1.2 有机化合物的结构与性质（8大题型专项训练）化学鲁科版选择性必修3

1.2 有机化合物的结构与性质 题型01 碳原子的成键方式 题型02 共价键的极性与反应活性 题型03 同分异构相关概念及“四同”的对比判断 题型04 同分异构体类型及顺反异构 题型05 对映异构及手性碳原子的判断 题型06 同分异构体数目的确定 题型07 同分异构体的书写 题型08 有机物结构与性质的关系 题型01 碳原子的成键方式 1.碳原子的成键特点 (1)有机化合物分子中都含有碳原子，碳原子的最外层有4个电子，可以与其他原子形成4个共价键。 (2)碳原子还可以彼此间以共价键构成碳链或碳环。 (3)碳原子之间可以是单键，也可以是双键或三键。 (4)碳原子还可以与其他原子形成双键或叁键，如、。 2. 单键、双键和三键 共价键 共用电子对数 共价键类型 杂化方式 代表物、空间结构及键角 单键 1 1个σ键 sp3 甲烷 CH4 正四面体，109°28' 双键 2 1个σ键、1个π键 sp2 乙烯 CH2=CH2 六原子共平面，120° 三键 3 1个σ键、2个π键 sp 乙炔 直线形，180° 【典例1】有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 A．只形成π键 B．只形成非极性键 C．形成四对共用电子对 D．形成离子键和共价键 【变式1-1】下列说法错误的是 A．所有有机化合物中都含有σ键和π键 B．所有有机化合物中一定均含有碳原子 C．环状化合物包括脂环化合物和芳香族化合物 D．间二甲苯、邻二甲苯及对二甲苯具有相同的分子式 【变式1-2】氯霉素曾用作广谱抗菌药，X(结构如图所示)是合成氯霉素的中间体之一。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0.5molX中含有的sp3杂化碳原子数为2NA B．1molX中含有的C－C键数为9NA C．1molX中O原子上的孤电子对数为2NA D．1mol基态Br原子的价层电子数为5NA 【变式1-3】下列说法不正确的是 A．π键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成 B．通过π键连接的原子或原子团可绕键轴旋转 C．σ键和π键的强度不同 D．乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键 题型02 共价键的极性与反应活性 1． 键的极性： （1） 极性键：不同元素的两个原子成键时，它们吸引共用电子的能力不同，共用电子将偏向吸引电子能力较强的一方，所形成的共价键称为极性键。 （2） 非极性键：同种元素的两个原子成键时，它们吸引共用电子的能力相同，所形成的共价键称为非极性键。 2． 反应活性： 根据成键原子吸引电子能力的差异判断键的极性，进而预测有机化合物分子的反应活性和在反应中的断键部位。 键的极性并不是一成不变的，受分子中邻近基团或外界环境的影响，键的极性及其强弱程度可能会发生变化。 【典例2】某茶多酚的结构如图所示。下列说法错误的是 A．分子中既含有键又含有键 B．碳原子有、、三种杂化方式 C．键的极性强于键的极性 D．该物质含有三种官能团 【变式2-1】氨基酸是构成人体必备蛋白质的基础，某氨基酸的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是 A．第一电离能：O>N>C>H B．该分子有4种官能团 C．该分子中碳原子的杂化类型有和 D．键的极性大小：N-H>O-H>F-H 【变式2-2】下列对有关事实的解释错误的是 选项 事实 解释 A 熔点： 为离子晶体，为分子晶体 B 酸性： 的相对分子质量小于 C 不同溶剂中的溶解度： 、为非极性分子，而为极性分子 D 与钠反应的剧烈程度： 分子中氢氧键的极性比分子中氢氧键的极性弱 【变式2-3】某有机物结构如下图，关于该有机分子，下列说法不正确的是 A．O—H键极性强于C—H键 B．①号碳原子和②号碳原子杂化类型相同 C．该分子中含有手性碳原子，具有旋光性 D．带*的氮原子能与以配位键结合 题型03 同分异构相关概念 1. 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，叫同分异构现象。 2. 同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 3. 规律：碳原子数目越多，同分异构体越多。 4. 说明：同分异构体结构不同、性质不同；但若属同类物质，则化学性质可能相似。 5. “四同”： （1） 同素异形体；同种元素组成的不同单质。如：O2和O3、红磷和白磷 注意：性质不同，相互转化为化学变化。 （2） 同位素：质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子。如：氕、氘、氚 注意：物理性质不同，化学性质几乎完全一样；同位素组成的单质属同一物质，混合为纯净物。 同位素之间的转化不是化学变化。 （3） 同系物：结构相似、组成上差若干CH2原子团。 注意：物理性质呈递变性，化学性质相似。 （4） 同分异构体：分子式相同，结构不同。 注意：性质可能完全不同。 【典例3】下列说法不正确的是 A．和互为同位素 B．金刚石和石墨互为同素异形体 C．正己烷和2-甲基戊烷互为同系物 D．和互为同分异构体 【变式3-1】下列说法中，正确的是 A．和互为同系物 B．乙醇和乙醚互为同分异构体 C．可用溴水来区分乙烷和乙烯 D．甲醇、乙二醇、丙三醇互为同系物 【变式3-2】下列说法不正确的是 A．石墨烯和丙烯互为同素异形体 B．和互为同位素 C．和互为同系物 D．和为同种物质 【变式3-3】在中学化学中将同位素、同素异形体、同系物和同分异构体称为“四同”，下列有关说法一定正确的是 A．和互为同位素 B．和互为同系物 C．和互为同素异形体 D．和互为同分异构体 题型04 同分异构体类型及顺反异构 1.同分异构类型 2.顺反异构：当碳碳双键的两个碳原子所连的其他两个原子或原子团不同时，就会产生顺反异构现象。 相同的原子或原子团位于双键同一侧为顺式结构；相同的原子或原子团位于双键两侧为反式结构。 产生顺反异构体的条件： （1）具有碳碳双键 （2）组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团。 3.对映异构：存在于手性分子中 手性分子：如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。 【典例4】下列各组有机物中属于碳架异构的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【变式4-1】“张-烯炔环异构化反应”可合成五元环状化合物(如图所示)，在生物活性分子和药物分子的合成中有重要应用。下列说法正确的是 A．X、Y分子中官能团的种类和数目均相同 B．X、Y中均不存在手性碳原子 C．X不存在顺反异构体 D．每个Y分子中有5个碳氧键 【变式4-2】下列化学用语或图示表达正确的是 A．砷原子的价层电子的轨道表示式：   B．用电子式表示H2O2的形成过程：   C．顺式聚异戊二烯的结构简式：   D．SO3的VSEPR模型：   【变式4-3】Beckmann重排是酮肟在一定条件下生成酰胺的反应，机理中与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，具体反应历程如图所示： 已知：R、代表不同烷基。下列说法不正确的是 A．物质Ⅰ存在顺反异构体 B．物质Ⅶ能与溶液反应 C．物质Ⅲ→物质Ⅳ有配位键的形成 D．发生上述反应生成 题型05 对映异构及手性碳原子的判断 手性碳原子：饱和碳原子上连接四个不同的原子或基团的碳原子，常用“＊”号予以标注。 只含一个手性碳原子的分子，是手性分子，具有对映异构体。 注意：对映异构体虽然结构相似，但是性质可能完全不同。 【典例5】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 【变式5-1】碳原子连有4个不同的原子或原子团时，该碳原子称为手性碳。下列有机物中不含有手性碳的是 A．①和④ B．②和③ C．①和③ D．②和④ 【变式5-2】甘油酸是一种食品添加剂，可由甘油氧化制得。下列说法不正确的是 A．从官能团的角度分类，甘油属于多元醇 B．甘油酸中的σ键和π键的个数比为6:1 C．甘油可以和水形成氢键，因此易溶于水 D．甘油酸存在对映异构体 【变式5-3】下列物质中存在对映异构的是 A． B． C． D． 题型06 同分异构体数目的确定 降碳对称法（适用于碳架异构） 主链由长到短，减碳架作支链；支链由整到散，位置由心到边；排布由对到邻再到间； 注意：1号碳不能连甲基，2号碳不能连乙基。 取代法（适用于醇、卤代烃异构体） 先碳骨架异构，后挪动取代基位置。 若为二元取代物，则先确定一个取代基的位置，再去挪动第二个取代基。 插入法（适用于烯烃、炔烃、酯等） 先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳骨架，再将官能团插入碳链中。 【典例6】“类比”是研究物质变化规律的重要方法。下列“类比”说法正确的是 A．NO2和NO都是氮的氧化物，NO2可以被NaOH溶液吸收，NO也可以被NaOH溶液吸收 B．NaHCO3、Na2CO3的溶液都显碱性，都可做胃酸中和剂 C．已知卤素单质的化学性质相似，均能与水发生反应，如Cl2 + H2OHCl + HClO，则F2 + H2OHF + HFO D．C4H8Cl2有9种同分异构体，C4H2Cl8也有9种同分异构体 【变式6-1】关于分子式为的同分异构体的说法正确的是（不考虑立体异构） A．共有6种 B．共有7种 C．共有8种 D．共有9种 【变式6-2】下列关于有机物结构的说法错误的是 A．环己烷中所有键角均为 B．与同分异构体数目相同 C．C原子与N原子之间可形成单键、双键和三键 D．苯的二氯代物只有3种，可证明苯环中六个碳碳键完全相同 【变式6-3】相对分子质量为58的单官能团有机化合物(只含碳、氢、氧三种元素)完全燃烧时产生等物质的量的和。它可能的结构共有(不考虑立体异构) A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 题型07 同分异构体的书写 降碳对称法（适用于碳架异构） 1.步骤 (1)组成最长碳链； (2)从直链上去掉一个－CH3，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上； (3)再从主链上去掉一个碳，可以形成一个－CH2CH3或两个－CH3，主链减掉2个碳原子； 注意：1号碳不能连甲基，2号碳不能连乙基。 2.口诀：主链由长到短，减碳架作支链；支链由整到散，位置由心到边；排布由对到邻再到间； 最后用氢原子补足碳原子的四个价键。 取代法（适用于醇、卤代烃异构体书写） 先碳骨架异构，后位置异构。 插入法（适用于烯烃、炔烃、酯等） 先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳骨架，再将官能团插入碳链中。 【典例6】同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一。与尼泊金甲酯（）互为同分异构体的是 A．①② B．①②③ C．①②④ D．①②③④ 【变式6-1】下列各组有机物中，其一氯代物的数目不相等的是 A．正戊烷和正己烷 B．新戊烷和 C．甲烷和乙烷 D．丙烷和 【变式6-2】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 【变式6-3】如图均是由4个碳原子结合成的6种有机化合物(氢原子没有画出)。 (1)有机化合物a有一种同分异构体，试写出其结构简式___________。 (2)上述有机化合物中与c互为同分异构体的是_________(填字母)。 (3)任写一种与e互为同系物的有机化合物的结构简式____________。 题型08 有机物结构与性质的关系 1.官能团与有机化合物性质的关系 （1）官能团中含有极性强的键易发生相关的化学反应，例如，醇的官能团是羟基(-OH)，羟基有很强的极性，导致醇类表现出一定的特性。 （2）官能团中含有不饱和碳原子，易发生相关的化学反应。例如乙烯、乙炔分子中含有不饱和键，可以与其他原子或原子团结合成新的产物，使其化学性质比烷烃的活泼。 2.不同基团的相互影响与有机化合物性质的关系 （1）苯和甲苯都含有苯环，但与浓硝酸发生反应条件不同。 （2）乙酸和乙醇都含有羟基，但化学性质差别很大。 （3）乙醇和苯酚都含有羟基，但化学性质差别很大。 （4）醛和酮都含有羰基，但化学性质差别很大。 【典例6】．分子的结构与性质息息相关，下列说法错误的是 A．I2易溶于苯、CH4难溶于水，都可用“相似相溶”原理解释 B．二氢呋喃()和降冰片烯()分子中均含有手性碳原子 C．H3O+和NH3的中心原子都是sp3杂化 D．三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸 【变式6-1】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．乙烯能与溴水发生加成反应，而乙烷不能与溴水发生加成反应 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能使酸性溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性溶液褪色 D．甲苯能与溴发生取代反应生成2，4，6-三溴甲苯，而苯只能生成单取代溴苯 【变式6-2】基团之间的相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质，下列事实与此无关的是 A．乙醇与钠的反应没有水与钠反应剧烈 B．乙醇能发生消去反应而甲醇不能 C．苯在时发生硝化反应而甲苯在时即可反应 D．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 【变式6-3】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．己烯能与溴水发生加成反应，而己烷不能与溴水发生加成反应 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．苯酚能与饱和溴水发生取代反应，而苯只能与液溴取代 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2 有机化合物的结构与性质 题型01 碳原子的成键方式 题型02 共价键的极性与反应活性 题型03 同分异构相关概念及“四同”的对比判断 题型04 同分异构体类型及顺反异构 题型05 对映异构及手性碳原子的判断 题型06 同分异构体数目的确定 题型07 同分异构体的书写 题型08 有机物结构与性质的关系 题型01 碳原子的成键方式 1.碳原子的成键特点 (1)有机化合物分子中都含有碳原子，碳原子的最外层有4个电子，可以与其他原子形成4个共价键。 (2)碳原子还可以彼此间以共价键构成碳链或碳环。 (3)碳原子之间可以是单键，也可以是双键或三键。 (4)碳原子还可以与其他原子形成双键或叁键，如、。 2. 单键、双键和三键 共价键 共用电子对数 共价键类型 杂化方式 代表物、空间结构及键角 单键 1 1个σ键 sp3 甲烷 CH4 正四面体，109°28' 双键 2 1个σ键、1个π键 sp2 乙烯 CH2=CH2 六原子共平面，120° 三键 3 1个σ键、2个π键 sp 乙炔 直线形，180° 【典例1】有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 A．只形成π键 B．只形成非极性键 C．形成四对共用电子对 D．形成离子键和共价键 【答案】C 【详解】A．有机物分子中的碳原子与其他原子的结合既能形成σ键，也能形成π键，故A错误； B．有机物分子中的碳原子与其他原子的结合既能形成极性键，如：C-H，也能形成非极性键，如：C-C，故B错误； C．碳原子核外最外层有四个电子，在反应中不易得或失电子，则在形成有机物时与其他原子可形成四对共用电子对，故C正确； D．有机物分子中的碳原子无法形成离子键，故D错误； 故选C。 【变式1-1】下列说法错误的是 A．所有有机化合物中都含有σ键和π键 B．所有有机化合物中一定均含有碳原子 C．环状化合物包括脂环化合物和芳香族化合物 D．间二甲苯、邻二甲苯及对二甲苯具有相同的分子式 【答案】A 【详解】A．有机化合物中均含σ键，但如甲烷、乙烷等仅含单键的有机物不含π键，A错误； B．有机化合物的定义是含碳的化合物（除CO、CO2、碳酸盐等），B正确； C．环状化合物分为脂环（如环己烷）和芳香族（如苯），C正确； D．间、邻、对二甲苯均为C8H10的同分异构体，分子式相同，D正确； 故选A。 【变式1-2】氯霉素曾用作广谱抗菌药，X(结构如图所示)是合成氯霉素的中间体之一。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0.5molX中含有的sp3杂化碳原子数为2NA B．1molX中含有的C－C键数为9NA C．1molX中O原子上的孤电子对数为2NA D．1mol基态Br原子的价层电子数为5NA 【答案】A 【详解】A．由结构简式可知，X分子中饱和碳原子为sp3杂化，苯环上碳原子为sp2杂化，则0.5mol分子中含有的sp3杂化碳原子数为0.5mol×4×NAmol—1=2NA，故A正确； B．由结构简式可知，X分子中苯环上的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，所以1molX分子中含有的C－C键数为1mol×3×NAmol—1=3NA，故B错误； C．由结构简式可知，X分子中每个氧原子有2对孤对电子，则1molX中氧原子上的孤电子对数为1mol×2×2×NAmol—1=4NA，故C错误； D．溴元素的原子序数为35，基态原子的价电子排布式为4s24p5，则1mol基态溴原子的价层电子数为1mol×7×NAmol—1=7NA，故D错误； 故选A。 【变式1-3】下列说法不正确的是 A．π键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成 B．通过π键连接的原子或原子团可绕键轴旋转 C．σ键和π键的强度不同 D．乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键 【答案】B 【详解】A．π键是由不参与杂化的两个p轨道“肩并肩”重叠形成，A项正确； B．由于π键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成，所以通过π键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转，B项错误； C．σ键和π键因轨道重叠程度不同，所以强度不同，C项正确； D．乙烷分子中均为单键，单键均为σ键，乙烯分子中含碳碳双键，双键中有1个π键和1个σ键，D项正确。 故选B。 题型02 共价键的极性与反应活性 1． 键的极性： （1） 极性键：不同元素的两个原子成键时，它们吸引共用电子的能力不同，共用电子将偏向吸引电子能力较强的一方，所形成的共价键称为极性键。 （2） 非极性键：同种元素的两个原子成键时，它们吸引共用电子的能力相同，所形成的共价键称为非极性键。 2． 反应活性： 根据成键原子吸引电子能力的差异判断键的极性，进而预测有机化合物分子的反应活性和在反应中的断键部位。 键的极性并不是一成不变的，受分子中邻近基团或外界环境的影响，键的极性及其强弱程度可能会发生变化。 【典例2】某茶多酚的结构如图所示。下列说法错误的是 A．分子中既含有键又含有键 B．碳原子有、、三种杂化方式 C．键的极性强于键的极性 D．该物质含有三种官能团 【答案】B 【详解】A．双键中一个是σ键，一个是π键，分子中有双键，既含有单键又含有双键，故A正确； B．分子中饱和碳原子采用sp3杂化，双键碳原子和苯环上的碳原子采用sp2杂化，故B错误； C．O与H的电负性差值大于C和H，故键的极性强于键的极性，故C正确； D．该物质含有羟基、醚键、酯基官能团，故D正确； 答案选B。 【变式2-1】氨基酸是构成人体必备蛋白质的基础，某氨基酸的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是 A．第一电离能：O>N>C>H B．该分子有4种官能团 C．该分子中碳原子的杂化类型有和 D．键的极性大小：N-H>O-H>F-H 【答案】C 【详解】A．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，N元素的第一电离能大于O元素，A错误； B．该分子有碳硫键、氨基、羧基3种官能团，B错误； C．该分子中，碳氧双键的碳原子采用sp2杂化，饱和碳原子采用sp3杂化，C正确； D．元素的电负性越大，其与H原子形成的化学键极性越强，电负性：N<O<F，则键的极性：N-H<O-H<F-H，故D错误； 故选C。 【变式2-2】下列对有关事实的解释错误的是 选项 事实 解释 A 熔点： 为离子晶体，为分子晶体 B 酸性： 的相对分子质量小于 C 不同溶剂中的溶解度： 、为非极性分子，而为极性分子 D 与钠反应的剧烈程度： 分子中氢氧键的极性比分子中氢氧键的极性弱 【答案】B 【详解】A．AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，离子晶体熔点通常高于分子晶体，A正确； B．CF3COOH酸性强于CCl3COOH的真正原因是F的电负性更大，吸电子诱导效应更强，使得CF3COOH羧基中羟基的极性增强，更易电离出氢离子，而非相对分子质量小，B错误； C．I2和CCl4均为非极性分子，H2O为极性分子，符合“相似相溶”原理，C正确； D．H2O中O-H键极性更强，H更易解离，与钠反应更剧烈，D正确； 故选B。 【变式2-3】某有机物结构如下图，关于该有机分子，下列说法不正确的是 A．O—H键极性强于C—H键 B．①号碳原子和②号碳原子杂化类型相同 C．该分子中含有手性碳原子，具有旋光性 D．带*的氮原子能与以配位键结合 【答案】B 【详解】A．氧氢的电负性差大于碳氢的，故O—H键极性强于C—H键，A正确； B．①号碳原子为苯环上碳原子，为sp2杂化；②号碳原子为饱和碳原子，为sp3杂化；杂化类型不相同，B错误； C．手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子；分子中含有手性碳原子，具有旋光性，C正确； D．带*的氮原子由一对孤电子对，氢离子存在空轨道，故能与以配位键结合，D正确； 故选B。 题型03 同分异构相关概念 1. 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，叫同分异构现象。 2. 同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 3. 规律：碳原子数目越多，同分异构体越多。 4. 说明：同分异构体结构不同、性质不同；但若属同类物质，则化学性质可能相似。 5. “四同”： （1） 同素异形体；同种元素组成的不同单质。如：O2和O3、红磷和白磷 注意：性质不同，相互转化为化学变化。 （2） 同位素：质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子。如：氕、氘、氚 注意：物理性质不同，化学性质几乎完全一样；同位素组成的单质属同一物质，混合为纯净物。 同位素之间的转化不是化学变化。 （3） 同系物：结构相似、组成上差若干CH2原子团。 注意：物理性质呈递变性，化学性质相似。 （4） 同分异构体：分子式相同，结构不同。 注意：性质可能完全不同。 【典例3】下列说法不正确的是 A．和互为同位素 B．金刚石和石墨互为同素异形体 C．正己烷和2-甲基戊烷互为同系物 D．和互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．16O和18O的质子数均为8，中子数分别为8和10，互为同位素，故A正确； B．金刚石和石墨是碳形成的两种不同的单质，互为同素异形体，故B正确； C．正己烷（）和2-甲基戊烷（），分子式均为C6H14，结构不同，属于同分异构体，而非同系物，故C错误； D．和的分子式均为C4H8O2，分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故D正确； 故答案选C。 【变式3-1】下列说法中，正确的是 A．和互为同系物 B．乙醇和乙醚互为同分异构体 C．可用溴水来区分乙烷和乙烯 D．甲醇、乙二醇、丙三醇互为同系物 【答案】C 【详解】A．第一个物质为苯酚，第二个为苯甲醇，官能团位置不同，结构不相似，分子组成虽相差，但结构不相似，不互为同系物，A错误； B．乙醇分子式为，乙醚()分子式为，分子式不同，不互为同分异构体，B错误； C．乙烷与溴水不反应(烷烃性质稳定)，乙烯含碳碳双键与溴水发生加成反应使溴水褪色，可区分，C正确； D．甲醇含1个羟基，乙二醇含2个，丙三醇含3个，官能团数目不同，结构不相似，不互为同系物，D错误； 故选C。 【变式3-2】下列说法不正确的是 A．石墨烯和丙烯互为同素异形体 B．和互为同位素 C．和互为同系物 D．和为同种物质 【答案】A 【详解】A．同素异形体是由同种元素组成的不同单质，石墨烯是碳元素的单质，丙烯是有机化合物，不属于单质，因此二者不互为同素异形体，A错误，符合题意； B．质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子互为同位素，和质子数均为92，中子数不同，互为同位素，B说法正确，不符合题意； C．结构相似、分子组成相差1个或若干个原子团的化合物互为同系物，和均属于饱和一元卤代烃，官能团种类和数目相同，结构相似，分子组成相差1个，互为同系物，C正确，不符合题意； D．和，二者结构完全相同，只是书写顺序不同，属于同种物质，D正确，不符合题意； 故答案选A。 【变式3-3】在中学化学中将同位素、同素异形体、同系物和同分异构体称为“四同”，下列有关说法一定正确的是 A．和互为同位素 B．和互为同系物 C．和互为同素异形体 D．和互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．质子数相同中子数不同的一类原子互为同位素，和不是原子，A错误； B．结构相似，在分子组成上相差1个或若干个“CH2”，互为同系物，和结构可能不同，一个可以是烯烃，一个可以是环状烷烃，B错误； C．氧气和臭氧是由氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确； D．和是同种物质，D错误； 故选C。 题型04 同分异构体类型及顺反异构 1.同分异构类型 2.顺反异构：当碳碳双键的两个碳原子所连的其他两个原子或原子团不同时，就会产生顺反异构现象。 相同的原子或原子团位于双键同一侧为顺式结构；相同的原子或原子团位于双键两侧为反式结构。 产生顺反异构体的条件： （1）具有碳碳双键 （2）组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团。 3.对映异构：存在于手性分子中 手性分子：如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。 【典例4】下列各组有机物中属于碳架异构的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】A 【详解】 A．和属于碳架异构，A符合题意； B．和属于顺反异构，属于立体异构，不是碳架异构，B不合题意； C．和是官能团的位置异构，不是碳架异构，C不合题意； D．和属于官能团的类别异构，不是碳架异构，D不合题意； 故答案为：A。 【变式4-1】“张-烯炔环异构化反应”可合成五元环状化合物(如图所示)，在生物活性分子和药物分子的合成中有重要应用。下列说法正确的是 A．X、Y分子中官能团的种类和数目均相同 B．X、Y中均不存在手性碳原子 C．X不存在顺反异构体 D．每个Y分子中有5个碳氧键 【答案】D 【详解】A．X中含有碳碳双键、醚键、碳碳三键、酯基四种官能团，Y中含有碳碳双键、醚键、酯基三种官能团，A错误； B．Y中存在手性碳原子，如图：，B错误； C．X中含碳碳双键，且碳碳双键的每个碳原子上均连有2个不同的原子或原子团，故X存在顺反异构体，C错误； D．单键均为键，1个双键中含有1个键和1个键，则Y分子中有5个碳氧键，D正确； 故选D。 【变式4-2】下列化学用语或图示表达正确的是 A．砷原子的价层电子的轨道表示式：   B．用电子式表示H2O2的形成过程：   C．顺式聚异戊二烯的结构简式：   D．SO3的VSEPR模型：   【答案】C 【详解】A．砷为33号元素，根据洪特规则可知，核外电子优先占据单独的简并轨道且自旋状态相同，A错误； B．H2O2为共价化合物，氢原子和氧原子共用电子对，无电子得失，H2O2中无阴阳离子，B错误； C．异戊二烯的结构简式为CH2=C(CH3)-CH=CH2，发生加聚反应时断双键后中间形成新的双键，且两个亚甲基在双键的同侧为顺式，C正确； D．SO3中S为中心原子，键电子对为3，孤电子对数为=0，SO3的VSEPR模型为平面三角形，D错误； 答案选C。 【变式4-3】Beckmann重排是酮肟在一定条件下生成酰胺的反应，机理中与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，具体反应历程如图所示： 已知：R、代表不同烷基。下列说法不正确的是 A．物质Ⅰ存在顺反异构体 B．物质Ⅶ能与溶液反应 C．物质Ⅲ→物质Ⅳ有配位键的形成 D．发生上述反应生成 【答案】D 【详解】A．碳碳双键两端的碳原子所连的基团不同时，该分子具有顺反异构，物质Ⅰ存在顺反异构体，A正确； B．物质Ⅶ含有酰胺基，能与NaOH溶液反应，B正确； C．物质Ⅲ中碳正离子上有空轨道，N原子提供孤电子对形成配位键，故物质Ⅲ→物质Ⅳ有配位键的形成，C正确； D．发生Beckmann重排可以得到或，不能生成，D错误； 故选D。 题型05 对映异构及手性碳原子的判断 手性碳原子：饱和碳原子上连接四个不同的原子或基团的碳原子，常用“＊”号予以标注。 只含一个手性碳原子的分子，是手性分子，具有对映异构体。 注意：对映异构体虽然结构相似，但是性质可能完全不同。 【典例5】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 【详解】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。 【变式5-1】碳原子连有4个不同的原子或原子团时，该碳原子称为手性碳。下列有机物中不含有手性碳的是 A．①和④ B．②和③ C．①和③ D．②和④ 【答案】A 【详解】①柠檬酸中没有手性碳原子； ②2—羟基丙腈中与醇羟基直接相连的碳原子为手性碳原子； ③乳酸中与醇羟基直接相连的碳原子为手性碳原子； ④甘氨酸中没有手性碳原子； 不含有手性碳的是①和④，答案选A。 【变式5-2】甘油酸是一种食品添加剂，可由甘油氧化制得。下列说法不正确的是 A．从官能团的角度分类，甘油属于多元醇 B．甘油酸中的σ键和π键的个数比为6:1 C．甘油可以和水形成氢键，因此易溶于水 D．甘油酸存在对映异构体 【答案】B 【详解】A．从官能团的角度分类，含有三个羟基，甘油属于多元醇，故A正确； B．甘油酸中的σ键(3σC-H、4σC-O、3σO-H、2σC-C)和π键的个数比为12:1，故B错误； C．羟基为亲水基团，甘油可以和水分子间形成氢键，因此易溶于水，故C正确； D．甘油酸的2号C为手性碳，存在对映异构体，故D正确； 故选B。 【变式5-3】下列物质中存在对映异构的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】存在对映异构的前提，分子中存在手性碳原子，手性碳原子上有四个单键，且所连基团皆不相同，据此解答。 【详解】A．所连基团有相同的，不存在手性碳原子，不存在对映异构，故A不符合题意； B．羟基所连碳是手性碳原子，存在对映异构，故B符合题意； C．分子中的碳不满足手性碳原子的要求，不存在对映异构，故C不符合题意； D．分子中的碳不满足手性碳原子的要求，不存在对映异构，故D不符合题意； 答案选B。 题型06 同分异构体数目的确定 降碳对称法（适用于碳架异构） 主链由长到短，减碳架作支链；支链由整到散，位置由心到边；排布由对到邻再到间； 注意：1号碳不能连甲基，2号碳不能连乙基。 取代法（适用于醇、卤代烃异构体） 先碳骨架异构，后挪动取代基位置。 若为二元取代物，则先确定一个取代基的位置，再去挪动第二个取代基。 插入法（适用于烯烃、炔烃、酯等） 先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳骨架，再将官能团插入碳链中。 【典例6】“类比”是研究物质变化规律的重要方法。下列“类比”说法正确的是 A．NO2和NO都是氮的氧化物，NO2可以被NaOH溶液吸收，NO也可以被NaOH溶液吸收 B．NaHCO3、Na2CO3的溶液都显碱性，都可做胃酸中和剂 C．已知卤素单质的化学性质相似，均能与水发生反应，如Cl2 + H2OHCl + HClO，则F2 + H2OHF + HFO D．C4H8Cl2有9种同分异构体，C4H2Cl8也有9种同分异构体 【答案】D 【详解】A．NO2可以被NaOH溶液吸收，但NO不能被NaOH溶液吸收，因为NO不溶于碱且不反应，A错误； B．NaHCO3和Na2CO3溶液都显碱性，但NaHCO3适合做胃酸中和剂，而Na2CO3碱性较强不适合，B错误； C．Cl2与水反应生成HCl和HClO，但F2与水反应生成HF和O2，而非HF和HFO，C错误； D．C4H8Cl2有9种同分异构体，C4H2Cl8同样有9种同分异构体，因为取代2个氢与留下2个氢的异构体数目相同；D正确； 故选D。 【变式6-1】关于分子式为的同分异构体的说法正确的是（不考虑立体异构） A．共有6种 B．共有7种 C．共有8种 D．共有9种 【答案】C 【详解】分子式为的同分异构体总数为8种：正戊烷有3种，分别为1-溴戊烷、2-溴戊烷、3-溴戊烷，异戊烷（2-甲基丁烷）有4种，分别为1-溴-2-甲基丁烷、2-溴-2-甲基丁烷、2-溴-3-甲基丁烷、1-溴-3-甲基丁烷，新戊烷有1种，为1-溴-2,2-二甲基丙烷。故答案选C。 【变式6-2】下列关于有机物结构的说法错误的是 A．环己烷中所有键角均为 B．与同分异构体数目相同 C．C原子与N原子之间可形成单键、双键和三键 D．苯的二氯代物只有3种，可证明苯环中六个碳碳键完全相同 【答案】A 【详解】A．环己烷为饱和环烷烃，碳原子为sp3杂化，键角约为109.5°，而非sp2杂化的120°，A错误； B．为单氯代烷烃，为烷烃的一氯取代物，中仅一个氢原子，可看作全氯代烷烃的一氢取代物，二者同分异构体数目相同，B正确； C．碳原子与氮原子可形成单键（如胺R-NH2）、双键（如亚胺R2C=NH）和三键（如腈R-C≡N），C正确； D．苯的二氯代物有邻、间、对位三种异构体，因苯环高度对称且六个碳碳键完全相同，故异构体数目可证明此结论，D正确； 故选A。 【变式6-3】相对分子质量为58的单官能团有机化合物(只含碳、氢、氧三种元素)完全燃烧时产生等物质的量的和。它可能的结构共有(不考虑立体异构) A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 【答案】B 【详解】 该有机物完全燃烧生成的二氧化碳和水的物质的量相等，则满足CnH2n，根据题意可设该有机物为CnH2nOx，若只有1个氧原子，58-16=42，剩下的是碳和氢，14n=42，则碳原子为3个，即为C3H6O；若有2个氧原子，58-32=26，14n=26，n不能为分数，则不可能有2个氧原子。所以该有机物分子式为C3H6O，根据题意该有机物为单官能团，可能为醛(CH3CH2CHO)、酮(CH3COCH3)、三元含氧杂环()、三元碳环()、四元杂环()共5种； 故选B。 题型07 同分异构体的书写 降碳对称法（适用于碳架异构） 1.步骤 (1)组成最长碳链； (2)从直链上去掉一个－CH3，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上； (3)再从主链上去掉一个碳，可以形成一个－CH2CH3或两个－CH3，主链减掉2个碳原子； 注意：1号碳不能连甲基，2号碳不能连乙基。 2.口诀：主链由长到短，减碳架作支链；支链由整到散，位置由心到边；排布由对到邻再到间； 最后用氢原子补足碳原子的四个价键。 取代法（适用于醇、卤代烃异构体书写） 先碳骨架异构，后位置异构。 插入法（适用于烯烃、炔烃、酯等） 先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳骨架，再将官能团插入碳链中。 【典例6】同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一。与尼泊金甲酯（）互为同分异构体的是 A． ①② B．①②③ C．①②④ D．①②③④ 【答案】D 【详解】 尼泊金甲酯（）的分子式为；①的分子式为：，与分子式相同，结构不同，互为同分异构体；②的分子式为：，与分子式相同，结构不同，互为同分异构体；③的分子式为：，与分子式相同，结构不同，互为同分异构体；④的分子式为：，与分子式相同，结构不同，互为同分异构体；综上所述，①②③④的分子式均与尼泊金甲酯相同，但结构均与尼泊金甲酯不同，因此①②③④均为尼泊金甲酯的同分异构体；题目所给的四个选项中，符合的选项为：D。 【变式6-1】下列各组有机物中，其一氯代物的数目不相等的是 A．正戊烷和正己烷 B．新戊烷和 C．甲烷和乙烷 D．丙烷和 【答案】B 【详解】 A．正戊烷（）一氯代物同分异构体有3种：；正己烷（ ）一氯代物有3种：，A不符合题意； B．新戊烷（）一氯代物有1种： ，一氯代物有2种：，B符合题意； C．CH4一氯代物有1种：CH3Cl；CH3CH3一氯代物有1种：CH3CH2Cl，C不符合题意； D．丙烷一氯代物有2种： ，一氯代物有2种：，D不符合题意； 故选B。 【变式6-2】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 【详解】 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。 【变式6-3】如图均是由4个碳原子结合成的6种有机化合物(氢原子没有画出)。 (1)有机化合物a有一种同分异构体，试写出其结构简式___________。 (2)上述有机化合物中与c互为同分异构体的是_________(填字母)。 (3)任写一种与e互为同系物的有机化合物的结构简式____________。 【答案】(1)CH3CH2CH2CH3 (2)bf (3)CH≡CH(合理即可) 【分析】 有机化合物a～f的结构简式分别为、、CH3-CH=CH-CH3、CH2=CH-CH=CH2、CH≡C-CH2-CH3、，据此分析解答。 【详解】（1） 有机化合物a的结构简式为，其同分异构体为CH3CH2CH2CH3，故答案为：CH3CH2CH2CH3； （2） 有机化合物c的分子式为C4H8，与c互为同分异构体的有、，故答案为：bf； （3）有机化合物e的结构简式为CH≡C-CH2-CH3，属于炔烃，与其互为同系物的有机合物为CH≡CH，故答案为：CH≡CH。 题型08 有机物结构与性质的关系 1.官能团与有机化合物性质的关系 （1）官能团中含有极性强的键易发生相关的化学反应，例如，醇的官能团是羟基(-OH)，羟基有很强的极性，导致醇类表现出一定的特性。 （2）官能团中含有不饱和碳原子，易发生相关的化学反应。例如乙烯、乙炔分子中含有不饱和键，可以与其他原子或原子团结合成新的产物，使其化学性质比烷烃的活泼。 2.不同基团的相互影响与有机化合物性质的关系 （1）苯和甲苯都含有苯环，但与浓硝酸发生反应条件不同。 （2）乙酸和乙醇都含有羟基，但化学性质差别很大。 （3）乙醇和苯酚都含有羟基，但化学性质差别很大。 （4）醛和酮都含有羰基，但化学性质差别很大。 【典例6】．分子的结构与性质息息相关，下列说法错误的是 A．I2易溶于苯、CH4难溶于水，都可用“相似相溶”原理解释 B．二氢呋喃()和降冰片烯()分子中均含有手性碳原子 C．H3O+和NH3的中心原子都是sp3杂化 D．三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸 【答案】B 【详解】A．I2、苯、甲烷都是非极性分子，水是极性分子，则根据“相似相溶”原理，I2易溶于苯、CH4难溶于水，故A正确； B．连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，二氢呋喃中不含有手性碳，故B错误； C．H3O+和NH3的中心原子都有1对孤电子对、价层电子对数均为4，故都是sp3杂化，故C正确； D．由于F3C-的极性大于Cl3C-的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，所以三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸，故D正确； 故选B。 【变式6-1】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．乙烯能与溴水发生加成反应，而乙烷不能与溴水发生加成反应 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能使酸性溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性溶液褪色 D．甲苯能与溴发生取代反应生成2，4，6-三溴甲苯，而苯只能生成单取代溴苯 【答案】A 【详解】A．乙烯能使溴水褪色，是因为乙烯含有碳碳双键，而乙烷中没有，不是原子或原子团的相互影响，A错误； B．甲基使苯环上邻位和对位上氢变得活泼，容易被取代，甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯，能够证明上述观点，B正确； C．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是因为苯环对甲基的影响，使甲基变得活泼，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化，而甲基环己烷不能，能够证明上述观点，C正确； D．甲基影响苯环，使得甲苯中甲基邻、对位碳上的氢原子容易被溴原子取代，可说明原子与原子团间的相互影响会导致物质的化学性质不同，能够证明上述观点，D正确； 故选A。 【变式6-2】基团之间的相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质，下列事实与此无关的是 A．乙醇与钠的反应没有水与钠反应剧烈 B．乙醇能发生消去反应而甲醇不能 C．苯在时发生硝化反应而甲苯在时即可反应 D．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】B 【详解】A．乙醇中的乙基推电子基，减弱O-H极性，使其反应不如水剧烈，与基团影响有关，A不符合题意； B．乙醇能消去而甲醇不能，因羟基位置导致结构差异，与化学键极性无关，B符合题意； C．甲苯甲基使得苯环上的氢原子变得活泼，降低硝化反应温度，属于基团影响，C不符合题意； D．甲苯中的苯基对甲基有活化作用，与基团影响有关，D不符合题意； 故选B。 【变式6-3】有机物分子中的原子(团)之间会相互影响，导致相同的原子(团)表现出不同的性质。下列现象不能说明上述观点的是 A．己烯能与溴水发生加成反应，而己烷不能与溴水发生加成反应 B．苯与浓硝酸反应生成硝基苯，而甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯 C．甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．苯酚能与饱和溴水发生取代反应，而苯只能与液溴取代 【答案】A 【详解】A．己烯中含官能团碳碳双键，己烷中不含官能团，碳碳双键可以与溴水发生加成反应，A符合题意； B．甲基影响苯环，则甲苯中苯环上的H易被取代，甲苯苯环上氢原子比苯分子中的氢原子易被硝基取代，可说明或原子与原子团间的相互影响会导致物质的化学性质不同，故B不符合题意； C．苯环影响甲基，甲苯易被高锰酸钾氧化，而甲基环己烷不能，可说明或原子与原子团间的相互影响会导致物质的化学性质不同，故C不符合题意； D．-OH影响苯环活性，则苯酚与溴水发生取代反应，而苯只能与液溴发生取代反应，可说明或原子与原子团间的相互影响会导致物质的化学性质不同，故D不符合题意； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $