人教版 (2019)必修 第二册认识有机化合物第1课时课时练习

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第1课时 碳原子的成键特点 烷烃的结构
[核心素养发展目标] 1.知道有机化合物分子具有的空间结构，以甲烷为例认识有机化合物中碳原子的成键特点，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.认识烷烃的组成及结构，了解有机物的多种表示方法。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
1.甲烷中碳原子的成键特点
碳原子的结构示意图为，碳原子的电子式为，甲烷分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H共价键。
甲烷的分子式：CH4，电子式：H·×C×··×HH×·H，结构式：。
2.有机化合物中碳原子的成键特点
思考 有机化合物中每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。下图中碳原子的其余共价键均与氢原子相连，写出各物质的分子式。
(1)有机物中碳原子的成键方式
碳原子间仅形成单键()的是 (填序号，下同)，碳原子间形成双键()的是 ，碳原子间形成三键()的是 。
(2)有机化合物的碳骨架
多个碳原子之间结合成碳链的是 ，结合成碳环(如：)的是 。有机物碳骨架为直链(如：)的是 ，碳骨架为支链(如：)的是 。
答案 (1)①②⑧⑨ ③④⑤ ⑥⑦
(2)①②③④⑤⑥⑦ ⑧⑨ ①③④⑥⑦ ②⑤
结论：有机物的多样性
(1)有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。
(2)含有相同碳原子数的有机物分子，可能因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。
1.判断正误
(1)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键( )
(2)在有机化合物中，碳原子间所形成的骨架只能为直链状( )
(3)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关( )
(4)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
2.(2024·河南南阳高一月考)从原子成键情况分析，下列有机物中原子间的结合方式正确的是( )
A.
B.
C.CH3CH2CH2Cl2
D.CH3—CH≡CH—CH3
答案 B
解析 N原子周围应该形成三个共价键，A错误；C原子周围应该形成4个共价键，C、D错误。
3.两种有机物的碳骨架如图所示。
已知它们结构中的碳原子余下的价键均与氢原子结合，请写出分子式：棱晶烷 ；立方烷 。
答案 C6H6 C8H8
解析 从棱晶烷和立方烷的碳骨架结构可看出，每个碳原子均与另外3个碳原子形成3个碳碳单键，故每个碳原子还剩余1个价键，即需要结合1个氢原子，则棱晶烷和立方烷的分子式分别是C6H6和C8H8。
二、烷烃的结构
1.甲烷的结构
(1)甲烷的结构
甲烷的空间结构为正四面体形，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。
(2)甲烷的分子结构示意图和分子结构模型
特别提醒 ①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键；②空间填充模型可以反映分子的实际状态。
2.烷烃的结构
思考 填空并回答问题。
(1)结合乙烷、丙烷、丁烷的分子式和结构式，归纳这类有机物分子式的通式。
提示 CnH2n+2(n≥1)。
(2)结合分子结构模型，总结这类有机物的组成和分子结构特点。
提示 碳原子之间都以单键相连，碳原子的其余价键均与氢原子相连，且碳原子呈锯齿状排列。
(1)烷烃的定义
只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。
(2)烷烃的习惯命名(n：碳原子个数)
1.判断正误
(1)甲烷的分子式为CH4，碳原子和氢原子在同一平面内( )
(2)正丁烷分子式为C4H10，4个碳原子在同一直线上( )
(3)烷烃分子中碳和碳之间以单键相结合，剩余的价键都和氢原子相结合( )
(4)相同碳原子数的有机物中，烷烃的含氢量最大( )
(5)烷烃分子中所有的原子有可能共面( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.(2024·甘肃天水高一期中)下列化学用语正确的是( )
A.丙烷的空间填充模型为
B.丙烷的结构简式为
C.空间填充模型为，既可以表示CH4分子，也可以表示CCl4分子
D.CCl4的球棍模型：
答案 D
解析 该模型为丙烷的球棍模型，A错误；丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，B错误；氯原子半径大于碳，故空间填充模型为可以表示CH4分子，不可以表示CCl4分子，C错误。
3.(2023·青岛高一月考)下列关于烷烃的叙述不正确的是( )
A.甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分
B.乙烷分子中只有碳碳单键和碳氢键
C.分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
D.丙烷分子中碳原子不在一条直线上
答案 C
解析 分子通式为CnH2n+2的烃一定为烷烃。
4.写出满足下列条件的烷烃的分子式。
(1)分子中含18个氢原子的链状烷烃为 。
相对分子质量为58的链状烷烃为 。
(2)含碳质量分数最低的烷烃是 ；和CO2密度相同的烷烃是 ；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是 。
答案 (1)C8H18 C4H10 (2)CH4 C3H8 C5H12
有机物的表示方法

1.(2024·河北固安高一期中)下列化学用语正确的是( )
A.一氯甲烷的电子式：
B.CCl4的空间填充模型：
C.正丁烷的结构简式：
D.丙烷分子的球棍模型：
答案 D
解析 一氯甲烷的电子式为，A错误；正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3，C错误。
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错误的是( )
答案 C
解析 碳原子之间可以相互结合形成碳链(可带支链)，也可形成碳环，但每个碳原子都形成4个价键，故C项错误。
3.(2024·江西抚州高一段考)按要求回答下列问题。
(1)乙烷的结构式为 。
(2)的键线式为 。
(3)写出下列各烷烃的分子式。
①分子中含40个氢原子的链状烷烃A的分子式为 。
②链状烷烃B在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍： 。
答案 (1) (2)
(3)①C19H40 ②C6H14
解析 (3)①链状烷烃的分子通式为CnH2n+2，A分子中含40个H原子，则2n+2=40，解得n=19，链状烷烃A的分子式为C19H40。②链状烷烃的通式为CnH2n+2，相对分子质量为14n+2，同温同压下气体密度之比等于摩尔质量之比，也就等于相对分子质量之比，则B的相对分子质量为14n+2=86，解得n=6，即该链状烷烃B的分子式为C6H14。
课时对点练 [分值：100分]
(选择题1~13题，每小题6分，共78分)
题组一 有机物中碳原子的成键特点
1.有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是( )
A.碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个价键
B.碳原子间只能形成碳链，不能形成碳环
C.在CH4分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同
D.在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形
答案 B
解析 碳原子间可以形成碳链，也可以形成碳环，故B项错误。
2.(2024·成都高一检测)认识一种有机物，可先从结构入手，某有机物的分子结构模型如图所示。该物质是( )
A.CH==CHB.CH3CH2OH
C.CH3COOHD.CH3CH2CH3
答案 B
解析 根据有机物的分子结构模型可知，黑球代表C原子，灰球代表O原子，白球代表H原子，故分子的结构简式为CH3CH2OH。
题组二 烷烃的组成与结构
3.已知甲烷和丙烷分子中碳原子成键相似，下列有关丙烷的描述正确的是( )
A.碳原子间以双键相结合，为链状结构
B.每个碳原子都形成四个价键，碳链为锯齿状
C.丙烷分子中所有原子共平面
D.丙烷分子中三个碳原子为环状结构
答案 B
解析 丙烷分子中碳原子形成4个价键，碳和碳之间为单键，形成碳链，剩余价键都和氢原子结合，故A、C、D错误，B正确。
4.下列说法不正确的是( )
A.烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键
B.戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上
C.C3H8的碳骨架不可能是环状的
D.任何烷烃分子不可能为平面结构
答案 B
解析 戊烷分子中5个碳原子不在同一直线上，B错误。
5.如图所示均能表示甲烷的分子结构，更能反映其真实存在状况的是( )
A.结构示意图：
B.电子式：
C.球棍模型：
D.空间填充模型：
答案 D
解析 空间填充模型既能表示出甲烷的空间结构，又能表示出分子中C、H原子的相对大小，所以甲烷的空间填充模型更接近分子的真实存在状况，选D。
6.下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是( )
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键
D.都是平面形分子，所有原子都处于同一平面内
答案 A
解析 B项，同素异形体的研究对象为单质；C项，CH4分子中只有极性键，没有非极性键。
7.如图A~H是4个碳原子相互结合构成的8种有机物(其余价键均与氢原子相连，氢原子没有画出)，其中属于链状烷烃的是( )
A.B、C、DB.F、G
C.A、ED.H
答案 C
8.(2024·辽宁铁岭高一期中)正丁烷的球棍模型如图所示，下列说法正确的是( )
A.正丁烷的分子式为C4H8
B.分子中共含有13个共价键
C.分子中含有4个C—C单键
D.分子中4个碳原子在同一条直线上
答案 B
解析 从结构看其分子式为C4H10，A错误；该分子中有3个C—C和10个C—H，所以共有13个共价键，B正确，C错误；烷烃碳链为锯齿状，该分子中4个碳原子不可能共线，D错误。
9.科学家发现了一种新的星际分子，其分子模型如图所示(图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键、三键等，颜色相同的球表示同一种原子)。
下列关于该物质的说法正确的是( )
A.①处的化学键表示碳碳双键
B.此星际分子属于烷烃
C.③处的原子可能是氯原子或氟原子
D.②处的化学键表示碳碳单键
答案 D
解析 有机物分子中碳原子要满足4个价键，由左向右推测其结构简式为，所以①处是碳碳三键，③处若为F或Cl，则C原子不能满足4个价键，②处是碳碳单键。
10.下列表示的物质中，属于链状烷烃的是( )
①CH3CH2OH ②CH3(CH2)4CH3 ③ ④ ⑤
⑥ ⑦C8H16 ⑧CCl4
A.①②③④B.②④⑤⑥⑦
C.②④⑤D.④⑥⑧
答案 C
11.目前已知化合物中数量、种类最多的是第ⅣA族碳的化合物(有机化合物)，下列有关其原因的叙述不正确的是( )
A.碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键
B.碳原子性质活泼，可以跟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，又可以形成双键和三键
D.多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环，且链、环之间又可以相互结合
答案 B
解析 碳原子性质稳定，不易得电子也不易失电子，要形成8电子的稳定结构，一般跟其他原子形成共价键，故B项错误。
12.(2024·陕西咸阳高一下段考)某学习小组用“球”和“棍”搭建的有机化合物分子球棍模型如图所示，“”代表氢原子，“”代表碳原子，下列说法错误的是( )
A.①说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则
B.②③说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键
C.④⑤说明碳原子之间可以形成碳环或碳链，剩余价键与氢原子结合以满足“碳四价”原则
D.由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时，所有碳原子一定在同一条直线上
答案 D
13.(2023·郑州高一检测)下列说法正确的是( )
A.烷烃不全是饱和烃
B.C20H42一定属于烷烃
C.乙烷分子中的两个C原子共线，而C、H八个原子共面
D.C3H8分子中的三个碳原子可能共线，但所有的原子不可能共面
答案 B
解析 符合CnH2n+2通式的只有链状烷烃，故C20H42一定为烷烃，故B正确；碳原子形成的4个价键是四面体形，故乙烷中的8个原子不能共平面，故C错误；烷烃中碳原子是锯齿形排列，故丙烷中的3个碳原子不能共直线，故D错误。
14.(10分)如图是利用碳原子、氢原子模型搭建的某有机物的球棍模型，回答以下问题：
(1)该物质的分子式是 ，结构简式是 。
(2)该分子中，碳原子形成的化学键有 (填字母)。
a.碳碳单键 b.碳碳双键 c.碳氢键
(3)某同学拼出的球棍模型如图，该结构中碳原子形成的共价键数目不正确。请从原子结构角度解释碳原子应形成4个共价键的原因： 。
答案 (1)C2H6 CH3CH3 (2)ac (3)碳原子最外层有4个电子，则应形成4个共用电子对使C原子达到8电子稳定结构，即应形成4个共价键
解析 (1)由图中模型可知：该有机物的分子中含有2个C原子和6个H原子，故其分子式为C2H6，每个C原子与3个H原子形成3个C—H，两个C原子之间形成C—C，其结构简式为CH3CH3。(2)由图可知，该有机物中含有碳碳单键、碳氢键。
15.(12分)(1)降冰片烷的结构如图所示：，其分子式为 ，该有机物 (填“属于”或“不属于”)烷烃。
(2)已知链状烷烃的通式为CnH2n+2，在链状烷烃分子中的基团：—CH3、—CH2—、、中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。
例如：分子中，n1=6，n2=0，n3=2，n4=1，在链状烷烃(除甲烷外)分子中，各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系。
①四种碳原子个数之间的关系为n1= 。
②若某链状烷烃分子中n2=n3=n4=1，写出该链状烷烃的分子式： 。
答案 (1)C7H12 属于 (2)①n3+2n4+2
②C8H18
解析 (1)由降冰片烷的结构可知，该物质的分子中含7个碳原子和12个氢原子，分子式为C7H12。
(2)①由于链状烷烃的通式为CnH2n+2，设分子中H原子个数为n，C原子与H原子之间的数量关系为n=2(n1+n2+n3+n4)+2，伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0，所以C原子与H原子之间的数量关系为n=3n1+2n2+n3，则2(n1+n2+n3+n4)+2=3n1+2n2+n3，故n3+2n4+2=n1。②由n3+2n4+2=n1，当n2=n3=n4=1时，n1=5，碳原子总数为8，则该链状烷烃的分子式为C8H18。烷烃
乙烷
丙烷
丁烷
分子式
C2H6
C3H8
C4H10
结构式
结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
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
用汉字数字代表，如C11H24：十一烷
种类
实例
含义
分子式
CH4
用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目
最简式
乙烷(C2H6)的最简式为CH3
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
电子式
用小黑点等代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式
①能反映物质的结构；
②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构
结构简式
CH3CH3
将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)
键线式
(正丁烷)
省略碳、氢元素符号，用线段或折线表示分子中键的连接情况的式子
球棍模型
小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)
空间填充模型
①用不同体积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对大小和结合顺序