2025版高考化學全程一輪復習第58講有機化合物的空間結構同系物同分異構體課件

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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)一個碳碳雙鍵，則最多6個原子共面：___________________________________________________________。3．結構中每出現(xiàn)一個碳碳三鍵，則至少4個原子共線：___________________________________________________________。4．結構中每出現(xiàn)一個苯環(huán)，則最多有12個原子共面：___________________________________________________________。正確。錯誤。結構中每出現(xiàn)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(xiàn)一個苯環(huán)，則至少有12個原子共面?！獭獭痢两馕觯?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(nèi)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(huán)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(nèi)，最多有________個原子在同一條直線上，苯環(huán)平面內(nèi)的碳原子至少有________個。1169解析：以碳碳雙鍵為中心，根據(jù)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(nèi)，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(nèi)。由于苯分子、乙烯分子的鍵角均為120°，炔直線與所在苯環(huán)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?！編熣f·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?！緦c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(lián)考]下列表示正確的是(

)A.乙醛的結構簡式：CH3COHB．2-丁烯的鍵線式：

C．乙炔的結構簡式：HC≡CHD.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∶18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。41321解析：以碳碳雙鍵為中心，根據(jù)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(huán)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(jù)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(shù)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(xiàn)一定的遞變規(guī)律。2．同分異構現(xiàn)象同分異構體(1)定義：分子式相同、結構不同的現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象。存在同分異構現(xiàn)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(chǎn)生的異構CH3CH2CH2CH3和

———官能團位置不同而產(chǎn)生的異構CH2===CH—CH2—CH3和CH3—CH===CH—CH3———官能團種類不同而產(chǎn)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(chǎn)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(huán)烷烴CnH2n－2炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴CnH2n＋2O醇、醚CnH2nO醛、酮、烯醇、環(huán)醇、環(huán)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(shù)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(shù)目可推斷有機物的異構體數(shù)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(chǎn)物的方法，如分析C3H6Cl2的同分異構體數(shù)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(shù)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(huán)烷烴。只有屬于同類物質時，二者才互為同系物。正確。正確?！窘炭笺暯印康淅齕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(huán)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(huán)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(huán)境的H原子(分別用α、β表示，其分別有4個)，根據(jù)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?！編熣f·延伸】記住一些常見有機物的同分異構體數(shù)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?！緦c演練】考向一烴的一元、二元取代物數(shù)目1．下列有關同分異構體數(shù)目的敘述不正確的是(

)A．甲苯苯環(huán)上的一個氫原子被含3個碳原子的烷基取代，所得產(chǎn)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(huán)上有鄰、間、對3種位置關系，故產(chǎn)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(huán)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(shù)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(huán)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(huán)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(lián)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===CHCOOHD.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(lián)苯是具有兩條對稱軸的物質，即

，有5種不同化學環(huán)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(huán)和1個碳碳雙鍵，不飽和度為5，苯環(huán)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(shù)模型【要點歸納】【典題示例】典例[2024