第02讲 同系物、同分异构体的判断方法（重难点讲义）化学苏教版必修第二册

第02讲 同系物、同分异构体的判断方法 1．理解同系物、同分异构体的含义，明确本质特征，能准确区分同分异构体与同素异形体、同系物、同位素的概念差异，避免混淆。 2．快速判断两种或多种物质是否为同系物或同分异构体； 3．掌握常见简单有机物同分异构体数目的确定方法，能结合结构对称性，确定简单烃的衍生物(如一元卤代烃)的同分异构体数目。 一、同系物 1．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 注意： (1)同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与 (环丙烷)不互为同系物 (2)同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。 (3)根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 (4)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如：CH2===CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物 (5)同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) (6)同系物一定具有不同的分子式 (7)同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 2．判断方法 (1)一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 (2)二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 (3)二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 提分速记 同系物判断的三个关键点 ①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 ②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 ③“差”——组成上相差n个“CH2”原子团(n≥1)。 a．同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 b．同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 二、同分异构体 1．同分异构体 化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (1)“同分”——相同分子式(当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的不一定是同分异构体)；“异构”——结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。 (2)同分异构体之间可能是同类物质，也可能属于不同类物质。同分异构体物理性质不同。若属同类物质，化学性质相似，如正丁烷与异丁烷；若属于不同类物质，化学性质不同。如CH2CHCH3与。某些无机物中也存在同分异构现象。 (3)化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，丁烷(C4H10)有2种同分异构体，戊烷(C5H12)有3种同分异构体。己烷(C6H14)有5种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的主要因素之一。 2．烷烃同分异构体的书写方法 (1)烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 (2)书写的步骤 ①先写出碳原子数最多的主链。 ②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。 ③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。 (3)书写示例 以己烷(C6H14)的同分异构体为例 第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。 第二步，从主链的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(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种： 第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上；或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： 第四步，根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 (4)书写方法总结 ①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布同、邻、间。 ②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。 ③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。 3．判断不同化学环境中氢原子的种类数(等效氢原子) 要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。 (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的，如甲烷中的4个氢原子等效。 (2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。 (3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。 例：共有2种不同化学环境的氢原子；共有2种不同化学环境的氢原子。 提分速记 1．烷烃同分异构体的书写方法 (1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对(位)邻(位)到间(位)。 (2)书写要点及具体方法 四步骤 五要点(口诀) 具体方法 定主链 ①主链由长到短 ①最长的链为主链，再逐步减少主链的C数，余下的C作为支链 选支链 ②支链由整到散 ②余下的C先作为一个大支链，再逐步拆散为多个小支链 连支链 ③位置由边到心 ③把支链连在主链上，由主链一边(2号碳)开始，逐步向中心移动 ④定多余一变换 ④若有多个支链，先把多个支链固定位置，只留下一个支链变换位置 填氢 ⑤填氢满足四键 ⑤根据碳的四价理论，把C上的H填满 2．快速判断同分异构体的方法 (1)先比较有机物分子中的碳原子数，若碳原子数不同，则一定不是同分异构体；若碳原子数相同，再看其他原子，确定分子式是否相同。 (2)若分子式相同，再比较结构，只有结构不同的有机物才可能互为同分异构体，注意烷烃中碳原子的四面体结构。 题型01 同系物判断 【典例】下列关于同系物的叙述中，正确的是(　　) A．某有机物同系物的组成可用通式CnH2n＋4表示 B．C5H12表示的一定是纯净物 C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 D．同系物之间具有相同的化学性质 【变式】下列有关同系物的说法，错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物是同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物　③若有机物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定是同系物　④若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必为同系物 A．①②③④ B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 题型02 同分异构体概念的理解 【典例】同分异构体现象是有机化合物中的一种普遍现象，下列有关同分异构体叙述中正确的是(　　) A．分子式相同而结构式不同的化合物互称同分异构体 B．组成成分相同而结构式不同的物质互称同分异构体 C．互为同分异构体的物质性质相同 D．互为同分异构体的物质性质相异 【变式】下列说法正确的是(　　) A．凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物 B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定是同分异构体 C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体 D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，一定互为同分异构体 题型03 同分异构体的判断 【典例1】下列有机物中，存在同分异构体的是(　　) A．CH4 B．CH3CH3 C．CH3CH2CH3 D．CH3CH2CH2CH3 【变式】下列有机物中互为同分异构体的是(　　) ①CH2===CHCH3 ② ③CH3CH2CH3 ④HC≡CCH3 ⑤ ⑥CH3CH2CH2CH3 A．①和② B．①和③ C．①和④ D．⑤和⑥ 题型04 同分异构的数目确定 【典例】(2025·四川成都高一期末)下列说法不正确的是( ) A．分子式为C5H10O2且能与碳酸氢钠反应的同分异构体有4种 B．CH4的二氯代物只有一种结构能说明甲烷是正四面体构型 C．分子式为C3H8的有机物的二氯代物的同分异构体有4种 D．C4H10O能与金属钠反应且能氧化为醛的结构有3种 【变式】(2025·江苏省盐城高一期中)分子式为C7H16的有机化合物，其分子结构中有且只有三个甲基的同分异构体共有几种( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 题型05 不同化学环境中的氢原子种类 【典例】下列物质的一氯代物有4种的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 C． D． 【变式】下列烷烃在光照下与氯气反应，能生成三种一氯代烃的是( ) A．CH3CH2CH2CH3 B． C．D． 【巩固训练】 1．(2026·湖北孝感高二期中)下列有关同分异构体和同系物的说法正确的是( ) A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同的有机化合物互称为同分异构体 B．同系物具有相似的化学性质，结构组成上相差一个CH2原子团 C．同分异构体具有相似的物理性质 D．互为同分异构体的两种烷烃，分子式相同但分子内碳原子的连接方式不同 2．(2026·江苏南通学业模拟考试)下列各组物质互为同分异构体的是( ) A．O2和O3 B．12C和14C C．CH4和CH3CH2CH3 D．CH3CH2 CH2CH3和 3．(2026·河北保定高一月考)下列说法正确的是( ) A．1H2、2D2互为同位素 B．一氯甲烷和二氯甲烷互为同分异构体 C．CO和CO2互为同素异形体 D．C3H8和C4H10是同系物 4．(2026·北京西城高二开学考试)二氯甲烷的结构式为，下列说法正确的是( ) A．二氯甲烷分子中不含有官能团 B．二氯甲烷分子中5个原子在同一个平面内 C．二氯甲烷不存在同分异构体 D．二氯甲烷与甲烷互为同系物 5．下列烷烃分子式只代表三种分子的是(　　) A．C3H8　　　 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 6．某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是(　　) A．C3H8　　　　　B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 7．下列烷烃的一氯代物种类最多是(　　) A． B． C． D． 8．下列化合物的一氯代物的种类数大小排列顺序正确的是(　　) ①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)2CHCH(CH3)2 ③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CC(CH3)3 A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④ C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④ 9．下列各组物质中互为同系物的是 A．CH3-CH2-CH3和 B．CH3-CH3和 C．CH3-CH2-CH3和CH3-CH2-CH2-CH3 D．和CH3-CH2-CH2-CH3 10．现有a、b、c、d四种有机化合物的分子的球棍模型如图所示。下列说法中不正确的是 A．a的二氯代物有2种 B．工业上合成CH3CH2Cl，通常选b为原料 C．与d互为同分异构体的物质有2种 D．a、c、d互为同系物 11．有下列结构的物质： ①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2 CH2CH2CH3 ④ ⑤ ⑥ ⑦ 其中：(1)属于同系物的是________；属于同分异构体的是________；属于同种物质的是________。 A．①②　 B．②③　 C．③④⑤⑥⑦　 D．①③　 E．③④⑤⑦　 F．④⑥ (2)烃分子中失去一个氢原子后剩余的部分叫烃基，如—CH3叫甲基。则符合—C5H11的烷基共有________种，C5H11F的同分异构体共有________种。 【强化训练】 1．(2025·河北石家庄高一期末)下列关于有机物的说法错误的是( ) A．CH4的二氯代物只有一种结构 B．C2H4与C4H8一定是同系物 C．正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐降低 D．乙醇与二甲醚(CH3OCH3)互为同分异构体 2．(2025·江西省下南昌高一期中)下列说法不正确的是( ) A．分子式为的烃，主链含4个碳原子的同分异构体有3种 B．同分异构体之间一定不互为同系物 C．分子式为与的两种有机物一定互为同系物 D．二氯甲烷没有同分异构体可以证明甲烷空间结构是正四面体 3．某烃的一种同分异构体只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可以是( ) A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 4．如图所示，C8H8分子呈正六面体结构，因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同分异构体共有(　　) A．3种 B．6种 C．12种 D．24种 5．分子中含有3个—CH3、2个—CH2—和1个，相对分子质量为86的烃的一氯代物(不考虑立体异构)最多可能有(　　) A．9种 B．6种 C．5种 D．4种 6．下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的判断不正确的是( ) A．C5H12的同分异构体有3种 B． 的一溴代物有4种 C．C8H10含苯环的同分异构体有4种 D．含有碳碳三键分子式为C5H8的同分异构体有3种 7．(2025·浙江省宁波市北仑中学高一期中考试)关于下列有机物的说法不正确的是( ) ①②③④⑤ A．②③不互为同分异构体 B．②④为同种物质 C．①⑤互为同分异构体 D．①⑤为同种物质 8．甲、乙、丙三种烃分子的结构如图所示(每个交点、端点代表一个碳原子，氢原子已省略)，下列有关说法错误的是(　　) A．1 mol甲分子内含有10 mol共价键 B．由乙分子构成的物质属于烷烃，符合通式CnH2n＋2 C．丙分子的二氯取代产物只有三种 D．三者不互为同系物 9．分子式为 C4H8BrCl 的有机物(不含立体结构)共有( ) A．9 种 B．10 种 C．11 种 D．12 种 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 同系物、同分异构体的判断方法 1．理解同系物、同分异构体的含义，明确本质特征，能准确区分同分异构体与同素异形体、同系物、同位素的概念差异，避免混淆。 2．快速判断两种或多种物质是否为同系物或同分异构体； 3．掌握常见简单有机物同分异构体数目的确定方法，能结合结构对称性，确定简单烃的衍生物(如一元卤代烃)的同分异构体数目。 一、同系物 1．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 注意： (1)同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与 (环丙烷)不互为同系物 (2)同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。 (3)根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 (4)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如：CH2===CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物 (5)同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) (6)同系物一定具有不同的分子式 (7)同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 2．判断方法 (1)一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 (2)二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 (3)二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 提分速记 同系物判断的三个关键点 ①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 ②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 ③“差”——组成上相差n个“CH2”原子团(n≥1)。 a．同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 b．同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 二、同分异构体 1．同分异构体 化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (1)“同分”——相同分子式(当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的不一定是同分异构体)；“异构”——结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。 (2)同分异构体之间可能是同类物质，也可能属于不同类物质。同分异构体物理性质不同。若属同类物质，化学性质相似，如正丁烷与异丁烷；若属于不同类物质，化学性质不同。如CH2CHCH3与。某些无机物中也存在同分异构现象。 (3)化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，丁烷(C4H10)有2种同分异构体，戊烷(C5H12)有3种同分异构体。己烷(C6H14)有5种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的主要因素之一。 2．烷烃同分异构体的书写方法 (1)烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 (2)书写的步骤 ①先写出碳原子数最多的主链。 ②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。 ③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。 (3)书写示例 以己烷(C6H14)的同分异构体为例 第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。 第二步，从主链的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(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种： 第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上；或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： 第四步，根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 (4)书写方法总结 ①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布同、邻、间。 ②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。 ③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。 3．判断不同化学环境中氢原子的种类数(等效氢原子) 要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。 (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的，如甲烷中的4个氢原子等效。 (2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。 (3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。 例：共有2种不同化学环境的氢原子；共有2种不同化学环境的氢原子。 提分速记 1．烷烃同分异构体的书写方法 (1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对(位)邻(位)到间(位)。 (2)书写要点及具体方法 四步骤 五要点(口诀) 具体方法 定主链 ①主链由长到短 ①最长的链为主链，再逐步减少主链的C数，余下的C作为支链 选支链 ②支链由整到散 ②余下的C先作为一个大支链，再逐步拆散为多个小支链 连支链 ③位置由边到心 ③把支链连在主链上，由主链一边(2号碳)开始，逐步向中心移动 ④定多余一变换 ④若有多个支链，先把多个支链固定位置，只留下一个支链变换位置 填氢 ⑤填氢满足四键 ⑤根据碳的四价理论，把C上的H填满 2．快速判断同分异构体的方法 (1)先比较有机物分子中的碳原子数，若碳原子数不同，则一定不是同分异构体；若碳原子数相同，再看其他原子，确定分子式是否相同。 (2)若分子式相同，再比较结构，只有结构不同的有机物才可能互为同分异构体，注意烷烃中碳原子的四面体结构。 题型01 同系物判断 【典例】下列关于同系物的叙述中，正确的是(　　) A．某有机物同系物的组成可用通式CnH2n＋4表示 B．C5H12表示的一定是纯净物 C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 D．同系物之间具有相同的化学性质 【答案】C 【解析】烷烃是饱和烃，也就是说碳原子结合的H原子最多，烷烃的分子通式为CnH2n＋2，所以烃的分子通式不可能为CnH2n＋4；C5H12有同分异构体，分子式符合C5H12的有机物不止一种，所以C5H12表示的可能是混合物；一个CH2的式量为14，同系物的分子组成上相差一个或多个CH2原子团，所以C正确；同系物之间化学性质相似。 【变式】下列有关同系物的说法，错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物是同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物　③若有机物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定是同系物　④若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必为同系物 A．①②③④ B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 【答案】A 【解析】同系物的结构相似，化学性质相似，但化学性质相似的有机物不一定是同系物，如正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷()的化学性质相似，但它们互为同分异构体，①错误；结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物才互为同系物，②错误；有机物中碳、氢元素的质量分数相同，它们可能是同分异构体，也可能是最简式相同的有机物，③错误；两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，不一定满足结构相似、通式相同的条件，如乙烯(CH2==CH2)和环丁烷()，④错误。故选A。 题型02 同分异构体概念的理解 【典例】同分异构体现象是有机化合物中的一种普遍现象，下列有关同分异构体叙述中正确的是(　　) A．分子式相同而结构式不同的化合物互称同分异构体 B．组成成分相同而结构式不同的物质互称同分异构体 C．互为同分异构体的物质性质相同 D．互为同分异构体的物质性质相异 【答案】A 【解析】组成成分相同不一定分子式相同，所以B选项错误；同分异构体的性质可能相似(如正丁烷与异丁烷都属于烷烃，化学性质相似)，也可能相差很大[如乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)]，所以C、D选项均错。 【变式】下列说法正确的是(　　) A．凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物 B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定是同分异构体 C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体 D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，一定互为同分异构体 【答案】D 【解析】丙烯与环丁烷分子组成相差一个CH2原子团，但是结构不相似，不能称为同系物，A项错误；若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，B项错误；相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)与CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体，C项错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D项正确。 题型03 同分异构体的判断 【典例1】下列有机物中，存在同分异构体的是(　　) A．CH4 B．CH3CH3 C．CH3CH2CH3 D．CH3CH2CH2CH3 【答案】D 【解析】CH4、CH3CH3和CH3CH2CH3均只有一种结构，不存在同分异构体，A、B、C错误；CH3CH2CH2CH3(正丁烷)与(异丁烷)互为同分异构体，D正确。 【变式】下列有机物中互为同分异构体的是(　　) ①CH2===CHCH3 ② ③CH3CH2CH3 ④HC≡CCH3 ⑤ ⑥CH3CH2CH2CH3 A．①和② B．①和③ C．①和④ D．⑤和⑥ 【答案】A 【解析】①的分子式是C3H6，②的分子式是C3H6，③的分子式是C3H8，④的分子式是C3H4，⑤的分子式是C4H8，⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同，结构不同，互为同分异构体。 题型04 同分异构的数目确定 【典例】(2025·四川成都高一期末)下列说法不正确的是( ) A．分子式为C5H10O2且能与碳酸氢钠反应的同分异构体有4种 B．CH4的二氯代物只有一种结构能说明甲烷是正四面体构型 C．分子式为C3H8的有机物的二氯代物的同分异构体有4种 D．C4H10O能与金属钠反应且能氧化为醛的结构有3种 【答案】D 【解析】A项，分子式为C5H10O2且能与碳酸氢钠反应的物质为羧酸，戊酸的同分异构体数目等于丁基的数目(正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)，共4种，A正确；B项，若CH4的二氯代物只有一种，说明两个Cl原子在正四面体中等价，证明甲烷为正四面体构型，B正确；C项，丙烷C3H8的二氯代物异构体包括：CHCl2CH2CH3、CH2ClCHClCH3、CH2ClCH2CH2Cl、CH3CCl2CH3，共4种，C正确；D项，C4H10O能与钠反应且可氧化为醛的醇为伯醇，丁醇的伯醇仅有正丁醇和异丁醇两种， D错误；故选D。 【变式】(2025·江苏省盐城高一期中)分子式为C7H16的有机化合物，其分子结构中有且只有三个甲基的同分异构体共有几种( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】B 【解析】根据信息，分子式为C7H16的有机化合物，其分子结构中有且只有三个甲基，若该分子有一个支链，若支链为甲基，主链有6个碳原子，有两种符合要求的结构：若支链为乙基，主链含有5个碳原子，有一种符合要求的结构，合计是3种。选B。 题型05 不同化学环境中的氢原子种类 【典例】下列物质的一氯代物有4种的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 C． D． 【答案】B 【解析】CH3CH2CH3含有2种等效氢原子，其一氯代物只有2种，A错误；CH3CH2CH(CH3)CH2CH3中含有4种等效氢原子，其一氯代物有4种，B正确；中含有2种等效氢原子，其一氯代物有2种，C错误；中含有3种等效氢原子，其一氯代物有3种，D错误。 【变式】下列烷烃在光照下与氯气反应，能生成三种一氯代烃的是( ) A．CH3CH2CH2CH3 B． C．D． 【答案】C 【解析】A项，分子结构中有两种化学环境不同的氢原子，则有两种一氯代物，故A错误；B项，分子结构中有一种化学环境不同的氢原子，则有一种一氯代物，故B错误；C项，分子结构中有三种化学环境不同的氢原子，则有三种一氯代物，故C正确；D项，分子结构中有四种化学环境不同的氢原子，则有四种一氯代物，故D错误；故选C。 【巩固训练】 1．(2026·湖北孝感高二期中)下列有关同分异构体和同系物的说法正确的是( ) A．相对分子质量相同，但分子的空间结构不同的有机化合物互称为同分异构体 B．同系物具有相似的化学性质，结构组成上相差一个CH2原子团 C．同分异构体具有相似的物理性质 D．互为同分异构体的两种烷烃，分子式相同但分子内碳原子的连接方式不同 【答案】D 【解析】A项，分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体，相对分子质量相同，分子式不一定相同，如C4H10与C3H6O的分子式不同，但相对分子质量都为58，所以相对分子质量相同，但分子的空间结构不同的有机化合物不一定互称为同分异构体，A错误；B项，结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，B错误；C项，分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体，则同分异构体的结构不同，为不同的物质，所以物理性质不可能相似，C错误；D项，分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体，所以互为同分异构体的两种烷烃，分子式相同但分子内碳原子的连接方式不同导致结构不同，D正确；故选D。 2．(2026·江苏南通学业模拟考试)下列各组物质互为同分异构体的是( ) A．O2和O3 B．12C和14C C．CH4和CH3CH2CH3 D．CH3CH2 CH2CH3和 【答案】D 【解析】A项，O2和O3 二者是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，不是同分异构体，A不选；B项，12C和14C二者是碳元素的不同原子，质子数相同、中子数不同，互为同位素，不是化合物，更不是同分异构体，B不选；C项，CH4和CH3CH2CH3二者分别是甲烷和丙烷，分子式分别为CH4和C3H8，不是同分异构体，C不选；D项，CH3CH2 CH2CH3和二者分子式均为 C4H10，分子式相同但结构不同，符合同分异构体的定义，D选；故选D。 3．(2026·河北保定高一月考)下列说法正确的是( ) A．1H2、2D2互为同位素 B．一氯甲烷和二氯甲烷互为同分异构体 C．CO和CO2互为同素异形体 D．C3H8和C4H10是同系物 【答案】D 【解析】A项，同位素是指质子数相同、中子数不同的原子之间的互称，而1H2、2D2是分子，不是原子，因此不互为同位素，A错误；B项，一氯甲烷(CH3Cl)和二氯甲烷(CH2Cl2)的分子式不同，同分异构体要求分子式相同但结构不同，因此不互为同分异构体，B错误；C项，同素异形体是指同种元素形成的不同单质，而CO和CO2都是化合物，不是单质，因此不互为同素异形体，C错误；D项，C3H8(丙烷)和C4H10(丁烷)均为烷烃，结构相似，分子组成相差一个CH2原子团，因此互为同系物，D正确；故选D。 4．(2026·北京西城高二开学考试)二氯甲烷的结构式为，下列说法正确的是( ) A．二氯甲烷分子中不含有官能团 B．二氯甲烷分子中5个原子在同一个平面内 C．二氯甲烷不存在同分异构体 D．二氯甲烷与甲烷互为同系物 【答案】C 【解析】A项，二氯甲烷的官能团为碳氯键(氯原子)，A错误；B项，甲烷是正四面体结构，二氯甲烷可看作甲烷分子中两个氢原子被氯原子取代，分子中5个原子不可能在同一平面内，B错误；C项，甲烷为正四面体结构，四个氢原子等效，二氯甲烷只有一种结构，不存在同分异构体，C正确；D项，同系物需结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团，二氯甲烷与甲烷官能团数目不同，结构不相似，不互为同系物，D错误；故选C。 5．下列烷烃分子式只代表三种分子的是(　　) A．C3H8　　　 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 【答案】C 【解析】C3H8只代表1种，C4H10代表2种，C6H14代表5种。 6．某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是(　　) A．C3H8　　　　　B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 【答案】C 【解析】碳原子数在10以内的烷烃其一氯代物只有一种的有：CH4、CH3CH3、C(CH3)4、C(CH3)3C(CH3)3，故C项正确。 7．下列烷烃的一氯代物种类最多是(　　) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A项分子中，只含有1种位置的氢原子，所以生成的一氯代物只有1种；B项分子中，含有3种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代物有3种；C项分子中有2种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代物有2种；D项分子中，含有2种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代物有2种；故最多的是B项。 8．下列化合物的一氯代物的种类数大小排列顺序正确的是(　　) ①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)2CHCH(CH3)2 ③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CC(CH3)3 A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④ C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④ 【答案】B 【解析】①一氯代物的种类数为3，②一氯代物种类数为2，③一氯代物种类数为3，④一氯代物种类数为1，故B正确。 9．下列各组物质中互为同系物的是 A．CH3-CH2-CH3和 B．CH3-CH3和 C．CH3-CH2-CH3和CH3-CH2-CH2-CH3 D．和CH3-CH2-CH2-CH3 【答案】C 【解析】A项，CH3-CH2-CH3是丙烷，含碳碳单键和碳氢单键，为链状烃；是环丙烷，含碳碳单键和碳氢单键，为环状烃，可见二者结构不相似，因此它们不属于同系物，A错误；B项，CH3-CH3是乙烷，属于饱和链状烷烃，而为环丙烷，属于饱和环状烷烃，二者结构不相似，分子式也不是相差一个CH2，因此它们不是同系物，B错误；C项，CH3-CH2-CH3是丙烷，分子式是C3H8；CH3-CH2-CH2-CH3是丁烷，分子式是C4H10，二者均为链状烷烃，结构相似，在分子组成相差1个CH2原子团，因此它们属于同系物，C正确；D项，名称为异丁烷，也叫2-甲基丙烷，分子式是C4H10；CH3-CH2-CH2-CH3名称为正丁烷，分子式是C4H10，二者分子式相同、结构不同，因此互为同分异构体，D错误；故选C。 10．现有a、b、c、d四种有机化合物的分子的球棍模型如图所示。下列说法中不正确的是 A．a的二氯代物有2种 B．工业上合成CH3CH2Cl，通常选b为原料 C．与d互为同分异构体的物质有2种 D．a、c、d互为同系物 【答案】A 【解析】A项，a是CH4，二氯代物只有一种，A错误；B项，b是乙烯，可以与HCl发生加成反应生成CH3CH2Cl，B正确；C项，d是2-甲基丁烷，它的同分异构体有戊烷、新戊烷两种，C正确；D项，a、c、d都属于烷烃，互为同系物，D正确；故选A。 11．有下列结构的物质： ①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2 CH2CH2CH3 ④ ⑤ ⑥ ⑦ 其中：(1)属于同系物的是________；属于同分异构体的是________；属于同种物质的是________。 A．①②　 B．②③　 C．③④⑤⑥⑦　 D．①③　 E．③④⑤⑦　 F．④⑥ (2)烃分子中失去一个氢原子后剩余的部分叫烃基，如—CH3叫甲基。则符合—C5H11的烷基共有________种，C5H11F的同分异构体共有________种。 【答案】(1)BD　E　AF　(2)8　8 【解析】(1)7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分异构体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7种物质的分子式分别为①C5H12　②C5H12　③C6H14　④C6H14　⑤C6H14　⑥C6H14　⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物；①②结构相同，属于同种物质，④⑥结构相同，属于同种物质；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。(2)C5H12的烷烃共有3种：CH3CH2CH2CH2CH3、，在CH3CH2CH2CH2CH3中，位置等同的氢原子(即等效氢原子)有3种，对应的烃基有3种；在中，位置等同的氢原子有4种，对应的烃基有4种；在中，所有氢原子位置相同，对应的烃基有1种。在烃基上连上F原子，即为C5H11F。 【强化训练】 1．(2025·河北石家庄高一期末)下列关于有机物的说法错误的是( ) A．CH4的二氯代物只有一种结构 B．C2H4与C4H8一定是同系物 C．正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐降低 D．乙醇与二甲醚(CH3OCH3)互为同分异构体 【答案】B 【解析】A项，甲烷是正四面体结构，四个H等效，二氯代物只有一种结构，故A正确；B项，C2H4为乙烯，C4H8可能是环烷烃也可能是烯烃，C2H4和C4H8不一定是同系物，故B错误；C项，同分异构体中支链越多，沸点越低，正戊烷＞异戊烷＞新戊烷，故C正确；D项，乙醇结构简式为CH3CH2OH，二甲醚结构简式为CH3OCH3，分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故D正确；选B。 2．(2025·江西省下南昌高一期中)下列说法不正确的是( ) A．分子式为的烃，主链含4个碳原子的同分异构体有3种 B．同分异构体之间一定不互为同系物 C．分子式为与的两种有机物一定互为同系物 D．二氯甲烷没有同分异构体可以证明甲烷空间结构是正四面体 【答案】A 【解析】分子式为C6H14的烃属于烷烃，主链含4个碳原子的同分异构体为2，2—二甲基丁烷、2，3—二甲基丁烷，共有2种，A错误；同分异构体的分子式相同，而同系物的分子式之间一定相差n个CH2(n为正整数)，所以同分异构体之间一定不互为同系物，B正确；分子式为C3H8与C6H14的烃都是饱和烷烃，二者分子式相差3个CH2，所以二者互为同系物，C正确；若甲烷的结构为平面正方形，二氯甲烷存在同分异构体，所以二氯甲烷没有同分异构体可以证明甲烷空间结构是正四面体，D正确。 3．某烃的一种同分异构体只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可以是( ) A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14 【答案】C 【解析】A项，丙烷只有一种结构：CH3CH2CH3，丙烷含有2种氢原子，所以一氯代物有2种，故A错误；B项，丁烷有正丁烷和异丁烷两种结构，正丁烷CH3CH2CH2CH3有2种氢原子，其一氯代物有2种；异丁烷CH(CH3)3有2种氢原子，其一氯代物也有2种，故B错误；C项，戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体，正戊烷CH3CH2CH2CH2CH3有3种氢原子，其一氯代物有3种；异戊烷CH3CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子，其一氯代物有4种；新戊烷C(CH3)4有1种氢原子，其一氯代物有1种，故C正确；D项，C6H14有5种同分异构体，CH3(CH2)4CH3有3种氢原子，其一氯代物有3种；CH3CH(CH3)CH2CH2CH3有5种氢原子，其一氯代物有5种；CH3CH2CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子，其一氯代物有4种；CH3C(CH3)2CH2CH3有3种氢原子，其一氯代物有3种；CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3有2种氢原子，其一氯代物有2种，故D错误。故选C。 4．如图所示，C8H8分子呈正六面体结构，因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同分异构体共有(　　) A．3种 B．6种 C．12种 D．24种 【答案】A 【解析】利用替代法和定一移二法求解。立方烷的六氯代物的同分异构体与它的二氯代物的同分异构体数目相同，所以只需找到它的二氯代物的同分异构体即可。二氯代物的同分异构体可先确定一个顶点被取代(图中小黑点)，，另外的顶点为与之同一平面上的两个顶点和体对角线上的顶点，而其他顶点都重复，故共有3种。 5．分子中含有3个—CH3、2个—CH2—和1个，相对分子质量为86的烃的一氯代物(不考虑立体异构)最多可能有(　　) A．9种 B．6种 C．5种 D．4种 【答案】A 【解析】某烷烃相对分子质量为86，则该烷烃中含有碳原子数目为N＝＝6，为己烷；分子中含有3个—CH3、2个—CH2—和1个，则该己烷分子中只能含有1个支链甲基，不会含有乙基，其主链含有5个C，满足条件的己烷的结构简式为①CH3CH(CH3)CH2CH2CH3，②CH3CH2CH(CH3)CH2CH3，其中①分子中含有5种位置不同的H，即含有一氯代物的数目为5；②分子中含有4种位置不同的H，则其一氯代物有4种，所以该结构的烃的一氯取代物最多可能有5＋4＝9种。 6．下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的判断不正确的是( ) A．C5H12的同分异构体有3种 B． 的一溴代物有4种 C．C8H10含苯环的同分异构体有4种 D．含有碳碳三键分子式为C5H8的同分异构体有3种 【答案】B 【解析】C5H12的同分异构体有、、，共3种，A正确； 的一溴代物有 ，共5种，B错误；C8H10含苯环的同分异构体有、(两个甲基还有间位和对位)，即共4种，C正确；含有碳碳三键、分子式为C5H8的同分异构体有、、，共3种，D正确。 7．(2025·浙江省宁波市北仑中学高一期中考试)关于下列有机物的说法不正确的是( ) ①②③④⑤ A．②③不互为同分异构体 B．②④为同种物质 C．①⑤互为同分异构体 D．①⑤为同种物质 【答案】D 【解析】A项，②中有16个碳，③中有17个碳，分子式不相同，不互为同分异构体，A正确；B项，②④的分子式为C16H10，分子式相同，结构相同，是同种物质，B正确；C项，①⑤的分子式为C18H12，分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C正确；D项，①⑤结构不同，不是同种物质，D错误；故选D。 8．甲、乙、丙三种烃分子的结构如图所示(每个交点、端点代表一个碳原子，氢原子已省略)，下列有关说法错误的是(　　) A．1 mol甲分子内含有10 mol共价键 B．由乙分子构成的物质属于烷烃，符合通式CnH2n＋2 C．丙分子的二氯取代产物只有三种 D．三者不互为同系物 【答案】B 【解析】1个甲分子中含有6个碳碳共价单键、4个碳氢共价单键，即1个甲分子中含有10个共价键，所以1 mol甲分子内含有10 mol共价键，故A正确；由乙分子构成的物质属于烷烃，但不符合通式CnH2n＋2，故B错误；丙分子中含有1种氢原子，而丙分子的二氯取代产物有三种情况，同时取代棱上两端的氢，同时取代面对角线上的两个氢，同时取代体对角线上的两个氢，所以丙分子的二氯取代产物有三种，故C正确；甲、乙、丙三种烃分子的结构不相似，不属于同系物，故D正确，不符合题意。 9．分子式为 C4H8BrCl 的有机物(不含立体结构)共有( ) A．9 种 B．10 种 C．11 种 D．12 种 【答案】D 【解析】C4H8ClBr可以看成丁烷中的2个H原子分别被1个Cl、1个Br原子取代，丁烷只有2种结构，氯原子与溴原子可以取代同一碳原子上的H原子，可以取代不同碳原子上的H原子，据此书写判断。C4H8BrCl可以看作C4H10中2个H原子被Cl、Br原子取代，而丁烷有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2两种，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、(数字代表溴原子的位置)共 8 种，骨架有、(数字代表溴原子的位置)，共 4 种，总共12种，答案选D。 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $