第1章 第2节 第2课时 同分异构现象 结构与性质的关系(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（鲁科版）

本讲义聚焦有机化学核心知识点，系统梳理同分异构现象（含碳骨架异构、官能团异构、立体异构）的辨识与书写方法，从烷烃（如C₆H₁₄）、烯烃（如C₄H₈）到含氧衍生物（如C₅H₁₂O）逐步深入，构建“现象—类型—书写”的学习支架，进而衔接结构与性质的关系，分析官能团作用及基团间相互影响。 该资料以具体物质为载体，通过降碳对称法、等效氢法等培养科学思维，结合立方烷二氯代物判断等探究性问题落实科学探究与实践，例题与练习题设计强化结构决定性质的化学观念。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生巩固方法、查漏补缺，提升有机化学学习效率。

第2课时　同分异构现象　结构与性质的关系 1.能辨识同分异构现象。 2.能写出符合特定条件的同分异构体。 3.能举例说明立体异构现象。 4.认识官能团与有机化合物特征性质的关系，知道同一分子中官能团之间存在相互影响。 知识点一　有机化合物的同分异构现象 1.同分异构现象、同分异构体 （1）同分异构现象：分子式相同而结构不同的现象。 （2）同分异构体：　　　　　相同而　　　　不同的化合物互为同分异构体。同分异构体之间的转化是　　　　变化。 2.同分异构的类型 （1）碳骨架异构：由于　　　　　　不同产生的异构现象，如CH3CH2CH2CH3与　　　　　　　　。 （2）官能团异构 ①位置异构：由于官能团在碳链中　　　　不同而产生的同分异构现象，如　　　　　　　与CH3CHCHCH3。 ②类型异构：分子式相同，但所含的　　　　　　不同而产生的同分异构现象，如CH3CH2OH与CH3—O—CH3。 （3）立体异构 ①含义：有机化合物分子中的原子或原子团的连接顺序相同，但原子或原子团的空间排布情况不同的异构现象。 ②分类：立体异构包括顺反异构和对映异构。 a.顺反异构：含有碳碳双键的有机化合物，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。例如，2-丁烯有顺-2-丁烯和反-2-丁烯两种顺反异构体。 　 b.对映异构：当有机化合物分子中的饱和碳原子连接着四个不同的原子或原子团时，就可能存在对映异构现象。人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为不对称碳原子或手性碳原子。 3.烷烃同分异构体的书写——降碳对称法 烷烃只存在碳骨架异构，以C6H14为例： （1）确定碳骨架 ①先写直链：　　　　　　　　。 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（具体到本示例中，不能将乙基连接在含有4个C原子的碳链上）或两个支链并移动位置： 、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 主链所含碳原子数应不小于碳原子总数的。 （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数。 （3）C6H14共有　　　种同分异构体。 4.烯烃同分异构体的书写——插入法 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，写出可能的碳骨架结构：　　 　　　、　　　　　　　。 （2）根据碳骨架结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳骨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数。 （4）C4H8共有　　　种烯烃的同分异构体。 5.烃的含氧衍生物同分异构体的书写方法 一般按碳骨架异构→官能团类型异构→官能团位置异构的顺序来书写（以C5H12O为例）。 ①碳骨架异构：5个碳原子的碳链有3种连接方式： C—C—C—C—C　　 ②官能团类型异构：通式为CnH2n＋2O的有机化合物在中学阶段只能是醇或醚。 ③官能团位置异构：对于醇类，在碳链各碳原子上连接羟基，用“↓”表示连接的不同位置。 对于醚类，位置异构是因氧原子的位置不同而导致的，用“↓”表示连接的不同位置。 综上分析知，分子式为C5H12O的有机化合物共有8种醇和6种醚，总共有14种同分异构体。 1.分子式为C6H14O且含有“—CH2OH”的同分异构体有（不考虑立体异构）（　　） A.7种 B.8种 C.9种 D.10种 2.某烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是，该烯烃可能的结构有（　　） A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 3.分子式为C7H16的烷烃，主链上有5个碳原子的同分异构体有几种（不考虑立体异构）？试写出它们的结构简式。 题后点拨 烷烃同分异构体书写方法口诀 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布由邻、间到对 知识点二　有机化合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）关系 如烯烃分子含有碳碳双键，因此可以发生　　　　反应。 （2）原因 ①一些官能团含有　　　　键，如醇中的　　　　，氢氧键有很强的极性，易发生相关的化学反应。 ②一些官能团含有　　　　　　键，如烯烃、炔烃分子中的键、键，易发生相关的化学反应。 2.不同基团间的相互影响与有机化合物性质的关系 （1）由于甲基和苯环的相互影响，甲苯比苯　　　　发生取代反应。 （2）酸和醇、醇和酚、醛和酮之所以化学性质不同，主要是因为相同官能团连接的　　　不同引起的。 3.基团间相互影响的本质 （1）有机化合物分子中相连接的基团间往往存在着相互影响，从而导致键的极性发生改变，使有机化合物表现出一些性质上的差异。 （2）实例 有机化合物 性质差异 基团间的相互影响 CH3CH2OH、与 羟基氢原子的活泼性：乙酸＞苯酚＞乙醇 乙基、苯环、碳氧双键对羟基有影响（吸电子能力越强，羟基氢原子越活泼） 1.下列说法正确的是（　　） A.甲醇与乙醇的官能团都是羟基，它们具有完全相同的性质 B.甲苯与苯互为同分异构体，它们具有相似的性质 C.烯烃的官能团是碳碳双键，任何烯烃在一定条件下都能发生加成反应 D.乙醛、丙酮、乙酸中都含有羰基，因此它们具有相似的化学性质 2.有机物结构理论中有一个重要的观点：有机化合物分子中，原子（团）之间相互影响，从而导致化学性质不同。以下事实中，不能说明此观点的是（　　） A.乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙烷不能 B.乙醇分子中羟基与乙基相连，受乙基影响，不如水分子中的羟基活泼 C.乙酸能与NaHCO3反应放出气体，而乙醇不能 D.苯的硝化反应一般可生成硝基苯，而甲苯的硝化反应可生成三硝基甲苯 能力培养　同分异构体数目的判断（分析与推测） 思考下列问题： 1.下列物质的一氯代物各有多少种？ （1）　　　　。 （2）　　　　。 （3）　　　　。 （4）　　　　。 2.立方烷（C8H8）为人工合成的烷烃，八个碳原子对称地排列在立方体的八个角上。 （1）立方烷的一氯代物有　　　　种。 （2）立方烷的二氯代物有　　　　种。 3.分子式为C5H10的有机物可以是哪些或哪类物质？ 4.已知C4H10的二氯代物有9种，则八氯代物有　　　　种。　 5.对二甲苯（）的二氯代物（不考虑立体异构）共有　　　　种。 【规律方法】 1.同分异构体数目的判断方法 （1）基元法 如丁基有4种同分异构体，丙基有2种同分异构体，则丁醇有4种同分异构体，C3H7COOC4H9有8种同分异构体。 （2）替代法（换元法） 如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体，则四氯苯也有3种同分异构体（将H替代Cl、Cl替代H）。 （3）等效氢法 等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有： ①分子中同一个碳原子上的氢原子等效； ②与同一个碳原子相连的甲基上的氢原子等效。如新戊烷（）分子中的12个氢原子是等效的； ③同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的。如分子中，在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴，有两类等效氢原子；分子中的18个氢原子是等效的。 等效氢原子的种类数等于一元取代物的种类数。 （4）定一移一法 对于二元取代物（或含有官能团的一元取代物）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的位置以确定同分异构体的数目。 如分析C3H6Cl2的同分异构体，可先固定其中一个—Cl的位置，再移动另外一个—Cl的位置，从而得到其同分异构体为、、、。 2.同分异构体数目推测与书写思路 所有的同分异构体都是以烷烃的同分异构体为基础，因此首先必须充分掌握判断烷烃同分异构体数目推测与书写的方法。基本思路：写出碳骨架异构→判断官能团类型异构→依次选择一种类型→写出官能团位置异构→再用同样方法写出含其他类型官能团的同分异构体。若碰到多官能团物质，则采用“定一移一”法。 【迁移应用】 1.分子式为C4H8BrCl的有机化合物共有（不含立体异构）（　　） A.8种　　 B.10种 C.12种　　 D.14种 2.下列说法正确的是（　　） A.乙烷的二氯代物有3种 B.组成和结构可用表示的有机化合物共有12种 C.C7H8O属于芳香族化合物的有4种 D.C5H10的同分异构体中属于烯烃的有6种（不考虑立体异构） 　　 1.下列说法正确的是（　　） A.含有相同官能团的物质其化学性质完全相同 B.含有的物质不是醛就是酮 C.两种物质具有相同的化学性质，则二者一定含有相同的官能团 D.若含有的物质一定能与H2在一定条件下发生加成反应 2.分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有（不考虑立体异构）（　　） A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 3.乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，而乙烷却没有该性质，其原因是（　　） A.乙烯的相对分子质量比乙烷的小 B.乙烯分子中所有原子在同一平面上 C.乙烯中碳的质量分数比乙烷的大 D.乙烯分子结构中含有官能团碳碳双键 4.（2025·湖南邵阳期中）甲、乙、丙三种有机物结构简式如图所示，下列说法错误的是（　　） A.甲、乙、丙属于同分异构体 B.甲中共面原子最多有11个 C.与乙分子式相同的有机物，且属于炔烃的有3种 D.丙的二氯代物有3种 5.下列有关同分异构体数目的叙述错误的是（　　） A.甲苯苯环上的1个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种 B.能与Na反应生成H2的C4H10O的同分异构体有5种 C.立方烷的二氯代物有3种 D.菲的结构简式为，它的一硝基取代物有5种 6.已知下列5组物质的结构简式： ①CH3CH3和、②ClCHCClCH3和Cl2CCHCH3、 ③和、④C3H7OH和CH3CH2OCH3、 ⑤CH3CH2CH2CH2CH3和 试回答下列问题。 （1）属于同系物的是　　　　（填序号，下同）。 （2）属于官能团位置异构的是　　　　。 （3）属于官能团类型异构的是　　　　。 （4）属于碳骨架异构的是　　　　。 （5）属于顺反异构的是　　　　。 提示：完成课后作业　第1章　第2节　第2课时 阶段重点练一 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　同分异构现象　结构与性质的关系 知识点一 1.（2）分子式　结构　化学　2.（1）碳骨架　　（2）①位置　CH3CH2CHCH2　②官能团种类　3.（1）①C—C—C—C—C—C　 ②　③　（3）5　 4.（1）C—C—C—C　　（2）　　　（4）3　 对点训练 1.B　由题意知该醇的结构简式一定满足C5H11—CH2OH，因—C5H11具有8种不同的结构，则C5H11—CH2OH的同分异构体有8种，B正确。 2.B　可用逆推法还原碳碳双键，烷烃中能形成双键的位置有1、2，2、3，3、4，4、5，2、6，4、7号C原子之间；又由对称性可知1、2，2、6，4、5，4、7间的双键相同，2、3与3、4间的双键相同，符合条件的烯烃共有2种，B正确。 3.有5种： 、、、、 解析：主链有5个碳原子，说明有两个碳原子作为支链。两个碳原子可以是乙基或两个甲基。若支链为乙基，只有1种结构：；若支链为两个甲基，则有4种结构： 、、、。然后根据碳的四价原则补充氢原子即可写出C7H16的主链有5个碳原子的同分异构体的结构简式。 知识点二 1.（1）加成　（2）①极性　羟基　②不饱和　2.（1）容易　（2）基团 对点训练 1.C　甲醇与乙醇都含有羟基，但是与羟基所连的基团不同，性质会有差异不完全相同，A错误；甲苯与苯互为同系物而不是同分异构体，因都含有苯环而具有某些相似的性质，B错误；官能团决定有机化合物的性质，烯烃中必定含有碳碳双键，因而能发生加成反应，C正确；乙醛、丙酮、乙酸虽然都含有羰基，但羰基所连基团不同，三者性质有很大差别，D错误。 2.A　乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙烷不能，是因为乙烯具有碳碳双键，而非原子（团）间的影响所致；水分子和乙醇分子均可认为含有羟基，其中水分子中羟基与H相连，乙醇分子中羟基与乙基相连，乙醇分子中羟基受乙基影响，不如水分子中的羟基活泼；乙酸能与NaHCO3反应放出气体，而乙醇不能，是因为羰基的存在增强了羟基氢原子的活性，使其易电离出H＋；苯的硝化反应一般可生成硝基苯，而甲苯发生硝化反应可生成三硝基甲苯，是因为甲基的存在增强了苯环的活性，使苯环上某些氢原子易被取代。 能力培养 1.提示：（1）2　（2）4　（3）3　（4）2 2.提示：（1）1种。立方烷只有一类氢原子。 （2）3种。立方烷的二氯代物的同分异构体分别是一条棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，所以二氯代物有三种。 3.提示：可以是烯烃、环戊烷，也可以是带支链的环丁烷、环丙烷等。 4.提示：9。 5.提示：7种。①当两个氯取代甲基上的H时有2种结构；②当有一个氯取代甲基上的H，另外一个氯取代苯环上的H，苯环上可以有2种位置，故有2种结构；③当2个氯都取代苯环上的H时，采用定一移一的方法，固定一个氯，另外一个氯还有3种位置，故有3种结构；综上所述，对二甲苯（）的二氯代物的结构有2＋2＋3＝7种。 迁移应用 1.C　先分析碳骨架异构，有C—C—C—C与两种情况，采用“定一移一”的方法分析：①在碳骨架C—C—C—C上先连一个氯原子，则溴原子可能的位置有8种，如图、；②在碳骨架上先连一个氯原子，则溴原子可能的位置有4种，如图、，所以分子式为C4H8BrCl的有机化合物共有12种（不含立体异构）。 2.B　乙烷的二氯代物有两种，分别为CHCl2CH3、CH2ClCH2Cl，A错误；—C4H9有4种结构，—C2H3Cl2有3种结构，故组成和结构可用表示的有机化合物共有12种，B正确；C7H8O属于芳香族化合物，若有一个取代基，可能有两种结构：—CH2OH、—OCH3，若有两个取代基，分别为—CH3、—OH，有邻、间、对三种位置，故符合条件的共有5种，C错误；不考虑立体异构，C5H10属于烯烃的同分异构体有5种，D错误。 【随堂演练】 1.D　A项，由于邻近基团的相互影响，含有相同官能团的物质的化学性质不一定完全相同；B项，含有的物质除醛、酮外，还有羧酸、酯等；C项，具有相同的化学性质不一定具有相同的官能团，如烯烃、炔烃均能与H2、X2等加成，但官能团不同。 2.B　C3H6Cl2相当于2个Cl取代CH3CH2CH3上的2个H，其碳骨架为，2个Cl取代同一碳原子上的2个H的情况有2种，2个Cl还可以分别取代1、2号碳和1、3号碳上的2个H，故C3H6Cl2有4种可能的结构。 3.D　乙烯中含有官能团碳碳双键，而乙烷没有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团，和分子的空间结构、相对分子质量以及碳的质量分数无关，选D。 4.D　甲、乙、丙分子式均为C5H8，结构不同，属于同分异构体，A正确；甲为二烯烃，碳碳双键上原子共平面，由于碳碳单键可以旋转，因此该分子中共面原子最多有11个，B正确；乙的分子式为C5H8，不饱和度为2，炔烃的不饱和度为2，则乙的同分异构体中属于炔烃的结构分别为、、，共3种结构，C正确；丙的二氯代物中两个氯原子可能位于同一个碳原子上，其结构为；两个氯原子可能位于不同碳原子上，分别为、、；所以符合条件的结构有4种，D错误。 5.B　含3个碳原子的烷基有正丙基（—CH2CH2CH3）和异丙基（）2种，分别与甲基有邻、间、对3种位置关系，则甲苯苯环上的1个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，产物有6种，A项正确；能与Na反应生成H2的C4H10O为醇，可以看作—OH取代丁烷中的1个氢原子，其种类可判断如图：、，共有4种同分异构体，B项错误；立方烷分子中只有1种氢原子，其二氯代物中2个氯原子可位于同一条棱上、面对角线上和体对角线上，共3种同分异构体，C项正确；菲为对称结构，有5种不同化学环境的氢原子，故菲存在5种一硝基取代物，D项正确。 6.（1）①　（2）②　（3）④　（4）⑤　（5）③ 解析：（1）①中两种物质分别是乙烷和2，3-二甲基丁烷，二者互为同系物。（2）②中两种物质的分子式均为C3H4Cl2，两个Cl原子的位置不同，二者属于官能团位置异构。（3）④中两种物质的分子式均为C3H8O，但二者的官能团分别为（醇）羟基和醚键，二者属于官能团类型异构。（4）⑤中两种物质均表示的是含5个碳原子的烷烃，二者属于碳骨架异构。（5）③中两种物质的分子式相同，名称分别为顺-2-丁烯酸和反-2-丁烯酸，二者互为顺反异构体。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $