第三章 第13讲 有机化合物的空间结构 同系物和同分异构体（Word教参）-【百汇大课堂】2026年高考化学选考总复习下册·第1轮（浙江专用）

第13讲　有机化合物的空间结构　同系物和同分异构体 课标引领 1.认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布，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。 2．认识有机化合物分子中共价键的类型、极性及其与有机反应的关系，知道有机化合物分子中基团之间的相互影响会导致键的极性发生改变，从化学键的角度认识官能团与有机化合物之间是如何相互转化的。 考点一　有机化合物的空间结构与碳原子成键特点 [对应学生用书P68] 1．有机化合物的空间结构 (1)有机化合物中碳原子的成键特点 (2)有机化合物中碳原子的杂化方式与空间结构 与碳原子相连的原子数 结构示意图 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 平面形 2 —C≡ sp σ键、π键 直线形 (3)判断手性碳原子的方法 ①若有机化合物中碳原子连接4个不同的原子(或原子团)，可表示为 (其中a≠b≠c≠d)，则该碳原子是手性碳原子。 ②含有手性碳原子的有机化合物是手性分子，存在手性(或对映)异构体。 2．表示有机化合物结构的三种常用方法 名称 结构式 结构简式 键线 式 1，3­丁 二烯 CH2===CHCH===CH2 乙醇 CH3CH2OH 丙烯醛 CH2===CHCHO 考向一　有机化合物的空间结构及分析 [例1] (2024·浙江A9协作体联考)有机物G是合成药物的中间体。下列说法不正确的是(　　) A．G分子中含有1个手性碳原子 B．G分子中碳原子的杂化方式有2种 C．G分子中所有碳原子可能处于同一平面 D．G能发生取代、加成、氧化和还原反应 C　解析：手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，所以G中只含一个手性碳原子，A正确；G中苯环及双键碳原子采取sp2杂化，3个饱和碳原子采取sp3杂化，B正确；G分子中手性碳原子与其相连的3个碳原子形成三角锥形结构，故G分子中所有碳原子不可能共平面，C错误；G含有苯环和碳碳双键，可发生加成反应、氧化反应、取代反应，其中加成氢气也是还原反应，D正确。 利用“拆分­组合法”判断有机化合物中原子的 共线面问题 (1)直线与平面连接：直线结构中若有2个原子(或1个共价键)与某平面结构共用，则该直线在这个 平面上。例如，CH2===CH—C≡CH的空间结构为，故所有原子共平面。 (2)平面与平面连接：若两个平面形结构通过单键相连，由于单键可以旋转，则两个平面可能重合，也可能不重合。例如，苯乙烯分子的空间结构：，共平面原子至少有12个，最多有16个。 　(3)平面与立体连接：若甲基与平面形结构通过单键相连，由于单键可以旋转，甲基上1个氢原子可能处于该平面内。例如，丙烯分子(CH3CH===CH2)中，共平面的原子至少有6个，最多有7个。 [练1] (2022·重庆卷)关于M的说法正确的是(　　) A．分子式为C12H16O6 B．含三个手性碳原子 C．所有氧原子共平面 D．与(CH3)2C===O互为同系物 答案：B 考点二　同系物和同分异构体 [对应学生用书P69] 1．同系物 判断下列说法的正误：正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)(2022·浙江6月选考卷)乙醇和丙三醇互为同系物(　×　) (2)(2022·浙江1月选考卷)C3H6和C4H8一定互为同系物(　×　) 2.同分异构体 (1)有机化合物的构造异构现象 类别 产生构造异构的原因 实例 碳架异构 由碳骨架不同而产生的异构现象 CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和(CH3)2CHCH3(异丁烷) 位置异构 由官能团的位置不同而产生的异构现象 CH2===CHCH2CH3(1­丁烯)和 CH3CH===CHCH3(2­丁烯) 官能团异构 由官能团的种类不同而产生的异构现象 CH3CH2OH(乙醇)和CH3OCH3(甲醚) (2)常见的官能团异构举例 组成通式 可能的类别及典型实例 CnH2n(n≥3) 烯烃(CH2===CHCH3)、环烷烃() CnH2n－2(n≥3) 炔烃(CH≡CCH2CH3)、二烯烃(CH2===CHCH===CH2)、环烯烃() CnH2n＋2O 醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3) CnH2nO 醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2===CHCH2OH)、 环醚()、 环醇() CnH2nO2 羧酸(CH3CH2COOH)、 酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、 羟基醛(HO—CH2CH2—CHO)、 羟基酮() CnH2n－6O 判断下列说法的正误：正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)(2022·浙江1月选考卷)CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体(　√　) (2)(2022·浙江6月选考卷)丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体(　√　) 考向二　同系物及同分异构体的判断 [例2] (2024·浙江湖州中学模拟)下列说法不正确的是(　　) A．6Li和7Li互为同位素 B．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体 C．CH3COOH和CH3COOCH2CH3互为同系物 D．CH2BrCH2Br和CH3CHBr2互为同分异构体 C　解析：6Li和7Li是质子数相同而中子数不同的锂原子，互为同位素，A正确；石墨烯和碳纳米管是碳形成的两种不同的单质，互为同素异形体，B正确；CH3COOH属于酸，CH3COOCH2CH3属于酯，是不同类别的有机物，不是同系物，C错误；CH2BrCH2Br和CH3CHBr2分子式相同，而结构不同，互为同分异构体，D正确。 [练2] (2024·浙江金华十校联考)下列叙述正确的是(　　) A．14N和14C为同位素 B．C2H4和C3H6一定互为同系物 C．1H2与2H2是同素异形体 D．乙醚和丁醇互为同分异构体 答案：D 考向三　判断同分异构体的种类数 [例3] 下列说法正确的是(　　) A．分子式为C3H6O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些醇和酸重新组合可形成的酯共有5种 B．四联苯的一氯代物有4种 C.与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH D．兴奋剂乙基雌烯醇()不存在芳香族的同分异构体 C　解析：分子式为C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分别是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH。C2H5OH、CH3OH与HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4种，A错误；四联苯是具有两条对称轴的物质，即，有5种不同化学环境的氢原子，故有5种一氯代物，B错误；中有和—COOH两种官能团，由于官能团不变，只将官能团的位置移动即可得其同分异构体：CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH，C正确；该有机物含有4个环和1个碳碳双键，不饱和度为5，苯环的不饱和度为4，故可能有属于芳香族的同分异构体，D错误。 判断同分异构体种类的三种方法 方法 方法阐述 基元法 将有机化合物看作R—X，R—是烃基，—X可以是卤素原子、—OH、—CHO、—COOH等；烃基种类数即为该同分异构体的种类数 等效氢法 判断烃的一元取代产物：①同一碳原子上的氢原子等效；②处于对称位置的碳原子上的氢原子等效；③连到同一碳原子上甲基上的氢原子等效。等效氢原子种类数即为同分异构体种类数 定一移一法 对于二元取代物同分异构体的种类数判断，可先固定一个取代基的位置，再在碳骨架上移动另一个取代基来确定同分异构体的种类数 [练3] 下列说法正确的是(均不考虑立体异构)(　　) A．和 互为同分异构体 B．的一氯代物有7种 C.(CH3)2CHCHClCH3的同分异构体有7种 D．分子式为C4H8O2且官能团与相同的物质共有5种 答案：C [对应学生用书P71] 1．(2024·浙江金丽衢十二校联考)下列说法正确的是(　　) A．1H2、2D2、3T2互为同位素 B．N2、N、N4、N互为同素异形体 C．C2H4与C4H8一定互为同系物 D．甘氨酸(H2NCH2COOH)与硝基乙烷(C2H5NO2)互为同分异构体 答案：D 2．下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是(不考虑立体异构)(　　) A．C5H12有两种同分异构体 B．C8H10只有三种属于芳香烃的同分异构体 C．CH3CH2CH2CH3在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代烃 D．甲苯苯环上的一个氢原子被含三个碳原子的烷基取代，所得产物有六种 D　解析：C5H12有三种同分异构体，A错误； C8H10属于芳香烃的同分异构体有、、、，共四种，B错误； CH3CH2CH2CH3的一氯代烃有两种，C错误； 正丙基取代甲苯苯环上的氢原子，与甲基有邻、间、对三种位置关系，同理异丙基与甲基也有三种位置关系，故其所得产物有六种，D正确。 3．紫苏醇可抑制肿瘤发生，其结构简式如图，下列有关紫苏醇的叙述正确的是(　　) A．分子式为C10H16O B．分子中含有苯环 C．环上的一氯取代物有四种 D．分子中所有原子共平面 答案：A 4.(2024·浙江名校协作体联考)某化合物X结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．X中含有5种官能团 B．X分子所有碳原子均可能共平面 C．X中含有一个手性碳原子 D．能用溴的四氯化碳溶液检验醛基的存在 答案：C 5．(2023·山东卷)有机化合物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 C　解析：红外光谱可确定有机化合物分子中的官能团和化学键，A正确；两个碳碳双键所在的平面通过碳氧单键的旋转可以共平面，B正确；符合条件的同分异构体有5种，其碳骨架分别为、、、、，C错误；的异构化产物为，结构中既有醛基又含有碳碳双键，D正确。 6．(2023·重庆卷)橙皮苷广泛存在于脐橙中，其结构简式(未考虑立体异构)如下所示： 关于橙皮苷的说法正确的是(　　) A．光照下与氯气反应，苯环上可形成C—Cl B．与足量NaOH水溶液反应，O—H均可断裂 C.催化剂存在下与足量氢气反应，π键均可断裂 D．与NaOH醇溶液反应，多羟基六元环上不可形成π键 C　解析：光照下烃基氢可以与氯气反应，但是氯气不会取代苯环上的氢，A错误；分子中除苯环上羟基，其他羟基不与氢氧化钠反应，B错误；催化剂存在下与足量氢气反应，苯环加成为饱和碳环，羰基氧加成为羟基，故π键均可断裂，C正确；橙皮苷与NaOH醇溶液反应，故多羟基六元环可形成π键，D错误。 [课时提升训练(13)见P198] 学科网（北京）股份有限公司 $$