第03讲 有机化合物的结构（寒假预习讲义）高二化学苏教版

第03讲 有机化合物的结构 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1．理解有机物中碳原子的成键特点； 2．学会用结构式、结构简式和键线式来表示有机物的结构； 3．能从共价键的角度分析常见有机物的结构特征。 4．认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象； 5．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。 第1课时 有机化合物的结构 一． 有机物中碳原子的成键特点 1．碳原子的结构及成键特点 （1）碳原子最外层有 4 个电子，在有机物中总是形成 4 个共价键。 （2）碳原子的结合方式： ①碳原子之间的结合方式有 碳碳单键（C—C） 、 碳碳双键（C=C） 、 碳碳三键（C≡C） 。 ②碳原子和氢原子只能形成碳氢单键（C—H），和氧原子可以形成碳氧单键（C—O）和碳氧双键（C=O）。 （2）碳原子的连接方式： 碳原子通过共价键结合形成 碳链或碳环 。 2．甲烷、乙烯、乙炔的分子结构 有机物 甲烷 乙烯 乙炔 分子式 CH4 C2H4 C2H2 结构式 分子的空间结构 正四面体 平面结构 直线形 3．碳原子的类型 （1）仅以单键方式成键的碳原子称为 饱和碳原子 。 （2）以双键或三键等方式成键的碳原子称为 不饱和碳原子 。 二． 杂化轨道理论与有机化合物空间结构 1．几种简单有机物分子中碳原子轨道的杂化方式 （1）甲烷分子中碳原子的杂化方式 甲烷分子中，碳原子2s轨道的一个电子跃迁到2p轨道中，并与2p轨道混杂形成4个sp3杂化轨道。 为了使杂化轨道相互间的排斥最小，4个sp3杂化轨道彼此尽可能远离，分别指向正四面体的四个顶点。每个sp3杂化轨道上有一个未成对的电子，与氢原子1s轨道沿轨道对称轴方向重叠成键，形成四个等同的C—H共价键。 （2）几种简单有机分子中碳原子轨道的杂化方式 有机物分子 CH4 CH2=CH2 CH≡CH C6H6 碳原子轨道的杂化方式 sp3 sp2 sp sp2 分子空间结构 正四面体 平面 直线 平面 2．σ键与π键 （1） σ键与π键 σ键：沿轨道对称轴方向重叠形成的共价键叫σ键，形成σ键时电子云达到了最大的重叠程度，σ键比较牢固并且能围绕 对称轴自由旋转 。 π键：把p轨道沿对称轴平行的方向重叠形成的共价键叫π键，形成π键时，电子云重叠程度比σ键小，故π键的稳定性比σ键差。 （2）σ键与π键判断方法 碳原子与其他原子成键类型 判断方法 单键 一个单键就是一个σ键 双键 一个价键是σ键，另一个是π键 三键 一个价键是σ键，其余两个是π键 3． 有机物结构的表示方法 (1) 结构式 ：表示出每个原子的成键情况，以一条短线代替一对共用电子对，结构式能完整地表示出有机化合物分子中每个原子的成键情况。如：乙醇。 （2） 结构简式 ：把结构式中单键省略，氢原子合并，但不能影响表示其结构特点的原子或原子团的表示方法。如：乙醇CH3CH2OH。 （3） 键线式 ：键线式无须标出碳原子和氢原子，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的除氢以外的其他原子或基团，每个拐点和端点均表示一个碳原子。如：乙醇 。 第2课时 同分异构体 一． 构造异构 1．同分异构现象和同分异构体 （1）同分异构现象是指分子式相同而结构不同的现象。分子式相同而结构不同的化合物分子互为 同分异构体 . （2）产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的 结合顺序 、 成键方式 等不同。 （3）同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的结构。 2．构造异构 （1）构造异构的概念 分子式相同而分子中原子或基团连接方式不同的异构现象称为 构造异构 。构造异构分为 碳链异构 、 位置异构 和 官能团异构 。 （2）构造异构的类型 类型 概念 示例 碳链异构 碳骨架不同而产生的异构 CH3CH2CH2CH3与 位置异构 官能团在碳链中的位置不同而引起的异构 CH2==CH—CH2—CH3与CH3—CH==CH—CH3 官能团异构 分子中所含官能团不同而产生的异构 CH3CH2OH与CH3—O—CH3 3．构造异构体的书写方法 （1）烷烃的同分异构体的书写方法： 烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写。 ①先写直链异构体的结构简式； ②在直链减少1个碳作甲基取代基，其余为主链，甲基连在主链上，端点碳除外； ③再减少2个碳为2个甲基或1个乙基取代基，连在剩余碳形成的主链上，乙基至少连在离端点碳相隔1个碳的碳原子上； ④依次减少直链异构体上的碳原子作取代基（主链始终为最长碳链）。 戊烷（C5H12）的三种同分异构体的结构简式为： （2）烯烃的同分异构体的书写方法： ①先确定主链碳原子个数； ②确定官能团（C=C）在主链上的位置实现位置异构； ③分别接入支链实现碳链异构。 分子式为C4H8的烯烃的同分异构体的结构简式为： （3）含有不同官能团的同分异构体的书写： 乙醇和二甲醚的分子式都为C2H6O，乙醇分子中的官能团为羟基（—OH），二甲醚分子中的官能团为醚键（）。 乙醇：、二甲醚： 4．几种有机物具有的同分异构体 分子式 可能具有的结构简式 C4H10 CH3CH2CH2CH3 C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH2CH3 C3H6 CH3CH=CH2 C4H8 CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3 CH2=C(CH3)2 C2H6O CH3CH2OH CH3OCH3 2． 立体异构 1．立体异构 （1）概念：分子式相同、原子或基团连接的顺序相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布方式不同产生的异构现象。 （2）分类：立体异构可分为 顺反异构 和 对映异构 。 2．顺反异构 2-丁烯的顺反异构体： 顺式 反式 甲基在双键的同一侧，称为顺式；甲基在双键的两侧，称为反式。这种异构称为顺反异构体 3．对映异构 某些有机化合物组成相同，分子中原子连接顺序也相同，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为镜像，彼此不重合，称为对映异构，也叫旋光异构。 例如，乳酸的对映异构体可表示如图： 教材习题01 下列分子式表示的物质，哪些有同分异构现象？如有，请写出它们的同分异构体。 （1） （2） （3） （4） 解题思路 【分析】分子式相同，结构不同的物质互为同分异构体； 【解析】（1）的可能结构简式有：和，两种，故填； （2）的结构简式为，不存在同分异构，故填无； （3）的结构与类似，属于四面体空间构型，不存在同分异构，故填无； （4）的可能的结构简式有：和，共两种，故填和。 【答案】（1）和 （2）无 （3）无 （4）和 教材习题02 某烷烃的相对分子质量为86，它共有5种同分异构体，写出这5种同分异构体的结构简式和键线式 、 、 、 、 。 解题思路 【解析】根据烷烃的通式，相对分子质量为，该烷烃的相对分子质量为86，即，解得，所以该烷烃的分子式为，其可能的结构有：、、、、，故填、；、；、；、；、。 【答案】、 、 、 、 、 核心考点一：有机化合物的空间结构 【例1】（23-24高二下·贵州六盘水·阶段练习）回答下列问题。 （1）中的化学键属于 (填“σ”或“π”)键。 （2）分子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数为 ，价层电子对数为 ，中心原子的杂化方式为 ，VSEPR模型为 ，分子的空间结构为 。 （3）下列分子中若有手性分子，请用“*”标出其手性碳原子；若无手性分子，此小题不必作答。 。 【答案】（1）σ （2）3 0 3 平面三角形 平面三角形 （3） 【解析】（1）中的化学键都是单键，属于σ键； （2）分子中中心原子形成3个B-F键，σ键电子对数为3；孤电子对数为=0，价层电子对数为3，中心原子的杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，分子的空间结构为平面三角形； （3） 分子中连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，中中间的碳原子为手性碳原子，故表示为。 核心考点二：有机化合物结构表示方法 【例2】（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下列表示不正确的是 A．乙烯的结构式： B．空间填充模型表示甲烷分子或四氯化碳分子 C．2-甲基丁烷的键线式： D．乙炔的电子式： 【答案】B 【解析】 A．乙烯C2H4的结构式：，A正确； B．氯原子半径大于碳原子，空间填充模型不能表示四氯化碳分子，B错误； C．2-甲基丁烷主链4个碳，第2位碳上有一个甲基，键线式：，C正确； D．乙炔C2H2的电子式：，D正确； 故选B。 核心考点三：同分异构现象 【例3】（23-24高二下·山西大同·期中）下列分子式只表示一种物质的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．可能是丙烯或环丙烷，A错误； B． 可能是CH3CH2CH2Cl或CH3CHClCH3，B错误； C．该分子是既可以表示苯，又可以表示不饱和度为4的不饱和烃，C错误； D．只表示CH3CH3，D正确； 故选D。 核心考点四：同分异构体的书写 【例4】（23-24高二下·山东聊城·期中）分子式为且含三元环的有机物共有种 A．7 B．8 C．9 D．10 【答案】C 【解析】 C5H9Cl不饱和度为1，除三元环外没有其它不饱和结构，可能的结构有、、、、、、、、，共9种，故选C。 【基础练】 1．（22-23高二下·安徽芜湖·阶段练习）下列各组物质互为同分异构体的是 A．甲烷和丙烷 B．蔗糖和麦芽糖 C．金刚石和石墨 D．淀粉与纤维素 【答案】B 【分析】分子式相同，但结构不同的化合物之间互为同分异构体。 【解析】A．甲烷和丙烷为同系物，故A错误； B．蔗糖和麦芽糖分子式相同，但结构不同，麦芽糖含有醛基，与银氨溶液加热会有银镜产生，蔗糖不能，互为同分异构体，故B正确； C．金刚石和石墨互为同素异形体，故C错误； D．淀粉和纤维素通式(C6H11O5)n都属于高分子化合物，n值不确定，所以不属于同分异构体，故D错误； 故答案选B。 2．（23-24高二下·浙江·期中）下列有关物质的检测说法正确的是 A．能鉴别和 B．可以通过X射线获得包括键长、键角、键能等分子结构信息 C．质谱法测得某有机物的相对分子质量为72，可推断其分子式为 D．红外光谱不仅可以测有机物的化学键和官能团，还可以测定元素组成和含量 【答案】A 【解析】A．核磁共振氢谱可以获得氢原子的种类数和不同种类氢原子数目之比，有两种环境的氢原子，吸收峰面积之比为3:1，有两种环境的氢原子，吸收峰面积之比为1:3，但二者核磁共振氢谱中吸收峰的化学位移不同，A正确； B．X射线衍射不能测键能，B错误； C．质谱法测得某有机物的相对分子质量为72，不可据此推断其分子式为C5H12，相对分子质量为72的有机物还可以是C4H8O、C3H4O2等，C错误； D．红外光谱可以测定有机物中所含化学键和官能团，不能测定元素组成和含量，D错误； 故选A。 3．（23-24高二下·新疆·期中）101 kPa、100℃时，某物质相对H2的密度为42，其核磁共振氢谱如图所示，该物质可能为 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】101 kPa、100℃时，某物质相对H2的密度为42，则该物质的相对分子质量是M=2×42=84，根据其核磁共振氢谱图可知，该物质分子中只有一种H原子，然后根据选项物质分析判断。 【解析】A．环丙烷分子中只有一种H原子，其分子式是C3H6，相对分子质量是42，A不符合题意； B．该物质分子中有三种不同位置的H原子，分子式是C3H6，相对分子质量是42，B不符合题意； C．环己烷分子中只有一种H原子，其分子式是C6H12，相对分子质量是84，C符合题意； D．该物质分子中有三种不同位置的H原子，分子式是C6H12，相对分子质量是84，D不符合题意； 故合理选项是C。 4．（23-24高二下·辽宁沈阳·阶段练习）核磁共振(NMR)氢谱图上不是有3个吸收峰的是 A．2，5-二甲基-3-己烯 B．1，4-二甲基环己烷 C． D． 【答案】D 【解析】 A．2，5-二甲基-3-己烯以碳碳双键轴对称，有3种H原子，核磁共振氢谱中有3组吸收峰，A不符合题意； B．1，4-二甲基环己烷有3种H原子，核磁共振氢谱中有3组吸收峰，B不符合题意； C．有3种H原子，核磁共振氢谱中有3组吸收峰，C不符合题意； D．为完全对称结构，苯环上一种H，羧基中一种H，共两种等效氢，D符合题意； 答案选D。 5．（23-24高二下·新疆省直辖县级单位·阶段练习）下列有机物存在顺反异构现象的是 A．CH2=CH2 B．ClCH=C(CH3)2 C．(CH3)2CHCH2CH3 D．CH3CH=CHCH2CH3 【答案】D 【解析】A．CH2=CH2分子中碳碳双键的碳原子上连有相同的氢原子，因此不存在顺反异构现象，A错误； B．ClCH=C(CH3)2分子中一个碳碳双键的碳原子上连有两个相同的甲基，因此不存在顺反异构，B错误； C．(CH3)2CHCH2CH3分子中不含有碳碳双键，因此不存在顺反异构，C错误； D．CH3CH=CHCH2CH3分子中碳碳双键的两个碳原子上连接不同的原子或原子团，因此存在顺反异构，D正确； 答案选D。 6．（23-24高二下·安徽马鞍山·阶段练习）“年年重午近佳辰，符艾一番新”，端午节常采艾草悬于门户上，艾叶中含有薄荷醇()，下列有关该物质的说法不正确的是 A．环上的一氯代物为3种 B．与互为同系物 C．分子式为 D．该分子中杂化的原子数为11个 【答案】A 【解析】A．环上有6种化学环境不同的氢原子，则环上的一氯代物有6种，故A错误； B．与都含有1个环、1个羟基，结构相似，相差4个CH2原子团，二者互为同系物，故B正确； C．分子中C、H、O原子个数依次是10、20、1，分子式为C10H20O，故C正确； D．分子中碳原子均是饱和碳原子，10个碳原子均采取sp3杂化，而氧原子价层电子对数为2+=4，氧原子也采取取sp3杂化，即该分子中sp3杂化的原子数为11个，故D正确； 答案选A。 7．（23-24高二下·山西大同·期末）有机物含有三个侧链的可能的结构种数有(不考虑立体异构) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【答案】C 【解析】有机物含有三个侧链的可能的结构有、、，共3种结构； 答案选C。 8．（23-24高二下·安徽淮北·阶段练习）丙烯酸()和丙二醛()的相互关系是 A．官能团异构 B．碳架异构 C．位置异构 D．同系物 【答案】A 【解析】丙烯酸与丙二醛的分子式均为C3H4O2，结构不同，互为同分异构体，丙烯酸官能团为碳碳双键和羧基，而丙二醛的官能团为醛基，故丙烯酸与丙二醛互为官能团异构； 答案选A。 9．（23-24高二下·福建泉州·阶段练习）下列化合物中含有手性碳原子的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】手性碳原子是指连接4个不同的原子或原子团的碳原子。 【解析】A．中中心C原子连接两个Cl原子和两个F原子，不符合手性碳原子的定义，A不符合题意； B．中碳原子有三根键连接的原子团相同，B不符合题意； C．两个C原子连接的都有相同的氢原子，均不属于手性碳原子，C不符合题意； D．中与羟基相连的C原子连接四种不同的基团，属于手性碳原子，D符合题意； 故选D。 10．（23-24高二下·浙江绍兴·期中）下列属于有机物且属于非电解质的是 A．CO2 B．CH4 C．CH3COOH D． 【答案】B 【分析】有机物通常是指含有碳元素的化合物，但有些含碳的化合物不属于有机物，例如一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等，因为它们的特性类似于无机物，非电解质是指在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物。 【解析】A．CO2和水反应生成碳酸，碳酸能电离出自由移动的阴阳离子，所以CO2的水溶液导电，但电离出离子的物质是碳酸不是CO2，所以CO2是非电解质，但CO2不是有机物，A不选； B．CH4属于有机物，在水溶液里和熔融状态下都不能导电，属于非电解质，B选； C．CH3COOH属于有机物，CH3COOH溶液能够导电，属于电解质，C不选； D．是有机高分子材料，属于混合物，不属于非电解质，D不选； 故选B。 【提升练】 1．（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下列说法正确的是 A．所有的烷烃互为同系物 B．和具有相同的官能团，互为同系物 C．分子中有四个手性碳原子 D．分子式为的有机物共有5种同分异构体(不考虑立体异构) 【答案】D 【解析】A．正丁烷和异丁烷互为同分异构体，不是同系物，A错误； B．和官能团数目不同，不是同系物，B错误； C．手性碳原子连接4个不同的基团，分子中如图有三个手性碳原子，C错误； D．分子式为的有机物同分异构体有、、、、，共有5种，D正确； 故选D。 2．（22-23高二下·江西南昌·期末）设阿伏伽德罗常数的值为NA，下列说法不正确的是 A．100mL0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液与足量草酸溶液反应转移电子数为0.05NA B．34g呋喃()中含有的极性键数目为3NA C．1.12L乙烷和丙烯的混合气体中所含C-H键数为0.3NA D．6.4gS2和S8的混合物中所含的电子数为3.2NA 【答案】C 【解析】A．反应中高锰酸钾中+7价锰降到+2价锰离子，即得5e-，又100mL0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液中高锰酸钾物质的量为0.01 mol，即得0.05 mol电子，数目为0.05 ，A正确； B．呋喃分子式为C4H4O，所以34g呋喃物质的量为0.5mol，又中含有6个极性键，即0.5mol呋喃含有3mol极性键，数目为3，B正确； C．未指明状态，无法计算气体的物质的量，即无法得出C-H键数，C错误； D．S2和S8的最简式均为S，即物质的量为0.2 mol，含有电子物质的量为，数目为3.2，D正确； 故选C。 3．（23-24高二下·安徽宿州·期中）某烃的结构简式如图所示，若分子中最多共线碳原子数为a，可能共面的碳原子数最多为b，含四面体结构的碳原子数为c，则a、b、c分别是 A．3、14、6 B．3、16、6 C．3、16、5 D．4、16、5 【答案】A 【解析】已知乙炔基中碳原子为sp杂化，为直线形结构，则与乙炔基相连的C原子共线，则共有3个；苯环上的碳原子和碳碳双键两端的碳原子均为sp2杂化，碳原子形成的三条键为平面三角形，则可能共面的碳原子最多为14；饱和的碳原子为sp3杂化，此有机物中乙基、甲基及甲基所在的C原子中共计6个碳原子为四面体结构，故本题选A。 4．（23-24高二下·陕西西安·阶段练习）下列化学用语正确的是 A．聚丙烯的结构简式： B．丙烷分子的空间填充模型： C．乙醛分子的结构简式为：CH3COH D．2-乙基-1，3-丁二烯分子的键线式： 【答案】D 【解析】 A．聚丙烯的结构简式聚合物单元(方括号)中只应有两个碳原子，-CH3应为支链：，故A错误； B．题图显示的应是丙烷分子的球棍模型，而非空间填充模型，故B错误； C．乙醛分子的结构简式：CH3CHO，故C错误； D．1，3-丁二烯为主链，2号碳上伸出支链乙基(-C2H5)，键线式结构表达正确，故D正确； 故答案选D。 5．（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下面列出了几组物质，请用物质的合适组号填空。 ①和；②与；③H、D与T；④和；⑤与；⑥和；⑦和；⑧和；⑨和；⑩和；⑪和。 （1）其中属于碳骨架异构的是 。 （2）其中属于官能团类型异构的是 。 （3）其中属于同一种物质的是 。 （4）其中属于同系物的是 。 【答案】（1）⑪ （2）⑦⑩ （3）②⑨ （4）① 【解析】（1） 碳架结构不同的同分异构体属于碳骨架异构，⑪和属于碳骨架异构； （2）官能团不同的同分异构体属于官能团异构，⑦和、⑩和属于官能团异构； （3） 组成结构相同的物质是同种物质，②与、⑨和属于同种物质； （4）结构相似，分子组成相差若干个-CH2-原子团的物质互为同系物，①和属于同系物。 6．（23-24高二下·江西宜春·期中）某烃的几种同分异构体如下： 回答下列问题： （1）该烃的分子式为 ，上述同分异构体中，一氯代物只有一种的是 (填序号，下同)。 （2）属于炔烃的有 ，⑧在一定条件下最多能与发生加成反应，其反应的化学方程式为 。 （3）碳原子仅采用、杂化的烃有 。 （4）②分子中所有碳原子 (填“能”或“不能”)共平面，判断依据是 。 （5）⑦中键与键的数目之比为 。 （6）⑤在一定条件下能与发生加成反应，写出所有可能的产物的结构简式： 。 【答案】（1） ② （2）⑦⑧ 或 （3）⑦⑧ （4）不能 中心碳原子采用杂化，与4个碳原子形成四面体形，最多有3个碳原子共平面(合理即可) （5） （6）、(写结构简式也可) 【分析】先将球棍模型转化成键线式结构，然后回答相关问题，①、②、③； 【解析】（1）由题中所给的结构简式可知，该烃的分子式为，②分子中8个氢原子环境相同，一氯代物只有1种；答案为；②； （2）⑦⑧含碳碳三键，属于炔烃；碳碳三键能与的发生加成反应：+2H2或+2H2； （3）碳原子仅采用、杂化的烃含碳碳三键，还含有形成4个单键的碳原子；符合条件的有⑦⑧； （4）②的中心碳原子采用杂化，与4个碳原子形成四面体形，最多有3个碳原子共平面；答案为不能；中心碳原子采用杂化，与4个碳原子形成四面体形，最多有3个碳原子共平面； （5）由⑦的结构简式可知，1个⑦中含有8个，3个和1个，故键与键的数目之比为； （6）由于由两种元素构成，故与⑤反应可能生成两种物质，分别为、。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 有机化合物的结构 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1．理解有机物中碳原子的成键特点； 2．学会用结构式、结构简式和键线式来表示有机物的结构； 3．能从共价键的角度分析常见有机物的结构特征。 4．认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象； 5．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。 第1课时 有机化合物的结构 一． 有机物中碳原子的成键特点 1．碳原子的结构及成键特点 （1）碳原子最外层有 个电子，在有机物中总是形成 个共价键。 （2）碳原子的结合方式： ①碳原子之间的结合方式有 、 、 。 ②碳原子和氢原子只能形成碳氢单键（C—H），和氧原子可以形成碳氧单键（C—O）和碳氧双键（C=O）。 （2）碳原子的连接方式： 碳原子通过共价键结合形成 。 2．甲烷、乙烯、乙炔的分子结构 有机物 甲烷 乙烯 乙炔 分子式 结构式 分子的空间结构 3．碳原子的类型 （1）仅以单键方式成键的碳原子称为 。 （2）以双键或三键等方式成键的碳原子称为 。 二． 杂化轨道理论与有机化合物空间结构 1．几种简单有机物分子中碳原子轨道的杂化方式 （1）甲烷分子中碳原子的杂化方式 甲烷分子中，碳原子2s轨道的一个电子跃迁到2p轨道中，并与2p轨道混杂形成4个sp3杂化轨道。 为了使杂化轨道相互间的排斥最小，4个sp3杂化轨道彼此尽可能远离，分别指向正四面体的四个顶点。每个sp3杂化轨道上有一个未成对的电子，与氢原子1s轨道沿轨道对称轴方向重叠成键，形成四个等同的C—H共价键。 （2）几种简单有机分子中碳原子轨道的杂化方式 有机物分子 CH4 CH2=CH2 CH≡CH C6H6 碳原子轨道的杂化方式 分子空间结构 2．σ键与π键 （1） σ键与π键 σ键：沿轨道对称轴方向重叠形成的共价键叫σ键，形成σ键时电子云达到了最大的重叠程度，σ键比较牢固并且能围绕 。 π键：把p轨道沿对称轴平行的方向重叠形成的共价键叫π键，形成π键时，电子云重叠程度比σ键小，故π键的稳定性比σ键差。 （2）σ键与π键判断方法 碳原子与其他原子成键类型 判断方法 单键 双键 三键 3． 有机物结构的表示方法 (1) ：表示出每个原子的成键情况，以一条短线代替一对共用电子对，结构式能完整地表示出有机化合物分子中每个原子的成键情况。如：乙醇。 （2） ：把结构式中单键省略，氢原子合并，但不能影响表示其结构特点的原子或原子团的表示方法。如：乙醇CH3CH2OH。 （3） ：键线式无须标出碳原子和氢原子，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的除氢以外的其他原子或基团，每个拐点和端点均表示一个碳原子。如：乙醇 。 第2课时 同分异构体 一． 构造异构 1．同分异构现象和同分异构体 （1）同分异构现象是指分子式相同而结构不同的现象。分子式相同而结构不同的化合物分子互为 . （2）产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的 、 等不同。 （3）同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的结构。 2．构造异构 （1）构造异构的概念 分子式相同而分子中原子或基团连接方式不同的异构现象称为 。构造异构分为 、 和 。 （2）构造异构的类型 类型 概念 示例 碳骨架不同而产生的异构 CH3CH2CH2CH3与 官能团在碳链中的位置不同而引起的异构 CH2==CH—CH2—CH3与CH3—CH==CH—CH3 分子中所含官能团不同而产生的异构 CH3CH2OH与CH3—O—CH3 3．构造异构体的书写方法 （1）烷烃的同分异构体的书写方法： 烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写。 ①先写直链异构体的结构简式； ②在直链减少1个碳作甲基取代基，其余为主链，甲基连在主链上，端点碳除外； ③再减少2个碳为2个甲基或1个乙基取代基，连在剩余碳形成的主链上，乙基至少连在离端点碳相隔1个碳的碳原子上； ④依次减少直链异构体上的碳原子作取代基（主链始终为最长碳链）。 戊烷（C5H12）的三种同分异构体的结构简式为： （2）烯烃的同分异构体的书写方法： ①先确定主链碳原子个数； ②确定官能团（C=C）在主链上的位置实现位置异构； ③分别接入支链实现碳链异构。 分子式为C4H8的烯烃的同分异构体的结构简式为： （3）含有不同官能团的同分异构体的书写： 乙醇和二甲醚的分子式都为C2H6O，乙醇分子中的官能团为羟基（—OH），二甲醚分子中的官能团为醚键（）。 乙醇：、二甲醚： 4．几种有机物具有的同分异构体 分子式 可能具有的结构简式 C4H10 CH3CH2CH2CH3 C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH2CH3 C3H6 CH3CH=CH2 C4H8 CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3 CH2=C(CH3)2 C2H6O CH3CH2OH CH3OCH3 2． 立体异构 1．立体异构 （1）概念：分子式相同、原子或基团连接的顺序相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布方式不同产生的异构现象。 （2）分类：立体异构可分为 和 。 2．顺反异构 2-丁烯的顺反异构体： 顺式 反式 甲基在双键的同一侧，称为顺式；甲基在双键的两侧，称为反式。这种异构称为顺反异构体 3．对映异构 某些有机化合物组成相同，分子中原子连接顺序也相同，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为镜像，彼此不重合，称为对映异构，也叫旋光异构。 例如，乳酸的对映异构体可表示如图： 教材习题01 下列分子式表示的物质，哪些有同分异构现象？如有，请写出它们的同分异构体。 （1） （2） （3） （4） 解题思路 【答案】 教材习题02 某烷烃的相对分子质量为86，它共有5种同分异构体，写出这5种同分异构体的结构简式和键线式 、 、 、 、 。 解题思路 【答案】 核心考点一：有机化合物的空间结构 【例1】（23-24高二下·贵州六盘水·阶段练习）回答下列问题。 （1）中的化学键属于 (填“σ”或“π”)键。 （2）分子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数为 ，价层电子对数为 ，中心原子的杂化方式为 ，VSEPR模型为 ，分子的空间结构为 。 （3）下列分子中若有手性分子，请用“*”标出其手性碳原子；若无手性分子，此小题不必作答。 。 核心考点二：有机化合物结构表示方法 【例2】（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下列表示不正确的是 A．乙烯的结构式： B．空间填充模型表示甲烷分子或四氯化碳分子 C．2-甲基丁烷的键线式： D．乙炔的电子式： 核心考点三：同分异构现象 【例3】（23-24高二下·山西大同·期中）下列分子式只表示一种物质的是 A． B． C． D． 核心考点四：同分异构的书写 【例4】（23-24高二下·山东聊城·期中）分子式为且含三元环的有机物共有种 A．7 B．8 C．9 D．10 【基础练】 1．（22-23高二下·安徽芜湖·阶段练习）下列各组物质互为同分异构体的是 A．甲烷和丙烷 B．蔗糖和麦芽糖 C．金刚石和石墨 D．淀粉与纤维素 2．（23-24高二下·浙江·期中）下列有关物质的检测说法正确的是 A．能鉴别和 B．可以通过X射线获得包括键长、键角、键能等分子结构信息 C．质谱法测得某有机物的相对分子质量为72，可推断其分子式为 D．红外光谱不仅可以测有机物的化学键和官能团，还可以测定元素组成和含量 3．（23-24高二下·新疆·期中）101 kPa、100℃时，某物质相对H2的密度为42，其核磁共振氢谱如图所示，该物质可能为 A． B． C． D． 4．（23-24高二下·辽宁沈阳·阶段练习）核磁共振(NMR)氢谱图上不是有3个吸收峰的是 A．2，5-二甲基-3-己烯 B．1，4-二甲基环己烷 C． D． 5．（23-24高二下·新疆省直辖县级单位·阶段练习）下列有机物存在顺反异构现象的是 A．CH2=CH2 B．ClCH=C(CH3)2 C．(CH3)2CHCH2CH3 D．CH3CH=CHCH2CH3 6．（23-24高二下·安徽马鞍山·阶段练习）“年年重午近佳辰，符艾一番新”，端午节常采艾草悬于门户上，艾叶中含有薄荷醇()，下列有关该物质的说法不正确的是 A．环上的一氯代物为3种 B．与互为同系物 C．分子式为 D．该分子中杂化的原子数为11个 7．（23-24高二下·山西大同·期末）有机物含有三个侧链的可能的结构种数有(不考虑立体异构) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 8．（23-24高二下·安徽淮北·阶段练习）丙烯酸()和丙二醛()的相互关系是 A．官能团异构 B．碳架异构 C．位置异构 D．同系物 9．（23-24高二下·福建泉州·阶段练习）下列化合物中含有手性碳原子的是 A． B． C． D． 10．（23-24高二下·浙江绍兴·期中）下列属于有机物且属于非电解质的是 A．CO2 B．CH4 C．CH3COOH D． 【提升练】 1．（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下列说法正确的是 A．所有的烷烃互为同系物 B．和具有相同的官能团，互为同系物 C．分子中有四个手性碳原子 D．分子式为的有机物共有5种同分异构体(不考虑立体异构) 2．（22-23高二下·江西南昌·期末）设阿伏伽德罗常数的值为NA，下列说法不正确的是 A．100mL0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液与足量草酸溶液反应转移电子数为0.05NA B．34g呋喃()中含有的极性键数目为3NA C．1.12L乙烷和丙烯的混合气体中所含C-H键数为0.3NA D．6.4gS2和S8的混合物中所含的电子数为3.2NA 3．（23-24高二下·安徽宿州·期中）某烃的结构简式如图所示，若分子中最多共线碳原子数为a，可能共面的碳原子数最多为b，含四面体结构的碳原子数为c，则a、b、c分别是 A．3、14、6 B．3、16、6 C．3、16、5 D．4、16、5 4．（23-24高二下·陕西西安·阶段练习）下列化学用语正确的是 A．聚丙烯的结构简式： B．丙烷分子的空间填充模型： C．乙醛分子的结构简式为：CH3COH D．2-乙基-1，3-丁二烯分子的键线式： 5．（22-23高二下·山东德州·阶段练习）下面列出了几组物质，请用物质的合适组号填空。 ①和；②与；③H、D与T；④和；⑤与；⑥和；⑦和；⑧和；⑨和；⑩和；⑪和。 （1）其中属于碳骨架异构的是 。 （2）其中属于官能团类型异构的是 。 （3）其中属于同一种物质的是 。 （4）其中属于同系物的是 。 6．（23-24高二下·江西宜春·期中）某烃的几种同分异构体如下： 回答下列问题： （1）该烃的分子式为 ，上述同分异构体中，一氯代物只有一种的是 (填序号，下同)。 （2）属于炔烃的有 ，⑧在一定条件下最多能与发生加成反应，其反应的化学方程式为 。 （3）碳原子仅采用、杂化的烃有 。 （4）②分子中所有碳原子 (填“能”或“不能”)共平面，判断依据是 。 （5）⑦中键与键的数目之比为 。 （6）⑤在一定条件下能与发生加成反应，写出所有可能的产物的结构简式： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$