（必修2）7.1.1 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构 教学设计（1）

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第七章　有机化合物
第一节　化认识有机化合物第1课时　有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构


本节是在中化学有机物常识的规础上，以最简单的有机物——甲烷和最基本的有机物类别——烷烃为例，对有机物结构和性质的一般特点进行介绍，使学生了解有机物和无机物的不同之处，为接下来学习含官能团的烃的衍生物打下基础。
教材以目前已知物质中绝大多数种类都属于有机物的事实，冲击学生头脑中的固有观念，激发学习兴趣。同时，引发学生思考“到底是什么原因造成了有机物的数量如此紧多”，由此引入碳原子成健特点的数学主题。然后以学生熟悉的甲烷为例，应用此前已学习过的化学键知识，介细两个碳原子间的成键方式和多个碳原子间的结合方式，在平面位置关系的层次上给出有机物碳骨架的基本特征。
在此基础上，教材给出甲烷的正四面体结构模型，进一步从空间位置关系的层次深化学生对甲烷和有机物结构的认识。教材在此处的“资科卡片”中给出了使用模型的化学研究方法，还通过其中的插图，结合此前的“思考与讨论”栏目使学生认识到有机物不仅具有立体结构，还可以通过碳原子结合成长链形成更复杂的结构。通过以上铺垫，接下来的“思考与讨论”栏目要求学生应用刚学到的碳原子成键规律和甲城的结构特点，结合插图中的分子结构模型，自行归纳烷烃的组成和结构特点；同时设置问题，引出下文对烷烃、同系物，同分异构体等概念的介绍。教材在这里给出烷经使用天干或汉字数字表示碳原子数的命名基本原则、但根据课程标准的要求，没有给出系境命名法。教学时应注意控制难度，不再继续深化。
在学生初步了解统经和有机物的站构特点之后，教材设置栏目世学生根据生活常识指出一些含规是物质的性质和用途，并由此推调统经可能具有的物理性质和化学性质。在此基础上，再结合用途讲烷烃的燃烧（氧化反定）和高温分解反应，并以甲烷为例，结合演示实验介绍烷经与卤素的取代反应。在本节最后，教材希望学生从“烧烧是其他有机物母体”的高度来认识其结构和性质上的重要意义，通过烷烃的物理、化学性质和取代反应的将征来概括有机物的性质和有机化学反应的特点。


【学习目标】
1、了解有机物中碳原子的成键特点、成键类型及方式。
2、认识甲烷的组成、结构、烷烃的组成及结构。
3、理解同系物、同分异构体的概念，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。
【核心素养】
1、微观探析：从不同角度认识烷烃的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。
2、模型认知：建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。


重点：从物质分类、化学键、有机分子结构的多样性角度辨识和探析有化合物的结构；
难点：同系物、同分异构概念。


多媒体、甲烷分子模型、烷烃分子模型等


【引入】
碳在地壳中的含量很低，但是含有碳元素的有机化合物却分布极广。有机化合物不仅构成了生机勃勃的生命世界，也是燃料、材料、食品和药物的主要来源。
目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物，而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。有机化合物为什么如此繁多？它们的结构和性质具有哪些一般特点？
【讲解】
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷的分子结构
甲烷(CH4)分子中的碳原子以最外层的个电子与个氢原子的电子形成个共价键，电子式为，结构式为。
2.有机化合物中碳原子的成键特点
(1) 键的个数  每个碳原子形成4个共价键
(2) 成键的类型 碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键。


(3) 碳骨架形式  碳原子之间可构成链状结构，也可构成环状结构。


【思考与交流】
请结合下图显示的4个碳原子相互结合的几种方式，分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。


碳原子最外层含4个电子，可以和碳原子及其他原子形成4个共价键，碳原子间可以以单键、双键或三键相结合，也可以形成碳链或碳环等碳骨架。
【资料卡片】
使用模型研究物质结构
将微观的分子结构通过模型呈现出来，便于我们了解分子中原子的结合方式与空间位置关系，获取更多的结构信息。随着现代信息技术的发展，除了实物模型，还可以通过计算机对物质的结构进行模拟和计算。这是人们探索物质结构的重要方法，也是学习化学的直观工具。
【课堂练习】
1.有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是(      )
A.通过两个共价键                         B.通过非极性键
C.形成四对共用电子对                    D.通过离子键和共价键
2.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是(       )


3.已知碳原子可以成4个价键，氢原子可以成1个价键，氧原子可以成2个价键，下列分子式或结构简式书写正确的是(      )
A.CH3                  B.C2H6        C.        
                        D.

【讲解】
二、烷烃
烃：（碳氢化合物）只含有碳、氢两种元素的有机物。


1.烷烃的结构
(1) 甲烷的结构
     通过甲烷的结构式，我们可以知道甲烷分子中原子的连接顺序。那么这些原子有着怎样的空间位置关系呢？

              

    实验数据表明，甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的空间结构。碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C-H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。




【思考与交流】
(1) 与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。


(2) 与同学交流，比较大家写出的丁烷的结构式是否相同，思考产生这种现象的可能原因。
(3) 结合图7-6中的分子结构模型，总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。


烷烃：只含和两种元素，分子中的碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与结合，使碳原子的化合价都达到“”，这样的一类有机化合物称为，也称为烷烃。链状烷烃的通式：________(n≥1)。
链状烷烃的结构特点
(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。
(2)饱和：碳原子剩余价键全部与氢原子相结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，链状烷烃的含氢量最大。
2.同系物
(1) 定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
(2) 同系物的特点：通式相同、结构相似、化学性质相似，分子式不同、组成上相差一个或若干CH2原子团。
【课堂练习】
1、下列物质中属于同系物的是_________。
① CH2=CH-CH3  ② CH4  ③CH3CH2CH3   ④ CH3(CH2)5CH(CH3)CH3  ⑤

【总结】
同系物的判断标准


说明　①同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同。
②同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。
③同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
【讲解】
3.烷烃的命名——习惯命名法
(1)  1-10个C原子的直链烷烃: 称为 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸  烷
(2) 11个C原子以上的直链烷烃：如:C11H24  称为十一烷
(3) 带支链的烷烃:用正、异、新表示




正戊烷                          异戊烷                        新戊烷
无支链                         带一支链                      带两支链
【思考与交流】
       正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式、分子结构是否相同？它们是否为同一种物质？


正戊烷                          异戊烷                        新戊烷
无支链                         带一支链                      带两支链
它们的分子式相同（C5H12），但分子结构不同，属于不同的分子。
【讲解】
4.同分异构现象和同分异构体
(1) 同分异构体现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构体现象。
(2) 同分异构体：具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。
如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。


正丁烷和异丁烷的某些物理性质



   

(3) 同分异构体性质:
物理性质：支链越多，熔沸点密度。
化学性质：不一定相同
【课堂练习】
1．以下结构表示的物质中是烷烃的是(　　)
A．CH3OH
B．CH2=CH2


2．下列说法正确的是(　　)
A．凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物
B．两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物互称为同分异构体
3．下列分子只表示一种物质的是(　　)
A．C3H7Cl                  B．C3H8            C．C5H12                  D．C4H10
4．有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3  ②CH3CH2CH2CH2CH3　③CH3CH2CH2CH2CH2CH3


其中，属于同系物的是________；属于同分异构体的是______；属于同种物质的是________。
A．①②       B．②③    C．③④⑤⑥⑦          D．①③        E．③④⑤⑦  F．④⑥
5．写出下列烷烃的分子式
(1)同温同压下，烷烃的蒸气密度是H2的43倍：______。
(2)分子中含有22个共价键的烷烃：________。
(3)分子中含有30个氢原子的烷烃：________。
(4)室温下相对分子质量最大的直链气态烷烃：______。


本节教材中出现的新概念较多，有机物结构和性质的特点与无机物相比也存在巨大类异。为了让学生顺利地接受这些内容，应该通过大最示意图直观地微观格构，并在栏目中使用了分子结构模型，促使学生对有机物结构的认识从平面层次上升到立体层次，由实物模型转化为头脑中的思维模型。培养学生的学科核心素养。