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基礎(chǔ)課時13　碳原子的成鍵特點　烷烴的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.理解有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,知道有機(jī)化合物分子具有的空間結(jié)構(gòu)。2.以甲烷的空間架構(gòu)為例認(rèn)識烷烴的組成及結(jié)構(gòu)特點,了解有機(jī)物化合物的多種表示方法。
一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
(一)知識梳理
1.碳原子的成鍵特點
碳原子結(jié)構(gòu)示意圖為,電子式為··,其最外層　　　　個電子,不易　　　　　　或　　　　電子而形成陽離子或陰離子,易通過　　　　與碳原子或其他非金屬原子相結(jié)合。
2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
(1)有機(jī)化合物中碳原子間的成鍵方式多樣
有機(jī)化合物中的每個碳原子不僅能與其他原子形成4個共價鍵,而且碳原子與碳原子之間也能形成共價鍵。可以形成　　　　　　()、碳碳雙鍵(　　　　　　)或碳碳三鍵(　　　　　　)。
(2)有機(jī)化合物的碳骨架類型多樣
多個碳原子之間可以結(jié)合成　　　　　　,也可以結(jié)合成　　　　　　,構(gòu)成有機(jī)物鏈狀或環(huán)狀的碳骨架。如下圖:
(3)有機(jī)化合物的多樣性
①有機(jī)物分子可能只含有一個或幾個碳原子,也可能含有　　　　　　個碳原子。
②含有相同碳原子數(shù)的有機(jī)物分子,因為碳原子間　　　　　　或　　　　　　的不同而具有多種結(jié)構(gòu)。
(二)歸納總結(jié)
1.有機(jī)化合物中碳原子的連接方式如圖(圖中小球代表碳原子),碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合。
根據(jù)成鍵特點,各有機(jī)化合物的分子式分別為C4H10、C4H8、 C4H10、C4H6、 C4H8、C4H8、 C4H6、C4H8。
2.兩種有機(jī)物的碳骨架如圖所示。
已知它們結(jié)構(gòu)中的碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合,則棱晶烷的分子式為C6H6,立方烷的分子式為C8H8。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.有人認(rèn)為目前已知化合物中數(shù)量最多的是有機(jī)化合物,下列關(guān)于其原因的敘述中不正確的是 (　　)
A.碳原子既可以跟自身,又可以跟其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵
B.碳原子性質(zhì)活潑,可以跟多數(shù)元素原子形成共價鍵
C.碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵,又可以形成穩(wěn)定的雙鍵和三鍵
D.多個碳原子可以形成長度不同的鏈、支鏈及環(huán),且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合
2.碳原子的不同結(jié)合方式使得有機(jī)物種類繁多,下列碳原子的結(jié)合方式中錯誤的是 (　　)
3.下列化學(xué)式及結(jié)構(gòu)式中,從成鍵情況看不合理的是 (　　)
A.CH3N　
B.CH4Si　
C.CH2OS　
D.CH4S　
二、烷烴的結(jié)構(gòu)
(一)知識梳理
1.甲烷的結(jié)構(gòu)
(1)甲烷的分子結(jié)構(gòu)
分子中的碳原子以最外層的　　　　　個電子分別與　　　　　個氫原子的電子形成4個　　　　共價鍵,分子式:　　　　,電子式為,結(jié)構(gòu)式為　　　　　　。
(2)甲烷的結(jié)構(gòu)特點
甲烷的空間結(jié)構(gòu)為　　　　形,碳原子位于正四面體的　　　　,4個氫原子分別位于　　　　。分子中的4個C—H的長度和強度　　　　,相互之間的夾角　　　　。
分子結(jié)構(gòu)示意圖:,球棍模型為,空間填充模型為。
2.烷烴的結(jié)構(gòu)
(1)烷烴的定義
只含有　　　　和　　　　兩種元素,分子中的碳原子之間都以　　　　結(jié)合,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使碳原子的化合價都達(dá)到“飽和”。這樣的一類有機(jī)化合物稱為飽和烴,也稱為　　　　。
(2)烷烴的習(xí)慣命名(n表示分子中碳原子個數(shù))
①碳原子數(shù)n不同
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲 烷 乙 烷 丙 烷 丁 烷 戊 烷 己 烷 庚 烷 辛 烷 壬 烷 癸 烷
n>10 用漢字?jǐn)?shù)字代表,如C11H24:十一烷
②碳原子數(shù)n相同,結(jié)構(gòu)不同時:用正、異、新表示。如C4的兩種分子的命名,無支鏈時,CH3CH2CH2CH3命名為　　　　;有支鏈時,CH3CH(CH3)CH3命名為　　　　。
(二)互動探究
部分烷烴的結(jié)構(gòu)如下表:
烷烴 乙烷 丙烷 正丁烷
分子式
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)簡式
球棍模型
【問題討論】
問題1　完成表格中對應(yīng)填空
分子式
結(jié)構(gòu)簡式
問題2　分析表中烷烴的結(jié)構(gòu)式和分子式,你能歸納這類有機(jī)物分子式的通式嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　結(jié)合表中分子結(jié)構(gòu)模型,你能總結(jié)烷烴的組成和分子結(jié)構(gòu)特點嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】　有機(jī)物的表示方法
種類 實例 含義
CH4 用元素符號表示物質(zhì)分子組成的式子,可反映一個分子中原子的種類和數(shù)目
乙烷(C2H6)的最簡式為CH3 ①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡整數(shù)比的式子; ②由最簡式可求最簡式量
H︰︰H 用小黑點等記號代替電子,表示原子最外層電子成鍵情況的式子
①能反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu); ②表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子,但不表示空間結(jié)構(gòu)
CH3CH3 將結(jié)構(gòu)式中碳碳單鍵、碳?xì)滏I等短線省略后得到的式子即為結(jié)構(gòu)簡式,它比結(jié)構(gòu)式書寫簡單,比較常用,是結(jié)構(gòu)式的簡便寫法,著重突出結(jié)構(gòu)特點(官能團(tuán))
正丁烷 () 省略碳、氫元素符號,用線段或折線表示分子中鍵的連接情況的式子
小球表示原子,小棍表示價鍵,用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)(立體形狀)
①用不同體積的小球表示不同大小的原子 ②用于表示分子中各原子的相對大小和結(jié)合順序
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有關(guān)化學(xué)用語正確的是 (　　)
A.乙烷分子的電子式:H︰︰H
B.丙烷分子的空間填充模型:
C.甲烷分子的球棍模型:
D.丙烷的分子式:CH3CH2CH3
2.下面是4個碳原子相互結(jié)合的6種方式(氫原子沒有畫出),其中符合通式CnH2n+2的是 (　　)
A.②③ B.①⑤
C.②③④ D.①⑤⑥
3.下列物質(zhì)中,一定屬于烷烴的是 (　　)
A.C3H8 B.C4H8
C.C5H8 D.C7H8
:課后完成　第七章　基礎(chǔ)課時13(共54張PPT)
第一節(jié)　認(rèn)識有機(jī)化合物
基礎(chǔ)課時 　碳原子的成鍵特點　烷烴的結(jié)構(gòu)
13
第七章
有機(jī)化合物
1.理解有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,知道有機(jī)化合物分子具有的空間結(jié)構(gòu)。2.以甲烷的空間架構(gòu)為例認(rèn)識烷烴的組成及結(jié)構(gòu)特點,了解有機(jī)物化合物的多種表示方法。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
二、烷烴的結(jié)構(gòu)
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓(xùn)練
一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
對點訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.碳原子的成鍵特點
碳原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ,電子式為··,其最外層____個電子,不易______或______電子而形成陽離子或陰離子,易通過________與碳原子或其他非金屬原子相結(jié)合。
4
失去
得到
共價鍵
2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
—C≡C—
(2)有機(jī)化合物的碳骨架類型多樣
多個碳原子之間可以結(jié)合成______,也可以結(jié)合成______ ,構(gòu)成有機(jī)物鏈狀或環(huán)狀的碳骨架。如下圖:
碳鏈
碳環(huán)
(3)有機(jī)化合物的多樣性
①有機(jī)物分子可能只含有一個或幾個碳原子,也可能含有__________個碳原子。
②含有相同碳原子數(shù)的有機(jī)物分子,因為碳原子間__________或________的不同而具有多種結(jié)構(gòu)。
成千上萬
成鍵方式
碳骨架
(二)歸納總結(jié)
1.有機(jī)化合物中碳原子的連接方式如圖(圖中小球代表碳原子),碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合。
根據(jù)成鍵特點,各有機(jī)化合物的分子式分別為C4H10、C4H8、 C4H10、C4H6、 C4H8、C4H8、 C4H6、C4H8。
2.兩種有機(jī)物的碳骨架如圖所示。
已知它們結(jié)構(gòu)中的碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合,則棱晶烷的分子式為C6H6,立方烷的分子式為C8H8。
1.有人認(rèn)為目前已知化合物中數(shù)量最多的是有機(jī)化合物,下列關(guān)于其原因的敘述中不正確的是 (　　)
A.碳原子既可以跟自身,又可以跟其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵
B.碳原子性質(zhì)活潑,可以跟多數(shù)元素原子形成共價鍵
C.碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵,又可以形成穩(wěn)定的雙鍵和三鍵
D.多個碳原子可以形成長度不同的鏈、支鏈及環(huán),且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合
B
解析　碳原子最外層有4個電子,碳原子與碳原子、其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu);碳原子之間成鍵方式具有多樣性,碳原子與碳原子之間不僅可以形成共價單鍵,還可以形成雙鍵、三鍵,不僅可以形成碳鏈還可以形成碳環(huán);多個碳原子可以形成長度不同的鏈、支鏈及環(huán),且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合。
2.碳原子的不同結(jié)合方式使得有機(jī)物種類繁多,下列碳原子的結(jié)合方式中錯誤的是 (　　)
解析　在有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)中,1個C要連有4個鍵,其中碳碳雙鍵屬于2個鍵,碳碳三鍵屬于3個鍵,C—H往往省略掉。所以,當(dāng)給出的結(jié)構(gòu)中,如果1個C周圍的鍵少于4個,則要由C—H鍵補足至4個;如果多于4個,則一定不合理。A項,該物質(zhì)是正丁烷,圖中省略了C—H鍵;B項,該物質(zhì)是異丁烷,圖中省略了C—H鍵;C項,圖中有1個C周圍連有5個鍵(2個單鍵和1個三鍵),不合理;D項,該物質(zhì)是環(huán)丁烷,圖中省略了C—H鍵。
C
3.下列化學(xué)式及結(jié)構(gòu)式中,從成鍵情況看不合理的是 (　　)
B
解析　C、Si能形成4個共價鍵,N能形成3個共價鍵,而O、S能形成2個共價鍵,由此可以看出B中物質(zhì)C、Si成鍵不合理。
二、烷烴的結(jié)構(gòu)
對點訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.甲烷的結(jié)構(gòu)
4
4
C—H
CH4
(2)甲烷的結(jié)構(gòu)特點
甲烷的空間結(jié)構(gòu)為__________形,碳原子位于正四面體的______,4個氫原子分別位于__________。分子中的4個C—H的長度和強度______,相互之間的夾角______。
正四面體
中心
4個頂點
相同
相等
2.烷烴的結(jié)構(gòu)
(1)烷烴的定義
只含有____和____兩種元素,分子中的碳原子之間都以______結(jié)合,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使碳原子的化合價都達(dá)到“飽和”。這樣的一類有機(jī)化合物稱為飽和烴,也稱為______。
碳
氫
單鍵
烷烴
(2)烷烴的習(xí)慣命名(n表示分子中碳原子個數(shù))
①碳原子數(shù)n不同
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 用漢字?jǐn)?shù)字代表,如C11H24:十一烷
②碳原子數(shù)n相同,結(jié)構(gòu)不同時:用正、異、新表示。如C4的兩種分子的命名,無支鏈時,CH3CH2CH2CH3命名為________;有支鏈時,CH3CH(CH3)CH3命名為__________。
正丁烷
異丁烷
(二)互動探究
部分烷烴的結(jié)構(gòu)如下表:
【問題討論】
問題1　完成表格中對應(yīng)填空
提示
分子式 C2H6 C3H8 C4H10
結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
問題2　分析表中烷烴的結(jié)構(gòu)式和分子式,你能歸納這類有機(jī)物分子式的通式嗎
提示　CnH2n+2(n≥1)。
問題3　結(jié)合表中分子結(jié)構(gòu)模型,你能總結(jié)烷烴的組成和分子結(jié)構(gòu)特點嗎
提示　烷烴中碳原子間以單鍵相連,碳原子的其余價鍵均與氫原子相連,每個碳原子都與其他原子形成四面體結(jié)構(gòu),鏈狀烷烴中碳原子結(jié)合成鏈狀,鏈狀不是直線狀,而是呈鋸齒狀,鏈上還可分出支鏈。
【探究歸納】　有機(jī)物的表示方法
種類 實例 含義
分子式 CH4 用元素符號表示物質(zhì)分子組成的式子,可反映一個分子中原子的種類和數(shù)目
最簡式 乙烷(C2H6)的最簡式為CH3 ①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡整數(shù)比的式子;
②由最簡式可求最簡式量
電子式 H︰︰H 用小黑點等記號代替電子,表示原子最外層電子成鍵情況的式子
種類 實例 含義
球棍 模型 小球表示原子,小棍表示價鍵,用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)(立體形狀)
空間填充模型 ①用不同體積的小球表示不同大小的原子
②用于表示分子中各原子的相對大小和結(jié)合順序
1.下列有關(guān)化學(xué)用語正確的是 (　　)
A
解析　A項,乙烷中每個碳原子形成4對共用電子對,一個氫原子形成一對共用電子對;B項,為丙烷的球棍模型;C項,為甲烷的空間填充模型;D項,丙烷的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,分子式是C3H8。
2.下面是4個碳原子相互結(jié)合的6種方式(氫原子沒有畫出),其中符合通式CnH2n+2的是 (　　)
A.②③ B.①⑤
C.②③④ D.①⑤⑥
解析　符合通式CnH2n+2的是鏈狀烷烴,鏈狀烷烴不含雙鍵和碳環(huán);①⑤不含雙鍵和碳環(huán),屬于鏈狀烷烴,②③④含有雙鍵,⑥含有碳環(huán)。
B
3.下列物質(zhì)中,一定屬于烷烴的是 (　　)
A.C3H8 B.C4H8
C.C5H8 D.C7H8
解析　烷烴的通式為CnH2n+2,所以分子式為C3H8的物質(zhì)屬于烷烴。
A
課后鞏固訓(xùn)練
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
1.有關(guān)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,下列說法錯誤的是(　　)
A.碳原子最外層有4個電子,每個碳原子形成4個價鍵
B.碳原子間只能形成碳鏈,不能形成碳環(huán)
C.含5個碳原子的烷烴最多可以形成4個碳碳單鍵
D.在正丁烷分子中,4個碳原子形成的碳鏈為鋸齒形,不為直線形
B
解析　碳原子間可以形成碳鏈,也可以形成碳環(huán),B項錯誤。
2.下列以碳為骨架的烴分子模型圖中,含碳碳雙鍵的是 (　　)
解析　只有B項中含有碳碳雙鍵,其他選項均為碳碳單鍵。
B
3.有關(guān)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,下列說法錯誤的是 (　　)
A.全部通過非極性鍵結(jié)合
B.在CH4分子中,四個碳?xì)涔矁r鍵的長度和強度均相同
C.含有兩個C原子和兩個H原子的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H
D.形成碳碳雙鍵的兩個碳原子共用2對電子
解析　A項,碳原子與其他原子形成的化學(xué)鍵為極性鍵;B項,CH4分子由碳?xì)滏I組成,共價鍵的長度和強度均相同;C項,根據(jù)碳原子最外層只有四個電子,能形成四對共用電子對,若只有兩個氫原子,則只能和氫原子形成兩對共用電子對,因此碳碳原子形成碳碳三鍵;D項,形成碳碳雙鍵的兩個碳原子共用2對電子。
A
4.如圖是某烷烴分子的球棍模型圖,圖中大、小“球”表示兩種元素的原子,“棍”表示化學(xué)鍵。其結(jié)構(gòu)簡式是 (　　)
A.CH3CH3 B.CH3CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH3 D.CH2CH3CH4
解析　根據(jù)分子球棍模型,大球是碳原子、小球是氫原子,該有機(jī)物是丙烷,結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,故B正確。
B
(二)烷烴的結(jié)構(gòu)
5.如圖所示均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),下列說法錯誤的是(　　)
A.Ⅰ將各原子看成了質(zhì)點,為空間結(jié)構(gòu)示意圖
B.Ⅱ為電子式,表示甲烷分子中有8個電子
C.Ⅲ為球棍模型,棍代表甲烷分子內(nèi)含有的共價鍵
D.Ⅳ為空間填充模型,能表示甲烷的空間結(jié)構(gòu)及各原子的相對大小
B
解析　Ⅱ表示電子式,但略去了碳原子的內(nèi)層電子,甲烷分子中應(yīng)含有10個電子。
6.下列關(guān)于烷烴的敘述正確的是 (　　)
A.正丁烷分子中所有的碳原子均在同一直線上
B.烷烴分子中都含有C—C鍵
C.只含單鍵的烴一定是飽和鏈烴
D.含有C—C鍵的鏈烴不一定是烷烴
解析　A項,由碳原子的成鍵方式和鍵角特征可知,正丁烷碳鏈為鋸齒狀,因此正丁烷中的碳原子不在同一直線上;B項,甲烷分子中只有一個碳原子,無法形成C—C鍵;C項,環(huán)烷烴也只含單鍵,但它不是鏈烴,而是環(huán)狀烴;D項,含有C—C鍵的鏈烴不一定是烷烴,如很多烴分子中除了含有碳碳單鍵,還可能含有碳碳雙鍵或碳碳三鍵。
D
A.均能用通式CnH2n+2來表示
B.與所有烷烴互為同素異形體
C.它們都是烷烴,結(jié)構(gòu)中都既有極性共價鍵又有非極性共價鍵
D.都是平面形分子,所有原子都處于同一平面內(nèi)
解析　B項,同素異形體的研究對象為單質(zhì);C項,CH4分子中只有極性鍵,沒有非極性鍵。
A
8.在有機(jī)物中有一大類物質(zhì)叫做烷烴。其中CH4為甲烷,C2H6為乙烷,C3H8為丙烷,C4H10為丁烷……。含有8個碳原子的烷烴分子式為 (　　)
A.C8H14 B.C8H16
C.C8H18 D.C8H20
解析　比較CH4、C2H6、C3H8、C4H10中C、H原子個數(shù)的變化,每增加1個C原子,則同時增加2個H原子,由此可推得鏈狀烷烴的通式為CnH2n+2。則含有8個碳原子的烷烴分子式為C8H2×8+2,即為C8H18。
C
9.如圖1是利用碳原子、氫原子模型搭建的某有機(jī)物的球棍模型,回答以下問題:
(1)該物質(zhì)的分子式是　　　　　　,結(jié)構(gòu)簡式是　　　　　　。
(2)該分子中,碳原子形成的化學(xué)鍵有(填字母序號)　　　　。
a.碳碳單鍵　b.碳碳雙鍵　c.碳?xì)滏I
(3)某同學(xué)拼出的球棍模型如圖2,該結(jié)構(gòu)中碳原子形成的共價鍵數(shù)目不正確。請從原子結(jié)構(gòu)角度解釋碳原子應(yīng)形成4個共價鍵的原因
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
C2H6
CH3CH3
ac
碳原子最外層有4個電子,則應(yīng)形成4對共用電子對,達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即應(yīng)該形成4條共價鍵
D
解析　 (1)由圖中模型可知:該有機(jī)物的分子中含有2個C原子和6個H原子,故其分子式為C2H6,每個C原子與3個H原子形成3個C—H鍵,兩個C原子之間形成C—C單鍵,其結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH3;(2)由圖可知,該有機(jī)物中含有碳碳單鍵、碳?xì)鋯捂I,故合理選項是ac;(3)從原子結(jié)構(gòu)角度解釋碳原子應(yīng)形成4個共價鍵的原因是碳最外層有4個電子,則應(yīng)形成4對共用電子對,使C原子達(dá)到最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即應(yīng)該形成4條共價鍵。(4)最能反映甲烷真實存在狀況的是甲烷的空間填充模型。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.下列有關(guān)化學(xué)用語或模型正確的是(　　)
A.中子數(shù)為10的氧原子O
B.Mg2+的離子結(jié)構(gòu)示意圖:
C.甲烷分子的球棍模型:
D.丙烷的分子式:C3H8
D
11.如圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖,下列說法正確的是 (　　)
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)
B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)
C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵
D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)不同,性質(zhì)不同
B
解析　A項,CH4、CCl4是正四面體結(jié)構(gòu) ,但CH3Cl不是正四面體結(jié)構(gòu);B項,CH4、CCl4分子中的四個鍵的鍵長分別相同,它們都是正四面體結(jié)構(gòu);C項,CH4和CCl4中的化學(xué)鍵都是由不同元素的原子形成,所以均為極性鍵;D項,CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同,但由于構(gòu)成共價鍵的元素不同,所以性質(zhì)不同。
12.據(jù)報道,近年來發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子,其分子模型如圖所示(圖中球與球之間的連線代表化學(xué)鍵,如單鍵、雙鍵、三鍵等,顏色相同的球表示同一種原子)。
下列對該物質(zhì)的說法中不正確的是 (　　)
A.①處的化學(xué)鍵表示碳碳三鍵
B.②處的化學(xué)鍵表示碳碳單鍵
C.③處的原子可能是氯原子或氟原子
D.此星際分子不屬于烴類
C
解析　該分子為有機(jī)物,有機(jī)物分子中碳原子形成了4個共價鍵,從左邊氫原子開始推斷,第一個碳碳鍵為碳碳三鍵,第二個碳碳鍵為單鍵,第三個為三鍵,同理可推出①為碳碳三鍵,②為碳碳單鍵,③與其相連的碳應(yīng)該為三鍵,即結(jié)構(gòu)簡式為HC≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡ ,據(jù)此進(jìn)行判斷。A項,①處的鍵為碳碳三鍵;B項,②處的鍵為碳碳單鍵;C項,③原子形成的鍵為三鍵,所以不可能為氯原子或氟原子;D項,顏色相同的球表示同一種原子,說明有3種原子,不屬于烴類。
13.下列選項中說法不正確的是 (　　)
①CH4　②石墨　③C3H8　④氕、氘、氚 ⑤CH3CH2CH2Cl　⑥C60　
⑦CH3CH2CH3 ⑧CH2ClCH2CH3
A.互為同素異形體的是②⑥
B.互為同位素的是④
C.屬于烷烴的是①③⑤
D.屬于同種物質(zhì)的是③⑦、⑤⑧
C
解析　石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì),互為同素異形體,故A正確;氕、氘、氚是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子,互為同位素,故B正確;CH4、C3H8、CH3CH2CH3只含碳、氫兩種元素,屬于烷烴,CH3CH2CH2Cl由碳、氫、氯三種元素組成,不屬于烷烴,故C錯誤;C3H8的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,CH3CH2CH2Cl、CH2ClCH2CH3結(jié)構(gòu)相同,③⑦、⑤⑧屬于同種物質(zhì),故D正確。
14.只含有碳、氫兩種元素的有機(jī)物屬于烴類。下列是一些烴的結(jié)構(gòu)式:
(1)已知:“C—C、C==C、C≡C”分別表示碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵。烴分子中碳原子能形成　　　個鍵(雙鍵可看成2個鍵,三鍵可看成3個鍵)。
4
解析　(1)由于C原子價電子數(shù)目是4,所以烴分子中碳原子能形成4個鍵;
(2)有機(jī)物甲、乙中碳原子間的成鍵方式如圖所示,碳原子未達(dá)到最大鍵數(shù)的,都與氫原子成鍵。請補充完整甲、乙的結(jié)構(gòu)式。
甲: 　　　　　　　　　　　　;
乙:C—C==C—C　　　　　　　　　　　　。
(3)烴分子中碳碳原子間均是形成單鍵,且分子為鏈狀,這樣的烴稱為鏈狀烷烴。(a)、(b)、(c)、(d)均是鏈狀烷烴。請根據(jù)鏈狀烷烴的結(jié)構(gòu)特點,推理6個碳原子的鏈狀烷烴的分子式:　　　　　。含n個碳原子的鏈狀烷烴,其氫原子數(shù)為_________ (用含n的代數(shù)式表示)。
(4)已知甲烷分子中四個氫原子所處的化學(xué)環(huán)境完全相同,據(jù)此推測其結(jié)構(gòu)有平面四邊形和正四面體形兩種可能,如下圖所示。已知CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu),則可知甲烷分子應(yīng)為　　　　　　形。
C6H14
2n+2
正四面體
解析　(3)烴分子中含有6個碳原子的鏈狀烷烴結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH2CH2CH2CH3,也可寫為CH3(CH2)4CH3,所以含有6個C原子的烷烴分子式為C6H14;根據(jù)分子中H原子數(shù)目與C原子數(shù)目關(guān)系可知:若是含n個碳原子的鏈狀烷烴,其氫原子數(shù)為2n+2;(4)若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),則其中的2個H原子被Cl原子取代產(chǎn)生的物質(zhì)CH2Cl2就會有2種結(jié)構(gòu):2個Cl原子在相鄰位置,夾角是90°;及2個Cl原子在相對位置,夾角是180°,但事實上CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu),這說明CH4是正四面體形結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)課時13　碳原子的成鍵特點　烷烴的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.理解有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,知道有機(jī)化合物分子具有的空間結(jié)構(gòu)。2.以甲烷的空間架構(gòu)為例認(rèn)識烷烴的組成及結(jié)構(gòu)特點,了解有機(jī)物化合物的多種表示方法。
一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
(一)知識梳理
1.碳原子的成鍵特點
碳原子結(jié)構(gòu)示意圖為,電子式為··,其最外層4個電子,不易失去或得到電子而形成陽離子或陰離子,易通過共價鍵與碳原子或其他非金屬原子相結(jié)合。
2.有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
(1)有機(jī)化合物中碳原子間的成鍵方式多樣
有機(jī)化合物中的每個碳原子不僅能與其他原子形成4個共價鍵,而且碳原子與碳原子之間也能形成共價鍵。可以形成碳碳單鍵()、碳碳雙鍵()或碳碳三鍵(—C≡C—)。
(2)有機(jī)化合物的碳骨架類型多樣
多個碳原子之間可以結(jié)合成碳鏈,也可以結(jié)合成碳環(huán) ,構(gòu)成有機(jī)物鏈狀或環(huán)狀的碳骨架。如下圖:
(3)有機(jī)化合物的多樣性
①有機(jī)物分子可能只含有一個或幾個碳原子,也可能含有成千上萬個碳原子。
②含有相同碳原子數(shù)的有機(jī)物分子,因為碳原子間成鍵方式或碳骨架的不同而具有多種結(jié)構(gòu)。
(二)歸納總結(jié)
1.有機(jī)化合物中碳原子的連接方式如圖(圖中小球代表碳原子),碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合。
根據(jù)成鍵特點,各有機(jī)化合物的分子式分別為C4H10、C4H8、 C4H10、C4H6、 C4H8、C4H8、 C4H6、C4H8。
2.兩種有機(jī)物的碳骨架如圖所示。
已知它們結(jié)構(gòu)中的碳原子余下的價鍵均與氫原子結(jié)合,則棱晶烷的分子式為C6H6,立方烷的分子式為C8H8。
1.有人認(rèn)為目前已知化合物中數(shù)量最多的是有機(jī)化合物,下列關(guān)于其原因的敘述中不正確的是 (　　)
A.碳原子既可以跟自身,又可以跟其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵
B.碳原子性質(zhì)活潑,可以跟多數(shù)元素原子形成共價鍵
C.碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵,又可以形成穩(wěn)定的雙鍵和三鍵
D.多個碳原子可以形成長度不同的鏈、支鏈及環(huán),且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合
答案　B
解析　碳原子最外層有4個電子,碳原子與碳原子、其他原子(如氫原子)形成4個共價鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu);碳原子之間成鍵方式具有多樣性,碳原子與碳原子之間不僅可以形成共價單鍵,還可以形成雙鍵、三鍵,不僅可以形成碳鏈還可以形成碳環(huán);多個碳原子可以形成長度不同的鏈、支鏈及環(huán),且鏈、環(huán)之間又可以相互結(jié)合。
2.碳原子的不同結(jié)合方式使得有機(jī)物種類繁多,下列碳原子的結(jié)合方式中錯誤的是 (　　)
答案　C
解析　在有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)中,1個C要連有4個鍵,其中碳碳雙鍵屬于2個鍵,碳碳三鍵屬于3個鍵,C—H往往省略掉。所以,當(dāng)給出的結(jié)構(gòu)中,如果1個C周圍的鍵少于4個,則要由C—H鍵補足至4個;如果多于4個,則一定不合理。A項,該物質(zhì)是正丁烷,圖中省略了C—H鍵;B項,該物質(zhì)是異丁烷,圖中省略了C—H鍵;C項,圖中有1個C周圍連有5個鍵(2個單鍵和1個三鍵),不合理;D項,該物質(zhì)是環(huán)丁烷,圖中省略了C—H鍵。
3.下列化學(xué)式及結(jié)構(gòu)式中,從成鍵情況看不合理的是 (　　)
A.CH3N　
B.CH4Si　
C.CH2OS　
D.CH4S　
答案　B
解析　C、Si能形成4個共價鍵,N能形成3個共價鍵,而O、S能形成2個共價鍵,由此可以看出B中物質(zhì)C、Si成鍵不合理。
二、烷烴的結(jié)構(gòu)
(一)知識梳理
1.甲烷的結(jié)構(gòu)
(1)甲烷的分子結(jié)構(gòu)
分子中的碳原子以最外層的4個電子分別與4個氫原子的電子形成4個C—H共價鍵,分子式:CH4,電子式為,結(jié)構(gòu)式為。
(2)甲烷的結(jié)構(gòu)特點
甲烷的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子分別位于4個頂點。分子中的4個C—H的長度和強度相同,相互之間的夾角相等。
分子結(jié)構(gòu)示意圖:,球棍模型為,空間填充模型為。
2.烷烴的結(jié)構(gòu)
(1)烷烴的定義
只含有碳和氫兩種元素,分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使碳原子的化合價都達(dá)到“飽和”。這樣的一類有機(jī)化合物稱為飽和烴,也稱為烷烴。
(2)烷烴的習(xí)慣命名(n表示分子中碳原子個數(shù))
①碳原子數(shù)n不同
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 用漢字?jǐn)?shù)字代表,如C11H24:十一烷
②碳原子數(shù)n相同,結(jié)構(gòu)不同時:用正、異、新表示。如C4的兩種分子的命名,無支鏈時,CH3CH2CH2CH3命名為正丁烷;有支鏈時,CH3CH(CH3)CH3命名為異丁烷 。
(二)互動探究
部分烷烴的結(jié)構(gòu)如下表:
烷烴 乙烷 丙烷 正丁烷
分子式
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)簡式
球棍模型
【問題討論】
問題1　完成表格中對應(yīng)填空
提示　
分子式 C2H6 C3H8 C4H10
結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
問題2　分析表中烷烴的結(jié)構(gòu)式和分子式,你能歸納這類有機(jī)物分子式的通式嗎
提示　　CnH2n+2(n≥1)。
問題3　結(jié)合表中分子結(jié)構(gòu)模型,你能總結(jié)烷烴的組成和分子結(jié)構(gòu)特點嗎
提示　烷烴中碳原子間以單鍵相連,碳原子的其余價鍵均與氫原子相連,每個碳原子都與其他原子形成四面體結(jié)構(gòu),鏈狀烷烴中碳原子結(jié)合成鏈狀,鏈狀不是直線狀,而是呈鋸齒狀,鏈上還可分出支鏈。
【探究歸納】　有機(jī)物的表示方法
種類 實例 含義
CH4 用元素符號表示物質(zhì)分子組成的式子,可反映一個分子中原子的種類和數(shù)目
乙烷(C2H6)的最簡式為CH3 ①表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡整數(shù)比的式子; ②由最簡式可求最簡式量
H︰︰H 用小黑點等記號代替電子,表示原子最外層電子成鍵情況的式子
①能反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu); ②表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子,但不表示空間結(jié)構(gòu)
CH3CH3 將結(jié)構(gòu)式中碳碳單鍵、碳?xì)滏I等短線省略后得到的式子即為結(jié)構(gòu)簡式,它比結(jié)構(gòu)式書寫簡單,比較常用,是結(jié)構(gòu)式的簡便寫法,著重突出結(jié)構(gòu)特點(官能團(tuán))
正丁烷 () 省略碳、氫元素符號,用線段或折線表示分子中鍵的連接情況的式子
小球表示原子,小棍表示價鍵,用于表示分子的空間結(jié)構(gòu)(立體形狀)
①用不同體積的小球表示不同大小的原子 ②用于表示分子中各原子的相對大小和結(jié)合順序
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有關(guān)化學(xué)用語正確的是 (　　)
A.乙烷分子的電子式:H︰︰H
B.丙烷分子的空間填充模型:
C.甲烷分子的球棍模型:
D.丙烷的分子式:CH3CH2CH3
答案　A
解析　A項,乙烷中每個碳原子形成4對共用電子對,一個氫原子形成一對共用電子對;B項,為丙烷的球棍模型;C項,為甲烷的空間填充模型;D項,丙烷的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,分子式是C3H8。
2.下面是4個碳原子相互結(jié)合的6種方式(氫原子沒有畫出),其中符合通式CnH2n+2的是 (　　)
A.②③ B.①⑤
C.②③④ D.①⑤⑥
答案　B
解析　符合通式CnH2n+2的是鏈狀烷烴,鏈狀烷烴不含雙鍵和碳環(huán);①⑤不含雙鍵和碳環(huán),屬于鏈狀烷烴,②③④含有雙鍵,⑥含有碳環(huán)。
3.下列物質(zhì)中,一定屬于烷烴的是 (　　)
A.C3H8 B.C4H8
C.C5H8 D.C7H8
答案　A
解析　烷烴的通式為CnH2n+2,所以分子式為C3H8的物質(zhì)屬于烷烴。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點
1.有關(guān)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,下列說法錯誤的是 (　　)
A.碳原子最外層有4個電子,每個碳原子形成4個價鍵
B.碳原子間只能形成碳鏈,不能形成碳環(huán)
C.含5個碳原子的烷烴最多可以形成4個碳碳單鍵
D.在正丁烷分子中,4個碳原子形成的碳鏈為鋸齒形,不為直線形
答案　B
解析　碳原子間可以形成碳鏈,也可以形成碳環(huán),B項錯誤。
2.下列以碳為骨架的烴分子模型圖中,含碳碳雙鍵的是 (　　)
答案　B
解析　只有B項中含有碳碳雙鍵,其他選項均為碳碳單鍵。
3.有關(guān)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點,下列說法錯誤的是 (　　)
A.全部通過非極性鍵結(jié)合
B.在CH4分子中,四個碳?xì)涔矁r鍵的長度和強度均相同
C.含有兩個C原子和兩個H原子的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H
D.形成碳碳雙鍵的兩個碳原子共用2對電子
答案　A
解析　A項,碳原子與其他原子形成的化學(xué)鍵為極性鍵;B項,CH4分子由碳?xì)滏I組成,共價鍵的長度和強度均相同;C項,根據(jù)碳原子最外層只有四個電子,能形成四對共用電子對,若只有兩個氫原子,則只能和氫原子形成兩對共用電子對,因此碳碳原子形成碳碳三鍵;D項,形成碳碳雙鍵的兩個碳原子共用2對電子。
4.如圖是某烷烴分子的球棍模型圖,圖中大、小“球”表示兩種元素的原子,“棍”表示化學(xué)鍵。其結(jié)構(gòu)簡式是 (　　)
A.CH3CH3 B.CH3CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH3 D.CH2CH3CH4
答案　B
解析　根據(jù)分子球棍模型,大球是碳原子、小球是氫原子,該有機(jī)物是丙烷,結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,故B正確。
(二)烷烴的結(jié)構(gòu)
5.如圖所示均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),下列說法錯誤的是 (　　)
A.Ⅰ將各原子看成了質(zhì)點,為空間結(jié)構(gòu)示意圖
B.Ⅱ為電子式,表示甲烷分子中有8個電子
C.Ⅲ為球棍模型,棍代表甲烷分子內(nèi)含有的共價鍵
D.Ⅳ為空間填充模型,能表示甲烷的空間結(jié)構(gòu)及各原子的相對大小
答案　B
解析　Ⅱ表示電子式,但略去了碳原子的內(nèi)層電子,甲烷分子中應(yīng)含有10個電子。
6.下列關(guān)于烷烴的敘述正確的是 (　　)
A.正丁烷分子中所有的碳原子均在同一直線上
B.烷烴分子中都含有C—C鍵
C.只含單鍵的烴一定是飽和鏈烴
D.含有C—C鍵的鏈烴不一定是烷烴
答案　D
解析　A項,由碳原子的成鍵方式和鍵角特征可知,正丁烷碳鏈為鋸齒狀,因此正丁烷中的碳原子不在同一直線上;B項,甲烷分子中只有一個碳原子,無法形成C—C鍵;C項,環(huán)烷烴也只含單鍵,但它不是鏈烴,而是環(huán)狀烴;D項,含有C—C鍵的鏈烴不一定是烷烴,如很多烴分子中除了含有碳碳單鍵,還可能含有碳碳雙鍵或碳碳三鍵。
7.下列關(guān)于CH4、CH3CH3和的敘述正確的是 (　　)
A.均能用通式CnH2n+2來表示
B.與所有烷烴互為同素異形體
C.它們都是烷烴,結(jié)構(gòu)中都既有極性共價鍵又有非極性共價鍵
D.都是平面形分子,所有原子都處于同一平面內(nèi)
答案　A
解析　B項,同素異形體的研究對象為單質(zhì);C項,CH4分子中只有極性鍵,沒有非極性鍵。
8.在有機(jī)物中有一大類物質(zhì)叫做烷烴。其中CH4為甲烷,C2H6為乙烷,C3H8為丙烷,C4H10為丁烷……。含有8個碳原子的烷烴分子式為 (　　)
A.C8H14 B.C8H16
C.C8H18 D.C8H20
答案　C
解析　比較CH4、C2H6、C3H8、C4H10中C、H原子個數(shù)的變化,每增加1個C原子,則同時增加2個H原子,由此可推得鏈狀烷烴的通式為CnH2n+2。則含有8個碳原子的烷烴分子式為C8H2×8+2,即為C8H18。
9.
如圖1是利用碳原子、氫原子模型搭建的某有機(jī)物的球棍模型,回答以下問題:
(1)該物質(zhì)的分子式是　　　　　　,結(jié)構(gòu)簡式是　　　　　　。
(2)該分子中,碳原子形成的化學(xué)鍵有(填字母序號)　　　　。
a.碳碳單鍵　b.碳碳雙鍵　c.碳?xì)滏I
(3)某同學(xué)拼出的球棍模型如圖2,該結(jié)構(gòu)中碳原子形成的共價鍵數(shù)目不正確。請從原子結(jié)構(gòu)角度解釋碳原子應(yīng)形成4個共價鍵的原因　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)甲烷是結(jié)構(gòu)最簡單的碳?xì)浠衔铩Ｏ铝屑淄榈谋硎痉椒ㄖ?最能反映其真實結(jié)構(gòu)的是　　　　。
A.結(jié)構(gòu)示意圖
B.電子式H
C.球棍模型
D.空間填充模型
答案　(1)C2H6　CH3CH3　(2)ac
(3)碳原子最外層有4個電子,則應(yīng)形成4對共用電子對,達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即應(yīng)該形成4條共價鍵 (4)D
解析　 (1)由圖中模型可知:該有機(jī)物的分子中含有2個C原子和6個H原子,故其分子式為C2H6,每個C原子與3個H原子形成3個C—H鍵,兩個C原子之間形成C—C單鍵,其結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH3;(2)由圖可知,該有機(jī)物中含有碳碳單鍵、碳?xì)鋯捂I,故合理選項是ac;(3)從原子結(jié)構(gòu)角度解釋碳原子應(yīng)形成4個共價鍵的原因是碳最外層有4個電子,則應(yīng)形成4對共用電子對,使C原子達(dá)到最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即應(yīng)該形成4條共價鍵。(4)最能反映甲烷真實存在狀況的是甲烷的空間填充模型。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.下列有關(guān)化學(xué)用語或模型正確的是 (　　)
A.中子數(shù)為10的氧原子O
B.Mg2+的離子結(jié)構(gòu)示意圖:
C.甲烷分子的球棍模型:
D.丙烷的分子式:C3H8
答案　D
解析　中子數(shù)為10的氧原子的質(zhì)量數(shù)為8+10=18,用原子符號表示為O,A錯誤;Mg2+是Mg原子失去最外層的2個電子形成的,核外電子排布是2、8,所以Mg2+的離子結(jié)構(gòu)示意圖為,B錯誤;甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu),由于原子半徑:C>H,所以CH4的空間填充模型為,C錯誤。
11.如圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖,下列說法正確的是 (　　)
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)
B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)
C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵
D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)不同,性質(zhì)不同
答案　B
解析　A項,CH4、CCl4是正四面體結(jié)構(gòu) ,但CH3Cl不是正四面體結(jié)構(gòu);B項,CH4、CCl4分子中的四個鍵的鍵長分別相同,它們都是正四面體結(jié)構(gòu);C項,CH4和CCl4中的化學(xué)鍵都是由不同元素的原子形成,所以均為極性鍵;D項,CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同,但由于構(gòu)成共價鍵的元素不同,所以性質(zhì)不同。
12.據(jù)報道,近年來發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子,其分子模型如圖所示(圖中球與球之間的連線代表化學(xué)鍵,如單鍵、雙鍵、三鍵等,顏色相同的球表示同一種原子)。
下列對該物質(zhì)的說法中不正確的是 (　　)
A.①處的化學(xué)鍵表示碳碳三鍵
B.②處的化學(xué)鍵表示碳碳單鍵
C.③處的原子可能是氯原子或氟原子
D.此星際分子不屬于烴類
答案　C
解析　該分子為有機(jī)物,有機(jī)物分子中碳原子形成了4個共價鍵,從左邊氫原子開始推斷,第一個碳碳鍵為碳碳三鍵,第二個碳碳鍵為單鍵,第三個為三鍵,同理可推出①為碳碳三鍵,②為碳碳單鍵,③與其相連的碳應(yīng)該為三鍵,即結(jié)構(gòu)簡式為HC≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡,據(jù)此進(jìn)行判斷。A項,①處的鍵為碳碳三鍵;B項,②處的鍵為碳碳單鍵;C項,③原子形成的鍵為三鍵,所以不可能為氯原子或氟原子;D項,顏色相同的球表示同一種原子,說明有3種原子,不屬于烴類。
13.下列選項中說法不正確的是 (　　)
①CH4　②石墨　③C3H8　④氕、氘、氚 ⑤CH3CH2CH2Cl　⑥C60　⑦CH3CH2CH3
⑧CH2ClCH2CH3
A.互為同素異形體的是②⑥
B.互為同位素的是④
C.屬于烷烴的是①③⑤
D.屬于同種物質(zhì)的是③⑦、⑤⑧
答案　C
解析　石墨、C60都是由碳元素組成的單質(zhì),互為同素異形體,故A正確;氕、氘、氚是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子,互為同位素,故B正確;CH4、C3H8、CH3CH2CH3只含碳、氫兩種元素,屬于烷烴,CH3CH2CH2Cl由碳、氫、氯三種元素組成,不屬于烷烴,故C錯誤;C3H8的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH3,CH3CH2CH2Cl、CH2ClCH2CH3結(jié)構(gòu)相同,③⑦、⑤⑧屬于同種物質(zhì),故D正確。
14.只含有碳、氫兩種元素的有機(jī)物屬于烴類。下列是一些烴的結(jié)構(gòu)式:
(1)已知:“C—C、C==C、C≡C”分別表示碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵。烴分子中碳原子能形成　　　　　　個鍵(雙鍵可看成2個鍵,三鍵可看成3個鍵)。
(2)有機(jī)物甲、乙中碳原子間的成鍵方式如圖所示,碳原子未達(dá)到最大鍵數(shù)的,都與氫原子成鍵。請補充完整甲、乙的結(jié)構(gòu)式。
甲:　　　　　　　　　　　　;
乙:C—C==C—C　　　　　　　　　　　　。
(3)烴分子中碳碳原子間均是形成單鍵,且分子為鏈狀,這樣的烴稱為鏈狀烷烴。(a)、(b)、(c)、(d)均是鏈狀烷烴。請根據(jù)鏈狀烷烴的結(jié)構(gòu)特點,推理6個碳原子的鏈狀烷烴的分子式:　　　　　　。含n個碳原子的鏈狀烷烴,其氫原子數(shù)為　　　　　　(用含n的代數(shù)式表示)。
(4)已知甲烷分子中四個氫原子所處的化學(xué)環(huán)境完全相同,據(jù)此推測其結(jié)構(gòu)有平面四邊形和正四面體形兩種可能,如下圖所示。已知CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu),則可知甲烷分子應(yīng)為　　　　　　形。
答案　(1)4
(2)
　
(3)C6H14　2n+2
(4)正四面體
解析　(1)由于C原子價電子數(shù)目是4,所以烴分子中碳原子能形成4個鍵;(2)根據(jù)C原子價電子數(shù)目是4,將不足4個的用H原子補齊,可得相應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式,其中甲是,乙是
;(3)烴分子中含有6個碳原子的鏈狀烷烴結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH2CH2CH2CH3,也可寫為CH3(CH2)4CH3,所以含有6個C原子的烷烴分子式為C6H14;根據(jù)分子中H原子數(shù)目與C原子數(shù)目關(guān)系可知:若是含n個碳原子的鏈狀烷烴,其氫原子數(shù)為2n+2;(4)若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),則其中的2個H原子被Cl原子取代產(chǎn)生的物質(zhì)CH2Cl2就會有2種結(jié)構(gòu):2個Cl原子在相鄰位置,夾角是90°;及2個Cl原子在相對位置,夾角是180°,但事實上CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu),這說明CH4是正四面體形結(jié)構(gòu)。

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