,借助分子结构模型探讨同分异构现象产生的原因(包括顺反异构和对映异构)。
在理解同分异构体概念的基础上,结合典型例题和习题,掌握有关题目的特点,形成正确的解题思路。
第二单元有机物的分类和命名中,有机物的分类是学习的一个重点。
学习中要注重对分类依据的理解,宜采用对比的方法掌握这部分知识。
2.11 有机物中碳原子的成键特点导学案苏教版选修5【目标诠释】——我来认识了解有机化合物中碳原子的三种成键方式及其空间取向;掌握甲烷、乙烯、乙炔分子的组成和空间构型;【导学菜单】——我来预习1.写出碳原子的原子结构简图和电子式:碳原子位于周期表第周期第族,碳原子最外层有个电子,碳原子既不易电子、也不易电子。
有机物种类繁多的原因的原因有哪些?2.1874年,荷兰化学家范特霍夫提出了碳原子成键的特点,从而解释了二取代甲烷没有同分异构体问题。
你知道碳原子的成键特点吗?它又是如何解释以上问题的?3.结合教材P19分析乙烯和乙炔的模型,指出它们中碳原子的成键特点,它们的空间构型是什么样?4.从上可以发现,有机物分子的形状与碳原子的成键方式有密切的关系,你归纳出其中的规律吗?思考:有机物CH3—CH=CH—C≡C—CF3 中最多有多少原子共平面?5.在许多有机物中含有氧元素,想一想,氧原子和碳原子之间如何成键?试写出乙醇和乙酸的结构式6.什么叫饱和碳原子思考:下列有机物中有没有不饱和碳原子:C3H8 C3H6【困惑扫描】——我来质疑【感悟平台】——我来探究你认为造成有机化合物性质差异的主要原因有哪些?【建立网络】——我来归纳碳原子的成键特点及有机分子的空间构型【过关窗口】——我来练习1.关于有机物种类繁多的原因,不正确的是A.碳原子有四个价电子,可以跟其他原子形成四个价健B.碳原子彼此可结合成长链C.组成有机物的元素种类很多D.有机物容易形成同分异构体2.下列分子中所有原子都在同一条直线上的是A.C2H2B.C2H4C.C2H6D.CO23.下列分子中,含有极性共价键且呈正四面体结构的是A.氨气B.二氯甲烷C.四氯甲烷D.白磷E.甲烷4.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5. 大气污染物氟里昂—12的化学式是CF2Cl2,下面关于氟里昂—12的说法正确的是A.没有固定的熔沸点B.分子中的碳原子是饱和的C.属于正四面体的空间结构D.只有一种结构6.已知维生素A的结构简式如下图,关于它的叙述中正确的是A.维生素A是一种烯烃B.维生素A的一个分子中有30个氢原子C.维生素A的一个分子中有三个双键D.维生素A能使溴水褪色,能被酸性KMnO4氧化7.仔细观察以下有机物结构:CH3 CH2CH3(1) C = CH H (2) H--C≡C---CH2CH3C≡C—CH=CF2思考:最多有几个碳原子共面、、最多有几个碳原子共线、、有几个不饱和碳原子、、参考答案:1。
第二节有机化合物的结构特点第一课时有机物碳原子的成键特点【明确学习目标】1.认识有机化合物的成键特点;2.学会有机物分子结构的表示方法,熟知几种典型分子的空间结构。
课前预习案【知识回顾】1.最简单的有机物是~,其空间结构是以为中心,原子位于的结构;键角是,分子式,电子式,结构式,结构简式。
2.最简单的烯烃是~,空间结构是以为中心,原子位于的结构;键角是,分子式是,电子式是,结构式是,结构简式是。
【新课预习】阅读教材P7~9,思考下列问题1.碳原子的结构特点?2.碳原子间的成键方式?3.共价键的三个参数对物质性质的影响?4.有机物结构的表示方法有哪些?5典型的有机物的空间构型有哪些?【预习中的疑难问题】课堂探究案一、【合作探究1】碳原子的成键特点思考:H、O两元素只能形成和两种化合物,而仅由C、H两元素构成的类化合物超过了几百万种?完成下面问题:⑴搭建甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、苯的球棍模型和比例模型,并思考分析特点;⑵搭建C5H12的球棍模型;⑶写出溴乙烷、乙醇、乙醛、乙酸、氨基甲烷、氰化甲烷(CH3CN)的结构式。
【总结】1.有四个价电子,不易得失电子形成离子,每个碳原子都可以形成个共价键。
2.碳原子间可以形成键、键、键(键可以旋转,键中一个易断裂,键中两个易断裂)。
3.多个碳原子可相互结合形成状或状。
4.有机物分子中普遍存在现象。
5.碳与H、X只能以单键结合,与O之间可形成单(双)键,与N原子可形成单(双、叁)键。
二、【合作探究2】有机物结构和组成的几种表示方法1.甲烷分子的结构特点①结构,4个C-H是,键长和键能均,键角均为。
②共价键的三个参数是指,键长、键能反映了键的牢固程度,键长,键能,键越牢固;反映了分子的空间形状。
③甲烷的氯代物有种,其中为正四面体的是,能证明甲烷是正四面体的是的空间结构只有一种。
2.有机物结构和组成的表示方法表示方法说明实例分子式用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映出一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)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乙烷的最简式是,葡萄糖的最简式是。
第一章认识有机化合物第二节有机化合物的结构特点第1课时有机化合物中碳原子的成键特点●新知导学1.有机化合物中碳原子的成键特点(1)碳原子的结构及成键特点碳原子的最外层有4个电子。
很难得失电子,易与碳原子或其他原子形成4个共价键。
(2)碳原子的结合方式①碳碳之间的结合方式有单键()、双键()、三键(-C≡C- )。
如CH3-CH3、CH2==CH2、CH≡CH。
②多个碳原子可以相互结合成链状,也可以结合成环状(且可带支链)。
如、。
③碳原子还可以和H、O、N、S、P等多种非金属原子形成共价键。
如 (甲醛)、CH3-CH2-Cl(氯乙烷)等。
2.价键参数及甲烷的分子结构(1)价键参数①键长:是指成键两原子的原子核间的距离。
键长越短键能越大。
键长越长,越易发生化学反应。
键长决定分子的稳定性。
②键角:是指分子中一个原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间的夹角。
键长、键角决定分子空间构型。
③键能:共价键的形成或断裂都伴随着能量的变化。
以共价键结合的双原子分子,裂解成原子时所吸收的能量,称为共价键的键能。
键能越大,化学键越稳定。
键能决定分子的稳定性。
(2)分子式结构式电子式空间构型结构示意图CH4正四面体1.已知甲烷分子中的两个H原子被两个Cl原子取代后的结构只有一种,能否证明CH4的空间构型是正四面体结构,而不是平面结构?提示:能。
若CH4的空间构型是平面结构,则CH2Cl2有两种结构:和,若CH4的空间构型是正四面体结构,则CH2Cl2就只有一种结构:,已知CH2Cl2只存在一种结构,由此推出CH4是正四面体结构。
2.正戊烷的结构简式可以表示为CH3-CH2-CH2-CH2-CH3,其分子中的碳链是否为直线形的?提示:在正戊烷分子中所有的碳原子周围形成的都是单键,任意两个单键之间的夹角都接近109.5°,所以正戊烷分子中的碳链是折线形的(如图所示) 。
有机物分子结构的表示方法及几种典型分子空间构型●教材点拨1.有机物的分子式能直观地反映出分子的组成,但不能表示出原子间的连接情况,有机物分子中原子间的连接情况对研究有机物的性质非常重要。
第一单元| 有机化合物的结构第一课时碳原子的成键特点有机物结构的表示方法————————————————————————————————————— [课标要求] 1.了解碳原子的成键特点和成键方式的多样性。
2.知道甲烷、乙烯、乙炔和苯的空间结构,并由此推断其他有机物的空间构型。
3.能识别饱和碳原子与不饱和碳原子,初步理解不饱度的含义。
4.会使用结构式、结构简式和键线式来表示有机物。
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。
5.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。
6.键线式只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团,图式中的每个拐点和终点均表示一个碳原子。
碳原子的成键特点及有机物分子的空间结构1.碳原子的成键特点(1)成键数目多:有机物中碳原子可以与其他原子形成4个共价键。
如果少于四根键或是多于四根键均是不成立的。
(2)成键方式多:碳原子之间可以形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳叁键,碳原子与氢原子之间只能形成碳氢单键,碳原子与氧原子之间可以形成碳氧单键或碳氧双键。
(3)骨架形式多:多个碳原子可以形成碳链,也可以形成碳环。
(4)碳原子的排列方式、连接顺序不同,导致有机物存在大量的同分异构体。
2.碳的成键方式与分子的空间结构(1)单键:碳原子能与其他四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个平面上。
(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条直线上。
(4)饱和碳原子与不饱和碳原子:仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子,以双键或叁键方式成键的碳原子称为不饱和碳原子。
3.典型分子的结构比较[特别提醒](1)有机物的构成可以是由一些小的基团组合而成,如甲基就是甲烷变形而来。
《有机物中碳原子的成键特点》课堂教学设计
一、教学目标:
1、知识与技能:
(1)了解有机物中碳原子的成键特点和方式及空间取向。
(2)掌握甲烷、乙烯、乙炔、苯分子的组成、结构和空间构型。
(3)能识别饱和碳原子和不饱和碳原子。
2、过程与方法:
(1)学生通过对于简单有机物结构的学习,理解有机物分子空间构型与分子内原子成键方式之间的联系。
(2)学生通过合作搭建分子结构模型,加强动手能力的锻炼和空间想象能力的训练。
3、情感态度与价值观:
(1)通过学生搭建分子结构模型,增进学生之间的交流、合作。
(2)通过了解有机物分子三维结构的发现历史,体验人类对物质结构的认识是逐步深入的。
二、教学重点:有机物中碳原子的成键方式及空间构型
三、课时安排: 1课时
四、教学过程:
[导入] 与无机物相比,有机物构成元素种类少,但有机物种类却繁多,这是什么原因?[投影] 你知道吗?1、你知道有机物种类繁多的原因吗?
[学生活动] 阅读、交流讨论
[说明] 有机物中碳原子的成键方式的多样性导致了有机物种类繁多
[投影] 要点:1、有机物中碳原子间可以形成长短不一的碳链骨架
2、同分异构现象的普遍存在
[讲述] 显然讲到有机物的结构问题,则必然涉及到碳原子的结构问题
[投影] 你知道吗?2、请说出碳在周期表中的位置,它与其他原子之间易形成哪种类型的化学键?
[学生回答] 第2周期第IVA族共价键
[过渡] 碳原子在有机物中也以共价键的方式与其他原子成键,今天我们就来学习这方面的知识。
[板书] 有机物中碳原子的成键特点
[讲述] 对于有机物结构的研究在化学史上曾出现过这样一个难题……
[学生阅读] P18页化学史话
[投影]阅读“化学史话”思考:在19世纪中叶前为什么人们认为二取代甲烷(CH
2R
2
)存
在两种结构,而在实验中却只能合成出一种二取代甲烷?
[投影] 学生活动一:1、请用分子结构模型搭建甲烷、二氯甲烷的分子结构
[学生活动] 两人一组合作搭建分子结构模型,教师进行适当的指导、交流。
[说明] 1、甲烷分子呈正四面体构型
2、让学生明确在甲烷及二氯甲烷中碳原子以四个单键与其他原子结合
3、解决化学史话的问题:引导学生回答,即根据模型明确二氯甲烷只有一种结构,
先人为何认为有两种结构呢?原因是当时认为甲烷是平面结构。
[学生活动] 书写平面二氯甲烷的结构式(让一位学生上讲台板演)
[过渡] 与甲烷结构相似的其他烷烃的空间结构又如何呢?
[投影] 学生活动一:2、请用分子结构模型搭建乙烷的分子结构
[学生活动] 两人一组合作搭建分子结构模型,
[说明] 乙烷结构相当于在甲烷中一个氢原子被甲基所取代而形成,其他烷烃依此类推…[投影] 当碳原子形成四个单键时,这四个单键在空间形成哪种构型?
[学生回答投影] 四个键尽量向空间伸展,形成四面体结构
[讲述] 有机物分子中的碳原子除形成单键外,还能形成双键和叁键,当其形成双键和叁键时,所形成的分子的空间结构又会如何?
[投影] 学生活动二:请用分子结构模型搭建乙烯、乙炔分子结构
[学生活动] 两人一组合作搭建分子结构模型,教师进行适当的指导、交流。
[投影] 请描述碳原子形成双键和叁键时,各键在空间形成哪种构型?
[结论投影] 1、双键碳原子所形成的三个键向空间尽量伸展,形成平面结构
2、叁键碳原子所形成的两个键向空间尽量伸展,形成直线型结构
[投影] 试比较乙烷、乙烯、乙炔在组成和结构上的差异?
[学生回答] 要点:1、单键变为双键、叁键;(可由不同学生补充完成)
2、H原子数有规律地减少;
3、空间构型三维变为二维、一维
[投影] 4、在烃分子中,以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子;以双键、叁键方式成键的碳原子称为不饱和碳原子
[过渡] 前面我们学习了几种简单的烃的空间构型,若将它们进行一定的组合,其空间结构又会是怎样?
[投影] 学生活动3:请搭建丙烯(CH
2=CH—CH
3
)、丙炔(HC≡C—CH
3
)的分子结构模型,
并分析它们分子中最多有几个原子处于同一平面上?
[分析、交流] 1、这两个分子结构相当于在乙烯、乙炔分子中有一个氢原子被甲基所取代所形成
[投影] 动手试一试:有机物分子中碳碳单键可以沿键的方向进行旋转,而碳碳双键则不能旋转。
[学生活动] 搭建模型;交流、回答
[投影] 练一练:下列关于CH
2=CH—C≡C—CH
3
分子的结构叙述正确的是()
A、5个碳原子有可能都在一条直线上
B、5个碳原子不可能都在一条直线上
C、5个碳原子一定都在同一平面上
D、5个碳原子不可能都在同一平面上
[分析] 展示模型;查阅教材;黑板上画图讲解
[过渡] 以上我们学习了烃分子中碳原子和氢原子的成键方式,而在许多有机物中往往同时含有其他非金属原子如:卤素原子、氧原子等,他们的存在又将对有机物的组成和结构产生如何影响呢?
[投影] 将氯原子或氧原子以单键的方式连入乙烷分子中,分子中的氢原子数目有何影响?对分子的空间构型有无影响?
[投影] 活动四:请用分子结构模型搭建甲醚和乙醇的分子结构
[过渡]] 氧原子除以单键结合其他原子外,还可以通过双键与其他原子成键,请列举你所熟悉的例子
[学生活动] 举例:CH
3CHO、CH
3
COOH、等
[展示] 乙酸的球棍模型,并简单分析分子内各原子的空间结构
[讲述] 有机物中的碳原子除形成链状结构外,还可以形成环状结构,你熟悉的环状结构的有机物有哪些;
[学生活动] 回忆、回答:苯环;在学生回答的基础上,展示苯分子结构模型,并让他们分析甲苯分子中个原子的空间构型
[小结] 通过以上学习我们明白有机物中包括碳原子在内的多种非金属原子在成键时,会呈现多种成键方式,形成各种空间构型,这就是有机物组成和结构复杂多变的重
要原因。
[讲述] 是什么原因导致碳原子能呈现多种成键方式,形成多种空间构型?科学理论可以对其进行合理的解释…
[说明] 杂化轨道理论可以对其进行很好地解释,不过中学阶段对这一理论内容不作要求,有兴趣的同学可以去查阅相关资料
[投影] 表2-2 几种简单有机物中碳原子轨道的杂化方式
[说明] 碳原子之间共价键的种类,强调碳碳双键中有一个键易断裂,性质活泼易发生加成反应等
[巩固练习] 见课件
[课堂小结]
学会了一些知识:了解有机物中碳原子的成键方式及简单分子的空间构型问题
体会了一条主线:结构决定性质,原子结构特点决定了原子的成键方式和键的空间构型
得到了一种认识:人类认识自然是曲折的,就像人们对有机物空间结构的认识:由平
面到立体
[作业布置] 作业本。