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(共76张PPT)
第53讲　有机物的结构特点　同系物　同分异构体
1．掌握有机化合物分子中碳原子的成键特点，能正确判断简单有机物分子中原子的空间位置。
2．了解有机化合物的同分异构现象，能判断并正确书写简单有机化合物的同分异构体的结构简式。
[课标标准]
1．碳原子的成键特点
考点一
碳的成键特点和分子的空间结构
与碳原子相连的原子数 4 3 2
结构示意 —C≡
碳原子的杂化方式
sp3
sp2
sp
与碳原子相连的原子数 4 3 2
碳原子的成键方式
碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构
σ键
σ键、π键
σ键、π键　
四面体形
平面三角形
直线形
2.典型有机物分子中的共价键及空间结构
甲烷型 碳原子形成σ键，四面体形结构
乙烯型 碳原子形成σ键和π键，以双键为中心6原子共平面
苯型
乙炔型 —C≡C— 碳原子形成σ键和π键，以三键为中心4原子共直线
3.有机物分子中的三种碳原子
(1)饱和碳原子
结合原子或原子团数目为4的碳原子。
(2)不饱和碳原子
结合原子或原子团数目小于4的碳原子。
(3)手性碳原子
饱和碳原子中，与四个不同原子或原子团相连的碳原子叫作手性碳原子(又叫不对称碳原子)，通常用“*”标出。含有手性异构体的分子叫作手性分子。
如乳酸： 。
4．有机化合物常用的表示方法
如乙酸的常见表示方法：
结构式 结构简式 键线式 球棍 模型 空间填
充模型
CH3COOH
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)有机物分子中与碳碳双键或苯环直接相连的原子一定共平面(　　)
(2)若有机物分子中碳原子只采取sp、sp2杂化，则分子中所有原子一定共平面(　　)
(3)若有机物分子中含有手性碳原子，则分子中所有原子不可能共平面(　　)
(4)戊烷中碳原子的杂化方式有sp3、sp2两种(　　)
(5)乙烯的结构简式为CH2CH2(　　)
√
×
√
×
×
题点1　有机物分子中的共价键和表示方法
1．(2025·天津模拟)下列有关化学用语表示正确的是(　　)
A．乙炔分子的空间填充模型：
B．顺-2-丁烯的分子结构模型：
C．丙炔的键线式：
D．1-丁醇的键线式：
B
解析：B　乙炔中四个原子在一条直线上，A错误；丙炔中三个碳原子在同一直线上，C错误；D指的是1-丙醇的键线式，D错误。
2．(2025·甘肃武威高三月考)下列有关有机物分子的叙述正确的是(　　)
A．乙烷分子中2个C原子均是sp3杂化，分子中共有6个σ键
B．乙炔分子中每个碳原子都有1个未杂化的2p轨道，它们之间形成2个π键
C．每个乙烯分子中只含有1个π键
D．甲苯分子只含σ键
C
解析：C　乙烷的结构简式为CH3CH3，乙烷分子中两个C原子均是sp3杂化，分子中有6个C—H σ键、1个C—C σ键，共有7个σ键，A错误；乙炔的结构式为H—C≡C—H，空间结构为直线形，乙炔中C原子的杂化方式是sp，每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道，它们之间可形成两个π键，B错误；乙烯分子中有1个碳碳双键，双键中有1个σ键、1个π键，所以每个乙烯分子中有1个π键，C正确；甲苯分子中苯环上有大π键，D错误。
题点2　有机物分子中原子共直线、共平面的判断
3．下列化合物分子中，所有原子可能共平面的是(　　)
A．甲苯　　　　　　　 B．乙烷
C．丙炔 D．1，3-丁二烯
解析：D　甲苯、乙烷、丙炔中均含有甲基，分子中所有原子不可能共平面，A、B、C错误；1，3-丁二烯的结构简式为H2C===CH—CH===CH2，根据乙烯的结构可知，该分子中所有原子可能共平面，D正确。
D
4．有机物 分子中最多有________个碳原子在同一平面内，最多有________个原子在同一条直线上，苯环平面内的碳原子至少有________个。
解析：以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示结构：
由于碳碳单键可以绕轴自由旋转，炔直线一定在苯平面内，苯平面和烯平面可能共面，也可能不共面，因而该有机物分子中的所有碳原子可能共平面，最多有5＋6＝11个碳原子共平面，至少有6＋2＋1＝9个碳原子在苯环平面内。由于苯分子、乙烯分子的键角均为120°，炔直线与所在苯环正六边形对角线上的碳原子共直线，因而5个碳原子和炔基上的1个氢原子共直线，即最多5＋1＝6个原子在同一条直线上。
答案：11　6　9
判断分子中共直线、共平面原子数目的技巧
(1)熟记基本模型
①三个基本面：烯平面( )、羰基平面( )、苯平面( )，碳原子均为sp2杂化。
②两条基准线：炔直线(—C≡C—)，碳原子为sp杂化；苯对角线( )。
(2)直线与平面连接，则直线在这个平面上。如苯乙炔： ，所有原子共平面。
(3)平面与平面、直线、立体结构连接
①碳碳单键的旋转
碳碳单键两端碳原子所连接的基团能以“C—C”为轴旋转。
②恰当拆分复杂分子
观察复杂分子的结构，先找出类似于甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的结构，再将对应的空间结构及键的旋转等知识进行迁移即可解决有关原子共平面、共直线的问题。
题点3　手性碳原子的判断
5．下列关于有机物分子中手性碳原子的说法正确的有________(填序号)。
① 分子中含有6个手性碳原子(R中不含手性碳原子)
② 分子中不含手性碳原子
③ 分子中含有3个手性碳原子
④ 分子中含有3个手性碳原子
⑤ 与足量H2加成的产物分子中均有2个手性碳原子
解析：①分子中含有2个手性碳原子，②分子中含有1个手性碳原子，④分子中有1个手性碳原子。
答案：③⑤
环上手性碳原子的判断
(1)该碳原子除了形成环之外还连接两个不同原子或基团，同时通过该碳原子的环无对称面，如：
(2)如果该碳原子连接多个环，通过该碳原子的环无对称面，如：
1．同系物
考点二
同系物　同分异构体
相似
CH2
2．同分异构现象和同分异构体
(1)概念
分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。存在同分异构现象的化合物互为同分异构体。
(2)同分异构体类型
3．简单有机物同分异构体的书写
(1)烷烃同分异构体的书写
缩链法(主链由长到短、支链由整到散、位置由心到边)。
写出C6H14的同分异构体(用碳骨架结构表示)：
(2)烯烃、炔烃同分异构体的书写
书写顺序：碳架异构→位置异构。
书写技巧：烷烃邻碳上各去一个H可变成烯烃，烷烃邻碳上各去2个H可变成炔烃。
①写出C4H8属于烯烃的同分异构体的结构简式(包括立体异构)：
②写出C4H6属于炔烃的同分异构体的结构简式：____________________________________________________。
(3)苯的同系物同分异构体的书写
支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对(由集中到分散)书写。
CH3CH2—C≡CH、CH3—C≡C—CH3
(4)具有含氧官能团有机物同分异构体的书写
一般按官能团异构(分好类别)→碳架异构→位置异构的顺序书写。
写出C4H10O的同分异构体的结构简式：
①属于醇：_______________________________
CH3CH2CH2CH2OH、
②属于醚：_____________________________
CH3CH2CH2OCH3、
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)甲苯苯环上的四氯代物有三种同分异构体(　　)
(2)甲苯分子中的一个氢原子被氯原子取代有4种同分异构体(　　)
(3)互为同系物的分子之间可以相差CHCl(　　)
(4)1-丁醇与2-丁醇属于官能团位置不同引起的同分异构现象(　　)
(5) 的一氯代物有8种(不考虑立体异构)(　　)
√
√
×
√
×
题点1　同系物和同分异构体的判断
1．下列说法正确的是________(填序号)。
①CH3OH和HOCH2CH2OH都属于醇类，互为同系物
②分子式为C4H8和C3H6的有机物一定互为同系物
③ 和 所含官能团不同，互为官能团异构
④若有机物互为同分异构体，其化学性质可能相似，也可能不同
⑤相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体
⑥同分异构体和同系物一定属于同类有机物
⑦CH2===CH2和 在分子组成上相差一个CH2原子团，两者互为同系物
答案：③④
题点2　同分异构体数目的判断与书写
2．(2026·江苏苏州高三段考)下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是
(　　)
A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种
B．与 互为同分异构体的芳香族化合物有6种
C．含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯代物可能有3种
D．菲的结构简式为 ，它与硝酸反应，可生成5种一硝基取代物
B
解析：B　含3个碳原子的烷基有正丙基和异丙基两种结构，甲基与该烷基在苯环上有邻、间、对3种位置关系，故产物的结构共有2×3＝6种，A正确； 的分子式为C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族化合物有5种：
B错误；正戊烷的一氯代物有3种，C正确；菲的结构具有对称性，含有5种不同化学环境的氢原子，D正确。
3．某芳香族化合物甲的分子式为C10H11ClO2，已知苯环上只有两个取代基，其中一个取代基为—Cl，甲能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出二氧化碳，则满足上述条件的有机化合物甲有(　　)
A．15种　 B．12种　　
C．9种　 D．5种
A
解析：A　由题意知甲中含有羧基；苯环上只有两个取代基，其中一个为—Cl，则另一个为
共5种，取代基—C4H7O2与—Cl在苯环上有邻、间、对3种情况，则满足条件的有机化合物甲有5×3＝15种。
4．写出分子式为C9H12的含有苯环的同分异构体。
答案：
同分异构体的结构简式
一元 取代物
二元 取代物 (邻、间、 对)
同分异构体的结构简式
三元 取代物
判断同分异构体数目的常用方法
1．判断下列有关同系物、同分异构体叙述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2024·甘肃卷，18改编) 和
互为同系物(　　)
(2)(2024·新课标卷，8A)双酚A( )是苯酚的同系物(　　)
真题
体验
×
×
(3)(2024·全国甲卷，9C)MP( )的同分异构体中含羧基的有3种(　　)
(4)(2024·湖南卷，4A)CH4分子是正四面体结构，则CH2Cl2没有同分异构体(　　)
(5)(2023·山东卷，12C)含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y( )的同分异构体有4种(不考虑立体异构)(　　)
(6)(2023·天津卷，7C)芥酸( )是顺式结构(　　)
×
√
×
√
2．(2025·河北卷，6)丁香挥发油中含丁香色原酮(K)、香草酸(M)，其结构简式如下：
下列说法正确的是(　　)
A．K中含手性碳原子
B．M中碳原子都是sp2杂化
C．K、M均能与NaHCO3反应
D．K、M共有四种含氧官能团
D
解析：D　K中环上碳原子均为sp2杂化，饱和碳原子均为甲基碳原子，所以不含手性碳原子，A错误；M中甲基碳原子为sp3杂化，B错误；K中的酚羟基不能与NaHCO3溶液反应，K中不含能与NaHCO3溶液反应的官能团，M中羧基可与NaHCO3溶液反应，C错误；K、M中共有羟基、醚键、羰基、羧基四种含氧官能团，D正确。
3．(2025·安徽卷，4)一种天然保幼激素的结构简式如下：

下列有关该物质的说法，错误的是(　　)
A．分子式为C19H32O3
B．存在4个C—O σ键
C．含有3个手性碳原子
D．水解时会生成甲醇
B
解析：B　该有机物分子中含1个酯基、2个碳碳双键、1个三元环，故不饱和度为4，含19个C原子，则H原子个数为19×2＋2－4×2＝32，分子式为C19H32O3，A正确；该分子中含4个碳氧单键和1个碳氧双键，单键都是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，所以该有机物分子中存在5个C—O σ键，B错误；手性碳原子是指连有4个互不相同的原子或原子团的碳原
子，该物质分子中含3个手性碳原子：
(*标记处为手性碳原子)，C正确；该有机物中含—COOCH3结构，水解时会生成甲醇，D正确。
4．(2023·辽宁卷，6)在光照下，螺吡喃发生开、闭环转换而变色，过程如下。下列关于开、闭环螺吡喃说法正确的是(　　)
A．均有手性
B．互为同分异构体
C．N原子杂化方式相同
D．闭环螺吡喃亲水性更好
B
解析：B　开环螺吡喃中不含手性碳原子，不具有手性，A错误；二者分子式均为C19 H19 NO，结构不同，因此互为同分异构体，B正确；闭环螺吡喃中的N原子形成3个σ键，有一个孤电子对，为sp3杂化，开环螺吡喃中的N原子形成3个σ键，无孤电子对，为sp2杂化，C错误；开环螺吡喃中氧原子带负电荷，电子云密度大，更易与水分子形成分子间氢键，其亲水性更好，D错误。
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1
2
(建议用时：45分钟　满分：50分)
一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2025·江苏徐州模拟)下列表示正确的是(　　)
A．甲醛的电子式：
B．乙烯的球棍模型：
C．2-甲基戊烷的键线式：
D．甲酸乙酯的结构简式：CH3COOCH3
限时规范
训练53
B
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1
2
解析：B　甲醛的电子式为 ，A错误；乙烯中碳原子之间以双键形式连接，B正确；2-甲基戊烷的键线式为 ，C错误；甲酸乙酯的结构简式为HCOOC2H5，D错误。
2
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2．(2026·四川成都高三月考)下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是(　　)
A
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解析：A　连有四个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，HOOC—H2—CH(OH)—COOH中用*标记的C原子连有两个H原子，该C不属于手性碳原子。
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3．(2026·黑龙江哈尔滨高三段考)下列说法正确的是(　　)
A．丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子在一条直线上
B．丙烯分子中所有原子均在同一平面上
C． 中所有碳原子一定在同一平面上
D．CH3—CH===CH—C≡C—CH3分子中所有碳原子一定在同一平面上
D
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解析：D　A项，饱和直链烃是锯齿形的，错误；B项，CH3—CH===CH2中有甲基，所有原子不可能共平面，错误；C项，因环状结构不是平面结构，所有碳原子不可能在同一平面上，错误；D项，该分子可表示
为 ，依据乙烯分子中6个原子共平
面，乙炔分子中4个原子共直线判断，该有机物分子中所有碳原子共平面，正确。
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4．新颖的曲面屏手机和折叠屏手机采用OLED显示技术，OLED是有机发光二极管的简称，如图有机物可用作OLED显示屏的发光材料。下列关于该有机物说法正确的是(　　)
A．分子式为C34H24N4
B．分子中不含手性碳原子
C．分子中所有原子共平面
D．分子中的碳原子均采用sp3杂化
B
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1
解析：B　该有机物的分子式为C34H26N4，A错误；由结构简式知，分子中不含手性碳原子，B正确；该有机物分子中含有饱和碳原子，分子中所有原子不可能共平面，C错误；分子中饱和碳原子为sp3杂化，苯环上的碳和双键碳为sp2杂化，D错误。
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5．(2026·四川绵阳高三月考)下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的判断正确的是(　　)
A． 的一溴代物有4种
B．CH3CH2C(CH3)3的一氯代物有2种
C．C5H10O属于醛的同分异构体有4种
D．C8H10含苯环的同分异构体有3种
C
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解析：C　A项， 中的等效H原子有5种，则一溴代物有5种，错误；B项，CH3CH2C(CH3)3含有3种等效H原子，则一氯代物有3种，错误；C项，C5H10O属于醛的同分异构体有CH3(CH2)3CHO、CH3CH2CH(CH3)CHO、(CH3)2CHCH2CHO、(CH3)3CCHO共4种，正确；D项，分子式为C8H10含苯环的有机物有乙苯和邻、间、对二甲苯，共4种同分异构体，错误。
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6．布洛芬是一种高效的解热镇痛药，其结构如图所示。下列有关布洛芬的说法不正确的是(　　)

A．含有1个手性碳原子
B．与苯甲酸互为同系物
C．碳原子杂化方式为sp2、sp3
D．苯环上的二氯代物共有6种结构
D
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解析：D　与C===O中碳原子相连的碳原子为手性碳原子，A正确；该有机化合物含有1个苯环和1个—COOH，与苯甲酸互为同系物，B正确；苯环上、C===O中碳原子为sp2杂化，其余碳原子为sp3杂化，C正确；苯环上有2种不同化学环境的氢原子，采用“定一移一”法推知，苯环上的二氯代物有4种，D错误。
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2
7．苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图所示。关于该化合物，下列说法正确的是(　　)
A．是苯的同系物
B．分子中最多8个碳原子共平面
C．一氯代物有6种(不考虑立体异构)
D．分子中含有4个碳碳双键
B
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解析：B　苯并降冰片烯与苯的分子结构不相似，故二者不互为同系物，A错误；由题图可知，苯环上的6个碳原子和与苯环相连的2个碳原子共平面，该分子中最多8个碳原子共平面，B正确；苯并降冰片烯的结构对称，分子中含有5种不同化学环境的氢原子，其一氯代物有5种(不考虑立体异构)，C错误；苯环中含有的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键，故1个苯并降冰片烯分子中含有1个碳碳双键，D错误。
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8．(2026·四川成都高三段考)分子式为C5H12O的饱和一元醇与和它相对分子质量相同的饱和一元羧酸进行酯化反应，生成的酯共有(不考虑立体异构)(　　)
A．13种　　　　　　　 B．14种
C．15种 D．16种
解析：D　分子式为C5H12O的饱和一元醇有8种，分子式为C4H8O2的饱和一元羧酸有2种，则形成的酯有16种。
D
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9．(2026·宁夏石嘴山高三月考)中成药连花清瘟胶囊可用于流感的防治，其成分之一绿原酸的结构简式如下：
下列关于绿原酸的叙述不正确的是(　　)
A．苯环上的一氯代物有三种
B．分子中sp2杂化的碳原子有10个
C．分子中所有碳原子可能共平面
D．含有手性碳原子
C
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解析：C　该分子苯环上有3种不同化学环境的氢原子，所以苯环上的一氯代物有3种，A正确；分子中，苯环上、双键上碳原子发生sp2杂化，共10个碳原子，B正确；该分子中有含饱和碳原子形成的六元环，该环上的碳原子一定不共平面，C错误；1个绿原酸分子中含有4个手性碳原子，如
图所示(标*处)： ，D正确。
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10．有机物A的分子式为C5H10，在一定条件下存在如图所示转化关系。下列说法正确的是(　　)
A．A分子存在顺反异构
B．B分子中有2个手性碳原子
C．C的同分异构体中，能被氧化为醛的醇有4种(不考虑立体异构)
D．D的同分异构体中，含2种不同化学环境氢原子的只有1种
C
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解析：C　由C的结构简式可逆推出A为CH3C(CH3)===CHCH3或(CH3)2CHCH===CH2，B为CH3CH(CH3)CHBrCH3。A分子中碳碳双键中一个碳原子上连了2个相同的原子或原子团，因此不存在顺反异构，A错误；B分子中只有连接Br原子的碳原子为手性碳原子，B错误；C的同分异构体中，能被氧化为醛的醇含有—CH2OH结构，则C的分子式可改写为C4H9—CH2OH，由于C4H9—有4种结构，故符合条件的醇有4种，C正确；D的同分异构体中含2种不同化学环境的氢原子的有
D错误。
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2
二、非选择题：本题共2小题。
11．(12分)回答下列问题：
(1)某烷烃分子中含共价键的数目为16，该烷烃的分子式为____________，其一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式为__________________。
(2)某物质只含C、H、O三种元素，其分子模型如图所示，分子中共有12个原子(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键)。
①该物质的结构简式为________。
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2
②下列物质中，与该物质互为同系物的是________，互为同分异构体的是________(填字母)。
A．CH3CH===CHCOOH
B．CH2===CHCOOCH3
C．CH3CH2CH===CHCOOH
D．CH3CH(CH3)COOH
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2
(3)药物Z可用于治疗哮喘、系统性红斑狼疮等，可由X(咖啡酸)和Y(1，4-环己二酮单乙二醇缩酮)为原料合成(如图)。
①X分子中共平面的碳原子数最多为______________。
②Y中是否含有手性碳原子________(填“是”或“否”)。
③Z的分子式为____________。
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答案：(1)C5H12　
(2)①
②C　AB
(3)①9　②否　③C17H20O6
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12．(8分)(1)水杨酸的结构简式为 。
①水杨酸的同分异构体中，属于酚类同时还属于酯类的化合物有________种。
②水杨酸的同分异构体中，属于酚类，但不属于酯类也不属于羧酸的化合物必定含有________(除了羟基之外的官能团名称)。
(2)有机物 有多种同分异构体，其中能同时满足下列条件的
芳香族化合物的结构简式为________、________。
①可发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应；
②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1∶2∶2∶3。
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解析：(1)①同时属于酯类和酚类的同分异构体，所含取代基为—OH和—OOCH，两个取代基在苯环上有邻、间、对3种结构，共3种同分异构体。②依题意，水杨酸的同分异构体中，属于酚类则有—OH与苯环直接相连，剩余基团为—COOH，因不属于酯类也不属于羧酸类，故只能将其再
拆分为—OH和—CHO连接在苯环上，形成 等结构(羟基与醛
基的位置可以改变)。
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(2)与FeCl3溶液发生显色反应，含酚羟基(—OH)；能发生银镜反应，含—CHO，可以是醛类、甲酸、甲酸盐或甲酸酯；核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1∶2∶2∶3，有四类氢原子，且氢原子个数比为1∶2∶2∶
3，说明该有机物结构具有对称性；根据 不饱和度可知该结构苯
环上的取代基中除醛基外不含其他不饱和键。
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综上分析，该有机物结构中含有1个醛基、2个酚羟基、1个甲基，满足该条件的同分异构体有：
答案：(1)①3　②醛基

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