师：各位同学，大家好。今天我们学习高一人教版化学第七单元第一节第一课时——有机化合物中碳原子的成键特点。本节课的学习目标有两个：一是通过对甲烷中碳氢成键方式与碳原子结构的概括关联，认识碳原子的成键原则——碳四价原则；二是从微观角度探析有机化合物的分子结构，全面认识有机化合物中碳原子的成键特点，明确有机化合物种类繁多的原因。
有机化合物在生产生活中广泛存在且应用众多。像食物中的糖类、油脂、蛋白质、维生素，常见药物阿司匹林、青霉素，能源中的煤、石油、天然气，材料里的塑料、纤维、橡胶，都是有机化合物。自2019年起，我们与新冠病毒斗争，这过程也离不开有机物支持。比如核酸检测采样环节，就有聚丙烯制备的口罩、防护服，聚碳酸酯制造的护目镜，主要成分是酒精的消毒剂，合成橡胶制作的医用手套等。可见，有机化合物十分重要。
那么，什么是有机化合物呢？有机化合物简称有机物，是大多数含碳的化合物，但要除去碳氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、氢化物。有机物组成元素中最主要的是碳，大部分含有氢，部分还含有氧、氮、硫、磷、卤素等。目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已超1亿种，绝大多数是有机化合物，且新的有机化合物还在不断被发现或合成。
为什么几种元素就能构成种类如此繁多的有机化合物呢？根据化学键知识，元素构成繁多物质是因为原子之间的结合。接下来我们看看有机物中碳原子有怎样的成键特点。
从最简单的有机物甲烷观察，根据甲烷的电子式分析，碳原子和氢原子是如何结合的呢？我们知道，一个碳原子与4个氢原子共用4对共用电子对，形成4个碳氢单键。那为什么会这样成键呢？这要从原子的核外电子说起。碳原子最外层电子是4个，既不容易失去，也不容易获得，通常以共用电子对的形式获得稳定结构。要达到8电子稳定结构，总共需要共用4对电子。而氢原子最外层是1个电子，倾向于共用一对电子实现2电子稳定，所以一个碳原子会结合4个氢原子形成4个碳氢单键。由此可知，碳原子最外层有4个电子，不易得失电子，通常通过共用4对电子与其他原子结合形成共价化合物。
对比甲烷的电子式和结构式，甲烷电子式中4对共用电子对用4根短线替代，就是甲烷的结构式。通过结构式，我们能更清晰看到，碳原子可以形成4个共价键，达到8电子稳定结构，这就是碳四价原则。
思考一下，如果是碳原子和其他原子形成物质，根据三氯甲烷的结构式，碳原子形成4个共价键，氢原子形成1个共价键，氯原子形成1个共价键。氯原子最外层有7个电子，共用一对电子形成1个共价键，可形成8电子稳定结构。所以我们猜测，在不同有机物中，原子的成键数目是固定的。
再观察甲醇的结构式，甲醇中碳原子仍形成4个共价键，氢原子形成1个共价键，氧原子形成2个共价键。氧原子最外层有6个电子，共用两对电子形成2个共价键，可形成8电子稳定结构，这进一步证实了我们的猜测。因此，我们可以总结原子成键数目：一般情况下，碳原子形成4个价键，氢原子形成1个价键，氯原子形成1个价键，氧原子形成2个价键。
观察乙醇结构式，会发现在乙醇中碳原子形成4个价键，氢原子形成1个价键，氧原子形成2个价键，符合我们总结的原子成键数目。
接下来观察以上物质的结构式，思考碳原子的成键方式。观察可知，甲烷和甲醇中碳原子都是形成4个单键，共4个共价键；而甲醛、乙烯中碳原子的成键方式与甲烷、甲醇不同，它与其他原子形成一个双键，但甲醛、乙烯中碳原子周围仍只有4根短线，仍是4个共价键。
由此可知，碳四价原则并非每个碳原子都形成4个单键，只要满足每个碳原子形成4个价键即可，还有其他成键方式。阅读课本，我们进一步了解到碳原子之间可以形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键。
我们一起看看，形成碳碳键后，两个碳原子分别还需成几个键？形成碳碳单键的碳原子离碳四价还差3个键，所以每个碳原子还可形成3个价键；形成碳碳双键的碳原子离碳四价还差2个键，所以每个碳原子还可形成2个价键；形成碳碳三键的碳原子离碳四价还差1个键，所以每个碳原子还可形成1个价键。
接下来请看例题，结合刚刚所学的碳四价原则和碳原子的成键方式，画出含两个碳原子的只含碳和氢的有机化合物结构式。首先画出三种碳原子的成键方式，氢原子只形成1个共价键，那么在碳碳单键的碳原子上分别补上3个氢原子，就能得到满足碳四价原则的结构；在碳碳双键的碳原子上分别补上2个氢原子，可得到满足碳四价原则的结构；在碳碳三键的碳原子上分别补上1个氢原子，可得到满足碳四价的结构。
继续阅读课本可知，多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架。基于此，请同学们思考三个碳原子能否形成两种基本碳骨架类型。首先，将三个碳原子连在一起，可得到链状的碳骨架；再尝试将两端的碳原子连在一起，可形成环状碳骨架。
接下来我们看课本第61页“思考与讨论”。首先，请大家将“思考与讨论”中图7 - 3碳原子结合方式按照从左到右的顺序依次标上序号，我们一起来分析四个碳原子相互结合的方式具体有哪些不同。
最直观的观察就是碳骨架类型不一样，结构八九是环状碳骨架，1 - 7是链状碳骨架。在链状结构中仍有不同，1、3、4、6、7形成的碳链只有两个端点，可以看作只有一条链，我们称之为直链；2、5形成的碳链有三个端点，可以看作有两条链，像这种多于一条链的碳骨架，我们称之为有支链的链状结构。