高中化学 第一章 有机化合物的结构与性质 第2节 有机化合物的结构与性质 鲁科版选修5

第二节有机化合物的结构特点教学目标知识与技能：1、掌握有机物的成键特点，同分异构现象。

2、掌握有机物同分异构体的书写。

过程与方法：1、用球棍模型制作C3H6、C4H8、C2H6O的分子模型。

2、强化同分异构体的书写，应考虑几种异构形式——碳链异构、位置异构、官能团异构，强化同分异构体的书写练习。

情感、态度与价值观：通过同分异构体的书写练习，培养思维的有序性、逻辑性、严谨性。

教学重点有机化合物的成键特点；有机化合物的同分异构现象。

教学难点有机化合物同分异构体的书写。

【教学过程设计】第一课时[新课导入]有机物种类繁多，有很多有机物的分子组成相同，但性质却有很大差异，为什么？多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链和碳环，碳链和碳环还可以相互结合。

［板书设计］一．有机物中碳原子的成键特点与简单有机分子的空间构型1、有机物中碳原子的成键特点：(1)在有机物中，碳原子有4个价电子，碳呈价，价键总数为。

（成键数目多）(2)碳原子既可与其它原子形成共价键，碳原子之间也可相互成键，既可以形成键，也可以形成键或键。

（成键方式多）(3)多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链和碳环，碳链和碳环还可以相互结合。

［归纳总结］①有机物常见共价键：C-C、C=C、C≡C、C-H、C-O、C-X、C=O、C≡N、C-N、苯环。

②在有机物分子中，仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子；连接在双键、叁键或在苯环上的碳原子（所连原子的数目少于4）称为不饱和碳原子。

③C—C单键可以旋转而C＝C不能旋转（或三键）。

2、碳原子的成键方式与分子空间构型的关系：当一个碳原子与其它4个原子连接时，这个碳原子将采取取向与之成键；当碳原子之间或碳原子与其它原子之间形成双键时，形成该双键的原子以及与之直接相连的原子处于上；当碳原子之间或碳原子与其它原子之间形成叁键时，形成该叁键的原子以及与之直接相连的原子处于上。

［归纳总结］1、有机物的代表物基本空间结构：甲烷是正四面体结构（5个原子不在一个平面上）；乙烯是平面结构（6个原子位于一个平面）；乙炔是直线型结构（4个原子位于一条直线）；苯环是平面结构（12个原子位于一个平面）。

第二节有机化合物的结构特点【学习目标】1.结合甲烷的结构认识碳原子的成键特点,认识有机化合物的分子结构取决于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布。

2.结合戊烷、丁烯认识到有机化合物存在同分异构现象。

【核心素养】1.能从碳原子的结构、化学键等角度认识有机物种类繁多的原因,能采用球棍模型、比例模型等认识“同分异构现象”。

(宏观辨识与微观探析)2.形成书写和判断同分异构体的思维模型,并运用模型书写和判断同分异构体。

(证据推理与模型认知)一、有机化合物中碳原子的成键特点1.碳原子形成有机物的成键特点分析(1)碳原子的结构及成键特点(2)有机物的结构特点:碳原子的成键特点决定了含有原子种类和数目均相同的分子,其原子可能具有多种不同的结合方式,从而形成具有不同结构的分子。

2.甲烷的分子结构(1)表示方法分子式电子式结构式CH4结构简式球棍模型比例模型CH4(2)立体结构:以碳原子为中心,4个氢原子位于四个顶点的正四面体立体结构。

在CH4分子中4个C—H键完全等同,两个碳氢键间的夹角均为109°28'。

【教材二次开发】教材中给出了甲烷分子的正四面体结构示意图,怎样可以证明甲烷分子为正四面体结构而不是平面结构?提示:甲烷分子中键角(碳氢键的夹角)是109°28'而不是90°,可证明甲烷分子是正四面体结构;若CH4分子为平面结构,则CH2Cl2可有两种结构,而CH2Cl2分子的空间结构只有一种,证明甲烷分子是正四面体结构。

二、有机化合物的同分异构现象1.同分异构现象和同分异构体2.实例:戊烷的同分异构体如下表所示。

物质名称正戊烷异戊烷新戊烷分子式C5H12结构简式CH3CH2CH2CH2CH3C(CH3)4相同点分子式相同,都属于烷烃不同点碳原子间的连接顺序不同3.同分异构体的类型异构方式特点示例碳链异构碳链骨架不同CH3CH2CH2CH3与位置异构官能团位置不同CH2＝CH—CH2—CH3与CH3—CH＝CH—CH3官能团异构官能团种类不同CH3CH2OH与CH3—O—CH3【微思考】(1)CH3COOH与HCOOCH3是否属于同分异构体?若是,属于哪种类型的同分异构体?提示:是,属于官能团异构。

第二节有机化合物的结构特点一、有机化合物中碳原子的成键特点1、碳原子有4个价电子，能与其他原子形成4个共价键，碳碳之间的结合方式有单键、双键或三键；多个碳原子之间可以相互形成长短不一的碳链和碳环，碳链和碳环也可以相互结合，所以有机物结构复杂，数量庞大。

2、单键——甲烷的分子结构CH4分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键，构成以碳原子为中心、4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构甲烷的电子式甲烷的结构式甲烷分子结构示意图在甲烷分子中，4个碳氢键是等同的，碳原子的4个价键之间的夹角(键角)彼此相等，都是109°28′。

4个碳氢键的键长都是1.09×10－10 m。

经测定，C—H键的键能是413.4 kJ·mol－13、不饱和键1）不饱和键：未与其他原子形成共价键的电子对，常见有双键、三键2）不饱和度：与烷烃相比，碳原子缺少碳氢单键的程度也可理解为缺氢程度3）不饱和度（Ω）计算*a 、烃CxHy 的不饱和度的计算2y 2x 2-+=Ω 与碳原子以单键直连的卤族原子或无碳基视为氢原子b 、根据结构计算一个双键或环相当于一个不饱和度一个三键相当于两个不饱和度一个碳氧双键相当于一个不饱和度二 、有机化合物的同分异构现象1、同分异构化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象叫做同分异构。

具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

它是有机物种类繁多的重要原因之一。

同分异构体之间的转化是化学变化。

同分异构体的特点是分子式相同，结构不同，性质不同2.同分异构的种类（1）碳链异构：由于碳链骨架不同，产生的异构现象称为碳链异构。

烷烃中的同分异构体均为碳链异构。

如有三种同分异构体，即正戊烷，异戊烷，新戊烷。

（2）位置异构：指官能团或取代基在碳链上的位置不同而造成的异构。

如1-丁烯与2-丁烯、1-丙醇与2-丙醇。

（3）官能团异构：指官能团不同而造成的异构，如乙醇和二甲醚，葡萄糖和果糖。

高中化学《选修三物质结构与性质》知识归纳选修三《物质结构与性质》是高中化学课程中的一本重要教材。

本书主要介绍了物质的结构与性质的关系，以及有机化合物、配位化学、无机材料等内容。

下面是关于该教材的知识归纳。

第一章物质的结构和性质1.物质的微观结构：原子、离子和分子是物质的微观结构。

2.物质的宏观性质：密度、熔点、沸点、导电性、导热性、溶解性等是物质的宏观性质。

3.物质的宏观性质与微观结构的关系：物质的性质与其微观结构相关，如金属的导电性、晶体的硬度等。

第二章有机化合物的结构和性质1.有机化合物的元素组成：有机化合物主要由碳、氢和少量氧、氮、硫等元素组成。

2.有机化合物的结构：有机化合物由分子构成，分子由原子通过共价键连接。

3.有机化合物的性质：有机化合物具有燃烧性、酸碱性、氧化还原性、流动性、挥发性等特性。

4.有机物的分类：根据分子中所含的官能团，有机物可分为醇、酮、醛、酸、酯、醚、芳香化合物等不同类型。

第三章有机反应与有机合成1.有机反应的定义：有机反应是指有机化合物在适当条件下发生变化，形成具有新性质的有机化合物。

2.脱水反应：脱水反应是指有机化合物中的水分子与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。

3.氢化反应：氢化反应是指有机化合物中的氢气与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。

4.酸碱催化：酸碱催化是指在酸碱存在的条件下，有机化合物的反应速率增加。

第四章金属配合物1.配位化合物的概念：配位化合物是指由一个或多个给体与一个或多个受体之间通过配位键结合形成的化合物。

2.配位键：配位键是指由配体中的一个或多个电子对与金属离子形成的共价键。

3.配位数：配位数是指一个金属离子周围配位体的数目。

4.配位化合物的性质：配位化合物具有明显的颜色、溶解度、稳定性等特性。

第五章无机材料1.无机材料的分类：无机材料可分为金属材料、非金属材料和无机非金属材料。

2.无机材料的性质：金属材料具有导电性、延展性、塑性等特性；非金属材料主要用于绝缘材料、陶瓷材料等；无机非金属材料具有耐高温、耐腐蚀等特性。

有机化合物的结构与性质
有机化合物的结构可以分为线性链状、支链状、环状等不同形态。

线性链状结构是最简单的结构，分子中的碳原子以直线连接。

支链状结构则是由一条或多条侧链连接在主链上，增加了分子的复杂性。

环状结构则是由碳原子形成环状结构，在环上可以有不同的官能团。

有机化合物的反应性取决于它们的官能团和反应条件。

常见的有机反应包括取代反应、加成反应、消除反应等。

取代反应是指一个原子或一个基团取代另一个原子或一个基团，例如氯代烃和氢气发生氢代反应。

加成反应是指两个或多个分子结合形成一个新的分子，例如烯烃的加氢反应生成烷烃。

消除反应是指分子内或分子间的原子或基团被移除，例如醇分子失水生成烯烃。

有机化合物的结构和性质之间存在着密切的关系。

分子结构的改变会导致性质的变化。

例如，取代烷烃的取代基越多，其溶解度越大，反应性也会发生变化。

此外，分子结构的不对称性也会影响分子的性质，例如具有手性的分子可能会显示旋光性。

总之，有机化合物具有多样的结构和性质，这使得有机化学成为化学学科中一个重要的分支，有机化合物也广泛应用于各个领域，如药物、染料、塑料等。

对于研究有机化合物的结构和性质有深入的了解，对于开发新的化合物和应用具有重要意义。

2020-2021学年高中化学鲁科版（2019）选择性必修3第一章第二节有机化合物的结构与性质作业5一、单选题1．下列说法正确的是A．C240和C540互为同素异形体B．氕、氘、氚是氢元素的三种核素，其中子数相同C．CH3COOH与HCOOCH2CH3互为同系物D．C3H8的一氯取代物有3种2．下列说法正确的是A．异丁烷的一氯取代物有两种B．氕、氘、氚是氢元素的三种核素，中子数都为1C．乙醛和丙烯醛(CH2=CHCHO)互为同系物D．O2 和O3互为同素异形体，具有相似的物理性质3．下列说法正确的一组是( )A．H2和D2互为同位素B．正丁烷和异戊烷是同系物C．和互为同分异构体D．和互为同系物4．下列说法正确的是( )A．H与D，16O与18O互为同位素；H216O、D216O、H218O、D218O互为同素异形体；甲醇、乙二醇和丙三醇互为同系物B．在SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HFD．由IA族和VIA族元素形成的原子个数比为1:1、电子总数为38的化合物，可能是含有共价键的离子化合物5．下列物质互为同分异构体的一组是A．氧气与臭氧B．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3) C．35Cl和37Cl D．火碱与烧碱6．下列说法正确的是A．和是同一种物质B ．和互为同分异构体C ．H 2和D 2互为同素异形体 D ．正丁烷和异丁烷互为同系物 7．下列说法不正确的是( ) A ．6Li 和7Li 互为同位素 B ．淀粉和纤维素互为同分异构体 C ．C 5H 12和C 8H 18一定互为同系物 D ．纳米碳管和金刚石互为同素异形体 8．下列说法不正确．．．的是( ) A ．22||C H OHCHOH C H OH和22|C H OHCH OH 的性质相似，但它们不是同系物B ．4He 是质子数与中子数均为2的核素C ．分子式为4CH 、38C H 、4CH O 、24C H 的有机物均不存在同分异构体D ．60C 和金刚石互为同素异形体，二者均为原子晶体9．有机物A 的分子式为C 5H 10O 3，一定条件下，A 与碳酸氢钠、钠反应均能产生气体，且生成的气体体积比(同温同压)为1：1，则A 的结构最多有( )种(不考虑立体异构)。

高中化学：有机化合物的结构和性质一、碳原子的成键方式1、单键、双键、叁键依据成键两原子间共用电子的对数，可以将共价键分为单键、双键和叁键。

两原子间共用一对电子的共价键称为单键，如C—C、C—O、C—H；两个原子间共用两对电子的共价键称为双键，如C＝C、C＝O；两原子间共用三对电子的共价键称为叁键，如C≡C、C≡N。

甲烷分子为正四面体构型，中心碳原子与4个氢原子形成4个C—H单键，任意两个键之间的夹角都是109.5°。

烷烃分子中的碳原子与其它原子形成4个单键，键角接近109.5o，所以烷烃分子中的碳链是折线型的结构。

乙烯是平面型分子，分子中存在C＝C双键，2个碳原子和4个氢原子共平面。

双键不能转动，双键碳上连接的原子始终与双键共平面，也与碳碳双键周围的氢原子共平面，相邻两个键的键角约为120°。

乙炔是直线型分子，分子中2个碳原子和2个氢原子处于同一条直线上，分子中存在C≡C叁键，相邻键的键角为180°。

形成叁键的碳原子以及与之直接相连的原子共线。

键参数——表征化学键性质的物理量，如键能、键角、键长、键的极性等键长：成键两原子的原子核间的距离。

键角：分子中一个原子与另外两个原子形成的两个共价键之间的夹角。

键能：以共价键结合的气态下的分子，断开单位物质的量的某键时所吸收的能量。

一般键长越短，键能越大，化学键越稳定。

比较各键键能，双键与叁键键能是单键键能的二倍和三倍吗？为什么呢？乙烯和乙炔化学性质活泼，是因为只需要较小的能量就能使双键中的一对共用电子或叁键中的两对共用电子断裂。

双键和叁键中存在容易断裂的不稳定的——π键。

认识σ键、π键和大π键原子轨道重叠形成共价键，“头碰头”式重叠形成σ键，“肩并肩”式重叠形成π键。

σ键比ｓ键比π键重叠程度大，键能高，更稳定。

两个碳原子间形成单键时，总是形成较稳定的σ键，当两个碳原子形成双键或叁键时，受轨道在空间的延展方向的影响，只能有一对成键轨道以“头碰头”式重叠形成σ键，其他轨道只能以“肩并肩”式重叠形成π键。

第2节有机化合物的结构与性质答案：四面体平面直线分子式相同而结构不同同分异构体官能团的位置官能团1．碳原子的成键特点碳元素位于元素周期表的第2周期ⅣA族，碳原子的最外层有4个电子，很难发生电子的得失，因此通常与其他原子以共用电子对的形式形成共价键,达到最外层为8电子的稳定结构。

碳原子的成键特点：(1）四价原则碳原子最外层4个电子,与其他原子结合时应形成4个共用电子对，这就是碳四价原则。

任何有机化合物都满足该原则，这也是指导我们分析有机化合物结构特点的基础。

(2）结合方式的多样性有机化合物结构的另一重要特征是碳原子之间结合方式具有多样性。

可以形成一个共用电子对(即碳碳单键)，其余与氢结合；也可以形成两个共用电子对(即碳碳双键)；还可以形成三个共用电子对(即碳碳叁键)；甚至形成介于单、双键之间的独特的共价键。

另外，碳原子与氢原子只能形成单键，而碳原子与氧原子可形成单键(如醇、醚),也可形成双键（如醛、酮、羧酸、酯等)。

因为碳原子能够与不同种类的原子形成多种共价键,所以有机化合物的种类特别繁多。

【例1】（双选）下列说法中正确的是( )A．碳原子最外层有4个电子,在化学反应中容易失去4个电子形成＋4价碳离子B．碳元素在有机化合物中一般呈现负价态C．碳原子容易与各种元素形成多种离子键,因此有机物种类特别繁多D．碳原子之间可以形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键以及其他一些特殊的碳碳键解析：碳原子最外层有4个电子，不容易发生电子的得失，碳原子容易与其他多种原子形成共用电子对，以共价键的形式存在于有机化合物中，碳原子很少能形成离子键。

碳碳键中有单键、双键、叁键以及苯环中介于单双键之间的特殊的共价键。

答案：BD2．单键、双键和叁键根据成键两原子间共用电子对的数目可以将共价键分为单键、双键和叁键。

（1)单键：两个原子之间共用一对共用电子对的共价键。

例如：乙烷分子中,两个碳原子之间形成的是碳碳单键、碳原子和氢原子之间形成的是碳氢单键：。

第2节有机化合物的结构特点基础巩固一、选择题1．下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是 ( C )A．饱和碳原子不能发生化学反应B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键C．具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键2．键线式可以简明扼要地表示碳氢化合物，键线式为的物质表示的是( C )A．丁烷B．丙烷C．丁烯D．丙烯3．在多数有机物分子里，碳原子与碳原子或碳原子与其他原子相结合时形成的化学键( C )A．只有非极性键B．只有极性键C．有非极性键和极性键D．只有离子键解析：本题考查的是对有机物中碳原子成键方式的理解。

因碳原子有4个价电子，碳原子与碳原子或碳原子与其他原子相结合时形成共价键，碳原子与碳原子之间以非极性键相结合，碳原子与其他原子之间以极性键相结合。

故正确答案为C。

4．利用碳原子的成键特点，分子式为C4H6的物质说法错误的是 ( D )A．分子中含有环和一个碳碳双键B．分子中含有二个碳碳双键C．分子中含有一个碳碳叁键D．分子中含有环和碳碳叁键解析：利用碳原子只能形成4个共价键，H只能形成1个共价键，可以判定D错误。

5．有四种物质：①金刚石、②白磷、③甲烷、④石墨，其中具有正四面体结构的是( A )A．①②③B．①③④C．①②D．②③解析：石墨是一个片层状结构，每一层内为平面正六边形。

6．科学实验表明，在甲烷分子中，4个碳氢键是完全等同的。

下面的4个选项中错误的是 ( A )A．键的方向一致B．键长相等C ．键角相等D ．键能相等解析：甲烷分子是碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点而构成的正四面体结构，分子中的4个C —H 键的键长、键能、键角都完全相同，唯独键的方向不一致。

7．下列化学用语书写正确的是 ( A )A ．甲烷的电子式：B ．丙烯的键线式：C ．乙烯的结构简式：CH 2CH 2D ．乙醇的结构式：解析：丙烯的键线式为，B 错误；乙烯的结构简式为CH 2==CH 2，C 错误；乙醇的结构式为，D 错误。