2020届高三化学二轮复习常见有机化合物有机物的结构特点及同分异构体数目判断核心突破经典例题提升训练

《高考12题逐题突破》：常见有机化合物——有机物的结构特点及同分异构体数目判断【核心突破】1．熟记三类分子的空间结构(1)四面体形分子：(2)六原子共面分子：(3)十二原子共面分子：2．同分异构体的书写与数目判断技巧(1)烃基连接法：甲基、乙基均有1种，丙基有2种，丁基有4种。如：丁醇有4种，C4H9Cl有4种。(2)换元法：如C2H5Cl与C2HCl5均有1种。(3)等效氢法：有机物分子中有多少种等效氢原子，其一元取代物就有多少种，从而确定同分异构体的数目。分子中等效氢原子有如下情况：①分子中同一碳原子上的氢原子等效。②同一个碳原子上的甲基上的氢原子等效。③分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时)上的氢原子是等效的。(4)定一移一法：分析二元取代物的方法，先固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置，从而可确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，再移动另外一个Cl。3．芳香族化合物同分异构体数目的确定(1)若取代基在苯环上的位置一定，但取代基种类不确定，同分异构体数目的多少是由取代基的种数决定的，此时分析的重点是苯环上的取代基，如C6H5—C4H9，因为丁基有四种不同的结构，故该烃有四种同分异构体。(2)若取代基种类一定，但位置不确定时，可按下述方法处理：当苯环上只有两个取代基时，取代基在苯环上的位置有邻、间、对三种；当有三个取代基时，这三个取代基有“连、偏、均”三种位置关系(如R表示取代基，可以相同或不同)。4．酯类同分异构体的确定将酯分成RCOO—和—R′两部分，再按上述方法确定R—和R′—的同分异构体数目，二者数目相乘即得每类酯的同分异构体数目，最后求总数。如C4H8O2属于酯的同分异构体数目的思考程序如下：HCOOC3H7(丙基2种)1×2＝2种CH3COOC2H5(甲基1种，乙基1种)1×1＝1种C2H5COOCH3(乙基1种，甲基1种)1×1＝1种同分异构体共有4种。【经典例题】1．(2019·全国卷Ⅲ，8)下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是()A．甲苯B．乙烷C．丙炔D．1,3­丁二烯答案D解析甲苯中有甲基，根据甲烷的结构可知，甲苯分子中所有原子不可能在同一平面内，A错误；乙烷相当于2个甲基连接而成，根据甲烷的结构可知，乙烷分子中所有原子不可能在同一平面内，B错误；丙炔的结构简式为H3C—C≡CH，其中含有甲基，该分子中所有原子不可能在同一平面内，C错误；1,3­丁二烯的结构简式为H2C==CH—CH==CH2，根据乙烯的结构可知，该分子中所有原子可能在同一平面内，D正确。2．(2018·全国卷Ⅰ，11)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是()A．与环戊烯互为同分异构体B．二氯代物超过两种C．所有碳原子均处同一平面D．生成1molC5H12至少需要2molH2答案C解析中每个碳原子都形成4个共价单键，这4个键呈四面体形分布，所有碳原子不可能处于同一平面，C项错误；环戊烯的结构简式为，与分子式相同但结构不同，互为同分异构体，A项正确；如、、都是螺[2.2]戊烷的二氯代物，B项正确；螺[2.2]戊烷的分子式是C5H8，在理论上，1molC5H8与2molH2反应，生成1molC5H12，D项正确。3．化合物(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是()A．b的同分异构体只有d和p两种B．b、d、p的二氯代物均只有三种C．b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应D．b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面答案D解析A错，苯的同分异构体还有CH3—C≡C—C≡C—CH3等；B错，b的二氯代物有3种，d的二氯代物有6种(、)，p的二氯代物有3种()；C错，b、p不能与酸性高锰酸钾溶液反应；D对，d、p中都存在类似甲烷的四面体结构，所有原子不可能处于同一平面。4．分子式为C4H8Cl2的有机物有(不含立体异构)()A．7种B．8种C．9种D．10种答案C解析丁烷(C4H10)具有2种碳骨架结构，先固定一个氯原子的取代位置，则另一个氯原子的位置如右所示：共9种结构，C正确。【提升训练17题答案+解析】1．下列说法正确的是()A．CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上B.(a)和(c)分子中所有碳原子均处于同一平面上C．对三联苯分子中至少有16个原子共平面D.分子中所有原子一定在同一平面上答案C解析A项，根据乙烯的立体构型可知，CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面上，但不在同一直线上，错误；B项，用键线式表示有机物结构时，容易忽略饱和碳原子的共面规律，饱和碳原子只能与另外两个相连的原子共平面，故a与c分子中所有碳原子不可能共平面，错误；C项，苯环为平面结构，与苯环直接相连的原子一定在同一平面内，碳碳单键可以旋转，但一条直线上的碳原子在一个平面内，则至少有16个原子共平面，正确；D项，羟基上的氧原子一定在苯环所确定的平面上，但羟基上的H原子可能不在苯环所确定的平面上，错误。2．下列有机物中，所有原子处于同一平面的是()A．B．C．D．CH2==CHCl答案D解析四氯化碳是正四面体结构，所有原子不可能共面，故A项错误；选项中含有甲基，根据甲烷的空间正四面体结构可知，含有甲基的一定是立体构型，所有原子不可能共面，故B和C项错误；根据乙烯的结构可知，氯原子替代H原子的位置，分子中所有原子一定处于同一平面，故选D项。3．已知：乙炔的结构为H—C≡C—H,4个原子在同一直线上，能与单质溴发生加成反应，1,4­二苯基丁二炔广泛应用于农药的合成，其结构如图所示。下列有关该物质的说法不正确的是()A．该有机物的化学式为C16H10B．该分子中处于同一直线上的原子最多有6个C．该物质能使溴的四氯化碳溶液褪色D．该分子中所有原子可能位于同一平面上答案B解析B项，分子中含有两个乙炔基、两个苯环，根据苯和乙炔的结构特点可知，该分子中处于同一直线上的碳原子最多有8个，处于同一直线上的碳原子和氢原子最多有10个，错误；C项，该物质中含有碳碳三键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，正确；D项，两个乙炔基为直线形结构，碳碳单键可以转动，两个苯环所在的平面可能同时位于同一平面上，故分子中所有原子可能位于同一平面上，正确。4．分子式为C5H10O3的有机物与NaHCO3溶液反应时，生成C5H9O3Na；而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2。则该有机物的同分异构体(不考虑立体异构)有()A．10种B．11种C．12种D．13种答案C解析本题易因不能正确判断出官能团的种类及数目而出错。与碳酸氢钠反应后增加一个Na原子，则说明有机物中含有一个羧基，与金属钠反应后增加两个Na原子，则说明有机物中还含有一个羟基。除去官能团羧基中的碳原子还余下四个碳原子。余下的碳原子可构成两种碳链，然后按“定一移一”来判断：用1、2表示一种官能团，用①、②……表示另一种官能团，有2×4＝8(种)；有3＋1＝4(种)，综上所述共有12种。5．(2018·洛阳市上学期尖子生一联)芳香类化合物C8H8O2，能与NaHCO3反应生成CO2，该芳香化合物连在碳原子上的氢原子被氯原子取代后的一氯代物共有(不含立体异构)()A．15种B．16种C．17种D．18种答案C解析能与NaHCO3反应生成CO2，说明含有羧基，当苯环上有两个取代基时，分别为—CH3、—COOH，可取代的氢原子的位置有：、、；当苯环上只有一个取代基时，可取代氢原子的位置有：，所以同分异构体的数目＝5＋5＋3＋4＝17。6．由丁烯制备戊酸丁酯的合成路线如图所示，下列说法错误的是()A．戊酸的结构有4种B．戊酸丁酯最多有16种结构C．M的同分异构体中不能与金属钠反应的有机物有2种D．与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种答案C解析丁基有4种结构，戊酸可以看作是由丁基和羧基结合而成，所以也有4种结构，故A项正确；戊酸丁酯中的戊酸，相当于丁基连接1个—COOH，所以有4种结构，而丁醇相当于丁基连接1个—OH，所以也有4种结构，因此戊酸丁酯最多有16种结构，故B项正确；M为丁醇，其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚，分别是CH3—O—CH2—CH2—CH3、CH3—CH2—O—CH2—CH3和共3种，故C项错误；Z是戊酸，其同分异构体中能发生水解的属于酯类，HCOOC4H9有4种，CH3COOC3H7有2种，CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3各1种，所以共9种，故D项正确。7．下列关于有机物(a)(b)、(c)的说法正确的是()A．a、b、c的分子式均为C8H10B．a、b、c均能发生取代反应、加成反应和氧化反应C．a、b、c的一氯代物分别有5种、2种、1种D．a、b、c中的所有原子均可能处于同一平面答案C解析a为苯乙烯，b为桶烯，c为立方烷，它们的分子式均为C8H8，互为同分异构体，A项错误；c中没有不饱和键，不能发生加成反应，B项错误；a、b、c的一氯代物分别有5种、2种、1种，C项正确；苯基和乙烯基上的原子均处于同一平面，而且苯基和乙烯基之间的单键可以旋转，故a中的所有原子可能处于同一平面，b和c中均存在形成4个单键的碳原子，与该碳原子相连的4个原子一定不处于同一平面，故b、c中的所有原子均不可能处于同一平面，D项错误。8．a、b、c的结构如图所示：(a)、(b)、(c)。下列说法正确的是()A．a中所有碳原子处于同一平面B．b的二氯代物有三种C．a、b、c三种物质均可与溴的四氯化碳溶液反应D．a、b、c互为同分异构体答案D解析A项，a中右侧三角形中的碳均为饱和碳，不可能与左边三角形共面；B项，b中外侧三个顶点均为“CH2”，且等效，因而二氯取代物只有两种；b中不含有碳碳双键，不能与溴的CCl4溶液发生加成反应，C项错误；a、b、c三种物质的分子式均为C5H6，因而互为同分异构体，D项正确。9．芳樟醇和橙花叔醇是决定茶叶花甜香的关键物质。芳樟醇和橙花叔醇的结构如图所示，下列有关叙述正确的是()A．橙花叔醇的分子式为C15H28OB．芳樟醇和橙花叔醇互为同分异构体C．芳樟醇和橙花叔醇与H2完全加成后的产物互为同系物D．二者均能发生取代反应、加成反应、还原反应，但不能发生氧化反应答案C解析根据橙花叔醇的结构可知，橙花叔醇的分子式为C15H26O，A项错误；芳樟醇的分子式为C10H18O，芳樟醇与橙花叔醇不互为同分异构体，B项错误；芳樟醇和橙花叔醇与氢气加成后产物的分子式分别是C10H22O、C15H32O，两者结构相似，且组成上相差5个CH2原子团，因此与氢气加成后的产物互为同系物，C项正确；两种有机物含有的官能团都是碳碳双键和羟基，可以发生取代反应、加成反应、还原反应，碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此芳樟醇和橙花叔醇均能发生氧化反应，D项错误。10.某有机物的分子式为C9H12，其属于芳香烃的同分异构体有（不考虑立体异构）（）A.6种B.7种C.8种D.9种5.【答案】C【解析】【分析】本题考查同分异构体的的书写，先确定不饱和度，确定官能团，然后确定取代基的位置，难度一般。【解答】该有机物的不饱合度为4，苯环的不饱合度为4，C9H12符合苯的同系物的通式，则苯环侧链上的取代基为烷烃基。当苯环上只有1个取代基时，有两种结构：正丙基(—CH2CH2CH3)、异丙基[—CH(CH3)CH3]；当苯环上有两个取代基时为—CH3和—CH2CH3，有邻、间、对三种结构；当苯环上有三个甲基时，有三种结构，共有2+3+3＝8种。11.下列说法正确的是（）A.甲醇分子和过氧化氢分子有相同的电子数；He和Be2+有相同的质子数B.乙醇和乙二醇互为同系物；H2O和D2O互为同分异构体C.NaHCO3晶体中阴、阳离子数相等；BaO2固体中阴、阳离子数也相等D.Mg2+所带电荷数等于其电子层数；?15N的核外电子数等于其中子数【答案】C【解析】【分析】本题考查了质子数和电子数的关系，同系物、同分异构体，