高中化学 专题2 有机物的结构与分类 微型专题2 有机物的结构与分类学案 苏教版选修5

微型专题2 有机物的结构与分类
[学习目标定位] 1.熟知常见有机物的类别及其结构特点。

2.掌握同分异构体的概念、类别、书写及判断方法。

3.掌握有机物命名的方法原则。

一、有机化合物的分类及结构特点
1．有机化合物的分类
例1下列物质属于芳香烃，但不是苯的同系物的是( )
答案 D
解析苯的同系物分子结构中含有一个苯环、侧链为烷基，A、B属于苯的同系物；C分子结构中含有氮原子，不属于烃类；D分子结构中含有苯环，但侧链含有碳碳双键，属于芳香烃，但不属于苯的同系物。

【考点】按碳的骨架分类
【题点】环状化合物
特别提示芳香化合物、芳香烃、苯的同系物三者之间的关系
(1)芳香化合物：含有一个或几个苯环的化合物，如苯、溴苯、萘等。

(2)芳香烃：含有一个或几个苯环的烃(只含碳、氢两种元素)，如苯、甲苯、萘等。

(3)苯的同系物：只有一个苯环和烷烃基组成的芳香烃，符合通式C n H2n－6(n>6)，如甲苯、乙苯等。

即苯的同系物属于芳香烃，芳香烃属于芳香化合物。

2．有机化合物中碳原子的成键特点
例2(2017·如东高级中学高二期中)某种分子的球棍模型如下图所示(图中球与球之间的连线可代表单键、双键、叁键等)：
不同形式的球代表不同的原子，对该物质的判断正确的是( )
A．①处的化学键是碳碳双键
B．②处的原子可能是氯原子
C．该分子中的原子不可能均在同一直线上
D．该分子不存在链状同分异构体
答案 D
解析由于在碳链最左端的碳原子上只结合了一个氢原子，所以根据碳原子最外层有四个电子，即碳四价的原则最左端两个碳原子间为碳碳叁键，依次类推该分子的结构简式为H—C≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡N或H—C≡C—C≡C—C≡C—C≡C—C≡P，根据上述推断，①处的化学键是碳碳叁键，A项错误；②处必须是叁键，而Cl只能形成单键，所以②处的原子不可能是氯原子，B项错误；因为在该分子中含有多个碳碳叁键，乙炔分子是直线型分子，所以这些原子均在同一直线上，不存在链状同分异构体，C项错误。

规律方法某分子空间结构的判断
(1)可根据分子结构中键角进行判断，键能、键长与分子的空间构型无关。

(2)可根据其衍生物的结构进行判断，如甲烷的空间构型可用其二氯代物的种类进行判断。

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1．有机化合物分类的注意事项
具有多种官能团的复杂有机物，由于官能团具有各自的独立性，因此在不同条件下的化学性
质可分别从各官能团进行讨论。

如：结构为的有机物，具有三种官能团：酚羟基、羧基、醛基，所以该有机化合物具有酚类、羧酸类和醛类物质的有关性质。

2．有机化合物中碳原子的成键特点
(1)碳原子的成键特点
①有机物中碳碳之间的结合方式有单键、双键或叁键。

②碳原子与碳原子之间可以结合成链状，也可以结合成环状。

(2)甲烷的特点
甲烷分子中1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键，构成以碳原子为中心、4个氢原子位于四个顶点的正四面体结构。

所有原子不可能同时共面。

二、同分异构体书写及数目判断
1．同分异构体的书写
例3按要求写出下列物质的同分异构体
(1)写出与CH≡C—CH2—CH3互为同分异构体的链状烃的结构简式
________________________________________________________________________。

(2)分子式与苯丙氨酸[C6H5—CH2—CH(NH2) —COOH]相同，且满足下列两个条件的有机物的结构简式有__________________________________________________________________。

①苯环上有两个取代基②硝基直接连在苯环上
答案(1) H3C—C≡C—CH3、
H2C===CH—CH===CH2
(2) 、
解析(1)符合要求的碳架结构只有C—C—C—C，根据位置异构符合要求的有H3C—C≡C—CH3，官能团异构有H2C===CH—CH===CH2。

(2)解此题首先要明确相同碳原子数的氨基酸和硝基化合物属于类别异构。

当苯环上连有1个硝基以后，余下的取代基只能是正丙基、异丙基两种，再考虑到苯环上的二取代物本身有3种位置关系，其结构简式如下：
误区警示在书写同分异构体时容易忽视限定条件，没有按一定顺序列举，导致漏写或多写，故按“类别异构—碳链异构—官能团或取代基位置异构”的顺序有序列举的同时要充分利用“对称性”防漏惕增。

2．同分异构体数目的判断方法
例4分子式为C4H10O，分子结构中含有—OH官能团的有机化合物有( )
A．3种B．4种
C．5种D．6种
答案 B
解析解题的思路是先确定类别，写出可能的碳链，变换官能团的位置。

可以先写出C4H10的两种同分异构体，然后再用OH取代其中的一个氢原子。

符合条件的同分异构体有
CH3CH2CH2CH2OH、4种。

【考点】同分异构体
【题点】同分异构体数目判断的综合考查
规律方法在判断分子结构中含有—OH的C4H10O的同分异构体时可将此有机物看做是由—OH与丁基结合而成，只需判断丁基的同分异构即可。

如丁基有四种，戊醛(可看作是丁基与醛基连接而成)、戊酸(可看作是丁基与羧基连接而成)也分别有四种。

例5分子式为C4H8Cl2的有机物的同分异构体共有(不含立体异构)( )
A．7种B．8种
C．9种D．10种
答案 C
解析由有机物的分子式可知，该分子有两种碳架结构C—C—C—C和，在碳链中引入氯原子，有如下几种结构：
共有9种结构。

【考点】同分异构体
【题点】同分异构体数目判断的综合考查
规律方法在判断某一有机物有两个限定的基团的同分异构体时可用“定一移一”的方法：
(1)先确定此有机物的碳链结构；
(2)把其中的一个基团(如A基团)先固定，移动另一基团(如B基团)的位置，可确定一部分同分异构体；
(3)再移动A基团的位置，将其固定，移动另一B基团的位置，再一次确定一部分同分异构体。

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1．同分异构体的书写顺序
(1)首先考虑官能团异构，符合同一分子式可能有哪几类不同的有机物，确定先写哪一类有机物。

(2)在确定另一类具有相同官能团有机物的同分异构体时，应先考虑碳链异构。

(3)在同一官能团的基础上，再考虑位置异构。

2．常见官能团异构的同分异构体
(1)单烯烃和环烷烃：通式为C n H2n(n≥3)，如CH2===CHCH3和△。

(2)二烯烃、炔烃与环烯烃：通式为C n H2n－2(n≥4)，如CH2===CH—CH===CH2，CH≡C—CH2CH3和| 。

(3)饱和一元醇和饱和一元醚：通式为C n H2n＋2O(n≥2)，如CH3CH2OH和CH3OCH3。

(4)饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、环醇、环醚：通式为C n H2n O(n≥3)，如CH3CH2CHO、CH3COCH3、
CH2===CHCH2OH、
(5)饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯、饱和一元羟基醛、饱和一元羟基酮：通式为C n H2n O2(n≥3)，如
CH3CH2CH2COOH、CH3COOCH2CH3、HOCH2CH2CH2CHO、HOCH2CH2COCH3。

(6)酚、芳香醇和芳香醚：通式为C n H2n－6O(n≥7)，如。

三、有机化合物的命名
1．芳香族化合物的命名
例6(2017·麦积区校级期中)下列说法正确的是( )
A．：2­甲基苯甲酸
B．：甲基苯酚
C．：间二甲苯
D．：1,4­二硝基苯
答案 A
解析若用系统命名法给芳香族化合物命名时，如果苯环上没有官能团或者有—NO2、—X官能团时，以苯环为母体命名；有其他官能团时确保官能团的位次最小。

D项应为1,3­二硝基苯；若根据苯环上取代基的相对位置命名，一定要指出基团之间的相对位置，B项应为邻甲基苯酚，C项应为对二甲苯。

【考点】命名有机物的一般规律
【题点】有机物命名的综合考查
易错辨析(1)对于芳香族化合物命名时要注意是以苯环为母体命名还是以官能团的类别来命名。

(2)如果以苯环为母体应该确保取代基的位次之和最小或指明取代基的相对位置；如果以官能团的类别来命名，一定确保官能团的位次最小，其他取代基的位次之和尽可能小。

2．含官能团有机物的命名
例7(2017·盐湖区校级期末)下列有机物的命名正确的是( )
A．：2­乙基丙烷
B．：2­丁醇
C．CH2BrCH2Br：二溴乙烷
D：4­乙基­2­戊烯
答案 B
解析A项中烷烃的最长链有4个碳原子，应为2­甲基丁烷； B项正确；C项官能团的位置没有标出，应为1,2­二溴乙烷；D项含双键的最长链有六个碳原子，应为4­甲基­2­己烯。

误区警示由于有机物的命名规则较多，要求规范性强，很多学生在有机物命名中常常出现以下错误：(1)主链选取不当(不包含官能团，不是主链最长、支链最多)；(2)编号错(官能团的位次不是最小，取代基位次之和不是最小)；(3)支链主次不分(不是先简后繁)；
(4)“­”“，”忘记或用错。

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1．有机物命名的“五个”必须
(1)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4……”标明。

(2)主链上有相同取代基时，必须将这些取代基合并起来，并用中文数字“二、三、四……”表明取代基的个数。

(3)位号之间必须用逗号“，”隔开(不能用顿号“、”或小黑点“·”)。

(4)阿拉伯数字与汉字之间，必须用短线“­”相连。

(5)若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须先写简单的取代基，后写复杂的取代基。

2．含官能团化合物的命名
含官能团化合物的命名是在烷烃命名的基础上的延伸，命名原则与烷烃相似，但略有不同。

主要不同点：
(1)选主链——选出含有官能团的最长碳链作主链。

(2)编序号——从离官能团最近的一端开始编号。

(3)定位置——用阿拉伯数字标明官能团的位置，双键和叁键被两个碳原子共有，应按碳原子编号较小的数字。

(4)并同类——相同的官能团要合并(与烷烃命名中的相同支链要合并类似)。

3．芳香族化合物的命名
(1)苯环上无官能团时，以苯环为母体命名。

如：甲苯；1,2­二甲苯。

(2)如果苯环上有—NO2、—X官能团时，也以苯环为母体命名。

如：，命名：对硝基甲苯(或4­硝基甲苯)。

(3)如果苯环上有其他官能团，则以官能团所连的碳原子为“1”号碳开始编号。

如：
，命名：邻甲基苯乙烯(或2­甲基苯乙烯)。

一、有机物的类别与命名
1．下列有机化合物的分类不正确的是( )
A．苯的同系物
B．芳香烃
C．卤代烃
D．酯
答案 A
【考点】有机物分类的综合考查
【题点】分类方法的综合考查
2．下列物质的类别与所含官能团都正确的是( )
A．酚类—OH
B．羧酸—CHO
C．醛类—CHO
D．CH3—O—CH3醚类
答案 D
解析羟基连在苯环上的有机物称为酚，该有机物属于醇类，故A错误；羧酸的官能团为羧基：—COOH，而—CHO为醛类的官能团醛基，故B错误；该物质属于酯类，含有的官能团为
酯基，故C错误；醚类的官能团为醚键，醚键的结构简式为，该物质为二甲醚，故D正确。

【考点】按官能团分类
【题点】烃的衍生物的官能团
3．中国研制成功的治疗疟疾的特效药——青蒿素，是数亿外国人眼中的“中国神药”，其键线式如图所示。

下列关于青蒿素的说法正确的是( )
A．是一种烃B．属于高分子化合物
C．属于芳香化合物D．分子式是C15H22O5
答案 D
【考点】有机物的分类
【题点】有机物分类的综合
4．(双选)(2018·启东中学高二期末)下列各有机化合物的命名正确的是( )
A．CH2===CH—CH===CH21,3­丁二烯
B．3­丁醇
C．甲基苯酚
D．2­甲基丁烷
答案AD
解析B应该是2­丁醇；C应该是邻甲基苯酚；A、D项正确。

【考点】烯烃和炔烃的命名方法
【题点】烯烃和炔烃的命名方法
二、碳原子的成键特点及有机物结构的表示方法
5．(2018·徐州高二期末)下列有关化学用语表示正确的是( )
A．葡萄糖的结构简式：C6H12O6
B．乙酸的最简式：CH2O
C．CH2F2的电子式：
D．丙烷分子的比例模型：
答案 B
解析C6H12O6是葡萄糖的分子式，A项错误；CH3COOH的最简式为CH2O，B项正确；F原子为8电子稳定结构，C项错误；该模型为丙烷的球棍模型，D项错误。

【考点】有机物结构的表示方法
【题点】有机物分子结构的表示方法
6．(2017·扬州中学高二期中)已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，苯环为平面结构，现在有一种结构简式如图的烃，下列说法中正确的是( )
A．分子中至少有9个碳原子处于同一平面上
B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
D．分子中至少有16个碳原子处于同一平面上
答案 C
解析甲基与苯环平面结构通过单键相连，甲基的碳原子处于苯的氢原子位置，所以处于苯环这个平面，两个苯环相连，与苯环相连的碳原子处于另一个苯的氢原子位置，也处于另一
个苯环这个平面。

如图所示的甲基碳原子、甲基与苯环相连的碳原子、苯环与苯环相连的碳原子，处于一条直线，所以至少有11个碳原子共面，C项正确。

【考点】有机物结构的表示方法
【题点】有机物分子中共面、共线原子数的判断
7．(2017·定州期中)某链状有机物分子中含有n个—CH2—，m个，a个—CH3，c
个，其余为—OH，则羟基的个数为( )
A．2n＋3m－a B．m＋2c－a
C．2＋m－a D．m＋2c＋2－a
答案 D
解析 若只连接甲基，—CH 2—不管多少个只能连接2个—CH 3，m 个能连接m 个—CH 3，c 个连接2c 个甲基，则最多连接m ＋2c ＋2个—CH 3 ；分子中含有a 个—CH 3，所以连接的—OH 个数为m ＋2c ＋2－a 。

【考点】碳原子结构特点综合分析
【题点】碳原子结构特点综合分析
三、同分异构体的书写与判断
8．(2017·淮安金湖高二期中)分子式为C 9H 10含有苯环(不含其他碳环，含顺反异构)的同分异构体共有( )
A ．7种
B ．6种
C ．5种
D ．4种
答案 A
解析 C 9H 10的不饱和度＝2×9＋2－102
＝5，说明结构中含有苯环和碳碳双键，说明侧链可能为1个或2个，1个为—CH 2CH===CH 2或—CH===CHCH 3或—C(CH 3)===CH 2，有3种结构，其中—CH===CHCH 3存在顺反异构，因此共4种结构；2个为甲基和乙烯基有对位、邻位和间位3种结构，共7种。

【考点】同分异构体
【题点】同分异构体数目的综合考查
9．一个苯环上连接一个Cl 和3个甲基的有机物，结构式共有( )
A ．4种
B ．5种
C ．6种
D ．7种 答案 C
解析 先将三个甲基先排到苯环上，得三种结构形式：
；然后逐一分析苯环上的等同位置，
作出答案：①式中苯环上的三个空位均等同，只有1种位置；②式中苯环上有2种不同位置；③式中苯环上有3种不同位置；Cl 原子取代后共有6种结构式。

【考点】同分异构体
【题点】同分异构体数目的综合考查
10．下列烃中，一氯代物的同分异构体的数目最多的是( )
答案 C
解析通过分析分子中氢原子的化学环境可知：A中分子结构具有一定的对称性，其一氯代物有2种结构；B分子中含有3种氢原子，一氯代物有3种同分异构体；C分子中含有4种氢原子，一氯代物有4种同分异构体；D分子中含有2种氢原子，其一氯代物有2种同分异构体。

【考点】同分异构体
【题点】一氯代烃、二氯代烃种类的判断方法
11．(2017·徐州一中高二期中)某有机物结构简式如图所示，该有机物的一氯代物有(不考虑立体异构)( )
A．6种B．7种
C．8种D．9种
答案 B
解析苯环间以碳碳单键相连，苯环能以碳碳单键为轴进行旋转，所以该有机物可以看作是左右对称的。

根据对称分析，其一氯代物共有7种，B项正确。

四、有机物结构的综合考查
12．写出下列各有机物的结构简式：
(1)2,3­二甲基­4­乙基己烷______________________________________________。

(2)支链只有一个乙基且相对分子质量最小的烷烃为____________________________。

(3)4­甲基­2­乙基­1­己烯________________________________________。

(4)乙苯______________________________________________。

(5)2,4,6­三甲基­5­乙基辛烷的结构简式_______________________________________
________________________________________________________________________。

(6)3­甲基­1­丁炔的结构简式____________________________________________。

(7)2,5­二甲基­3­乙基­2,4­己二烯的结构简式________________________________________
________________________________________________________________________。

答案
解析由名称写结构简式，应首先写出主链的结构，然后再在相应位置添加取代基。

在烷烃的结构简式中乙基不能放在第一个、第二个碳原子上，故相对分子质量最小的烷烃应为
，其系统命名为3­乙基戊烷。

【考点】有机物的命名
【题点】有机物命名的综合考查
13．(2017·扬州中学高二期中)按要求填空：
(1)官能团—COOH的名称是________________。

(2)(CH3CH2)2C(CH3)2的名称为____________。

(3)2­甲基­1­丁烯的键线式____________________。

(4)相对分子质量最小的有机物分子式__________。

(5) 所含官能团的名称是______________；该有机物发生加聚反应后，所得产物的结构简式为____________。

(6)3­甲基戊烷的一氯代产物有________种(不考虑立体异构)。

答案(1)羧基(2)3,3­二甲基戊烷(3)
(4)CH4
(5)碳碳双键，醛基CH CH2CHCH3CHO
(6)4
解析(1)官能团—COOH的名称是羧基。

(2)(CH3CH2)2C(CH3)2的主链上有5个碳原子，第3个碳原子上连接2个甲基，根据烷烃的命名方法，该物质的名称是3,3­二甲基戊烷。

(3)键线式只要求表示出碳碳键以及与碳原子相连的基团，且每个拐点和终点都表示一个碳原
子，所以2­甲基­1­丁烯的键线式为。

(4)在所有的有机物中，甲烷的相对分子质量最小。

(5)在中，含有的官能团是碳碳双键和醛基，该有机物发生加聚反应时，碳碳双键断裂，得到
(6)3­甲基戊烷的结构为，从其结构可以看出，该有机物中有4种不同环境的氢原子，所以其一氯代物有4种。

【考点】有机物结构的综合考查
【题点】有机物结构的综合考查
14．下列是8种烃的碳架结构，回答下列问题：
(1)有机物C的名称是________。

(2)与B互为同分异构体的是________(填有机物字母代号，下同)。

(3)存在顺反异构现象的是________。

(4)每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合的有机物是________。

(5)写出H的一种同分异构体的结构简式：________________________________。

答案(1)2­甲基丙烷(2)EFH (3)B (4)H
(5)CH2===CH—CH2—CH3(或CH3—CH===CH—CH3或或)
解析(1)C的结构简式为，名称为2­甲基丙烷或异丁烷。

(2)B为2­丁烯，E为1­丁烯，F为2­甲基丙烯，H为环丁烷，它们的分子式都是C4H8，互为同分异构体。

(3)只有双键两端碳原子上都连有不同的原子或原子团时才有顺反异构现象，2­丁烯(B)有顺反异
构体。

(4) (环己烷)中每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合。

【考点】有机物的结构
【题点】有机物结构的综合考查
15．下列是八种环状的烃类物质：
(1)互为同系物的有________和________(填名称)。

互为同分异构体的有__________和__________、______和__________(填写名称，可以不填满，也可以再补充)。

(2)正四面体烷的二氯取代产物有____________种；金刚烷的一氯取代产物有________种。

(3)化合物A的相对分子质量为86，所含碳的质量分数为55.8%，氢的质量分数为7.0%，其余为氧。

①A的分子式为______________。

②A有多种同分异构体，写出五个同时满足下列条件的同分异构体的结构简式：____________、______________、______________、______________、______________。

a．能发生水解反应
b．能使溴的四氯化碳溶液褪色
答案(1)环己烷环辛烷苯棱晶烷环辛四烯立方烷(2)1 2
解析 (1)根据同系物和同分异构体的概念即可作出判断。

同系物：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的化合物，因此判断出环己烷与环辛烷(均为环烷烃)互为同系物；同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物，因此苯与棱晶烷(分子式均为C 6H 6)，环辛四烯与立方烷(分子式均为C 8H 8)互为同分异构体。

(2)正四面体烷完全对称，只有一种氢原子，故二氯代物只有1种；金刚烷分子中有两种氢原子，其一氯代物有2种。

(3)解答本题的关键在于根据所给信息确定A 的分子式。

①A 分子中N (C)＝86×55.8%12≈4，N (H)＝86×7.0%1≈6，N (O)＝86－12×4－1×616
＝2，故A 的分子式为C 4H 6O 2。

②由题意可知，该同分异构体的结构中必须含有
，故该同分异构体可以是甲酸丙烯酯(3种)、丙烯酸甲酯(1种)、
乙酸乙烯酯(1种)。

【考点】同分异构体
【题点】同分异构体的综合考查。