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例析有機物空間結構的考查形式
一、根據(jù)有機物的空間結構求分子式
例1、某化合物含碳、氫、氮三種元素，分子內(nèi)有4個氮原子，且4個氮原子排列成內(nèi)空間的四面體，每兩個氮原子間都有一個碳原子，已知分子內(nèi)沒有碳碳雙鍵，則該化合物的分子式為（ ）
A．C6H12N4 B．C6H10N4 C．C4H8N4 D．C6H8N4
解析：當分子內(nèi)的4個氮原子排列成內(nèi)空間的四面體時，能形成6個N—N共價鍵，又每兩個氮原子間都有一個碳原子，所以分子中共有6個碳原子。每個氮原子形成了3個共價鍵，即氮原子達到飽和狀態(tài)，不需要結合氫原子；由于分子內(nèi)沒有碳碳雙鍵，所以每個碳原子需再結合2個氫原子才能達到4個共價鍵的飽和狀態(tài)，即分子內(nèi)共有12個氫原子，所以該有機物的分子式為C6H12 N4，故答案選擇A。
例2、近年來，科學家發(fā)現(xiàn)由100個碳原子構成具有完美對稱性的C100分子，最內(nèi)部是由20個碳原子構成的正12面體，外層的60個碳原子形成12個獨立的正五邊形，處于中間層的20個碳原子將內(nèi)、外層碳原子連結在一起，當C100與足量氫氣完全反應時，每個碳原子形成四個共價單鍵，其產(chǎn)物的分子式應為（ ）
A．C100H60 B．C100H20 C．C100H12 D．C100H40
解析：最內(nèi)層的20個碳原子之間形成C—C共價鍵，每個碳原子被3個面共用，即層內(nèi)的碳原子均形成了3個C—C共價鍵，另外一個鍵與中間層的碳原子形成C—C共價鍵，最內(nèi)層碳原子達到了飽和狀態(tài)。中間層20個碳原子之間形成C—C共價鍵，每個碳原子與最內(nèi)層碳原子形成一個C—C共價鍵，這樣中間層碳原子已經(jīng)形成了2個共價鍵，另外2個共價鍵與最外層碳原子結合，也達到了飽和狀態(tài)。最外層60個碳原子形成12個獨立的正五邊形，除層內(nèi)C—C共價鍵外，還需共價鍵數(shù)為60×4-2×60==60，最外層與中間層形成共價鍵數(shù)為20×2==40，最后剩余的20個共價鍵需要碳原子與20個氫原子形成。所以產(chǎn)物的分子式應為C100H20。故答案選擇B。
二、根據(jù)有機物的空間結構求同分異構體數(shù)目
例3、“立方烷”是一種新合成的烴，其分子為正方體結構。(1)立方烷的分子式。(2) 該立方烷的二氯代物具有同分異構體的數(shù)目。
解析：由“立方烷”的分子結構為正方體可以看出，在正方體的8個頂點上分別有1個碳原子，每個碳原子能形成3個碳碳共價鍵，又由于每個碳原子要形成4個共價鍵，所以每個碳還要形成1個碳氫鍵，即一個碳原子分別存在3個碳碳鍵和1個碳氫鍵，所以立方烷的分子式為C8H8。
在立方烷中，碳與碳的位置關系有三種，即在同條棱的相鄰關系、面對角線關系和體對角線關系，且每一個碳原子上連有一個氫原子。若有一個氯原子取代立方烷中一個碳原子上的氫原子時，則另一個氯原子可以取代的氫原子也有三種情況，即在同條棱上的碳原子上的氫原子、面對角線上碳原子上的氫原子和體對角線上碳原子上的氫原子。所以立方烷的二氯代物的同分異構體有3種。
三、根據(jù)有機物的空間結構判斷有關原子的位置關系
例4、有關 分子結構的敘述中，正確的是（ ）
A．除苯環(huán)以外的其余碳原子有可能都在一條直線上
B．除苯環(huán)以外的其余碳原子不可能都在一條直線上
C．12個碳原子不可能都在同一平面上
D．12個碳原子有可能都在同一平面上
解析：由于甲烷、乙烯、乙炔和苯分別為空間正四面體型、平面型、直線型和平面型結構，即在甲烷的空間正四面體型中，碳原子位于正四面體的中心，四個氫原子位于正四面體的四個頂點上，最多有三個原子共平面；在乙烯分子中，四個氫原子和兩個碳原子共平面；乙炔分子中兩個氫原子和兩個碳原子在同一條直線上，而苯分子中的六個碳原子和六個氫原子在同一個平面上。將題中所給物質(zhì)根據(jù)結構分解成常見甲烷的正四面體型、乙烯和苯的平面型結構和乙炔的直線型，由于碳干結構可以通過碳碳單鍵旋轉，所以12個碳原子有可能都在同一平面上，但除苯環(huán)以外的其余碳原子不可能都在一條直線上。所以答案選擇BD。




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