大单元五　第十二章　第55讲　有机化合物的空间结构　同系物　同分异构体

化学

大一轮复习第十二章第55讲有机化合物的空间结构同系物同分异构体壹同系物同分异构体复习目标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。内容索引叁练真题

明考向肆课时精练壹考点一有机化合物的空间结构贰考点二同系物同分异构体贰有机化合物的空间结构1.有机化合物常用的表示方法(以乙酸为例)整合必备知识结构式结构简式键线式球棍模型空间填充模型

___________

CH3COOH与碳原子相连的原子数结构示意碳原子的杂化方式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4

_________________3

_________________________2—C≡______________________sp3σ键四面体形sp2σ键、π键平面三角形spσ键、π键直线形

2.有机化合物的成键方式和空间结构3.手性碳原子：连有四个不同原子或基团的碳原子。[应用举例]指出下列分子中是否含有手性碳原子，并用*号标出手性碳原子。①②答案①不含②含，一、有机化合物的成键方式与表示方法

1.下列化学用语正确的是A.硝基苯的结构简式：B.四氯化碳的空间填充模型：C.聚丙烯的链节为—CH2CH2CH2—D.葡萄糖的实验式：C6H12O6提升关键能力√四氯化碳分子中氯原子半径大于碳原子半径，B错误；聚丙烯的链节为

，C错误；葡萄糖的分子式为C6H12O6，实验式为CH2O，D错误。2.(2024·连云港模拟)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.1mol丙酮(

)中含有σ键个数为9NAC.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√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。二、手性碳原子的辨识3.下列关于有机物分子中手性碳原子的说法正确有

(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(3)(5)三、有机化合物分子中原子“共线”或“共面”的判断4.下列有机化合物分子中有关原子“共线”或“共面”的分析正确的是A.M(

)分子中最多有3个碳原子共直线(2022·河北，11B改编)B.化合物1(

)分子中所有原子共平面(2022·全国乙卷，8A)C.γ⁃崖柏素(

)分子中的碳原子不可能全部共平面(2022·山东，7C)D.某“小分子胶水”(

)分子中所有碳原子一定共平面(2021·辽宁，6A)√γ⁃崖柏素分子中有一个异丙基，异丙基中间的碳原子和与其相连的3个碳原子不可能全部共平面，C正确；该分子中存在2个苯环、碳碳双键所在的三个平面，平面间单键可以旋转，故所有碳原子可能共平面，D错误。5.(2024·常州高三模拟)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√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。判断分子共线、共面原子数目的技巧(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—)，sp杂化；苯对角线(

)。(2)把握三种组合：以“C—C”为轴可以旋转①直线结构与平面结构连接，则直线在这个平面上。②平面结构与平面结构连接，如果两个平面结构通过单键相连，由于单键可以旋转，两个平面不一定共面。③甲基与平面结构相连，甲基上的氢原子最多有一个在这个平面上。(3)审准题目要求的限制条件：“可能”“一定”“最多”“最少”等。返回叁同系物同分异构体1.同系物(1)概念：结构

，分子组成上相差一个或若干个

原子团的化合物互称为同系物。(2)特点：①具有相同的通式，官能团种类、数目均相同。②具有相似的化学性质；物理性质不同，如随碳原子数递增，熔、沸点逐渐升高。整合必备知识相似CH2[应用举例]下列物质中，一定属于乙烯的同系物的是

(填序号)。

①

②

③C4H8

④CH2==CH—CH==CH2⑤CH3CH==CHCH3①⑤2.有机物的同分异构现象和同分异构体(1)概念化合物具有相同的分子式、但具有不同结构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)类型组成通式不饱和度(Ω)可能的类别异构CnH2n1烯烃和环烷烃CnH2n-22炔烃、二烯烃和环烯烃CnH2n+2O0饱和一元醇和醚CnH2nO1饱和一元醛和酮、烯醇等CnH2nO21饱和一元羧酸和酯、羟基醛等(3)常考官能团异构

④⑤③①3.同分异构体的书写方法(1)减碳法：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边。(以烷烃为例)[应用举例]写出C7H16的同分异构体(用碳架结构表示)。答案C—C—C—C—C—C—C、、、、、、、、(2)基团连接法将有机化合物看作由基团连接而成，由基团的结构数目可推断有机化合物的同分异构体数目。[应用举例]烷基有几种，一元取代物就有几种。烷基及种数一卤代物种数一元醇种数—C3H7222—C4H9

—C5H11

444888(3)等效氢原子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[应用举例]对二甲苯(

)的一氯取代物有几种？思路引导

分子中，苯环所在平面内有两条垂直的对称轴，有两种等效“H”，因而其一氯取代物有两种，分别为

、

。(4)二元取代物的同分异构体——“定一移一”法例如：二氯代物的同分异构体，烃(一取代物的母体)→一氯代物(二取代物的母体)

二氯代物。注意：如果是两个相同取代基，第一个取代基定过的位置以及等效的位置，第二个取代基就不能再连，否则就会重复，称为“定过不移”原则。[应用举例]判断萘的二溴取代物有几种。思路引导第一步：将一个取代基(—Br)固定在α位，依次变换另一个取代基的位置，得到不同的同分异构体。如图：

第二步：再将取代基(—Br)固定在β位，依次变换另一个取代基的位置。注意变换时凡是遇到α位的，都是重复的，应回避。如图：

则萘的二溴取代物有7+3=10种。一、同分异构体的辨识1.下列说法正确的是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)√提升关键能力2.判断下列分子是否存在顺反异构。(1)(2)(3)(4)答案存在

答案不存在答案存在

答案不存在二、同分异构体的书写3.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)。答案

烯烃：CH2==CH—CH2CH3、CH3CH==CHCH3、炔烃：CH3C≡CCH3、CH≡CCH2CH3

同分异构体的结构简式一元取代物

、____________二元取代物(邻、间、对)

、

、_________三元取代物(连、偏、均)

、

、____________4.写出C9H12的含有苯环的同分异构体。5.的同分异构体中，含有苯环且苯环上的一氯代物只有1种的结构简式为

，含有苯环且苯环上的一氯代物有2种的结构简式为

。

、6.写出与

互为同分异构体的芳香族化合物的结构简式：_______________________________________________________________

。

、、、、1.书写同分异构体的一般思路：碳架异构→位置异构→官能团异构。2.含苯环的有机物同分异构体的书写(1)侧链有1个取代基：侧链有几种同分异构体，该物质就有几种同分异构体(2)侧链有2个取代基：有“邻”“间”“对”三种。(3)侧链有3个取代基：采取“定二移一”的方法①三个相同的取代基：有“连”“偏”“均”三种。②三个取代基两个相同，一个不同，共有六种。③三个取代基完全不同，共十种。返回LIANZHENTIMINGKAOXIANG肆练真题明考向1.(2023·辽宁，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√开环螺吡喃不含手性碳原子，故A错误；分子式均为C19H19NO，它们结构不同，因此互为同分异构体，故B正确；闭环螺吡喃中N原子杂化方式为sp3，开环螺吡喃中N原子杂化方式为sp2，故C错误；开环螺吡喃中氧原子显负价，电子云密度大，容易与水分子形成分子间氢键，水溶性增大，故D错误。2.下列说法错误的是

。

A.藿香蓟(

)分子中所有碳原子处于同一平面(2023·全国甲卷，8B)B.辅酶Q10(

)分子中的四个氧原子不在同一平面(2022·全国甲卷，8C)C.M(

)分子中所有氧原子共平面(2022·重庆，6C)ABC藿香蓟的分子结构中右侧有一个饱和碳原子连接着两个甲基，类比甲烷分子的空间结构可知，藿香蓟分子中所有碳原子不可能处于同一平面，A错误；碳碳双键为平面结构，羰基碳原子和与其相连的氧原子及另外两个原子共面，因此分子中的四个氧原子在同一平面上，B错误。3.[2024·安徽，18(5)]D(

)的同分异构体中，同时满足下列条件的有

种(不考虑立体异构)，写出其中一种同分异构体的结构简式：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

①含有手性碳②含有2个碳碳三键

③不含甲基4[或或或]根据题目所给条件，同分异构体中含有2个碳碳三键，说明结构中不含苯环，结构中不含甲基，说明三键在物质的两端，同分异构体中又含有手性碳原子，因此，可能的结构有：、、、，共4种。返回KESHIJINGLIAN伍课时精练题号12345678答案DBBBBDDD题号910

11答案AA

C答案1234567891011121314对一对答案123456789101112131413.、、、12.③

④⑤⑥答案123456789101112131414.(1)2

2

4

(2)、、、、、1.下列说法正确的是A.凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定互为同系物B.两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定互为

同分异构体C.相对分子质量相同的几种化合物，互为同分异构体D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，一

定互为同分异构体√1234567891011121314答案1234567891011121314答案丙烯与环丁烷分子组成相差一个CH2原子团，但是结构不相似，不互为同系物，A项错误；若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物不一定互为同分异构体，B项错误；相对分子质量相同的物质有很多，如C2H6O(乙醇)与CH2O2(甲酸)，但它们的分子组成不同，所以它们不互为同分异构体，C项错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，一定互为同分异构体，D项正确。2.(2024·宿迁模拟)下列说法错误的是A.

可制成导电塑料B.甘油和乙醇互为同系物C.O2和O3互为同素异形体D.和是同一种物质√1234567891011121314答案1234567891011121314答案

为聚乙炔，可以制成导电塑料，A正确；甘油是丙三醇，属于三元醇，乙醇是饱和一元醇，结构不相似，不互为同系物，B错误。3.下列说法错误的是A.与

互为同分异构体B.有机物

与溴单质按物质的量之比1∶1发生加成反应，

生成的产物有4种C.有机物

的系统命名为2，4⁃二甲基己烷D.CH3CH2OH和

具有相同的官能团，但不互为同系物1234567891011121314答案√1234567891011121314答案两者分子式均为C8H8且结构不同，互为同分异构体，A正确；共轭二烯烃能发生1，2⁃加成和1，4⁃加成，

与溴单质按物质的量之比1∶1发生加成反应时，得到的产物共有5种，B错误；主链碳原子数为6，从离取代基最近的一端开始编号，命名为2，4⁃二甲基己烷，C正确；虽然二者具有相同的官能团，但官能团个数不同，分子组成上也不相差n个CH2原子团，所以不互为同系物，D正确。4.(2025·南通模拟)模型建构是化学学习的一种重要方法，下列说法正确的是A.图a甲烷的二氯代物有2种B.与图b互为同分异构体的烷烃还有

4种(不考虑立体异构)C.图c立方烷的分子式为C8H16D.由图d推测CH2==CH—CH3中3个碳原子共直线√1234567891011121314答案1234567891011121314答案甲烷分子为正四面体形，故甲烷的二氯代物只有1种，A项错误；由图b烷烃的碳架结构知该烷烃的分子式为C6H14，其结构简式为(CH3)2CHCH(CH3)2，其同分异构体的结构简式为CH3(CH2)4CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2CH3、(CH3)3CCH2CH3，共4种，B项正确；由图c立方烷的键线式知，其分子式为C8H8，C项错误；乙烯分子中2个碳原子和4个氢原子共平面，CH2==CH—CH3中3个碳原子共平面，但不共直线，D项错误。5.描述CH3—CH==CH—C≡C—CF3分子结构的叙述正确的是A.连接氟原子的碳原子不一定在乙烯平面内B.6个碳原子不可能都在一条直线上C.最多有11个原子在同一平面上D.6个碳原子不可能都在同一平面上√1234567891011121314答案1234567891011121314答案我们把该有机物看成乙烯分子中H原子被—CH3和—C≡C—CF3取代。接着由乙烯和乙炔分子结构知识迁移可知如下规律：①双键碳原子及与之直接相连的原子在同一平面上；②三键碳原子及与之直接相连的原子在同一直线上。根据数学知识，在同一直线上必在同一平面上。由此可知6个碳原子一定在同一平面上，但不可能在同一直线上。6.有机化合物K的结构简式如图所示，下列说法正确的是A.K属于脂环化合物B.K分子中只含极性键，不含非极性键C.K分子中的碳原子与氮原子的杂化方式相同D.K分子中含有σ键、π键和大π键，分子间可以形成氢键√1234567891011121314答案1234567891011121314答案根据结构简式可知，K分子中含有苯环，属于芳香族化合物，A错误；K分子中碳原子之间形成非极性键，B错误；K分子中的碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种，氮原子的杂化方式是sp3，C错误；K分子中含有苯环、双键和单键，因此含有大π键、π键和σ键，含有氨基和羟基，分子间可以形成氢键，D正确。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)√1234567891011121314答案7.(2024·无锡高三模拟)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1234567891011121314答案

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；1234567891011121314答案和分子式均为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。8.下列说法正确的是A.CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上B.a(

)和c(

)分子中所有碳原子均处于同一平面上C.

中所有碳原子可能都处于同一平面D.化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面√1234567891011121314答案1234567891011121314答案A项，根据乙烯的空间结构可知，CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面，但不在同一直线上，错误；B项，a与c分子中均有连接3个碳原子的饱和碳原子，故所有碳原子不可能共平面，错误；D项，d、p分子中都存在饱和碳原子，故只有b的所有原子处于同一平面，正确。9.(2024·连云港模拟预测)下列说法不正确的是A.分子式为C3H6O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立

体异构，这些醇和酸重新组合可形成的酯共有5种B.四联苯(

)的一氯代物有5种C.与

具有相同官能团的同分异构体的结构简式为

CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOHD.兴奋剂乙基雌烯醇(

)可能有属于芳香族的同分异构体√1234567891011121314答案1234567891011121314答案分子式为C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分别是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH，C2H5OH、CH3OH与HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4种，A项错误；四联苯是具有两条对称轴的物质，即，有5种不同化学环境的氢原子，故有5种一氯代物，B项正确；该有机物含有4个环和1个碳碳双键，不饱和度为5，苯环的不饱和度为4，所以可能有属于芳香族的同分异构体，D项正确。下列说法不正确的是A.1molX中含3mol碳氧π键B.X与互为顺反异构体C.Y分子中不含手性碳原子D.可用新制的Cu(OH)2检验Y中是否有X1234567891011121314答案√10.(2024·江苏南通模拟)物质Y是一种重要的药物中间体，其合成路线如图：1molX中含2mol碳氧π键，故A错误；X中碳碳双键上的两个氢原子异侧，

中碳碳双键上的两个氢原子同侧，互为顺反异构体，故B正确；手性碳原子上连接着四个不同的原子或基团，Y分子中不含手性碳原子，故C正确；X中含有醛基，Y中没有，可用新制的Cu(OH)2检验Y中是否有X，故D正确。1234567891011121314答案11.已知咖啡酸苯乙酯是天然抗癌药——蜂胶的主要活性成分，其结构简式如图所示。下列说法正确的是A.该物质含有4种官能团B.1mol该物质