第59讲-有机物原子共面的判断、同分异构体的书写(原卷版).docx

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练
第59讲 有机物原子共面的判断、同分异构体的书写
【复习目标】
1．掌握有机化合物中原子的共线与共面个数的判断。
2．掌握有机化合物同分异构的书写与判断。

【知识精讲】
考点一 有机物原子共面的判断
1．突破有机化合物分子中原子共面的判断
(1)明确四种典型模型

空间结构
基本理解
甲烷

正四面体形，甲烷分子中所有原子一定不共平面，最多有3个原子处在一个平面上，即分子中碳原子若以四个单键与其他原子相连，则所有原子一定不能共平面
乙烯

平面形，乙烯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中的所有原子仍然共平面
苯

平面形，苯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中的所有原子也仍然共平面
乙炔
H—C≡C—H
直线形，乙炔分子中所有原子共直线，若用其他原子代替H原子，所得有机物中的所有原子仍然共直线

(2)把握三种组合
①直线形结构与平面形结构连接。如苯乙炔：，所有原子共平面。
②平面形结构与平面形结构连接。如苯乙烯：，分子中共平面原子至少12个，最多16个。
③平面形结构与四面体形结构连接。如果甲基与平面结构通过单键相连，则由于单键的旋转性，甲基的一个氢原子可能暂时处于这个平面上。
(3)恰当拆分复杂分子
观察复杂分子的结构，先找出类似于甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的结构，再将对应的空间结构及键的旋转等知识进行迁移即可解决有关原子共面、共线的问题。
特别要注意的是，苯分子中处于对位的两个碳原子以及它们所连的两个氢原子，这四个原子是在一条直线上的。
(4)审准题目要求
题目要求中常有“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。如分子中所有原子可能共平面，分子中所有碳原子一定共平面而所有原子一定不能共平面。
【例题1】有机物分子中最多有________个碳原子在同一平面内，最多有________个原子在同一条直线上，与苯环共面的碳原子至少有________个。
【例题2】某烃的结构简式如图所示，若分子中共线碳原子数为a，可能共面的碳原子最多为b，含四面体结构碳原子数为c，则a、b、c分别是(　　)

A．3,14,5 B．4,10,2
C．3,14,4 D．3,10,3
【例题3】某有机物结构为，回答下列问题：
(1)最多有________个碳原子在同一条直线上。
(2)最多有________个碳原子在同一平面上。
(3)最多有________个原子在同一平面上。

考点二 限定条件下同分异构体的书写与判断
1．明确三个关系
(1)不饱和度(Ω)与结构关系
不饱和度
思考方向
Ω＝1
1个双键或1个环
Ω＝2
1个三键或2个双键
Ω＝3
3个双键或1个双键和1个三键(或考虑环结构)
Ω>4
考虑可能含有苯环
(2)化学性质与结构关系
化学性质
思考方向
能与金属钠反应
羟基、羧基
能与碳酸钠溶液反应
酚羟基、羧基
能与氯化铁溶液发生显色反应
酚羟基
能发生银镜反应
醛基
能发生水解反应
碳卤键、酯基

(3)核磁共振氢谱与结构的关系
①确定有多少种不同化学环境的氢原子。
②判断分子的对称性。
(4)同分异构体类型
碳架异构
碳链骨架不同，如CH3—CH2—CH2—CH3和
位置异构
官能团位置不同，如CH2==CH—CH2—CH3和CH3CH==CHCH3
官能团异构
官能团种类不同，如CH3CH2OH和CH3OCH3，常见的官能团异构有醇、酚、醚；醛与酮；羧酸与酯等

(5)常见的官能团异构举例
组成通式
可能的类别及典型实例
CnH2n
烯烃(CH2==CHCH3)、环烷烃()
CnH2n－2
炔烃(CH≡C—CH2CH3)、二烯烃(CH2==CHCH==CH2)、环烯烃()
CnH2n＋2O
醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)
CnH2nO
醛(CH3CH2CHO)、酮()O、烯醇(CH2==CHCH2OH)、环醚()、环醇()
CnH2nO2
羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、羟基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羟基酮()
CnH2n－6O
酚()、芳香醚()、芳香醇()

2．确定三方法
(1)熟记苯环同分异构体的数目
①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种。
②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种。
③若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基，其结构有6种。
④若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基，其结构有10种。
(2)定一移一法
对于二元取代物同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再改变另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体的数目，先固定其中一个Cl的位置，移动另一个Cl。
(3)定二移一法
对于芳香族化合物中若有3个取代基，可以固定其中2个取代基为邻、间、对的位置，然后移动第三个取代基的位置以确定同分异构体的数目。
(4)基元法：如丁基有4种同分异构体，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。
(5)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。
(6)等效氢法：是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：
①同一碳原子上的氢原子等效。
②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。
③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

【例题4】X为有机物的同分异构体，写出满足如下条件的X的结构简式________。
①含有苯环；
②有三种不同化学环境的氢原子，个数比为6∶2∶1；
③1 mol X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
【例题5】写出同时满足下列条件的E()的一种同分异构体的结构简式：____________。
Ⅰ.核磁共振氢谱有4组峰；
Ⅱ.能发生银镜反应和水解反应；
Ⅲ.能与FeCl3溶液发生显色反应。
【例题6】符合下列条件的乙()的同分异构体共有________种。
①能发生银镜反应　
②能与NaHCO3溶液反应，且1 mol乙与足量NaHCO3溶液反应时产生气体22.4 L(标准状况)
写出其中在核磁共振氢谱中峰面积之比为1∶6∶2∶1的一种同分异构体的结构简式 ___________。(任意一种)

【真题演练】
1．（2022·辽宁·高考真题）下列关于苯乙炔()的说法正确的是
A．不能使酸性溶液褪色 B．分子中最多有5个原子共直线
C．能发生加成反应和取代反应 D．可溶于水
2．（2022·山东·高考真题）崖柏素具天然活性，有酚的通性，结构如图。关于崖柏素的说法错误的是

A．可与溴水发生取代反应
B．可与溶液反应
C．分子中的碳原子不可能全部共平面
D．与足量加成后，产物分子中含手性碳原子
3．（2022·全国·高考真题）辅酶具有预防动脉硬化的功效，其结构简式如下。下列有关辅酶的说法正确的是

A．分子式为 B．分子中含有14个甲基
C．分子中的四个氧原子不在同一平面 D．可发生加成反应，不能发生取代反应
4．（2021·福建·高考真题）豆甾醇是中药半夏中含有的一种天然物质，其分子结构如下图所示。关于豆甾醇，下列说法正确的是

A．属于芳香族化合物 B．含有平面环状结构
C．可发生取代反应和加成反应 D．不能使酸性溶液褪色
5．（2021·辽宁·高考真题）我国科技工作者发现某“小分子胶水”(结构如图)能助力自噬细胞“吞没”致病蛋白。下列说法正确的是

A．该分子中所有碳原子一定共平面 B．该分子能与蛋白质分子形成氢键
C．该物质最多能与反应 D．该物质能发生取代、加成和消去反应
6．（2021·湖南·高考真题）已二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线：

下列说法正确的是
A．苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色
B．环己醇与乙醇互为同系物
C．已二酸与溶液反应有生成
D．环己烷分子中所有碳原子共平面
7．（2020·山东·高考真题）α-氰基丙烯酸异丁酯可用作医用胶，其结构简式如下。下列关于α-氰基丙烯酸异丁酯的说法错误的是

A．其分子式为 C8H11NO2
B．分子中的碳原子有3种杂化方式
C．分子中可能共平面的碳原子最多为6个
D．其任一含苯环的同分异构体中至少有4种不同化学环境的氢原子
8．（2020·全国·高考真题）吡啶()是类似于苯的芳香化合物，2-乙烯基吡啶(VPy)是合成治疗矽肺病药物的原料，可由如下路线合成。下列叙述正确的是

A．Mpy只有两种芳香同分异构体 B．Epy中所有原子共平面
C．Vpy是乙烯的同系物 D．反应②的反应类型是消去反应
9．（2022·浙江·高考真题）下列说法不正确的是
A．乙醇和丙三醇互为同系物
B．和互为同位素
C．和互为同素异形体
D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体
10．（2020·天津·高考真题）关于的说法正确的是
A．分子中有3种杂化轨道类型的碳原子
B．分子中共平面的原子数目最多为14
C．分子中的苯环由单双键交替组成
D．与Cl2发生取代反应生成两种产物
11．（2020·浙江·高考真题）下列说法不正确的是
A．168O和188O互为同位素
B．金刚石和石墨互为同素异形体
C．和 互为同系物
D．CH3COOCH2CH3和CH3CH2CH2COOH互为同分异构体
12．（2019·海南·高考真题）下列各组化合物中不互为同分异构体的是
A． B．
C． D．
13．（2019·浙江·高考真题）下列说法正确的是
A．18O2和16O2互为同位素

B．正己烷和2,2−二甲基丙烷互为同系物
C．C60和C70是具有相同质子数的不同核素
D．H2NCH2COOCH3和CH3CH2NO2是同分异构体
14．（2019·浙江·高考真题）下列说法不正确的是
A．18O和16O是质子数相同的两种核素
B．戊烷的一种同分异构体可命名为2-乙基丙烷
C．丙烷的一氯代物和正丁烷的一氯代物种数相同
D．金刚石和石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体
15．（2021·辽宁·高考真题）有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是

A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体
C．c中碳原子的杂化方式均为 D．a、b、c互为同分异构体
16．（2022·北京·高考真题）我国科学家提出的聚集诱导发光机制已成为研究热点之一、一种具有聚集诱导发光性能的物质，其分子结构如图所示。下列说法不正确的是

A．分子中N原子有、两种杂化方式
B．分子中含有手性碳原子
C．该物质既有酸性又有碱性
D．该物质可发生取代反应、加成反应
17．（2022·浙江·高考真题）关于化合物，下列说法正确的是
A．分子中至少有7个碳原子共直线 B．分子中含有1个手性碳原子
C．与酸或碱溶液反应都可生成盐 D．不能使酸性KMnO4稀溶液褪色
18．（2020·江苏·高考真题）化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。

下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是
A．X分子中不含手性碳原子
B．Y分子中的碳原子一定处于同一平面
C．Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D．X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇
19．（2022·河北·高考真题）在EY沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘M和N。

下列说法正确的是
A．M和N互为同系物 B．M分子中最多有12个碳原子共平面
C．N的一溴代物有5种 D．萘的二溴代物有10种

【课后精练】
1．（2022·浙江·高三阶段练习）下列说法不正确的是
A．和互为同系物 B．金刚石和石墨烯互为同素异形体
C．H和D互为同位素 D．丁醇和乙醚互为同分异构体
2．（2022·全国·高三专题练习）化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。

下列有关化合物X、Y和Z的说法不正确的是
A．X分子中不含手性碳原子
B．Y分子中的碳原子不一定处于同一平面
C．Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D．X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇
3．（2022·安徽蚌埠·高三阶段练习）如图为一种光刻胶树脂单体的结构简式，下列有关该有机物说法正确的是

A．分子式为C12H18O2 B．能发生加成、水解、中和反应
C．一种同分异构体为芳香族羧酸 D．与足量氢气加成后，产物分子中有4个手性碳原子
4．（2022·全国·高三专题练习）下列各组物质不属于同分异构体的是
A．和
B．和
C．和CH3CH2CH2CH2CH3
D．和HCOOCH2CH2CH3
5．（2022·云南·昆明一中高三阶段练习）分子式为的有机化合物的同分异构体中，不含过氧键和烯醇的共有(不考虑立体异构)
A．4种 B．5种 C．6种 D．7种
6．（2022·湖南郴州·一模）芳香化合物M是重要的化工产品，化学式为C6(OH)6，脱氢抗坏血酸H的结构简式如图所示，下列关于M和H的说法错误的是

A．M中6个氧原子一定共面
B．M与H互为同分异构体
C．1molM和1molH均可与3molH2加成
D．M不能发生消去反应，H可以发生消去反应
7．（2022·浙江·高三阶段练习）下列说法正确的是
A．1H2、2H2、3H2互为同位素
B．N2、N、N4、N互为同素异形体
C． 与 互为同系物
D．HCOOCH2CH3与CH3CH2OCHO互为同分异构体
8．（2022·全国·高三专题练习）脱氢醋酸常用于生产食品保鲜剂，脱氢醋酸的制备方法如图。下列说法错误的是

A．a分子中所有原子处于同一平面
B．a、 b均能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
C．在一定条件下，a、b均能与H2，发生加成反应
D．b与互为同分异构体
9．（2022·黑龙江·大庆市东风中学高三阶段练习）分子式为的有机酸的同分异构体有
A．5种 B．8种 C．2种 D．4种
10．（2022·四川成都·高三开学考试）某烃的球棍模型结构如图所示。下列说法错误的是

A．该烃的分子式为C10H8
B．该烃与壬烷(相对分子质量为128)互为同分异构体
C．该烃的一氯代物只有2种
D．该烃分子中所有原子在同一平面内
11．（2022·河北唐山·高三开学考试）关于有机化合物a( )、b( )、c( )，下列说法正确的是
A．等质量的a、b完全燃烧，a消耗氧气多
B．a与b互为同系物，a与c互为同分异构体
C．a、b的二氯取代产物的同分异构体(不考虑立体异构)种数不一样多
D．c中所有原子不可能位于同一平面上
12．（2022·辽宁·渤海大学附属高级中学高三阶段练习）2022年4月，世卫组织专家评估报告指出：中成药连花清瘟能有效治疗新冠病毒。连花清瘟由于含“连翘”、“金银花”而得名。其有效成分绿原酸的结构简式如图，下列有关绿原酸说法正确的是

A．其分子式为C16H14O9
B．图中所示该分子不具有顺反异构
C．该分子中含有4个手性碳原子
D．最多有8个碳原子共面
13．（2022·辽宁·高三专题练习）已知有机物甲存在如图转化关系。下列说法正确的是

A．甲分子中所有原子共平面
B．乙、丙均能与溶液反应
C．甲最多能与发生反应
D．丙存在与其具有相同官能团的芳香族同分异构体
14．（2022·江苏·淮安市钦工中学高三阶段练习）下列说法中正确的是
A．丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上
B．丙烯所有原子均在同一平面上
C．所有碳原子一定在同一平面上
D．CH3-CH=CH-C≡C-CH3分子中所有碳原子可能在同一平面上
15．（2021·河南洛阳·高三阶段练习）工业上用乙烯合成苯乙醇的某种途径如图所示，下列说法不正确的是

A．乙烯转化为环氧乙烷符合绿色化学的原则
B．环氧乙烷与乙醛(CH3CHO)互为同分异构体
C．苯乙醇在铜催化作用下和反应生成苯乙酸
D．一定条件下苯可以发生氧化反应、还原反应、加成反应、取代反应等
16．（2021·江苏江苏·高三阶段练习）CalebinA可用于治疗阿尔茨海默病，其合成过程中有如下转化：
+ →
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是
A．X和Y可以利用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别
B．Y分子中σ键数目为24
C．Z分子中含有四种含氧官能团
D．Z在浓硫酸作用下反应，生成的物质一定没有顺反异构体
17．（2022·全国·高三专题练习）有机物A的分子式为C5H10O3，一定条件下，A与碳酸氢钠溶液、钠反应均能产生气体，且生成的气体体积比(同温同压)为1∶1，则A的结构最多有
A．13种 B．11种
C．12种 D．9种
18．（2022·广东广州·高三阶段练习）化合物(a)、(b)、(c)的结构简式如图所示。下列说法不正确的是

A．(a)、(b)、(c)分子式均为C8H8
B．二氯代物的数目：b=c
C．(a)分子中所有原子可能处于同一平面
D．(a)、(b)均能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
19．（2022·内蒙古·达拉特旗第一中学高三开学考试）工业上可用水蒸气蒸馏法从柠檬、橙子和柚子等水果的果皮中提取柠檬烯()，其实验装置如图所示，具体的实验步骤为①将1∼2个橙子皮剪成细碎的碎片，投入乙装置中，加入约30ml水；②松开活塞K，加热甲装置(水蒸气发生器)至水沸腾，当活塞K的支管口有大量水蒸气冒出时将K旋紧，并打开冷凝水，一段时间后，可观察到丙装置中馏出液的水面上有一层很薄的油层。

下列给出的柠檬烯的性质中，正确的是
①柠檬烯是一种芳香烃
②柠檬烯的一氯代物有8种
③柠檬烯分子中所有的碳原子可能在同一平面上
④在一定条件下，柠檬烯可以发生取代、加成、氧化等反应
A．①④ B．②③ C．②④ D．③④
20．（2022·辽宁·高三专题练习）某有机物的结构如图所示，下列说法错误的是

A．与乙苯不互为同系物
B．分子中共直线的碳原子最多有4个
C．分子中共平面的原子最多有19个
D．该物质能发生氧化反应、取代反应和加成反应