第10章 第2讲 有机物的结构特点(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第二讲　有机物的结构特点 高考目标定位　1.掌握有机化合物分子中碳原子的成键特点。2.能正确运用化学用语表示简单有机物分子的组成和结构。3.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　碳原子的成键特点　有机物分子的空间结构 1．有机物的成键特点 (1)有机物分子中碳原子的成键方式 碳原子结构 最外层有4个电子，可形成4个共价键 成键原子 碳原子可与碳原子、其他非金属原子成键 成键形式 (1)单键：都是σ键； (2)双键：一个σ键，一个π键； (3)三键：一个σ键，两个π键 连接方式 碳链或碳环 (2)有机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 4 sp3 σ键 四面体形 3 sp2 σ键、π键 平面三角形 2 —C≡ sp σ键、π键 直线形 思考1　 由于不同的成键原子间电负性的差异，共用电子对偏向电负性　　　　的原子，偏移的程度越大，共价键极性　　　　，在反应中越容易发生　　　　　；乙烯(CH2===CH2)分子中π键不稳定，容易断裂发生　　　　反应。 提示　较大　越强　断裂　加成 2．有机物结构的表示方法 表示方法归纳（以乙烯为例） 表示方法 化学符号 最简式 （实验式） CH2 电子式 结构式 结构简式 CH2CH2 键线式 球棍模型 空间填 充模型 3.有机物分子中原子共线与共面的基本类型 (1)熟练掌握四种典型结构 ①甲烷型：四面体结构，碳原子与四个原子形成四个共价键时，空间结构都是四面体结构，五个原子中最多有三个原子共平面。 ②乙烯型：平面结构，位于乙烯型结构上的六个原子一定共平面。 ③乙炔型：直线形结构，位于乙炔型结构上的四个原子一定在一条直线上，也一定共平面。 ④苯型：平面六边形结构，位于苯环上的十二个原子一定共平面，并且处于对角线的四个原子共线。 (2)注意键的旋转 ①在分子中，形成单键的原子可以绕键轴旋转，而形成双键、三键等其他键的原子不能绕轴旋转。 ②若平面间靠单键相连，所连平面可以绕轴旋转，可能旋转到同一平面上，也可能旋转后不在同一平面上。 ③若平面间被多个点固定，则不能旋转，一定共面。如分子中所有环一定共面。 (3)恰当地拆分复杂分子 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。 特别要注意的是，苯分子中处于对位的两个碳原子以及它们所连的两个氢原子，这四个原子是在一条直线上的。 思考2　 有机物分子结构分析： 以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示结构 该分子中最多有　　　　个碳原子在同一平面内，最多有　　　　个原子在同一条直线上，苯环平面内的碳原子至少有　　　　个。 提示　11　6　9 4．有机物分子中的三种碳原子 (1)饱和碳原子：结合原子或原子团数目为4的碳原子。 (2)不饱和碳原子：结合原子或原子团数目小于4的碳原子。 (3)手性碳原子 饱和碳原子中，与四个不同原子或原子团相连的碳原子叫做手性碳原子（又叫不对称碳原子），通常用星号标出。有手性异构体的分子叫做手性分子。 如乳酸：。 练一　有机物的表示方法与碳原子的成键特点 1．下列说法不正确的是(　　) A．碳原子核外最外电子层有4个电子 B．1个碳原子可以与其他非金属原子形成4个共价键 C．两个碳原子之间能形成单键、双键或三键 D．所有有机化合物都含有σ键和π键 答案　D 解析　A.碳原子核外有6个电子，有2个电子层，最外电子层有4个电子，故A正确；B.1个碳原子可以与其他非金属原子形成4个共价键，如C与H形成4个C—H键，故B正确；C.每个碳原子能形成4个共价键，两个碳原子之间能形成单键、双键或三键，如乙烷分子中含有碳碳单键、乙烯分子中含有碳碳双键、乙炔分子中含有碳碳三键，故C正确；D.单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，烷烃中不含π键，故D错误；选D。 2．对于分子式为C5H8的有机化合物结构的说法中不正确的是(　　) A．分子中可能含有一个碳碳三键 B．分子中可能有两个碳碳双键 C．可能是分子中只有一个碳碳双键的链烃 D．分子中含有一个碳碳双键的环烃 答案　C 解析　A.C5H8的不饱和度为＝2，物质分子中可能含有1个碳碳三键，也可能含有2个碳碳双键或一个碳碳双键和一个环状结构，A正确；B.根据A计算可知该物质分子不饱和度是2，物质分子中可能有两个碳碳双键，B正确；C.该物质分子不饱和度是2，因此该物质若是只含有1个碳碳双键，则必然是环状结构，而不可能是分子中只有一个碳碳双键的链烃，C错误；D.该物质分子不饱和度是2，则分子结构中可能是含有一个碳碳双键和一个环状结构，D正确；故合理选项是C。 练二　有机物分子中原子共线与共面分析 3．下列叙述正确的是(　　) A．丙烷分子中3个碳原子一定在同一条直线上 B．甲苯分子中7个碳原子都在同一平面内 C．乙烷分子中碳原子和全部氢原子可能在同一平面内 D．2－丁烯分子中4个碳原子可能在同一条直线上 答案　B 解析　A.丙烷分子中3个碳原子一定不共线，A不正确；B.甲苯分子可看作—CH3取代了苯环中一个H原子，所以甲苯分子中7个碳原子都在同一平面内，B正确；C.乙烷分子中碳原子和全部氢原子不可能在同一平面上，C不正确；D.2－丁烯(CH3CH＝CHCH3)中4个碳原子在同一个平面内，但是不可能在同一条直线上，D不正确；故选B。 4．有机物分子中最多有多少个原子共面(　　) A．12　　　　　　　B．16 C．20 D．24 答案　C 解析　在分子中，甲基中C原子处于苯中H原子的位置，甲基通过旋转碳碳单键会有1个H原子处在苯环平面内，苯环平面与碳碳双键形成的平面通过旋转碳碳单键可以处于同一平面，乙炔是直线型结构，所以最多有12个C原子（苯环上6个、甲基中2个、碳碳双键上2个、碳碳三键上2个）共面。在甲基上可能还有1个氢原子共平面，则两个甲基有2个氢原子可能共平面，苯环上4个氢原子共平面，双键上2个氢原子共平面，总计得到可能共平面的原子有20个，答案选C。故选：C。 考点二　同系物　同分异构体 1．同系物 思考　 下列物质中属于乙烯的同系物的是　　　　（填序号，下同）。 ③CH2CH—CHCH2 ④CH3CHCHCH3 提示　①④ 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、 羟基醛酮等 3.同分异构体的书写 (1)烷烃同分异构体的书写 ①书写方法： 缩链法（主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边）。 ②实例：写出C7H16含有两个支链的同分异构体。 、 、 、 。 (2)烯烃、炔烃同分异构体的书写 ①顺序：碳架异构→位置异构→官能团异构。 ②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。 ③实例：分别写出碳原子数为4的烯烃、炔烃的同分异构体。 烯烃：CH2CH—CH2CH3、CH3CHCHCH3、 。 炔烃：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3。 (3)苯的同系物 ①书写方法：支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对（由集中到分散）书写。 ②实例：写出C9H12的含有苯环的二元取代物的同分异构体。 、、 。 (4)有含氧官能团的有机物 ①书写顺序 一般按官能团异构（分好类别）→碳架异构→位置异构的顺序书写。 ②实例：写出C4H10O属于醇的同分异构体。 HO—CH2—CH2—CH2—CH3、、、。 练一　同系物和同分异构体的判断 1．以下各组有机物中，既不互为同系物，又不互为同分异构体的是(　　) A．CH3CH2CH2—S—CH2CH3与 CH3CH2CH2CH2CH2SH B．CH3CH2CH(PH2)CH2CH2COOH与 CH3CH2CH(PH2)CH2CH2CH2COOH C．与 D．与 答案　D 解析　A.CH3CH2CH2—S—CH2CH3含有官能团是—S—，CH3CH2CH2CH2CH2SH含有官能团是—SH，两者不互为同系物，分子式均为C5H12S，它们属于同分异构体，故A不符合题意；B.含有官能团均为—PH2、—COOH，组成相差一个“CH2”，它们互为同系物，故B不符合题意；C.它们分子式均为C9H12S，它们互为同分异构体，故C不符合题意；D.根据结构简式，它们不互为同系物，也不互为同分异构体，故D符合题意；答案为D。 2．（2025·衡水质检）键线式可以简明扼要地表示有机化合物，如CH3CH2CHCH2的键线式为。现有有机化合物X的键线式为，下列有关说法不正确的是(　　) A．X的分子式为C8H8 B．X的二氯代物有3种 C．X与互为同系物 D．X与互为同分异构体，且苯环中有3种处于不同化学环境的氢原子 答案　C 解析　A.根据X的键线式，可知其分子式为C8H8，A项正确；B.有机化合物X分子的8个顶点上的氢原子等效，则其二氯代物有3种，B项正确；C.该物质的分子式为C9H8，且与X的结构不相似，则与X不互为同系物，C项错误；D.的分子式为C8H8，分子式相同而结构不同，与X互为同分异构体，苯环上含有3种处于不同化学环境的氢原子，D项正确。 练二　烃类同分异构体数目的判断 3．下列关于同分异构体判断正确的是(　　) A.立方烷的一氯代物1种、二氯代物有2种 B．分子式为C5H11Cl的同分异构体有8种 C．分子式为C8H10的芳香烃有3种 D．的一氯代物只有2种（不考虑立体异构） 答案　B 解析　A.立方烷是C8H8，即8个碳原子位于正方体的八个顶点，立方烷的一氯代物1种；二氯代物有3种，分别为1，2位、1，3位、1，7位，A错误；B.分子式为C5H12的同分异构体有三种，CH3—CH2—CH2—CH2—CH3，它有三种不同的位置的氢原子，所以有三种一氯代物；(CH3)2—CH—CH2—CH3，它有4种不同的位置的氢原子，所以有四种一氯代物；(CH3)2—C—(CH3)2，它有一种位置的氢原子，所以有一种一氯代物。所以分子式为C5H11Cl的同分异构体有3＋4＋1＝8，B正确；C.分子式为C8H10的芳香烃，分子中含有1个苯环，侧链为烷基，若有1个侧链，为—CH2—CH3；若有2个侧链，为—CH3，有邻、间、对三种，所以符合条件的同分异构体有4种，C错误；D.的一氯代物有3种，D错误；答案选B。 4．二联苯的二氯取代物的同分异构体共有（不考虑立体异构）(　　) A．10种　　　　　　　B．12种 C．14种 D．18种 答案　B 解析　该物质结构对称，二氯代物有：、、（图中序号表示另一个氯原子可能的位置），共有7＋4＋1＝12种；综上所述答案为B。 练三　烃的衍生物同分异构体数目的判断 5．分子式为C4H9ClO的同分异构体很多， 其中能与 Na发生反应产生H2的同分异构体共有（不考虑立体异构）(　　) A．12种 B．11种 C．10种 D．9种 答案　A 解析　C4H9ClO不饱和度为0，能与 Na发生反应产生H2说明含有—OH，其中Cl的位置有，，， 4＋4＋3＋1＝12，故同分异构体有12种，故答案为A。 6．由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示，不正确的是(　　) A．与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物有4种 B．X与对应的Z形成的戊酸丁酯可能有4种 C．Y的结构有4种 D．与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种 答案　A 解析　A.与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物为醚，有CH3OCH2CH2CH3、CH3CH2OCH2CH3、CH3OCH(CH3)2，共3种，故A错误；B.丁醇有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、HOCH2CH(CH3)2、HOC(CH3)3共4种，与之对应的戊酸有4种，所以丁醇与对应的戊酸丁酯可能有4种，故B正确；C.Y的结构有CH3CH2CH2CH2Br、CH3CH2CHBrCH3、BrCH2CH(CH3)2、BrC(CH3)3，共4种，故C正确；D.与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物属于酯，有HCOOCH2CH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH2CH3、HCOOCH2CH(CH3)2、HCOOCH(CH3)3、CH3COOCH2CH2CH3、CH3COOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3，共9种，故D正确；选A。 【题后归纳】　判断同分异构体数目的常见方法 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。如丁基有4种，则C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均有4种 续表 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上的氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效 续表 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 组合法 一元酯R1COOR2，—R1有m种，—R2有n种，则一元酯共有m×n种 1．（2022·.浙江6月选考改编）下列表示正确的是(　　) A．乙醛的结构简式：CH3COH B．2－丁烯的键线式： C．乙醇和丙三醇互为同系物 D．丙酮（）和环氧丙烷（）互为同分异构体 答案　D 解析　A.乙醛含醛基，其结构简式为CH3CHO，A错误；B.2－丁烯的结构简式为CH3CHCHCH3，键线式为，B错误；C.结构相似，组成上相差若干个CH2原子团的有机化合物为同系物，乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，C错误；D.分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体，丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，两者互为同分异构体，D正确。 2．（2024·安徽高考）D－乙酰氨基葡萄糖（结构简式如下）是一种天然存在的特殊单糖。下列有关该物质说法正确的是(　　) A．分子式为C8H14O6N B．能发生缩聚反应 C．与葡萄糖互为同系物 D．分子中含有σ键，不含π键 答案　B 解析　A.由该物质的结构可知，其分子式为：C8H15O6N，故A错误；B.该物质结构中含有多个醇羟基，能发生缩聚反应，故B正确；C.组成和结构相似，相差若干个CH2原子团的化合物互为同系物，葡萄糖分子式为C6H12O6，该物质分子式为：C8H15O6N，不互为同系物，故C错误；D.单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，该物质结构中含有C＝O键，即分子中σ键和π键均有，故D错误；故选B。 3．（2023·辽宁高考）在光照下，螺吡喃发生开、闭环转换而变色，过程如下。下列关于开、闭环螺吡喃说法正确的是(　　) A．均有手性 B．互为同分异构体 C．N原子杂化方式相同 D．闭环螺吡喃亲水性更好 答案　B 解析　A.手性是碳原子上连有四个不同的原子或原子团，因此闭环螺吡喃含有手性碳原子如图所示，，开环螺吡喃不含手性碳原子，故A错误；B.根据它们的结构简式，分子式均为C19H19NO，它们结构不同，因此互为同分异构体，故B正确；C.闭环螺吡喃中N原子杂化方式为sp3，开环螺吡喃中N原子杂化方式为sp2，故C错误；D.开环螺吡喃中氧原子显负价，电子云密度大，容易与水分子形成分子间氢键，水溶性增大，因此开环螺吡喃亲水性更好，故D错误。 4．（2023·山东高考）有机物X→Y的异构化反应如图所示，下列说法错误的是(　　) A.依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团 B．除氢原子外，X中其他原子可能共平面 C．含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种（不考虑立体异构） D．类比上述反应，的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应 答案　C 解析　A．由题干图示有机物X、Y的结构简式可知，X含有碳碳双键和醚键，Y含有碳碳双键和酮羰基，红外光谱图中可以反映不同官能团或化学键的吸收峰，故依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团，A正确；B.由题干图示有机物X的结构简式可知，X分子中存在两个碳碳双键所在的平面，单键可以任意旋转，故除氢原子外，X中其他原子可能共平面，B正确；C.由题干图示有机物Y的结构简式可知，Y的分子式为：C6H10O，则含醛基和碳碳双键且有手性碳原子（即同时连有四个互不相同的原子或原子团的碳原子）的Y的同分异构体有： CH3CHCHH(CH3)CHO、CH2C(CH3)H(CH3)CHO、 CH2CHH(CH3)CH2CHO、CH2CHCH2H(CH3)CHO和 CH2CHH(CH2CH3)CHO（标*的为手性碳原子）共5种（不考虑立体异构），C错误，符合题意；D.由题干信息可知，类比上述反应， 的异构化产物为：含有碳碳双键和醛基，故可发生银镜反应和加聚反应，D正确。 5．（2024·湖南高考）下列有关化学概念或性质的判断错误的是(　　) A．CH4分子是正四面体结构，则CH2Cl2没有同分异构体 B．环己烷与苯分子中C—H键的键能相等 C．甲苯的质谱图中，质荷比为92的峰归属于 D．由R4N＋与PF组成的离子液体常温下呈液态，与其离子的体积较大有关 答案　B 解析　A.CH2Cl2为四面体结构，其中任何两个顶点都是相邻关系，因此CH2Cl2没有同分异构体，故A项说法正确；B.环己烷中碳原子采用sp3杂化，苯分子中碳原子采用sp2杂化，由于同能层中s轨道更接近原子核，因此杂化轨道的s成分越多，其杂化轨道更接近原子核，由此可知sp2杂化轨道参与组成的C—H共价键的电子云更偏向碳原子核，即苯分子中的C—H键长小于环己烷，键能更高，故B项说法错误；C.带1个单位电荷，其相对分子质量为92，因此其质荷比为92，故C项说法正确；D.当阴阳离子体积较大时，其电荷较为分散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温，故D项说法正确；综上所述，错误的是B项。 学科网（北京）股份有限公司 $$