資源簡介

第58講　有機化合物的空間結構　同系物　同分異構體
1.掌握有機化合物分子中碳原子的成鍵特點，能正確判斷簡單有機物分子中原子的空間位置。
2．了解有機化合物的同分異構現象，能判斷并正確書寫簡單有機化合物的同分異構體的結構簡式。
考點一　碳原子的成鍵特點　有機化合物分子的空間結構
1.有機化合物分子中碳原子的成鍵方式
(1)碳原子結構：最外層有4個電子，可形成4個共價鍵。
(2)成鍵原子：碳原子可與碳原子、其他非金屬原子成鍵。
(3)成鍵形式：①單鍵：都是σ鍵；②雙鍵：一個σ鍵，一個π鍵；③三鍵：一個σ鍵，兩個π鍵。
2．有機化合物常用的表示方法
3.有機化合物的成鍵方式和空間結構
與碳原子相連的原子數 結構 示意 碳原子的 雜化方式 碳原子的 成鍵方式 碳原子與相鄰原子形成的結構單元的空間結構
4 ________ σ鍵 __________
3 ________ σ鍵、π鍵 ____________
2 —C≡ ________ σ鍵、π鍵 ________
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．結構中若出現一個飽和碳原子，則整個分子不可能共平面：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．結構中每出現一個碳碳雙鍵，則最多6個原子共面：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．結構中每出現一個碳碳三鍵，則至少4個原子共線：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．結構中每出現一個苯環，則最多有12個原子共面：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 判斷下列說法是否正確？正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)[2023·浙江6月，10A]丙烯(CH3—CH＝CH2)分子中最多7個原子共平面(　　)
(2)[2023·山東卷，12B]除氫原子外，X()中其他原子可能共平面(　　)
(3)[2023·全國乙卷，8C]乙酸異丙酯()分子中所有碳原子共平面(　　)
(4)[2022·浙江1月，15A]化合物分子中至少有7個碳原子共直線(　　)
典例2 有機物分子中最多有________個碳原子在同一平面內，最多有________個原子在同一條直線上，苯環平面內的碳原子至少有________個。
【師說·延伸】　細說有機分子中原子的共線、共面問題
1．結構不同的基團連接后原子共面、共線分析
(1)直線與平面連接，則直線在這個平面上。
(2)平面與平面連接：如果兩個平面結構通過單鍵相連，由于單鍵的旋轉性，兩個平面可以重合，但不一定重合。
(3)平面與立體連接：如果甲基與平面結構通過單鍵相連，則由于單鍵的旋轉性，甲基的一個氫原子可能暫時處于這個平面上。
2．審準題目要求
題目要求中常有“可能”、“一定”、“最多”、“最少”、“所有原子”、“碳原子”等限制條件。
【對點演練】
考向一　有機化合物的表示方法與碳原子的結合方式
1．[2024·濟南十校聯考]下列表示正確的是(　　)
A.乙醛的結構簡式：CH3COH
B．2-丁烯的鍵線式：
C．乙炔的結構簡式：HC≡CH
D.乙烷的球棍模型：
2.碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑，其分子結構如圖。
(1)該分子中σ鍵和π鍵之比為________。
(2)該分子中有________個原子共面。
考向二　有機化合物分子中原子的空間位置判斷
3．某有機物結構為
，回答下列問題。
(1)最多有____個碳原子在同一條直線上。
(2)最多有____個碳原子在同一平面上。
(3)最多有____個原子在同一平面上。
4．下列說法正確的是(　　)
A．丙烷是直鏈烴，所以分子中3個碳原子也在一條直線上
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
考點二　同系物　同分異構體
1.同系物
(1)定義：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。
(2)特點：官能團種類、數目均相同；具有相同的分子通式。
(3)性質：同系物的化學性質相似，物理性質呈現一定的遞變規律。
2．同分異構現象　同分異構體
(1)定義：分子式相同、結構不同的現象稱為同分異構現象。存在同分異構現象的化合物互為同分異構體。
(2)同分異構體類型
異構類型 形成途徑 示例
——— ——— 碳骨架不同而產生的異構 CH3CH2CH2CH3 和
——— ——— 官能團位置不同而產生的異構 CH2===CH—CH2—CH3和 CH3—CH===CH—CH3
——— ——— 官能團種類不同而產生的異構 CH3CH2OH與 CH3—O—CH3
——— ——— 碳碳雙鍵兩端的原子或原子團在空間的排列方式不同而產生的異構 與
(3)常見官能團異構
組成通式 可能的類別
CnH2n 烯烴、環烷烴
CnH2n－2 炔烴、二烯烴、環烯烴
CnH2n＋2O 醇、醚
CnH2nO 醛、酮、烯醇、環醇、環醚
CnH2nO2 羧酸、酯、羥基醛、羥基酮
CnH2n－6O 酚、芳香醇、芳香醚
CnH2n＋1NO2 硝基烷烴、氨基酸
3.判斷同分異構體數目的常用方法
(1)烴基法：將有機物看作由基團連接而成，由基團的異構數目可推斷有機物的異構體數目。如：丁基有4種，C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均為4種。
(2)代換法：將有機物分子中的不同原子或基團換位進行思考。如：乙烷分子中共有6個H，若有一個氫原子被Cl取代所得一氯乙烷只有一種結構，那么五氯乙烷也只有一種。同理二氯苯和四氯苯均有3種。
(3)等效氫法：分子中等效氫原子有如下情況：①分子中同一個碳原子上連接的氫原子等效；②同一個碳原子上所連接的甲基氫原子等效；③分子中處于對稱位置上的氫原子等效。
(4)定一移一法：分析二元取代產物的方法，如分析C3H6Cl2的同分異構體數目，可先固定其中一個氯原子位置，然后移動另一個氯原子。
(5)組合法：飽和酯R1COOR2，—R1有m種，—R2有n種，則酯共有m×n種。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．烷烴(CnH2n＋2)從丁烷開始有同分異構體，n值越大，同分異構體種數越多：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．分子式為C3H6和C4H8的兩種有機物一定互為同系物：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．CH2Cl2不存在同分異構體：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4． 與為同一物質：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例[2022·河北卷，11改編]在EY沸石催化下，萘與丙烯反應主要生成二異丙基萘M和N。
下列說法正確的是(　　)
A．M和N互為同系物
B．M分子中最多有12個碳原子共平面
C．N的一溴代物有5種
D．萘的二溴代物有9種
【師說·延伸】　記住一些常見有機物的同分異構體數目
(1)凡只含一個碳原子的分子均無同分異構體。
(2)乙烷、丙烷、乙烯、乙炔無同分異構體。
(3)4個碳原子的鏈狀烷烴有2種，5個碳原子的鏈狀烷烴有3種，6個碳原子的鏈狀烷烴有5種。
【對點演練】
考向一　烴的一元、二元取代物數目
1．下列有關同分異構體數目的敘述不正確的是(　　)
A．甲苯苯環上的一個氫原子被含3個碳原子的烷基取代，所得產物有6種
B．與互為同分異構體的芳香族化合物有6種
C.含有5個碳原子的某飽和鏈烴，其一氯取代物可能有3種
D．菲的結構簡式為，它與硝酸反應，可生成 5種一硝基取代物
2．分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A.7種　　B．8種　　C．9種　　D．10種
考向二　烴的含氧衍生物同分異構體數目
3．分子式為C5H12O的飽和一元醇與和它相對分子質量相同的飽和一元羧酸進行酯化反應，生成的酯共有(不考慮立體異構)(　　)
A．13種　　B．14種　　C．15種　　D．16種
4．某芳香族化合物甲的分子式為C10H11ClO2，已知苯環上只有兩個取代基，其中一個取代基為—Cl，甲能與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出二氧化碳，則滿足上述條件的有機物甲有(　　)
A．15種 B．12種 C．9種 D．5種
5．下列說法不正確的是(　　)
A．分子式為C3H6O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有5種
B．四聯苯()的一氯代物有5種
C．與具有相同官能團的同分異構體的結構簡式為CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH
D.興奮劑乙基雌烯醇()可能有屬于芳香族的同分異構體
微專題19 “定一動一法”判斷有機物同分異構體種數模型
【要點歸納】
【典題示例】
典例[2024·江西南昌模擬節選]滿足以下條件的(A)的同分異構體共有____________種。
①能與FeCl3溶液發生顯色反應；②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；③環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子。
寫出其中一種核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9的同分異構體的結構簡式：__________________________。
【對點演練】
[2024·遼寧沈陽二中摸底節選]已知反應OOOOC7H11O4Br，
回答下列問題：
(1)已知化合物Ⅱ的核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積之比為6∶4∶1，則其結構簡式為____________。
(2)已知X的相對分子質量比化合物Ⅰ少14，且1 mol X能與足量NaHCO3溶液反應放出。符合上述條件的X共有________種(不考慮立體異構)，寫出含有手性碳原子的所有可能的結構簡式，并用*標出手性碳原子的位置________(手性碳原子是指連有4個不同的原子或原子團的飽和碳原子)。
第58講　有機化合物的空間結構 同系物　同分異構體
考點一
夯實·必備知識
3．sp3　四面體形　sp2　平面三角形　sp　直線形
易錯診斷
1．正確。
2．錯誤。結構中每出現一個碳碳雙鍵，則至少6個原子共面。
3．正確。
4．錯誤。結構中每出現一個苯環，則至少有12個原子共面。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　解析：(1)乙烯分子中有6個原子共平面，甲烷分子中最多有3個原子共平面，則丙烯分子中，兩個框內的原子可能共平面，所以最多7個原子共平面，正確。
(2)X分子中存在兩個碳碳雙鍵所在的平面，單鍵可以任意旋轉，故除氫原子外，X中其他原子可能共平面，正確。
(3)乙酸異丙酯分子中含有4個飽和的碳原子，其中異丙基中存在著一個飽和碳原子連接兩個飽和碳原子和一個乙酰氧基，類比甲烷的正四面體結構可知，乙酸異丙酯分子中的所有碳原子不可能共平面，錯誤。
(4) 圖中所示的C理解為與甲烷的C相同，故右側所連的環可以不與其在同一直線上，分子中至少有5個碳原子共直線，錯誤。
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
典例2　解析：以碳碳雙鍵為中心，根據乙烯、苯、乙炔、甲烷的結構，可以畫出如圖所示結構：
由于碳碳單鍵可以繞軸自由旋轉，炔直線一定在苯平面內，苯平面和烯平面可能共面，也可能不共面，因而該有機物分子中的所有碳原子可能共面，最多有5＋6＝11個碳原子共面，至少有6＋2＋1＝9個碳原子在苯平面內。由于苯分子、乙烯分子的鍵角均為120°，炔直線與所在苯環正六邊形對角線上的碳原子共線，因而5個碳原子和炔基上的1個氫原子共線，即5＋1＝6。
答案：11　6　9
對點演練
1．解析：乙醛含醛基，其結構簡式為CH3CHO，A錯誤；2-丁烯的鍵線式為，B錯誤；D項為乙烷的空間填充模型。
答案：C
2．答案：(1)4∶1　(2)8
3．解析：以碳碳雙鍵為中心，根據乙烯、苯、乙炔、甲烷的結構，可以畫出如圖所示結構：
答案：(1)4　(2)13　(3)21
4．解析：A項，飽和直鏈烴是鋸齒形的，錯誤；B項，CH3—CH===CH2中有甲基，所有原子不可能共平面，錯誤；C項，因環狀結構不是平面結構，所有碳原子不可能在同一平面上，錯誤；D項，該分子表示為，依據乙烯分子中6個原子共平面，乙炔分子中4個原子共直線判斷，該有機物分子中所有碳原子共平面，正確。
答案：D
考點二
夯實·必備知識
2．(2)碳鏈異構　位置異構　官能團異構　順反異構　
易錯診斷
1．正確。
2．錯誤。分子式為C3H6和C4H8的物質可以是烯烴、也可以是環烷烴。只有屬于同類物質時，二者才互為同系物。
3．正確。
4．正確。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例　解析：由題中信息可知，M和N均屬于二異丙基萘，兩者分子式相同，但是其結構不同，故兩者互為同分異構體，A不正確；因為萘分子中的10個碳原子是共面的，由于單鍵可以旋轉，異丙基中最多可以有2個碳原子與苯環共面，因此，M分子中最多有14個碳原子共平面，B不正確；N分子中有5種不同化學環境的H原子，因此其一溴代物有5種，C正確；萘分子中有8個H原子，但是只有兩種不同化學環境的H原子(分別用α、β表示，其分別有4個)，根據定一移一法可知，若先取代α，則取代另一個H的位置有7個；然后先取代1個β，再取代其他β，有3種，因此，萘的二溴代物有10種，D不正確。
答案：C
對點演練
1．解析：含3個碳原子的烷基有正丙基和異丙基兩種結構，甲基與該烷基在苯環上有鄰、間、對3種位置關系，故產物的結構共有2×3＝6種，A項正確；的分子式為C7H8O，與其互為同分異構體的芳香族化合物有5種：，B項錯誤；正戊烷的一氯代物有3種，C項正確；菲的結構具有對稱性，含有5種不同化學環境的氫原子，D項正確。
答案：B
2．解析：分子式為C4H8Cl2的有機物可以采取“定一移一”法：，共有9種。
答案：C
3．解析：與分子式為C5H12O的飽和一元醇相對分子質量相同的飽和一元羧酸為C4H8O2。分子式為C5H12O的飽和一元醇有8種，分子式為C4H8O2的飽和一元羧酸有2種，所以生成的酯共有2×8＝16種。
答案：D
4．解析：由題意知甲中含有羧基；苯環上只有兩個取代基，其中一個為—Cl，則另一個為—C4H7O2，—C4H7O2含有羧基的結構有：—CH2CH2CH2COOH、、，共5種，取代基—C4H7O2與—Cl有鄰、間、對三種情況，則滿足條件的有機物甲有5×3＝15種。
答案：A
5．解析：分子式為C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分別是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分別是HCOOH、CH3COOH，C2H5OH、CH3OH與HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4種，A項錯誤；四聯苯是具有兩條對稱軸的物質，即，有5種不同化學環境的氫原子，故有5種一氯代物，B項正確；將官能團的位置移動即可得其同分異構體：CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH，C項正確；該有機物含有4個環和1個碳碳雙鍵，不飽和度為5，苯環的不飽和度為4，所以可能有屬于芳香族的同分異構體，D項正確。
答案：A
微專題19
典題示例
典例　解析：【確定原物質信息】A的分子式為C10H14O2。【確定取代基信息】A的同分異構體能與FeCl3溶液發生顯色反應，則其含有酚羥基，即含有苯環，且苯環上連有—OH；能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則苯環連有—OH或含C的側鏈；環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子，結合A的分子式可知三個側鏈中有兩個—OH，一個—C4H9。【“定一動一法”判斷同分異構體數目】
(共六種)
其中側鏈—C4H9有4種異構，故共有4×6＝24(種)。其中核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9，含有四種不同的氫原子，只能是軸對稱分子，即或。
答案：24　或
對點演練
解析：(1)由化合物Ⅱ的分子式可知，化合物Ⅱ是化合物Ⅰ的一溴代物，化合物Ⅱ的核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積之比為6∶4∶1。則化合物Ⅱ的結構簡式為。
解析：(2)【確定原物質信息】X的相對分子質量比化合物 Ⅰ少14，則比化合物Ⅰ少一個CH2，分子式為。【確定取代基信息】1 mol X能與足量NaHCO3溶液反應放出2 mol CO2，說明X分子中含有2個—COOH，還剩余—C4H8。【“定一動一法”判斷同分異構體數目】
主鏈　　　　一取代物　　　　二取代物
共9種，其中含手性碳原子的是、 (*表示手性碳原子的位置)。
答案：(1) 　
(2)9　(共50張PPT)
第58講　有機化合物的空間結構　
同系物　同分異構體
1.掌握有機化合物分子中碳原子的成鍵特點，能正確判斷簡單有機物分子中原子的空間位置。
2．了解有機化合物的同分異構現象，能判斷并正確書寫簡單有機化合物的同分異構體的結構簡式。
考點一
考點二
考點一
1.有機化合物分子中碳原子的成鍵方式
(1)碳原子結構：最外層有4個電子，可形成4個共價鍵。
(2)成鍵原子：碳原子可與碳原子、其他非金屬原子成鍵。
(3)成鍵形式：①單鍵：都是σ鍵；②雙鍵：一個σ鍵，一個π鍵；③三鍵：一個σ鍵，兩個π鍵。
2．有機化合物常用的表示方法
3.有機化合物的成鍵方式和空間結構
與碳原子相連的原子數 結構 示意 碳原子的 雜化方式 碳原子的 成鍵方式 碳原子與相鄰原子形成的結構單元的空間結構
4 ________ σ鍵
__________
3 ________ σ鍵、π鍵
____________
2 —C≡ ________ σ鍵、π鍵
________
sp3
四面體形
sp2
平面三角形
sp
直線形
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．結構中若出現一個飽和碳原子，則整個分子不可能共平面：
___________________________________________________________。
2．結構中每出現一個碳碳雙鍵，則最多6個原子共面：
___________________________________________________________。
3．結構中每出現一個碳碳三鍵，則至少4個原子共線：
___________________________________________________________。
4．結構中每出現一個苯環，則最多有12個原子共面：
___________________________________________________________。
正確。
錯誤。結構中每出現一個碳碳雙鍵，則至少6個原子共面。
正確。
錯誤。結構中每出現一個苯環，則至少有12個原子共面。
√
√
×
×
解析：(1)乙烯分子中有6個原子共平面，甲烷分子中最多有3個原子
共平面，則丙烯 分子中，兩個框內的原子可能
共平面，所以最多7個原子共平面，正確。
(2)X分子中存在兩個碳碳雙鍵所在的平面，單鍵可以任意旋轉，故除氫原子外，X中其他原子可能共平面，正確。
(3)乙酸異丙酯分子中含有4個飽和的碳原子，其中異丙基中存在著一個飽和碳原子連接兩個飽和碳原子和一個乙酰氧基，類比甲烷的正四面體結構可知，乙酸異丙酯分子中的所有碳原子不可能共平面，錯誤。
(4) 圖中所示的C理解為與甲烷的C相同，故右側所連的環可以不與其在同一直線上，分子中至少有5個碳原子共直線，錯誤。
典例2 有機物 分子中最多有________個碳原子在同一平面內，最多有________個原子在同一條直線上，苯環平面內的碳原子至少有________個。
11
6
9
解析：以碳碳雙鍵為中心，根據乙烯、苯、乙炔、甲烷的結構，可以畫出如圖所示結構：
由于碳碳單鍵可以繞軸自由旋轉，炔直線一定在苯平面內，苯平面和烯平面可能共面，也可能不共面，因而該有機物分子中的所有碳原子可能共面，最多有5＋6＝11個碳原子共面，至少有6＋2＋1＝9個碳原子在苯平面內。由于苯分子、乙烯分子的鍵角均為120°，炔直線與所在苯環正六邊形對角線上的碳原子共線，因而5個碳原子和炔基上的1個氫原子共線，即5＋1＝6。
【師說·延伸】　細說有機分子中原子的共線、共面問題
1．結構不同的基團連接后原子共面、共線分析
(1)直線與平面連接，則直線在這個平面上。
(2)平面與平面連接：如果兩個平面結構通過單鍵相連，由于單鍵的旋轉性，兩個平面可以重合，但不一定重合。
(3)平面與立體連接：如果甲基與平面結構通過單鍵相連，則由于單鍵的旋轉性，甲基的一個氫原子可能暫時處于這個平面上。
2．審準題目要求
題目要求中常有“可能”、“一定”、“最多”、“最少”、“所有原子”、“碳原子”等限制條件。
【對點演練】
考向一　有機化合物的表示方法與碳原子的結合方式
1．[2024·濟南十校聯考]下列表示正確的是(　　)
A.乙醛的結構簡式：CH3COH
B．2-丁烯的鍵線式：
C．乙炔的結構簡式：HC≡CH
D.乙烷的球棍模型：
答案：C
解析：乙醛含醛基，其結構簡式為CH3CHO，A錯誤；2-丁烯的鍵線
式為 ，B錯誤；D項為乙烷的空間填充模型。
2.碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑，其分子結構如圖。
(1)該分子中σ鍵和π鍵之比為________。
(2)該分子中有________個原子共面。
4∶1
8
考向二　有機化合物分子中原子的空間位置判斷
3．某有機物結構為
，回答下列問題。
(1)最多有____個碳原子在同一條直線上。
(2)最多有____個碳原子在同一平面上。
(3)最多有____個原子在同一平面上。
4
13
21
解析：以碳碳雙鍵為中心，根據乙烯、苯、乙炔、甲烷的結構，可以畫出如圖所示結構：
4．下列說法正確的是(　　)
A．丙烷是直鏈烴，所以分子中3個碳原子也在一條直線上
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
答案：D
解析：A項，飽和直鏈烴是鋸齒形的，錯誤；B項，CH3—CH===CH2中有甲基，所有原子不可能共平面，錯誤；C項，因環狀結構不是平面結構，所有碳原子不可能在同一平面上，錯誤；D項，
該分子表示為 ，依據乙烯分子中6個原子共平面，乙炔分子中4個原子共直線判斷，該有機物分子中所有碳原子共平面，正確。
考點二
1.同系物
(1)定義：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。
(2)特點：官能團種類、數目均相同；具有相同的分子通式。
(3)性質：同系物的化學性質相似，物理性質呈現一定的遞變規律。
2．同分異構現象　同分異構體
(1)定義：分子式相同、結構不同的現象稱為同分異構現象。存在同分異構現象的化合物互為同分異構體。
(2)同分異構體類型
異構類型 形成途徑 示例
——— 碳骨架不同而產生的異構 CH3CH2CH2CH3和
——— 官能團位置不同而產生的異構 CH2===CH—CH2—CH3和
CH3—CH===CH—CH3
——— 官能團種類不同而產生的異構 CH3CH2OH與
CH3—O—CH3
——— 碳碳雙鍵兩端的原子或原子團在空間的排列方式不同而產生的異構 與
碳鏈異構
位置異構
官能團異構
順反異構
(3)常見官能團異構
組成通式 可能的類別
CnH2n 烯烴、環烷烴
CnH2n－2 炔烴、二烯烴、環烯烴
CnH2n＋2O 醇、醚
CnH2nO 醛、酮、烯醇、環醇、環醚
CnH2nO2 羧酸、酯、羥基醛、羥基酮
CnH2n－6O 酚、芳香醇、芳香醚
CnH2n＋1NO2 硝基烷烴、氨基酸
3.判斷同分異構體數目的常用方法
(1)烴基法：將有機物看作由基團連接而成，由基團的異構數目可推斷有機物的異構體數目。如：丁基有4種，C4H9Cl、C4H9OH、C4H9COOH均為4種。
(2)代換法：將有機物分子中的不同原子或基團換位進行思考。如：乙烷分子中共有6個H，若有一個氫原子被Cl取代所得一氯乙烷只有一種結構，那么五氯乙烷也只有一種。同理二氯苯和四氯苯均有3種。
(3)等效氫法：分子中等效氫原子有如下情況：①分子中同一個碳原子上連接的氫原子等效；②同一個碳原子上所連接的甲基氫原子等效；③分子中處于對稱位置上的氫原子等效。
(4)定一移一法：分析二元取代產物的方法，如分析C3H6Cl2的同分異構體數目，可先固定其中一個氯原子位置，然后移動另一個氯原子。
(5)組合法：飽和酯R1COOR2，—R1有m種，—R2有n種，則酯共有m×n種。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．烷烴(CnH2n＋2)從丁烷開始有同分異構體，n值越大，同分異構體種數越多：_______________________________________________。
2．分子式為C3H6和C4H8的兩種有機物一定互為同系物：
____________________________________________________________。
3．CH2Cl2不存在同分異構體：______________________________。
4． 與 為同一物質：
___________________________________________________________。
正確。
錯誤。分子式為C3H6和C4H8的物質可以是烯烴、也可以是環烷烴。只有屬于同類物質時，二者才互為同系物。
正確。
正確。
【教考銜接】
典例[2022·河北卷，11改編]在EY沸石催化下，萘與丙烯反應主要生成二異丙基萘M和N。
下列說法正確的是(　　)
A．M和N互為同系物
B．M分子中最多有12個碳原子共平面
C．N的一溴代物有5種
D．萘的二溴代物有9種
答案：C
解析：由題中信息可知，M和N均屬于二異丙基萘，兩者分子式相同，但是其結構不同，故兩者互為同分異構體，A不正確；因為萘分子中的10個碳原子是共面的，由于單鍵可以旋轉，異丙基中最多可以有2個碳原子與苯環共面，因此，M分子中最多有14個碳原子共平面，B不正確；N分子中有5種不同化學環境的H原子，因此其一溴代物有5種，C正確；萘分子中有8個H原子，但是只有兩種不同化學環境的H原子(分別用α、β表示，其分別有4個)，根據定一移一法可知，若先取代α，則取代另一個H的位置有7個；然后先取代1個β，再取代其他β，有3種，因此，萘的二溴代物有10種，D不正確。
【師說·延伸】　記住一些常見有機物的同分異構體數目
(1)凡只含一個碳原子的分子均無同分異構體。
(2)乙烷、丙烷、乙烯、乙炔無同分異構體。
(3)4個碳原子的鏈狀烷烴有2種，5個碳原子的鏈狀烷烴有3種，6個碳原子的鏈狀烷烴有5種。
【對點演練】
考向一　烴的一元、二元取代物數目
1．下列有關同分異構體數目的敘述不正確的是(　　)
A．甲苯苯環上的一個氫原子被含3個碳原子的烷基取代，所得產物有6種
B．與 互為同分異構體的芳香族化合物有6種
C.含有5個碳原子的某飽和鏈烴，其一氯取代物可能有3種
D．菲的結構簡式為 ，它與硝酸反應，可生成 5種一硝基取代物
答案：B
解析：含3個碳原子的烷基有正丙基和異丙基兩種結構，甲基與該烷基在苯環上有鄰、間、對3種位置關系，故產物的結構共有2×3＝6種，
A項正確； 的分子式為C7H8O，與其互為同分異構體的芳香族化合物有5種：
，B項錯誤；正戊烷的一氯代物有3種，C項正確；菲的結構具有對稱性，含有5種不同化學環境的氫原子，D項正確。
2．分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A.7種　　B．8種　　C．9種　　D．10種
答案：C
解析：分子式為C4H8Cl2的有機物可以采取“定一移一”法：
，共有9種。
考向二　烴的含氧衍生物同分異構體數目
3．分子式為C5H12O的飽和一元醇與和它相對分子質量相同的飽和一元羧酸進行酯化反應，生成的酯共有(不考慮立體異構)(　　)
A．13種　　B．14種　　C．15種　　D．16種
答案：D
解析：與分子式為C5H12O的飽和一元醇相對分子質量相同的飽和一元羧酸為C4H8O2。分子式為C5H12O的飽和一元醇有8種，分子式為C4H8O2的飽和一元羧酸有2種，所以生成的酯共有2×8＝16種。
4．某芳香族化合物甲的分子式為C10H11ClO2，已知苯環上只有兩個取代基，其中一個取代基為—Cl，甲能與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出二氧化碳，則滿足上述條件的有機物甲有(　　)
A．15種 B．12種 C．9種 D．5種
答案：A
解析：由題意知甲中含有羧基；苯環上只有兩個取代基，其中一個為—Cl，則另一個為—C4H7O2，—C4H7O2含有羧基的結構有：—
CH2CH2CH2COOH、 、 ，共5種，取代基—C4H7O2與—Cl有鄰、間、對三種情況，則滿足條件的有機物甲有5×3＝15種。
5．下列說法不正確的是(　　)
A．分子式為C3H6O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有5種
B．四聯苯( )的一氯代物有5種
C．與 具有相同官能團的同分異構體的結構簡式為CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH
D.興奮劑乙基雌烯醇( )可能有屬于芳香族的同分異構體
答案：A
解析：分子式為C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分別是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分別是HCOOH、CH3COOH，C2H5OH、CH3OH與HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4種，A項錯誤；四聯苯是具有兩條對稱軸的物質，即
，有5種不同化學環境的氫原子，故有5種一氯代物，B項正確；將官能團的位置移動即可得其同分異構體：CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH，C項正確；該有機物含有4個環和1個碳碳雙鍵，不飽和度為5，苯環的不飽和度為4，所以可能有屬于芳香族的同分異構體，D項正確。
微專題19 “定一動一法”判斷有機物同分異構體種數模型
【要點歸納】
【典題示例】
典例[2024·江西南昌模擬節選]滿足以下條件的 (A)的同分異構體共有____________種。
①能與FeCl3溶液發生顯色反應；②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；③環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子。
寫出其中一種核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9的同分異構體
的結構簡式：__________________________。
24
或
解析：【確定原物質信息】A的分子式為C10H14O2。【確定取代基信息】A的同分異構體能與FeCl3溶液發生顯色反應，則其含有酚羥基，即含有苯環，且苯環上連有—OH；能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則苯環連有—OH或含C的側鏈；環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子，結合A的分子式可知三個側鏈中有兩個—OH，一個—C4H9。【“定一動一法”判斷同分異構體數目】
(共六種)
其中側鏈—C4H9有4種異構，故共有4×6＝24(種)。其中核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9，含有四種不同的氫原子，只能是軸對稱
分子，即 或 。
【對點演練】
[2024·遼寧沈陽二中摸底節選]已知反應OOOOC7H11O4Br，
回答下列問題：
(1)已知化合物Ⅱ的核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積之比為
6∶4∶1，則其結構簡式為____________。
解析：由化合物Ⅱ的分子式可知，化合物Ⅱ是化合物Ⅰ的一溴代物，化合物Ⅱ的核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積之比為6∶4∶1。則化
合物Ⅱ的結構簡式為 。
(2)已知X的相對分子質量比化合物Ⅰ少14，且1 mol X能與足量
NaHCO3溶液反應放出。符合上述條件的X共有___________種(不考慮立體異構)，寫出含有手性碳原子的所有可能的結構簡式，
并用*標出手性碳原子的位置________________________(手性碳原子是指連有4個不同的原子或原子團的飽和碳原子)。
解析：【確定原物質信息】X的相對分子質量比化合物 Ⅰ少14，則比化合物Ⅰ少一個CH2，分子式為。【確定取代基信息】1 mol X能與足量NaHCO3溶液反應放出2 mol CO2，說明X分子中含有2個—COOH，還剩余—C4H8。【“定一動一法”判斷同分異構體數目】
主鏈　　　　一取代物　　　　二取代物
共9種，其中含手性碳原子的是 、
(*表示手性碳原子的位置)。

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