高中化学练习：有机物的组成与结构

微专题一有机物的组成与结构

一、同分异构体

1.同分异构体的书写顺序

(1)首先考虑官能比异构,符合同一分子式可能有哪儿类不同的有机

物，确定先写哪一类有机物。

⑵在确定同一类具有相同官能团有机物的同分异构体时，应先考虑

碳架异构。

⑶在同一官能团的基础上，再考虑位置异构。

［典型例题1］按要求写出下列物质的同分异构体。

(1)写出与HC三C—CH?—CH,互为同分异构体的链状煌的结构简式：

(2)分子式与苯丙氨酸［C6H5—CH2—CH(N%)-COOII］相同,且满足下列

两个条件的有机物的结构简式有o

①苯环上有两个取代基②硝基直接连在苯环上

解析：(1)符合要求的碳架结构只有c—C—C—C,根据官能团位置异

构可知符合要求的有H3C—C=C—CH3,官能团异构有H,C=CH—CH=

CH2O

⑵解此题首先要明确相同碳原子数的氨基酸和硝基化合物属于官能

团异构。当苯环上连有1个硝基以后，余下的取代基只能是正丙基、

异丙基两种，再考虑苯环上的二取代物本身有邻、间、对3种位置关

系O

答案：⑴FLC—C三c—CH3、H2C=CH—CH=CH2

NO2NO2

⑵O-CH2cHzc丛、QLCH2cH2cH3、CH3CH2CH2-^Q^NO2^

NO2

INO?

iCH3CH3—CH-^J-NO2

CH3、CJLCH—CH3>CH3

II

—CH-C-

［跟踪训练1］烷烧分子可看作由一c%、一CH?一、I和I等基团

组成。

(1)如果某烷烧分子中同时存在这4种基团,所含碳原子数又最少,则

该嫌分子应含个碳原子,其结构简式可能为、

或O

⑵上述有机化合物与氯气在光照条件下发生取代反应,这些同分异

构体中，一氯代物有4种同分异构体的是_(填结构简式)。

_1_

解析：(1)—CH2一只能连接2个碳原子,不能连接氢原子「厂只能连

I

接4个碳原子,不能连接氢原子;二口只能连接3个碳原子,不能连接

CH

I3

CH3—C—CH—CH2—CH3

氢原子。所以有CH3CH3、

CH3CH3

CH3—C—CH2—CH—CH3CH3—CH—C—CH2—CH3

CH3CH3、CH3cH3，共3种结构。

CH3

CH3—c—CH2—CH—CH3

(2)CH3CH,中含有4种不同类型的氢原子,故发生取代

反应生成的一氯代物有4种,而另外2种同分异构体形成的一氯代物

均有5种同分异构体。

CH3

CH3—C—CH—CH2—CH3

答案：(1)8CH3CH3

CH3

CH3—c—CH2—CH—CH3

CH3CH3

CII3

I

CH3—CH—c—CH2—CH3

CH3CH3

CH3

CH3—c—CH2—CH—CH3

(2)CH3CH}

2.同分异构体数目的确定

(1)用烷基的异构推断。

常见的烷基有甲基(—CH：)、乙基(—CH2cH3)、丙基(—C3H7)、丁基(一

CM),其中甲基、乙基无同分异构体,丙基有两种同分异构体,丁基有

四种同分异构体。判断只有一个官能团的有机物的同分异构体的个数

时,根据烷基的同分异构体数判断较为快捷。如判断丁醇的同分异构

体时，根据组成，丁醇可写成C凡一0H,由于一C凡有四种同分异构体,

故丁醇也有四种同分异构体。

(2)由不同类型的氢原子推断。

碳链中有几种不同的氢原子(空间位置等效)，其一元取代物就有几种

同分异构体。

一般判断原则：

①同一种碳原子上的氢原子是等效的。

②处于对称位置上的氢原子是等效的。

如（CH：）2CHCH2cH2cH3中有5种互不等效的氢原子,其一元取代物就有5

种同分异构体。（CH3cH2）2CHCH中有4种互不等效的氢原

子，（CHjCHCH（CHj中有2种互不等效的氢原子,其一元取代物的同

分异构体数目也就分别是4种和2利%

⑶用结构置换法推断。

如一个碳碳双键可以用单键环替换;碳氧双键可以用碳碳双键替换并

将氧原子移到别处;又如碳碳三键相当于两个碳碳双键，也相当于两

个单键环。故CH*的同分异构体可以是苯乙烯（CH-CH。，也可以是

问），还可以是0QH“

立方烷（

⑷用侧链重组法推断。

芳香族化合物的同分异构体,主要是侧链的异构,判断时应抓住侧链

的变化。解题的思路可以先考虑一个支链异构，再考虑两个支链、三

^y-coocHs

个支链等多个支链的异构,如判断U属于芳香族化合物（不

0

含其他环状结构）且分子内含有“‘一0-”结构的同分异构体。

先考虑支链一COOQb的异构情况,通常有酯和竣酸两类物质。属于酯

类物质的可写出两种结构HCOOCH——00CCH3,属于竣酸类的可写出

一种结构一CHzCOOH,因此含一个支链的同分异构体有3种,分别为

Qf^VOOCCHaCH2COOH

HCOOCH2-M、MU。

然后考虑两个支链异构情况,有两种类型:HCOO—与一CH,、-COOH与

一CH,,分别存在邻、间、对三种位置异构，因此含两个支链的同分异

HCOO-O八

构体有CH3>HCOO-CLCH3.

COOHHC—COOHCOOH

31

HCOO-M、M-CH3、U、H3C-M，所以

<V-COOCH

M有39种属于芳香族化合物（不含其他环状结构）且分子内

（）

含有“」一O-”结构的同分异构体。

⑸由对称法则推断。

结构对称的有机物，可通过寻找对称轴的方法来快速判断同分异构体。

如判断慈（OCO）的一滨取代物的同分异构体,应先找到对称轴,再

判断就比较简单,不难看出意有两条对称轴。如图：

①②③

因此只要考虑一个象限内的异构情况就行，可见意的一漠取代物的同

分异构体有3种,分别是

&0、0&、Br

OOOo若要确定环状有机物的三元取代物

的同分异构体数目时，可采用定位移动法（即“定二移一法”

［典型例题2］下列说法正确的是（）

A.的一澳代物有5种

B.分子式是C.HoOz且属于竣酸的结构有5种

C.分子式是C.HloO且属于醇的结构有2种

D.C5H12的同分异构体有4种

解析：由结构可知含5种H,则其一澳代物有5种,A正确;分子式是

C5HWO2且属于竣酸的结构，可看作丁基与一COOH相连,丁基有4种,则

满足条件的结构有4种,B错误;分子式是GH.oO且属于醇的结构，可

看作一0H取代丁烷上的一H,丁烷有正丁烷和异丁烷两种同分异构体,

故满足条件的结构有4种,C错误;GJ兀只有碳架异构，则有止戊烷、异

戊烷、新戊烷3种,D错误。

答案:A

［跟踪训练2］分子式为C凡0的有机物中含有苯环和羟基的有

(B)

A.3种B.4种

C.5种D.6种

解析:分子式为GHQ的有机物中含有苯环和羟基的醇类有1种,酚类

有3种，共4种，故选B。

［跟踪训练3］二嗯英是一种无色、无味的脂溶性物质。其毒性非常

大，有“世纪之毒”之称。自然界中的微生物和水解作用对二嗯英的

分子结构影响较小,因此,环境中的二嗯英艰难自然降解消除。常见的

二嗯英可由如下物质取代得到。

oCo

（i）Q》oO的一氯代物有种。

（2）的二氯代物有种o

⑶的三氯代物有16种,则五氯代物有种。

解析：有两种不同化学环境的氢原子,故其一氯代物有两

种。

⑵有两种不同化学环境的氢原子,先固定一个氯原子在1号

碳原子上(口)0),再移动另外一个氯原子,得7种结构;若固定一

个氯原子在2号碳原子上(200©),得3种不重复的结构；因此该有

机物的二氯代物共有10种。

⑶利用替代法解答。该有机物的三氯代物有16种,则其五氯代物也

有16种。

答案：(1)两(2)10(3)16

二、有机物分子式、结构式的确定

1,有机物的分子式的确定方法

(1)直接由相对分子质量用商余法确定煌的分子式。

用烽的相对分子质量除以碳原子的相对原子质量12,所得商就是燃分

子中所含碳原子的最大值,余数则为所含氢原子的最小值。

⑵根据有机物结构简式、键线式或结构模型等确定分子式。

(3)物质的量关系法：由密度或其他条件一求摩尔质量一求1mol分子

中所含各元素原子的物质的量一求分子式。

(4)化学方程式法(代数法):利用化学方程式及题干要求一列方程组

一求解未知数值一求分子式。

(5)通式法:依据题干要求或物质性质一确定类别及组成通式一相对

分子质量,n值分子式。

2.确定有机物结构式基本步骤及策略

(1)通过元素分析法,只能求得有机物的实验式,再测得有机物的相对

分子质量,可确定有机物的分子式。

(2)某些特殊组成的实验式不必测知其相对分子质量,可根据其组成

特点确定其分子式。如实验式C&-分子式C2H6(H原子饱和)；实验式

嘱0->C2HA(乙二醇,H原子饱和)。

⑶分子可能存在不同结构时，需根据物质的特殊性质，通过定性或定

量实验来确定其结构式。

［典型例题3］胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习

小组对其分子组成及结构的研究中发现:A的相对分子质量不超过

150;A中C、。的质量分数分别为w(C)=8中60%,w(0)=11.94%,完全燃

烧后产物只有CO?和H20O根据以上信息，填写下列内容。

(DA的摩尔质量为o

⑵光谱分析发现A中不含甲基(一。七),苯环上的一氯取代物只有两

种。A的结构简式为o

解析：(1)由题意知胡椒酚A中至少含有一个氧原子,设氧原子数为

n,A的摩尔质量M二:6：：g/mol,由于MW150g/mol,可知n只能取1,

1.X•V—*

解得M^134g/moLA中含有碳原子数为反噜变七9,氢原子数为

134X(l-80.60%-11.94%)^10>因此4的化学式为C9H100.

⑵胡椒酚A苯环上的一氯取代物只有两种，则A中一0H在燃基一

C3H5的对位上,结合A中不含甲基(一CH。，则崎基为一CH2CH.CH2,故

胡椒酚A的结构简式为H°^O^CH2CH-CH，

答案：(1)134g/mol

⑵2cH=CHz

［跟踪训练4］质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等物理方法已成为研

究有机化合物的重要组成部分。

⑴下列物质中，其核磁共振氢谱中只有一组峰的是（填字

母）。

A.CH3cH3B.CH3COOH

C.CH3COOCH3D.CH3OCH3

⑵化合物A和B的分子式都是C2H.Br2,A的核磁共振氢谱图如图所示。

则A的结构简式为,预测B的核磁共振氢谱上应该

有组峰（信号）。

1234d/ppm

⑶化合物C中各原子数目比为N（C）：N（H）：N（O"1：2：1,对化合

物C进行质谱分析可得到如图所示的质谱图,可得出其分子式

为。若对其进行红外光谱分析，可得出其官能团为

（写名称）。确定化合物C的官能团时,你认为（填“有”或“没

有”）必要进行红外光谱分析。

1

00-1

如

达

数

卅60H3I0

灵523

受-

406-

20-

-

-

102030

质荷比（符号已略去）

答案：⑴AD(2)BrCH2CH2Br两

（3）CH20醛基没有

课时强化练（二）有机物的组成与结构

选题表

考查点基础题组能力题组

同分异构体26,8

有机物分子式的确定3

有机物结构式的确定1,47

综合应用59

基础题组

1.有机物R的核磁共振氢谱图如图所示。则有机物R的结构简式为

(C)

朝

ss与

会

A.CLCH2cH3B.HOCH2cH20H

C.CH3cHsH)CII3D.HOOCCH2cH2COOH

2.下列各组物质互为同分异构体的是（D）

A.32s与33S

B.CH3CH2CH3与CH3cH2fHCH3

CH3

C.O2与03

D.乙醇和二甲醴（CHL0—CHJ

3.验证某有机物是否属于烧，应完成的实验内容是（D）

A.只测定它的C、H原子个数比

B.只要证明它完全燃烧后产物只有1120和C02

C.只测定其燃烧产物中H20与CO2的物质的量的比值

D.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO?和H20的质量

4.已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示。下列说法中

错误的是（D）

波数/cm“

兴

H舜

殿

543a21

未知物A的核磁共振氢谱

A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键

B.由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子

C.仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数

D.若A的化学式为C2H(0,则其结构简式为CH3—0—CH3

解析:若A为CH：-0-CH3,则无0—H,与所给红外光谱图不符,且其核

磁共振氢谱图应只有1组峰,与所给核磁共振氢谱图不符，故D项不

止确。

5.根据研究有机物的步骤和方法填空。

(D测得A的蒸气密度是相同状况下甲烷的4.375倍。则A的相对分

子质量为o

(2)将5.6gA在足量氧气中燃烧,并将产物依次通过浓硫酸和碱石灰,

分别增重7.2g和17.6go

则A的实验式为;A的分子式为o

(3)将A通入溟水,溟水褪色，说明A属于,若不褪色,

贝！JA属于o

(4)A的核磁共振氢谱如图：

543210

d

综上所述,A的结构简式为o

解析：⑵由A的燃烧反应知，5.6gA含m(C)=17.6gX*4.8g,

44

m(H)=7.2gX*0.8g,确定该有机物只含碳、氢两种元素，实验式为

18

CH2,设分子式为(CH2)n,则12n+2n=70,解得n=5,分子式为CM。。(3)符

合分子式为CM。的有烯煌和环烷煌,若能使滨水褪色,则为烯煌,若不

能,则为环烷烧。（4）核磁共振氢谱图中共有4组吸收峰，吸收峰面积

之比为1：1：2：6,则A的结构简式为CKfHCH-CHz。

CH3

答案：（1）70（2）CHzC5H10（3）烯燃环烷烽（4）CKfHCH=CHz

CH3

能力题组

6.如图是几种常见高度对称烷烧的分子碳架结构,这三种烷烧的一氯

取代产物的同分异构体数目分别是（B）

公宜的

正四面体烷立方烷金刚烷

A.1种，1种，1种B.1种，1种,2种

C.2种,3种,6种D.2种,3种,8种

7.将6.8gX完全燃烧生成3.6gH20和8.96L（标准状况）CO?。X的

核磁共振氢谱有4组峰且面积之比为3：2：2：1°X分子中只含一个

苯环且苯环上只有一个取代基,其质谱图、核磁共振氢谱与红外光谱

如图所示。关于X的下列叙述正确的是（C）

.

5

WI

卅

安

更15

.

质荷比

中1001

50-1

制/

H

力

烟

C—

A.化合物X的摩尔质量为136

B.化合物X分子中含有官能团的名称为酸键、默基

C.符合题中X分子结构特征的有机物有1种

D.X分子中所有的原子在同一个平面上

解析：由X的质谱图可知,X的相对分子质量为136,故A错误;6.8gX

完全燃烧生成3.6gH20和8.96完标准状况成则n(H20)=0.2mol,

n(C02)=0.4mol,m(C)=4.8g,m(H)=0.4g,则m(0)=1.6g,n(0)=0.1mol,

n(C)：n(H):n(0)=4：4：1,又X的相对分子质量为136,所以X的

分子式为CNOz,由红外光谱图知,X含有苯环，占.6个C原子,还含有

C=0、C—0—C、c—H,存在的是酯基不是酸键、锻基，故B

错误;X符合下列条件①属于酯类,说明含有酯基，②分子中只含一个

()

苯环且苯环上只有一个取代基,其结构简式为0ri_gcH3,所以符

合结构特征的有机物有1种,故C正确；由以上分析可知X的结构简式

()

为，甲基上的所有原子不能在同一平面，故D错误。

O—CH3

8.经测定,某有机化合物分子中含2个一CH,、2个一CU一、1个了1

1个一Cl的同分异构体数目为（B）

A.3种B.4种

C.5种D.6种

解析:2个一CH?一、1个一，H三个基团要互相连接，有2种连接形式

—CH2—CH2—CH>CH2一。若为一CH2—CH2—iH_，?个一CH3、

1个一Cl共有2种连接方式，同分异构体有2种；若为YHz―iH—CHz—，

2个一CH3、1个一C1共有2种连接方式,同分异构体有2种,所以该有

机化合物的同分异构体共有4种。

9.（2022•湖南高二联考）借助李比希法和现代科学仪器可以确定分

子结构。某化学实验小组利用如图所示的装置测定某有机化合物X的

组成及结构,取6.72gX与足量氧气充分燃烧,实验结束后，高氯酸镁

的质量增加8.64g,碱石棉的质量增加21.12go

盛装x的钳舟氧，铜//0

JUr高氯酸镁//八擎

巴吸收水）1----J施

⑴根据实验数据,可确定有机化合物x中（填“含”或“不含”）

氧元素,X的实验式为O

（2）X的质谱图如图所示,则X的相对分子质量为,分子式

为。

100-

求

、

超

卅60

要

更

20-

0-ILp"””U““甲“““”

102030405060708090100

质荷比

⑶通过核磁共振氢谱仪测得X的核磁共振氢谱图中只有1组峰，则X

可能的结构简式为___________________________________________

(4)若有机化合物X不能使酸性高锌酸钾溶液褪色,则下列说法正确

的是(填字母)。

A.X属于芳香煌

B.X的二氯取代物有3种

C.X分子中所有碳原子不可能共平面

D.0.1molX含有的。键的数目为L8M

(5)X的同分异构体(不考虑立体异构)中能满足下列条件的有种,

其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为3：2：1的是

(写结构简式)。

①能使澳水因发生反应而褪色

②碳骨架主链上的碳原子数不小于5

解析：(l)n(H)=2n(H20)=2><：64g96mol)氢元素质量为

18g/mol

2112g

0.96molX1g/mol=0.96g,n(C)=n(C02)~-=0.48mol,碳元素

44g/mol

质量为0.48molX12g/mol=5.76g,m(H)+m(C)=0.96g+5.76g=6.72g,