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第22讲　有机物的结构特点　同系物　同分异构体
复习要求　1.掌握有机化合物分子中碳原子的成键特点；2.能正确判断简单有机物分子的组成和结构；3.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。
考点一　有机物分子的结构特点
【知识梳理】
1.碳原子的成键特点
2.有机物的成键方式和空间结构
与碳原子相连 的原子数　　 4 3 3 2
结构示意 —C≡
碳原子的杂化方式 sp3 sp2 sp2 sp
碳原子的成键方式 σ键 σ键、π键 σ键、 σ键、π键
碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构 四面体形 平面三角形 平面正六边形 直线形
原子共面情况 甲烷型分子中最多有3个原子共面　 乙烯型分子中6个原子共面 苯型分子中12个原子共面　 乙炔型分子中4个原子共线
小题对点过
判断正误。
(1)(2023·福建卷)碳原子杂化方式有sp2和sp3。(　　)
(2)(2023·辽宁卷)
两种分子中N原子杂化方式相同。(　　)
(3)(2021·河北卷)分子中含有4个碳碳双键。(　　)
(4)(2023·浙江6月选考)丙烯分子中最多7个原子共平面。(　　)
(5)(2022·辽宁卷)中最多有5个原子共直线。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
3.有机物组成结构的表示方法(如乙酸)
结构式 结构简式 键线式 球棍模型 空间填充模型
CH3COOH
小题对点过
(1)下列有机物的表示方法正确的是________。
①新戊烷的键线式:
②对硝基苯酚结构简式:
③甲烷的球棍模型:
④溴乙烷的空间填充模型:
(2)的分子式为________。
答案　(1)①③④　(2)C12H18O3
解析　(1)对硝基苯酚中硝基的氮原子与苯环碳原子连接而不是氧原子。
【知能通关】
1.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式错误的是(　　)
答案　C
解析　碳原子可形成4个共价键，而C项中碳原子形成5个共价键，不符合碳原子的成键特点。
2.下列物质中所有原子均共面的是(　　)
A.二氯甲烷 B.1，1，2，2－四氯乙烷
C.1，2－二氯乙烯 D.乙醛
答案　C
解析　结合CH4为正四面体结构可知，含有饱和碳原子的分子中所有原子一定不共平面，A、B、D中均含饱和碳原子，所有原子不可能共面，1，2－二氯乙烯是乙烯中的两个氢原子被氯原子替代，乙烯为平面结构，则1，2－二氯乙烯为平面结构，所有原子均共面，C正确。
3.下列说法错误的是(　　)
A.三氟乙酸乙酯(CF3COOC2H5)是制备抗病毒药物的原料，1个该分子中含有13个σ键和1个π键
B.1 mol丙酮()中含有σ键个数为9NA
C.一个乙炔(H—C≡C—H)分子中有3个π键
D.乙烷分子中只存在σ键，即6个C—H和1个C—C，无π键
答案　C
解析　根据分子中价键可知，单键为σ键，双键为1个σ键和1个π键，三键为1个σ键和2个π键，故乙炔分子中有3个σ键和2个π键，C错误。
4.下列有关说法正确的是(　　)
A.CH3CH==CHCH3分子中的4个碳原子可能在同一直线上
B.苯乙烯()分子的所有原子可能在同一平面上
C.分子中的所有原子都在同一平面上
D.的名称为3－甲基－4－异丙基己烷
答案　B
解析　A项，以“”为中心，联想乙烯分子中的键角为120°，该分子中4个碳原子不可能共线；B项，单键可绕轴旋转，乙烯平面与苯平面可能共面，因而所有原子可能共面；C项，含有饱和碳，所有原子不可能共面；D项，应选含支链最多的碳链为主链，正确的名称为2，4－二甲基－3－乙基己烷，故选B。
考点二　同系物和同分异构体
【知识梳理】
1.同系物
小题对点过
下列物质一定互为同系物的是________。
①　②
③C2H4　④CH2==CH—CH==CH2
⑤　⑥
答案　③⑥、④⑤
2.有机物的同分异构现象和同分异构体
(1)概念
化合物分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
(2)类型
(3)常见官能团异构
组成通式 不饱和度(Ω) 可能的类别异构
CnH2n 1 烯烃和环烷烃
CnH2n－2 2 炔烃、二烯烃和环烯烃
CnH2n＋2O 0 饱和一元醇和醚
CnH2nO 1 饱和一元醛和酮、烯醇等
CnH2nO2 1 饱和一元羧酸和酯、羟基醛酮等
小题对点过
同分异构体辨识，判断正误。
(1)戊二烯与环戊烷互为同分异构体。(　　)
(2)与互为同分异构体。(　　)
(3)已知:吡啶()是类似于苯的芳香化合物；只有两种芳香同分异构体。(　　)
(4)C60与石墨互为同分异构体。(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
3.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)。
小题对点过
写出C7H16含有两个支链的同分异构体。
______________________________________________________、
______________________________________________________、
______________________________________________________、
_______________________________________________________。
答案　　　　
(2)烯烃、炔烃同分异构体的书写
①顺序:碳架异构→位置异构→官能团异构。
②技巧:烷烃邻碳去氢。烷烃邻碳上各去一个H可变成烯烃、邻碳上各去两个H可变成炔烃。
小题对点过
分别写出碳原子数为4的烯烃、炔烃的同分异构体(不考虑立体异构)。
①烯烃:____________________、________________、 ____________________。
②炔烃:____________________、________________。
答案　①CH2==CH—CH2CH3　CH3CH==CHCH3　
②CH3C≡CCH3　CH≡CCH2CH3
(3)苯的同系物
书写方法:支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对(由集中到分散)书写。
小题对点过
写出C9H12的含有苯环的二元取代物的同分异构体。
____________________、________________、 ____________________。
答案　　　
(4)有含氧官能团的有机物
书写顺序: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。
小题对点过
写出C4H10O属于醇的同分异构体。
____________________、________________、
____________________、________________。
答案　HO—CH2—CH2—CH2—CH3　　　
【知能通关】
1.下列说法正确的是________。
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
2.下列判断正确的是________。
A.和互为同分异构体
B.与是同一种物质
C.和互为同分异构体
D.的一氯代物有8种(不考虑立体异构)
答案　D
3.分子式为C5H11Cl的同分异构体有__________种(不考虑立体异构)。
答案　8
解析　C5H12的碳骨架有3种:中有3种不同化学环境的氢原子分别为①~③号碳上所连的氢原子；中有4种不同化学环境的氢原子，分别为④~⑦号碳上所连的氢原子；中四个甲基上氢原子完全相同，即只有一种氢原子，当氯原子分别取代①~⑧号碳原子所连氢原子时，得到8种一氯代物。
4.分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)________种。
答案　9
解析　分子式为C4H8Cl2的有机物可以采取“定一移一”法:、、，共有9种。
5.计算分子式为C5H10O2属于酯的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
答案　9
解析　将分子按如下组合拆分:
①HCOO—与—C4H9形成的酯有1×4＝4种；
②CH3COO—与—C3H7形成的酯有1×2＝2种；
③C2H5COO—与—C2H5形成的酯有1×1＝1种；
④C3H7COO—与—CH3形成的酯有2×1＝2种。
则同分异构体的种类有4＋2＋1＋2＝9种。
判断同分异构体数目的常见方法
基团 连接法 将有机化合物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机化合物的异构体数目。如丁基有4种，则C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均有4种
等效 氢法 分子中等效氢原子有如下情况:分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效；同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效
定一 移一法 分析二元取代产物的方法:如分析C3H6Cl2的同分异构体数目，可先固定其中一个氯原子位置，然后移动另一个氯原子
组合法 一元酯R1COOR2，—R1有m种，—R2有n种，则一元酯共有m×n种
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　 　 　　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　
体验真题　感知高考
1.(真题重组)判断正误。
(1)(2025·北京卷)乙腈的电子式:H︰︰C N︰。(　　)
(2)(2025·北京卷)乙腈分子中所有原子均在同一平面。(　　)
(3)(2025·河南卷)反－1，2－二氟乙烯的结构式:。(　　)
(4)(2025·湖北卷)甲醛(HCHO)的分子空间结构模型:。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2.(2024·湖南卷)下列有关化学概念或性质的判断错误的是(　　)
A.CH4分子是正四面体结构，则CH2Cl2没有同分异构体
B.环己烷与苯分子中C—H键的键能相等
C.甲苯的质谱图中，质荷比为92的峰归属于
D.由R4N＋与P组成的离子液体常温下呈液态，与其离子的体积较大有关
答案　B
解析　A.CH2Cl2为四面体结构，其中任何两个顶点都是相邻关系，因此CH2Cl2没有同分异构体，故A项说法正确；B.环己烷中碳原子采用sp3杂化，苯分子中碳原子采用sp2杂化，苯分子中的C—H键长小于环己烷，键能更高，故B项说法错误；C.带1个单位电荷，其相对分子质量为92，因此其质荷比为92，故C项说法正确；D.当阴阳离子体积较大时，其电荷较为分散，导致它们之间的作用力较弱，二者组成的离子液体常温下呈液态，故D项说法正确。
3.对下列有机物价键判断不正确的是________。
A.(2024·贵州卷)分子中碳原子的杂化轨道类型是sp2和sp3
B.(2024·广东卷)由化合物 Ⅰ 到 Ⅱ 的转化中，有π键的断裂与形成
C.(2024·安徽卷)分子中含有σ键，不含π键
答案　C
解析　B正确，C==C断裂，C==O形成；C错误，酰胺基，含π键。
4.下列有关分子共平面的判断正确的是(　　)
A.(2024·江苏卷)分子中所有碳原子共平面
B.(2024·广西卷)和两种分子的所有原子共平面
C.(2024·福建卷)图中虚框内所有原子可能共平面
D.(2024·广东卷)中3个五元环共平面
答案　C
解析　A错误，存在类似环己烷结构，不共面，存在船式和椅式两种结构；B错误，两种分子均存在sp3杂化的碳原子，四面体结构；C正确，图中虚线框内C和N均为sp2杂化，酚羟基可以旋转共面，故所有原子共平面(由于氢键的作用，能够固定某些原子，使其结构共面)；D错误，，图中C为sp3杂化，为四面体结构，3个五元环不可能共平面。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.(2025·四川成都二模)下列化学用语表示正确的是(　　)
A.反－2－丁烯的键线式:
B.Cl2O的球棍模型:
C.的名称:乙二酸二乙酯
D.氯化氢的电子式:H＋[︰︰]－
答案　C
解析　A.反－2－丁烯的键线式为，A错误；B.Cl2O的中心O原子孤电子对数为＝2，价层电子对数为2＋2＝4，故为sp3杂化，空间结构为V形，Cl原子半径大于O，因此为Cl2O的球棍模型，B错误；C.该分子命名为乙二酸二乙酯，C正确；D.HCl是共价化合物，电子式为H︰︰，D错误。
2.(2025·河南南阳二模)下列有关化学概念或结构的判断错误的是(　　)
A.因苯分子为正六边形结构，故苯分子中不存在单双键交替的结构
B.含不对称碳原子的烯烃至少有6个碳原子
C.C2H5OH和具有相同的官能团，互为同系物
D.N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式相同，但三种微粒空间结构不同
答案　C
解析　A.苯分子为平面正六边形，所有碳碳键键长相等，若为单双键交替结构，单双键键长不同，故苯不存在单双键交替结构，A正确；B.含不对称碳原子(手性碳)的烯烃中，手性碳需连4个不同基团，至少需1个烯烃基、1个乙基、1个甲基和1个氢，如3－甲基－1－戊烯(6个碳)，故至少6个碳原子，B正确；C.C2H5OH(乙醇，一元醇)与(三元醇)官能团均为—OH，但羟基数目不同，结构不相似，分子组成未相差n个CH2，不互为同系物，C错误；D.N、NH3、N中N原子价层电子对数均为4，杂化方式均为sp3；空间结构分别为正四面体、三角锥形、V形，结构不同，D正确。
3.(2025·湖南二模)下列有关化学概念或性质的判断错误的是(　　)
A.有机化合物的构造异构主要包括碳架异构、位置异构和官能团异构
B.含有醛基的有机化合物一定属于醛类物质
C.甲基是推电子基团，使羧基中的羟基的极性减弱，故乙酸的酸性比甲酸的酸性弱
D.根据质谱法可以判断有机化合物的实验式可能是分子式
答案　B
解析　A.有机化合物的构造异构分为碳链异构、官能团异构、位置异构三种，A正确；B.含有醛基的化合物不一定是醛类，如葡萄糖含有醛基，但属于糖类，B错误；C.甲基为推电子基因，可降低羧酸酸性，使乙酸的酸性弱于甲酸，C正确；D.质谱法可以测定有机物的相对分子质量，结合实验式可确定分子式。若实验式的式量与相对分子质量相等，则实验式就是分子式，D正确。
4.(2025·山东二模)某功能高分子材料的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.其单体的同分异构体可能是含有硝基的芳香族化合物
B.其单体中共面的原子最多有14个
C.该功能高分子中存在2n个手性碳原子
D.其单体属于铵盐的同分异构体中，可能存在4个sp3杂化的碳
答案　C
解析　单体的分子式为C6H7NO2，不饱和度为＝4，含有硝基的芳香族化合物，若有苯环，苯环的不饱和度为4，硝基—NO2不饱和度为1，总的不饱和度为5，从不饱和度分析，其同分异构体不可能是含有硝基的芳香族化合物，A错误；B.单体为，双键C及相连原子共面，最多共面原子有12个，B错误；C.高分子重复单元中两个C均连有不相同基团(前后链节)，为手性碳原子，故该功能高分子中存在2n个手性碳原子，C正确；D.其单体属于铵盐的同分异构体中含有—COONH4，剩下余为—C5H3，不可能存在4个sp3杂化的碳原子，D错误。
5.下列说法不正确的是(　　)
A.乙醇和丙三醇互为同系物
B.35Cl和37Cl互为同位素
C.O2和O3互为同素异形体
D.丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体
答案　A
解析　乙醇是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，A错误；35Cl和37Cl质子数相同、中子数不同，互为同位素，B正确；O2和O3是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体，C正确；丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，D正确。
6.(2024·江苏卷)下列有关反应描述正确的是(　　)
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
答案　B
解析　CH3CH2OH转化为CH3CHO的过程中，断裂C—H、O—H键，形成C==O键，无C—O键断裂，A错误；氯自由基对O3分解起催化作用，改变O3分解的历程，B正确；丁烷中不存在π键，C错误；石墨中碳原子为sp2杂化，金刚石中碳原子为sp3杂化，故D错误。
7.(2025·嘉兴八校联盟联考)下列说法正确的是(　　)
A.碳骨架为的烃的结构简式为(CH3)2C==CH2
B.有机物分子里一定既有非极性键又有极性键
C.和互为同分异构体，属于顺反异构
D.乙醇的键线式为
答案　A
解析　根据碳原子的成键特点，碳骨架为的烃的结构简式(CH3)2C==CH2，故A正确；有机物分子里不一定既有非极性键又有极性键，如:甲烷中只有极性键，故B错误；和分子式相同，根据单键可旋转特点，二者是同一物质，不是同分异构体；且结构中不含碳碳双键，不存在顺反异构，故C错误；为1－丙醇的键线式，故D错误。
8.(2025·湖北枝江校际联考)两种有机物的分子式均为C3H8O，二者的沸点信息如下图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.二者互为同分异构体
B.碳原子均为sp3杂化
C.一氯代物均有4种
D.丙醇分子间存在氢键
答案　C
解析　两种物质分子式一样，但结构不同，丙醇含有羟基属于醇类，甲乙醚含有醚键属于醚类，故二者互为同分异构体，A正确；两结构中碳原子均形成四个价键，即都是sp3杂化，B正确；丙醇的一氯代物有4种，甲乙醚的一氯代物有3种，C错误；丙醇中羟基中的氢原子和另一个羟基中的氧原子可形成分子间氢键，D正确。
9.(2026·辽宁沈阳联考)一种制备抗凝剂的原料M的结构简式如图。下列关于M的说法正确的是(　　)
A.分子式为C6H10O4
B.含有两种官能团
C.一氯代物有2种(不考虑立体异构)
D.所有碳原子可能共平面
答案　C
解析　分子式为C6H8O4，A项错误；分子中只含有酯基一种官能团，B项错误；M的一氯代物有2种(不考虑立体异构)，C项正确；分子中两个甲基碳原子不可能都位于六元环的平面上，所以所有碳原子不可能在同一平面，D项错误。
10.Ⅰ.现有下列几组物质，请将其字母按要求填入空格内:
A.CH2==CH—COOH和油酸(C17H33COOH)
B.乙醇和乙二醇
C.淀粉和纤维素
D.与
E.和
F.和
(1)互为同系物的是________。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)既不是同系物，也不是同分异构体，但可看成是同一类物质的是________。
Ⅱ.写出C5H10属于烯烃的同分异构体的结构简式:
_______________________________。
答案　Ⅰ.(1)AD　(2)EF　(3)BC
Ⅱ.CH2==CHCH2CH2CH3、CH3CH==CHCH2CH3、、、
能力提升
11.对羟基苯甲醛是一种用途极广的有机合成中间体。两种主要工业合成路线如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.苯酚和对羟基苯甲醇互为同系物
B.1 mol对羟基苯甲醛中含有碳氧π键的数目为2NA
C.对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身)
D.对羟基苯甲醛中所有原子不可能共平面
答案　C
解析　由题图知，苯酚与对羟基苯甲醇结构不相似，则二者不互为同系物，A错误；若苯环上有1个取代基，则取代基为—CH2OH或—OCH3，有2种；若苯环上有2个取代基，取代基为—CH3和—OH，除去本身，有“邻、间”2种，则共有4种，C正确；对羟基苯甲醛中单键可以旋转，则该物质分子中所有原子可能共平面，D错误。
12.(2025·泰安期末)金刚烷是一种重要的化工原料，工业上可通过下列途径制备。下列说法正确的是(　　)
A.环戊二烯中的所有原子共平面
B.二聚环戊二烯与Cl2发生加成反应，最多可得到4种加成产物(不考虑立体异构)
C.四氢二聚环戊二烯与金刚烷互为同系物
D.金刚烷的二氯代物有6种(不考虑立体异构)
答案　D
解析　分子结构中含有饱和碳原子，分子中所有原子不可能共平面，故A错误；二聚环戊二烯含有两个双键:，与Cl2发生加成反应时，若只加成一个双键，则可能发生1，2或3，4加成，有两种产物，若两个双键均被加成，有1种产物，即最多得到3种加成产物，故B错误；和分子式均为C10H16，结构不同，互为同分异构体，故C错误；金刚烷的二氯代物有6种:、、、、、，故D正确。
13.(2025·天津武清二模)布洛芬(Ⅰ)具有抗炎、镇痛、解热作用，通过对该分子进行如下修饰可降低对胃肠道的刺激，其中为吡啶环。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ的分子式为C13H18O2
B.Ⅰ与氢气加成后的产物，环上的一氯代物有4种
C.Ⅱ的同分异构体中，吡啶环上仅连一个取代基的结构有5种
D.Ⅲ中含有2个手性碳原子
答案　D
解析　A.结合Ⅰ的结构式可知分子式为C13H18O2，A正确；B.Ⅰ与H2加成后苯环变为环己烷，环上对位连两个不同取代基，故环上有4种不同化学环境的H，一氯代物4种，B正确；C.Ⅱ的同分异构体中，吡啶环上仅连一个取代基的结构有5种，分别如下
，C正确；D.Ⅲ中仅与苯环、—CH3、—COO—、—H相连的碳为手性碳(1个)，无其他手性碳，D错误。
14.判断同分异构体的数目。
(1)(2023·湖北卷)的同分异构体中，与其具有相同官能团的有________种(不考虑对映异构)。
(2)(2023·重庆卷)G()的同分异构体中，含有两个的化合物有________个(不考虑立体异构体)。
答案　(1)7　(2)10
15.(2025·广东四校联考)利用木质纤维素、CO2合成聚碳酸对二甲苯酚的路线如下，回答下列问题:
(1)化合物Ⅰ的分子式为________，写出其中一种官能团的名称________。
(2)化合物Ⅲ到化合物Ⅳ的反应是原子利用率100%的反应，且1 mol Ⅲ与1 mol化合物a反应得到1 mol Ⅳ。则化合物a的名称为________。
(3)已知化合物Ⅴ的核磁共振氢谱有2组峰。且峰面积之比为2∶3，写出化合物Ⅴ的结构简式:________。
答案　(1) C6H12O7　羟基、醚键(任回答一种)　(2)乙烯　(3)
解析　(1)结合化合物Ⅰ的结构简式可知，化合物Ⅰ的分子式为C6H12O7，其含有的官能团为羟基、醚键；(2)化合物Ⅲ的分子式为C6H8O，化合物Ⅳ的分子式为C8H12O，由于是原子利用率100%的反应，且1 mol Ⅲ与1 mol化合物a反应得到1 mol Ⅳ，则a为乙烯。(3)化合物Ⅴ的分子式为C8H10，已知化合物Ⅴ的核磁共振氢谱有2组峰，且峰面积之比为2∶3，说明有对称性，再根据Ⅵ的结构分析，则化合物Ⅴ的结构简式为。(共78张PPT)
大单元三　有机化学基础
第一单元　有机物的结构特点与研究方法　烃
第22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；2.能正确判断简单有机物分子的组成和结构；3.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。
复习要求
考点一　有机物分子的结构特点
考点二　同系物和同分异构体
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一　
有机物分子的结构特点
知识梳理
知能通关
1.碳原子的成键特点
单键
双键
三键
环状
2.有机物的成键方式和空间结构
sp3
与碳原子相连的原子数　　 4 3 3 2
结构示意 —C≡
碳原子的 杂化方式 _______ _______ _______ ____
sp2
sp2
sp
σ键
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 _________ ____________ ______________ 直线形
原子共面情况 甲烷型分子中最多有3个原子共面　 乙烯型分子中6个原子共面 苯型分子中12个原子共面　 乙炔型分子中4个原子共线
σ键、π键
σ键、
σ键、π键
四面体形
平面三角形
平面正六边形
√
小题对点过
×
×
√
×
3.有机物组成结构的表示方法(如乙酸)
CH3COOH
结构式 结构简式 键线式 球棍模型 空间填充模型
____________
(1)下列有机物的表示方法正确的是________。
①③④
小题对点过
解析　(1)对硝基苯酚中硝基的氮原子与苯环碳原子连接而不是氧原子。
C12H18O3
1.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式错误的是(　　)
解析　碳原子可形成4个共价键，而C项中碳原子形成5个共价键，不符合碳原子的成键特点。
C
2.下列物质中所有原子均共面的是(　　)
A.二氯甲烷 B.1，1，2，2-四氯乙烷
C.1，2-二氯乙烯 D.乙醛
C
解析　结合CH4为正四面体结构可知，含有饱和碳原子的分子中所有原子一定不共平面，A、B、D中均含饱和碳原子，所有原子不可能共面，1，2-二氯乙烯是乙烯中的两个氢原子被氯原子替代，乙烯为平面结构，则1，2-二氯乙烯为平面结构，所有原子均共面，C正确。
3.下列说法错误的是(　　)
C
解析　根据分子中价键可知，单键为σ键，双键为1个σ键和1个π键，三键为1个σ键和2个π键，故乙炔分子中有3个σ键和2个π键，C错误。
4.下列有关说法正确的是(　　)
B
考点二　
同系物和同分异构体
知识梳理
知能通关
1.同系物
相似
CH2
下列物质一定互为同系物的是____________。
③⑥、④⑤
小题对点过
2.有机物的同分异构现象和同分异构体
(1)概念
化合物分子式相同、结构不同的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
(2)类型
(3)常见官能团异构
组成通式 不饱和度(Ω) 可能的类别异构
CnH2n 1 烯烃和环烷烃
CnH2n-2 2 炔烃、二烯烃和环烯烃
CnH2n+2O 0 饱和一元醇和醚
CnH2nO 1 饱和一元醛和酮、烯醇等
CnH2nO2 1 饱和一元羧酸和酯、羟基醛酮等
同分异构体辨识，判断正误。
×
小题对点过
√
×
×
3.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)。
______________________________、 _____________________________、
______________________________、 ______________________________。
小题对点过
(2)烯烃、炔烃同分异构体的书写
①顺序:碳架异构→位置异构→官能团异构。
②技巧:烷烃邻碳去氢。烷烃邻碳上各去一个H可变成烯烃、邻碳上各去两个H可变成炔烃。
分别写出碳原子数为4的烯烃、炔烃的同分异构体(不考虑立体异构)。
①烯烃:______________________、______________________、

____________________。
②炔烃:____________________、____________________。
CH2==CH—CH2CH3
小题对点过
CH3CH==CHCH3
CH3C≡CCH3
CH≡CCH2CH3
(3)苯的同系物
书写方法:支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对(由集中到分散)书写。
写出C9H12的含有苯环的二元取代物的同分异构体。
____________________、________________、 ____________________。
小题对点过
(4)有含氧官能团的有机物
书写顺序: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属于醇的同分异构体。
____________________、________________、
____________________、________________。
小题对点过
1.下列说法正确的是________。
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
③④
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
2.下列判断正确的是________。
D
3.分子式为C5H11Cl的同分异构体有__________种(不考虑立体异构)。
8
4.分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)________种。
9
5.计算分子式为C5H10O2属于酯的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
解析　将分子按如下组合拆分:
①HCOO—与—C4H9形成的酯有1×4＝4种；
②CH3COO—与—C3H7形成的酯有1×2＝2种；
③C2H5COO—与—C2H5形成的酯有1×1＝1种；
④C3H7COO—与—CH3形成的酯有2×1＝2种。
则同分异构体的种类有4+2+1+2＝9种。
9
判断同分异构体数目的常见方法
基团 连接法 将有机化合物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机化合物的异构体数目。如丁基有4种，则C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均有4种
等效 氢法 分子中等效氢原子有如下情况:分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效；同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效
定一 移一法 分析二元取代产物的方法:如分析C3H6Cl2的同分异构体数目，可先固定其中一个氯原子位置，然后移动另一个氯原子
组合法 一元酯R1COOR2，—R1有m种，—R2有n种，则一元酯共有m×n种
体验真题 感知高考
1.(真题重组)判断正误。
√
×
×
√
2.(2024·湖南卷)下列有关化学概念或性质的判断错误的是(　　)
B
3.对下列有机物价键判断不正确的是________。
C
解析　B正确，C==C断裂，C==O形成；C错误，酰胺基，含π键。
4.下列有关分子共平面的判断正确的是(　　)
C
分层训练 提升考能
基础落实
1.(2025·四川成都二模)下列化学用语表示正确的是(　　)
C
2.(2025·河南南阳二模)下列有关化学概念或结构的判断错误的是(　　)
C
3.(2025·湖南二模)下列有关化学概念或性质的判断错误的是(　　)
A.有机化合物的构造异构主要包括碳架异构、位置异构和官能团异构
B.含有醛基的有机化合物一定属于醛类物质
C.甲基是推电子基团，使羧基中的羟基的极性减弱，故乙酸的酸性比甲酸的酸性弱
D.根据质谱法可以判断有机化合物的实验式可能是分子式
B
解析　A.有机化合物的构造异构分为碳链异构、官能团异构、位置异构三种，A正确；B.含有醛基的化合物不一定是醛类，如葡萄糖含有醛基，但属于糖类，B错误；C.甲基为推电子基因，可降低羧酸酸性，使乙酸的酸性弱于甲酸，C正确；D.质谱法可以测定有机物的相对分子质量，结合实验式可确定分子式。若实验式的式量与相对分子质量相等，则实验式就是分子式，D正确。
4.(2025·山东二模)某功能高分子材料的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.其单体的同分异构体可能是含有硝基的芳香族化合物
B.其单体中共面的原子最多有14个
C.该功能高分子中存在2n个手性碳原子
D.其单体属于铵盐的同分异构体中，可能存在4个sp3杂化的碳
C
面，最多共面原子有12个，B错误；C.高分子重复单元中两个C均连有不相同基团(前后链节)，为手性碳原子，故该功能高分子中存在2n个手性碳原子，C正确；D.其单体属于铵盐的同分异构体中含有—COONH4，剩下余为—C5H3，不可能存在4个sp3杂化的碳原子，D错误。
5.下列说法不正确的是(　　)
A.乙醇和丙三醇互为同系物
B.35Cl和37Cl互为同位素
C.O2和O3互为同素异形体
A
解析　乙醇是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，A错误；35Cl和37Cl质子数相同、中子数不同，互为同位素，B正确；O2和O3是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体，C正确；丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，D正确。
6.(2024·江苏卷)下列有关反应描述正确的是(　　)
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
B
解析　CH3CH2OH转化为CH3CHO的过程中，断裂C—H、O—H键，形成C==O键，无C—O键断裂，A错误；氯自由基对O3分解起催化作用，改变O3分解的历程，B正确；丁烷中不存在π键，C错误；石墨中碳原子为sp2杂化，金刚石中碳原子为sp3杂化，故D错误。
7.(2025·嘉兴八校联盟联考)下列说法正确的是(　　)
A
8.(2025·湖北枝江校际联考)两种有机物的分子式均为C3H8O，二者的沸点信息如下图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.二者互为同分异构体
B.碳原子均为sp3杂化
C.一氯代物均有4种
D.丙醇分子间存在氢键
C
解析　两种物质分子式一样，但结构不同，丙醇含有羟基属于醇类，甲乙醚含有醚键属于醚类，故二者互为同分异构体，A正确；两结构中碳原子均形成四个价键，即都是sp3杂化，B正确；丙醇的一氯代物有4种，甲乙醚的一氯代物有3种，C错误；丙醇中羟基中的氢原子和另一个羟基中的氧原子可形成分子间氢键，D正确。
9.(2026·辽宁沈阳联考)一种制备抗凝剂的原料M的结构简式如图。下列关于M的说法正确的是(　　)
A.分子式为C6H10O4
B.含有两种官能团
C.一氯代物有2种(不考虑立体异构)
D.所有碳原子可能共平面
C
解析　分子式为C6H8O4，A项错误；分子中只含有酯基一种官能团，B项错误；M的一氯代物有2种(不考虑立体异构)，C项正确；分子中两个甲基碳原子不可能都位于六元环的平面上，所以所有碳原子不可能在同一平面，D项错误。
10.Ⅰ.现有下列几组物质，请将其字母按要求填入空格内:
(1)互为同系物的是________。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)既不是同系物，也不是同分异构体，但可看成是同一类物质的是________。
Ⅱ.写出C5H10属于烯烃的同分异构体的结构简式:
_________________________________________。
AD
EF
BC
能力提升
11.对羟基苯甲醛是一种用途极广的有机合成中间体。两种主要工业合成路线如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.苯酚和对羟基苯甲醇互为同系物
B.1 mol对羟基苯甲醛中含有碳氧π键
的数目为2NA
C.对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身)
D.对羟基苯甲醛中所有原子不可能共平面
C
解析　由题图知，苯酚与对羟基苯甲醇结构不相似，则二者不互为同系物，A错误；若苯环上有1个取代基，则取代基为—CH2OH或—OCH3，有2种；若苯环上有2个取代基，取代基为—CH3和—OH，除去本身，有“邻、间”2种，则共有4种，C正确；对羟基苯甲醛中单键可以旋转，则该物质分子中所有原子可能共平面，D错误。
12.(2025·泰安期末)金刚烷是一种重要的化工原料，工业上可通过下列途径制备。下列说法正确的是(　　)
A.环戊二烯中的所有原子共平面
B.二聚环戊二烯与Cl2发生加成反
应，最多可得到4种加成产物(不考虑立体异构)
C.四氢二聚环戊二烯与金刚烷互为同系物
D.金刚烷的二氯代物有6种(不考虑立体异构)
D
A.Ⅰ的分子式为C13H18O2
B.Ⅰ与氢气加成后的产物，
环上的一氯代物有4种
C.Ⅱ的同分异构体中，吡啶环上仅连一个取代基的结构有5种
D.Ⅲ中含有2个手性碳原子
D
14.判断同分异构体的数目。
7
10
15.(2025·广东四校联考)利用木质纤维素、CO2合成聚碳酸对二甲苯酚的路线如下，回答下列问题:
(1)化合物Ⅰ的分子式为___________，写出其中一种官能团的名称
__________________________。
(2)化合物Ⅲ到化合物Ⅳ的反应是原子利用率100%的反应，且1 mol Ⅲ与1 mol化合物a反应得到1 mol Ⅳ。则化合物a的名称为________。
(3)已知化合物Ⅴ的核磁共振氢谱有2组峰。且峰面积之比为2∶3，写出化合物
Ⅴ的结构简式:______________。
C6H12O7
羟基、醚键(任回答一种)
乙烯
Thanks！
本
讲
内
容
结
束

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