专题2 有机物的结构与分类第⼀单元有机化合物的结构1、碳原⼦的成键⽅式
当1个碳原⼦与其他4个原⼦连接时，四个共价键均以四⾯体形分布，如果与碳原⼦连接的原⼦⽆相同，则分⼦的构型为正四⾯体。
由于碳原⼦的成键特点，每个碳原⼦不仅能与氢原⼦或其他原⼦形成4个共价键，⽽且碳原⼦之间也能与共价键相结合,碳原⼦间可以形成单键、双键和三键.分⼦的空间构型
当碳原⼦之间或碳原⼦与其它原⼦之间形成双键时，形成该双键的原⼦以及与之直接相连的原⼦处于同⼀平⾯上；当碳原⼦之间或碳原⼦与其他原⼦之间形成叁键时，形成该叁键的原⼦以及与之直接相连的原⼦处于同⼀直线上。例1 甲烷分⼦是以碳原⼦为中⼼的正四⾯体结构，⽽不是正⽅形的平⾯结构，理由是( ) A．CH3Cl不存在同分异构体B．CH2Cl2不存在同分异构体
C．CHCl3不存在同分异构体D．CCl4是⾮极性分⼦
解析：如果甲烷是正⽅形的平⾯结构，则CH2Cl2分⼦⾥的五个原⼦必在同⼀平⾯上，应有两种同分异构体：，CH2Cl2实际上没有同分异构体(反证法)，说明甲烷为正四⾯体结构，所以应选B。
点拨：在碳的化合物或单质中，如果是正四⾯体型结构，则碳在中⼼位置，与碳相连的四个原⼦必为相同原⼦，若不是连有四个相同原⼦，则⼀定不为正四⾯体构型。2、有机物结构的表⽰⽅法
⑴电⼦式：⽤“·”或“×”表⽰元素原⼦最外层电⼦，⽤严肃符号表⽰该原⼦核的表⽰式称为电⼦式，如甲烷分⼦中，⼀个C原⼦与4个H原⼦形成4个共价键，其电⼦式为：。
⑵结构式：⽤短线“－”表⽰分⼦中原⼦间成键情况从⽽图⽰原⼦间连接情况的式⼦，如甲烷的结构式为：，⼄醇的结构式为：
⑶结构简式：略去原⼦间成键的短线,突出表⽰物质性质特征部分的式⼦称为结构简式。如⼄烷的结构简式为CH3CH3或CH3－CH3，⼄醇的结构简式为CH3CH2OH。
4.键线式：只⽤单、双线表⽰碳碳单键、双键，⽽把碳、氢元素符号省略，只表⽰分⼦中键的连接情况，每个拐点或终点均表⽰有⼀个碳原⼦，称为键线式。如CH3CH＝CHCH3的键线式可表⽰为
；的键线式可表⽰为，环已烷可表⽰为。3、同分异构体
化合物的分⼦式相同⽽结构不同的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。有机物的同分异构现象有多种形式，主要有：
⑴碳链异构现象。指有机物的分⼦中，由于碳原⼦的排列顺序不同，出现直链和⽀链的同分异构。例如：丁烷有2个同分异构体，戊烷有3个同分异构体，⼰烷有5个同分异构体等。
这类同分异构体的书写⽅法，⼀般采⽤碳链缩短法，即将最长的直链逐渐减掉“－CH3”（甲基），使之移位于不同的碳原⼦上，到不可再缩短为⽌。
⑵位置异构现象。指有机物的分⼦中，由于官能团或侧链在碳链上（或苯环上）的位置不同，⽽产⽣的同分异构。这类同分异
构体的写法，⼀般先写出相同碳原⼦数的烷烃的异构体，再加上官能团，移动官能团的位置，即得所有的同分异构体。⑶官能团异构现象。指有机物的分⼦中，由于官能团的不同⽽产⽣的同分异构现象，也称做类别异构。在常见的有机物中，相同碳原⼦数的烯烃与环烷烃（通式为C n H2n）、炔烃与⼆烯烃（通式为C n H2n ）、醇与醚（通式为C n H2n＋2O）、醛与酮（通式C n H2n O）、羧酸与酯（通式为C n H2n O2）、氨基酸－2与硝基化合物（通式为C n H2n＋1NO2）等均为同分异构体。⑷⽴体异构现象。①顺反异构：相同基团在双键两侧，为顺式相同基团在双键同侧，为反式
②对映异构。分⼦因单键旋转改变了其原⼦或基团的空间的相对位置⽽出现的不同⽴体异构体（见分⼦构象）。
“四同”⽐较
同位素同素异形体同系物同分异构体研究对象原⼦单质有机物化合物相似质⼦数元素种类结构分⼦式相异中⼦数化学式、结构相差n个CH2结构
注意点①由于存在同位素，原⼦的种类⽐元素的种类多；②同位素的化学性质⼏乎相同；③天然存在的某种元素中，不论是游离态还是化合态，各种同位素原⼦的含量不变。①由于结构不同，化学性质也有差异，如⽩磷⽐红磷活
泼；②H2、D2、T2的关系不是同素异形体也不是同位素①具有同⼀个通式；②化学性质相似；③物理性质随式量的改变⽽呈规律性变化。①因分⼦式相同故组成和式量也相同；②式量相同的物质不⼀定是同分异构体如HCOOH和CH3CH2OH。
实例16O、17O、18O C50、C60、C80 CH4、C2H6 CH3COOH、HCOOCH34、同分异构体的书写
⑴基团连接法：将有机物看作由基团连接⽽成，由基团的异构数⽬可推断有机物的异构体数⽬。如：丁基有四种，丁醇（看作丁基与羟基连接⽽成）也有四种：戊醛、戊酸（分别看作丁基跟醛基、羧基连接物）也分别有四种。⑵换位思考法：将有机物分⼦中的不同原⼦或基团换位进⾏思考。
如：⼄烷分⼦中共有6个H原⼦，若有⼀个氢原⼦被Cl原⼦取代，所得⼀氯⼄烷只有⼀种结构，那么五氯⼄烷有多少种？假设把五氯⼄烷分⼦中的Cl看作H原⼦，⽽H原⼦看成Cl原⼦，其情况跟⼀氯⼄烷完全相同，故五氯⼄烷也有⼀种结构。同理：⼆氯⼄烷有两种结构，四氯⼄烷也有两种结构。
⑶等效氢法：烃的⼀取代物数⽬的确定，实质上是看处于不同位置的氢原⼦数⽬，可⽤：“等效氢法”判断。判断“等效氢”的三条原则是：①同⼀碳原⼦上的氢原⼦是等效的。如甲烷中的4个氢原⼦等同。
②同⼀碳原⼦上所边的甲基是等效的。如新戊烷中的4个甲基上的12个氢原⼦等同。③处于对称位置上的氢原⼦是等效的。如⼄烷中的6个氢原⼦等同，2，2，3，3—四甲基丁烷上的24个氢原⼦等同，苯环上的6个氢原⼦等同。在确定同分异构体之前，要先找出对称⾯，判断等效氢，从⽽确定同分异构体数⽬。
⑷定⼀移⼆法。对于⼆元取代物的同分异构体的判断，可固定⼀个取代基位置，再移动另⼀取代基位置以确定同分异构体数⽬。⼀、选择题
1、甲烷分⼦中五个原⼦的空间分布是 ( ) A ．平⾯四边形 B ．直线形 C ．三⾓锥形D ．空间四⾯体
2、关于（商品名为氟利昂—12）的叙述正确的是( )A ．有两种同分异构
B ．是平⾯型分⼦C ．只有⼀种结构
D ．有四种同分异构体 3、键线式可以简明扼要的表⽰碳氢化合物，键线式表⽰的物质是( )A ．丁烷B ．丙基C ．1—丁烯D ．丙烯
4、吸烟有害健康，烟草中含有400多种致癌物质，吸烟后进⼊肺部的众多有害物质中，除CO 、致癌物烟焦油外，还有⼀种称为尼古丁的剧毒物抽，其结构表⽰为，则其化学式为( )A ．C 10H 14N 2B ．
C 10H 15N 2 C ．C 10H 13N 2
D ．C 9H 14N 2 5、进⾏⼀氯取代后，只能⽣成三种沸点不同产物的烷烃是A ．(CH 3)2CHCH 2CH 2CH 3B ．(CH 3)3CCH 2CH 3C ．(CH 3)2CHCH(CH 3)2
D ．(CH 3)2CHCH 3 6、分⼦式为C 4H 9Cl 的同分异构体有( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种7、互称为同分异构体的物质不可能( )A ．具有相同的相对分⼦质量B ．具有相同的熔沸点和密度C ．具有相同的分⼦式D ．具有相同的组成元素
8、在烧焦的鱼⾁中，含有⼀种强烈的致癌物质3，4—苯并芘，其结构简式为如下： 它是⼀种稠环芳⾹烃，其分⼦式为( ) A．C 20H 12 B ．C 20H 34 C ．C 22H 12 D ．C 30H 36
9.某烃分⼦中碳、氢两元素质量⽐为5:1，且分⼦中含有3个甲基，则该烃的⼀氯取代产物共有⼏种（ ）A 1B 2C 3D 4
10、某有机物的分⼦式为C 10H 14Cl 2O 2，分⼦结构中不含有环和碳碳三键，只含有1个，则该分⼦中含有碳碳双键的数⽬为( ) A ．1 B ．2 C ．3 D ．4
11、下列有机分⼦中，所有的原⼦不可能处于同⼀平⾯的是( ) A.CH==CH 2—CN B.CH 2==CH —CH==CH 2
C.D.
12、已知化合物B 3N 3H 6（硼氮苯）与C 6H 6（苯）的分⼦结构相似，如下图：则硼氮苯的⼆氯取代物B 3N 3H 4Cl 2的同分异构体的数⽬为( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．6⼆、填空题(本题包括4⼩题，共40分)
13 (2006上海⾼考第28题)已知可简写为，降冰⽚烯的分⼦结构可表⽰为：
。
⑴降冰⽚烯属于__________。a．环烃b．不饱和烃c．烷烃d．芳⾹烃⑵降冰⽚烯的分⼦式为__________。
⑶降冰⽚烯的⼀种同分异构体（含有⼀个六元环的单环化合物）的结构简式为________。⑷降冰⽚烯不具有的性质__________。
a．能溶于⽔b．能发⽣氧化反应c．能发⽣加成反应d．常温常压下为⽓体
14.相对分⼦质量为72的烷烃，其分⼦式是________________，若此有机物的⼀氯代物分⼦中有两个
-CH3、两个-CH2-、⼀个-C-和⼀个-Cl，它可能的结构有四种，试写出它们的结构简式.___________、___________、____________、____________。参考答案与解析
1．D【解析】在CH4分⼦中，碳原⼦位于正⾯体的⼏何体中⼼，四所氢原⼦则位于四⾯体的四个顶点。
2．C【解析】由甲烷的正四⾯体结构可推知氟利昂—12也应为四⾯体结构，它不存在同分异构体。3．C【解析】把键线式还原为结构简式得CH2=CHCH2CH3，其命名为1—丁烯。
4．A【解析】根据碳可以形成4个共价键，氮可以形成3个共价键，氢可以形成1个共价键，可以确定尼古丁的分⼦式为C10H14N2。
5．B【解析】⾸先要审清题意，该题实际上就是选择“取代反应后，只能⽣成三种—氯代物”，这样就可以选择结构中有三种不
同的氢，即是只有三种不同位置的碳原⼦。（A）中有五种，（B）中有三种，（C）、（D）中有⼆种。6．D【解析】C4H9Cl由C4H9—和—Cl组成，其中丁基有下列4种：—CH2—CH2—CH2—CH3、
，由4种丁基和氯原⼦形成的分⼦式为C4H9Cl的同分异构体也就有4种。
7．B【解析】同分异构体，即分⼦式相同（相对分⼦质量相同，通式也相同），但结构不同，因此，其物理性质不同。8．A【解析】先找出碳原⼦数，再依据碳原⼦的四价键原则找出氢原⼦数，得出分⼦式。
9．C【解析】本题可采⽤换元法来分析解答。将⼆氯丁烷（C4H8Cl2）分⼦中的氢原⼦数、氯原⼦数互换，可得到⼋氯丁烷（C4H2Cl8），其同分异构体的种类不发⽣变化，仍为9种。
10．B【解析】因分⼦结构中不含环，如果是饱和的有机物，则10碳原⼦应结合22个氢原⼦（⼀个氯原⼦相当于⼀个氢原⼦），⼜因分⼦含⼀个，故碳碳双键数⽬为：22 21422---= 2（个）。
11．D解析：因CH2==CH2和为平⾯型分⼦，H—C≡N类似H—C≡C—H的结构，为直线型分⼦，CH 4为正四⾯体型分⼦，联想这些已有知识可知，只有分⼦中所有的原⼦不可能处于同⼀平⾯。
12．C【解析】两个氯原⼦可以取代六元环邻位上两个H原⼦，有1种结构；可以取代对位上两个H 原⼦，也有1种结构；取代间位上的两个H原⼦时，有两种结构——均与硼成键的H或均与氮成键的氢。故硼氮苯的⼆氯取代物有四种结构。
13.解析：⑴降冰⽚分⼦中含有碳碳双键，属于不饱和烃，降冰⽚也属于环烃，但不属于烷烃（饱和烃），分⼦中不存在苯环，不属于芳⾹烃。⑵根据碳、氢原⼦的成键规律和降冰⽚的结构简式可得其分⼦式为C7H10。⑶根据分⼦式C7H10，如分⼦中有六元环，应还含有⼀个碳碳双键，六元环需6个C 原⼦，剩余的碳氢构成甲基。⑷降冰⽚属于烃类有机物不能溶于⽔，其碳原⼦已经⼤于4，常温下不是⽓体，其分⼦中含有碳碳双键，能发⽣加成和氧化反应。答案：⑴a、b；⑵C7H10；⑶；⑷a、d。
点拨：由键线式确定分⼦式时最容易发⽣的错误是漏掉了氢原⼦。如题中书写降冰⽚烯分⼦式时需紧紧抓住碳的四个键，其余的键⽤氢原⼦去饱和。
14.解析：根据烷烃的通式C n H2n+2，结合相对分⼦质量为72，得到n=5，即该烷烃的分⼦式为C5H12。C5H12有三种同分异构体，将这三种同分异构体的每种分⼦内的⼀个氢原⼦换成⼀个氯原⼦后，选出符合题意要求的结构便可得解。在分⼦中⽤氯原⼦取代⼀个氢原⼦，为满⾜
题意只能取代②③④位置上碳上的氢，且②④位置相同，可推出两种；在异戊烷中，⽤氯原⼦取代⼀个氢原⼦的⼀氯代物中满⾜条件的有①④位置，可推出两种。
答案：C5H12；CH3CH2CH2 CHClCH3；CH3CH2CHClCH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2Cl、(CH3)2CHCH2CH2Cl。
17．⑴C32H14；⑵（Ⅰ）1；（Ⅱ）4；⑶不在同⼀平⾯内。
【解析】⑴要采取找结构的⽅法求解，呆板机械地⼀个个的去数，则费时、易错！可找出（I）（Ⅱ）相同部分，不同部分是（Ⅱ）中少了4个H原⼦，多出8个C原⼦和6个H原⼦，因此很容易得出（II）的分⼦式为C24+8H12-4+6=C32H14；⑵要找出（I）、（II）的对称元素来，先看它的对称⾯或对称中⼼，再看H原⼦的化学环境是否相同，进⽽确定它们的同分异构体数⽬，易得：（I）1种，（Ⅱ）4种；⑶椭圆烯与氢⽓在⼀定条件下发⽣加成反应⽣成饱和脂环烃，与碳相连的四个共价键发⽣变化，不在同⼀平⾯上，所以所有的碳原⼦不可能仍在同⼀平⾯内。
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