2026三维设计一轮总复习高中化学-第50讲　有机物分子的空间结构　同分异构体

第50讲有机物分子的空间结构同分异构体高中总复习·化学课标要求1.

认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间

排布。2.

认识有机化合物存在碳架异构、位置异构和官能团异构等同分异构

现象。考点·全面突破01真题·体验品悟02课时·跟踪检测03考点·全面突破锁定要点，聚焦应用考点一碳原子的成键特点有机物分子的空间结构1.

碳原子的成键特点注意

若有机物中含有O、N等元素，则每个O原子形成两个共价键，每个N

原子形成三个共价键。

2.

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做手性碳原子

（又叫不对称碳原子），通常用“*”标出。含有手性异构体的分子叫做

手性分子。如乳酸：

。3.

有机化合物分子结构的表示方法4.

有机化合物的成键方式和空间结构甲烷

型

碳为

杂化，正四面体结构，最多有3个原子共

平面乙烯

型

碳为

杂化，分子中所有原子共平面乙炔

型H—C≡C—H碳为

杂化，分子中所有原子共直线sp3

sp2

sp

苯型

碳为

杂化，分子中所有原子共平面甲醛

型

碳为

杂化，分子中所有原子共平面sp2

sp2

一有机物分子结构的表示方法1.

下列化学用语表述正确的是（

）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√解析：

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.

下列说法正确的是（

）A.

乙醇的键线式为

B.

碳骨架为

的烃的结构简式为（CH3）2C

CH2C.

乳酸分子（

）中不存在手性碳原子D.

有机物分子里一定既有非极性键也有极性键√

二有机物分子中原子的空间位置判断3.

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，

1，2-二氯乙烯相当于由乙烯分子中的两个氢原子被氯原子替代得到，乙烯

为平面结构，则1，2-二氯乙烯也为平面结构，所有原子均共面，C正确。√4.

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

面上√

有机物分子中原子共线、共面的分析方法

（1）利用三种“组合”①直线结构与平面结构的连接，则直线在这个平面内，如苯乙炔

（

）分子中所有原子共平面。②平面结构与平面结构的连接，如苯乙烯（

）分子中共

平面的原子最少有12个，最多有16个。

③平面结构与立体结构的连接，甲基与平面结构通过单键相连

（如

），由于单键可以绕键轴旋转，则甲基上最多只有一个氢原

子能处于苯环所在的平面内。（2）学会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，再将对应的结构及键的旋转等知识进行迁移，即可解决有关原子共

面、共线的问题。特别要注意苯分子中处于对位的两个碳原子共线。考点二同系物同分异构体1.

同系物cc2.

同分异构现象和同分异构体（1）概念与类型同分异构现象化合物具有相同的

，但具有不同结构的现象同分异构体具有同分异构现象的化合物互为同分异构体异构类型立体异构顺反异构如

和

对映异构如

和

分子式

异构类

型构

造异

构碳骨架异构碳骨架不同如CH3—CH2—CH2—CH3和

⁠位置异构官能团位置不同如CH2

CH—CH2—CH3和

CH3—CH

⁠官能团异构官能团种类不同，如CH3CH2OH和

⁠

⁠

CH—CH3

CH3—O—

CH3

（2）常考的官能团异构组成通式不饱和度（Ω）可能的类别异构CnH2n1烯烃和环烷烃CnH2n－22炔烃、二烯烃、环烯烃CnH2n＋2O0饱和一元醇和醚CnH2nO1饱和一元醛和酮、烯醇等CnH2nO21饱和一元酸和酯、羟基醛、羟基酮等

下列四组有机物：①CH3CH2CH2CH2CH3和C（CH3）4②

和

③

和CH3—O—CH2—CH3④CH3CH2CH2CH2OH和

其中属于碳架异构的是

，属于位置异构的是

；属于官能团异

构的是

⁠。①

④

②③

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）：⁠⁠

⁠

⁠。C—C—C—C—C—C、

、

、

、

（2）烯烃、炔烃同分异构体的书写书写顺序：碳架异构→官能团位置异构。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：

⁠⁠。

、

②写出C4H6属于炔烃的同分异构体的结构简式：

⁠。CH3CH2—C≡CH、CH3—C≡C—CH3

（3）苯的同系物同分异构体的书写①支链由整到散，苯环上排列按邻、间、对（由集中到分散）书写。②苯环上一取代物有1种；二取代物有3种；三取代物，若三个取代基相

同，有3种，若其中两个取代基相同，有6种，若三个取代基均不相同，有

10种。（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、

、

CH3CH2OCH2CH3

A.

B.

C.

D.

√解析：

的分子式为C7H8O，A中有机物分子式为C8H10O；B中

有机物的分子式为C7H6O；C中有机物的分子式为C7H6O2；D中有机物的分

子式为C7H8O，D符合题意。2.

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√解析：

A项，

中的H原子有5种，则其一溴代物有5种，错误；

B项，CH3CH2C（CH3）3含有3种H原子，则其一氯代物有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的含苯环的有机物有乙苯和邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯，共4种同分异构体，错误。3.

下列符合限制条件的同分异构体数目最多的有机物是（

）选项分子式限制条件（不考虑立体异构）AC4H8Br2含2个甲基BC8H10与苯互为同系物CC5H12O能与金属钠反应DC4H8O2能与氢氧化钠溶液反应√解析：

C4H8Br2含2个甲基的同分异构体有CH3C（Br）2CH2CH3、

CH3CHBrCHBrCH3、

、CH2BrCBr（CH3）2，共4种。C8H10与苯互为同系物的同分异构体，可以为乙苯、邻二甲苯、间二甲苯及对二甲苯，共4种。C5H12O能与金属钠反应，说明其含有羟基，则根据—C5H11有8种结构分析，符合条件的同分异构体有8种。C4H8O2能与氢氧化钠溶液反应，说明为羧酸或酯，对应的同分异构体有丁酸、2-甲基丙酸、甲酸丙酯、甲酸异丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯，共6种，选C。

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、乙炔无同分异构体。③4个碳原子的链状烷烃有2种，5个碳原子的链状烷烃有3种，6个碳

原子的链状烷烃有5种。（2）基元法：烷基有几种就有几种一元取代物。如—C3H7有2种，C3H7Cl有2种；C3H8O属于醇的结构有2种。（3）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位于对称位置的碳原子上的氢原子等效。（4）二元取代物数目的判断：定一移一法。可固定一个取代基的位

置，再移动另一取代基的位置以确定二元取代物的数目。真题·体验品悟感悟高考，明确方向1.

判断下列有机物分子结构描述的正误（正确的打“√”，错误的打

“×”）。（1）（2024·湖南高考）异丙基的结构简式：

。

（

√

）（2）（2024·浙江6月选考）3，3-二甲基戊烷的键线式：

。

（

√

）（3）（2024·江苏高考）有机物

分子中所有碳原子共平面。

（

×

）（4）（2024·北京高考）乙炔的结构式：

。

（

√

）√√×√

（6）（2023·山东高考）除氢原子外，X（

）中其他原子可能共平

面。

（

√

）（7）（2023·辽宁高考）顺-2-丁烯的结构简式：

。

（

×

）（8）（2023·浙江6月选考）丙烯分子中最多7个原子共平面。

（

√

）√√×√2.

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·甘肃高考）

和

互为同系物。

（

×

）（2）（2024·新课标卷）双酚A（

）是苯酚的同系物。

（

×

）××（3）（2024·全国甲卷）MP（

）的同分异构体中含羧基的有3种。

（

×

）（4）（2024·湖南高考）CH4分子是正四面体结构，则CH2Cl2没有同分异

构体。

（

√

）（5）（2023·山东高考）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·天津高考）芥酸（

）是顺式结构。

（

√

）（7）（2022·天津高考）

和

互为同系物。

（

×

）（8）（2022·浙江6月选考）丙酮（

）和环氧丙烷

（

）互为同分异构体。

（

√

）√×√3.

（2023·辽宁高考6题）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√解析：

开环螺吡喃中不含手性碳原子，不具有手性，A项错误；二者分

子式均为C19H19NO，结构不同，因此互为同分异构体，B项正确；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项错误；开环螺吡喃为

带有正、负电荷的离子，其亲水性更好，D项错误。4.

按要求填空：（1）（2024·吉林高考19题节选）有机物D（

）的同分异构体中，

与D官能团完全相同，且水解生成丙二酸的有

种（不考虑立体异构）。6解析：

D为

，其同分异构体与D官能团完全相同，则含有两

个酯基，且水解生成丙二酸，则其结构简式可表示为R2OOCCH2COOR1，

R1和R2的碳原子数目之和为5，则可以为—CH3和—C4H9（—

CH2CH2CH2CH3、

、

、

），或—C2H5和—

C3H7（—CH2CH2CH3、

），总共有6种符合条件的同分异构体。（2）（2024·贵州高考18题节选）有机物Ⅸ（C7H16N2）有多种同分异构

体，其中一种含五元碳环结构，核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积之比为

1∶1∶1∶1，其结构简式是

。解析：Ⅸ的分子式为C7H16N2，其同分异构体含五元碳环，核磁共振

氢谱有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶1∶1，说明结构对称，符合条件的

同分异构体为

。课时·跟踪检测培优集训，提升素养一、选择题（本题包括12小题，每小题只有一个选项符合题意）1.

下列对有机物的表示方法中正确的是（

）A.

丙烯的结构简式：CH3CHCH2B.2-甲基-1，3-丁二烯的键线式：

C.

乙醇分子的空间填充模型：

D.

球棍模型为

的物质的结构简式：

123456789101112131415√

1234567891011121314152.

下列说法正确的是（

）A.

二氯甲烷有二种同分异构体B.

新戊烷与2，2-二甲基丙烷是同一种物质C.

乙酸和乙醇互为同分异构体D.

和

互为同系物√123456789101112131415解析：

甲烷是正四面体形结构，其二氯代物只有一种结构，A错误；新

戊烷与2，2-二甲基丙烷的结构简式相同，是同一种物质，B正确；乙酸

（C2H4O2）与乙醇（C2H6O）的分子式不相同，不互为同分异构体，C错

误；前者羟基直接连接在苯环上，属于酚，后者羟基连接在侧链上，属于

芳香醇，二者是不同类别的物质，不互为同系物，D错误。1234567891011121314153.

下列分子中所有碳原子一定不共面的是（

）A.

B.CH3CH

CH2C.

（CH3）3CHD.

解析：

饱和碳原子和与其相连的原子形成四面体结构，则（CH3）3CH

分子中的碳原子一定不共面，C符合题意。√1234567891011121314154.

下列关于有机物结构的说法错误的是（

）A.

环己烷中C—C—C键角不是120°B.

Cn

Cl与CnHCl2n＋1同分异构体数目相同C.C原子与N原子之间可形成单键、双键和三键D.

含有手性碳原子的饱和链烃中，碳原子数最少的一定是3-甲基己烷解析：

环己烷中所有C原子与其所连原子构成四面体结构，键角不是

120°，A正确；CnH2n＋1Cl的等效氢原子与CnHCl2n＋1的等效氯原子数目

相同，则二者的同分异构体数目相同，B正确；含有手性碳原子的饱和链

烃中，碳原子数最少的可能是3-甲基己烷，也可能是2，3-二甲基戊烷，D

错误。√1234567891011121314155.

分子式为C4H8Cl2的有机物共有（不含立体异构）（

）A.7种B.8种C.9种D.10种解析：

判断分子式为C4H8Cl2的有机物和种类数可以采取“定一移一”

法：

、

、

，共有9种。√1234567891011121314156.

（2022·重庆高考6题）关于M的说法正确的是（

）A.

分子式为C12H16O6B.

含三个手性碳原子C.

所有氧原子共平面D.

与（CH3）2C

O互为同系物√123456789101112131415

1234567891011121314157.

不考虑立体异构，下列正确的是（

）A.C5H10有4种非环状的同分异构体B.

环戊二烯（

）与等物质的量的H2加成，产物有2种C.

与2，3-二甲基戊烷互为同分异构体的有机化合物有8种D.

和

是丁醇的两种同分异构体√123456789101112131415解析：

C5H10非环状的同分异构体即考虑：CH3CH2CH2CH2CH3、

CH3CH2CH（CH3）2中放入一个碳碳双键，分别有2种和3种，即共有5种，

A错误；环戊二烯与等物质的量的H2加成，不管是1，2-加成还是1，4加成

均得到相同的产物，即

一种，B错误；与2，3-二甲基戊烷

即

互为同分异构体的有机化合物有：

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH（CH3）CH2CH3、123456789101112131415CH3CH2CH2CH2CH（CH3）2、CH（CH2CH3）3、CH3CH2C（CH3）2CH2CH3、CH3CH2CH2C（CH3）3、（CH3）2CHCH2CH（CH3）2和（CH3）3CCH（CH3）2，共8种，C正

确；

和

是同一种物质，即为2-丁醇，D错误。1234567891011121314158.

下列说法正确的是（

）A.

丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上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√123456789101112131415

1234567891011121314159.

化合物M可用于油漆、颜料、涂料工业，其结构如图。下列关于该物质

的说法正确的是（

）A.

分子式为C14H10O3B.

分子中碳的杂化方式有2种C.

分子中含有4种官能团D.

苯环上的一氯代物有5种解析：

由结构简式可知M的分子式为C14H12O3，A错误；分子中含有饱

和碳原子、双键碳原子及苯环上的碳原子，碳原子的杂化方式有2种，即

sp3、sp2杂化，B正确；M分子中含羟基、酮羰基、醚键三种官能团，C错

误；该物质含两个苯环，其苯环上的一氯代物共6种，D错误。√12345678910111213141510.

分子式为C6H12O且含有“—CHO”的同分异构体共有（不考虑立体异

构）（

）A.6种B.8种C.4种D.10种解析：

含有醛基，分子式为C6H12O的同分异构体有8种。√12345678910111213141511.

某有机物（M）的结构如图所示。关于该有机物，下列叙述错误的是

（

）MA.

分子中含4种官能团B.

分子中所有碳原子可能在同一平面上C.

可发生氧化反应、水解反应D.

与

互为同分异构体√123456789101112131415解析：

M分子中含有醛基、碳碳双键、羟基、酯基4种官能团，A正

确；M分子中含有碳骨架

，所有的碳原子不可能共平面，B错误；M

分子中含碳碳双键和醛基等，可发生氧化反应，含酯基，可发生水解反

应，C正确；M与对苯二乙酸的分子式均为C10H10O4，二者互为同分异构

体，D正确。12345678910111213141512.

（2022·河北高考5题改编）在EY沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成

二异丙基萘M和N。

＋

M

N下列说法正确的是（

）A.M和N互为同系物B.M分子中最多有12个碳原子共平面C.N的一溴代物有4种D.

萘的二溴代物有10种√123456789101112131415解析：

由题中信息可知，M和N均属于二异丙基萘，两者分子式相同，

但是结构不同，故两者互为同分异构体，不互为同系物，A不正确；萘分

子中的10个碳原子是共面的，由于单键可以旋转，异丙基中最多可以有2

个碳原子与苯环共面，因此，M分子中最多有14个碳原子共平面，B不正

确；N分子中有5种处于不同化学环境的H原子，因此其一溴代物有5种，C

不正确；萘分子中有8个H，但是只有两种处于不同化学环境的H原子（分

别用α、β表示，其分别有4个），根据定一移一法可知，若先取代α，则取

代另一个H的位置有7种；然后先取代1个β，再取代另一个H的位置，有3

种，因此，萘的二溴代物共有10种，D正确。123456789101112131415二、非选择题（本题包括3小题）13.

按要求回答下列问题：（1）曲酸是一种非常有潜力的食品添加剂，结构简式

为

，其所含有的含氧官能团有

⁠

（写出符合条件官能团的名称）。解析：由结构简式可知，曲酸的含氧官能团有羟基、酮羰基、醚键。羟基、酮羰基、醚键123456789101112131415（2）下列各组物质中属于同系物的是

，互为同分异构体的

是

。（填序号）①CH3CH2OH和CH3OCH3②①②C（CH3）4和C4H10③

和

④35Cl和37Cl123456789101112131415解析：①CH3CH2OH和CH3OCH3的分子式相同，结构不同，互为同

分异构体；②C（CH3）4和C4H10是结构相似，分子组成相差1个CH2原子团

的烷烃，互为同系物；③

和

的分

子式相同，结构相同，是同种物质；④35Cl和37Cl的质子数相同、中子数不

同，互为同位素；则4组物质中属于同系物的是②，互为同分异构体的是①。123456789101112131415（3）芳香烃C9H10中存在顺反异构的有机物，其顺式结构简式

为

。解析：芳香烃C9H10存在顺反异构，则该芳香烃分子中含有碳碳双

键，其顺式结构简式为

。123456789101112131415（4）10个碳原子以下一氯代物只有1种的烷烃有4种，写出相对分子质量

最大的烷烃的结构简式：

。解析：10个碳原子以下一氯代物只有1种的烷烃为甲烷、乙烷、2，2-

二甲基丙烷和2，2，3，3-四甲基丁烷，其中结构简式为

的

2，2，3，3-四甲基丁烷的相对分子质量最大。123456789101112131415（5）某有机物的结构如图所示：

，它的同分异构体中属于

芳香酮的有

种，属于芳香醛的有

种。514

123456789101112131415解析：

的同分异构体属于芳香酮，说明其同分异构体

分子含有苯环和酮羰基，可能的结构

为

、

、

、

、

，共有5

种；

的同分异构体属于芳香醛，说明其同分异构体分子含

有苯环和醛基，同分异构的结构可以视作醛基取代了乙苯、邻二甲苯、间

二甲苯、对二甲苯分子中的氢原子，种数分别为5、3、4、2，共有14种。12345678910111213141514.

按照要求完成下列填空：（1）下列几组物质中，互为同系物的是

，互为同分异构体的

是

。（填序号）①氯气和液氯

②D和T③CH3C