1.1 有机化合物的结构特点 第2课时（同步讲义）化学人教版选择性必修3

第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第一节 有机化合物的结构特点 第2课时 有机化合物的同分异构现象 教学目标 1.理解有机化合物的同分异构现象，能判断有机化合物的同分异构体。 2.熟悉有机物的分子组成与结构，能用分子式、电子式、结构式、结构简式、最简式(实验式)、球棍模型、空间填充模型等表示有机物。 重点和难点 重点：同分异构体的辨别。 难点：同分异构体的书写方法。 ◆知识点一 有机化合物的同分异构现象 1．同分异构现象和同分异构体 同分异构现象 化合物具有相同的 ，但具有不同 的现象。 同分异构体 具有 的化合物的互称。 特点 一般情况下，有机化合物分子中的 数目越多，其同分异构体的数目也 。 实例 如C5H12的三种同分异构体：正戊烷CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、异戊烷、新戊烷。三者分子式相同，结构不同。 ①“同分”指的是分子式 ，则相对分子质量和各元素的质量分数一定 。但相对分子质量相等的物质，分子式 相同，如CO和C2H4；各元素的质量分数相同的物质，分子式也 相同，如C2H4和C3H6。 ②“异构”指的是结构不同，因此同分异构体的性质存在差异。同分异构体可能是 物质，如正戊烷、异戊烷、新戊烷，则它们的化学性质相似；同分异构体也可能是 类别的物质，如CH3CH2CH=CH2和,则它们的化学性质不同。 ③CH3CH2CH2CH3与 同分异构体，因为它们的分子结构相同，只是书写形式不同，并不是碳链结构不同。 ④和 同分异构体，因为它们的分子结构相同。借助于CH4的空间结构是正四面体形分析可知，上述两种书写形式表示的是CH2Cl2这一种物质。 ⑤同分异构体可以是有机物和 物，还可以是 物和有机物之间构成。如：NH4CNO和CO(NH2)2。 ⑥同分异构体之间的转化是 变化。 2.同分异构现象的类型 3.构造异构现象 异构类别 实例 碳架异构 C4H10：CH3—CH2—CH2—CH3（正丁烷 ） （ 异丁烷） 位置异构 C4H8：CH2==CH—CH2—CH3 （1-丁烯） CH3—CH==CH—CH3（2-丁烯） C6H4Cl2： 邻二氯苯　　 间二氯苯　 　对二氯苯 官能团异构 C2H6O：、 乙醇　 　二甲醚 4.对映异构 氯溴碘代甲烷，有两种异构体，互为镜像却不能重合，这种现象称为对映异构。一般来说，若碳原子连接四个 的原子或原子团则称为手性碳原子，含有手性碳原子的化合物存在对映异构。 化学“四同”的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 无机化合物、有机化合物 特点 ①质子数相同 ②中子数不同 ③原子的电子排布相同，原子核结构不同 ①由同种元素组成 ②单质的组成或结构不同 ①符合同一通式 ②结构相似 ③分子式不同，组成上相差n(n≥1)个CH2 ①分子式相同 ②结构不同 性质 化学性质几乎相同，物理性质有差异 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似，物理性质有递变性 化学性质相似或不同，物理性质有差异 实例 如H、H和H；Cl和Cl 化学式可相同，也可不同。如O3和O2；金刚石(C)和石墨(C) 如甲烷、乙烷 如正戊烷、异戊烷、新戊烷 即学即练 1．互为同分异构体的物质不可能具有 A．相同的相对分子质量 B．相同的结构 C．相同的分子式 D．相同的通式 2．下列各组有机化合物互为同分异构体的是 A．  与   B．  与   C．  与   D．  与   ◆知识点二 多角度认识有机物的分子组成与结构 1.有机物分子的空间结构与碳原子成键方式的关系 结构 碳原子的杂化方式 碳原子的成键方式 空间结构 、 —C≡C— 、 ①通常把连接4个原子或原子团的碳原子称为饱和碳原子。全部由饱和碳原子构成的烃称为饱和烃，如烷烃。 ②通常把连接的原子或原子团数目小于4的碳原子称为不饱和碳原子。含不饱和碳原子的烃称为不饱和烃，如烯烃、炔烃、芳香烃。 2.有机物表示方法 有机物分子可以用分子式、电子式、结构式、结构简式、最简式(实验式)、球棍模型、空间填充模型等表示。如乙烯的分子式为C2H4，电子式为、结构式为，结构简式为CH2==CH2，最简式(实验式)为CH2，键线式为==，球棍模型为，空间填充模型为。 3.有机物的键线式 在表示有机化合物的组成和结构时，如果将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况和官能团，每个拐点或终点均表示有一个碳原子，则得到键线式。如丙烯可表示为，乙醇可表示为。 即学即练 3．某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为 A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4 4．下列化学用语正确的是 A．四氯化碳的电子式： B．丙烷分子的空间填充模型： C．甲醛的结构式： D．聚丙烯的结构简式： 一、有机物同分异构体的书写技巧 1.原则 书写同分异构体时，必须遵循“价键数守恒”原则，即在有机物分子中，碳原子价键数为4,氢原子价键数为1,氧原子价键数为2。 2.同分异构体的书写方法 （1）减碳移位法：烷烃 ①一般采用“减碳移位法”,可概括为“两注意”“三原则”“四顺序”。 ②烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法”，烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例 书写的步骤 碳架式 注意 ①将分子中所有碳原子连成直链作为主链 C—C—C—C—C—C (a) ②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种 (b)　　　　　　(c) 甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 ③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种 (d)　　　　　　(e) ②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 （2）等效氢法 该方法的实质是将同分异构体看作是由官能团取代烃中的不同氢而形成的。有几种氢就有几种同分异构体。 等效氢规律：① 连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的。 ② 的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。 ③ 的氢原子是等效的，如：分子中的18个氢原子是等效的。 （3）基元法 如丁基有4种结构，则丁醇(C4H9—OH)、一氯丁烷(C4H9—Cl)、戊醛(C4H9—CHO)等都有4种同分异构体。—CH3有1种；—C2H5有1种；—C3H7有2种；—C4H9有4种；—C5H11有8种。 （4）换元法 将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也只有 结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也只有 结构。 （5）定一移一法 含有两个或两个以上取代基的同分异构体的判断，若只凭想象很容易造成遗漏，不如先将取代基取下，分析母体对称性，确定出被一个取代基取代的产物种类，然后再分析各种一取代物的对称性，移动第二个取代基要进入的位置……直至全部取代基被代入。注意在插入后面的取代基时，易出现重复现象，要仔细比较。 3.书写有机物的同分异构体的步骤 首先考虑官能团异构，其次考虑碳链异构，最后考虑位置异构，同时遵循对称性、有序性、互补性原则，即可无重复、无遗漏地写出所有的同分异构体。 实践应用 5．菲的结构简式如图所示，若菲分子中有1个H原子被Cl原子取代，则所得一氯取代产物有         A．5种 B．7种 C．8种 D．10种 6．下列叙述错误的是 A．丙烯与氯化氢加成的产物最多有2种 B．联二苯的二氯代物有15种 C．立方烷的二氯代物有3种(不考虑立体异构) D．分子式为的物质只有一种空间结构 考点一 有机化合物的同分异构现象 【例1】下列各组物质属于官能团类型异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH3 D．CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH 【变式1-1】下列有机物互为同分异构体的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【变式1-2】下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于对映异构 D．和属于位置异构 考点二 有机物分子结构的表示方法 【例2】下列化学用语书写正确的是 A．甲基的电子式： B．丙烯的键线式： C．四氯化碳的空间填充模型： D．乙醇的结构式： 【变式2-1】下列有关物质的表述正确的是 A．甲烷分子的立体结构为 B．的键线式： C．乙醇的结构简式： D．的球棍模型： 【变式2-2】有机化合物的表示方法多种多样，下面是常用的几种表示方法： ①②③④ ⑤⑥ ⑦⑧⑨ ⑩ （1）上述表示方法中，属于结构式的为 ；属于键线式的为 ；属于空间填充模型的为 ；属于球棍模型的为 。 （2）写出⑨的分子式： 。 （3）写出⑩中官能团的结构简式： 、 。 （4）②的分子式为 ，最简式为 。 考点三 同分异构体的数目 【例3】下列说法正确的是 A． 的一溴代物有5种 B．分子式是C5H10O2且属于羧酸的结构有5种 C．分子式是C4H8O且属于醛的结构有3种 D．C4H10的同分异构体有3种 【变式3-1】组成和结构可用表示的有机物共有(不考虑立体异构) A．16种 B．24种 C．28种 D．48种 【变式3-2】象鼻虫是比较著名的经济植物害虫，它吃棉花棵的芽和棉桃，并在棉花上产卵。人们使用400多万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30多年时间弄清了象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下(括号内表示④的结构简式)： （1）以上四种信息素中，互为同分异构体的是 。 （2）以上四种信息素中，互为同系物的是 。 （3）符合下列条件的同分异构体有 种。 a．比信息素②相对分子质量小28的同系物少两个氢原子；b．含有苯环结构；c．属于醇类。 基础达标 1．下列化学用语使用正确的是 A．甲基的电子式： B．乙醛的结构简式：CH3COH C．乙烯分子的结构简式为CH2CH2 D．C2H2：sp2、直线形 2．在下列结构的有机化合物中，属于同分异构体的正确组合是(　　) ①CH3CH2CH2CH2CH3       ②CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ③ ④ ⑤ A．①和③ B．②③⑤ C．①和② D．③和④ 3．下列不属于有机物种类繁多的原因是（　　） A．同分异构现象 B．碳原子的结合方式种类多 C．多个碳原子结合时碳链长 D．碳原子的空间排队列方式多样 4．与互为同分异构体的是 A． B． C． D． 5．下列分子式表示的物质一定是纯净物的是 A．C3H7Cl B．C4H10 C．CH2Cl2 D．C2H6O 6．饱和碳原子就是有四个单键的碳原子，下列有机化合物含饱和碳原子的是 A．乙烷 B．乙烯 C．乙炔 D．苯 7．下列各组物质属于同分异构体且为位置异构的是 A．CH3CH2OH和CH3CHO B．和 C．和 D．CH3CH(OH)CH2CH2CH3和 8．下列各组有机化合物中，不互为同分异构体的是 A．与 B．和 C．与 D．与 9．有机化合物种类繁多，数量巨大。下列有关有机物的说法正确的是 A．分子式为有机物最多存在2个单键 B．分子式为且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有8种(不考虑立体异构) C．和分子组成相差一个，因此二者互为同系物 D．和均是芳香烃，既是芳香烃又是芳香化合物 10．下列化学用语表示正确的是 A．乙烯的结构简式： B．空间填充模型表示甲烷分子或四氯化碳分子 C．HClO的结构式：H-Cl-O D．羟基的电子式： 综合应用 11．乳酸分子为手性分子，如图为乳酸分子的两种空间结构模型： 下列关于乳酸分子的两种空间结构模型的说法正确的是 A．Ⅰ和Ⅱ的结构与性质完全不相同 B．Ⅰ和Ⅱ呈镜像对称，互为同素异形体 C．Ⅰ和Ⅱ互为同分异构体且为对映异构 D．Ⅰ和Ⅱ中化学键均为极性共价键 12．当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是 A． B． C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3 13．分子式为C4HCl8Br的有机物的同分异构体的数目为 A．8 B．10 C．12 D．14 14．下列关于同分异构体异构方式的说法中，不正确的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．H3CC≡CCH3和CH2=CHCH=CH2属于官能团异构 C．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3属于官能团异构 D．和属于位置异构 拓展培优 15．已知下列有机物： ①CH3-CH2-CH2-CH3和   ②CH2=CH-CH2-CH3和CH3-CH=CH-CH3 ③CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3 ④  和   ⑤  和   ⑥CH3-CH2-CH=CH-CH3和  (环戊烷) ⑦CH2=CH-CH=CH2和CH3-CH2-CCH ⑧CH3—CH2—NO2和H2N-CH2-COOH （1）其中属于同分异构体的是 ； （2）其中属于碳链异构的是 ； （3）其中属于位置异构的是 ； （4）其中属于官能团异构的是 ； （5）其中属于同一种物质的是 。 16．按要求完成下列题目。 （1）键线式表示的分子式为 ，名称是 。 （2）戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，试书写它的结构简式 。 （3）分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构) 种。 （4）写出分子式为C5H12O的有机物中含有—OH可能的结构简式 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第一节 有机化合物的结构特点 第2课时 有机化合物的同分异构现象 教学目标 1.理解有机化合物的同分异构现象，能判断有机化合物的同分异构体。 2.熟悉有机物的分子组成与结构，能用分子式、电子式、结构式、结构简式、最简式(实验式)、球棍模型、空间填充模型等表示有机物。 重点和难点 重点：同分异构体的辨别。 难点：同分异构体的书写方法。 ◆知识点一 有机化合物的同分异构现象 1．同分异构现象和同分异构体 同分异构现象 化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。 同分异构体 具有同分异构现象的化合物的互称。 特点 一般情况下，有机化合物分子中的碳原子数目越多，其同分异构体的数目也越多。 实例 如C5H12的三种同分异构体：正戊烷CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、异戊烷、新戊烷。三者分子式相同，结构不同。 ①“同分”指的是分子式相同，则相对分子质量和各元素的质量分数一定相等。但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO和C2H4；各元素的质量分数相同的物质，分子式也不一定相同，如C2H4和C3H6。 ②“异构”指的是结构不同，因此同分异构体的性质存在差异。同分异构体可能是同类物质，如正戊烷、异戊烷、新戊烷，则它们的化学性质相似；同分异构体也可能是不同类别的物质，如CH3CH2CH=CH2和,则它们的化学性质不同。 ③CH3CH2CH2CH3与不互为同分异构体，因为它们的分子结构相同，只是书写形式不同，并不是碳链结构不同。 ④和不互为同分异构体，因为它们的分子结构相同。借助于CH4的空间结构是正四面体形分析可知，上述两种书写形式表示的是CH2Cl2这一种物质。 ⑤同分异构体可以是有机物和有机物，还可以是无机物和有机物之间构成。如：NH4CNO和CO(NH2)2。 ⑥同分异构体之间的转化是化学变化。 2.同分异构现象的类型 3.构造异构现象 异构类别 实例 碳架异构 C4H10：CH3—CH2—CH2—CH3（正丁烷 ） （ 异丁烷） 位置异构 C4H8：CH2==CH—CH2—CH3 （1-丁烯） CH3—CH==CH—CH3（2-丁烯） C6H4Cl2： 邻二氯苯　　 间二氯苯　 　对二氯苯 官能团异构 C2H6O：、 乙醇　 　二甲醚 4.对映异构 氯溴碘代甲烷，有两种异构体，互为镜像却不能重合，这种现象称为对映异构。一般来说，若碳原子连接四个不同的原子或原子团则称为手性碳原子，含有手性碳原子的化合物存在对映异构。 化学“四同”的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 无机化合物、有机化合物 特点 ①质子数相同 ②中子数不同 ③原子的电子排布相同，原子核结构不同 ①由同种元素组成 ②单质的组成或结构不同 ①符合同一通式 ②结构相似 ③分子式不同，组成上相差n(n≥1)个CH2 ①分子式相同 ②结构不同 性质 化学性质几乎相同，物理性质有差异 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似，物理性质有递变性 化学性质相似或不同，物理性质有差异 实例 如H、H和H；Cl和Cl 化学式可相同，也可不同。如O3和O2；金刚石(C)和石墨(C) 如甲烷、乙烷 如正戊烷、异戊烷、新戊烷 即学即练 1．互为同分异构体的物质不可能具有 A．相同的相对分子质量 B．相同的结构 C．相同的分子式 D．相同的通式 【答案】B 【分析】根据具有相同的分子式，不同的结构的化合物互称为同分异构体，同分异构体的分子式相同、结构不同、物理性质不同。 【解析】A. 互为同分异构体的物质，分子式相同，一定具有相同的相对分子质量，故A不符合题意； B. 互为同分异构体的物质，分子式相同、结构一定不同，故B符合题意； C. 互为同分异构体的物质一定具有相同的分子式，故C不符合题意； D. 互为同分异构体的物质，分子式相同，符合相同的通式，故D不符合题意； 答案选B。 2．下列各组有机化合物互为同分异构体的是 A．  与   B．  与   C．  与   D．  与   【答案】B 【解析】A．两种物质为同一物质，A不选； B．两种物质分别属于醇和醚，且分子式相同，互为同分异构体，B选； C．两种物质为同一物质，C不选； D．两种物质的分子式不同，不可能互为同分异构体，D不选。 故选：B。 ◆知识点二 多角度认识有机物的分子组成与结构 1.有机物分子的空间结构与碳原子成键方式的关系 结构 碳原子的杂化方式 碳原子的成键方式 空间结构 sp3 σ键 四面体形 sp2 σ键、π键 平面形 —C≡C— sp σ键、π键 直线形 ①通常把连接4个原子或原子团的碳原子称为饱和碳原子。全部由饱和碳原子构成的烃称为饱和烃，如烷烃。 ②通常把连接的原子或原子团数目小于4的碳原子称为不饱和碳原子。含不饱和碳原子的烃称为不饱和烃，如烯烃、炔烃、芳香烃。 2.有机物表示方法 有机物分子可以用分子式、电子式、结构式、结构简式、最简式(实验式)、球棍模型、空间填充模型等表示。如乙烯的分子式为C2H4，电子式为、结构式为，结构简式为CH2==CH2，最简式(实验式)为CH2，键线式为==，球棍模型为，空间填充模型为。 3.有机物的键线式 在表示有机化合物的组成和结构时，如果将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况和官能团，每个拐点或终点均表示有一个碳原子，则得到键线式。如丙烯可表示为，乙醇可表示为。 即学即练 3．某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为 A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4 【答案】B 【解析】单键全部为键，双键中有1个键和1个键，三键中有1个键和2个键，故该有机物分子中键总数为7，键总数为3，B项正确。 4．下列化学用语正确的是 A．四氯化碳的电子式： B．丙烷分子的空间填充模型： C．甲醛的结构式： D．聚丙烯的结构简式： 【答案】C 【解析】A．氯原子未成键的孤电子对未画出，分子中碳原子与4个氯原子之间各形成1个共用电子对，的电子式应为，A错误； B．图中模型为丙烷的球棍模型而不是空间填充模型，B错误； C．甲醛的结构式为，C正确； D．聚丙烯的结构简式应为，D错误； 故选C。 一、有机物同分异构体的书写技巧 1.原则 书写同分异构体时，必须遵循“价键数守恒”原则，即在有机物分子中，碳原子价键数为4,氢原子价键数为1,氧原子价键数为2。 2.同分异构体的书写方法 （1）减碳移位法：烷烃 ①一般采用“减碳移位法”,可概括为“两注意”“三原则”“四顺序”。 ②烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法”，烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例 书写的步骤 碳架式 注意 ①将分子中所有碳原子连成直链作为主链 C—C—C—C—C—C (a) ②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种 (b)　　　　　　(c) 甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 ③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种 (d)　　　　　　(e) ②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 （2）等效氢法 该方法的实质是将同分异构体看作是由官能团取代烃中的不同氢而形成的。有几种氢就有几种同分异构体。 等效氢规律：①同一个碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的。 ②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。 ③分子中处于对称位置上的氢原子是等效的，如：分子中的18个氢原子是等效的。 （3）基元法 如丁基有4种结构，则丁醇(C4H9—OH)、一氯丁烷(C4H9—Cl)、戊醛(C4H9—CHO)等都有4种同分异构体。—CH3有1种；—C2H5有1种；—C3H7有2种；—C4H9有4种；—C5H11有8种。 （4）换元法 将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也只有一种结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也只有两种结构。 （5）定一移一法 含有两个或两个以上取代基的同分异构体的判断，若只凭想象很容易造成遗漏，不如先将取代基取下，分析母体对称性，确定出被一个取代基取代的产物种类，然后再分析各种一取代物的对称性，移动第二个取代基要进入的位置……直至全部取代基被代入。注意在插入后面的取代基时，易出现重复现象，要仔细比较。 3.书写有机物的同分异构体的步骤 首先考虑官能团异构，其次考虑碳链异构，最后考虑位置异构，同时遵循对称性、有序性、互补性原则，即可无重复、无遗漏地写出所有的同分异构体。 实践应用 5．菲的结构简式如图所示，若菲分子中有1个H原子被Cl原子取代，则所得一氯取代产物有         A．5种 B．7种 C．8种 D．10种 【答案】A 【解析】由于苯环是平面六边形结构，则该化合物也是平面型结构，有1条对称轴（如图所示）  ，所以分子中有5种不同化学环境的氢原子，则一氯取代产物有5种。故选A。 【点睛】烃的等效氢原子有几种，该烃的一元取代物的数目就有几种。 6．下列叙述错误的是 A．丙烯与氯化氢加成的产物最多有2种 B．联二苯的二氯代物有15种 C．立方烷的二氯代物有3种(不考虑立体异构) D．分子式为的物质只有一种空间结构 【答案】B 【解析】A．丙烯与氯化氢加成，可以生成，也可以生成，A项正确。 B．给有氢原子的碳原子编号： ，1、5、6、10位置的氢原子等效，2、4、7、9位置的氢原子等效，3和8位置的氢原子等效，故其二氯代物的结构中，氯原子可位于：1、2，1、3，1、4，1、5，1、6，1、7，1、8(注意：1、9和1、7重复，1、10和1、6重复)；2、3，2、4，2、7，2、8(注意：2、5和1、4重复；2、6，2、10和1、7重复；2、9和2、7重复)；3、8，共12种结构，B项错误。 C．立方烷的二氯代物有3种，即氯原子可以占据同一棱上的两个顶点、同一面对角线的两个顶点、同一体对角线的两个顶点，C项正确。 D．甲烷是正四面体结构，四个氢原子等效，故只有一种结构，D项正确。 故选：B。 考点一 有机化合物的同分异构现象 【例1】下列各组物质属于官能团类型异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH3 D．CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH 【答案】C 【解析】A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2都属于烷烃，是由于碳链结构不同引起的异构体，A不符合题意； B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3都属于烯烃，是由于碳链结构不同引起的异构体，B不符合题意； C．CH3CH2OH是乙醇，属于醇类；而CH3OCH3是二甲醚，属于醚类，二者是由于官能团不同引起的异构，属于官能团异构，C符合题意； D．CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH都属于饱和一元羧酸，是由于碳链结构不同引起的异构体，D不符合题意； 故合理选项是C。 【变式1-1】下列有机物互为同分异构体的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】A 【解析】A．和    结构不同，分子式均为C6H6，互为同分异构体，A正确； B．分子式为C4H8，分子式为C5H8，不是同分异构体，B错误； C．和分子式不同，不是同分异构体，C错误； D．和分子式均不同，不是同分异构体，D错误； 故答案选A。 【变式1-2】下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于对映异构 D．和属于位置异构 【答案】C 【解析】A．和分子式相同，碳骨架不同，属于碳架异构，故A正确； B．中官能团是碳碳三键，中官能团是碳碳双键，两物质官能团类别不同，属于官能团异构，故B正确； C．与是同种物质，故C错误； D．和，甲基与在苯环上的位置不同，属于位置异构，故D正确； 选C。 考点二 有机物分子结构的表示方法 【例2】下列化学用语书写正确的是 A．甲基的电子式： B．丙烯的键线式： C．四氯化碳的空间填充模型： D．乙醇的结构式： 【答案】A 【解析】 A．甲基的结构简式为-CH3，短线表示1个成单电子，电子式为，故A项正确； B．丙烯的结构简式为CH2=CH-CH3， 为2-丁烯的键线式，故B项错误； C．空间填充模型中，中心原子半径大于周围原子半径，它只能表示甲烷分子，不能表示四氯化碳分子，故C项错误； D．为二甲醚的结构式，故D项错误； 故本题选A。 【变式2-1】下列有关物质的表述正确的是 A．甲烷分子的立体结构为 B．的键线式： C．乙醇的结构简式： D．的球棍模型： 【答案】C 【解析】A．甲烷的立体结构为正四面体，A错误； B．该结构简式所表示的有机物的键线式为，B错误； C．乙醇分子中含有1个甲基、1个亚甲基和1个羟基，乙醇的结构简式为：CH3CH2OH，C正确； D.所示模型为甲烷的填充模型，D错误。 故选C。 【变式2-2】有机化合物的表示方法多种多样，下面是常用的几种表示方法： ①②③④ ⑤⑥ ⑦⑧⑨ ⑩ （1）上述表示方法中，属于结构式的为 ；属于键线式的为 ；属于空间填充模型的为 ；属于球棍模型的为 。 （2）写出⑨的分子式： 。 （3）写出⑩中官能团的结构简式： 、 。 （4）②的分子式为 ，最简式为 。 【答案】（1）⑩ ②⑥⑨ ⑤ ⑧ （2） （3） （4） 【分析】 ①为芳香族化合物，官能管为，分子式为；②为环状烃，属于键线式，分子式为；③为乙烷的结构简式，分子式为；④为高分子化合物，单体为，官能团为、；⑤为，属于烃，是空间填充模型；⑥为烃，结构中存在碳碳双键，为键线式；⑦结构中官能团为碳碳双键；⑧为正戊烷，分子式为，为球棍模型；⑨为键线式，结构中含有酯基、碳碳双键，分子式为；⑩该图为结构式，官能团为、，分子式为。 【解析】（1）由分析可知，属于结构式的是⑩；属于键线式的是②⑥⑨；属于空间填充模型的为⑤；属于球棍模型的为⑧； （2）由分析可知，⑨的分子式为； （3）由分析可知⑩中的官能团为、； （4）②的分子式为，最简式为。 考点三 同分异构体的数目 【例3】下列说法正确的是 A． 的一溴代物有5种 B．分子式是C5H10O2且属于羧酸的结构有5种 C．分子式是C4H8O且属于醛的结构有3种 D．C4H10的同分异构体有3种 【答案】A 【解析】A．该有机物中含有5种氢，故一溴代物种类为5种，A正确； B．C5H10O2属于羧酸的结构如下：CH3CH2CH2CH2COOH、HOOCCH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2COOH、(CH3)3CCOOH，共4种，B错误； C．C4H8O属于醛的结构如下：CH3CH2CH2CHO、(CH3)2CHCHO，共2种，C错误； D．C4H10同分异构体如下：CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2，共2种，D错误； 故答案选A。 【变式3-1】组成和结构可用表示的有机物共有(不考虑立体异构) A．16种 B．24种 C．28种 D．48种 【答案】D 【解析】丁烷为CH3CH2CH2CH3时，分子中有2种不同的H原子，故有2种丁基；丁烷为CH3CH(CH3)CH3时，分子中有2种不同的H原子，故有2种丁基，故丁基(-C4H9)共有4种；-C4H8Cl的同分异构体有，当为-C-C-C-C，氯原子的位置有4种；当为-C(-C)-C-C，氯原子的位置有4种；当为-C- C(-C)2，氯原子的位置有3种；当为-C(-C)3，氯原子的位置有1种；故-C4H8Cl共有12种，所以该有机物共有：4×12=48种，D正确； 故选D。 【变式3-2】象鼻虫是比较著名的经济植物害虫，它吃棉花棵的芽和棉桃，并在棉花上产卵。人们使用400多万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30多年时间弄清了象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下(括号内表示④的结构简式)： （1）以上四种信息素中，互为同分异构体的是 。 （2）以上四种信息素中，互为同系物的是 。 （3）符合下列条件的同分异构体有 种。 a．比信息素②相对分子质量小28的同系物少两个氢原子；b．含有苯环结构；c．属于醇类。 【答案】（1）③④ （2）①② （3）5 【解析】（1）③和④的分子式都是，但结构不同，互为同分异构体。 （2）①②的结构相似，分子组成相差1个原子团，互为同系物。 （3） 符合a的有机化合物的分子式为，除苯环碳原子外还有2个碳原子，当苯环上连有一个支链时，羟基可分别连在如图的两个位置，形成的物质属于醇类；当苯环上有两个支链时，两个支链存在邻、间、对3种位置关系，羟基可连在如图的位置，形成的物质属于醇类；故符合要求的同分异构体有5种。 基础达标 1．下列化学用语使用正确的是 A．甲基的电子式： B．乙醛的结构简式：CH3COH C．乙烯分子的结构简式为CH2CH2 D．C2H2：sp2、直线形 【答案】A 【解析】A．甲基中每个H周围有2个电子，C周围有7个电子，甲基的电子式正确，A正确； B．乙醛的结构简式为CH3CHO，B错误； C．乙烯的官能团为碳碳双键，结构简式为CH2=CH2，C错误； D．乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，其立体构型为直线形，D错误。 故选A。 2．在下列结构的有机化合物中，属于同分异构体的正确组合是(　　) ①CH3CH2CH2CH2CH3       ②CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ③ ④ ⑤ A．①和③ B．②③⑤ C．①和② D．③和④ 【答案】B 【分析】分子式相同，结构不同的有机物互为同分异构体。 【解析】①和④有5个碳原子，分子式相同，①为直链，④有支链，结构不同，①和④属于同分异构体；②③⑤都含6个碳原子，分子式相同，均为C6H14，其中②为正己烷、③为2-甲基戊烷、⑤为3-甲基戊烷，②③⑤互为同分异构体，B项正确； 答案选B。 3．下列不属于有机物种类繁多的原因是（　　） A．同分异构现象 B．碳原子的结合方式种类多 C．多个碳原子结合时碳链长 D．碳原子的空间排队列方式多样 【答案】C 【解析】有机物分子中碳原子能与其他原子形成四个共价键（可以是双键，也可以是单键，还可以是叁键），且碳原子之间也能相互成键，可以成碳链，也可以成碳环，此外含碳的有机物存在同分异构现象，这些是自然界中有机物种类繁多的原因，答案选C。 4．与互为同分异构体的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】同分异构体是分子式相同结构不同的化合物，题干中的有机物的分子式为C5H12，根据系统命名法，名称为2-甲基丁烷。 【解析】A．分子式为C4H10，和题干中的有机物分子式不同，不互为同分异构体，故A不选； B．分子式是C5H12，名称也为2-甲基丁烷，和题干中的有机物是同种物质，故B不选； C．分子式是C5H12，名称为2，2-二甲基丙烷，和题干中的有机物是同分异构体，故C选； D．分子式是C6H14，和题干中的有机物分子式不同，不互为同分异构体，故D不选； 故选C。 5．下列分子式表示的物质一定是纯净物的是 A．C3H7Cl B．C4H10 C．CH2Cl2 D．C2H6O 【答案】C 【解析】A. C3H7Cl有同分异构体，所以C3H7Cl不一定是纯净物，故A错误； B. C4H10有同分异构体，正丁烷和异丁烷，故B错误； C. CH2Cl2没有同分异构体，只表示二氯甲烷，故C正确； D. C2H6O有同分异构体，甲醚和乙醇，故D错误； 所以本题答案：C。 【点睛】判断分子式有没有同分异构体，如果有就不能只表示一种物质。 6．饱和碳原子就是有四个单键的碳原子，下列有机化合物含饱和碳原子的是 A．乙烷 B．乙烯 C．乙炔 D．苯 【答案】A 【解析】A. 乙烷中碳是sp3杂化，形成四个单键，故A符合； B. 乙烯中碳是sp2杂化，形成碳碳双键，碳只形成2个单键，故B不符； C. 乙炔中碳是sp杂化，形成碳碳叁键，碳只形成1个单键，故C不符； D. 苯中碳是sp2杂化，6个碳形成6中心6电子的大π键，碳只形成1个单键，故D不符； 故选A。 7．下列各组物质属于同分异构体且为位置异构的是 A．CH3CH2OH和CH3CHO B．和 C．和 D．CH3CH(OH)CH2CH2CH3和 【答案】B 【解析】A．CH3CH2OH的分子式为C2H6O，CH3CHO的分子式为C2H4O，二者分子式不同，不属于同分异构，故A不符合题意； B．的分子式为C7H7Cl，的分子式为C7H7Cl，二者分子式相同，结构不同，属于同分异构体，且取代基的相对位置不同，属于位置异构，故B符合题意； C．的分子式为C4H10，的分子式为C4H10，二者分子式相同，结构不同，属于同分异构体，且碳架不同，属于碳架异构，故C不符合题意； D．CH3CH(OH)CH2CH2CH3的分子式为C5H12O，的分子式为C5H12O，二者名称均为2-戊醇，二者分子式相同，名称相同，为同种物质，故D不符合题意； 答案为B。 8．下列各组有机化合物中，不互为同分异构体的是 A．与 B．和 C．与 D．与 【答案】B 【解析】 A．与，分子式都是C8H8O2，结构不同，属于同分异构体，故不选A； B．的分子式为C2H4，的分子式为C3H6，分子式不同，不是同分异构体，故选B； C．与分子式都是C7H6O2，结构不同，属于同分异构体，故不选C； D．与分子式都是C5H12O，结构不同，属于同分异构体，故不选D； 选B。 9．有机化合物种类繁多，数量巨大。下列有关有机物的说法正确的是 A．分子式为有机物最多存在2个单键 B．分子式为且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有8种(不考虑立体异构) C．和分子组成相差一个，因此二者互为同系物 D．和均是芳香烃，既是芳香烃又是芳香化合物 【答案】B 【解析】A．分子式为的有机物不饱和度为1，可能为烯烃或环烷烃。若为环烷烃（如环丁烷），分子中含4个C-C单键，远多于2个，A错误； B．该有机物能与钠反应放出氢气，说明含-OH，为戊醇（C5H11OH）。戊基（C5H11-）有8种同分异构体（正戊烷3种、异戊烷4种、新戊烷1种），故对应的醇有8种，B正确； C．苯酚（含酚羟基）与苯甲醇（含醇羟基）官能团不同，结构不相似，虽分子组成相差-CH2-，但不互为同系物，C错误； D．环己烷不含苯环，不属于芳香烃；硝基苯含N、O元素，不属于烃，D错误； 故选B。 10．下列化学用语表示正确的是 A．乙烯的结构简式： B．空间填充模型表示甲烷分子或四氯化碳分子 C．HClO的结构式：H-Cl-O D．羟基的电子式： 【答案】D 【解析】A．乙烯的结构简式需要表示出碳碳双键，乙烯的结构简式为：，A错误； B．甲烷中C 原子半径大于氢原子可用选项图示表示其空间填充模型，中氯原子的半径大于碳原子半径，的空间填充模型为：，B错误； C．HClO的结构式应为：，C错误； D．羟基中含有1个未成对电子，羟基的电子式：，D正确； 故选D。 综合应用 11．乳酸分子为手性分子，如图为乳酸分子的两种空间结构模型： 下列关于乳酸分子的两种空间结构模型的说法正确的是 A．Ⅰ和Ⅱ的结构与性质完全不相同 B．Ⅰ和Ⅱ呈镜像对称，互为同素异形体 C．Ⅰ和Ⅱ互为同分异构体且为对映异构 D．Ⅰ和Ⅱ中化学键均为极性共价键 【答案】C 【解析】A．Ⅰ和Ⅱ呈镜像对称，化学性质不完全相同，有一定的相似性，A错误； B．Ⅰ和Ⅱ的分子式相同，呈镜像对称，结构不同，互为同分异构体，B错误； C．Ⅰ和Ⅱ呈镜像对称，属于对映异构体，C正确； D．Ⅰ和Ⅱ中存在碳碳之间形成的非极性共价键，D错误； 故选C。 12．当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是 A． B． C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3 【答案】B 【解析】A．双键属于相同，5号位碳连相同基团，无手性碳，A错误； B．由手性碳原子的形成条件分析四种物质的结构可知，只有含有手性碳原子，B正确； C．双键属于相同，无手性碳，C错误； D．2号碳连相同的甲基，无手性碳，D错误； 故选B 13．分子式为C4HCl8Br的有机物的同分异构体的数目为 A．8 B．10 C．12 D．14 【答案】C 【解析】 利用互补原则，Cl原子与H原子可以互换，C4HCl8Br的有机物的同分异构体的数目与C4H8ClBr的数目一样，C4H8ClBr的同分异构体先考虑碳链异构，再考虑一氯代物，再在一氯代物的基础上考虑Br的取代位置，以下是具体的同分异构体情况：，即Br原子有4种位置，，Br原子也有4种位置， Br原子有3种位置，，Br原子有1种位置，即共有12种同分异构体，答案选C。 14．下列关于同分异构体异构方式的说法中，不正确的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．H3CC≡CCH3和CH2=CHCH=CH2属于官能团异构 C．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3属于官能团异构 D．和属于位置异构 【答案】C 【解析】A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2，二者的碳骨架不同，前者没有支链，后者有支链，属于碳链异构，故A正确； B．H3CC≡CCH3的官能团为碳碳三键，CH2=CHCH=CH2的官能团为碳碳双键，二者的官能团不同，分子式相同，属于官能团异构，故B正确； C．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3，二者官能团相同，不属于官能团异构，前者有支链，后者没有支链，属于碳链异构，故C错误； D．和，前者羟基在甲基的邻位，后者羟基在甲基的对位，属于位置异构，故D正确； 故选C。 拓展培优 15．已知下列有机物： ①CH3-CH2-CH2-CH3和   ②CH2=CH-CH2-CH3和CH3-CH=CH-CH3 ③CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3 ④  和   ⑤  和   ⑥CH3-CH2-CH=CH-CH3和  (环戊烷) ⑦CH2=CH-CH=CH2和CH3-CH2-CCH ⑧CH3—CH2—NO2和H2N-CH2-COOH （1）其中属于同分异构体的是 ； （2）其中属于碳链异构的是 ； （3）其中属于位置异构的是 ； （4）其中属于官能团异构的是 ； （5）其中属于同一种物质的是 。 【答案】 ①②③④⑥⑦⑧ ① ②④ ③⑥⑦⑧ ⑤ 【分析】同分异构体是具有相同分子式而结构不同的化合物； 碳链异构是相同碳原子形成不同的骨架； 位置异构是同样的官能团连的位置不同； 官能团异构是分子中的各种原子结合方式或顺序不同而有不同的官能团； 组成和结构都相同的物质为同一物质。 【解析】①CH3-CH2-CH2-CH3和  分子式相同，碳骨架不同，属于碳链异构； ②CH2=CH-CH2-CH3和CH3-CH=CH-CH3分子式相同，碳碳双键的位置不同，属于位置异构； ③CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3分子式相同，官能团不同，属于官能团异构； ④  和  分子式相同，羟基位置不同，属于位置异构； ⑤  和  组成和结构都相同，属于同种物质； ⑥CH3-CH2-CH=CH-CH3和  分子式相同，前者有官能团（碳碳双键），后者无官能团，属于官能团异构； ⑦CH2=CH-CH=CH2和CH3-CH2-CCH分子式相同，官能团不同，属于官能团异构； ⑧CH3—CH2—NO2和H2N-CH2-COOH分子式相同，官能团不同，属于官能团异构； 综上所述，属于同分异构的是①②③④⑥⑦⑧；属于碳链异构的是①；属于位置异构的是②④；属于官能团异构的是③⑥⑦⑧；属于同一种物质的是⑤。 16．按要求完成下列题目。 （1）键线式表示的分子式为 ，名称是 。 （2）戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，试书写它的结构简式 。 （3）分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构) 种。 （4）写出分子式为C5H12O的有机物中含有—OH可能的结构简式 。 【答案】（1）C6H14 2-甲基戊烷 （2） （3）12 （4）CH3CH2CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2CH(OH)CH3、CH3CH2CH(OH)CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2OH、CH3CH2C(OH)(CH3)2、CH3CH(OH)CH(CH3)2、CH2(OH)CH2CH(CH3)2、(CH3)3COH 【解析】（1），分子中含有6个碳原子，属于饱和烃，分子式为C6H14，该有机物主链上有5个C，2号C一个甲基，其命名为：2-甲基戊烷； （2）戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，说明该有机物分子中只含1种类型的氢原子，该烃的结构简式为； （3）先分析碳骨架异构，分别为C-C-C-C与2种情况，然后分别对2种碳骨架采用“定一移一”的方法分析，其中骨架C-C-C-C有共8种，骨架有，4种(数字代表Br的取代位置)，综上所述，分子式为C4H8BrCl的有机物种类共8+4=12种； （4）分子式为C5H12O的有机物中含有—OH，说明为醇类，分子式为C5H12O的醇可以视作戊烷分子中的氢原子被羟基取代所得结构，戊烷的结构共有3种，结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、(CH3)3CCH3，CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、(CH3)3CCH3分子中氢原子被羟基取代所得结构分别为3种、4种、1种，共有8种，分别是CH3CH2CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2CH(OH)CH3、CH3CH2CH(OH)CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2OH、CH3CH2C(OH)(CH3)2、CH3CH(OH)CH(CH3)2、CH2(OH)CH2CH(CH3)2、(CH3)3COH。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $