第61讲 有机化合物的空间结构 同系物 同分异构体-备战2025年高考化学一轮复习讲义（苏教版2019）

第61讲　有机化合物的空间结构　同系物　同分异构体 复习目标　 1.掌握有机化合物分子中碳原子的成键特点，能正确判断简单有机物分子中原子的空间位置。2.了解有机化合物的同分异构现象，能判断并正确书写简单有机化合物的同分异构体的结构简式。 考点一　有机化合物的空间结构 必备知识 1．有机化合物常用的表示方法 如乙酸的常见表示方法： 结构式 结构简式 键线式 球棍模型 空间填充模型 CH3COOH 2.有机化合物的成键方式和空间结构 与碳原子相连的原子数 结构示意 碳原子的杂化方式 碳原子的成键方式 碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构 实例 4 sp3 σ键 四面体形 甲烷 3 sp2 σ键、π键 平面三角形 乙烯 2 —C≡ sp σ键、π键 直线形 乙炔 注意　苯环中的碳原子为sp2杂化，含大π键(Π)，为平面六边形结构。 能力提升 1．近年来，我国化学家发现了一些新型的有机试剂，如氟化试剂CpFluors系列。下图是CpFluors-2的结构，有关说法正确的是 A．含有2个饱和碳原子 B．存在对映异构 C．与H2按1：11加成后，该分子不饱和度为4 D．能发生水解反应 2．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，且这两种烃属于不饱和烃 C．④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环，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 3．将3.4g的X完全燃烧生成1.8g的H2O和4.48L(标准状况)的CO2。X的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为3：2：2：1，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱图、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是 A．X分子中的C、O原子杂化方式相同 B．X分子中所有的原子可能在同一个平面上 C．X的分子式为C8H8O2 D．符合题中X分子结构的有机物的结构简式为 4．代表阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．中含有的键数目为 B．石墨烯和金刚石均含有个碳原子 C．苯乙烯()中杂化的碳原子数为 D．雄黄(，结构为)含有个键 5．Z是一种治疗狂躁症药物的中间体，其合成过程如图所示。下列说法错误的是 A．X→Y的反应为取代反应 B．Z分子中所有碳原子可能共平面 C．1 mol Y最多消耗3 mol NaOH D．Y的同分异构体中存在五元环酯且苯环上只有1个取代基的有9种(不考虑立体异构) 归纳总结 判断分子共线、共面原子数目的技巧 (1)熟记基本模型 ①三个基本面：烯平面()、羰基平面()、苯平面()，碳原子均为sp2杂化。 ②两条基准线：炔直线(—C≡C—)，sp杂化；苯对角线()。 (2)直线与平面连接，则直线在这个平面上。如苯乙炔：，所有原子共平面。 (3)平面与平面、直线、立体结构连接 ①审准题目要求 题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 ②碳碳单键的旋转 碳碳单键两端碳原子所连接的基团能以“C—C”为轴旋转。 ③恰当拆分复杂分子 观察复杂分子的结构，先找出类似于甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的结构，再将对应的空间结构及键的旋转等知识进行迁移即可解决有关原子共面、共线的问题。 考点二　同系物　同分异构体 必备知识　　　　 1．同系物 2．有机物的同分异构现象和同分异构体 (1)概念 化合物分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 (2)类型 (3)常考官能团异构 组成通式 不饱和度(Ω) 可能的类别异构 CnH2n 1 烯烃和环烷烃 CnH2n－2 2 炔烃、二烯烃和环烯烃 CnH2n＋2O 0 饱和一元醇和醚 CnH2nO 1 饱和一元醛和酮、烯醇等 CnH2nO2 1 饱和一元羧酸和酯、羟基醛等 3.简单有机物同分异构体的书写 (1)烷烃同分异构体的书写：减碳法(主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边)。 [应用举例] 写出C7H16的同分异构体(用碳架结构表示)。 答案　C—C—C—C—C—C—C、、、、、、、、 (2)烯烃、炔烃同分异构体的书写 顺序：碳架异构→位置异构→官能团异构。 技巧：烷烃邻碳去氢，烷烃邻碳上各去一个H可变成烯烃、邻碳上各去两个H可变成炔烃。 [应用举例] 分别写出碳原子数为4的烯烃、炔烃的同分异构体。 答案　烯烃：CH2==CH—CH2CH3、CH3CH==CHCH3、 炔烃：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3 解析 (3)苯的同系物同分异构体的书写 支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对(由集中到分散)书写。 [应用举例] 写出C9H12的含有苯环的同分异构体。 同分异构体的结构简式 一元取代物 、 二元取代物(邻、间、对) 、、 三元取代物(连、偏、均) 、、 归纳总结 苯环上引入取代基的分析 (1)苯环上有两个(相同或不同的)取代基时，有邻、间、对三种位置。 (2)苯环上有三个取代基时，有下列几种情况： ①同种取代基，分析见下图，共3种。 以“对二A苯”为母体引入第三个A时，均与前面重复，体会“定过不移”的运用。 ②两种“2A，B(↘代替)”取代基，分析如下图 ③三种“A，B，C(↘代替)”取代基，分析如下图 (4)有含氧官能团的有机物同分异构体的书写 一般按类别异构(分好类别)→碳链异构→位置异构的顺序书写。 [应用举例] 写出C4H10O的同分异构体(只写出碳骨架和官能团)。 答案　、、、、C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C 能力提升 1．下列各组同分异构体属于位置异构的是 A．和 B．和 C．和 D．和 2．下列各组化合物中不互为同分异构体的是 A． B． C． D． 3．同分异构体是物质多样性的重要原因之一。下列说法中正确的是 A．有2种同分异构体 B．的一溴代物有4种 C．含苯环的同分异构体有4种 D．和互为同分异构体 4．布洛芬可用于缓解一般感冒或流行性感冒引起的高热，异丁基苯是合成布洛芬的一种原料，二者结构如图，下列说法正确的是 A．布洛芬和异丁基苯均属于芳香烃 B．布洛芬的分子式为 C．异丁基苯的一氯代物有6种 D．异丁基苯与 互为同分异构体 5．断肠草为中国古代九大毒药之一，据记载能“见血封喉”，现代查明它是葫蔓藤科植物葫蔓藤，其中的毒素很多，下列是分离出来的四种毒素的结构简式，相关推断正确的是 A．②中所含官能团种类比③中多 B．①和④互为同系物 C．①与②、③与④分别互为同分异构体 D．1mol③、④中均含有2mol双键 归纳总结 同分异构体数目的判断 基团连接法 将有机化合物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机化合物的异构体数目。如：丙基有2种，丁基有4种，戊基有8种，则C3H7Cl、C4H9OH、C5H11COOH分别有2种、4种、8种 等效氢法 分子中等效氢原子有如下情况：分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效；同一个碳原子上所连接的甲基氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效 定一移一法 分析二元取代产物的方法：如分析C3H6Cl2的同分异构体数目，可先固定其中一个氯原子位置，然后移动另一个氯原子 换位思考(氢原子取代)法 将有机化合物分子中的不同原子或基团换位进行思考。如：乙烷分子中共有6个H，有一个氢原子被Cl取代所得一氯乙烷只有一种结构，把五氯乙烷分子中的Cl看作H，而H看成Cl，其情况与一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也只有一种结构。同理二氯乙烷和四氯乙烷均有2种，二氯苯和四氯苯均有3种 组合法 若A的结构有m种，B的结构有n种，则A、B连接形成A—B的结构有m×n种 真题测评 1．关于的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 2．下列说法正确的是 A． 的名称为3一甲基丁烷 B．CH3CH2CH2CH2CH3和 互为同素异形体 C． 和 为同一物质 D．CH3CH2OH和 具有相同的官能团，互为同系物 3．下列说法不正确的是 A．核素H的中子数是0 B．12C和14C互为同位素 C．金刚石、石墨和富勒烯互为同素异形体 D．CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体 4．苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图。关于该化合物，下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．分子中最多8个碳原子共平面 C．一氯代物有6种(不考虑立体异构) D．分子中含有4个碳碳双键 5．分子式为C5H10的烯烃共有（要考虑顺反异构体） A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 拓展精练 1．甲乙丙三种有机物结构简式如下图所示，下列说法错误的是 A．甲乙丙属于同分异构体 B．甲中共面原子最多有11个 C．与乙分子式相同的有机物，且属于炔烃的有3种 D．丙的二氯代物有3种 2．在EY沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘M和N。 下列说法正确的是 A．M和N互为同系物 B．M分子中最多有12个碳原子共平面 C．N的一溴代物有6种 D．萘的二溴代物有10种 3．金刚烷具有类似樟脑气味的无色晶体，其衍生物在医药方面有着重要的用途。以化合物X为起始原料发生一系列反应制得金刚烷(Z)的过程如图所示，下列说法正确的是 A．X、Y、Z均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．X生成Y的反应为还原反应 C．Y生成Z的反应为消去反应 D．金刚烷的一氯取代物有3种 4．下列说法正确的是 A．有机物与溴等物质的量加成，产物有5种 B．的一氯代物有1种，四氯代物有1种 C．某单烯烃催化加氢可生成3-甲基戊烷，该烯烃有3种(考虑顺反异构) D．能氧化为醛的醇的同分异构体有4种 5．化合物A分子式为。A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1∶2∶2∶3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图关于A的下列说法中，正确的是 A．A分子属于酯类化合物，在一定条件下不能发生水解反应 B．A分子属于羧酸类化合物，在一定条件下能发生酯化反应 C．符合题中A分子结构特征的有机物只有1种 D．与A属于同类化合物的同分异构体只有2种 6．几种有机物的结构如图，下列推断不正确的是 A．它们的一氯代物均只有1种 B．甲的二氯代物有3种 C．甲和乙互为同系物 D．甲除苯环外不含其它环的同分异构体只有1种 7．我国科学家屠呦呦成功用有机溶剂A(仅含C、H、O三种元素)提取青蒿素。使用现代分析仪器对有机物A的分子结构进行测定，相关结果如下。下列说法不正确的是 A．根据图1信息，A的相对分子质量应为74 B．根据图1、图2、图3(两组峰的面积之比为)的信息，推测A的分子式是 C．选择有机物A作溶剂提取青蒿素的原因可能是青蒿素易溶于乙醚，乙醚和水互不相溶 D．有机物A的同分异构体中，可以与金属钠反应生成氢气的物质有7种 8．丁基羟基茴香醚(BHA)常用作脂肪、油和乳化脂肪制品的抗氧化剂。其有如图所示两种结构。下列叙述正确的是 A．2-BHA和3-BHA互为同系物 B．BHA作抗氧化剂是因为它难与O2反应 C．等质量的2-BHA、3-BHA与足量的浓溴水反应时消耗Br2的量相等 D．1molBHA最多能消耗106gNa2CO3 9．下列关于有机物的结构或性质描述中正确的个数是 （1）向澄清的苯酚钠溶液中通入，溶液变浑浊，说明酸性：苯酚>碳酸 （2）乙炔（）分子中所有原子在同一条直线上 （3）沸点：正丁醇>正丙醇>乙醇 （4）乙烯分子中的碳原子采取杂化 （5）分子式为的芳香烃，若苯环上的一溴代物只有一种（不考虑立体异构），该烃命名为对二甲苯 （6）只含有一种等效氢的，可命名为2，2-二甲基丙烷 （7）2，3-二甲基-2-丁烯分子中所有碳原子位于同一平面上 （8）进行一溴取代反应后，能生成五种沸点不同的有机产物 A．5个 B．6个 C．7个 D．8个 10．以苯为原料可以制备间二氟苯，其转化关系如下。下列说法错误的是 A．甲的名称为1，3—二硝基苯 B．甲→乙为氧化反应 C．中B原子的杂化方式为 D．甲、乙、丙、丁中最有可能做离子导体的是丙 11．卡维地洛类药物(丁)可用于治疗原发性高血压、有症状的充血性心力衰竭。以甲为原料合成丁的方法如下图所示。下列说法正确的是 A．试剂X可以是足量的NaOH溶液 B．乙、丙、丁均能与盐酸反应 C．丙、丁互为同系物 D．戊的同分异构体有3种 12．西沙群岛软珊瑚中存在多种朵蕾烷二萜类海洋天然产物，结构简式如图所示，具有较强抗菌、抗肿瘤等生物活性。下列关于该二萜类化合物的说法正确的是 A．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于芳香族化合物 B．等物质的量的化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ最多消耗的物质的量之比为3：2：2 C．等物质的量的化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有手性碳原子的个数比为1：3：2 D．化合物Ⅱ、Ⅲ均能发生加成反应、氧化反应、取代反应和消去反应 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第61讲　有机化合物的空间结构　同系物　同分异构体 复习目标　 1.掌握有机化合物分子中碳原子的成键特点，能正确判断简单有机物分子中原子的空间位置。2.了解有机化合物的同分异构现象，能判断并正确书写简单有机化合物的同分异构体的结构简式。 考点一　有机化合物的空间结构 必备知识 1．有机化合物常用的表示方法 如乙酸的常见表示方法： 结构式 结构简式 键线式 球棍模型 空间填充模型 CH3COOH 2.有机化合物的成键方式和空间结构 与碳原子相连的原子数 结构示意 碳原子的杂化方式 碳原子的成键方式 碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构 实例 4 sp3 σ键 四面体形 甲烷 3 sp2 σ键、π键 平面三角形 乙烯 2 —C≡ sp σ键、π键 直线形 乙炔 注意　苯环中的碳原子为sp2杂化，含大π键(Π)，为平面六边形结构。 能力提升 1．近年来，我国化学家发现了一些新型的有机试剂，如氟化试剂CpFluors系列。下图是CpFluors-2的结构，有关说法正确的是 A．含有2个饱和碳原子 B．存在对映异构 C．与H2按1：11加成后，该分子不饱和度为4 D．能发生水解反应 【答案】D 【详解】A．与氟原子相连的碳原子以及2个甲基都是饱和碳原子，饱和碳原子总共有3个，A错误； B．从该有机物的分子结构可知，其分子中不存在手性碳，因此不存在对映异构体，B错误； C．该分子的不饱和度为16，与H2按1：11加成后，该分子不饱和度为5，C错误； D．由该有机物的分子结构可知，其结构中的碳氟键在碱性条件下能发生水解，D正确； 故选D。 2．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，且这两种烃属于不饱和烃 C．④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环，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 【详解】A．①中碳原子与氢原子形成4个共价单键，说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则，故A正确； B．②③说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键，含有碳碳双键或碳碳三键的烃属于不饱和烃，这些化合物存在不饱和键，故B正确； C．④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环，每个碳原子均连接4个原子，满足“碳四价”原则，故C正确； D．由⑤可推知当3个或3个以上的碳原子以碳碳单键形成碳链时，碳链呈锯齿状，所有碳原子一定不在同一条直线上，故D错误； 故选D。 3．将3.4g的X完全燃烧生成1.8g的H2O和4.48L(标准状况)的CO2。X的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为3：2：2：1，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱图、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是 A．X分子中的C、O原子杂化方式相同 B．X分子中所有的原子可能在同一个平面上 C．X的分子式为C8H8O2 D．符合题中X分子结构的有机物的结构简式为 【答案】B 【分析】 由质谱图数据可知，X的相对分子质量为136，有机物X的物质的量为n(X)= =0.025mol，完全燃烧后生成水的物质的量为n(H2O)= =0.1mol，氢原子的物质的量为n(H)=0.1mol×2=0.2mol，CO2的物质的量为n(CO2)= =0.2mol，碳原子的物质的量为n(C)=0.4mol，则1个有机物A分子中含有8个碳原子、8个氢原子，O原子个数为：=2，所以该有机物的分子式为C8H8O2；不饱和度为=5，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱有四个吸收峰，说明分子中含有4种H原子，峰面积之比为1：2：2：3，则四种氢原子个数之比=1：2：2：3，结合红外光谱可知，分子中存在酯基等基团，故有机物X的结构简式为，据此分析作答。 【详解】 A．由分析可知，X的结构简式为，C原子的杂化方式为sp2、sp3，酯基中O原子的杂化方式为sp2、sp3，X分子中的C、O原子杂化方式相同，A正确； B．化合物X的结构简式为，分子中甲基上的原子一定不共平面，B错误； C．由上述分析可知，X的分子式为C8H8O2，C正确； D．由上述分析可知，化合物X的结构简式为，D正确； 故选B。 4．代表阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A．中含有的键数目为 B．石墨烯和金刚石均含有个碳原子 C．苯乙烯()中杂化的碳原子数为 D．雄黄(，结构为)含有个键 【答案】B 【详解】 A．结构式为，中含有的键数目为，故A错误； B．石墨烯即1molC，金刚石即1molC，均含有个碳原子，故B正确； C．苯乙烯()中杂化的碳原子数为，故C错误； D．根据雄黄分子结构可知，在1个雄黄分子中含As-S键数目是8个，在1mol雄黄分子中含As-S键数目是8NA个，则在0.5mol雄黄分子中含As-S键数目是4NA个，故D错误； 答案选B。 5．Z是一种治疗狂躁症药物的中间体，其合成过程如图所示。下列说法错误的是 A．X→Y的反应为取代反应 B．Z分子中所有碳原子可能共平面 C．1 mol Y最多消耗3 mol NaOH D．Y的同分异构体中存在五元环酯且苯环上只有1个取代基的有9种(不考虑立体异构) 【答案】B 【详解】A．取代反应是指化合物或有机物分子中任何一个原子或原子团被试剂中同类型的其它原子或原子团所替代的反应，X→Y的反应符合取代反应特征，故A正确； B．Z分子非苯环六元环中存在连续相连的sp3杂化的碳原子，因此Z分子中的碳原子不可能共平面，故B错误； C．Y中酯基能消耗1molNaOH，苯环上的氯原子水解后酚羟基和HCl分别消耗1molNaOH，因此最多能消耗3molNaOH，故C正确； D．氯原子取代结构有3种，氯原子取代结构有3种，氯原子取代结构有3种，因此Y的同分异构体中存在五元环酯且苯环上只有1个取代基的有9种，故D正确； 故选B。 归纳总结 判断分子共线、共面原子数目的技巧 (1)熟记基本模型 ①三个基本面：烯平面()、羰基平面()、苯平面()，碳原子均为sp2杂化。 ②两条基准线：炔直线(—C≡C—)，sp杂化；苯对角线()。 (2)直线与平面连接，则直线在这个平面上。如苯乙炔：，所有原子共平面。 (3)平面与平面、直线、立体结构连接 ①审准题目要求 题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 ②碳碳单键的旋转 碳碳单键两端碳原子所连接的基团能以“C—C”为轴旋转。 ③恰当拆分复杂分子 观察复杂分子的结构，先找出类似于甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的结构，再将对应的空间结构及键的旋转等知识进行迁移即可解决有关原子共面、共线的问题。 考点二　同系物　同分异构体 必备知识　　　　 1．同系物 2．有机物的同分异构现象和同分异构体 (1)概念 化合物分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 (2)类型 (3)常考官能团异构 组成通式 不饱和度(Ω) 可能的类别异构 CnH2n 1 烯烃和环烷烃 CnH2n－2 2 炔烃、二烯烃和环烯烃 CnH2n＋2O 0 饱和一元醇和醚 CnH2nO 1 饱和一元醛和酮、烯醇等 CnH2nO2 1 饱和一元羧酸和酯、羟基醛等 3.简单有机物同分异构体的书写 (1)烷烃同分异构体的书写：减碳法(主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边)。 [应用举例] 写出C7H16的同分异构体(用碳架结构表示)。 答案　C—C—C—C—C—C—C、、、、、、、、 (2)烯烃、炔烃同分异构体的书写 顺序：碳架异构→位置异构→官能团异构。 技巧：烷烃邻碳去氢，烷烃邻碳上各去一个H可变成烯烃、邻碳上各去两个H可变成炔烃。 [应用举例] 分别写出碳原子数为4的烯烃、炔烃的同分异构体。 答案　烯烃：CH2==CH—CH2CH3、CH3CH==CHCH3、 炔烃：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3 解析 (3)苯的同系物同分异构体的书写 支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对(由集中到分散)书写。 [应用举例] 写出C9H12的含有苯环的同分异构体。 同分异构体的结构简式 一元取代物 、 二元取代物(邻、间、对) 、、 三元取代物(连、偏、均) 、、 归纳总结 苯环上引入取代基的分析 (1)苯环上有两个(相同或不同的)取代基时，有邻、间、对三种位置。 (2)苯环上有三个取代基时，有下列几种情况： ①同种取代基，分析见下图，共3种。 以“对二A苯”为母体引入第三个A时，均与前面重复，体会“定过不移”的运用。 ②两种“2A，B(↘代替)”取代基，分析如下图 ③三种“A，B，C(↘代替)”取代基，分析如下图 (4)有含氧官能团的有机物同分异构体的书写 一般按类别异构(分好类别)→碳链异构→位置异构的顺序书写。 [应用举例] 写出C4H10O的同分异构体(只写出碳骨架和官能团)。 答案　、、、、C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C 能力提升 1．下列各组同分异构体属于位置异构的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】B 【详解】A．两种物质是由于碳链结构不同引起的异构体，属于碳架异构，A不符合题意； B．前一种物质Cl、Br原子连接在同一个C原子上，后一种物质的Cl、Br原子连接在两个不同的C原子上，属于位置异构，B符合题意； C．前者分子中含有醛基、羟基；后者分子中含有酯基，它们的分子式相同，但是官能团种类不同，分子结构不同，属于官能团异构，C不符合题意； D．两种物质在碳碳双键的两个不饱和的C原子连接的不同原子，由于相同原子在碳碳双键两侧位置不同引起的异构体，属于顺反异构，D不符合题意； 故合理选项是B。 2．下列各组化合物中不互为同分异构体的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．二者分子式都是C10H15NO，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，A不符合题意； B．前者分子式是C14H24，后者分子式是C13H22，分子式不相同，二者不是同分异构体，B符合题意； C．前者分子式是C3H6O2，后者分子式是C3H6O2，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，C不符合题意； D．前者分子式是C6H6O3，后者分子式是C6H6O3，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，D不符合题意； 故合理选项是B。 3．同分异构体是物质多样性的重要原因之一。下列说法中正确的是 A．有2种同分异构体 B．的一溴代物有4种 C．含苯环的同分异构体有4种 D．和互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．C5H12有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种结构，A错误； B．环上有4种不同化学环境的氢原子，加上甲基上的氢，一共有5种不同化学环境的氢原子，一溴代物有5种，B错误； C．C8H10除去苯环，剩余结构分子式为-C2H5，如果是两个甲基，则有邻、间、对三种位置关系，如果是乙基，则有一种结构，因此共有4种同分异构体，C正确； D．和为同一种物质，不是同分异构体，D错误； 故答案选C。 4．布洛芬可用于缓解一般感冒或流行性感冒引起的高热，异丁基苯是合成布洛芬的一种原料，二者结构如图，下列说法正确的是 A．布洛芬和异丁基苯均属于芳香烃 B．布洛芬的分子式为 C．异丁基苯的一氯代物有6种 D．异丁基苯与 互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．布洛芬含有氧元素，不是芳香烃，A错误； B．布洛芬的分子式为C13H18O2，B错误； C．　有6种等效氢，一氯代物有6种，C正确； D．异丁基苯分子式为C10H14，的分子式为C11H16，分子式不同，不是同分异构体，D错误； 故选C。 5．断肠草为中国古代九大毒药之一，据记载能“见血封喉”，现代查明它是葫蔓藤科植物葫蔓藤，其中的毒素很多，下列是分离出来的四种毒素的结构简式，相关推断正确的是 A．②中所含官能团种类比③中多 B．①和④互为同系物 C．①与②、③与④分别互为同分异构体 D．1mol③、④中均含有2mol双键 【答案】C 【详解】 A．②和③都含有醚键、碳碳双键、酯基三种官能团，所含官能团种类相同，A错误； B．同系物是指结构相似，分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团，①与④相差一个CH2O，故不互为同系物，B错误； C．①与②化学式相同，结构不同，二者互为同分异构体，③与④化学式相同，只是其中的一个甲氧基位置不一样，互为同分异构体，C正确； D．1mol③、④中均含有3mol双键，D错误。 答案选C。 归纳总结 同分异构体数目的判断 基团连接法 将有机化合物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机化合物的异构体数目。如：丙基有2种，丁基有4种，戊基有8种，则C3H7Cl、C4H9OH、C5H11COOH分别有2种、4种、8种 等效氢法 分子中等效氢原子有如下情况：分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效；同一个碳原子上所连接的甲基氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效 定一移一法 分析二元取代产物的方法：如分析C3H6Cl2的同分异构体数目，可先固定其中一个氯原子位置，然后移动另一个氯原子 换位思考(氢原子取代)法 将有机化合物分子中的不同原子或基团换位进行思考。如：乙烷分子中共有6个H，有一个氢原子被Cl取代所得一氯乙烷只有一种结构，把五氯乙烷分子中的Cl看作H，而H看成Cl，其情况与一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也只有一种结构。同理二氯乙烷和四氯乙烷均有2种，二氯苯和四氯苯均有3种 组合法 若A的结构有m种，B的结构有n种，则A、B连接形成A—B的结构有m×n种 真题测评 1．关于的说法正确的是 A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子 B．分子中共平面的原子数目最多为14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 【答案】A 【详解】A．—CH3的碳原子有4个σ键，无孤对电子，是sp3杂化，苯环上的碳原子有3个σ键，无孤对电子，是sp2杂化，—C≡CH的碳原子有2个σ键，无孤对电子，是sp杂化，因此分子中有3种杂化轨道类型的碳原子，故A正确； B．根据苯中12个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，甲烷中三个原子共平面，因此分子中共平面的原子数目最多为15个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面)，故B错误； C．分子中的苯环中碳碳键是介于碳碳单键和双键之间独特的键，故C错误； D．与Cl2发生取代反应，取代甲基上的氢有一种产物，取代苯环上的氢有四种产物，因此取代反应生成五种产物，故D错误。 综上所述，答案为A。 2．下列说法正确的是 A． 的名称为3一甲基丁烷 B．CH3CH2CH2CH2CH3和 互为同素异形体 C． 和 为同一物质 D．CH3CH2OH和 具有相同的官能团，互为同系物 【答案】C 【详解】A项，离取代基近的一端编号，命名应为2-甲基丁烷，故A项错误； B项，选项中的物质分子式相同结构不同，无特殊官能团，互为同分异构体，故B项错误； C项，甲烷分子呈现正四面体结构，四个位置完全等价，故C项正确； D项，虽然二者具有相同的官能团，但官能团的个数不同，组成也不相差CH2，不互为同系物，故D项错误。 综上所述，本题正确答案为C。 【点睛】本题重点考查了“四同”的区分，同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物，如CH3CH2CH2CH2CH3和（CH3）2CHCH2CH3；同系物：结构相似，在分子式上相差一个或若干个CH2的一系列化合物，如CH3CH2OH和CH3OH；同素异形体：同种元素组成的不同单质，如石墨与金刚石；同位素：质子数相同而中子数不同的原子，如1H与2H。 3．下列说法不正确的是 A．核素H的中子数是0 B．12C和14C互为同位素 C．金刚石、石墨和富勒烯互为同素异形体 D．CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体 【答案】A 【详解】A．中子数=质量数-质子数=2-1=1，故A错误； B．12C和14C具有相同的质子数和不同的中子数的碳原子，互为同位素，故B正确； C．金刚石、石墨和富勒烯是碳元素组成的性质不同的单质，互称同素异形体，故C正确； D．CH3CH2OH和CH3OCH3具有相同的分子式和不同结构的有机物，互为同分异构体，故D正确； 故选A。 4．苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图。关于该化合物，下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．分子中最多8个碳原子共平面 C．一氯代物有6种(不考虑立体异构) D．分子中含有4个碳碳双键 【答案】B 【详解】A．苯的同系物必须是只含有1个苯环，侧链为烷烃基的同类芳香烃，由结构简式可知，苯并降冰片烯的侧链不是烷烃基，不属于苯的同系物，故A错误； B．由结构简式可知，苯并降冰片烯分子中苯环上的6个碳原子和连在苯环上的2个碳原子共平面，共有8个碳原子，故B正确； C．由结构简式可知，苯并降冰片烯分子的结构上下对称，分子中含有5类氢原子，则一氯代物有5种，故C错误； D．苯环不是单双键交替的结构，由结构简式可知，苯并降冰片烯分子中只含有1个碳碳双键，故D错误； 故选B。 5．分子式为C5H10的烯烃共有（要考虑顺反异构体） A．5种 B．6种 C．7种 D．8种 【答案】B 【详解】考查同分异构体的判断。烯烃同分异构体的书写一般遵循固定双键位置，然后通过改变主链碳原子个数，最后在通过改变双键位置来书写。所以分子式为C5H10的烯烃可以是1－戊烯、2－戊烯（存在顺反异构）、2－甲基－1－丁烯、3－甲基－1－丁烯、2－甲基－2－丁烯，共计是6种，答案选B。 拓展精练 1．甲乙丙三种有机物结构简式如下图所示，下列说法错误的是 A．甲乙丙属于同分异构体 B．甲中共面原子最多有11个 C．与乙分子式相同的有机物，且属于炔烃的有3种 D．丙的二氯代物有3种 【答案】D 【详解】A．甲乙丙分子式均为C5H8，结构不同，属于同分异构体，A正确； B．甲为二烯烃，碳碳双键上原子共平面，由于碳碳单键可以旋转，因此该分子中共面原子最多有11个，B正确； C．乙的分子式为C5H8，不饱和度为2，炔烃的不饱和度为2，则乙的同分异构体中属于炔烃的结构分别为，共3种结构，C正确； D．丙的二氯代物中两个氯原子可能位于同一个碳原子上，其结构为；两个氯原子可能位于不同碳原子上，分别为；所以符合条件的结构有4种，D错误； 答案选D。 2．在EY沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘M和N。 下列说法正确的是 A．M和N互为同系物 B．M分子中最多有12个碳原子共平面 C．N的一溴代物有6种 D．萘的二溴代物有10种 【答案】D 【详解】A．由题中信息可知，M和N均属于二异丙基萘，两者分子式相同，但是其结构不同，故两者互为同分异构体，两者不互为同系物，故A错误； B．因为萘分子中的10个碳原子是共面的，由于单键可以旋转，异丙基中最多可以有2个碳原子与苯环共面，因此，M分子中最多有14个碳原子共平面，故B错误； C．N分子中有5种不同化学环境的H，因此其一溴代物有5种，故C错误； D．萘分子中有8个H，但是该分子高度对称，只有两种不同化学环境的H原子（分别用q、p表示，其分别有4个），用图示表示为：，根据定一议二法可知，若先取代q，则取代另一个H原子的位置有7个，为：；若先取代1个p，然后再取代其他H原子，有3种，，因此，萘的二溴代物有10种，故D正确； 故答案选D。 3．金刚烷具有类似樟脑气味的无色晶体，其衍生物在医药方面有着重要的用途。以化合物X为起始原料发生一系列反应制得金刚烷(Z)的过程如图所示，下列说法正确的是 A．X、Y、Z均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．X生成Y的反应为还原反应 C．Y生成Z的反应为消去反应 D．金刚烷的一氯取代物有3种 【答案】B 【分析】X与H2发生加成反应生成Y，Y和Z的分子式均为C10H16，但结构不同，则Y和Z互为同分异构体。 【详解】A．只有物质X中含有碳碳双键，能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应导致其褪色，但Y、Z中均没有能与酸性高锰酸钾发生反应的基团，不能使酸性高锰酸钾褪色，故A错误； B．对比X、Y的结构简式，X与氢气加成生成Y，有机化学中加氢去氧的反应为还原反应，故B正确； C．根据分析可知，Y和Z互为同分异构体，因此Y生成Z的反应不是消去反应，故C错误； D．金刚烷的结构中，1、2、3、4、5、6点上的每个碳原子可以连2个氢原子，这6点上的氢原子都是等效氢，图片上的7、8、9、10点上的每个碳原子可以连1个氢原子，这4点上的氢原子是等效氢，因此金刚烷中只存在两种氢原子，所以其一氯代物有2种，故D错误； 故答案选B。 4．下列说法正确的是 A．有机物与溴等物质的量加成，产物有5种 B．的一氯代物有1种，四氯代物有1种 C．某单烯烃催化加氢可生成3-甲基戊烷，该烯烃有3种(考虑顺反异构) D．能氧化为醛的醇的同分异构体有4种 【答案】D 【详解】 A．与溴等物质的量加成，可能发生1，2-加成，有3种产物；发生1，4-加成，有1种产物，所以有4种产物，故A错误； B．中含有1种氢原子，所以其一氯代物有1种；其四氯代物种类和二氯代物种类相同，其二氯代物中两个氯原子可以相邻、相间、相对，所以有3种结构，则其四氯代物有3种结构，故B错误； C．3-甲基戊烷中相邻碳原子上各去掉1个氢原子得到相应的烯烃，该烯烃为CH2=CHCH(CH3)CH2CH3、CH3CH=C(CH3)CH2CH3(有顺反异构)、CH2=C(CH2CH3)2，所以该烯烃有4种，故C错误； D．能氧化为醛的醇C5H11OH中含有-CH2OH，该结构相当于丁烷中的一个氢原子被-CH2OH取代，如果丁烷为正丁烷，有2种氢原子，所以符合的醇有2种；如果丁烷为异丁烷，含有2种氢原子，则符合条件醇有2种，所以能氧化为醛的醇C5H11OH的同分异构体有4种，故D正确； 答案选D。 5．化合物A分子式为。A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1∶2∶2∶3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图关于A的下列说法中，正确的是 A．A分子属于酯类化合物，在一定条件下不能发生水解反应 B．A分子属于羧酸类化合物，在一定条件下能发生酯化反应 C．符合题中A分子结构特征的有机物只有1种 D．与A属于同类化合物的同分异构体只有2种 【答案】C 【分析】 有机物A的分子式为C8H8O2，不饱和度为5，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:2:2:3，说明A含有四种氢原子且其原子个数之比为1:2:2:3，结合红外光谱可知，分子中存在酯基等基团，故有机物A的结构简式为，据此分析。 【详解】A．A含有酯基，属于酯类化合物，在一定条件下能发生水解反应，A项错误； B．A含有酯基，属于酯类化合物，不能发生酯化反应，B项错误； C．有机物A的结构简式为，符合题中A分子结构特征的有机物只有1种，C项正确 D．含有酯基、苯环，可能为、、(邻间对三种)，共有五种，D项错误； 答案选C。 6．几种有机物的结构如图，下列推断不正确的是 A．它们的一氯代物均只有1种 B．甲的二氯代物有3种 C．甲和乙互为同系物 D．甲除苯环外不含其它环的同分异构体只有1种 【答案】C 【详解】A．甲、乙、丙中均只含一种化学环境的氢原子，故它们的一氯代物均只有1种，故A正确； B．甲的二氯代物：二氯代物中一个氯原子在顶点，另一个氯原子可在与其等距离（边长）的顶点、面对角线顶点、体对角线顶点，即：、、，共3种，故B正确； C．甲和乙结构不相似，不是同系物，故C错误； D．甲的分子式为C8H8，不饱和度为5，因此除苯环外不含其他环的同分异构体只有苯乙烯1种，故D正确； 故答案选C。 7．我国科学家屠呦呦成功用有机溶剂A(仅含C、H、O三种元素)提取青蒿素。使用现代分析仪器对有机物A的分子结构进行测定，相关结果如下。下列说法不正确的是 A．根据图1信息，A的相对分子质量应为74 B．根据图1、图2、图3(两组峰的面积之比为)的信息，推测A的分子式是 C．选择有机物A作溶剂提取青蒿素的原因可能是青蒿素易溶于乙醚，乙醚和水互不相溶 D．有机物A的同分异构体中，可以与金属钠反应生成氢气的物质有7种 【答案】D 【详解】A．质谱图中的最大质荷比为该有机物的相对分子质量，A的相对分子质量为：74，故A正确 B．由红外光谱图可知，A结构中含有烷基和醚键，所以A的物质类别为：醚；根据图3可知有两种类型的H原子，比值关系为2：1，可知A为饱和一元醚，结合饱和一元醚的通式为：和相对分子质量为74，推知n=4，所以分子式为：，故B正确； C．屠呦呦选择有机溶剂A(即乙醚)提取青蒿素的原因有：青蒿素易溶于乙醚，乙醚和水互不相溶，故C正确； D．A的同分异构体还有CH3CH2CH2OCH3、(CH3)2CHOCH3、CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2C(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH，能与金属钠反应生成氢气的物质为CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2C(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH，共有4种，故D错误； 故答案选D。 8．丁基羟基茴香醚(BHA)常用作脂肪、油和乳化脂肪制品的抗氧化剂。其有如图所示两种结构。下列叙述正确的是 A．2-BHA和3-BHA互为同系物 B．BHA作抗氧化剂是因为它难与O2反应 C．等质量的2-BHA、3-BHA与足量的浓溴水反应时消耗Br2的量相等 D．1molBHA最多能消耗106gNa2CO3 【答案】D 【详解】A．2-BHA和3-BHA互为同分异构体，A项错误； B．BHA含酚羟基，能吸收氧气，表现强还原性，具有抗氧化性，能防止食品等被氧化，B项错误； C．2-BHA和3-BHA都能与浓溴水发生邻、对位取代反应，1mol3-BHA最多能消耗1molBr2，1mol2-BHA最多能消耗2molBr2，C项错误； D．酚电离氢离子的能力比碳酸的弱，与碳酸钠反应只生成碳酸氢钠，1molBHA只含1mol酚羟基，故1molBHA最多能消耗106g(相当于1mol)Na2CO3，D项正确； 故答案选D。 9．下列关于有机物的结构或性质描述中正确的个数是 （1）向澄清的苯酚钠溶液中通入，溶液变浑浊，说明酸性：苯酚>碳酸 （2）乙炔（）分子中所有原子在同一条直线上 （3）沸点：正丁醇>正丙醇>乙醇 （4）乙烯分子中的碳原子采取杂化 （5）分子式为的芳香烃，若苯环上的一溴代物只有一种（不考虑立体异构），该烃命名为对二甲苯 （6）只含有一种等效氢的，可命名为2，2-二甲基丙烷 （7）2，3-二甲基-2-丁烯分子中所有碳原子位于同一平面上 （8）进行一溴取代反应后，能生成五种沸点不同的有机产物 A．5个 B．6个 C．7个 D．8个 【答案】C 【详解】（1）向澄清的苯酚钠溶液中通入CO2，溶液变浑浊，说明生成了苯酚，根据强酸制弱酸的原理，酸性：碳酸>苯酚，错误； （2）乙炔分子中H-C≡C-H的键角是180°，所有原子在同一条直线上，正确； （3）相对分子质量越大，一般范德华力越大，沸点越高，相对分子质量：正丁醇>正丙醇>乙醇，所以沸点：正丁醇>正丙醇>乙醇，正确； （4）乙烯分子中的碳原子均是双键，因此采取sp2杂化，键角是120°，正确； （5）分子式为C8H10的芳香烃，不饱和度为4，说明只含有一个苯环，苯环上的一溴代物只有一种，即苯环上只有一种等效氢，结构完全对称，是对二甲苯 ，正确； （6）只含有一种等效氢的，分子结构具有较强对称性，是新戊烷，系统命名法为2，2-二甲基丙烷，正确； （7）2，3-二甲基-2-丁烯分子结构简式为，与碳碳双键直连的原子与之共平面，因此所有碳原子位于同一平面上，正确； （8）(CH3)2CHCH2CH2CH3含有5种氢，因此一溴取代反应后，能生成五种沸点不同的有机产物，正确； 共有7个正确，故答案选C。 10．以苯为原料可以制备间二氟苯，其转化关系如下。下列说法错误的是 A．甲的名称为1，3—二硝基苯 B．甲→乙为氧化反应 C．中B原子的杂化方式为 D．甲、乙、丙、丁中最有可能做离子导体的是丙 【答案】B 【详解】A．根据官能团的优先顺序可知，硝基连接在苯环上为取代基，苯环作为母体，因此甲的名称为1，3—二硝基苯，故A正确； B．观察甲、乙的结构简式可知，甲中硝基变为氨基，发生的是还原反应，故B错误； C．中B原子的价层电子对数为，因此杂化方式为，故C正确； D．做离子导体需要能够产生离子，观察结构可知，最有可能做离子导体的是丙，故D正确； 故答案选B。 11．卡维地洛类药物(丁)可用于治疗原发性高血压、有症状的充血性心力衰竭。以甲为原料合成丁的方法如下图所示。下列说法正确的是 A．试剂X可以是足量的NaOH溶液 B．乙、丙、丁均能与盐酸反应 C．丙、丁互为同系物 D．戊的同分异构体有3种 【答案】B 【详解】A．甲转化为乙时，试剂X只与-COOH反应，不与酚羟基反应，试剂X只能为NaHCO3溶液，A错误； B．乙中-COONa能与盐酸反应，丙中氨基能与盐酸反应，丁中氨基能与盐酸反应，B正确； C．丙、丁官能团不同，不互为同系物，C错误； D．戊的同分异构体除醇外，还有醚类，共6种，D错误； 故选B。 12．西沙群岛软珊瑚中存在多种朵蕾烷二萜类海洋天然产物，结构简式如图所示，具有较强抗菌、抗肿瘤等生物活性。下列关于该二萜类化合物的说法正确的是 A．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于芳香族化合物 B．等物质的量的化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ最多消耗的物质的量之比为3：2：2 C．等物质的量的化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有手性碳原子的个数比为1：3：2 D．化合物Ⅱ、Ⅲ均能发生加成反应、氧化反应、取代反应和消去反应 【答案】B 【详解】A．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分子中均不含苯环，均不属于芳香族化合物，A错误； B．碳碳双键可以与氢气发生加成反应，等物质的量的化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ最多消耗的物质的量之比为3：2：2，，B正确； C．由题给有机物的结构简式可知，化合物Ⅰ中含有3个手性碳原子()，化合物Ⅱ中含有5个手性碳原子()，化合物Ⅲ中含有4个手性碳原子()，C错误； D．化合物Ⅲ不含有碳卤键和羟基，不能发生消去反应，，D错误； 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$