第59讲 有机物原子共面的判断、同分异构体的书写 -备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

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【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
(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。
【答案】11 6 9
【解析】以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示结构。
由于碳碳单键可以绕轴自由旋转，炔直线一定在苯平面内，苯平面和烯平面可能共面，也可能不共面。因而该有机物分子中的所有碳原子可能共面，最多有5＋6＝11个碳原子共面，至少有6＋2＋1＝9个碳原子在苯平面内。由于苯分子、乙烯分子的键角均为120°，炔直线与所在苯环正六边形对角线上的碳原子共线，因而最多有5个碳原子和炔基上的1个氢原子共线，即5＋1＝6。
【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
【答案】C
【解析】已知乙炔为直线形结构，则与C≡C相连的C原子一定共线，则共有3个；分子中与苯环以及直接相连的原子共平面，则可能共面的碳原子最多为14个，即所有的碳原子可能共平面；含四面体结构碳原子为饱和碳原子，共4个。
【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。
【答案】(1)4 (2)13 (3)21
【解析】以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示结构。
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
(2)化学性质与结构关系
(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
(5)常见的官能团异构举例
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 ml X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
【答案】
【解析】
的分子式为C8H9O2I，要求含苯环，支链最多含两个C，且1 ml X与足量Na反应可生成2 g氢气，那就证明X有两个酚羟基或醇羟基，又因为有三种不同化学环境的氢原子，个数比为6∶2∶1，那一定是有两个甲基和两个酚羟基，则符合条件的X的结构简式为
【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。
【答案】
【解析】
能发生银镜反应和水解反应，这说明分子中含有酯基和醛基；能与FeCl3溶液发生显色反应，说明分子中含有酚羟基；又因为核磁共振氢谱有4组峰，所以应该是甲酸形成的酯，则可能的结构简式有或
【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 ml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)
【答案】12
【解析】
由性质可推断出该有机物分子中含有1个—CHO和1个—COOH。然后固定—COOH在碳链的一端，写出烃基—C4H9的可能结构，再用—CHO取代其中的1个H原子，便得出可能的同分异构体。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时，应从分析组成切入，由氢原子的种类、个数及峰面积之比，可确定分子中含有1个—COOH、1个—CHO、2个—CH3、1个—CH2－及1个，将它们进行组合，便得出其结构简式。
【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
【答案】C
【分析】根据苯环的性质判断可以发生氧化、加成、取代反应；根据碳碳叁键的特点判断可发生加成反应，能被酸性高锰酸钾钾氧化，对于共线可根据有机碳原子的杂化及官能团的空间结构进行判断；
【详解】
A．苯乙炔分子中含有碳碳三键，能使酸性溶液褪色，A错误；
B．如图所示，，苯乙炔分子中最多有6个原子共直线，B错误；
C．苯乙炔分子中含有苯环和碳碳三键，能发生加成反应，苯环上的氢原子能被取代，可发生取代反应，C正确；
D．苯乙炔属于烃，难溶于水，D错误；
故选答案C；
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
【答案】B
【分析】由题中信息可知，γ-崖柏素中碳环具有类苯环的共轭体系，其分子中羟基具有类似的酚羟基的性质。此外，该分子中还有羰基可与氢气发生加成反应转化为脂环醇。
【详解】
A．酚可与溴水发生取代反应，γ-崖柏素有酚的通性，且γ-崖柏素的环上有可以被取代的H，故γ-崖柏素可与溴水发生取代反应，A说法正确；
B．酚类物质不与NaHCO3溶液反应，γ-崖柏素分子中没有可与NaHCO3溶液反应的官能团，故其不可与NaHCO3溶液反应，B说法错误；
C．γ-崖柏素分子中有一个异丙基，异丙基中间的碳原子与其相连的3个碳原子不共面，故其分子中的碳原子不可能全部共平面，C说法正确；
D．γ-崖柏素与足量H2加成后转化为，产物分子中含手性碳原子（与羟基相连的C原子是手性碳原子），D说法正确；
综上所述，本题选B。
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
【答案】B
【详解】
A．由该物质的结构简式可知，其分子式为C59H90O4，A错误；
B．由该物质的结构简式可知，键线式端点代表甲基，10个重复基团的最后一个连接H原子的碳是甲基，故分子中含有1+1+1+10+1=14个甲基，B正确；
C．双键碳以及与其相连的四个原子共面，羰基碳采取sp2杂化，羰基碳原子和与其相连的氧原子及另外两个原子共面，因此分子中的四个氧原子在同一平面上，C错误；
D．分子中有碳碳双键，能发生加成反应，分子中含有甲基，能发生取代反应，D错误；
答案选B。
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
【答案】C
【详解】
A．该结构中不含苯环，不属于芳香族化合物，故A错误；
B．由结构简式可知，其所含的环状结构中大多数为饱和碳原子，饱和碳原子为四面体构型，因此形成的环状结构不是平面结构，故B错误；
C．该结构中含有碳碳双键能发生加成反应，含有醇羟基能发生酯化反应，酯化反应属于取代反应，故C正确；
D．碳碳双键和醇羟基均能被高锰酸钾溶液氧化使其褪色，故D错误；
故选：C。
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
【答案】B
【详解】
A．该分子中存在2个苯环、碳碳双键所在的三个平面，平面间单键连接可以旋转，故所有碳原子可能共平面，A错误；
B．由题干信息可知，该分子中有羟基，能与蛋白质分子中的氨基之间形成氢键，B正确；
C．由题干信息可知，该物质含有2ml酚羟基，可以消耗2mlNaOH，1ml酚酯基，可以消耗2mlNaOH，故最多能与反应，C错误；
D．该物质中含有酚羟基且邻对位上有H，能发生取代反应，含有苯环和碳碳双键，能发生加成反应，但没有卤素原子和醇羟基，不能发生消去反应，D错误；
故答案为：B。
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
【答案】C
【详解】
A.苯的密度比水小，苯与溴水混合，充分振荡后静置，有机层在上层，应是上层溶液呈橙红色，故A错误；
B．环己醇含有六元碳环，和乙醇结构不相似，分子组成也不相差若干CH2原子团，不互为同系物，故B错误；
C．己二酸分子中含有羧基，能与NaHCO3溶液反应生成CO2，故C正确；
D．环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，与每个碳原子直接相连的4个原子形成四面体结构，因此所有碳原子不可能共平面，故D错误；
答案选C。
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
【答案】C
【详解】
A. 结合该分子的结构简式可以看出，其分子式为C8H11NO2，故A正确；
B. 该分子中含（氰基）、（碳碳双键）以及碳碳单键，它们采用的杂化类型分别是sp杂化、sp2杂化和sp3杂化共3种杂化方式，故B正确；
C. 碳碳双键、碳氧双键中碳原子共平面、（氰基）共直线，O原子采用sp3杂化，为V型结构，链状的碳碳单键中最多有两个C原子共平面，则该分子中可能共平面的C原子可表示为： ，故C错误；
D. 该分子中的不饱和度为4，含苯环的同分异构体中，苯环上侧链为含-NH2、-CHOHCH2OH、或氨基、甲基、-OH等，可为一个侧链、两个侧链或多个侧链，苯环连5个取代基( )时含H种类最少，为4种，故D正确；
故选C。
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
【答案】D
【详解】
A．MPy只有1种芳香同分异构体，为苯胺，A错误；
B．EPy中有两个饱和C，以饱和C为中心的5个原子最多有3个原子共面，所以EPy中所有原子不可能都共面，B错误；
C．VPy含有杂环，和乙烯结构不相似，故VPy不是乙烯的同系物，C错误；
D．反应②为醇的消去反应，D正确。
答案选D。
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
【答案】A
【详解】
A．结构相似，组成上相差若干个CH2原子团的有机化合物为同系物，乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇，丙三醇是饱和三元醇，两者所含官能团数目不同，不互为同系物，A错误；
B．质子数相同、中子数不同的同种元素互为同位素，35Cl的质子数为17，中子数为18，37Cl的质子数为17，中子数为20，两者质子数相同、中子数不同，互为同位素，B正确；
C．由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，O2和O3是由氧元素组成的不同的单质，两者互为同素异形体，C正确；
D．分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体，丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同，两者互为同分异构体，D正确；
答案选A。
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
【答案】A
【详解】
A．—CH3的碳原子有4个σ键，无孤对电子，是sp3杂化，苯环上的碳原子有3个σ键，无孤对电子，是sp2杂化，—C≡CH的碳原子有2个σ键，无孤对电子，是sp杂化，因此分子中有3种杂化轨道类型的碳原子，故A正确；
B．根据苯中12个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，甲烷中三个原子共平面，因此分子中共平面的原子数目最多为15个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面)，故B错误；
C．分子中的苯环中碳碳键是介于碳碳单键和双键之间独特的键，故C错误；
D．与Cl2发生取代反应，取代甲基上的氢有一种产物，取代苯环上的氢有四种产物，因此取代反应生成五种产物，故D错误。
综上所述，答案为A。
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
【答案】C
【详解】168O和188O的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故A正确；
B项、金刚石和石墨是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故B正确；
C项、同系物必须是结构相似，相差一个或若干个CH2原子团的同类物质， 属于酚类， 属于芳香醇，不是同类物质，不互为同系物，故C错误；
D项、CH3COOCH2CH3和CH3CH2CH2COOH的分子式都为C4H8O2，结构不同，互为同分异构体，故D正确；
故选C。
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．
【答案】B
【详解】
A.二者分子式都是C6H6，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，A不符合题意；
B.前者分子式是C14H24，后者分子式是C13H22，分子式不相同，二者不是同分异构体，B符合题意；
C.前者分子式是C3H6O2，后者分子式是C3H6O2，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，C不符合题意；
D.前者分子式是C6H6O3，后者分子式是C6H6O3，分子式相同，结构不同，二者是同分异构体，D不符合题意；
故合理选项是B。
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
【答案】B
【详解】
A. 18O2和16O2是指相对分子质量不同的分子，而同位素指具有相同质子数，但中子数不同的元素互称同位素，A项错误；
B. 正己烷的分子式C6H14，2,2−二甲基丙烷即新戊烷分子式是C5H12，两者同属于烷烃，且分子式差一个CH2，属于同系物，B项正确；
C.核素表示具有一定的质子数和中子数的原子，C60和C70是由一定数目的碳原子形成的分子，显然，C项错误；
D. H2NCH2COOCH3和CH3CH2NO2是分子式分别为C3H7O2N和C2H5O2N，分子式不同，显然不是同分异构体，D项错误。
故答案选B。
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
【答案】B
【详解】
A、18O和16O含有的质子数虽然都是8个，但是中子数分别为10、8，中子数不同，因此二者属于不同的核素，选项A正确；B、不存在2-乙基丙烷，应该命名为2-甲基丁烷，选项B不正确；C、丙烷有两种不同环境的氢，一氯代物有2种，正丁烷也有两种不同环境的氢，一氯代物也有2种，一氯代物的种数相同，选项C正确；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，选项D正确。答案选B。
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
【答案】A
【详解】
A．根据等效氢原理可知，a的一氯代物有3种如图所示：，A正确；
B．b的加聚产物是：，的单体是苯乙烯不是b，B错误；
C．c中碳原子的杂化方式由6个，2个sp3，C错误；
D．a、b、c的分子式分别为：C8H6，C8H6，C8H8，故c与a、b不互为同分异构体，D错误；
故答案为：A。
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
【答案】B
【详解】
A．该有机物中从左往右第一个N原子有一个孤对电子和两个σ键，为杂化；第二个N原子有一个孤对电子和三个σ键，为杂化，A正确；
B．手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，该有机物中没有手性碳原子，B错误；
C．该物质中存在羧基，具有酸性；该物质中还含有 ，具有碱性，C正确；
D．该物质中存在苯环可以发生加成反应，含有甲基可以发生取代反应，D正确；
故选B。
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
【答案】C
【详解】
A．图中所示的C课理解为与甲烷的C相同，故右侧所连的环可以不与其在同一直线上，分子中至少有5个碳原子共直线，A错误；
B．，分子中含有2个手性碳原子，B错误；
C．该物质含有酯基，与碱溶液反应生成盐，有亚氨基，与酸反应生成盐，C正确；
D．含有碳碳三键，能使酸性KMnO4稀溶液褪色，D错误；
答案选C。
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
【答案】CD
【详解】
A .X中红色碳原子为手性碳原子，故A说法错误；
B.中与氧原子相连接的碳原子之间化学键为单键，可以旋转，因此左侧甲基上碳原子不一定与苯环以及右侧碳原子共平面，故B说法错误；
C.中与羟基相连接的碳原子邻位碳原子上有氢原子，在浓硫酸作催化并加热条件下，能够发生消去反应，故C说法正确；
D.中含有卤素原子，在过量氢氧化钠溶液并加热条件下能够发生取代反应生成丙三醇，在氢氧化钠溶液作用下先发生水解反应生成，然后在氢氧化钠溶液并加热条件下能够发生取代反应生成丙三醇，故D说法正确；
综上所述，说法正确的是：CD。
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
【答案】CD
【详解】
A．由题中信息可知，M和N均属于二异丙基萘，两者分子式相同，但是其结构不同，故两者互为同分异构体，两者不互为同系物，A说法不正确；
B．因为萘分子中的10个碳原子是共面的，由于单键可以旋转，异丙基中最多可以有2个碳原子与苯环共面，因此，M分子中最多有14个碳原子共平面，B说法不正确；
C．N分子中有5种不同化学环境的H，因此其一溴代物有5种，C说法正确；
D．萘分子中有8个H，但是只有两种不同化学环境的H（分别用α、β表示，其分别有4个），根据定一议二法可知，若先取代α，则取代另一个H的位置有7个；然后先取代1个β，然后再取代其他β，有3种，因此，萘的二溴代物有10种，D说法正确；
本题选CD。
【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
【答案】A
【详解】
A．同系物指结构相似，分子式相差n个CH2的有机化合物，则为苯或者为CH2═CH-CH═CH-C≡CH，为甲苯，二者不属于同系物，A项错误；
B．同素异形体指由相同元素构成的不同单质，则金刚石和石墨烯互为同素异形体，B项正确；
C．同位素指质子数相同，中子数不同的同种元素，则H和D都为氢元素互为同位素，C项正确；
D．同分异构体指分子式相同，结构不同的有机化合物，丁醇的分子式为C4H10O，官能团为羟基，乙醚的分子式为C4H10O，官能团为醚键，则二者互为同分异构体；
答案选A。
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
【答案】A
【详解】
A．X分子中主链上的第2个碳原子连接4个不同的原子或原子团，即该碳原子为手性碳原子，故A错误；
B．Y分子中—CH3的碳原子不一定和苯环上的碳原子共面，羰基上的碳原子一定和苯环共平面，即该分子中不一定所有碳原子都共面，故B正确；
C．Z分子中与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上含有氢原子，因此Z可以在浓硫酸催化、加热条件下发生消去反应，故C正确；
D．X、Z在过量NaOH溶液中均能发生水解反应生成丙三醇，故D正确；
故选A。
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C12H18O2B．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
【答案】A
【详解】
A．由结构简式知，有机物分子式为C12H18O2，A正确；
B．该有机物含有碳碳双键和酯基，能发生加成、水解反应，不能发生中和反应；
C．芳香族羧酸的不饱和度至少为5，而C12H18O2的不饱和度为4，C错误；
D．与足量氢气加成后，产物为 ，连接四个不同原子或原子团的碳原子是手性碳原子，该分子中手性碳原子有3个，D错误；
故选A。
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
【答案】D
【详解】
A、B、C三个选项中两种化合物的分子式相同、结构不同，均互为同分异构体；而D项中前者的分子式为C4H6O2，后者HCOOCH2CH2CH3的分子式为C4H8O2，二者分子式不同，不互为同分异构体。
故选D。
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
【答案】A
【详解】不饱和度为1，同分异构体有CH3COOH、CH3OCHO、CH2OHCHO、共4种，故答案为A；
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．1mlM和1mlH均可与3mlH2加成
D．M不能发生消去反应，H可以发生消去反应
【答案】C
【详解】
A．芳香化合物M结构简式为，苯环中与碳原子相连的氧原子共面，故A正确；
B．H的结构简式为，M结构简式为，M和H的分子式均为C6H6O6，分子式相同而结构不同，互为同分异构体，故B正确。
C．M在苯环上加成需3mlH2，H在2个上加成，需要2mlH2，故C错误。
D．M中六个“—OH”不能发生消去反应，而H中2个“—OH”均可发生消去反应，D正确。
故选C。
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
【答案】C
【详解】
A．同位素是指含有相同质子数不同中子数的原子，是具体的原子，故A错误；
B．同素异形体指由同种元素组成的不同单质，故B错误；
C．和 相差2个，且含有相同种类和数目的官能团，互为同系物，故C正确；
D．HCOOCH2CH3与CH3CH2OCHO属于同种物质，故D错误；
故选C。
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
【答案】A
【详解】
A．a分子中含有1个单键碳，不可能所有原子处于同一平面，故A错误；
B． a、 b分子中都含有碳碳双键，均能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，故B正确；
C．在一定条件下，a中的碳碳双键、b中的碳碳双键和酮羰基均能与H2发生加成反应，故C正确；
D．b与分子式都是C8H8O，结构不同，互为同分异构体，故D正确；
选A。
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
【答案】D
【详解】C5H10O2属于有机酸的同分异构体为丁烷中的1个H原子被-COOH取代，即由丁基与-COOH构成，其同分异构体数目与丁基异构数目相等，-C4H9异构体有：-CH2CH2CH2CH3，-CH(CH3)CH2CH3，-CH2CH(CH3)2，-C(CH3)3，故符合条件的有机物的异构体数目为4。可推断分子式为C5H10O2属于有机酸的同分异构体数目也有4种。
故选D。
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
【答案】B
【分析】已知是烃，故含C，H元素。由球棍模型可看出该分子有10个碳原子和8个氢原子，结构简式为。
【详解】
A．分子式是C10H8，故A正确。
B．相对分子质量为128的烷烃是C9H20，分子式相同、结构不同的化合物互称同分异构体，显然分子式不同，故不是同分异构体，故B错误。
C．如图该结构是高度对称的结构，上下、左右对称，一氯代物有2种，故C正确。
D．如图结构，两个苯环共用两个碳原子，碳碳键无法旋转，苯中所有原子共平面，所以分子中所有原子一定共平面，故D正确；
故选B。
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
【答案】C
【分析】根据上述有机物的结构简式可知，a的分子式为C8H8，b的分子式为C5H8，c的分子式为C8H8，据此结合官能团的性质分析解答。
【详解】
A．a的分子式为C8H8，b的分子式为C5H8，因为b分子中含氢量较大，所以等质量的a、b完全燃烧，b消耗氧气多，A错误；
B．a与b结构不相似，不能互为同系物，a与c的分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体，B错误；
C．a的二氯取代产物为 、 、 ，共3种，b的二氯取代产物有 、 、、 四种，同分异构体种数不一样多，C正确；
D．c中苯环为一个面，碳碳双键为一个面，苯环与碳碳双键以单键相连，可旋转到一个平面内，D错误；
故选C。
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
【答案】C
【详解】
A．该物质含有16个C、9个O，不饱和度为8，所以分子式为C16H18O9，A错误；
B．结构中含有碳碳双键，故具有顺反异构，，B错误；
C．连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳，右侧六元环上与O相连的4个C均为手性碳，共4个，C正确；
D．苯环、碳碳双键、酯基都为平面形结构，经过旋转单键，左侧中的9个碳原子可以在同一平面，且经旋转右侧六元环中也有碳原子可共面，D错误；
故选C。
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
【答案】C
【详解】
A．甲中含有饱和碳原子，饱和碳原子空间构型为正四面体形，不可能所有原子共面，A错误；
B．丙中羧基能与NaOH反应，乙不与溶液反应，B错误；
C．甲分子中有三个碳碳双键，1ml甲最多可与反应，C正确；
D．苯环的不饱和度为4，而丙的不饱和度恰好为4，其芳香族同分异构体不可能含有羧基，D错误；
故答案选C。
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
【答案】D
【详解】
A．丙烷中饱和C均为四面体结构，碳链是锯齿状，只有2个C共直线，A错误；
B．丙烯中含甲基，甲基为四面体，则所有原子一定不能共面，B错误；
C．以单键相连的碳原子可以旋转，故所有碳原子一定不在同一平面上，C错误；
D．双键为平面结构、三键为直线结构，且直接相连，则所有碳原子可能在同一平面上，D正确；
故选D。
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
【答案】C
【详解】
A．乙烯转化为环氧乙烷，原子利用率100%，符合绿色化学的原则，A正确；
B．分子式相同结构不同的有机物互为同分异构体，环氧乙烷与乙醛(CH3CHO)分子式都为C2H4O，结构不同，互为同分异构体，B正确；
C．苯乙醇中含有—CH2OH，在铜催化作用下和反应生成苯乙醛，C错误；
D．苯燃烧为氧化反应，苯与H2加成为还原反应、加成反应，苯环上的氢可以发生取代反应，D正确；
故选C。
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
【答案】A
【详解】
A．X分子中含有醛基，Y分子中没有醛基，醛基可以被新制Cu(OH)2悬浊液氧化而产生砖红色沉淀，所以可以用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别X和Y两种物质，A正确；
B．根据Y分子结构简式可知：1个Y中含有22个σ键，B错误；
C．Z中有醚键、羟基和酮羰基，因此Z分子中共有三种含氧官能团，C错误；
D．Z在浓硫酸作用下反应，发生消去反应可生成 ，碳碳双键的两侧所接的原子不同，故存在顺反异构体，D错误；
故合理选项是A。
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
【答案】C
【详解】有机物分子式为C5H10O3，一定条件下，A与NaHCO3溶液、Na反应时产生的气体在相同条件下的体积比为1∶1，说明有机物分子中含有1个—COOH、1个 —OH，该有机物可以看作C4H10中2个H分别被—COOH、—OH取代，若C4H10为正丁烷(CH3CH2CH2CH3)，2个H分别被—COOH、—OH代替，羧基在1号碳上时，剩余等效H有4种；羧基在2号碳上时，剩余等效H有4种；若C4H10为异丁烷[CH3CH(CH3)CH3]，羧基位于1号碳上时，剩余等效H有3种；羧基在2号碳上时，剩余等效H有1种；所以A共有12种同分异构体。
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
【答案】B
【详解】
A．由三者的结构简式可知：(a)、(b)、(c)分子式均为C8H8，A正确；
B．根据结构简式可知b的二氯代物有、、，一共9种，c的二氯代物有3种，二者二氯代物的种类不同，B错误；
C．(a)分子中苯环和碳碳双键分别确定一个平面，通过旋转碳碳单键可以使两个平面重合，此时所有原子都在一个平面，C正确；
D．(a)、(b)上均有碳碳双键，可以和溴发生加长反应，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，D正确；
故选B。
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．①④B．②③C．②④D．③④
【答案】C
【详解】
①柠檬烯不含有苯环，不是一种芳香烃，故错误；
②柠檬烯有8种H原子，则一氯代物有8种，故正确；
③柠檬烯分子含有多个饱和碳原子，所有的碳原子不可能在同一平面上，故错误；
④柠檬烯含有甲基可以与卤素单质发生取代反应，含有碳碳双键可以发生加成、氧化等反应，故正确；
故选：C。
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
【答案】C
【详解】
A．该有机物苯环上所连烃基中含有不饱和键，而乙苯中的乙基是饱和烃基，二者结构不相似，不互为同系物，A正确；
B．据图可知，分子中共直线的碳原子最多有4个，B正确；
C．苯和碳碳双键是平面结构、碳碳三键是直线形，饱和碳原子是四面体结构，该分子中共平面的原子最多有21个，C错误；
D．含有碳碳双键，能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，能与氢气发生加成反应，含有甲基能与氯气发生取代反应，D正确；
答案选C。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
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
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
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
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()