1.2.1 碳原子的成键方式 学案(含答案)
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1、第第 2 节节 有机化合物的结构与性质有机化合物的结构与性质 第第 1 课时课时 碳原子的成键方式碳原子的成键方式 核心素养发展目标 1.宏观辨识与微观探析:了解碳原子的成键特点和成键方式的多样性, 理解有机物分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布,了解有机物分子的不 同表示方法。2.证据推理与模型认知:通过有机物分子的结构模型,建立对有机物分子的直 观认识,建立根据碳原子的成键方式分析有机物分子空间构型的思维模型。 一、碳原子的成键方式 1碳原子的结构特点和成键方式 2极性键和非极性键 (1)极性键:不同种元素的原子之间形成的共用电子对偏向吸引电子能力较强的一方的共价 键。 (2
2、)非极性键:同种元素的原子之间形成的共用电子对不偏向任何一方的共价键。 例 1 (2018 湖北襄阳高二期中)目前已知化合物中数量、品种最多的是碳的化合物,下列关 于其原因的叙述中不正确的是( ) A碳原子之间、碳原子与其他原子(如氢原子)之间都可以形成 4 个共价键 B碳原子性质活泼,可以与多种元素原子形成共价键 C碳原子之间既可以形成稳定的单键,又可以形成双键和叁键 D多个碳原子可以形成长度不同的链及环,且链、环之间又可以相互结合 【考点】 碳原子的成键方式 【题点】 碳原子结构与成键方式 答案 B 解析 碳原子最外层有 4 个电子, 碳原子与碳原子、 其他原子形成 4 个共价键达到稳定结
3、构, 故 A 正确; 碳原子性质不活泼, 不容易得失电子, 易通过共用电子对形成共价键, 故 B 错误; 碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成双键和叁键,故 C 正确;多个碳原 子可以形成长度不同的链及环,且链、环之间又可以相互结合,故 D 正确。 碳原子与碳原子或其他原子之间形成 4 个共价键。其中与 4 个原子或原子团相连形成 4 个单 键的碳原子为饱和碳原子,否则为不饱和碳原子。 例 2 (2018 青岛月考)下列化学式对应的结构式从成键情况看不合理的是( ) 【考点】 碳原子的成键方式 【题点】 碳原子结构与成键方式 答案 D 规律总结有机物中原子的价键特点 原子最外层缺
4、几个电子达到 8 电子稳定结构就最多形成几个共价键:氢(2e 稳定结构)、氟、 氯、溴、碘为一价,氧、硫为二价,氮、磷、砷为三价,碳、硅为四价。 例 3 已知下列物质: CH4 CHCH CH2=CH2 CCl4 其 中 , 只 含 有 极 性 键 的 是 _ , 既 含 有 极 性 键 又 含 有 非 极 性 键 的 是 _;既含单键又含双键的是_。 【考点】 碳原子的成键方式 【题点】 极性键与非极性键的判断 答案 解析 CH4中只含有CH键, CH键为极性键; CHCH中含有CC键(非极性键)与CH 键(极性键);CH2=CH2中含有非极性键键和极性键 CH 键;苯中碳和碳之间是 非极性
5、键,CH 键是极性键;CCl4中只含有极性键 CCl 键。 方法规律 极性键是不同种元素原子之间形成的共价键;非极性键是同种元素原子之间形成的共价键。 二、碳原子成键方式与分子空间构型和性质 1碳原子成键方式与分子空间构型 (1)单键、双键和叁键与空间构型 碳碳单键 碳碳双键 碳碳叁键 表示方式 CC 成键方式 1 个碳原子与周围 4 个原子成键;碳碳之 间共用 1 对电子 1 个碳原子与周围 3 个原 子成键;碳碳之间共用 2 对电子 1 个碳原子与周围 2 个 原子成键;碳碳之间共 用 3 对电子 键角 109.5 120 180 空间构型 碳原子与其他 4 个原 子形成四面体结构 双键碳
6、原子及与之相连 的原子处于同一平面上 叁键碳原子及与之相连 的原子处于同一直线上 (2)常见典型分子的空间构型 甲烷 甲烷分子为正四面体形结构。甲基上的四个原子不共面。 乙烯 乙烯分子为平面形结构。 乙烯分子中双键碳原子和与之相连的 4 个氢原子在同一平面上。 烯烃分子中双键碳原子和与双键碳原子 直接相连的 4 个原子在同一平面上。 乙炔 乙炔分子为直线形结构。 乙炔分子中叁键碳原子和与之相连的 2 个氢原子在同一直线上。 炔烃中叁键碳原子和与叁键碳原子直接相连的 2 个原子在同一直线上。 苯 苯分子为平面形结构。 苯分子中 6 个碳原子与 6 个氢原子 在同一平面上。 芳香烃中苯环上的 6
7、个碳原子和与其 直接相连的 6 个原子一定在同一平面上。 2碳原子的成键方式与分子性质 碳碳单键 碳碳双键 碳碳叁键 键能 347 kJ mol 1 614 kJ mol 1 839 kJ mol 1 键长 0.154 nm 0.134 nm 0.121 nm 稳定性 稳定 一个键较另一 个键易断裂 两个键较另一 个键易断裂 溴的 CCl4溶液 不反应 加成反应 加成反应 酸性 KMnO4溶液 不反应 氧化反应 氧化反应 许多有机物的分子构型,实际上是甲烷、乙烯、乙炔、苯等典型分子构型的组合。当某分子 中的氢原子被其他原子代替时,该原子的空间位置不变。 苯分子中的碳碳键既非单键、也非双键,而是
8、介于两者之间的一种特殊的键。故苯的性质与 烷烃、乙烯、乙炔不同。 例 4 (2018 三亚模拟)某烃结构简式为有关其结构说法正 确的是( ) A所有原子可能在同一平面上 B所有原子可能在同一条直线上 C所有氢原子可能在同一平面上 D所有碳原子可能在同一平面上 【考点】 碳原子成键方式与分子空间构型 【题点】 烃分子原子共线共面分析 答案 D 解析 该烃的结构简式可以写为。因为CH3中的四个原子既不在同一直 线上,也不在同一平面上,故 A、B 错;CH3上的 3 个氢原子中,最多只有一个与其余原 子共面,C 错;如图所示,所有碳原子可能共平面,D 对。 思维启迪 能从物质的微观层面理解碳原子的成
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