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第 31 讲 有机化合物的结构特点与研究方法
【化学学科素养】
1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识有机化合物的多样性，能按不同的标准对有机化合物进行
分类，并认识有机物的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角
分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：可以通过分析，推理等方法认识有机物的本质特征、构成要素及其相互关
系，建之认知模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
【必备知识解读】
一、有机化合物的概述
1．有机化合物的概念及性质特点
(1)概念：含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。但CO、CO 、碳酸及其盐、金属碳化
2
物、金属氰化物等由于组成、性质与无机物相似，属于无机物。绝大多数有机化合物都含有氢元素。C、
H、O、N、S、P、卤素是有机化合物中的主要组成元素。
(2)性质特点(大多数有机物)
难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂；大多数为非电解质，不导电；熔、沸点较低；易燃、
易分解，反应复杂等。
2．碳原子的成键特点
(1)碳原子的结构及成键特点
碳原子最外层有4个电子，不易失去或得到电子而形成阳离子或阴离子，易通过共价键与碳原子或其
他非金属原子相结合。
(2)有机化合物中碳原子的结合方式
①碳原子间可形成稳定的单键、双键或三键。
②多个碳原子可相互结合形成碳链或碳环，碳链可以带有支链，碳链和碳环也可以相互结合。
③碳原子也可以与H、O、N、S等多种非金属原子形成共价键。
3．有机物结构的三种常用表示方法
结构式 结构简式 键线式
CH—CH—OH或C HOH
3 2 2 5CH===CHCHO
2
4.同系物
(1)定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 原子团的化合物互称为同系物。
2
(2)烷烃的同系物：分子式都符合C H ，如CH、CHCH、 互为同系物。
n 2n＋2 4 3 3 3
(3)同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。
同系物的判断方法
“一差二同 ”：分子组成上至少相差一个CH 原子团；通式相同，官能团的种类、数目相同。
2
例如：①CH===CH 与 通式相同，官能团不同，二者不互为同系物。
2 2
②CH CHCHCH 与 通式相同，但不相差一个或若干个CH 原子团，二者不互为同系物。
3 2 2 3 2
③ 与 的环数不同，且不相差一个或若干个CH 原子团，二者不互为同系物。
2
5．同分异构体
(1)定义：具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。
(2)常见烷烃的同分异构体
甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体；丁烷的同分异构体有2种；戊烷的同分异构体有3种。
二、有机化合物的分类及其官能团
1．按组成元素分类：分为烃和烃的衍生物。
2．按碳骨架分类
3．按官能团分类
(1)官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。
(2)有机化合物的主要类别、官能团和典型代表物
典型代表物的名称及结构简
类别 官能团
式
烷烃 — 甲烷CH
4
烯烃 乙烯HC===CH
(碳碳双键) 2 2
炔烃 —C≡C—(碳碳三键) 乙炔HC≡CH
芳香烃 —卤代烃 CX(碳卤键) 溴乙烷CHCHBr
3 2
醇 乙醇CHCHOH
3 2
—OH(羟基)
酚
醚 甲醚CHOCH
3 3
(醚键)
醛 乙醛CHCHO
3
(醛基)
酮
(酮羰基)
羧酸 乙酸CHCOOH
3
(羧基)
乙酸乙酯
酯
(酯基)
丙氨酸
—NH (氨基)
2
氨基酸
—COOH(羧基)
二肽(两个丙氨酸缩合)
多肽或蛋白质
(酰胺基)
【特别提醒】(1)可以根据碳原子是否达到饱和，将烃分为饱和烃和不饱和烃，如烷烃、环烷烃属于饱
和烃，烯烃、炔烃、芳香烃属于不饱和烃。
（2）含醛基的物质不一定为醛类，如HCOOH、甲酸酯、葡萄糖等。
三、有机化合物的命名
(一)烃的命名
1．烷烃的习惯命名法
2．烷烃的系统命名法
烷烃系统命名法的基本步骤是
⇨⇨⇨⇨⇨(1)最长、最多定主链
①选择分子中最长的碳链作为主链。例如：
应选含 6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示。
②当有几个等长的不同的碳链时，选择含支链最多的一个作为主链。例如：
含7个碳原子的链有A、B、C三条，因A有三个支链，含支链最多，故应选A为主链。
(2)编号位要遵循“近”“简”“小”的原则
①首先要考虑“近”
以主链中离支链最近的一端为起点编号。例如：
②同“近”考虑“简”
有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则应从较简单的支链一端开始编号。
③同“近”同“简”考虑“小”
若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其他支链，从主链的两个方向
编号，可得两种不同的编号系列，则两系列中取代基位次和最小者即为正确的编号。例如：
(3)写名称
按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前写出支链的位号和名称。原则是先简后繁，相同合并，位
号指明。阿拉伯数字用“，”相隔，汉字与阿拉伯数字用“”连接。例如：
命名为2，4，6三甲基3乙基庚烷。3．烯烃和炔烃的命名
4．苯的同系物的命名
苯作为母体，其他基团作为取代基。苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。
(二)烃的衍生物的命名
高考中对烃的衍生物的命名考查较多，但考查的都是较简单的烃的衍生物的名称。烃的衍生物命名规
则与烯烃、炔烃基本一致。
1．卤代烃：以相应的烃为母体，把卤素原子当作取代基。给主链上的碳原子编号时，从离卤素原子
最近的一端开始编号，命名时一般要指出卤素原子的位置，即“取代基位置取代基个数及名称官能团位置-
官能团个数及名称、主链名称”，如 的名称为3甲基2氯丁烷。如果是多卤代烃，用
“二、三、四”等表示卤素原子的个数，如 的名称为1，2二氯乙烷。
2．醇：选择包括连接羟基的碳原子在内的最长碳链为主链，并从靠近羟基的一端给主链上的碳原子
依次编号，写名称时，将羟基所连的碳原子的编号写在某醇前面，如CHCCHCHCHCHCH OH的名称为
3 2 3 3 3
4，4二甲基2戊醇。
3．醛、羧酸：选择含醛基或羧基的最长碳链为主链，醛基、羧基肯定在链端，因此不需要指出官能
团的位置，剩余烃基的命名与其对应的烃的命名相同，如 的名称是3，4二甲
基2乙基戊醛。如果是多元醛或多元羧酸，用“二、三、四”等表示醛基或羧基的个数，如HOOC—COOH
的名称为乙二酸。4．酯：将相应的羧酸和醇的名称按顺序写在一起，然后将“醇”改为“酯”，称为“某酸某酯”。
四、烯烃的顺反异构、手性分子
以2－丁烯和乳酸的结构分别认识烯烃的顺反异构和手性分子。
1．乙烯分子是平面形结构，两个碳原子与4个氢原子处于同一平面上。2－丁烯可以看作是两个甲基
分别取代乙烯分子中两个碳原子上的氢原子形成的。比较下面两种结构：
可以看出a和b分子中碳原子之间的连接顺序和方式相同，但空间结构不同(一种是相同的原子或原子
团位于双键同一侧；另一种是相同的原子或原子团位于双键的两侧)。这种异构称为顺反异构。
2．乳酸的分子结构——认识手性分子
从图中可看出，具有完全相同和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间
里不能重叠，互称手性异构体，又称为对映异构体，这样的分子也称为手性分子。
五、分离、提纯有机化合物的常用方法
1．蒸馏和重结晶
适用对象 要求
(1)该有机物热稳定性较强
常用于分离、提纯互溶的液
蒸馏
态有机物 (2)该有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于
30 ℃)
(1)杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大
常用于分离、提纯固态有机
重结晶
物 (2)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的
影响较大
2.萃取和分液
(1)常用的萃取剂：苯、CCl 、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。
4
(2)液液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种
溶剂的过程。
(3)固液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。
六、有机化合物分子式的确定
1．元素分析2．相对分子质量的测定——质谱法
质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。
七、有机化合物分子结构的鉴定
1．化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。
常见官能团特征反应如下：
官能团种类 试剂 判断依据
溴的CCl 溶液 红棕色褪去
碳碳双键或碳 4
碳三键
酸性KMnO 溶液 紫色褪去
4
碳卤键 NaOH溶液、稀硝酸和AgNO 溶液 有沉淀产生
3
醇羟基 钠 有氢气放出
FeCl 溶液 发生显色反应
3
酚羟基
浓溴水 有白色沉淀产生
银氨溶液 有银镜生成
醛基
新制Cu(OH) 悬浊液 有砖红色沉淀产生
2
羧基 NaHCO 溶液 有CO 气体放出
3 2
2.物理方法
(1)红外光谱
有机物分子中化学键或官能团对红外线发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外
光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
(2)核磁共振氢谱
【关键能力拓展】一、同分异构体的书写规律
1．烷烃
只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：
以下以C H 为例：
6 14
第一步：将分子中全部碳原子连成直链作为母链；
C—C—C—C—C—C
第二步：从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子
上，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)；
甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。
第三步：从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对
称线一侧的各个碳原子上，两甲基的位置依次相同、相邻，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)。
乙基不能连在②位或③位上，否则会使主链上有5个碳原子，而使主链变长。
综上所述，C H 共有5种同分异构体。
6 14
2．含有官能团的有机物
一般按碳链异构→官能团位置异构→官能团类型异构的思维顺序书写。以C H O为例(只写出碳骨架与官能团)：
4 10
(1)碳链异构⇒C—C—C—C、 。
(2)官能团位置异构⇒ 。
(3)官能团类型异构⇒C—O—C—C—C、
C—C—O—C—C、 。
3．芳香族化合物
苯环上取代基的位置一定，但种类不确定时，同分异构体数目由取代基同分异构体的数目决定；苯环
上取代基种类一定，但位置不确定时，若苯环上只有两个取代基，其在苯环上有“邻、间、对”3种位置
关系；当苯环上有三个相同取代基时，其在苯环上有“连、偏、匀”3种位置关系(RRR、RRR、RRR)；当
苯环上有三个取代基且两个相同时，其在苯环上有 6种位置关系( 、 、 ，定两
个R的位置，移动R′)；当苯环上有三个不同的取代基时，其在苯环上有10种位置关系( 、
、 ，定R 、R 的位置，移动R )。
1 2 3
4．限定条件的同分异构体的书写方法
(1)判官能团：根据题给有机物的性质或定量反应关系等限定条件判断其含有的官能团。
(2)写碳骨架：除去官能团中的碳原子，写出其他碳原子形成的碳链异构。
(3)移官位：在各个碳骨架上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先确定一个官能
团的位置，再确定第二个官能团的位置，依次类推。
(4)氢饱和：按“碳四键”的原理，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构
简式。
二、同分异构体数目的判断方法
1．记忆法(1)丙基(—C H)有2种，则丙烷的一卤代物、丙醇均有2种，丁醛、丁酸有2种。
3 7
(2)丁基(—C H)有4种，则丁烷的一卤代物、丁醇均有4种，戊醛、戊酸有4种。
4 9
(3)戊基(—C H )有8种，则戊烷的一卤代物、戊醇均有8种，己醛、己酸有8种。
5 11
(4)苯环上的二氯代物、三氯代物均有3种，苯环上有三个不同取代基时则有10种结构。
2．基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种。
3．替代法：如二氯苯(C HCl)有3种，则四氯苯也有3种(将H和Cl互换)；又如CH 的一氯代物只有
6 4 2 4
1种，新戊烷C(CH) 的一氯代物也只有1种。
3 4
4．等效氢法
等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，规律如下：
(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。
【核心题型例解】
高频考点一 考查有关有机化合物的实验
例1．（2023·海南卷第11题）下列实验操作不能达到实验的是
选项 A B C D
制备检验醛基 制备晶体
检验1-氯丁烷中 检验SO 2-是否
目的 4
氯元素 沉淀完全 用的
操作
【答案】A
【解析】检验1-氯丁烷中氯元素，向1-氯丁烷中加入氢氧化钠溶液，加热条件下水解，再加入硝酸酸
化的硝酸银，若产生白色沉淀，则含有氯元素，故A错误；向上层清液中加入氯化钡溶液，若无白色沉淀
产生，说明SO 2-已经沉淀完全，故B正确；向2mL10%的氢氧化钠溶液中滴加5滴5%的硫酸铜溶液，制
4
得新制氢氧化铜，且氢氧化钠过量，检验醛基时产生砖红色沉淀，故C正确； 硫酸四氨合铜在乙醇溶液
中溶解度小，加入乙醇，析出硫酸四氨合铜晶体，故D正确。故选A。
【变式探究】（2023·湖北卷第8题）实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点
142℃)，实验中利用环己烷-水的共沸体系(沸点69℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81℃)，其反应原理：
下列说法错误的是（ ）
A. 以共沸体系带水促使反应正向进行 B. 反应时水浴温度需严格控制在69℃
C. 接收瓶中会出现分层现象 D. 根据带出水的体积可估算反应进度
【答案】B
【解析】由反应方程式可知，生成物中含有水，若将水分离出去，可促进反应正向进行，该反应选择
以共沸体系带水可以促使反应正向进行，A正确；反应产品的沸点为142℃，环己烷的沸点是81℃，环己
烷-水的共沸体系的沸点为69℃，可以温度可以控制在69℃～81℃之间，不需要严格控制在69℃，B错
误；接收瓶中接收的是环己烷-水的共沸体系，环己烷不溶于水，会出现分层现象，C正确；根据投料量，
可估计生成水的体积，所以可根据带出水的体积估算反应进度，D正确；故选B。
【变式探究】（2023·湖南卷第3题）下列玻璃仪器在相应实验中选用不合理的是
A. 重结晶法提纯苯甲酸：①②③ B. 蒸馏法分离CHCl 和CCl ：③⑤⑥
2 2 4
C. 浓硫酸催化乙醇制备乙烯：③⑤ D. 酸碱滴定法测定NaOH溶液浓度：④⑥
【答案】A
【解析】粗苯甲酸中含有少量氯化钠和泥沙，需要利用重结晶来提纯苯甲酸，具体操作为加热溶解、趁热过滤和冷却结晶，此时利用的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，A选项装置选择不合理；蒸馏法需要
用到温度计以测量蒸汽温度、蒸馏烧瓶用来盛装混合溶液、锥形瓶用于盛装收集到的馏分，B选项装置选
择合理；浓硫酸催化制乙烯需要控制反应温度为170℃，需要利用温度计测量反应体系的温度，C选项装
置选择合理；酸碱滴定法测定NaOH溶液浓度是用已知浓度的酸液滴定未知浓度的碱液，酸液盛装在酸式
滴定管中，D选项装置选择合理；故选A。
【变式探究】（2023·浙江卷6月第12题）苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲
酸(含有少量NaCl和泥沙)的提纯方案如下：
下列说
法不正确的是
A. 操作I中依据苯甲酸的溶解度估算加水量
B. 操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl
C. 操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹
D. 操作IV可用冷水洗涤晶体
【答案】B
【解析】苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化钠，加水、加热溶解，苯甲
酸、NaCl溶解在水中，泥沙不溶，从而形成悬浊液；趁热过滤出泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出；将滤液
冷却结晶，大部分苯甲酸结晶析出，氯化钠仍留在母液中；过滤、用冷水洗涤，便可得到纯净的苯甲酸。
操作I中，为减少能耗、减少苯甲酸的溶解损失，溶解所用水的量需加以控制，可依据苯甲酸的大致含
量、溶解度等估算加水量，A正确；操作Ⅱ趁热过滤的目的，是除去泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出，
NaCl含量少，通常不结晶析出，B不正确；操作Ⅲ缓慢冷却结晶，可形成较大的苯甲酸晶体颗粒，同时可
减少杂质被包裹在晶体颗粒内部，C正确；苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，所以操作IV可用冷水洗涤晶
体，既可去除晶体表面吸附的杂质离子，又能减少溶解损失，D正确；故选B。
【方法技巧】有机化合物的分离和提纯
混合物 试剂 分离方法 主要仪器
甲烷(乙烯) 溴水 洗气 洗气瓶
苯(乙苯) 酸性高锰酸钾溶液、NaOH溶液 分液 分液漏斗
乙醇(水) CaO 蒸馏 蒸馏烧瓶、冷凝管
溴乙烷(乙醇) 水 分液 分液漏斗
醇(酸) NaOH溶液 蒸馏 蒸馏烧瓶、冷凝管
硝基苯(NO ) NaOH溶液 分液 分液漏斗
2
苯(苯酚) NaOH溶液 分液 分液漏斗酯(酸) 饱和NaCO 溶液 分液 分液漏斗
2 3
高频考点二 有机物分子中原子的共线、共面问题
例2．（2023·浙江卷1月第10题）丙烯可发生如下转化，下列说法不正确的是
A. 丙烯分子中最多7个原子共平面
B. X的结构简式为 CH-CH=CHBr
3
C. Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔
D. 聚合物Z的链节为
【答案】B
【解析】CH-CH=CH 与Br 的CCl 溶液发生加成反应，生成 (Y)；CH-CH=CH 与Br 在
3 2 2 4 3 2 2
光照条件下发生甲基上的取代反应，生成 (X)；CH-CH=CH 在催化剂作用下发生加聚反
3 2
应，生成 (Z)。乙烯分子中有6个原子共平面，甲烷分子中最多有3个原子共平面，则丙烯
分子中，两个框内的原子可能共平面，所以最多7个原子共平面，A正确；由分析可知，X的结构简式为 ，B不正确；Y( )与足量KOH醇溶液共热，发生消去反应，可
生成丙炔(CHC≡CH)和KBr等，C正确；聚合物Z为 ，则其链节为 ，D正
3
确；故选B。
【变式探究】（2023·全国甲卷第8题）藿香蓟具有清热解毒功效，其有效成分结构如下。下列有关该
物质的说法错误的是
A. 可以发生水解反应 B. 所有碳原子处于同一平面
C. 含有2种含氧官能团 D. 能与溴水发生加成反应
【答案】B
【解析】藿香蓟的分子结构中含有酯基，因此其可以发生水解反应，A说法正确；藿香蓟的分子结构
中的右侧有一个饱和碳原子连接着两个甲基，类比甲烷分子的空间构型可知，藿香蓟分子中所有碳原子不
可能处于同一平面，B说法错误；藿香蓟的分子结构中含有酯基和醚键，因此其含有 2种含氧官能团，C
说法正确；藿香蓟的分子结构中含有碳碳双键，因此，其能与溴水发生加成反应，D说法正确；故选B。
【变式探究】（2023·浙江选考1月第9题）七叶亭是一种植物抗菌素，适用于细菌性痢疾，其结构如
图，下列说法正确的是（ ）
A. 分子中存在2种官能团
B. 分子中所有碳原子共平面
C. 1mol该物质与足量溴水反应，最多可消耗2molBr
2
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3molNaOH
【答案】B【解析】根据结构简式可知分子中含有酚羟基、酯基和碳碳双键，共三种官能团，A错误；分子中苯
环确定一个平面，碳碳双键确定一个平面，且两个平面重合，故所有碳原子共平面，B正确；酚羟基含有
两个邻位H可以和溴发生取代反应，另外碳碳双键能和单质溴发生加成反应，所以最多消耗单质溴3mol，
C错误；分子中含有2个酚羟基，含有1个酯基，酯基水解后生成1个酚羟基，所以最多消耗4molNaOH，
D错误；故选B。
【变式探究】（2022·全国甲卷）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
【解析】由该物质的结构简式可知，其分子式为C H O，A错误；由该物质的结构简式可知，键线
59 90 4
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；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；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。
【方法技巧】复杂有机物分子中原子的共线、共面问题的分析技巧
(1)审清题干要求
审题时要注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等关键词和限制条件。
(2)熟记常见共线、共面的官能团
①与三键直接相连的原子共线，如—C≡C—、—C≡N；苯分子中处于对位的碳原子及其所连的氢原子
(共4个原子)共线。
②与双键或苯环直接相连的原子共面，如 、 、 。
(3)单键的旋转思想
有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键，均可绕键轴自由旋转，可将原子转到不同的位置。
【变式探究】（2022·全国乙卷）一种实现二氧化碳固定及再利用的反应如下：
下列叙述正确的是
A. 化合物1分子中的所有原子共平面 B. 化合物1与乙醇互为同系物
C. 化合物2分子中含有羟基和酯基 D. 化合物2可以发生开环聚合反应
【答案】D
【解析】化合物1分子中还有亚甲基结构，其中心碳原子采用sp3杂化方式，所以所有原子不可能共平
面，A错误；结构相似，分子上相差n个CH 的有机物互为同系物，上述化合物1为环氧乙烷，属于醚
2
类，乙醇属于醇类，与乙醇结构不相似，不是同系物，B错误；根据上述化合物2的分子结构可知，分子
中含酯基，不含羟基，C错误；化合物2分子可发生开环聚合形成高分子化合物 ，D正
确；答案选D。
高频考点三 有机物分子式和结构式的确定
例3．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可以从牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。
为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤 解释或实验结论
①称取A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是
(1)A的相对分子质量为________
相同条件下H 的45倍
2
②将9.0 g A在足量纯O 中充分燃烧，并使 (2)A的分子式为
2
其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现 ______________________________________
二者分别增重5.4 g和 13.2 g __________________________________
③另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO 粉末反
3 (3)用结构简式表示A中含有的官能团：
应，生成2.24 L CO(标准状况)，若与足量金
2 ________、________
属钠反应则生成2.24 L H (标准状况)
2
④A的核磁共振氢谱如图：
(4)A中含有________种氢原子
(5)综上所述，A的结构简式为____________________【解析】(1)A的密度是相同条件下H 密度的45倍，则其相对分子质量为45×2＝90。(2)9.0 g A的物质
2
的量为0.1 mol。燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现二者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 mol
A燃烧生成0.3 mol HO和0.3 mol CO ，即1 mol A中含有6 mol H原子(6 g)、3 mol C原子(36 g)，则含有
2 2
(90－6－36) g＝48 g即3 mol O原子，所以A的分子式为C HO。(3)0.1 mol A跟足量的NaHCO 粉末反
3 6 3 3
应，生成2.24 L CO(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H (标准状况)，说明分子中含有一个—
2 2
COOH 和一个—OH。(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰，且峰面积之比为3∶1∶1∶1，说明分子中含有4种处
于不同化学环境的氢原子，且个数之比为3∶1∶1∶1。(5)综上所述，A的结构简式为 。
【答案】(1)90 (2)C HO (3)—COOH —OH
3 6 3
(4)4 (5)
【方法技巧】有机化合物分子式、结构式的确定方法
(1)熟悉最简式相同的常见有机化合物
最简式 对应物质
CH 乙炔(C H)、苯(C H)、苯乙烯(C H)
2 2 6 6 8 8
CH 烯烃和环烷烃
2
CHO 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖
2
(2)熟悉相对分子质量相同的有机化合物
①同分异构体的相对分子质量相同。
②含有n个碳原子的一元醇与含有(n－1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。
③含有n个碳原子的烷烃与含有(n－1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同。
(3)“商余法”推断烃的分子式设烃的相对分子质量为M
r
的余数为0或碳原子数≥氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原
子。
(4)烃燃烧的通式：CH＋(x＋)O ――→xCO＋HO
x y 2 2 2
烃的含氧衍生物燃烧的通式：CHO＋(x＋－)O ――→xCO＋HO
x y z 2 2 2
【变式探究】为了测定某有机物A的结构，做如下实验：
①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO 和 2.7 g 水；
2
②用质谱仪测定其相对分子质量，得到如图1所示的质谱图；
③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示的核磁共振氢谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。
试回答下列问题：
(1)有机物A的相对分子质量是________。
(2)有机物A的实验式是________。
(3)能否仅根据A的实验式确定其分子式？________(填“能”或“不能”)。若能，则A的分子式是
________(若不能，则此空不填)。
(4)写出有机物A的结构简式：_________________________________。
【解析】(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量是46。
(2)在2.3 g该有机物中：
n(C)＝n(CO)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，
2
n(H)＝×2＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，
m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol，
所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C HO。
2 6
(3)该有机物的实验式为C HO，氢原子数已经达到饱和，实验式即为分子式。
2 6
(4)A有如下两种可能的结构：CHOCH 或CHCHOH。若为前者，则在核磁共振氢谱中只有一个峰；
3 3 3 2
若为后者，则在核磁共振氢谱中有三个峰，且峰面积之比是 1∶2∶3，显然后者符合题意，所以A为CHCHOH。
3 2
【答案】(1)46 (2)C HO (3)能 C HO (4)CH CHOH
2 6 2 6 3 2
高频考点四 同分异构体的书写及数目判断
例4．（2023·山东卷第12题）有机物X→Y的异构化反应如图所示，下列说法错误的是
A. 依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B. 除氢原子外，X中其他原子可能共平面
C. 含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
D. 类比上述反应， 的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应
【答案】C
【解析】由题干图示有机物X、Y的结构简式可知，X含有碳碳双键和醚键，Y含有碳碳双键和酮羰
基，红外光谱图中可以反映不同官能团或化学键的吸收峰，故依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能
团，A正确；由题干图示有机物X的结构简式可知，X分子中存在两个碳碳双键所在的平面，单键可以任
意旋转，故除氢原子外，X中其他原子可能共平面，B正确；由题干图示有机物Y的结构简式可知，Y的
分子式为：C H O，则含醛基和碳碳双键且有手性碳原子(即同时连有四个互不相同的原子或原子团的碳原
6 10
子)的Y的同分异构体有：CHCH=CHCH(CH )CHO、CH=C(CH )CH(CH )CHO、
3 3 2 3 3
CH=CHCH(CH )CHCHO、CH=CHCHCH(CH )CHO和CH=CHCH(CH CH)CHO共5种(不考虑立体异
2 3 2 2 2 3 2 2 3
构)，C错误；由题干信息可知，类比上述反应， 的异构化产物为： 含有碳碳双键和醛
基，故可发生银镜反应和加聚反应，D正确；故选C。
【变式探究】（2023·北京卷第9题）一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是A. PHA的重复单元中有两种官能团
B. PHA通过单体 缩聚合成
C. PHA在碱性条件下可发生降解
D. PHA中存在手性碳原子
【答案】A
【解析】PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团，A项错误；由PHA的结构可知其为聚酯，由单体
缩聚合成，B项正确；PHA为聚酯，碱性条件下可发生降解，C项正确；PHA的重复单元中只
连有1个甲基的碳原子为手性碳原子，D项正确；故选A。
【变式探究】（2022·广东卷）我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是
A. 淀粉是多糖，在一定条件下能水解成葡萄糖
B. 葡萄糖与果糖互为同分异构体，都属于烃类
C. 中含有 个电子
D. 被还原生成
【答案】A
【解析】淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的多糖，在一定条件下水解可得到葡萄糖，故A正确；葡萄糖
与果糖的分子式均为C H O，结构不同，二者互为同分异构体，但含有O元素，不是烃类，属于烃的衍
6 12 6
生物，故B错误；一个CO分子含有14个电子，则1molCO中含有14×6.02×1023=8.428×1024个电子，故C
错误；未指明气体处于标况下，不能用标况下的气体摩尔体积计算其物质的量，故D错误；答案选A。
【变式探究】 (2022·河北卷)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
【解析】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；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；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；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。
【变式探究】双酚A的结构如图1，可利用其制备某聚合物B (如图2)，B的透光性好，可制成车船的
挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘等。
下列说法错误的是
A．B可由碳酸二甲酯和双酚A发生缩聚反应制得
B．B中每个链节中最少有9个碳原子共平面
C．双酚A的一氯代物有三种
D．若平均相对分子质量为25654 (不考虑端基)，则B的平均聚合度n为101
【答案】B
【解析】A．B可由碳酸二甲酯和双酚A发生缩聚反应制得，A正确；
B．B中每个链节中最少有7个碳原子共平面，B错误；
C．双酚A的一氯代物有三种，C正确；D．若平均相对分子质量为25654 (不考虑端基)，则B的平均聚合度n为101，D正确；
故选B。
【变式探究】如图所示是一种合成香料的中间体的转化关系。下列有关叙述错误的是
A．X与Y互为同分异构体 B．2X+Y→Z属于加成反应
C．Y分子中共面的原子数最多有7个 D．X与HCHO互为同系物
【答案】C
【解析】A．X与Y的分子式均为 ，结构不相同，二者互为同分异构体，A正确；
B．2X+Y→Z的实质是2个X分子中碳氧双键断键，1个Y分子中碳碳双键断键，彼此加成得到1个
Z分子，该反应属于加成反应，B正确；
C．Y分子中最多有9个原子共平面，C错误；
D．X( )为丁醛，与甲醛(HCHO)同属于醛类物质，且只含有1个醛基，分子组成相差3
个 ，故二者互为同系物，D正确。
故选C。
