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第二节 有机化合物的结构特点
一、碳原子的成键特点
1. 碳原子含 有4 个价电子,易跟多种原子形成共价键。易形成单键、双键、叁键、碳
链、碳环等多种复杂的结构。
2. 甲烷的分子结构：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立体结构。
【习题一】
目前已知化合物中数量、品种最多的是碳的化合物，下列关于其原因的叙述中不正确的是
（ ）
A．碳原子之间，碳原子与其他原子（如氢原子）之间都可以形成4 个共价键
B．碳原子性质活泼，可以与多数非金属元素原子形成共价键
C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键
D．多个碳原子可以形成长度不同的链及环，且链、环之间又可以相互结合
【分析】A．碳原子最外层有4 个电子，能形成4 个共价键；
B．碳原子化学性质不活泼；
C．碳原子最外层有四个电子，碳原子之间可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和
三键；
D．碳原子最外层有四个电子，碳原子之间可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和
三键，还能成环．
【解答】解：A．碳原子最外层有4 个电子，碳原子与碳原子、其他原子（如氢原子）形成
4 个共价键达到稳定结构，故A 正确；
B．碳原子性质不活泼，不容易得失电子，易通过共用电子对形成共价键，故B 错误；
C．碳原子之间成键方式具有多样性，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以
形成双键、单键，不仅可以形成碳链还可以形成碳环，故C 正确；
D．碳原子最外层有四个电子，碳原子之间可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和
三键，多个碳原子可以形成长度不同的链、支链及环，且链、环之间又可以相互结合，故
D 正确。
故选：B。
【习题二】
下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解，正确的是（ ）
A．饱和有机物中碳原子不能发生化学反应
B．C 原子只能与C 原子形成不饱和键
C．任何有机物中H 原子数目不可能为奇数
D．五个C 原子之间能够形成五个碳碳单键
【分析】A．烷烃能发生取代反应；
B．碳原子与碳原子可以形成饱和键；
C．卤代烃中含有H 原子数可能为奇数；
D、碳原子可以形成碳链，也可以形成碳环，可以带支链，也可以不带支链。
【解答】解：A．烷烃中的碳原子都是饱和碳原子，饱和碳原子能发生取代反应，故A 错误；
B．碳原子与碳原子可以形成不饱和键，如烯烃，也可以形成饱和键，如烷烃，故B 错误；
C．有的有机物分子中含有奇数个氢原子，如一氯甲烷、三氯甲烷等，故C 错误；
D、碳原子可以形成碳链，无论带支链，还是不带支链，都含有4 个C-C 单键；碳原子可以
形成碳环，可以带支链，也可以不带支链，都含有5 个C-C 单键，故D 正确；
故选：D。
二、有机化合物的同分异构现象
1.概念：化合物具有相同的分子式，但结构不同，因而产生了性质上的差异，这种现象
叫同分异构现象，具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
2.同分异构的种类：
（1）碳链异构：由于碳链骨架不同，产生的异构现象称为碳链异构。烷烃中的同分异
构体均为碳链异构。如C5 H 12有三种同分异构体，即正戊烷，异戊烷，新戊烷。
（2）位置异构：指官能团或取代基在碳链上的位置不同而造成的异构。如1-丁烯与2-
丁烯、1-丙醇与2-丙醇。
（3）官能团异构：指官能团不同而造成的异构，如乙醇和二甲醚，葡萄糖和果糖。
（4）其他异构：顺反异构、对映异构（也叫手性异构）等中学化学极少涉及。
3.同分异构体的书写规律
（1）烷烃（只可能存在碳链异构）的书写规律：主链由长到短，支链由整到散，位置
由心到边，排列临、间、对。
（2）按照碳链异构→位置异构→顺反异构→官能团异构的顺序书写，也可按官能团异
构→碳链异构→位置异构→顺反异构的顺序书写，不管按哪种方法书写都必须防止漏写和
重写。
（3）若遇到苯环上有三个取代基时，可先定两个的位置关系是邻或间或对，然
后再对第三个取代基依次进行定位，同时要注意哪些是与前面重复的。
4.同分异构体数目的判断方法
（1）记忆法：
①凡只含一个碳原子的分子均无异构；
②丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2 种；
③戊烷、戊炔有3 种；
④丁基、丁烯（包括顺反异构）、C8H10（芳烃）有4 种；
⑤己烷、C7H8O（含苯环）有5 种；
⑥C8H8O2的芳香酯有6 种；
⑦戊基、C9H12（芳烃）有8 种。
（2）基元法：将有机物看成由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机物的异构
体数目。例如：丁基有4 种，丁醇、戊醛、戊酸都有4 种。
（3）替代法：将有机物中的不同原子或基团进行等同转换。
例如：一氯乙烷有一个氯原子，五个氢原子，一氯乙烷只有一种结构，假设将五氯
乙烷中的Cl 原子转换为H 原子，而H 原子转化为Cl 原子，其情况和一氯乙烷完全相同，
故五氯乙烷也只有一种结构。
（4）等效氢法：等效氢指在有机物分子中处于相同位置的氢原子。等效氢任一原子若
被相同取代基取代所得产物都为同一物质。判断方法有：
①同一碳原子上连接的氢原子等效
②同一碳原子上连接的-CH 3中H 原子等效
③同一分子中处于轴对称位置的氢原子等效。
【习题三】
某烃的结构简式如图所示，它的二氯代物有（不考虑立体结构）（ ）
【分析】分子中含苯环上三种氢原子，取代基上一种氢原子，烃的二氯代物的同分异构体
可以采用固定1 个氯原子移动另1 个Cl 的方法进行确定；
【解答】解：
分子中含苯环上三种氢原子，取代基上一种氢原子，烃基中二
氯取代产物为不同甲基上1 种，同一甲基上二氯取代物1 种，苯环上邻间对位二氯取代物6
种，
，二氯取代物为：1，2；1，3；1，4；1，5；2，3，；2，4；取代基上
一个，苯环上一个同分异构体为邻间对3 种，共11 种，故选C。
【习题四】
下列有机化合物中属于同分异构体的正确组合是（ ）
①
CH3CH2CH2CH2CH3
②
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
③
④
⑤
A．①和③ B．②③⑤ C．①和② D．③和④
【分析】分子式相同、结构不同的有机化合物互称同分异构体，①④分子式都是C5H12、
②③⑤分子式都是C6H14，据此分析解答。
【解答】解：分子式相同、结构不同的有机化合物互称同分异构体，①④分子式都是
C5H12 但是其结构不同，所以①④互为同分异构体；②③⑤分子式都是C6H14，且结构不
同，所以②③⑤互为同分异构体，①④和②③⑤互称同系物，
故选：B。
【习题五】
已知分子式为C5H12O 的戊醇能被催化氧化成醛，则符合此条件的醇的同分异构体可能有
（ ）
A．4 种 B．5 种 C．6 种 D．7 种
【分析】属于醇且能催化氧化成醛，应具有-CH2OH 的结构特点，则对应烃基为-C4H9，可
为-CH2CH2CH2CH3、-CH（CH3）CH2CH3、-C（CH3）3、-CH2CH（CH3）2，以此解答该题。
【解答】解：分子式为C5H12O 属于戊醇且能催化氧化成醛的有机物，对应的同分异构体应
具有-CH2OH 的结构特点，对应烃基为-C4H9，可为-CH2CH2CH2CH3、-CH（CH3）CH2CH3、-C
（CH3）3、-CH2CH（CH3）2，共4 种。
故选：A。
【习题六】
分子式C9H10O2 的有机物，其结构中含有苯环且可以与饱和NaHCO3 溶液反应放出气体的同
分异构体有（不考虑立体异构）（ ）
A．12 种 B．13 种 C．14 种 D．15 种
【分析】该有机物能与NaHCO3发生反应产生气体，说明含有羧基-COOH，据此判断可能的
同分异构体数目．
【解答】解：该有机物能与NaHCO3发生反应产生气体，说明含有羧基-COOH，
取代基为正丙酸基时，1 种；
取代基为异丙酸基，1 种；
取代基为-COOH、-CH2-CH3，有邻、间、对3 种；
取代基为乙酸基、-CH3，有邻、间、对3 种；
取代基为-COOH、-CH3，-CH3，
2 个甲基邻位，2 种；
2 个甲基间位，3 种；
2 个甲基对位，1 种；
符合条件的总共有14 种。
故选：C。
【习题七】
分子式为C5H12O，在Ag 作催化剂氧化后能发生银镜反应，则它可能的结构有（）
A．3 种 B．4 种 C．5 种 D．6 种
【分析】根据分子式为C5H12O 的醇催化氧化得到的有机物能发生银镜反应，该有机物属于
醛，则连接羟基的碳原子上含有2 个氢原子，先确定C5H12的同分异构体，再用-OH 取代
C5H12中甲基上的H 原子，此确定醇的结构简式．
【解答】解：根据分子式为C5H12O 的醇催化氧化得到的有机物能发生银镜反应，该有机物
属于醛，则连接羟基的碳原子上含有2 个氢原子，先确定C5H12的同分异构体，再用-OH 取
代C5H12中甲基上的H 原子，
C5H12的同分异构体有：CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH（CH3）CH2CH3、（CH3）4C，
CH3CH2CH2CH2CH3中，用-OH 取代H 原子有3 种结构，其中1 种氧化得到醛，2 种氧化得到酮；
（CH3）2CHCH2CH3中，用-OH 取代H 原子有4 种结构，其中2 种氧化得到醛，1 种氧化得到酮，
另1 种不能被氧化；
（CH3）4C 中，用-OH 取代H 原子有1 种结构，能被氧化得到醛；
故符合条件的C5H12O 的同分异构体有4 种，
故选：B。
【习题八】
请你判断己烷有_____种同分异构体，并试写出这些同分异构体的结构简式．
【分析】根据主链减碳作为取代基进行书写己烷的异构体．
【解答】解：主链为6 个碳原子时：CH3CH2CH2CH2CH2CH3；
主链为5 个碳原子时：（CH3）2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH（CH3）CH2CH3；
主链为4 个碳原子时：（CH3）2CHCH（CH3）2、（CH3）3CCH2CH3 ；
故答案为：5；CH3CH2CH2CH2CH2CH3、（CH3）2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH（CH3）CH2CH3、（CH3）
2CHCH（CH3）2、（CH3）3CCH2CH3 ．
