有机化合物的结构特点（教材深讲）-2023学年高二化学知识整合（人教版2019选择性必修3）（解析版）

专题Ol有机化合物的结构特点（教材深度精讲）

【核心素养分析】

1.宏观辨识与微观辨析：能从不同层次认识有机物的多样性。能辨识有机物的官能团，能书写其结构简式和

名称,能依据官能团对有机化合物进行分类,并根据官能团推断有机物的性质，认识官能团的重要性。

2.科学探究与创新意识：能判断有机化合物的同分异构现象，会书写同分异构体。

3.证据推理与模型认知：通过有机物分子结构模型的制作,使学生在实践中亲身体会“模型认知”的意义。

【知识导图】

【目标导航】

高考对本专题内容的考查主要有二方面：①有机物的组成、结构和分类，如书写分子式、结构简式和

一些重要官能团的结构简式及名称；②结合有机物的成键特点、书写、判断同分异构体；

【重难点精讲】

一、有机化合物的分类方法

1.按元素组成分类

（1）依据：根据是否只含有C、H两种元素

⑵分类一：烷炮烯/快也苯及其同系物等

US的衍生物:卤代烧、醇、酚、醛、竣酸、酯等

2.按碳的骨架分类

（1）依据：碳的骨架是链状还是环状

脂肪煌:如丁烷

链状化合物

,脂肪烧衍生物:溪乙烷

脂环煌:如环己烷

（2）分类彳脂环化合物（有环状结构,不含苯环）

脂环燃衍生物:如环己醇

环状化合物・

芳香煌:如苯

芳香化合物（含苯环）\

芳香族衍生物:如漠苯

3.按官能团分类

（1）官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团。

（2）有机物的主要类别、官能团和典型代表物

类别官能团或结构特点典型代表物名称、结构简式

烷烧“单、链、饱”结构甲烷CH4

\7'

烯嫌C=C乙烯CH=CH

\（碳碳双键）22

-烽—C三C—（碳碳三键）乙焕CH三CH

卤代煌-X（卤素原子）澳乙烷CH3CH2Br

芳香煌含有苯环（不是官能团）

醇ΔS?CH3CH2OH

OH

—0H（羟基）Λ

酚

苯酚∖×

\7

醒-C-()—C-乙醛CH3CH2OCH2CH3

\(醛键)

O

醛Il乙醛CH3CHO

一C-H（醛基）

0

酮Il丙酮CH3COCH3

—C—（埃基）

~TΓ

竣酸Il乙酸CHCOOH

-C-OH(M)3

D-

酯Il乙酸乙酯CH3COOCH2CH3

一C—O—R(酯基)

"NH∙,

胺—NH2（氨基）

苯胺

。

酰胺Il乙酰胺CHCONH

—c—NH］酰胺基）32

CH-COOH

氨基酸-NH2（氨基）、一COOH（竣基）I

甘氨酸NH?

【易错提醒】（1）官能团的书写必须注意规范性，常出现的错误有把“/I”错写成“C=C”，“一CHO”错

写成“CHO—”或“一CoH”。

（2）苯环不属于官能团，但是芳香化合物与链状有机物或脂环有机物相比，有明显不同的化学特征，这是

由苯环的特殊结构所决定的。

（3）醇类和酚类物质的官能团都是羟基（一OH）,二者的差别是羟基是否直接连在苯环上，轻基直接连在苯

∙~,111力ʌ__CHOlI

环上的是酚类，如M,羟基不直接连在苯环上的是醇类，如\/'。

（4）含有醛基的有机物不一定属于醛类，如甲酸、甲酸盐、甲酸某酯等，虽然有醛基，但不与煌基相连,

不属于醛类。

4.官能团和基、根（离子）的比较

项目官能团基根（离子）

决定有机化合物特性的原子有机化合物分子失去中性原子或

概念带电荷的原子或原子团

或原子团原子团后剩余的部分

电性电中性电中性带也荷

—CH3甲基

-OH羟基-OH羟基NH：•钱根离子

实例

-CHO醛基-CHO醛基OH-氢氧根离子

-COOH竣基

官能团属于基,但是基不一定是官能团,如甲基（一CE）不是官能团;根和基可以相互转化,如OH-失

联系

去1个电子可转化为一0H,而一OH获得1个电子可转化为OH

【易错提醒】（1）误认为一CH,、T。属于官能团,其实一CH3、一◎不属于官能团。“官能团”是具有特定

结构的“基”,能够决定有机化合物的化学性质。但“基”不一定是“官能团”,如一CH3、Y）等不属于官能团。

（2）误认为含有相同官能团的有机化合物一定是同类物质。其实不然,如芳香醇和酚官能团相同,但属于不同类

物质。

0O0O

IlIlIlIl

（3）误认为一c-H与一c一是相同的官能团。其实不然,一c一直接与氢原子相连,是醛的官能团;一c一两侧直

接与碳原子相连,是酮的官能团,所以是两种不同的官能团。

0

Il

（4）误认为Y-OH含默基和羟基.其实不然,官能团应整体看,不能将官能团拆开来看,所以应为竣基。

【思考与讨论P61参考答案：

（1）①溪原子；卤代燃；②羟基；酚；③羟基；醇；④醛基；醛；⑤竣基；较酸；⑥酯基；酯；相同点：

分子结构中都含苯环，都是芳香族化合物；不同点：官能团不同，物质类别不同。

（2）分子中含有碳碳双键和羚基两种官能团。可能具有的化学性质：能发生加成反应、氧化反应、加聚反应；

有酸性，能发生中和反应；能发生酯化反应。

二、有机化合物中的共价键

1,共价键类型：

(I)G键和Tt键

◎键兀键

成键示意图(常yy

β-βσ■键--♦♦

E澎

见类型)s-pQ•键

P-P(T键GX3CxΞ).

II

原子轨道重叠“头碰头”重叠“肩并肩''重叠

方式

对称类型轴对称，因此，通过σ键连接的原子镜面对称，因此，以形成兀键的两个原子核的连

绕键轴旋转而不会破坏化学键。线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋

转则会破坏兀键

原子轨道重叠大小

程度

键的强度轨道重叠程度大，键的强度较大，键轨道重叠程度较小，键比较容易断裂，不如σ

越牢固键牢固

活泼性不活泼活泼

成键规律共价单键是σ键；共价双键中一个键是σ键，另一个键是π键；共价三键中一个键是σ

键，另外两个键是π键

旋转情况以形成σ键的两个原子核的连线为以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个

轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏兀

不破坏0键的结构键的结构

断键与反应类主要发生取代反应主要发生加成反应

型的关系

存在情况能单独存在，可存在于任何含共价键不能单独存在，必须与6键共存，可存在于共价

的分子或离子中双键和共价三键中

联系只有在形成。键后，余下的P轨道才能形成兀键

实例CH八OH-N三N中既含有σ键，又含有兀键

【特别提醒】①一般情况下，0键比兀键牢固，但并不是所有分子中的C键都比π键牢固(例如：N2)«

②并不是所有的分子都含有C键，如稀有气体分子。

③不存在s-sπ键、s-pπ键等。

④分子中存在π键，则一定存在σ键，但若存在σ键，则不一定存在π键。

(2)碳碳单键、双键和三键

碳碳单键碳碳双键碳碳三键

结构-H^~7—c≡c-

C=C

/\

35

C原子的杂化方式sp^SpSP

键的类型O键1个C键、1个兀键1个σ键、2个π键

键角CH:120°CHJSOo

O,2422

CH4110928

空间结构碳原子与其他4个原双键碳原子及与之相连的原碳原子及与之相连的原子处

子形成正四面体结构子处于同一平面上于同一直线上

2.有机物的空间构型及化学性质

(1)只要是饱和的碳原子(形成四个单键),其四个键形成的就是空间四面体结构,若与碳原子成键的四个原子相

同,则为正四面体结构。

(2)在判断复杂有机化合物的原子空间关系(共面、共线)时,通常以CH4、CH2=CH2,CH三CH、为基

础,把复杂化合物看作上述四种基本物质衍生而来。

(3)一般形成4个单键的碳原子为饱和碳原子,否则为不饱和碳原子,而有σ键的易发生取代反应,有π键的易

发生加成反应。

3.共价键的极性与有机反应：

(1)极性键和非极性键

①极性键:不同种非金属元素的原子之间形成的共用电子对偏向吸引电子能力较强的一方的共价键。

②非极性键:同种非金属元素的原子之间形成的共用电子对不偏向任何一方的共价键。

(2)共价键的极性与反应活性:形成共价键的两种元素的电负性差值越大，成键原子间共用电子对的偏移程度

越大，共价键的极性越强，共价键在反应中一般越容易发生断裂。

(3)分子中基团之间的相互影响

①【实验1-11水、无水乙醇与钠的反应

水与钠的反应无水乙醇与钠的反应

实验操作向两只分别盛有蒸储水和乙醇的烧杯中各加入同样大小的钠(约绿豆大小)

实验现象钠浮于水面，剧烈反应，迅速熔化成闪亮的小球，四处钠沉于烧杯的底部，钠表面有气泡

游动，发出“嘶嘶”的响声产生

实验结论钠与水反应剧烈；密度比水小；钠与水反应放出大量的钠与水反应缓慢；密度比乙醇大；

热,使钠熔化钠与水反应放热少，钠未熔化

②从共价键的极性角度解释乙醇与钠、水与钠反应的差异

2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑2H2O+2Na=2NaOH+H2↑

乙醇、水分别与钠反应时，断裂的都是分子中的O-H,但由于乙醇分子中O-H的极性比水分子中O-H的

极性弱，因此相同条件下，乙醇与钠的反应没有水与钠的反应剧烈。是因为乙醇分子中的乙基JCH2CH3)

是推电子基团，将电子推向羟基，使乙醇分子中氢氧键的极性弱于水分子中氢氧键的极性。这事实说明基

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。

(4)有机反应的特点

①反应速率较小，有机反应往往发生在共价键上，而共价键的断裂需要吸收大量的能量

②副反应较多，产物比较复杂，有机化合物分子中存在多个极性键，发生反应时共价键断裂的位置存在多

种可能。

【思考与讨论P8】参考答案：

①CH4中C-H键为极性键，能发生取代反应：H,C-t-H+Cl÷ClCH1CkHCl.

CH2=CH2+Br-Br-►CHj-CH2

②CH2=CH2中含有π键，能发生加成反应：BrBr。

三、有机物的同分异构现象

1.有机化合物中碳原子的成键特点

(1)最外层4个电子，可形成4个共价键；

(2)碳原子间以较稳定的共价键结合，不仅可以形成单键,还可以形成稳定的双键或叁键；

(3)多个碳原子可以互相结合成链状,也可以结合成环状,还可以带有支链,碳链和碳环也可以结合；

2.有机物结构的表示方法

种类表示方法实例

分子式用元素符号表示物质的分子组成

CH4、C2H6

最简式(实验式)用元素符号表示化合物中各元素原子个数的最简整数比乙烷的最简式CH3

电子式在元素符号周围用或"X"表示原子的最外层电子的成键H

H：C：H

情况的式子

H

结构式用短线来表示1个共价键，用(单键)、“="(双键)HH

II

或“三”(三键)将所有的原子连接起来的式子Fml_____

结构简式(1)表示单键的可以省略，将与碳原子相连的其他原子CH2=CH2

写在其旁边，在右下角注明其个数：

(2)表示双键、三键的“=”“三”不能省略；

00

(3)醛基H)、竣基(LoH)可简化成-CH0、-COOH

键线式(1)进一步省去碳、氢元素的元素符号，只要求表示出分子0或©

中碳碳键以及与碳原子相连的基团；

(2)键线式中的每个拐点或终点均表示一个碳原子，每个碳

原子都形成四个共价键，不足的用氢原子补足

球棍模型小球表示原子，短棍表示化学键

空间填充模型用不同体积的小球表示不同大小的原子於

【易错提醒】①把简单有机物的分子式与结构简式等同起来，如C2H5OH是乙醇的结构简式而非分子式，

乙醇的分子式是C2H6。。

②把不饱和烧结构中的碳碳双键或三键省略，如将乙烯的结构简式误写为CH2CH2,乙快的结构简式误写为

CHCH等。

③空间填充模型与球棍模型辨别不清，从而产生错误，原因是未能理解它特点及二者的区别。

3.同分异构现象及同分异构体的概念

(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。

【特别说明】①同分异构体的“四个相同”：同相对分子量、同组成元素、同质量分数、同最简式：

②同分异构体的“三个不同”：原子连接方式不同、原子的连接顺序不同、不同物质；

【思考与讨论P81参考答案：

相同点：是分子式相同，不同点是碳原子间的连接顺序不同。

(2)同分异构体类型

构CHiCHCHi

碳链异构'I

造碳链骨架不同，如CH3—CH2—CH2—CH3和ClL

异位置异构官能团位置不同，如：CH2=CH-CH2-CH3>F∏CH3CH=CHCH3

构官能团异官能团种类不同，如：CH3CH2OH和CH3OCH3,常见的官能团异构有醇、酚、酸；醛

构与酮；竣酸与酯等

在有双键或小环结构（如环丙烷）的分子中，由于分子中双键或环的原子间的键的自由旋

顺反异构转受阻碍，存在不同的空间排列方式而产生的立体异构现象，又称几何异构，如

立CH3CH=CHCH3存在顺反异构顺-2-丁烯，反2丁烯

体又称为手性异构，任何一个不能和它的镜像完全重叠的分子就叫做手性分子，它的一个

对映异构

异物理性质就是能使偏振光的方向发生偏转，具有旋光活性，如CHFCIBr存在对映异构。

构构造式相同的化合物由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置

构象异构随之发生变化产生的立体异构现象，如环己烷存在椅式（、二N）和船式（、二/）两种

较稳定的构象

4.常见的官能团类别异构

常见的类别并构

组成通式可能的类别_________________典型实例_________________

CnH2n烯燃、环烷燃CHZ=CHCHS与t⅛d-c>⅛_____________________

焕胃、二烯烧CHmC-CHKHs与C⅞=CHeH=CH?_________

CnHjn-2

地和一元醇、酸C2H5OH与CH3OCH3______________________

CHCHCHO,CHCOCH,CH=CHCHOH与

修、酮、烯醇、环醛、环32332

CnHOCH-CH-CHCH-CH-OH

2n醇j22

0CH2

CnHinOz陵酸、酯、羟基醛CH3COOH、HCoOCH3与Ho—CH3—CHO

n,e-ʃʌOH.HLoH1O"0-CH,

CnH*-6。酚、芳香醇、芳香健j

JH2n-INO?硝基烷、氨基酸CH3CH2—NOz与HNCHLCOOH__________

葡的糖与果糖（CHI96）∖

Cn(HO)单糖或二糖6

2m蔗糖与麦芽糖（G2H22O11）___________________

5.同分异构体的书写

1）书写步骤

①官能团异构:首先判断该有机物是否有官能团异构。

②位置异构:就每一类物质,先写出碳链异构,再写官能团的位置异构体。

③书写:碳链异构体按“主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边”的规

律书写。

④检查:看是否有书写重复或书写遗漏,根据“碳四价”原则检查是否有书写

错误。

2）烷煌同分异构体的书写

烷煌只存在碳链异构,书写时要注意全面而不重复,具体规则如下:

成直链

先将所有的碳原子连接成一条直链

一条线

摘一碳将主链上的碳原子取下一个作为支链.连接

挂中间在剩余主链的中间碳原子上

^ɪ~

往边移将甲基依次由内向外与主链碳原子连接.但

不到端不可放在端点碳原子上

摘多碳由少到多依次摘取不同数目的碳原子组成

整到散长短不同的支链

当有多个相同或不同的支链出现时•应按连

多支链

II在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子

扁邻间

I的顺序依次连接

3）芳香族化合物的同分异构体的书写及判断

①苯的一氯代物只有1种。

②苯的二氯代物有邻、间、对3种。

③甲苯（C7H8）不存在芳香煌的同分异构体。

④分子式为C8H,o的芳香煌的同分异构体有4种。

⑤甲苯的一氯代物的同分异构体有4种。

【易错警示】同分异构体的分子式相同,相对分子质量相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异

构体,如C?H6与HCHO,C2H5OH与HCOOH不是同分异构体。

6.同分异构体数目的判断方法

1）记忆法：记住一些常见有机物的同分异构体数目，如

①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构体：

②乙烷、丙烷、乙烯、乙块无同分异构体；

③4个碳原子的烷烧有2种同分异构体，5个碳原子的烷煌有3种同分异构体，6个碳原子的烷烧有5种同

分异构体。

2）基元法：如丁基有4种同分异构体，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。

3)替代法：如二氯苯(C6H402)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又如CH4

的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。

4)等效氢法：是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：

①同一碳原子上的氢原子等效。

②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。

③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

【典题精练】

考点1、考查有机化合物的分类及官能团的识别

例1.(2022春•湖北襄阳•高二校考期中)下列化合物的类别与所含官能团都正确的是

选项物质类别官能团

CH2OH

6__

A酚类-OH

BCH3CH2CH2COOH竣酸

—C—

0

CH-8-0^0醛类-CHO

\/

--

DCH3-O-CH3酸类一COC一

/\

【解析】A.含有醇羟基，属于醇类，A错误；B.含有竣基，官能团是一COoH,属于段酸，B错误；C.含

有酯基，官能团是一COo一，属于酯类，C错误；D.含有醛键，属于醛类，D正确。答案选D。

【答案】D

【易错警示】(1)—0H连到苯环上，属于酚；一0H连到链炫基或脂环燃基上为醇。

(2)含醛基的物质不一定为醛类，如HCooH、HCOoeH3、葡萄糖等。

O

(3)→'→>H不能认为属于醇，应为竣酸。

⑷一<乙()R(酯基)与一€一。H(竣基)的区别。

O

(5)H-CTl虽然含有醛基，但不属于醛，应属于酯。

考点2、考查有机物同分异构体现象的判断

例2.3.（2022春•高二校考期中）下列各组物质中，互为同分异构体的是

ACH3-CH-CH2CH2CH3

B.HC≡C-(CH2)3CH3⅛

CH3

CH7CH,CH1CH7OH

C.CH3CH2OCH2CH3与I^D.与/\

OH

【解析】同分异构体是指分子式相同，但结构不同的化合物，同分异构体包含碳链异构、官能团异构、位

置异构等。A.由结构简式可知两烷姓的分子式分别为C5H12、C6H14,分子式不同，不是同分异构体，故A

错误；B.由结构简式可知两烽的分子式都为C6H∣O,结构不同，符合同分异构体的定义，故B正确；C.由

结构简式可知两物质的分子式分别为C4H10O、C4HI1,O2,分子式不同，不是同分异构体，故C错误；D.由

结构简式可知两物质的分子式分别为同一物质，不是同分异构体，故D错误；故答案选B。

【答案】B

【快解】结构不同的有机物，写出分子式对比，相同是同分异构体。

考点3、考查有机物同分异构体的数目的确定

例3.（2022秋•内蒙古鄂尔多斯・高三准格尔旗世纪中学校考期中）二联苯的二氯取代物的同分异构体共有

（不考虑立体异构）

O-O

A.10种B.12种C.14种D.18种

（DJ）clV（I）_∕cι

【解析】该物质结构对称，二氯代物有：⑦>②、‹O^H①、

一Cl（图中序号表示另一个氯原子可能的位置），共有9+2+1=12种；综上所述答案为

Bo

【答案】B

【方法归纳】同分异构体数目的判断

（1）等效氢法（适用于一卤代物，饱和一元醇）

即有机物中有几种氢原子，其一元取代物就有几种。

・①同一碳原子上的氢原子是等效的：

等效氢,②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的；

、③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。

(2)基元法(适用于分子量较小的简单有机物)

记住甲烷、乙烷、丙烷均无同分异构体，丁烷有2种同分异构体，戊烷有3种同分异构体。利用常见有机

物基团的异构体数目来推断其他有机物的同分异构体数目。如丙基有2种结构，则丙醇、一氯丙烷均各有2

种结构；丁基有4种结构，则丁醇、戊酸均各有4种结构。

(3)拆分法(适用于酯)

酯可拆分为合成它的竣酸和醇.若对应酸有""巾，醇有"种，则该酯的同分异构体有mx〃种。而对应较酸

和醇的同分异构体可用等效氢法或基元法确定。

-甲酸丁酯(HC()0C,HJlX4=4种；

chn酯乙酸丙酯(CH£00GH)I×2=2种;

-丙酸乙酯(GH，C00CM1X1=1⅛

I-丁酸甲酯(C、H,COOCHJ2X1=2种；

即分子式为C5HioO2,属于酯的同分异构体共有9种。

(4)定一移二法(适用于二元取代物等)

对于二元取代物同分异构体的判断，可先固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置，以确定同分

异构体的数目。

考点4、考查有机物同分异构体的书写

例4.(2022春.江苏淮安・高一金湖中学校联考期中)根据要求回答下列问题：

(1)有机物的结构可用“键线式''简化表示，物质X：CH1CH=CHCH,,可表示为/X⅛∕∕0X可以与滨水

反应，该反应的化学方程式是;(2)一种有机物Y的键线式如图所示：

人

XO

Y

①Y的分子式为；②有机物Z是Y的同分异构体，且属于芳香族化合物，则Z的键线式为O

(3)已知C7H∣6有多种同分异构体，其中主链含有5个碳原子，有2个甲基作支链，符合条件的烷煌有

种，其中有一种同分异构体的核磁共振氢谱有4个峰，请写出其结构简式。

(4)已知苯的同系物的分子式为CHHH),它的同分异构体中苯环上一取代物只有一种的结构简式为。

Br

【解析】(I)CH,CH=CHC&含有碳碳双键，可与漠水中的Bn发生加成反应生成,反应的化学

方程式为+Br2→

(2)①根据键线式可知1个Y分子