专题2 微专题2 有机物分子中原子共线、共面问题-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修3同步导学案配套PPT课件（苏教版）

微专题2　有机物分子中原子共线、共面问题 优化探究 专题2　有机物的结构与分类 1.常见分子的空间结构 (1)熟记典型分子的结构 (2)分子空间结构的基本判断 ①结构中每出现一个碳碳双键:至少有6个原子共面。 ②结构中每出现一个碳碳三键:至少有4个原子共线或共面。 ③结构中每出现一个苯环:至少有12个原子共面。 ④结构中每出现一个饱和碳原子:分子中所有原子不可能全部共面。 2.有机物分子中原子共线、共面的分析 先观察大分子的结构,找出甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的“影子”,再依据甲烷“正四面体”、乙烯“平面”、乙炔“直线”和苯“平面”等空间结构和键角展开结构简式,并注意键的旋转。解题时注意题目要求中常用“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。 (1)直线与平面连接 如乙烯基乙炔( ),利用乙烯的平面结构模型和乙炔的直 线结构模型分析,所有原子共平面,4个原子共直线。 (2)平面与平面连接 如果两个平面结构通过单键(σ键)相连,则由于单键的旋转性,两个平面不 一定重合。如苯乙烯分子( )中共平面的原子至少有12 个,最多有16个。 (3)平面与立体连接 如果甲基与平面结构通过单键相连,则由于单键的旋转性,甲基的一个氢 原子可能处于这个平面上。如丙烯分子( )中,共平面原子至少有6个,最多有7个。 (4)直线、平面与立体连接 如图所示的分子中共平面原子至少有12个,最多有19个。其中1、2、3、4,6、8、9、10号原子一定共直线。 1.下列说法正确的是(　　) A.丙烷是直链烃,所以分子中3个碳原子也在一条直线上 B.丙烯分子中所有原子均在同一平面上 D 2.某烃的结构简式为 ,若分子中共线碳原子数为 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、4、5　　　　　　　 B.3、10、4 C.3、14、4 D.4、10、4 C 解析: 中,4、7、8号三个碳原子一定共线,所以共 线碳原子数为3;苯环和2、3、4、5、7号碳原子构成的乙烯面可以共面,一共有11个碳原子,因为4、7、8号三个碳原子一定共线,所以8号碳原子一定也在这个面内(12个碳共面了),1号、6号碳原子也可以在这个面内(14个碳共面了);以四个单键与其他原子连接的碳原子为四面体结构,有1号、2号、5号、6号碳原子符合。 3.有以下合成路线(部分反应条件已省略),下列有关说法错误的是(　　)   A.物质A中4个原子共线 B.物质B中所有原子可能共平面 C.物质C的同分异构体中含有苯环且苯环上有两个取代基的有3种 D.物质D中在同一平面上的原子最多13个 B 解析:A为乙炔,其中的碳原子均为sp杂化,分子的空间结构为直线,4个原子都共线,A正确;物质B中含有甲基,甲基中的碳原子采用sp3杂化,以四面体结构连接其他原子,所有原子不可能共平面,故B错误;物质C的同分异构体中含有苯环且苯环上有两个取代基,取代基为氨基和羟基,分别位于邻、间、对位,故同分异构体有3种,故C正确;D中环为平面结构,且醛基中的碳原子为sp2杂化,通过醛基碳原子和环上碳原子间的碳碳单键旋转,可以使分子中所有原子共面,故物质D中在同一平面上的原子最多13个,D正确。 4.下列说法中错误的是(　　) A.乙炔(CH≡CH)所有原子共线 B.苯( )所有原子共平面 C.可用苯来区分乙醇和水 D.乙烷所有原子共平面 D 解析:乙炔(CH≡CH)是直线形分子,分子中所有原子共线,故A正确;苯是平面形分子,分子中所有原子共平面,故B正确;苯与乙醇互溶,苯不溶于水,与水分层,可以用苯来区分乙醇和水,故C正确;甲基具有甲烷的结构特点,为四面体结构,则乙烷分子中所有原子一定不共平面,故D错误。 5.下列有机物分子中,所有的原子不可能都处于同一平面的是(　　) A.CH2==CH2 B.CH2==CH—CH==CH2 D 解析:CH2==CH2是乙烯分子,乙烯是平面结构,所以该分子中所有原子在同一平面上,故A不选; CH2==CH—CH==CH2相当于乙烯分子中的一个氢原子被乙烯基取代,不改变原来的平面结构,乙烯基的所有原子在同一个面上,这两个平面可以是一个平面,所有原子可能都处在同一平面上,故B不选; 乙烯和苯都是平面形分子,所有原子可能都在同一平面内,故C不选; 该分子中存在甲基,甲基中所有原子不可能在同一平 面上,故D选。 6.下列说法正确的是(　　) A.CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上 D 解析:A项,根据乙烯的空间结构可知, CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面,但不在同一直线上,错误;B项,a与c分子中有连接3个碳原子的饱和碳原子,故所有碳原子不可能共平面,错误;D项,d、p分子中都存在饱和碳原子,故只有b的所有原子处于同一平面,正确。 (1)所有原子一定在同一平面上的是　　　　(填序号,下同)。  (2)所有碳原子一定在同一平面上的是　　　 　。  (3)所有碳原子可能在同一平面上的是　　　　。  (4)所有碳原子一定在一条直线上的是　　　　。  ③ ②③④⑥ ⑤ ⑥ 代表物 空间 结构 碳原子杂化类型 结构式 球棍模型 结构 特点 CH4 正四 面体 sp3 任意3原子 共面 C2H4 平面 sp2 6原子共面, C==C不能旋转 代表物 空间 结构 碳原子杂化类型 结构式 球棍模型 结构 特点 C2H2 直线 sp 4原子共线(面),C≡C不能旋转 C6H6 平面 sp2 12原子共面,对角线上4原子共线 C.分子中所有碳原子一定在同一平面上 D.分子中至少有16个原子共平面 解析:丙烷分子中3个碳原子不在同一直线上,故A错误;甲基为四面体结构,CH3—CH==CH2中甲基上至少有两个氢原子不和其他原子共平面,故B错误;因为六元环结构中有4个饱和碳原子,故环状结构不是平面结构,所有碳原子不可能在同一平面上,C错误;分子中在同一条直线上的原子有8个(),再加上其中一个苯环上的8个原子,所以至少有16个原子共平面,D正确。 C. D. B.a()和c()分子中所有碳原子均处于同一平面上 C.中所有碳原子可能都处于同一平面 D.化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面 7.现有下列物质: ①　②CH3CH==CHCH3 ③　④ ⑤　⑥CH3—C≡C—CH3 解析:①中碳原子都饱和,所有原子不共面;②中含有—CH3,所有原子不可能共平面,但双键是平面结构,即4个碳原子共面;③中的12个原子共面;④中含有—CH3,所有原子不可能共面,由于苯的12个原子共面,故该物质中7个碳原子共面;⑤的结构可表示为,由于碳碳单键a可以旋转,故碳碳双键所在的平面和苯环所在的平面可能是同一平面,也可能是不同平面,故所有碳原子可能在同一平面上;⑥中含—C≡C—,与—C≡C—相连的两个—CH3上的C一定与—C≡C—在同一直线上。 $$