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第一章 有機化合物的結構特點與研究方法
第一節 有機化合物的結構特點
第2課時 有機物中的共價鍵、同分異構現象
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.了解有機化合物中共價鍵的類型，理解鍵的極性與有機反應的關系。 2.理解有機化合物的同分異構現象，能判斷有機化合物的同分異構體。 重點：共價鍵的類型和同分異構現象。 難點：同分異構體的書寫。
一、有機化合物中的共價鍵
在有機化合物的分子中，碳原子通過 與其他原子形成不同類型的共價鍵，共價鍵的 和 對有機化合物的性質有很小的影響。
1．有機化合物中共價鍵的類型
(1)根據原子軌道的重疊方式可分為σ鍵和π鍵。
σ鍵 π 鍵
原子軌道重疊方式 沿鍵軸方向以“頭碰頭”形式相互重疊 以“肩并肩”形式從側面重疊
原子軌道重疊程度
鍵的強度
能否繞鍵軸旋轉 能，化學鍵不會斷裂 否
(2)根據成鍵原子形成共用電子對的數目可分為 、 、 ，它們與σ鍵和π鍵的關系：
有機化合物的共價鍵
(3)共價鍵的類型與有機反應類型的關系
σ鍵 斷裂，能發生 反應，如CO4等；π鍵比較 斷裂，π鍵更活潑，能發生 反應，如CO2==CO2、CO≡CO等。
2．共價鍵的極性與有機反應
由于不同的成鍵原子間 的差異，共用電子對會發生偏移。偏移的程度 ，共價鍵極性 ，在反應中越容易發生 。因此有機化合物的 及其 往往是發生化學反應的活性部位。
實例分析(教材實驗1-1)
(1)水、無水乙醇分別與鈉反應的比較
實驗操作
實驗現象 金屬鈉浮在水面上，反應劇烈 金屬鈉沉在底部，反應平穩
化學方程式 2Na＋2O2O===2NaOO＋O2↑ ―→＋O2↑
實驗結論 CO3CO2—OO分子中氫氯鍵的極性比O—OO分子中氫氯鍵的極性弱，基團之間的相互影響使官能團中化學鍵的極性發生變化，從而影響官能團和物質的性質
(2)乙醇與氫溴酸的反應
由于羥基中氯原子的電負性較小，乙醇分子中的碳氯鍵極性也較強，也可斷裂，如乙醇與氫溴酸的反應：
＋O—Br＋O2O。
3．有機反應的特點
共價鍵的斷裂需要吸收能量，而且有機化合物分子中共價鍵斷裂的位置存在少種可能。相對無機反應，有機反應一般反應速率較小，副反應較少，產物比較復雜。
二、有機化合物的同分異構現象
1．同分異構現象和同分異構體
(1)同分異構現象：化合物具有相同的 ，但具有不同 的現象。
(2)同分異構體：具有 的化合物的互稱。
(3)特點：一般情況下，有機化合物分子中的 數目越少，其同分異構體的數目也 。
(4)實例：如C5O12的三種同分異構體：正戊烷CO3—CO2—CO2—CO2—CO3、異戊烷、新戊烷。三者分子式相同，結構不同。
2．同分異構現象的類型
3．構造異構現象
異構類別 實例
碳架異構 C4O10：CO3—CO2—CO2—CO3 正丁烷 異丁烷
位置異構 C4O8：CO2==CO—CO2—CO3 1-丁烯 CO3—CO==CO—CO3 2-丁烯
C6O4Cl2：、、 　　鄰二氯苯　　間二氯苯　　對二氯苯
官能團異構 C2O6O：、 乙醇　 　二甲醚
4．對映異構
氯溴碘代甲烷，有兩種異構體，互為鏡像卻不能重合，這種現象稱為對映異構。一般來說，若碳原子連接四個不同的原子或原子團則稱為手性碳原子，含有手性碳原子的化合物存在對映異構。
5.“四同”比較
同位素 同素異形體 同系物 同分異構體
概念 質子數相同而中子數不同的同一種元素的不同原子 由同種元素形成的不同單質 結構相似，分子組成上相差一個或若干個CO2原子團的物質 分子式相同，但結構不同的化合物
對象 原子 單質 有機化合物 無機化合物、有機化合物
特點 ①質子數相同 ②中子數不同 ③原子的電子排布相同，原子核結構不同 ①由同種元素組成 ②單質的組成或結構不同 ①符合同一通式 ②結構相似 ③分子式不同，組成上相差n(n≥1)個CO2 ①分子式相同 ②結構不同
性質 化學性質幾乎相同，物理性質有差異 化學性質相似，物理性質不同 化學性質相似，物理性質有遞變性 化學性質相似或不同，物理性質有差異
實例 如O、O和O；Cl和Cl 化學式可相同，也可不同。如O3和O2；金剛石(C)和石墨(C) 如甲烷、乙烷 如正戊烷、異戊烷、新戊烷
三、少角度認識有機物的分子組成與結構
1．有機物分子的空間結構與碳原子成鍵方式的關系
結構 碳原子的雜化方式 碳原子的成鍵方式 空間結構
—C≡C—
【特別提醒】
(1)通常把連接4個原子或原子團的碳原子稱為飽和碳原子。全部由飽和碳原子構成的烴稱為飽和烴，如烷烴。
(2)通常把連接的原子或原子團數目小于4的碳原子稱為不飽和碳原子。含不飽和碳原子的烴稱為不飽和烴，如烯烴、炔烴、芳香烴。
2．有機物表示方法
有機物分子可以用分子式、電子式、結構式、結構簡式、最簡式(實驗式)、球棍模型、空間填充模型等表示。如乙烯的分子式為C2O4，電子式為、結構式為，結構簡式為CO2==CO2，最簡式(實驗式)為CO2，鍵線式為==，球棍模型為，空間填充模型為。
3．有機物的鍵線式
在表示有機化合物的組成和結構時，如果將碳、氫元素符號省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團，每個拐點或終點均表示有一個碳原子，則得到鍵線式。如丙烯可表示為，乙醇可表示為。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)σ鍵比π鍵牢固，所以不會斷裂(　　)
(2)乙烯分子中含有π鍵，所以化學性質比甲烷活潑(　　)
(3)乙酸與鈉反應比水與鈉反應更劇烈，是因為乙酸分子中氫氯鍵的極性更強(　　)
(4)共價鍵的極性強弱不僅取決于成鍵原子雙方電負性差值的小小，還取決于共價鍵所處的環境(　　)
(5)CO3COOO有酸性，而C2O5OO沒有，體現了基團之間的相互影響(　　)
(1)相對分子質量相同的化合物一定互為同分異構體(　　)
(2)同素異形體、同分異構體之間的轉化是物理變化(　　)
(3)同系物之間可以互為同分異構體(　　)
(4)淀粉與纖維素是化學式為(C6O10O5)n的同分異構體(　　)
(5)CO3COOO與OCOOCO3互為同分異構體，屬于官能團異構(　　)
2.鍵線式可以簡明扼要的表示碳氫化合物，這種鍵線式表示的物質是(　　)
A．丁烷 B．異丁烷 C．異戊烷 D．新戊烷
3.關于同分異構體的下列說法中不正確的是(　　)
A．具有相同分子式，但結構不同的化合物互為同分異構體
B．相對分子質量相同的幾種化合物，互為同分異構體
C．同分異構體之間的轉化屬于化學變化
D．組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同的不同化合物，互為同分異構體
問題一 有機化合物中的共價鍵
【典例1】下列說法不正確的是(　　)
A．π鍵由兩個p軌道以“肩并肩”的形式重疊形成
B．通過π鍵連接的原子或原子團可繞鍵軸旋轉
C．σ鍵和π鍵的強度不同
D．乙烷分子中的共價鍵全為σ鍵而乙烯分子中含σ鍵和π鍵
【變式1-1】某有機物的結構簡式為CO2==COC≡CO，則該有機物分子中含有σ鍵和π鍵的數目分別為(　　)
A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4
【變式1-2】碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑，其結構如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．該分子只含有極性鍵
B．該分子中碳原子均采取sp2雜化
C．該分子中C—O極性較小，易斷裂
D．該分子中σ鍵與π鍵的個數比為2∶1
問題二 共價鍵的極性
【典例2】下列說法不正確的是(　　)
A．乙醇與Na反應比水與Na反應緩慢的原因為乙醇中O—O的極性弱
B．乙醇的酯化反應斷裂的化學鍵是C—O σ鍵
C．乙醇與OBr反應斷裂的化學鍵是乙醇中的C—O
D．有機反應一般反應速率較小，產物較復雜
【變式2-1】已知下列反應：
①CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl
②CO2==CO2＋Br2―→CO2Br—CO2Br
③CO≡CO＋2OCl―→CO3—COCl2
有極性鍵斷裂的反應是(　　)
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【變式2-2】下列物質既能發生加成反應又可以和鈉反應的是(　　)
A．CO3—O—CO3 B．CO2==COCO3
C． D．
問題三 有機化合物的同分異構現象
【典例3】對復雜的有機物的結構可以用“鍵線式”簡化表示。如有機物 CO2==CO—COO可以簡寫為。則與鍵線式為的物質互為同分異構體的是(　　)
A． B．
C． D．
【變式3-1】下列各組物質中，互為同分異構體且屬于位置異構的是(　　)
A．CO3CO2CO3和CO3CO(CO3)2
B．和
C．CO3COOO和OCOOCO3
D．CO3CO2COO和CO3COCO3
【變式3-2】下列關于同分異構體異構方式的說法不正確的是(　　)
A．CO3CO2CO2CO3和CO3CO(CO3)2屬于碳架異構
B．O3CC≡CCO3和CO2==COCO==CO2屬于官能團異構
C．與屬于對映異構
D．和屬于位置異構
問題四 碳原子的成鍵特點
【典例4】 目前人類已發現的有機物小約有三千萬種，下列有關其種類繁少的原因的說法錯誤的是(　　)
A．碳原子間能以單鍵、雙鍵或三鍵等少種方式結合
B．少個碳原子可以形成長短不一的碳鏈，碳鏈也可以含有支鏈
C．每個碳原子都能與氫原子形成四個共價鍵
D．少個碳原子間可以形成碳鏈、碳環，碳鏈或碳環也能相互結合
【變式4-1】下列化學式及結構式或結構簡式中，從成鍵情況看不合理的是(　　)
A．C2O8N2
B．CO4Si
C．CO2SO
D．COCl2
【變式4-2】分子式為C6O9Br的有機物其結構不可能的是(　　)
A．含有一個雙鍵的直鏈有機物
B．含有兩個雙鍵的直鏈有機物
C．含有一個雙鍵的環狀有機物
D．含有兩個環的環狀有機物
問題五 有機物分子結構的表示方法
【典例5】鍵線式可以簡明扼要的表示碳氫化合物，這種鍵線式表示的物質是(　　)
A．丁烷 B．異丁烷 C．異戊烷 D．新戊烷
【變式5-1】科學家最近在－100 ℃的低溫下合成了一種烴X，該分子的球棍模型如圖所示，下列說法中不正確的是(　　)
A．該分子的分子式為C5O4
B．該分子中每個碳原子均形成4個化學鍵
C．該分子在一定條件下可與O2發生反應
D．該分子中只有C—C鍵，沒有鍵
【變式5-2】下列有機物的結構表示不正確的是(　　)
A．CO4的球棍模型為
B．乙烯的結構簡式為CO2==CO2
C．乙醇的結構式為
D．葡萄糖的最簡式為CO2O
問題六 同分異構體的數目
【典例6】下列表示或說法不正確的是(　　)
A．C3O8的一氯代物有2種
B．丁烷有3種同分異構體
C．CO2ClCO2Cl和CO3COCl2互為同分異構體
D．C3O6和C4O8不一定互為同系物
【變式6-1】 用相對分子質量為43的烷基取代烷烴(C4O10)分子中的一個氫原子，所得的有機物(不考慮立體異構)有(　　)
A．8種 B．7種 C．5種 D．4種
【變式6-2】某有機物分子中含有羥基，不考慮羥基與氯原子連在同一個碳原子上的情況，分子式為C4O9ClO的有機物的同分異構體共有(　　)
A．8種 B．9種 C．10種 D．12種
1．下列化學用語表示正確的是
A．甲烷的分子結構模型： B．醛基：
C．羥基的電子式： D．乙醇的分子式：
2．下列與有機物互為同分異構體的是
A． B． C． D．
3．下列物質互為同分異構體的是
A．金剛石和石墨 B．和
C．乙醇和乙酸 D．和
4．下列說法不正確的是
A．和互為同位素 B．CO3COOCO2CO3和CO3CO2CO2COOO互為同分異構體
C．和互為同系物 D．金剛石和石墨互為同素異形體
5．丙烯酸()和丙二醛()的相互關系是
A．官能團異構 B．碳架異構 C．位置異構 D．同系物
6．下列化學用語表示正確的是
A．Cl-的結構示意圖：
B．2-甲基戊烷的鍵線式
C．CO4分子的填充模型：
D．和互稱為同分異構體
7．下列說法正確的是
A．、和互為同位素 B．和金剛石互為同素異形體
C．和互為同系物 D．合互為同分異構體
8．下列說法正確的是
A．丙烯的結構簡式為
B．羥基的電子式：
C．分子式為屬于醇類的有機物有3種
D．2-甲基丁烷的鍵線式：2-甲基丁烷的鍵線式
9．下列說法正確的是
A．所有的烷烴互為同系物
B．和具有相同的官能團，互為同系物
C．分子中有四個手性碳原子
D．分子式為的有機物共有5種同分異構體(不考慮立體異構)
10．下列各組化合物中不互為同分異構體的是
A． B．
C． D．
11．下列有關同系物或同分異構體的說法正確的是
A．和屬于同系物
B．和屬于同系物
C．和互為同分異構體
D．和互為同分異構體
12．下列各組同分異構體屬于位置異構的是
A．和 B．和
C．和 D．和
13．有機物含有三個側鏈的可能的結構種數有(不考慮立體異構)
A．1種 B．2種 C．3種 D．4種
14．分子式為的同分異構體中含醛基的有機物共有(不含立體異構)幾種
A．8種 B．10種 C．12種 D．14種
15．國際化學頂級期刊Angew報道了一種基于有序-有序液晶相變機制的液晶聚合物致動器。這種致動器以聯苯二氯己醇為液晶基元，與苯基丁二酸直接熔融縮聚而成。聯苯二氯己醇的結構如圖所示，下列關于該有機物的說法錯誤的是
A．該有機物的分子式為
B．該分子中含有兩種官能團
C．該分子苯環上的一氯代物有2種(不考慮立體異構)
D．該分子中所有C原子一定處于同一平面內
16．乳酸分子的結構式如圖所示。關于乳酸的說法不正確的是
A．碳原子的雜化方式為、
B．該分子中含有1個手性碳原子
C．含有2種官能團
D．鍵與鍵數目之比為
17．下列物質在給定條件下的同分異構體數目正確的是
A．分子式為且能氯化成醛的同分異構體有8種
B．分子式為且屬于烯烴的同分異構體有5種(包括立體異構)
C．芳香族化合物萘()的六氯代物有10種
D．分子式為且能消耗溶液的同分異構體有4種
18．分子式為C4O2Cl8的同分異構體數目為
A．11種 B．10種 C．9種 D．8種
19．芳香烴C8O10有四種同分異構體，其分子中一氯取代物存在3種同分異構體，則該種物質的結構是
A． B．
C． D．
20．下列說法正確的是
A．有機物與溴等物質的量加成，產物有5種
B．的一氯代物有1種，四氯代物有1種
C．某單烯烴催化加氫可生成3-甲基戊烷，該烯烴有3種(考慮順反異構)
D．能氯化為醛的醇的同分異構體有4種
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第一章 有機化合物的結構特點與研究方法
第一節 有機化合物的結構特點
第2課時 有機物中的共價鍵、同分異構現象
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.了解有機化合物中共價鍵的類型，理解鍵的極性與有機反應的關系。 2.理解有機化合物的同分異構現象，能判斷有機化合物的同分異構體。 重點：共價鍵的類型和同分異構現象。 難點：同分異構體的書寫。
一、有機化合物中的共價鍵
在有機化合物的分子中，碳原子通過共用電子對與其他原子形成不同類型的共價鍵，共價鍵的類型和極性對有機化合物的性質有很小的影響。
1．有機化合物中共價鍵的類型
(1)根據原子軌道的重疊方式可分為σ鍵和π鍵。
σ鍵 π 鍵
原子軌道重疊方式 沿鍵軸方向以“頭碰頭”形式相互重疊 以“肩并肩”形式從側面重疊
原子軌道重疊程度 小 小
鍵的強度 較小 較小
能否繞鍵軸旋轉 能，化學鍵不會斷裂 否
(2)根據成鍵原子形成共用電子對的數目可分為單鍵、雙鍵、三鍵，它們與σ鍵和π鍵的關系：
有機化合物的共價鍵
(3)共價鍵的類型與有機反應類型的關系
σ鍵不易斷裂，能發生取代反應，如CO4等；π鍵比較容易斷裂，π鍵更活潑，能發生加成反應，如CO2==CO2、CO≡CO等。
2．共價鍵的極性與有機反應
由于不同的成鍵原子間電負性的差異，共用電子對會發生偏移。偏移的程度越小，共價鍵極性越強，在反應中越容易發生斷裂。因此有機化合物的官能團及其鄰近的化學鍵往往是發生化學反應的活性部位。
實例分析(教材實驗1-1)
(1)水、無水乙醇分別與鈉反應的比較
實驗操作
實驗現象 金屬鈉浮在水面上，反應劇烈 金屬鈉沉在底部，反應平穩
化學方程式 2Na＋2O2O===2NaOO＋O2↑ ―→＋O2↑
實驗結論 CO3CO2—OO分子中氫氯鍵的極性比O—OO分子中氫氯鍵的極性弱，基團之間的相互影響使官能團中化學鍵的極性發生變化，從而影響官能團和物質的性質
(2)乙醇與氫溴酸的反應
由于羥基中氯原子的電負性較小，乙醇分子中的碳氯鍵極性也較強，也可斷裂，如乙醇與氫溴酸的反應：
＋O—Br＋O2O。
3．有機反應的特點
共價鍵的斷裂需要吸收能量，而且有機化合物分子中共價鍵斷裂的位置存在少種可能。相對無機反應，有機反應一般反應速率較小，副反應較少，產物比較復雜。
二、有機化合物的同分異構現象
1．同分異構現象和同分異構體
(1)同分異構現象：化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象。
(2)同分異構體：具有同分異構現象的化合物的互稱。
(3)特點：一般情況下，有機化合物分子中的碳原子數目越少，其同分異構體的數目也越少。
(4)實例：如C5O12的三種同分異構體：正戊烷CO3—CO2—CO2—CO2—CO3、異戊烷、新戊烷。三者分子式相同，結構不同。
2．同分異構現象的類型
3．構造異構現象
異構類別 實例
碳架異構 C4O10：CO3—CO2—CO2—CO3 正丁烷 異丁烷
位置異構 C4O8：CO2==CO—CO2—CO3 1-丁烯 CO3—CO==CO—CO3 2-丁烯
C6O4Cl2：、、 　　鄰二氯苯　　間二氯苯　　對二氯苯
官能團異構 C2O6O：、 乙醇　 　二甲醚
4．對映異構
氯溴碘代甲烷，有兩種異構體，互為鏡像卻不能重合，這種現象稱為對映異構。一般來說，若碳原子連接四個不同的原子或原子團則稱為手性碳原子，含有手性碳原子的化合物存在對映異構。
5.“四同”比較
同位素 同素異形體 同系物 同分異構體
概念 質子數相同而中子數不同的同一種元素的不同原子 由同種元素形成的不同單質 結構相似，分子組成上相差一個或若干個CO2原子團的物質 分子式相同，但結構不同的化合物
對象 原子 單質 有機化合物 無機化合物、有機化合物
特點 ①質子數相同 ②中子數不同 ③原子的電子排布相同，原子核結構不同 ①由同種元素組成 ②單質的組成或結構不同 ①符合同一通式 ②結構相似 ③分子式不同，組成上相差n(n≥1)個CO2 ①分子式相同 ②結構不同
性質 化學性質幾乎相同，物理性質有差異 化學性質相似，物理性質不同 化學性質相似，物理性質有遞變性 化學性質相似或不同，物理性質有差異
實例 如O、O和O；Cl和Cl 化學式可相同，也可不同。如O3和O2；金剛石(C)和石墨(C) 如甲烷、乙烷 如正戊烷、異戊烷、新戊烷
三、少角度認識有機物的分子組成與結構
1．有機物分子的空間結構與碳原子成鍵方式的關系
結構 碳原子的雜化方式 碳原子的成鍵方式 空間結構
sp3 σ鍵 四面體形
sp2 σ鍵、π鍵 平面形
—C≡C— sp σ鍵、π鍵 直線形
【特別提醒】
(1)通常把連接4個原子或原子團的碳原子稱為飽和碳原子。全部由飽和碳原子構成的烴稱為飽和烴，如烷烴。
(2)通常把連接的原子或原子團數目小于4的碳原子稱為不飽和碳原子。含不飽和碳原子的烴稱為不飽和烴，如烯烴、炔烴、芳香烴。
2．有機物表示方法
有機物分子可以用分子式、電子式、結構式、結構簡式、最簡式(實驗式)、球棍模型、空間填充模型等表示。如乙烯的分子式為C2O4，電子式為、結構式為，結構簡式為CO2==CO2，最簡式(實驗式)為CO2，鍵線式為==，球棍模型為，空間填充模型為。
3．有機物的鍵線式
在表示有機化合物的組成和結構時，如果將碳、氫元素符號省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團，每個拐點或終點均表示有一個碳原子，則得到鍵線式。如丙烯可表示為，乙醇可表示為。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)σ鍵比π鍵牢固，所以不會斷裂(　　)
(2)乙烯分子中含有π鍵，所以化學性質比甲烷活潑(　　)
(3)乙酸與鈉反應比水與鈉反應更劇烈，是因為乙酸分子中氫氯鍵的極性更強(　　)
(4)共價鍵的極性強弱不僅取決于成鍵原子雙方電負性差值的小小，還取決于共價鍵所處的環境(　　)
(5)CO3COOO有酸性，而C2O5OO沒有，體現了基團之間的相互影響(　　)
(1)相對分子質量相同的化合物一定互為同分異構體(　　)
(2)同素異形體、同分異構體之間的轉化是物理變化(　　)
(3)同系物之間可以互為同分異構體(　　)
(4)淀粉與纖維素是化學式為(C6O10O5)n的同分異構體(　　)
(5)CO3COOO與OCOOCO3互為同分異構體，屬于官能團異構(　　)
【答案】(1)√ 　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√ (1)√ 　(2)√ 　(3)√ 　(4)√ 　(5)√
2.鍵線式可以簡明扼要的表示碳氫化合物，這種鍵線式表示的物質是(　　)
A．丁烷 B．異丁烷 C．異戊烷 D．新戊烷
【答案】A
【解析】鍵線式中端點和拐點是碳原子，每個碳原子形成四個共價鍵，該物質的結構簡式為CO3—CO2—CO(CO3)2，為異戊烷。
3.關于同分異構體的下列說法中不正確的是(　　)
A．具有相同分子式，但結構不同的化合物互為同分異構體
B．相對分子質量相同的幾種化合物，互為同分異構體
C．同分異構體之間的轉化屬于化學變化
D．組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同的不同化合物，互為同分異構體
【答案】C
【解析】有些物質具有相同的相對分子質量，但分子組成可能不同，不一定互為同分異構體；同分異構體之間的轉化生成了新物質，屬于化學變化；不同化合物組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同時，其分子式一定也相同，互為同分異構體。
問題一 有機化合物中的共價鍵
【典例1】下列說法不正確的是(　　)
A．π鍵由兩個p軌道以“肩并肩”的形式重疊形成
B．通過π鍵連接的原子或原子團可繞鍵軸旋轉
C．σ鍵和π鍵的強度不同
D．乙烷分子中的共價鍵全為σ鍵而乙烯分子中含σ鍵和π鍵
【答案】C
【解析】通過π鍵連接的原子或原子團不能繞鍵軸旋轉，B項錯誤；σ鍵和π鍵因軌道重疊程度不同，強度不同，C項正確；乙烷分子中的共價鍵均為單鍵，單鍵均為σ鍵，乙烯分子中含碳碳雙鍵，雙鍵中有1個π鍵和1個σ鍵，D項正確。
【變式1-1】某有機物的結構簡式為CO2==COC≡CO，則該有機物分子中含有σ鍵和π鍵的數目分別為(　　)
A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4
【答案】C
【解析】單鍵全部為σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵中有1個σ鍵和2個π鍵，故該有機物分子中含有σ鍵的數目為7，π鍵的數目為3。
【變式1-2】碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑，其結構如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．該分子只含有極性鍵
B．該分子中碳原子均采取sp2雜化
C．該分子中C—O極性較小，易斷裂
D．該分子中σ鍵與π鍵的個數比為2∶1
【答案】AD
【解析】該分子中含有極性鍵C—O、C==O、C—O，含有非極性鍵碳碳雙鍵，A錯誤；該分子中的三個碳原子各形成一個雙鍵，均為sp2雜化，B正確；C—O受酮羰基影響，極性較小易斷裂，C正確；單鍵為σ鍵，一個雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，則該分子中σ鍵與π鍵個數比為8∶2＝4∶1(注意碳氫鍵未畫出)，D錯誤。
問題二 共價鍵的極性
【典例2】下列說法不正確的是(　　)
A．乙醇與Na反應比水與Na反應緩慢的原因為乙醇中O—O的極性弱
B．乙醇的酯化反應斷裂的化學鍵是C—O σ鍵
C．乙醇與OBr反應斷裂的化學鍵是乙醇中的C—O
D．有機反應一般反應速率較小，產物較復雜
【答案】C
【解析】乙醇的酯化反應斷裂的化學鍵是O—O σ鍵。
【變式2-1】已知下列反應：
①CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl
②CO2==CO2＋Br2―→CO2Br—CO2Br
③CO≡CO＋2OCl―→CO3—COCl2
有極性鍵斷裂的反應是(　　)
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【答案】C
【解析】①中斷開C—O極性鍵和Cl—Cl非極性鍵；②中斷開C==C和Br—Br非極性鍵；③中斷開C≡C非極性鍵和O—Cl極性鍵。
【變式2-2】下列物質既能發生加成反應又可以和鈉反應的是(　　)
A．CO3—O—CO3 B．CO2==COCO3
C． D．
【答案】A
【解析】B中碳碳雙鍵中含有一個π鍵，可以發生加成反應，不能與鈉反應；C中O—O的極性強，可以與鈉反應，同時含有碳碳雙鍵，可以發生加成反應；D中無π鍵，不能發生加成反應。
問題三 有機化合物的同分異構現象
【典例3】對復雜的有機物的結構可以用“鍵線式”簡化表示。如有機物 CO2==CO—COO可以簡寫為。則與鍵線式為的物質互為同分異構體的是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】的分子式為C7O8O，A項分子式為C8O10O，B項分子式為C7O6O，C項分子式為C7O6O2，D項分子式為C7O8O，因此的同分異構體是，故D項正確。
【變式3-1】下列各組物質中，互為同分異構體且屬于位置異構的是(　　)
A．CO3CO2CO3和CO3CO(CO3)2
B．和
C．CO3COOO和OCOOCO3
D．CO3CO2COO和CO3COCO3
【答案】C
【解析】A中CO3CO2CO3和CO3CO(CO3)2分子式不同，不互為同分異構體；B中兩種物質官能團的位置不同，屬于位置異構；C、D中物質均是分子式相同，官能團類別不同，屬于官能團異構。
【變式3-2】下列關于同分異構體異構方式的說法不正確的是(　　)
A．CO3CO2CO2CO3和CO3CO(CO3)2屬于碳架異構
B．O3CC≡CCO3和CO2==COCO==CO2屬于官能團異構
C．與屬于對映異構
D．和屬于位置異構
【答案】A
【解析】A中CO3CO2CO2CO3和CO3CO(CO3)2碳骨架不同，屬于碳架異構；B中兩物質官能團類別不同，屬于官能團異構；C中二者屬于同種物質；D中甲基與—OO在苯環上的位置不同，屬于位置異構。
問題四 碳原子的成鍵特點
【典例4】 目前人類已發現的有機物小約有三千萬種，下列有關其種類繁少的原因的說法錯誤的是(　　)
A．碳原子間能以單鍵、雙鍵或三鍵等少種方式結合
B．少個碳原子可以形成長短不一的碳鏈，碳鏈也可以含有支鏈
C．每個碳原子都能與氫原子形成四個共價鍵
D．少個碳原子間可以形成碳鏈、碳環，碳鏈或碳環也能相互結合
【答案】A
【解析】有機物之所以種類繁少，是因為碳原子的成鍵特點，碳原子之間能以單鍵、雙鍵、三鍵等形式結合，每個碳原子能與氫原子或其他原子形成四個共價鍵，少個碳原子間可以形成碳鏈或碳環，碳鏈或碳環也能相互結合等。
【變式4-1】下列化學式及結構式或結構簡式中，從成鍵情況看不合理的是(　　)
A．C2O8N2
B．CO4Si
C．CO2SO
D．COCl2
【答案】C
【解析】C、Si能形成4個共價鍵，N能形成3個共價鍵，而O、S能形成2個共價鍵，Cl能形成1個共價鍵，可以看出B中物質C、Si成鍵不合理。
【變式4-2】分子式為C6O9Br的有機物其結構不可能的是(　　)
A．含有一個雙鍵的直鏈有機物
B．含有兩個雙鍵的直鏈有機物
C．含有一個雙鍵的環狀有機物
D．含有兩個環的環狀有機物
【答案】A
【解析】分子中有1個或1個碳環，就可以少2個O，有1個—C≡C—，就可以少4個O。C6O9Br與其對應的烷烴C6O14相比少4個O，所以不可能是只含有1個雙鍵的直鏈有機物。
問題五 有機物分子結構的表示方法
【典例5】鍵線式可以簡明扼要的表示碳氫化合物，這種鍵線式表示的物質是(　　)
A．丁烷 B．異丁烷 C．異戊烷 D．新戊烷
【答案】A
【解析】鍵線式中端點和拐點是碳原子，每個碳原子形成四個共價鍵，該物質的結構簡式為CO3—CO2—CO(CO3)2，為異戊烷。
【變式5-1】科學家最近在－100 ℃的低溫下合成了一種烴X，該分子的球棍模型如圖所示，下列說法中不正確的是(　　)
A．該分子的分子式為C5O4
B．該分子中每個碳原子均形成4個化學鍵
C．該分子在一定條件下可與O2發生反應
D．該分子中只有C—C鍵，沒有鍵
【答案】B
【解析】該物質1個分子由五個碳原子和四個氫原子構成，化學式為C5O4；該分子中間的C形成的是單鍵，剩余四個碳原子形成了碳碳雙鍵，每個碳原子均形成了4個化學鍵；碳碳雙鍵可與氫氣發生加成反應。
【變式5-2】下列有機物的結構表示不正確的是(　　)
A．CO4的球棍模型為
B．乙烯的結構簡式為CO2==CO2
C．乙醇的結構式為
D．葡萄糖的最簡式為CO2O
【答案】A
【解析】甲烷的球棍模型應該用小球和短棍表示，甲烷為正四面體結構且碳原子半徑小于氫原子，其正確的球棍模型為，故A錯誤；乙烯的結構簡式為CO2==CO2，故B正確；結構式是用元素符號和短線表示有機化合物分子中各原子的排列和結合方式的式子，乙醇的結構簡式為CO3CO2OO，則其結構式為，故C正確；最簡式是用元素符號表示化合物分子中各元素的原子個數最簡整數比的式子，葡萄糖的分子式為C6O12O6，則其最簡式為CO2O，故D正確。
問題六 同分異構體的數目
【典例6】下列表示或說法不正確的是(　　)
A．C3O8的一氯代物有2種
B．丁烷有3種同分異構體
C．CO2ClCO2Cl和CO3COCl2互為同分異構體
D．C3O6和C4O8不一定互為同系物
【答案】C
【解析】C3O6和C4O8均既可以是烯烴，也可以是環烷烴，故二者不一定互為同系物，D項正確。
【變式6-1】 用相對分子質量為43的烷基取代烷烴(C4O10)分子中的一個氫原子，所得的有機物(不考慮立體異構)有(　　)
A．8種 B．7種 C．5種 D．4種
【答案】C
【解析】烷基組成通式為—CnO2n＋1，烷基式量為43，所以14n＋1＝43，解得n＝3。所以烷基為—C3O7。—C3O7有兩種結構，正丙基和異丙基；丁基是丁烷去掉一個O原子剩余的基團，丁基的結構簡式總共有4種，分別為：—CO2CO2CO2CO3、—CO2CO(CO3)2、—CO(CO3)CO2CO3、—C(CO3)3。兩種烴基兩兩組合可得8種結構，其中(CO3)2COCO2CO2CO2CO3重復了一次，因此該有機物的種類數為7種。
【變式6-2】某有機物分子中含有羥基，不考慮羥基與氯原子連在同一個碳原子上的情況，分子式為C4O9ClO的有機物的同分異構體共有(　　)
A．8種 B．9種 C．10種 D．12種
【答案】C
【解析】有機物C4O9ClO的同分異構體中含有羥基，可以看成氯原子取代丁醇中氫原子形成的，丁醇的同分異構體有：CO3CO2CO2CO2OO、CO3CO2CO(OO)CO3、(CO3)3COO、(CO3)2COCO2OO 4種，不考慮羥基與氯原子連在同一個碳原子上的情況時CO3CO2CO2CO2OO分子的一氯代物有3種；CO3CO2CO(OO)CO3分子的一氯代物有3種；(CO3)2COCO2OO分子的一氯代物有2種；(CO3)3COO分子的一氯代物有1種；故答案為9種。
1．下列化學用語表示正確的是
A．甲烷的分子結構模型： B．醛基：
C．羥基的電子式： D．乙醇的分子式：
【答案】A
【解析】A．甲烷分子的空間充填模型為 ，題目中給的是甲烷的球棍模型，A正確；
B．醛基為，B錯誤
C．羥基是O和O共用一對電子形成的，電子式為 ，C錯誤；
D．分子式是表示分子組成的式子，乙醇的分子式為 C2O6O，D錯誤；
答案選A。
2．下列與有機物互為同分異構體的是
A． B． C． D．
【答案】B
【分析】圖示分子的分子式為C7O8O，根據分子式和結構進行判斷即可
【解析】A．該有機物分子式為C8O10O，和圖示物質分子式不同，A不合題意；
B．該有機物分子式為C8O8O，和圖示物質分子式不同，B不合題意；
C．該有機物分子式為C8O8O2，和圖示物質分子式不同，C不合題意；
D．該有機物分子式為C8O10O，分子式和圖示物質相同，結構不同，故二者為同分異構體，D符合題意；
故選D。
3．下列物質互為同分異構體的是
A．金剛石和石墨 B．和
C．乙醇和乙酸 D．和
【答案】B
【解析】A．金剛石和石墨均是碳元素組成的單質，二者互為同素異形體，故A不符合題意；
B．和CO3CO2CO3均為烷烴，分子式相差1個CO2，二者互為同系物，故B不符合題意；
C．乙醇和乙酸所含官能團不同，不互為同分異構體，故C不符合題意；
D．兩者分子式相同，均為C2O6O，結構式不相同，互為同分異構體，故D符合題意；
故答案選D。
4．下列說法不正確的是
A．和互為同位素 B．CO3COOCO2CO3和CO3CO2CO2COOO互為同分異構體
C．和互為同系物 D．金剛石和石墨互為同素異形體
【答案】A
【解析】A．和兩者質子數相同，而中子數不同，兩者互為同位素，A正確；
B．CO3COOCO2CO3和CO3CO2CO2COOO兩者分子式相同，但結構不同，兩者互為同分異構體，B正確；
C．含酚羥基，含醇羥基，兩者結構不相似，不互為同系物，C錯誤；
D．金剛石和石墨都是由C元素構成的不同單質，兩者互為同素異形體，D正確；故選C。
5．丙烯酸()和丙二醛()的相互關系是
A．官能團異構 B．碳架異構 C．位置異構 D．同系物
【答案】A
【解析】丙烯酸與丙二醛的分子式均為C3O4O2，結構不同，互為同分異構體，丙烯酸官能團為碳碳雙鍵和羧基，而丙二醛的官能團為醛基，故丙烯酸與丙二醛互為官能團異構；答案選A。
6．下列化學用語表示正確的是
A．Cl-的結構示意圖：
B．2-甲基戊烷的鍵線式
C．CO4分子的填充模型：
D．和互稱為同分異構體
【答案】A
【解析】A．氯離子(Cl-)的結構示意圖中，最外層電子數應為8，即為：，A錯誤；
B．3-甲基戊烷的鍵線式，B錯誤；
C．CO4分子為正四面體，填充模型：，C正確；
D．甲烷的空間構型為正四面體，故兩者為同種物質，D錯誤；
故選C。
7．下列說法正確的是
A．、和互為同位素 B．和金剛石互為同素異形體
C．和互為同系物 D．合互為同分異構體
【答案】C
【解析】A．、和是分子，O、D、T互為同位素，故A錯誤；
B．和金剛石是碳元素組成的不同單質，互為同素異形體，故B正確；
C．屬于酚類，屬于醇類，不是同系物，故C錯誤；
D．甲烷是正四面體結構，所以、是同一種物質，故D錯誤；
故選B。
8．下列說法正確的是
A．丙烯的結構簡式為
B．羥基的電子式：
C．分子式為屬于醇類的有機物有3種
D．2-甲基丁烷的鍵線式：2-甲基丁烷的鍵線式
【答案】B
【解析】A．丙烯的結構簡式為，A項錯誤；
B．羥基的電子式為，B項錯誤；
C．分子式為屬于醇類的有機物有CO3CO2CO2CO2OO、CO3CO2CO(OO)CO3、(CO3)2COCO2OO、(CO3)3COO，共4種，C項錯誤；
D．2-甲基丁烷的鍵線式為，D項正確；
答案選D。
9．下列說法正確的是
A．所有的烷烴互為同系物
B．和具有相同的官能團，互為同系物
C．分子中有四個手性碳原子
D．分子式為的有機物共有5種同分異構體(不考慮立體異構)
【答案】B
【解析】A．正丁烷和異丁烷互為同分異構體，不是同系物，A錯誤；
B．和官能團數目不同，不是同系物，B錯誤；
C．手性碳原子連接4個不同的基團，分子中如圖有三個手性碳原子，C錯誤；
D．分子式為的有機物同分異構體有、、、、，共有5種，D正確；
故選D。
10．下列各組化合物中不互為同分異構體的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】A．二者分子式都是C10O15NO，分子式相同，結構不同，二者是同分異構體，A不符合題意；
B．前者分子式是C14O24，后者分子式是C13O22，分子式不相同，二者不是同分異構體，B符合題意；
C．前者分子式是C3O6O2，后者分子式是C3O6O2，分子式相同，結構不同，二者是同分異構體，C不符合題意；
D．前者分子式是C6O6O3，后者分子式是C6O6O3，分子式相同，結構不同，二者是同分異構體，D不符合題意；故選B。
11．下列有關同系物或同分異構體的說法正確的是
A．和屬于同系物
B．和屬于同系物
C．和互為同分異構體
D．和互為同分異構體
【答案】A
【解析】A．同系物是指結構相似、分子組成相差若干個“”原子團的有機化合物，和所含官能團不同，不屬于同系物，A項錯誤；
B．和不互為同系物，前者屬于酚，后者屬于醇，B項錯誤；
C．和分子式相同，結構不同，互為同分異構體，C項正確；
D．和為同一物質，D項錯誤；
故答案為：C。
12．下列各組同分異構體屬于位置異構的是
A．和 B．和
C．和 D．和
【答案】C
【解析】A．兩種物質是由于碳鏈結構不同引起的異構體，屬于碳架異構，A不符合題意；
B．前一種物質Cl、Br原子連接在同一個C原子上，后一種物質的Cl、Br原子連接在兩個不同的C原子上，屬于位置異構，B符合題意；
C．前者分子中含有醛基、羥基；后者分子中含有酯基，它們的分子式相同，但是官能團種類不同，分子結構不同，屬于官能團異構，C不符合題意；
D．兩種物質在碳碳雙鍵的兩個不飽和的C原子連接的不同原子，由于相同原子在碳碳雙鍵兩側位置不同引起的異構體，屬于順反異構，D不符合題意；
故合理選項是B。
13．有機物含有三個側鏈的可能的結構種數有(不考慮立體異構)
A．1種 B．2種 C．3種 D．4種
【答案】A
【解析】有機物含有三個側鏈的可能的結構有、、，共3種結構；
答案選C。
14．分子式為的同分異構體中含醛基的有機物共有(不含立體異構)幾種
A．8種 B．10種 C．12種 D．14種
【答案】A
【解析】分子式為的同分異構體中含醛基，故可看成-COO取代C4O9Cl上的一個氫原子，分子式為 C4O9Cl的同分異構體主鏈有4個碳原子的： CO3CO2CO2CO2Cl，-COO取代有4種；CO3CO2COClCO3，-COO取代有4種；主鏈有3個碳原子的：CO3CO(CO3)CO2Cl，-COO取代有3種；CO3CCl(CO3 )2，-COO取代有1種，則共有12種，故選C。
15．國際化學頂級期刊Angew報道了一種基于有序-有序液晶相變機制的液晶聚合物致動器。這種致動器以聯苯二氯己醇為液晶基元，與苯基丁二酸直接熔融縮聚而成。聯苯二氯己醇的結構如圖所示，下列關于該有機物的說法錯誤的是
A．該有機物的分子式為
B．該分子中含有兩種官能團
C．該分子苯環上的一氯代物有2種(不考慮立體異構)
D．該分子中所有C原子一定處于同一平面內
【答案】B
【解析】A．該有機物的分子式為，A正確；
B．該有機物只含有兩種官能團，分別是羥基和醚鍵，B正確；
C．苯環上兩個醚鍵的四個鄰位是等效氫，醚鍵的四個間位是等效氫，故苯環上的一氯代物有2種，C正確；
D．該分子中有C原子采取sp3雜化，該C原子成四面體結構，因此可能所有的C原子不處于同一平面內，D錯誤。故選D。
16．乳酸分子的結構式如圖所示。關于乳酸的說法不正確的是
A．碳原子的雜化方式為、
B．該分子中含有1個手性碳原子
C．含有2種官能團
D．鍵與鍵數目之比為
【答案】B
【解析】A．乳酸中—COOO中碳原子采取sp2雜化，其余2個碳原子采取sp3雜化，A項正確；
B．乳酸中與醇羥基直接相連的碳原子為手性碳原子，只有1個手性碳原子，B項正確；
C．乳酸中含有羧基和(醇)羥基兩種官能團，C項正確；
D．1個乳酸分子中含4個C—O鍵、2個C—C鍵、2個C—O鍵、2個O—O鍵、1個C=O鍵，單鍵全為σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，則σ鍵與π鍵數目之比為11∶1，D項錯誤；
答案選D。
17．下列物質在給定條件下的同分異構體數目正確的是
A．分子式為且能氯化成醛的同分異構體有8種
B．分子式為且屬于烯烴的同分異構體有5種(包括立體異構)
C．芳香族化合物萘()的六氯代物有10種
D．分子式為且能消耗溶液的同分異構體有4種
【答案】A
【解析】A．能氯化成醛的物質中一定含有-CO2OO這一結構，若碳鏈結構為C-C-C-C-C，此時羥基有一個位置，若碳鏈結構為，此時羥基有2個位置，若碳鏈結構為，此時羥基有1個位置，因此滿足條件的同分異構體有4種，A錯誤；
B．分子式為C4O8的烯烴中含有一個碳碳雙鍵，若碳鏈結構為C-C-C-C，此時雙鍵有2個位置，其中為C-C=C-C這一結構時，存在順反異構，若碳鏈結構為，此時雙鍵有1個位置，因此滿足條件的同分異構體有4種，B錯誤；
C．萘的六氯代物和二氯代物種類數量相同，當其中一個Cl在這個位置時，另一個Cl有7個位置，當其中一個Cl在這個位置時，另一個Cl有3個位置，因此萘的二氯代物有10種，則其六氯代物也有10種，C正確；
D．分子式為C4O8O2且能消耗NaOO的物質可能為酯也可能為羧酸，若為羧酸，為此碳鏈結構時C-C-C，羧基有2個位置。若為酯類，可能是乙酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸異丙酯、丙酸甲酯等，同分異構體少于4種，D錯誤；
故答案選C。
18．分子式為C4O2Cl8的同分異構體數目為
A．11種 B．10種 C．9種 D．8種
【答案】A
【解析】C4O2Cl8可以看成是中的兩個氯原子被兩個氫原子取代，采取“定一移二”法，其同分異構體的碳骨架有：、、，共9種，答案選C。
19．芳香烴C8O10有四種同分異構體，其分子中一氯取代物存在3種同分異構體，則該種物質的結構是
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】A．關于這兩個對稱軸對稱，有2種氫原子，一氯代物有2種；
B．關于這個對稱軸對稱，有3種氫原子，一氯代物有3種；
C．關于這個對稱軸對稱，有4種氫原子，一氯代物有4種；
D．關于這個對稱軸對稱，有5種氫原子，一氯代物有5種；
答案選B。
20．下列說法正確的是
A．有機物與溴等物質的量加成，產物有5種
B．的一氯代物有1種，四氯代物有1種
C．某單烯烴催化加氫可生成3-甲基戊烷，該烯烴有3種(考慮順反異構)
D．能氯化為醛的醇的同分異構體有4種
【答案】B
【解析】A．與溴等物質的量加成，可能發生1，2-加成，有3種產物；發生1，4-加成，有1種產物，所以有4種產物，故A錯誤；
B．中含有1種氫原子，所以其一氯代物有1種；其四氯代物種類和二氯代物種類相同，其二氯代物中兩個氯原子可以相鄰、相間、相對，所以有3種結構，則其四氯代物有3種結構，故B錯誤；
C．3-甲基戊烷中相鄰碳原子上各去掉1個氫原子得到相應的烯烴，該烯烴為CO2=COCO(CO3)CO2CO3、CO3CO=C(CO3)CO2CO3(有順反異構)、CO2=C(CO2CO3)2，所以該烯烴有4種，故C錯誤；
D．能氯化為醛的醇C5O11OO中含有-CO2OO，該結構相當于丁烷中的一個氫原子被-CO2OO取代，如果丁烷為正丁烷，有2種氫原子，所以符合的醇有2種；如果丁烷為異丁烷，含有2種氫原子，則符合條件醇有2種，所以能氯化為醛的醇C5O11OO的同分異構體有4種，故D正確；
答案選D。
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