2017-2018学年高二化学三维设计浙江专版选修5学案：专题2 第1单元 有机化合物的结构

第一单元有机化合物的结构 第一课时　碳原子的成键特点　有机物结构的表示方法
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[选考要求]
1．有机物中碳原子的成键特点(a)
2．甲烷、乙烯和乙炔的组成、结构和空间构型(b)
3．结构式、结构简式和键线式(b)
　 1.碳原子可以形成四个共价键，碳与碳之间可以是单键、双键或叁键，还可以成环。
2．甲烷是正四面体分子，乙烯是平面形分子，乙炔是直线形分子。
3．碳原子以单键方式成键的称为饱和碳原子，若以双键或叁键成键的称为不饱和碳原子。
4．结构式是指将有机物中原子间的化学键全部用短线表示出来。
5．结构简式是指省略了有机物中能省的化学键而表示出来的式子。
6．键线式只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团，图式中的每个拐点和终点均表示一个碳原子。
1．碳原子的成键特点
(1)成键数目多：有机物中碳原子可以与其他原子形成4个共价键。如果少于四根键或是多于四根键均是不成立的。【21教育】
(2)成键方式多：碳原子之间可以形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳叁键，碳原子与氢原子之间只能形成碳氢单键，碳原子与氧原子之间可以形成碳氧单键或碳氧双键。
(3)骨架形式多：多个碳原子可以形成碳链，也可以形成碳环。
(4)碳原子的排列方式、连接顺序不同，导致有机物存在大量的同分异构体。
2．碳的成键方式与分子的空间结构
(1)单键：碳原子能与其他四个原子形成四面体结构。
(2)双键：形成该双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一个平面上。
(3)叁键：形成该叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一条直线上。
(4)饱和碳原子与不饱和碳原子：仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子，以双键或叁键方式成键的碳原子称为不饱和碳原子。
　　 3.典型分子的结构比较
有机物
甲烷
乙烯
乙炔
苯
分子式
CH4
C2H4
C2H2
C6H6
实验式
CH4
CH2
CH
CH
结构式
结构简式
CH4
CH2===CH2
CH≡CH
电子式
球棍模型
比例模型
空间构型
正四面体形
平面形
直线形
平面形
[特别提醒]
(1)有机物的构成可以是由一些小的基团组合而成，如甲基就是甲烷变形而来。碳碳双键就是乙烯的基团。碳碳叁键就是乙炔的基团。苯环与苯的结构相似。
(2)有机物中的单键可以旋转，而双键不可以旋转。
1．下列说法正确的是(　　)
A．碳原子的最外层有4个电子，故只能形成4条单键
B．破坏碳碳双键和叁键所需要的能量分别是破坏碳碳单键所需能量的2倍和3倍
C．CH3—CH3中只存在共价键
D．乙醇和乙酸中均含有羟基(—OH)，故二者性质相同
解析：选C　碳原子最外层有4个电子，但在成键时可形成单键、双键或叁键，A错；双键和叁键的键能与单键键能之间无直接的倍数关系，B错；乙醇和乙酸中均含有羟基，但与羟基相连的原子团不同，故二者性质不同，D错；在乙烷中只存在碳碳单键和碳氢单键，都属于共价键，故C正确。21cnjy.com
2．(2016·东阳中学期末考试)下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的是(　　)
A．乙烷　　　B．甲苯　　　C．氟苯　　　D．丙炔
解析：选C　甲烷是正四面体结构，乙烯是平面结构，乙炔是直线结构，苯是平面正六边形，A.乙烷中可以看作是两个甲烷分子的取代，所有原子不在同一个平面，故错误；B.甲苯中—CH3不在同一个平面，故错误；C.氟取代苯上的氢原子，在同一个平面上，故正确；D.丙炔中—CH3所有原子不在同一个平面上，故错误。【21·世纪·教育·网】
3．已知某有机物分子结构为
有关该分子下列说法正确的是(　　)
A．分子中甲基(—CH3)上的氢原子有可能都与苯环共平面
B．—CHF2基团中两个F原子可能同时与双键共平面
C．最多有18个原子共平面
D．分子中至多有6个碳原子共线
解析：选D　按照结构特点，简单表示其空间结构如图所示。
由图形可以看到，与叁键碳原子直接相连的原子在同一条直线l上，与苯环直接相连的原子在平面N中，与双键碳直接相连的原子在平面M中。直线l一定在平面N中，由于碳碳单键的旋转，甲基上3个氢只可能有一个在这个平面内。—CHF2基团中的两个氟原子和一个氢原子，最多只有一个在双键决定的平面M中，故A错，B错；平面M和平面N一定共用两个碳原子，可以通过旋转碳碳单键，使两平面重合，此时仍有—CHF2中的两个原子和—CH3中的两个氢原子不在这个平面内，故最多有20个原子在M、N重叠的平面上，C错；要使苯环外的碳原子共直线，必须使双键部分键角为180°，但烯烃中键角为120°，所以苯环以外的碳不可能共直线，故至多有6个碳原子共线，D正确。
表示有机物结构的八种化学用语
化学用语
以乙醇为例
说明或备注
化学式
(分子式)
C2H6O
化学式即为分子式。反映出分子中原子的种类和数目。
最简式
(实验式)
C2H6O
最简式即为实验式。表示物质中各元素原子最简整数比的式子。当最简式中C、H原子个数满足烷烃通式，最简式也为化学式。
电子式
用原子最外层电子表示成键情况的式子。
结构式
完整地表示出有机物中每个原子的成键情况，但书写比较复杂。
结构简式
CH3CH2OH
将结构式中的单键省略，着重突出有机物中的官能团。
键线式
OH
省略碳、氢原子，图中每个拐点和终点均表示一个碳原子。但要注意，官能团不能省略，如等。
球棍模型
小球代表原子，短棍表示共价键。要注意“球”的相对大小。
比例模型
表示各原子的相对大小和结合顺序，中间没有“棍”。
1．(2016·永康期中考试)下面各种结构都是表示乙醇分子的，其中不正确的是(　　)
A．　　　　　 B．CH3CH2OH
C． D．C2H5OH
解析：选A　A是键线式，但它的分子式为C3H8O，不是乙醇的结构，B、D是乙醇的结构简式，C是乙醇的结构式。21世纪教育网
2．下列有关表达错误的是(　　)
A．COCl2分子的结构式：
B．异戊烷的球棍模型：
C．—CH3的电子式：
D．乙醛的结构简式：CH3COH
解析：选D　醛基的结构简式应为—CHO。
[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下列有关化学用语使用正确的是(　　)
A．丙烯的结构简式：C3H6
B．硝基苯的结构简式：
C．CO2分子比例模型：
D．甲烷的结构简式：CH4
解析：选D　A项，烯烃的碳碳双键不能省，错；B项，左侧的硝基，应该是N原子与苯环相连，错；C项，C原子半径应比O原子半径大，故中间的球应大些，错。
2．下列化学用语书写正确的是(　　)
A．甲烷的电子式：
B．丙烯的键线式：
C．乙烯的结构简式：CH2CH2
D．乙醇的结构式：
解析：选A　B项，键线式表示有机物分子中有4个碳原子；C项，乙烯的结构简式中的碳碳双键不能省略；D项，表示的是甲醚。21*cnjy*com
3．目前已知化合物中数量、种类最多的是ⅣA族碳的化合物(有机化合物)，下列有关其原因的叙述中不正确的是(　　)
A．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键
B．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键
C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和叁键
D．多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环，且链、环之间又可以相互结合
解析：选B　碳元素的原子最外层有4个电子，既不易失电子也不易得电子，故碳原子性质并不活泼，常温下比较稳定，B选项错误。
4．下列有机物中，所有的碳原子不可能都共面的是(　　)
A．　　 B．
C． D．
解析：选A　选项A相当于甲烷分子中的4个氢原子被甲基取代，所有的碳原子不可能共面；B项可视为乙烯分子中的4个氢原子被甲基取代，所有的碳原子共面；C项可视为苯环上的两个氢原子被甲基取代，所有的碳原子共面；D项中含有一个苯环和一个碳碳双键，通过碳碳单键相连，两个平面可能重合。
5．写出下列有机物的键线式所表示的物质的分子式。
(1)________；
(2)________；
(3)________。
解析：键线式中的终点、拐点均代表一个碳原子，单线、双线分别代表两原子间以单键、双键结合，然后按照各原子的价电子数写出氢原子数即可。
答案：(1)C6H12　(2)C7H12　(3)C5H4O2
1．用表示的有机化合物的结构简式为(　　)
A．CH2—CHCH—CHCH3
B．CH3CH===CHCH===CH2
C．CH3CHCHCHCH2
D．CH3CH2CH2CH2CH3
解析：选B　结构简式中的碳碳双键不能省略。
2．下列对于有机物的结构简式、键线式书写错误的是(　　)
A．丁烯的结构简式：CH2===CHCH2CH3
B．丙炔的结构简式：CH≡C—CH3
C．CH3CH===CHCH3的键线式为
D．乙醇的结构简式：CH3CH2HO或HOCH3CH2
解析：选D　D项，乙醇的结构简式可以写成CH3CH2OH或HOCH2CH3，错误。
3．图中●表示碳原子，○表示氢原子，表示氧原子。下列叙述不正确的是(　　)
A．甲、乙两物质的分子式分别为C3H6O3、C2H6O2
B．甲、乙两物质都能和活泼金属钠反应放出H2
C．甲可以在一定条件下和乙反应生成酯
D．甲、乙都含有羧基
解析：选A　A项，乙物质分子式为C2H4O2，错误；甲、乙两物质中均含有羧基，可以与钠反应放出H2，也可以发生酯化反应，B、C、D项均正确。【21cnj*y.co*m】
4．分子式为C5H7Cl的有机物，其结构不可能是(　　)
A．只含有一个双键的直链有机物
B．含有两个双键的直链有机物
C．含有一个双键的环状有机物
D．含有一个叁键的直链有机物
解析：选A　C5H7Cl可看作是C5H8的一氯取代产物。C5H8比C5H12少4个H原子，故该化合物可能是含有2个双键的链状、一个叁键的链状、一个双键的环状分子。
5．下列各式属于结构式，且含有不饱和碳原子的是(　　)
A．　　　　　　 B．C5H12O
C． D．
解析：选D　A属于键线式；B属于分子式；C属于电子式；D属于结构式且含有碳碳双键。
6．一种固态烃的分子式为C12H12，经测定分子中无环状结构，由此推测该烃分子中最多含有碳碳双键的数目为(　　)
A．6 B．7
C．10 D．14
解析：选B　分子中每有一个双键就比对应的烷烃少两个氢原子，C12H12比对应的烷烃C12H26少14个氢原子且分子中无环状结构，所以最多有7个双键。
7.甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子，对该分子的描述不正确的是(　　)
A．分子式为C25H20
B．该化合物呈四面体型结构
C．该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面
D．分子中所有原子一定处于同一平面
解析：选D　烃分子中氢原子被其他原子取代后，其空间位点不变，由于甲烷分子中的四个氢原子位于正四面体的四个顶点上，当4个氢原子全部被苯基取代后，苯基就排在正四面体的四个顶点上，故该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面。
8．某共价化合物含C、H、N三种元素，分子内有4个N原子，且4个N原子排列成空间的四面体(如白磷分子结构)，每2个N原子之间都有一个C原子，分子内无碳碳单键和碳碳双键，则该化合物分子式为(　　)
A．C4H8N4 B．C6H12N4
C．C6H10N4 D．C4H10N4
解析：选B　每个N—N中插入一个C原子，故C原子个数为6，每个N原子形成三个共价键已达饱和，不能再结合H原子，每个C原子还可结合2个H原子，H原子个数为6×2＝12，故分子式为C6H12N4。
9．根据下列物质的键线式，写出其对应的分子式及结构简式：
(1) ________________________________________________________________________；
(2) __________________________________________________________________；
(3)　
________________________________________________________________。
解析：键线式的拐点和端点均表示碳原子，短线代表化学键，不足四键的碳原子上应连有H原子。
答案：(1)C5H8，
(2)C6H12O2，
(3)C8H8，
10.某有机化合物结构如下，分析其结构并完成下列问题。
(1)写出其分子式__________。
(2)其中含有__________个不饱和碳原子。
(3)分子中的饱和碳原子有__________个；一定与苯环处于同一平面的碳原子有__________个(不包括苯环碳原子)。
解析：(1)根据结构简式，可以确定出分子式；(2)碳碳双键、碳碳叁键、碳氧双键均为不饱和碳原子；(3)碳原子形成的是单键的，为饱和碳原子；与苯环直接相连的碳原子一定位于苯环平面，碳碳叁键在一直线上，肯定也位于苯环平面。
答案：(1)C16H16O5　(2)12　(3)4　4
1．大气污染物氟利昂-12的化学式是CF2Cl2，下面关于氟利昂-12的说法正确的是(　　)
A．没有固定的熔、沸点
B．分子中的碳原子是饱和的
C．具有正四面体的空间结构
D．有2种结构
解析：选B　由分子式知氟利昂-12中1个碳原子与4个原子相连，B正确；由于C—Cl键与C—F键不同，CF2Cl2不是正四面体结构，C错误；由CH4知CF2Cl2只有一种结构，D错误。
2．下列有关化学用语正确的是(　　)
A．乙炔的电子式：
B．苯的结构简式：C6H6
C．乙醛的实验式：CH2O
D． 的分子式为C12H14O3
解析：选D　A项，乙炔分子中两个碳原子之间为叁键，共有三对共用电子对，错误；B项，苯的结构简式为，错误；C项，乙醛的实验式为C2H4O，错误。
3．某烃的结构简式为，分子中处于四面体结构中心的碳原子数为a，一定在同一平面内的碳原子数为b，一定在同一直线上的碳原子数为c，则a、b、c依次为(　　)
A．4、5、3 B．4、6、3
C．2、4、5 D．4、4、6
解析：选B　只形成共价单键的碳原子位于四面体结构的中心；碳碳双键碳原子及与其相连碳原子在同一平面内；碳碳叁键碳原子及与其相连碳原子在同一直线上。
4．下列有机分子中，所有的原子不可能处于同一平面的是(　　)
A．CH2===CH—C≡N
B．CH2===CH—CH===CH2
C.
D．CH2===C—CH2—CH===CH2
解析：选D　A选项中—CN(—C≡N碳原子形成的键取向在一直线上)；B选项中—CH===CH2(共面)；C选项中，可看作CH2===CH2分子中四个氢原子中的任一个氢原子被苯基所取代，因而它们都有可能处于同一平面上；D选项分子中—CH2—碳原子与其他4个原子(或原子团)构成四面体形，因此这个分子中的所有原子就不可能处于同一平面上。
5．下列有关叙述正确的是(　　)
A．羟基的电子式：
B． 和 是同一种物质
C．乙烯的结构式为 ，表示出了乙烯分子的空间立体构型
D．降冰片烷的键线式为，可以确定其化学式为C7H14，核磁共振谱中有3个峰
解析：选B　A项，羟基的电子式为，错误；B项，有机物可以通过变形，旋转知，两者为同一种物质，正确；C项，乙烯为平面形，错误；D项，降冰片烷中化学式为C7H12，错误。21-cnjy*com
6．根据碳是四价、氧是二价、氢是一价、氮是三价、氯是一价的原则，下列化学式可能成立的是(　　)
A．C3H8O B．C7H15O
C．C4H8Cl D．C4H8NO
解析：选A　有机化合物是以碳为骨架的化合物，一般氧、氢、氮、卤素、硫等都可以与碳形成共价键，碳原子提供4个价电子，氧、氢、氮、卤素、硫分别提供2个、1个、3个、1个、2个电子形成共价键，碳原子与碳原子之间可以形成共价键，解此类题目可以从甲烷开始，增加1个碳原子可以增加2个氢原子，增加1个氧原子时氢原子数不变，增加1个氮原子氢原子数增加1，卤素相当于氢原子，增加1个卤素原子就减少1个氢原子，故选A。
7．已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，某烃的结构简式如下。下列有关说法正确的是(　　)
A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上
B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
D．分子中所有的原子可能共平面
解析：选C　将题给分子表示为 ，容易看出，两个苯环所在的平面可能重合，而苯环上所连的其他原子均可视为取代了苯分子中的氢原子，因而与苯环共平面，所以该烃中所有的碳原子都可能共平面，但不是所有原子共平面。当连接两苯环的碳碳单键旋转时，两个苯环可能不共面，但由于带“*”的6个碳原子共线，所以至少有11个碳原子处于同一平面上，C正确。
8．CPAE是蜂胶的主要活性成分，其结构简式如下：
下列说法正确的是(　　)
A．CPAE的分子式为C17H8O4
B．1个CPAE的分子中含有7个碳碳双键
C．两个苯环一定位于同一平面
D．核磁共振氢谱吸收峰共有12个
解析：选D　A项，分子式为C17H16O4，错误；B项，苯环中无碳碳双键，错误；C项，两个苯环中间还有若干原子，故不一定位于同一平面，错误。www-2-1-cnjy-com
9．分析下列有机反应过程，并写出相应有机物的结构简式：
(1)已知：
反应中加入的试剂X的分子式为C3H5OCl，X的结构简式为__________________。
(2)已知：
推断出有机物B的结构简式为______________________________________________。
解析：(1)对比反应前后的两种有机物的结构简式知，不相同的结构即为X的组成部分。(2)对比A和C的结构简式，C中多出的C2H5基团应为B与溴乙烷反应而得，则B应为A
中的Cl原子与 对位上的H原子发生取代而得。
答案：(1)　(2)
10．已知某碳氢化合物A的分子中：①有6个碳原子，②每个碳原子都以3个键长相等的单键分别跟其他3个碳原子相连，形成2个90°的碳—碳—碳键角和1个60°的碳—碳—碳键角。根据以上事实判断：
(1)A的化学式是________________。
(2)分子中____________(填“有”或“没有”)碳碳双键。
(3)A的结构可以表示为__________(只要求写出碳架，不需要写出C、H的符号)。
解析：根据题中信息知，平面上为60°的碳—碳—碳键角，在空间为垂直的两条碳碳键，由此确定出A的结构为正三棱柱。
答案：(1)C6H6　(2)没有　(3) (正三棱柱)
第二课时　同分异构体
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[选考要求]
1．同分异构体(碳架异构、官能团类别异构和官能团位置异构)(c)
2．立体异构与生命现象的联系(a)
1.具有相同分子式，不同结构的化合物互称为同分异构体。
2．常见同分异构体类型有碳链异构、位置异构、官能团异构和立体异构，立体异构分为顺反异构和对映异构。
3．烷烃同分异构体书写口诀：
主链由长到短，支链由整到散；
位置由心到边，编排从对到间；
等位不重复挂，挂内不能挂端。
4．烷烃中碳原子数小于等于3的，是不存在同分异构的。丁烷有2种同分异构体，戊烷有3种同分异构体。
1．同分异构现象
(1)概念：分子式相同而结构不同的现象。
(2)产生原因：分子内部原子结合顺序不同、成键方式不同。
(3)同分异构现象在有机物中广泛存在，这是有机化合物种类繁多的原因之一。
2．同分异构体
(1)概念：具有同分异构现象的化合物。
戊烷的同分异构体中，按照沸点由高到低的顺序依次为：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、

(2)性质和特点：具有相同的分子组成，不同的结构和性质。
①同分异构体的分子式虽然相同，但由于其结构不同，故它们的性质往往不同。
②同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。
1．具有相同相对分子质量的两种化合物一定是同分异构体吗？
提示：具有相同相对分子质量的两种化合物不一定是同分异构体，如C3H8O(丙醇)和C2H4O2(乙酸)并不是同分异构体。21·cn·jy·com
2．分子式为C5H10的有机物可以是哪些或哪类物质？
提示：可以是烯烃、环戊烷，也可以是带支链的环丁烷、环丙烷等。
1．烷烃同分异构体的书写
(1)主链由长到短。
(2)支链由散到整，由不同碳到同一碳原子。
(3)支链位置由心到边(一边走，不到端，支链碳数小于挂靠碳离端点位数)。
下面以己烷(C6H14)为例作方法解析(为了简便，在所写结构式中删去了氢原子)：
①将分子中全部碳原子连成直链作为母链。
②从母链的一端取下一个C原子，依次连接在母链中心对称线一侧的各个C原子上，即得到多个带有甲基、主链比母链少一个C原子的异构体骨架。【21教育名师】
③从母链上一端取下两个C原子，使这两个C原子相连(整连)或分开(散连)，依次连在母链所剩下的各个C原子上，得多个带一个乙基或两个甲基、主链比母链少两个C原子的异构体骨架。
故己烷共有五种同分异构体。
2．防止漏写或重写的措施
为了有效避免漏写或重写，提高同分异构体书写速度和准确度，书写要注意有序性、等位性和有机物的不饱和程度的运用。
(1)有序性：由于有机物分子中碳原子数越多，碳原子连接方式越复杂，其同分异构体越多，在书写时必须按照一定顺序书写，否则就会漏写或重写；
(2)等位性：即等同位置，如处于镜面对称位置的碳原子、同一碳原子上的甲基碳原子、同一个碳原子上的氢原子。
1．与CH3CH2CH===CH2互为同分异构体的是(　　)
A．
B．CH2===CH—CH===CH2
C．
D．
解析：选A　CH3CH2CH===CH2和 分子式均为C4H8，二者属同分异构体，A正确。
2．(2016·温州市普通高中联考)下列各组中，互称为同分异构体的是(　　)
A．O2与O3
B．12C与14C
C．CH3CHO与
D．CH4与C2H6
解析：选C　O2与O3都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；12C与14C都是碳元素的不同核素，互为同位素，故B错误；CH3CHO与分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故C正确；CH4与C2H6都属于烷烃，互为同系物，故D错误。
1．顺反异构
(1)条件：双键两端的碳原子上只连有两个相同的原子或原子团。
(2)反式：相同基团在双键两侧。
(3)顺式：相同基团在双键同侧。
如顺-2-丁烯的结构为
反-2-丁烯的结构为
2．对映异构
(1)条件：含有手性碳原子。
(2)关系：对映异构体互为镜像关系。
1． 是否存在顺反异构体？
提示：由于双键碳原子上连有相同的原子团，故该有机物不存在顺反异构体。
2． 有无对映异构体？
有无对映异构体？
提示： 分子结构中无手性碳原子，故无对映异构。
分子中，为手性碳原子，有对映异构体。其结构分别为、。
(1)顺反异构和对映异构在空间旋转无法重叠。
(2)顺反异构的原因：由于碳碳双键不能转动，因此当乙烯分子中的氢原子被多个其他原子代换后，可形成顺反异构体。
如： 与 或者 与
在构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团不相同时才会出现顺反异构现象。也就是说，当双键的任何一个碳原子所连接的两个原子或基团相同时就没有顺反异构现象。
(3)手性碳是指碳原子四周连有的原子或原子团各不相同。处于对映异构的两种分子互为镜像。存在对应异构的分子中必须含有手性碳原子。如：
　　
1．分子式为C5H10的烯烃共有(要考虑顺反异构体)(　　)
A．5种　　　　　　　　 B．6种
C．7种 D．8种
解析：选B　属于烯烃的有：1-戊烯，2-戊烯，2-甲基-1-丁烯，2-甲基-2-丁烯，3-甲基-1-丁烯。看似五种，但题目已注明要考虑顺反异构，其中2-戊烯应有两种(见下图)，所以共六种。www.21-cn-jy.com
顺式： ，反式： 。
2．下列物质中存在顺反异构体的是(　　)
A．
B．CH2===CH—CH3
C．CH3—CH===CH—CH3
D．CH2===CH—CH2—CH3
解析：选C　形成顺反异构要求双键碳原子上连有2个不同的原子或原子团，故CH3—CH===CH—CH3存在顺反异构体。
1．基元法
如丁基有4种同分异构体，则丁醇有4种同分异构体。
2．替代法
如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体，四氯苯C6H2Cl4也有3种同分异构体(将H替代为Cl)。
3．等效氢法
有机物分子中位置等同的氢叫等效氢，分子中等效氢原子有如下情况：
(1)分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。
(2)同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。如新戊烷(可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得)，其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。
(3)分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的关系)上的氢原子是等效的。
如 分子中的18个氢原子是等效的。
(4)等效氢法利用要领：利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。其方法是先写出烃(碳骨架)的异构体，观察分子中互不等效的氢原子有多少种，则一元取代物的结构就有多少种。如
C3H7X有一种碳链，共有2种异构体：
C4H9X有两种碳链，共有4种异构体
C5H11X有三种碳链，共有8种异构体
1．某烃的一种同分异构体只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可能是(　　)
A．C3H8　　　　　　　 B．C4H10
C．C5H12 D．C6H14
解析：选C　分析C3H8、C4H10、C6H14的各种结构，生成的一氯代物不只1种。而C5H12所表示的新戊烷中只有一种氢原子，所以它的一氯代物只有1种。
2．已知丁基有4种结构，则分子式为C5H10O且属于醛类的有机物有(　　)
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选B　分子式为C5H10O的醛可写成C4H9—CHO，即可看作丁基与醛基(—CHO)相连形成的，因丁基(—C4H9)有4种结构，故C4H9—CHO的醛也有4种结构。
[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下列叙述正确的是(　　)
A．分子式相同，元素百分含量也相同的物质是同种物质
B．通式相同的不同物质一定属于同系物
C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
解析：选C　分子式相同，结构不一定相同，所以不一定是同种物质。通式相同的不同物质不一定是同系物，可能是同分异构体。相对分子质量相同，分子式不一定相同。
2．下列属于同分异构体的是(　　)
A．CH3CH3和CH3CH2CH3
B．CH3—CH2—Cl和CH2Cl—CH2Cl
C．CH2===CHCH2CH3和CH3CH===CHCH3
D． 和
解析：选C　C项，分子式相同，结构不同，因此二者互称同分异构体；A、B、D项分子式不同，不能称为同分异构体。21*教*育*名*师
3．C3H5Cl的同分异构体的种数为(考虑顺反异构)(　　)
A．3种　　　　　　　　　 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选C　C3H5Cl的结构有、CH2===CH—CH2Cl、 、
(含顺反异构：、)。
4．下图均是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)。
(1)有机物a有一种同分异构体，试写出其结构简式__________。
(2)上述有机物中与c互为同分异构体的是__________(填代号)。
答案：(1)CH3CH2CH2CH3　(2)bf
5．某链烃A的分子式为C7H10，在A的各种结构(不考虑 结构)中，含有“手性碳原子”，且与足量的氢气加成反应后仍有光学活性的有机物有五种，已知其中三种物质的键线式为(1) ；(2) ；(3) ；则另外两种的键线式为(4)________；(5)________。2·1·c·n·j·y
解析：手性碳连有的四个原子或原子团各不相同，该碳原子形成四个单键。
答案：　
1．下列属于同分异构体的是(　　)
A．CH4与CH3CH3
B．与
C．金刚石与石墨
D．12C与14C
解析：选B　A项，属于同系物，错误；B项，两者分子式均为C7H8O，结构不同，故互为同分异构体，正确；C项，两者是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，错误；D项，互为同位素，错误。
2．下列分子式只表示一种物质的是(　　)
A．C4H8　　　　　　　 B．C8H10
C．C2H5Cl D．C2H4Cl2
解析：选C　分子中不存在同分异构体，则分子式只表示一种物质。A项，存在正丁烷和异丁烷，错误；B项，C8H10存在多种同分异构体，错误；D项，两个氯原子可以接在相同的碳原子上，也可以接在不同的碳原子上，故存在同分异构体，错误。
3．与键线式为的物质互为同分异构体的是(　　)
A． B．
C． D．
解析：选D　分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体。与的分子式都为C7H8O，故D正确。
4．某烷烃的相对分子质量为72，跟氯气发生取代反应所得的一氯取代物没有同分异构体，这种烷烃是(　　)
A．CH3CH2CH2CH2CH3 B．
C． D．
解析：选C　一氯取代物没有同分异构体，则该有机物所有的H原子等效。A中一氯代物有3种，错；B中一氯代物有4种，错；C种一氯代物只有1种，对；D中一氯代物有3种，错。
5．根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是(　　)
1
2
3
4
5
6
7
8
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
C6H12
C7H16
C8H16
A．3　 　　B．4　　　　 C．5　　 　　D．6
解析：选A　根据表中的规律，烷烃的碳原子数依次为：1、3、5、7，烯烃的碳原子数依次为：2、4、6、8，所以第5种物质是C5H12，同分异构体为3种。
6．分子式为C3H4Cl2的链状有机物有(不考虑立体异构)(　　)
A．4种 B．5种
C．6种 D．7种
解析：选B　分子式为C3H4Cl2的有机物有CHClCClCH3、CHCl===CHCH2Cl、CH2===CClCH2Cl、CCl2===CHCH3、CH2===CHCHCl2，共5种。
7．某有机物的分子式为C11H16，分析数据表明其分子中有两个—CH3、两个—CH2—、一个和一个，则该有机物可能的结构有(不考虑立体异构)(　　)
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
8. 的同分异构体中，含有苯环且苯环上一氯取代物只有一种的结构共有(不考虑立体异构)(　　)
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：选C　满足该条件的同分异构体有、
四种。
9．写出C4H8可能的同分异构体(任写4个)
________________________________________________________________________。
解析：先找碳链异构、再找位置异构和官能团异构。
答案：CH3CH2CH===CH2；CH3CH===CHCH3；
(CH3)2C===CH2；(或)
10．下列几种烃类物质：
(1)环辛四烯的分子式为__________。
(2)互为同分异构体的有__________和__________、__________和__________、________和________(填写名称，可以不填满，也可以再补充)。
(3)正四面体烷的二氯取代产物有__________种；立方烷的二氯取代产物有__________种。
解析：(1)据碳的四价原则，推知环辛四烯分子中每个碳原子只结合一个氢原子，故环辛四烯的分子式为C8H8。(2)苯与棱晶烷(分子式均为C6H6)，乙烯基乙炔与正四面体烷(分子式均为C4H4)，环辛四烯与立方烷(分子式均为C8H8)互为同分异构体。(3)正四面体烷完全对称，只有一种氢原子，二氯代物只有一种；立方烷分子中只有一种氢原子，但其二氯代物有3种，分别为
、、。
答案：(1)C8H8　(2)苯　棱晶烷　乙烯基乙炔
正四面体烷　环辛四烯　立方烷　(3)1　3
1．下列有机物的同分异构体数目最多的是(不考虑立体异构)(　　)
A．C5H12 B．甲苯的一氯代物
C．C3H6Cl2 D．含苯环的C7H8O
解析：选D　C5H12是戊烷，有3种同分异构体；甲苯的一氯代物有4种(取代甲基上的氢有1种，取代苯环上的氢有3种)；C3H6Cl2的同分异构体有4种(2个Cl原子在同一个C原子上时有2种，2个Cl原子在不同C原子上时有2种)；含苯环的C7H8O的同分异构体有5种(
)。
2．已知化合物B3N3H6(硼氮苯)与C6H6(苯)为等电子体，分子结构如图：
则硼氮苯的四氯取代物B3N3H2Cl4的同分异构体的数目为(　　)
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选B　硼氮苯中环上分别相同的三个硼原子是等效的，三个氮原子是等效的，所以该环上共有两种等效氢。其二氯代物中，两氯原子分别在邻位或对位时各一种，而处在间位时有2种，其二氯代物的同分异构体有4种，故其四氯代物也有4种。
3．已知化学式为C12H12的物质其结构简式为 ，该环上的二溴代物有9种同分异构体，2-1-c-n-j-y
由此推断该环上的四溴代物的同分异构体数目有(　　)
A．4种 B．9种
C．12种 D．6种
解析：选B　环上的四溴代物可以看作是环上的六溴代物其中两个溴原子被氢原子取代，所以环上的四溴代物和二溴代物同分异构体数目相同，该环上的二溴代物有9种同分异构体，由此推断该环上的四溴代物的同分异构体数目也有9种。
4．与 互为同分异构体的芳香族化合物最多有________种。(　　)
A．3 B．4
C．5 D．6
解析：选C　该有机物的分子式为C7H8O，属于芳香族化合物的同分异构体有苯甲醇、苯甲醚、邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚共5种。
5．有机物X的结构简式是 ，符合该结构简式的X的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)
A．15种 B．20种
C．25种 D．30种
解析：选B　—C3H6Cl的碳链为或，当为时，该结构中含有3种位置不同的H，所以有3种同分异构体，当时，该结构中含有2种氢原子，有2种同分异构体，—C3H6Cl一共有5种同分异构体；—C2H5O可能为：—CH2CH2OH、—CHOHCH3、—CH2—O—CH3、OCH2CH3，总共有4种同分异构体，所以有机物X的同分异构体一共有：5×4＝20种。
6．金刚烷(C10H16)的结构如图1所示，它可以看成四个等同的六元环组成的空间构型。立方烷(C8H8)的结构如图2所示。其中金刚烷的二氯代物和立方烷的六氯代物的同分异构体分别是(　　)
A．4种和1种 B．5种和3种
C．6种和3种 D．6种和4种
解析：选C　金刚烷的结构可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型，分子中含4个—CH—，6个—CH2，共2种位置的H，所以该物质的一氯代物有2种，当次甲基有一个氯原子取代后，二氯代物有3种，当亚甲基有一个氯原子取代后，二氯代物有3种，共6种；立方烷的同分异构体分别是：一条棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，所以二氯代物的同分异构体有3种。
7．(2016·杭州市第二中学期末考试)在有机物分子中，若某个碳原子连接着四个不同的原子或原子团，这种碳原子称为“手性碳原子”，凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性，物质经过以下反应仍具有光学活性的是(　　)
A．与乙酸发生酯化反应
B．与NaOH水溶液反应
C．与银氨溶液作用只发生银镜反应
D．催化剂作用下与H2加成
解析：选C　该有机物与乙酸反应生成的酯中，原来的手性碳原子现在连接两个CH3COOCH2—，所以没有手性碳原子；该有机物与氢氧化钠溶液反应后生成的醇中，原来的手性碳原子现在连接两个—CH2OH，所以没有手性碳原子；该有机物与银氨溶液反应后生成的有机物中，原来的手性碳原子现在连接的原子或原子团是一个溴原子、一个—CH2OH、一个CH3COOCH2—、一个—COOH，所以该原子仍然是手性碳原子；该有机物在催化剂作用下与氢气反应，原来的手性碳原子现在连接两个—CH2OH，所以没有手性碳原子。
8．环己烷有两种空间立体结构：船式环己烷()和椅式环己烷()。如果环己烷分子中有两个不同碳上的氢原子被氯原子取代。考虑环己烷的船式和椅式结构，则二氯环己烷应有同分异构体(　　)
A．12种 B．6种
C．18种 D．9种
解析：选A　如图所示：、，船式环己烷和椅式环己烷各有a、b 2种碳原子，船式环己烷分子中若a原子被取代，另一个取代基的位置有①、②、③ 3种，若b原子被取代，另一个取代基位置除去重复的还有①、②、④ 3种，故有6种同分异构体，同理椅式环己烷也有6种同分异构体，因此二氯环己烷共有12种同分异构体。
9．按要求填写：
(1)若分子式为C4H6的某烃中所有的碳原子都在同一条直线上，则该烃的结构简式为________________________________________________________________________。
(2)分子式为C9H20的某烃其一氯代物只有两种产物，写出符合要求的结构简式________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)分子式为C5H10的烯烃中不存在顺反异构的物质有__________种。
(4)写出同时满足下列条件的苯酚()的一种同分异构体的结构简式是________________________________________________________________________。
①核磁共振氢谱只有一个峰　②分子中无碳碳双键
解析：(1)碳原子要在一条直线上，则叁键只能在2～3号碳原子之间；(2)应该满足对称性，则只存在两种不同类型的H原子；(3)顺反异构体的碳原子上必须连有不同的原子或原子团；(4)符合条件①和②的苯酚的同分异构体，必须存在两个碳碳叁键。
答案：(1)CH3—C≡C—CH3
(2)(CH3)3CCH2C(CH3)3　(C2H5)4C
(3)4
(4)CH3—C≡C—O—C≡C—CH3
10．国家药品监督管理局曾发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺(英文缩写为PPA)结构简式为 ，其中Φ—代表苯基。苯丙醇胺是一21教育网
种一取代苯，取代基是
(1)PPA的分子式为______________。
(2)它的取代基中有两个典型基团，名称是__________和__________(请填写汉字)。
(3)将Φ—、H2N—、HO—在碳链上的位置作变换，可以写出多种同分异构体，其中5种的结构简式如下：21·世纪*教育网
请写出另外4种同分异构体的结构简式(不要写出—OH和—NH2连在同一个碳原子上的异构体)
______________________、______________________、______________________、________________________________________________________________________。
解析：取代基中两个典型的基团分别是—OH和—NH2，其名称分别羟基和氨基，在写同分异构体时，书写时要注意：有序性、等位性，避免漏写或重写。
答案：(1)C9H13NO　(2)羟基　氨基