2.1 有机化合物的结构（专项训练）化学苏教版选择性必修3

第一单元　有机化合物的结构 题型01 有机物中碳原子的成键特点 题型02 共价键的类型 题型03 有机物结构的表示方法 题型04 同分异构体类型 题型05 同分异构体的书写与数目判断 题型01 有机物中碳原子的成键特点 1．碳原子的结构特点和成键特点 2．碳原子的成键方式与分子空间构型的关系 (1)4个单键：碳原子与其他4个原子形成四面体结构，分子中所有原子不可能共面。 (2)双键：形成双键的碳原子与其直接相连的原子处于同一平面上，分子中至少有6个原子共面。 (3)三键：形成三键的碳原子与其直接相连的原子处于同一直线上，分子中至少有4个原子共线。 (4)苯环：有机物分子中含有一个苯环，至少有12个原子共面。 【典例1】关于的说法正确的是(　　) A．所有碳原子可能都在同一平面上 B．最多有18个原子在同一平面上 C．一定有5个碳原子在同一直线上 D．至少有15个原子共面 【变式1-1】下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是(　　) A．饱和碳原子不能发生化学反应 B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键 C．分子中具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同 D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键 【变式1-2】已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，苯环为平面结构，现在有一种结构简式如图的烃，下列说法中正确的是(　　) A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上 C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上 D．分子中至少有16个碳原子处于同一平面上 【变式1-3】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. 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上 D．某有机物CH3—CH===CH—CH3分子中4个碳原子可能在同一条直线上 题型02 共价键的类型 有机化合物共价键的两种基本类型：σ键和π键 σ键 π键 成键形式 原子轨道头碰头重叠 原子轨道肩并肩重叠 旋转情况 可绕键轴旋转 不能绕键轴旋转 键的稳定性 较稳定 容易断裂 存在 单键、双键、三键 双键、三键 常见反应类型 取代反应 加成反应 实例 甲烷分子中的和乙烷分子中的单键都是σ键 碳碳双键或碳碳三键中都有一个σ键 乙烯分子中碳碳双键，其中有一个是π键；乙炔分子中碳碳三键中有两个π键。 【典例2】在乙烯分子中有σ键和π键，下列说法不正确的是(　　) A．中心原子采用sp2杂化 B．乙烯分子中有4个σ键和2个π键 C．杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键 D．乙烯分子中所有原子一定在同一平面 【变式2-1】下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　) A．含有σ键、π键的分子在反应时，π键在化学反应中更易断裂 B．CH2===CH2分子中存在σ键和π键 C．有些原子在与其他原子形成分子时，只形成σ键，不形成π键 D．在某些分子中，可能只有π键而没有σ键 【变式2-2】碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该分子含有极性键和非极性键 B．该分子中碳原子均采取sp2杂化 C．该分子中C—O极性较大，易断裂 D．该分子中σ键与π键的个数比为2∶1 题型03 有机物结构的表示方法 有机物分子结构的表示方法 种类 表示方法 实例 分子式 用元素符号表示物质的分子组成 CH4、C3H6 最简式 (实验式) 表示物质组成的各元素原子的最简整数比 乙烯最简式为CH2，C6H12O6最简式为CH2O 电子式 用小黑点或“×”号表示原子最外层电子的成键情况 结构式 用短线“—”来表示1个共价键，用“—”(单键)、“===”(双键)或“≡”(三键)将所有原子连接起来 结构简式 ①表示单键的“—”可以省略，将与碳原子相连的其他原子写在其旁边，在右下角注明其个数 ②表示碳碳双键的“===”、碳碳三键的“≡”不能省略 ③醛基()、羧基()可简化成—CHO、—COOH CH3CH===CH2、 OHC—COOH 键线式 ①进一步省去碳、氢元素的元素符号，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团 ②图示中的每个拐点和终点均表示一个碳原子，每个碳原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足 ③只忽略C—H键，必须表示出C===C、C≡C等官能团 可表示为 球棍模型 小球表示原子，短棍表示化学键 空间填 充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 【典例3】下列有机物分子的键线式表示正确的是(　　) A．乙烷 B．丙烯 C．乙醇 D．乙酸 【变式3-1】下列化学用语使用正确的是(　　) A．葡萄糖(C6H12O6)、淀粉[(C6H10O5)n]的最简式都是CH2O B．CH4的电子式是 C．乙醛分子的结构简式是CH3COH D．丙烯分子的空间填充模型是 【变式3-2】下列化学用语正确的是 A．乙烷的键线式： B．丙烯的结构简式： C．乙醇分子的球棍模型： D．碳骨架为的烃的分子式： 【变式3-3】下列化学用语表达正确的是 A．正戊烷的结构简式： B．HClO分子的结构式： C．乙烷的空间填充模型： D．四氯化碳的电子式： 题型04 同分异构体类型 1.碳链异构，是由于碳骨架不同产生的异构现象。烷烃中的同分异构体均为碳链异构，如C5H12有三种同分异构体，即、、(写键线式)。 2．位置异构，是由于官能团或取代基在碳骨架上位置不同产生的异构现象，如CH3CH===CHCH3和CH2===CH—CH2—CH3。 3．官能团异构，分子中所含官能团不同产生的异构现象。如CH≡C—CH2—CH3与CH2===CH—CH===CH2、CH2===CHCH3与、CH3CH2OH与CH3OCH3、CH3CH2CHO与CH3COCH3等。 4．立体异构：构造相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布不同，产生的异构形式包括顺反异构和对映异构，例如： 【典例4】下列关于同分异构体的说法不正确的是(　　) 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 【变式4-1】下列化合物中存在顺反异构的是(　　) A．CH2==CH2 B．CH2==CCl2 C．CH3CH==CHCH2CH3 D．(CH3)2C==CHCH3 【变式4-2】下列属于官能团异构的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2==C(CH3)2和CH3CH==CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH3 D．CH3CH2CH2COOH 和CH3COOCH2CH2CH3 【变式4-3】下列各组物质中，互为同分异构体且属于位置异构的是(　　) A．CH3CH2CH3和CH3 CH(CH3)2 B.和 C．CH3COOH和HCOOCH3 D．CH3CH2CHO和CH3COCH3 题型05 同分异构体的书写与数目判断 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)： (1)确定碳链 ①先写直链：C—C—C—C—C—C。 ②减少一个碳原子，将其作为支链并移动位置： 、。 ③减少2个碳原子，将其作为一个或两个支链并移动位置： 、。 从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链剩余部分的碳原子数。 (2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (3)C6H14共有5种同分异构体，其结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2C(CH3)3、(CH3)2CHCH(CH3)2。 2．烯烃(或炔烃)同分异构体的书写 书写方法：首先碳链异构，然后根据碳的四个共价键关系，加上官能团(或—C≡C—)。 以C4H8(含有一个碳碳双键)为例，具体步骤如下： (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤，写出可能的碳架结构：C—C—C—C、。 (2)根据碳架结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳架上可能的位置添加双键： 、、。 (3)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (4)C4H8共有3种同分异构体，其键线式分别为、、。 3．烃的含氧衍生物同分异构体的书写 书写方法：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序来书写。下面以C4H10O为例说明。 (1)碳链异构：4个碳原子的碳链有2种连接方式： C—C—C—C、。 (2)位置异构：对于醇类，在碳链各碳原子上连接烃基，用“↓”表示连接的不同位置。 (3)官能团异构：通式为CnH2n＋2O的有机物在中学阶段只能是醇或醚，对于醚类，位置异构是因氧元素的位置不同而导致的。 故分子式为C4H10O的有机物共有4种醇和3种醚，共7种同分异构体。 2．同分异构体数目的判断 （1）基元法 如：已知丁基—C4H9有4种同分异构体，则丁醇C4H9OH有4种同分异构体。同理，C4H9Cl和C4H9—CHO、C4H9COOH都有4种同分异构体。 （2）换元法 如：二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体：、、，用H代替Cl，用Cl代替H，则四氯苯也有三种同分异构体。 （3）对称法(又称等效氢法) 等效氢的判断方法可按下列三点判断 ①同一个碳原子上的氢是等效的。如，2号位置上的2个H原子等效。 ②同一个C原子上所连甲基上的氢原子是等效的，如，4号和5号位置上的6个H原子等效。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的，如，1、5、4、6号碳原子上的H原子等效，2，3号碳原子上的H原子等效。 （4）定一移二法 对于二元取代物的同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基，以确定同分异构体的数目。如CH3CH2CH3的二氯代物数目：第1步固定1个Cl原子有2种：①、②；第2步固定第2个 氯原子：①有3种，②有2种，其中①b和②d重复，故CH3CH2CH3的二氯代物有4种。 【典例5】碳原子数不超过10的所有烷烃中，一氯代物只有一种的烷烃共有(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【变式5-1】下列有机物的一氯代物同分异构体数目相同的一组是(　　) ① ② ③ ④ A．只有②③④ B．只有③④ C．只有①④ D．只有②③ 【变式5-2】有相对分子质量为43的烷基(烷烃分子失去一个氢原子所剩余的原子团)取代甲苯()苯环上的一个氢原子，所得的芳香烃产物的种类为(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【变式5-3】下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是(　　) A．甲苯苯环上的一个氢原子被含4个碳原子的烷基取代，所得产物有12种 B．等物质的量的氯气与甲烷在光照条件下反应得到4种产物 C．正戊烷的一氯取代物有2种 D．苯乙烯和氢气完全加成的产物的一溴取代物有5种 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元　有机化合物的结构 题型01 有机物中碳原子的成键特点 题型02 共价键的类型 题型03 有机物结构的表示方法 题型04 同分异构体类型 题型05 同分异构体的书写与数目判断 题型01 有机物中碳原子的成键特点 1．碳原子的结构特点和成键特点 2．碳原子的成键方式与分子空间构型的关系 (1)4个单键：碳原子与其他4个原子形成四面体结构，分子中所有原子不可能共面。 (2)双键：形成双键的碳原子与其直接相连的原子处于同一平面上，分子中至少有6个原子共面。 (3)三键：形成三键的碳原子与其直接相连的原子处于同一直线上，分子中至少有4个原子共线。 (4)苯环：有机物分子中含有一个苯环，至少有12个原子共面。 【典例1】关于的说法正确的是(　　) A．所有碳原子可能都在同一平面上 B．最多有18个原子在同一平面上 C．一定有5个碳原子在同一直线上 D．至少有15个原子共面 【答案】A 【解析】A项，有机物含有苯环、碳碳双键，都为平面形结构，与苯环、碳碳双键直接相连的原子在同一平面上，则所有的碳原子可能在同一平面上，正确；B项，甲基上可能有1个氢原子与苯环、碳碳双键共平面，则最多有17个原子在同一平面上，错误。 【变式1-1】下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是(　　) A．饱和碳原子不能发生化学反应 B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键 C．分子中具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同 D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键 【答案】C 【解析】不饱和碳原子比饱和碳原子活泼，但并不是饱和碳原子不能发生化学反应，如甲烷可以发生取代反应，A错；碳原子也可以与氧原子形成碳氧双键，与氮原子形成碳氮三键等，B错；苯环是平面结构，而环己烷中的六个碳原子为饱和碳原子，碳原子不能全部共面，C对；五个碳原子可以成环，环状结构为5个碳碳单键，D错。 【变式1-2】已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，苯环为平面结构，现在有一种结构简式如图的烃，下列说法中正确的是(　　) A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上 C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上 D．分子中至少有16个碳原子处于同一平面上 【答案】C 【解析】甲基与苯环平面结构通过单键相连，甲基的C原子处于苯的H原子位置，所以处于苯环这个平面，两个苯环相连，与苯环相连的碳原子处于另一个苯的H原子位置，也处于另一个苯环这个平面。如图所示的甲基碳原子、甲基与苯环相连的碳原子、苯环与苯环相连的碳原子，处于一条直线，所以至少有11个碳原子共面，C项正确。 【变式1-3】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. 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上 D．某有机物CH3—CH===CH—CH3分子中4个碳原子可能在同一条直线上 【答案】B 【解析】烷烃分子中的碳原子呈锯齿形排列，丙烷分子中的3个碳原子不可能在同一条直线上，A错误；甲苯分子中—CH3中的C原子占据了苯分子中1个H原子的位置，所以甲苯分子中7个碳原子都在同一平面内，B正确；烷烃分子中的C、H原子形成的是类似于甲烷的四面体结构，乙烷分子中碳原子和全部氢原子不可能在同一平面上，C错误；2－丁烯分子中4个碳原子的位置相当于乙烯分子中的2个C原子及它们各自所连的1个H原子，在同一个平面内，但是不可能在同一直线上，D错误。 题型02 共价键的类型 有机化合物共价键的两种基本类型：σ键和π键 σ键 π键 成键形式 原子轨道头碰头重叠 原子轨道肩并肩重叠 旋转情况 可绕键轴旋转 不能绕键轴旋转 键的稳定性 较稳定 容易断裂 存在 单键、双键、三键 双键、三键 常见反应类型 取代反应 加成反应 实例 甲烷分子中的和乙烷分子中的单键都是σ键 碳碳双键或碳碳三键中都有一个σ键 乙烯分子中碳碳双键，其中有一个是π键；乙炔分子中碳碳三键中有两个π键。 【典例2】在乙烯分子中有σ键和π键，下列说法不正确的是(　　) A．中心原子采用sp2杂化 B．乙烯分子中有4个σ键和2个π键 C．杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键 D．乙烯分子中所有原子一定在同一平面 【答案】B 【解析】乙烯分子中C原子上含有3个σ键，中心原子采用sp2杂化，故A正确；乙烯分子中含有一个双键和4个单键，则含有5个σ键和1个π键，故B错误；在乙烯分子中杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，故C正确；乙烯分子中中心原子采用sp2杂化，属于平面结构，所以乙烯分子中所有原子一定在同一平面，故D正确；故选B。 【变式2-1】下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　) A．含有σ键、π键的分子在反应时，π键在化学反应中更易断裂 B．CH2===CH2分子中存在σ键和π键 C．有些原子在与其他原子形成分子时，只形成σ键，不形成π键 D．在某些分子中，可能只有π键而没有σ键 【答案】D 【解析】由于π键的键能一般小于σ键的键能，所以反应时易断裂，A项正确；CH2===CH2中既存在σ键又存在π键，B项正确；如氢原子跟氯原子只能形成σ键，C项正确。 【变式2-2】碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该分子含有极性键和非极性键 B．该分子中碳原子均采取sp2杂化 C．该分子中C—O极性较大，易断裂 D．该分子中σ键与π键的个数比为2∶1 【答案】D 【解析】该分子中含有极性键C—O、C==O、C—H，含有非极性键碳碳双键，A正确；该分子中的三个碳原子各形成一个双键，均为sp2杂化，B正确；C—O受酮羰基影响，极性较大易断裂，C正确；单键为σ键，一个双键中有一个σ键和一个π键，则该分子中σ键与π键个数比为8∶2＝4∶1(注意碳氢键未画出)，D错误。 题型03 有机物结构的表示方法 有机物分子结构的表示方法 种类 表示方法 实例 分子式 用元素符号表示物质的分子组成 CH4、C3H6 最简式 (实验式) 表示物质组成的各元素原子的最简整数比 乙烯最简式为CH2，C6H12O6最简式为CH2O 电子式 用小黑点或“×”号表示原子最外层电子的成键情况 结构式 用短线“—”来表示1个共价键，用“—”(单键)、“===”(双键)或“≡”(三键)将所有原子连接起来 结构简式 ①表示单键的“—”可以省略，将与碳原子相连的其他原子写在其旁边，在右下角注明其个数 ②表示碳碳双键的“===”、碳碳三键的“≡”不能省略 ③醛基()、羧基()可简化成—CHO、—COOH CH3CH===CH2、 OHC—COOH 键线式 ①进一步省去碳、氢元素的元素符号，只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团 ②图示中的每个拐点和终点均表示一个碳原子，每个碳原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足 ③只忽略C—H键，必须表示出C===C、C≡C等官能团 可表示为 球棍模型 小球表示原子，短棍表示化学键 空间填 充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 【典例3】下列有机物分子的键线式表示正确的是(　　) A．乙烷 B．丙烯 C．乙醇 D．乙酸 【答案】B 【解析】键线式中的端点、拐点、交点都表示一个碳原子，A、B、C、D中都有三个碳原子，B项正确。 【变式3-1】下列化学用语使用正确的是(　　) A．葡萄糖(C6H12O6)、淀粉[(C6H10O5)n]的最简式都是CH2O B．CH4的电子式是 C．乙醛分子的结构简式是CH3COH D．丙烯分子的空间填充模型是 【答案】B 【解析】葡萄糖(C6H12O6)的最简式是CH2O，淀粉[(C6H10O5)n]的最简式是C6H10O5，A错误；CH4的电子式是，B正确；乙醛分子的结构简式是CH3CHO，C错误；是丙烯分子的球棍模型，D错误。 【变式3-2】下列化学用语正确的是 A．乙烷的键线式： B．丙烯的结构简式： C．乙醇分子的球棍模型： D．碳骨架为的烃的分子式： 【答案】D 【解析】A．键线式中端点和转折点代表碳原子，碳氢键省略不写，线段表示碳碳键，乙烷中含有2个碳原子，其正确的键线式为：，A错误；B．结构简式要体现官能团，即烯烃的结构简式不能省略碳碳双键，故丙烯正确的结构简式为CH3CH＝CH2，B错误；C．乙醇的结构简式为CH3CH2OH，题中为乙醇的空间填充模型，其球棍模型为：，C错误；D．题中碳骨架存在碳碳双键，含有4个碳原子，可知碳骨架为的烃的结构简式为(CH3)2C＝CH2，分子式为：C4H8，D正确；答案选D。 【变式3-3】下列化学用语表达正确的是 A．正戊烷的结构简式： B．HClO分子的结构式： C．乙烷的空间填充模型： D．四氯化碳的电子式： 【答案】A 【解析】A．正戊烷为直链烷烃，结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3，A正确；B．HClO分子中O在中间，结构式应为H-O-Cl，B错误；C．空间填充模型需体现原子相对大小且紧密排列，题目图片为球棍模型（有“棍”连接），不符合空间填充模型定义，乙烷的空间填充模型：，C错误；D．四氯化碳电子式中Cl原子需满足8电子稳定结构，应写出3对孤对电子，题目图片未写全，四氯化碳的电子式：，D错误；故选A。 题型04 同分异构体类型 1.碳链异构，是由于碳骨架不同产生的异构现象。烷烃中的同分异构体均为碳链异构，如C5H12有三种同分异构体，即、、(写键线式)。 2．位置异构，是由于官能团或取代基在碳骨架上位置不同产生的异构现象，如CH3CH===CHCH3和CH2===CH—CH2—CH3。 3．官能团异构，分子中所含官能团不同产生的异构现象。如CH≡C—CH2—CH3与CH2===CH—CH===CH2、CH2===CHCH3与、CH3CH2OH与CH3OCH3、CH3CH2CHO与CH3COCH3等。 4．立体异构：构造相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布不同，产生的异构形式包括顺反异构和对映异构，例如： 【典例4】下列关于同分异构体的说法不正确的是(　　) 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中CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2碳骨架不同，前者没有支链，后者有支链，属于碳链异构；B中两物质官能团不同，属于官能团异构；C中CH2==C(CH3)2和CH3CH==CHCH3的官能团相同，属于碳链异构、位置异构；D中甲基与—OH在苯环上的位置不同，属于位置异构。 【变式4-1】下列化合物中存在顺反异构的是(　　) A．CH2==CH2 B．CH2==CCl2 C．CH3CH==CHCH2CH3 D．(CH3)2C==CHCH3 【答案】C 【解析】B项，该有机物分子中每个双键碳原子连有的两个原子均相同，故该有机物不存在顺反异构；C项，该有机物分子中一个双键碳原子所连的原子和基团分别是H和—CH3，另一双键碳原子所连的原子和基团分别是H和—CH2CH3，存在顺反异构；D项，该有机物分子中一个双键碳原子连有两个甲基，故该有机物不存在顺反异构。 【变式4-2】下列属于官能团异构的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2==C(CH3)2和CH3CH==CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH3 D．CH3CH2CH2COOH 和CH3COOCH2CH2CH3 【答案】C 【解析】A中两种分子不含官能团，为碳链异构；B中两种分子都含有碳碳双键，碳碳双键位置不同； C中两种分子，前者的官能团为羟基，后者的官能团为醚键，二者为官能团异构；D中两种分子分子式不相同，不互为同分异构体。 【变式4-3】下列各组物质中，互为同分异构体且属于位置异构的是(　　) A．CH3CH2CH3和CH3 CH(CH3)2 B.和 C．CH3COOH和HCOOCH3 D．CH3CH2CHO和CH3COCH3 【答案】B 【解析】A中CH3CH2CH3和CH3CH(CH3)2分子式不同，不互为同分异构体；B中两种物质分子式相同，官能团位置不同，属于位置异构；C、D中物质分子式相同，官能团不同，属于官能团异构。 题型05 同分异构体的书写与数目判断 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)： (1)确定碳链 ①先写直链：C—C—C—C—C—C。 ②减少一个碳原子，将其作为支链并移动位置： 、。 ③减少2个碳原子，将其作为一个或两个支链并移动位置： 、。 从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链剩余部分的碳原子数。 (2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (3)C6H14共有5种同分异构体，其结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2C(CH3)3、(CH3)2CHCH(CH3)2。 2．烯烃(或炔烃)同分异构体的书写 书写方法：首先碳链异构，然后根据碳的四个共价键关系，加上官能团(或—C≡C—)。 以C4H8(含有一个碳碳双键)为例，具体步骤如下： (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤，写出可能的碳架结构：C—C—C—C、。 (2)根据碳架结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳架上可能的位置添加双键： 、、。 (3)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (4)C4H8共有3种同分异构体，其键线式分别为、、。 3．烃的含氧衍生物同分异构体的书写 书写方法：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序来书写。下面以C4H10O为例说明。 (1)碳链异构：4个碳原子的碳链有2种连接方式： C—C—C—C、。 (2)位置异构：对于醇类，在碳链各碳原子上连接烃基，用“↓”表示连接的不同位置。 (3)官能团异构：通式为CnH2n＋2O的有机物在中学阶段只能是醇或醚，对于醚类，位置异构是因氧元素的位置不同而导致的。 故分子式为C4H10O的有机物共有4种醇和3种醚，共7种同分异构体。 2．同分异构体数目的判断 （1）基元法 如：已知丁基—C4H9有4种同分异构体，则丁醇C4H9OH有4种同分异构体。同理，C4H9Cl和C4H9—CHO、C4H9COOH都有4种同分异构体。 （2）换元法 如：二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体：、、，用H代替Cl，用Cl代替H，则四氯苯也有三种同分异构体。 （3）对称法(又称等效氢法) 等效氢的判断方法可按下列三点判断 ①同一个碳原子上的氢是等效的。如，2号位置上的2个H原子等效。 ②同一个C原子上所连甲基上的氢原子是等效的，如，4号和5号位置上的6个H原子等效。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的，如，1、5、4、6号碳原子上的H原子等效，2，3号碳原子上的H原子等效。 （4）定一移二法 对于二元取代物的同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基，以确定同分异构体的数目。如CH3CH2CH3的二氯代物数目：第1步固定1个Cl原子有2种：①、②；第2步固定第2个 氯原子：①有3种，②有2种，其中①b和②d重复，故CH3CH2CH3的二氯代物有4种。 【典例5】碳原子数不超过10的所有烷烃中，一氯代物只有一种的烷烃共有(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】C 【解析】当一氯代物只有一种时，说明在烃中各氢原子的性质应相同，1个碳时CH4,2个碳时CH3—CH3,5个碳时 (新戊烷)，8个碳时 (2,2,3,3-四甲基丁烷)。当这些烷烃与1个氯原子发生取代反应时，产物都是一种，即共有4种烃。 【变式5-1】下列有机物的一氯代物同分异构体数目相同的一组是(　　) ① ② ③ ④ A．只有②③④ B．只有③④ C．只有①④ D．只有②③ 【答案】A 【解析】①②均是烷烃，分子中含有的氢原子种类分别是3、4，则一氯代物同分异构体数目分别是3种和4种；③中含有苯环，结构对称，其氢原子种类是4种，则一氯代物同分异构体数目是4种；④是环烷烃，含有六元环，2个甲基中间结构对称，其氢原子种类是4种，则一氯代物同分异构体数目是4种。 【变式5-2】有相对分子质量为43的烷基(烷烃分子失去一个氢原子所剩余的原子团)取代甲苯()苯环上的一个氢原子，所得的芳香烃产物的种类为(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】D 【解析】设该烷基为CnH2n＋1—，则有12n＋2n＋1＝43，解得n＝3，即该烷基为丙基；丙基有正丙基(—CH2—CH2—CH3)和异丙基()，而甲苯中苯环上有三种等效氢原子，即甲基的邻位、间位、对位上的氢原子，故题中所得的芳香烃产物有6种。 【变式5-3】下列有关同分异构体数目的叙述中，正确的是(　　) A．甲苯苯环上的一个氢原子被含4个碳原子的烷基取代，所得产物有12种 B．等物质的量的氯气与甲烷在光照条件下反应得到4种产物 C．正戊烷的一氯取代物有2种 D．苯乙烯和氢气完全加成的产物的一溴取代物有5种 【答案】A 【解析】B项，甲烷和Cl2反应会生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种氯代产物，另外还有氯化氢，所以产物为5种，错误；C项，由于苯环含有6个氢原子，二氯苯与四氯苯的同分异构体数目相同，若二氯苯有3种同分异构体，则四氯苯的同分异构体的数目为3种，错误；D项，乙基环己烷中氢原子的种类有6种，一溴代物的种类取决于氢原子的种类，所以乙基环己烷中与氯气发生取代反应时，生成的一溴代物有6种，错误。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $