化學

大一輪復習第十二章第62講有機化合物的空間結構同系物同分異構體復習目標1.掌握有機化合物分子中碳原子的成鍵特點，能正確判斷簡單有機物分子中原子的空間位置。2.了解有機化合物的同分異構現象，能判斷并正確書寫簡單有機化合物的同分異構體的結構簡式。課時精練考點一有機化合物的空間結構考點二同系物同分異構體練真題

明考向內容索引考點一有機化合物的空間結構1.有機化合物常用的表示方法(以乙酸為例)整合必備知識結構式結構簡式鍵線式球棍模型空間填充模型

___________

CH3COOH2.有機化合物的成鍵方式和空間結構與碳原子相連的原子數結構示意碳原子的雜化方式碳原子的成鍵方式碳原子與相鄰原子形成的結構單元的空間結構4

__________________3

_______________________2—C≡__________________sp3σ鍵四面體形sp2σ鍵、π鍵平面三角形spσ鍵、π鍵直線形

[應用舉例]指出下列分子中是否含有手性碳原子，并用*號標出手性碳原子。①

②答案①不含②含，一、有機化合物的成鍵方式與表示方法

1.下列化學用語正確的是A.硝基苯的結構簡式：B.四氯化碳的空間填充模型：C.聚丙烯的鏈節為—CH2CH2CH2—D.葡萄糖的實驗式：C6H12O6√提升關鍵能力四氯化碳分子中氯原子半徑大于碳原子半徑，B錯誤；聚丙烯的鏈節為

，C錯誤；葡萄糖的分子式為C6H12O6，實驗式為CH2O，D錯誤。2.下列說法錯誤的是A.三氟乙酸乙酯(CF3COOC2H5)是制備抗病毒藥物的原料，1個該分子中

含有13個σ鍵和1個π鍵B.1mol丙酮()中含有σ鍵個數為9NAC.一個乙炔(H—C≡C—H)分子中有3個π鍵D.乙烷分子中只存在σ鍵，即6個C—H和1個C—C，無π鍵√根據分子中價鍵可知，單鍵為σ鍵，雙鍵為1個σ鍵和1個π鍵，三鍵為1個σ鍵和2個π鍵，故乙炔分子中有3個σ鍵和2個π鍵，C錯誤。3.下列關于有機物分子中手性碳原子的說法正確有

(填序號)。(1)分子中含有6個手性碳原子(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個手性碳原子(4)分子中含有3個手性碳原子(5)、

與足量H2加成的產物分子中均有2個手性碳原子(3)(5)二、有機化合物分子中原子“共線”或“共面”的判斷4.下列有機化合物分子中有關原子“共線”或“共面”的分析正確的是A.M()分子中最多有3個碳原子共直線(2022·河北，11B改編)B.化合物1()分子中所有原子共平面(2022·全國乙卷，8A)C.γ?崖柏素()分子中的碳原子不可能全部共平面(2022·山東，7C)D.某“小分子膠水”()分子中所有碳原子一定共平面(2021·遼寧，6A)√γ?崖柏素分子中有一個異丙基，異丙基中間的碳原子和與其相連的3個碳原子不可能全部共平面，C正確；該分子中存在2個苯環、碳碳雙鍵所在的三個平面，平面間單鍵可以旋轉，故所有碳原子可能共平面，D錯誤。5.下列說法正確的是A.丙烷是直鏈烴，所以分子中3個碳原子在一條直線上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√A項，飽和直鏈烴是鋸齒形的，錯誤；B項，CH3—CH==CH2中有甲基，所有原子不可能共平面，錯誤；C項，因環狀結構不是平面結構，所有碳原子不可能在同一平面上，錯誤；D項，該分子可表示為

，依據乙烯分子中6個原子共平面，乙炔分子中4個原子共直線判斷，該有機物分子中所有碳原子共平面，正確。判斷分子共線、共面原子數目的技巧(1)熟記基本模型①三個基本面：烯平面()、羰基平面()、苯平面()，碳原子均為sp2雜化。②兩條基準線：炔直線()，sp雜化；苯對角線()。練后反思(2)把握三種組合：以“C—C”為軸可以旋轉①直線結構與平面結構連接，則直線在這個平面上。②平面結構與平面結構連接，如果兩個平面結構通過單鍵相連，由于單鍵可以旋轉，兩個平面不一定共面。③甲基與平面結構相連，甲基上的氫原子最多有一個在這個平面上。(3)審準題目要求的限制條件：“可能”“一定”“最多”“最少”等。練后反思返回考點二同系物同分異構體1.同系物(1)概念：結構

，分子組成上相差一個或若干個

原子團的化合物互稱為同系物。(2)特點：①具有相同的通式，官能團種類、數目均相同。②具有相似的化學性質；物理性質不同，如隨碳原子數遞增，熔、沸點逐漸升高。整合必備知識相似CH2[應用舉例]下列物質中，一定屬于乙烯的同系物的是

(填序號)。①

②③C4H8

④CH2==CH—CH==CH2⑤CH3CH==CHCH3①⑤2.有機物的同分異構現象和同分異構體(1)概念化合物具有相同的分子式、但具有不同結構的現象稱為同分異構現象。具有同分異構現象的化合物互為同分異構體。(2)類型(3)?？脊倌軋F異構組成通式不飽和度(Ω)可能的類別異構CnH2n1烯烴和環烷烴CnH2n-22炔烴、二烯烴和環烯烴CnH2n+2O0飽和一元醇和醚CnH2nO1飽和一元醛和酮、烯醇等CnH2nO21飽和一元羧酸和酯、羥基醛等

④⑤③①3.簡單有機物同分異構體的書寫(1)烷烴同分異構體的書寫減碳法：主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊。[應用舉例]寫出C7H16的同分異構體(用碳架結構表示)。答案C—C—C—C—C—C—C、

、

、

、

、

、

、

、(2)烯烴、炔烴同分異構體的書寫順序：碳架異構→位置異構→官能團異構。技巧：烷烴鄰碳去氫，烷烴鄰碳上各去一個H可變成烯烴、鄰碳上各去兩個H可變成炔烴。[應用舉例]①分別寫出碳原子數為4的烯烴、炔烴的同分異構體(不考慮立體異構)。答案烯烴：CH2==CH—CH2CH3、CH3CH==CHCH3、

炔烴：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3②寫出烯烴C5H10的一種順式結構和名稱(系統命名法)：

。答案

順?2?戊烯(3)苯的同系物同分異構體的書寫支鏈由整到散，苯環上排列按鄰、間、對(由集中到分散)書寫。[應用舉例]寫出C9H12的含有苯環的同分異構體。

同分異構體的結構簡式一元取代物

、___________二元取代物(鄰、間、對)________、_________、__________

三元取代物(連、偏、均)_______、__________、__________苯環上引入取代基的分析(1)苯環上有兩個(相同或不同的)取代基時，有鄰、間、對三種位置。(2)苯環上有三個取代基時，有下列幾種情況：①同種取代基，分析如下圖思維建模以“對二A苯”為母體引入第三個A時，均與前面重復，體會“定過不移”的運用。②兩種“2A，B(↘代替)”取代基，分析如下圖思維建模③三種“A，B，C(↘代替)”取代基，分析如下圖思維建模(4)有含氧官能團的有機物同分異構體的書寫一般按類別異構(分好類別)→碳架異構→位置異構的順序書寫。[應用舉例]寫出C4H10O的同分異構體(只寫出碳骨架和官能團)。答案

、

、

、

、C—O—C—C—C、

、C—C—O—C—C注：復雜限定條件下同分異構體書寫，見第十四章第69講限定條件下有機物的同分異構體。1.CH3OH和HOCH2CH2OH都屬于醇類，互為同系物(

)2.和

所含官能團不同，互為官能團異構(

)3.若有機物互為同分異構體，其化學性質可能相似，也可能不同(

)4.相對分子質量相同的有機物一定互為同分異構體(

)5.同分異構體和同系物一定屬于同類有機物(

)×√××√一、取代產物數目的判斷1.下列有關同分異構體(不考慮立體異構)數目的敘述不正確的是A.甲苯苯環上的一個氫原子被含3個碳原子的烷基取代，所得產物有6種B.與

互為同分異構體的芳香族化合物有6種C.含有5個碳原子的某飽和鏈烴，其一氯取代物可能有3種D.菲的結構簡式為

，它與硝酸反應，可生成5種一硝基取代物√提升關鍵能力含3個碳原子的烷基有正丙基和異丙基兩種結構，甲基與該烷基在苯環上有鄰、間、對3種位置關系，故產物的結構共有2×3=6種，A項正確；

的分子式為C7H8O，與其互為同分異構體的芳香族化合物有5種：

、

、

、

、

，B項錯誤；正戊烷的一氯代物有3種，C項正確；菲的結構具有對稱性，含有5種不同化學環境的氫原子，D項正確。2.(2025·仙桃模擬)分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)A.7種 B.8種

C.9種 D.10種√分子式為C4H8Cl2的有機物可以采取“定一移一”法：

、

、

，共有9種。3.(2022·河北，11改編)在EY沸石催化下，萘與丙烯反應主要生成二異丙基萘M和N。下列說法正確的是A.M和N互為同系物B.M分子中最多有12個碳原子共平面C.N的一溴代物有5種D.萘的二溴代物有9種√由題中信息可知，M和N均屬于二異丙基萘，兩者分子式相同，但是其結構不同，故兩者互為同分異構體，A不正確；因為萘分子中的10個碳原子是共面的，由于單鍵可以旋轉，異丙基中最多可以有2個碳原子與苯環共面，因此，M分子中最多有14個碳原子共平面，B不正確；N分子中有5種不同化學環境的H原子，因此其一溴代物有5種，C正確；萘分子中有8個H原子，但是只有兩種不同化學環境的H原子(分別用α、β表示，其分別有4個)，根據定一移一法可知，若先取代α，則取代另一個H的位置有7個；若先取代1個β，然后再取代其他β，有3種，因此，萘的二溴代物有10種，D不正確。同分異構體數目的判斷(1)基團連接法：將有機化合物看作由基團連接而成，由基團的異構數目可推斷有機化合物的異構體數目。如：丙基有2種，丁基有4種，戊基有8種，則C3H7Cl、C4H9OH、C5H11COOH分別有2種、4種、8種。(2)等效氫法：分子中等效氫原子有如下情況：分子中同一個碳原子上連接的氫原子等效；同一個碳原子上所連接的甲基氫原子等效；分子中處于對稱位置上的氫原子等效。(3)定一移一法：分析二元取代產物的方法：如分析C3H6Cl2的同分異構體數目，可先固定其中一個氯原子位置，然后移動另一個氯原子。思維建模二、有特殊要求的同分異構體數目的判斷4.

有多種同分異構體，其中屬于酯類并含有苯環的同分異構體有(不考慮立體異構)A.4種 B.5種 C.6種 D.7種√若苯環上有兩個取代基，為—OOCH和—CH3，存在鄰、間、對3種位置關系；若苯環上只有一個取代基，可能為—CH2OOCH、—OOCCH3和—COOCH3，存在3種結構，所以屬于酯類并含有苯環的同分異構體共有3+3=6種。5.Q()是某醫藥的中間體，同時滿足下列條件的Q的同分異構體有(不考慮立體異構)ⅰ.含有苯環，能與FeCl3溶液發生顯色反應；ⅱ.分子中含有兩個化學環境相同的甲基。A.8種 B.11種 C.12種 D.14種√含有苯環，能與氯化鐵溶液發生顯色反應，說明其同分異構體中含有酚羥基，分子中含有兩個化學環境相同的甲基，說明其同分異構體中含有2個處于對稱位置的甲基，結構簡式可以為

、

；也可以為

、

、

中苯環上的氫原子被氯原子取代所得結構，共有10種，則符合條件的同分異構體共有12種。返回LIANZHENTI

MINGKAOXIANG練真題明考向1.下列說法正確的是A.藿香薊()分子中所有碳原子處于同一平面(2023·全國甲卷，8B)B.分子()中所有碳原子共平面(2023·浙江1月選考，9B)C.輔酶Q10()分子中的四個氧原子不在同一平面(2022·全國甲卷，8C)D.M()分子中所有氧原子共平面(2022·重慶，6C)√藿香薊的分子結構中右側有一個飽和碳原子連接著兩個甲基，類比甲烷分子的空間結構可知，藿香薊分子中所有碳原子不可能處于同一平面，A錯誤；分子中苯環確定一個平面，碳碳雙鍵確定一個平面，且兩個平面重合，故所有碳原子共平面，B正確；碳碳雙鍵為平面結構，羰基碳原子和與其相連的氧原子及另外兩個原子共面，因此分子中的四個氧原子在同一平面上，C錯誤。2.(2023·遼寧，6)在光照下，螺吡喃發生開、閉環轉換而變色，過程如下。下列關于開、閉環螺吡喃說法正確的是A.均有手性B.互為同分異構體C.N原子雜化方式相同D.閉環螺吡喃親水性更好√開環螺吡喃不含手性碳原子，故A錯誤；分子式均為C19H19NO，它們結構不同，因此互為同分異構體，故B正確；閉環螺吡喃中N原子雜化方式為sp3，開環螺吡喃中N原子雜化方式為sp2，故C錯誤；開環螺吡喃中氧原子顯負價，電子云密度大，容易與水分子形成分子間氫鍵，水溶性增大，故D錯誤。3.[2024·安徽，18(5)]D()的同分異構體中，同時滿足下列條件的有

種(不考慮立體異構)，寫出其中一種同分異構體的結構簡式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

①含有手性碳②含有2個碳碳三鍵

③不含甲基4[或或或

]根據題目所給條件，同分異構體中含有2個碳碳三鍵，說明結構中不含苯環，結構中不含甲基，說明三鍵在物質的兩端，同分異構體中又含有手性碳原子，因此，可能的結構有：

、

、

、

，共4種。返回KESHIJINGLIAN課時精練對一對題號12345678答案DBBBBDBD題號9101112

13

14答案DADAC

B答案12345678910111213141516答案1234567891011121314151615.(1)2

2

4

(2)、

、

、

、

、16.(1)5

14

(2)31.下列說法正確的是A.凡是分子組成相差一個或幾個CH2原子團的物質，彼此一定互為同系物B.兩種化合物組成元素相同，各元素質量分數也相同，則兩者一定互為

同分異構體C.相對分子質量相同的幾種化合物，互為同分異構體D.組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同的不同化合物，一

定互為同分異構體√12345678910111213141516答案12345678910111213141516丙烯與環丁烷分子組成相差一個CH2原子團，但是結構不相似，不互為同系物，A項錯誤；若兩種化合物組成元素相同，各元素的質量分數也相同，則它們的最簡式必定相同，最簡式相同的化合物不一定互為同分異構體，B項錯誤；相對分子質量相同的物質有很多，如C2H6O(乙醇)與CH2O2(甲酸)，但它們的分子組成不同，所以它們不互為同分異構體，C項錯誤；當不同化合物組成元素的質量分數相同，相對分子質量也相同時，其分子式一定相同，一定互為同分異構體，D項正確。答案2.下列說法錯誤的是A.CHCH可制成導電塑料B.甘油和乙醇互為同系物C.O2和O3互為同素異形體D.和

是同一種物質√12345678910111213141516答案CHCH

為聚乙炔，可以制成導電塑料，A正確；甘油是丙三醇，屬于三元醇，乙醇是飽和一元醇，結構不相似，不互為同系物，B錯誤。3.下列說法錯誤的是A.與

互為同分異構體B.有機物

與溴單質按物質的量之比1∶1發生加成反應，

生成的產物有4種C.有機物

的系統命名為2，4?二甲基己烷D.CH3CH2OH和

具有相同的官能團，但不互為同系物√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案兩者分子式均為C8H8且結構不同，互為同分異構體，A正確；共軛二烯烴能發生1，2?加成和1，4?加成，

與溴單質按物質的量之比1∶1發生加成反應時，得到的產物共有5種，B錯誤；主鏈碳原子數為6，從離取代基最近的一端開始編號，命名為2，4?二甲基己烷，C正確；雖然二者具有相同的官能團，但官能團個數不同，分子組成上也不相差n個CH2原子團，所以不互為同系物，D正確。4.模型建構是化學學習的一種重要方法，下列說法正確的是A.圖a甲烷的二氯代物有2種B.與圖b互為同分異構體的烷

烴還有4種(不考慮立體異構)C.圖c立方烷的分子式為C8H16D.由圖d推測CH2==CH—CH3中3個碳原子共直線√12345678910111213141516答案甲烷分子為正四面體形，故甲烷的二氯代物只有1種，A項錯誤；由圖b烷烴的碳架結構知該烷烴的分子式為C6H14，其結構簡式為(CH3)2CHCH(CH3)2，其同分異構體的結構簡式為CH3(CH2)4CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2CH3、(CH3)3CCH2CH3，共4種，B項正確；由圖c立方烷的鍵線式知，其分子式為C8H8，C項錯誤；乙烯分子中2個碳原子和4個氫原子共平面，CH2==CH—CH3中3個碳原子共平面，但不共直線，D項錯誤。12345678910111213141516答案5.描述CH3—CH==CH—C≡C—CF3分子結構的敘述正確的是A.連接氟原子的碳原子不一定在乙烯平面內B.6個碳原子不可能都在一條直線上C.最多有11個原子在同一平面上D.6個碳原子不可能都在同一平面上√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案我們把該有機物看成乙烯分子中H原子被—CH3和—C≡C—CF3取代。接著由乙烯和乙炔分子結構知識遷移可知如下規律：①雙鍵碳原子及與之直接相連的原子在同一平面上；②三鍵碳原子及與之直接相連的原子在同一直線上。根據數學知識，在同一直線上必在同一平面上。由此可知6個碳原子一定在同一平面上，但不可能在同一直線上。6.有機化合物K的結構簡式如圖所示，下列說法正確的是A.K屬于脂環化合物B.K分子中只含極性鍵，不含非極性鍵C.K分子中的碳原子與氮原子的雜化方式相同D.K分子中含有σ鍵、π鍵和大π鍵，分子間可以形成氫鍵√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案根據結構簡式可知，K分子中含有苯環，屬于芳香族化合物，A錯誤；K分子中碳原子之間形成非極性鍵，B錯誤；K分子中的碳原子的雜化方式有sp2、sp3兩種，氮原子的雜化方式是sp3，C錯誤；K分子中含有苯環、雙鍵和單鍵，因此含有大π鍵、π鍵和σ鍵，含有氨基和羥基，分子間可以形成氫鍵，D正確。7.分子式為C5H10O2并能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物有(不含立體異構)A.3種 B.4種 C.5種 D.6種√12345678910111213141516答案分子式為C5H10O2并能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物屬于羧酸，其官能團為—COOH，將該有機物看作C4H9COOH，而丁基(—C4H9)有4種不同的結構，分別為CH3CH2CH2CH2—、(CH3)2CHCH2—、(CH3)3C—、

，從而推知該有機物有4種不同的分子結構。8.(2024·廣水期末)金剛烷是一種重要的化工原料，工業上可通過下列途徑制備。下列說法正確的是A.環戊二烯中的所有原子共平面B.二聚環戊二烯與Cl2發生加

成反應，最多可得到4種加

成產物(不考慮立體異構)C.四氫二聚環戊二烯與金剛烷互為同系物D.金剛烷的二氯代物有6種(不考慮立體異構)√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案

分子結構中含有飽和碳原子，分子中所有原子不可能共平面，故A錯誤；二聚環戊二烯含有兩個雙鍵：

，與Cl2發生加成反應時，若只加成一個雙鍵，則可能發生1，2或3，4加成，有兩種產物，若兩個雙鍵均被加成，有1種產物，即最多得到3種加成產物，故B錯誤；

和

分子式均為C10H16，結構不同，互為同分異構體，故C錯誤；12345678910111213141516答案金剛烷的二氯代物有6種：

、

、

、

、

、

，故D正確。9.下列說法正確的是A.CH3CH==CHCH3分子中的四個碳原子在同一直線上B.a()和c()分子中所有碳原子均處于同一平面上C.中所有碳原子可能都處于同一平面D.化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子處于同一平面√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案A項，根據乙烯的空間結構可知，CH3CH==CHCH3分子中的四個碳原子處于同一平面，但不在同一直線上，錯誤；B項，a與c分子中均有連接3個碳原子的飽和碳原子，故所有碳原子不可能共平面，錯誤；D項，d、p分子中都存在飽和碳原子，故只有b的所有原子處于同一平面，正確。10.下列說法不正確的是A.分子式為C3H6O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立

體異構，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有5種B.四聯苯()的一氯代物有5種C.與具有相同官能團的同分異構體的結構簡式為CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOHD.興奮劑乙基雌烯醇()可能有屬于芳香族的同分異構體√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案分子式為C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分別是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分別是HCOOH、CH3COOH，C2H5OH、CH3OH與HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4種，A項錯誤；四聯苯是具有兩條對稱軸的物質，即

，有5種不同化學環境的氫原子，故有5種一氯代物，B項正確；該有機物含有4個環和1個碳碳雙鍵，不飽和度為5，苯環的不飽和度為4，所以可能有屬于芳香族的同分異構體，D項正確。11.組成和結構可用

表示的有機物共有(不考慮立體結構)A.24種 B.28種 C.32種 D.36種√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案—C4H9(丁基)有4種?！狢3H5Cl2相當于—C3H7中兩個H被Cl取代，—C3H7的結構有兩種：—CH2CH2CH3和—CH(CH3)2?！狢H2CH2CH3中兩個H被Cl取代后結構有6種：

、

、

、

、

、

，—CH(CH3)2中兩個H被Cl取代后結構有3種：

、

、

。所以符合題意的有機物共有4×(6+3)=36種。12.(2024·隨州模擬)物質Y是一種重要的藥物中間體，其合成路線如下：下列說法不正確的是A.1molX中含3mol碳氧π鍵B.X與

互為順反異構體C.Y分子中不含手性碳原子D.可用新制的Cu(OH)2檢驗Y中是否有X√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案1

mol

X中含2

mol碳氧π鍵，故A錯誤；X中碳碳雙鍵上的兩個氫原子異側，

中碳碳雙鍵上的兩個氫原子同側，互為順反異構體，故B正確；手性碳原子上連接著四個不同的原子或基團，Y分子中不含手性碳原子，故C正確；X中含有醛基，Y中沒有，可用新制的Cu(OH)2檢驗Y中是否有X，故D正確。13.已知咖啡酸苯乙酯是天然抗癌藥——蜂膠的主要活性成分，其結構簡式如圖所示。下列說法正確的是A.該物質含有4種官能團B.1mol該物質最多能與8molH2發生加成反應C.該物質苯環上氫原子發生氯代時，一氯代物有6種D.該物質所有碳原子不可能全部共平面√12345678910111213141516答案12345678910111213141516答案該物質中有羥基、碳碳雙鍵、酯基三種官能團，故A錯誤；1

mol苯環結構能和3

mol

H2發生加成反應，1

mol碳碳雙鍵能與1

mol

H2發生加成反應，1

mol該物質最多能與7

mol

H2發生加成反應，故B錯誤；該物質苯環上