有机化合物的分类与同分异构体(高考总复习)

有机化合物的分类与同分异构体

知识要点：

①烃是只含C 、H 两种元素的有机物。如甲烷、乙烯、苯等只含C 、H 元素，都属于烃。 ②链状烃和脂环烃又叫脂肪烃。

③一种物质根据不同的分类方法，可以属于不同的类别。如环己烷（ ）既属于环状化合物中的脂环化合物，又属于烯烃；苯酚（ ）既属于环状化合物中的芳香化合物，又属于酚类。

④一种物质具有多种官能团，在按官能团分类时也可以认为属于不同的类型。如丙烯酸（ ）有两种官能团： 和 。含有可认为属于烯烃，应具有和乙烯类似的化学性质；含有—COOH 也可认为羧酸，应具有和乙酸类似的化学性质。

OH CH 2＝CH —C —OH O —C —

OH O

例1．根据官能团分类，下列物质中与属于同一类物质的是 ( A )

1．定义：决定化合物特殊性质的原子或原子团叫做官能团。如：乙烯的官能团为碳碳双键；乙醇的官能团 为羟基（—OH ）；乙酸的官能团为羧基（ ），一氯甲烷（CH 3Cl ）的官能团为氯原子（—Cl ）。

2．常见官能团

中学常见的官能团及其结构等如下表所示： 官能团名称 官能团结构式

结构简式

电子式

化合物所属类别 碳碳双键

烯烃 碳碳三键 —C ≡C — —C ≡C —

炔烃 卤原子 —X —X 卤代烃 羟基 —O —H

—OH

醇或酚 醚键

醚 醛基

—CHO

醛

羰基

—CO —

酮

羧基

—COOH

羧酸

酯基

—COOR

酯

氨基

—NH 2

胺

知识要点：

①官能团是中性基团，不带电荷。 ②官能团决定有机物的主要化学性质，但相同的官能团连接的方式和位置不同，化学性质也有所不同。

③分子中含有两种或两种以上的官能团时，该分子可能具有多方面的性质，若多种官能团之间互相影响，又可能表现出特殊性质，如羟基与链烃相连时形成的是醇，而直接与苯环相连时形成的是酚。

—C —OH O —C — O —C —H O —C —O —H O

—C —O —R O

H —N —H

1．芳香化合物是指含有苯环或其他芳香环（如萘环）的化合物；脂环化合物是

指碳原子之间连接成环状且不是芳香环的化合物，如环己烯（）、环戊烷（）等。

2．醇和酚的官能团均为羟基（—OH），区别在于羟基是否与苯环直接相连。羟基与苯环直

接相连的有机物属于酚；羟基与链烃基、脂环烷基、苯环侧链相连形成的有机物均为醇。如：

为酚类，而为醇类。

3．脂环化合物与芳香化合物的主要区别在于是否含有苯环等芳香环；醇与酚的区别在于羟

基是否与苯环直接相连。

例1．维生素C的结构简式为：

丁香油酚的结构简式为：

，下列关于二者所含官能团的说法正确的是( C)

A．均含酯基B．均含醇羟基和酚羟基

C．均含碳碳双键D．均为芳香族化合物

四异根基原子团官能团

定义带电的原子或原子团分子中失去中性原子或原

子团剩余的部分

多原子组成的根或基决定有机物化学特性

的原子或原子团

电性带电中性不带电带电或中性中性不带电

存在可以稳定存在不能稳定存在若是根，可以稳定存在；

若是基，不能稳定存在

不能稳定存在

实例Na+、NH4+、SO42－—CH3、—OH NH4+、—OH—OH、—CHO等

联系官能团是基团，但基团不一定是官能团，如甲基（—CH3）是基团，但不是官能团。根的基团间可以相互转化，如OH－失去1个电子可以转化为—OH（羟基），而—OH得到1个电子可以转化为OH－

有机化学反应主要发生在官能团上，官能团对有机物的性质起决定性作用。学习有机物的性质实际上是学习官能团的性质，有机物含有什么官能团就应该具备这种官能团的化学性

质，有机物不含有这种官能团就不具备这种官能团的化学性质，这是学习有机化学特别要认

识到的一点。具有同种官能团的化合物具有相似的化学性质，具有多种官能团的化合物应具

有各个官能团的性质。例如通过必修2的学习，我们已经知道乙醇可以和钠发生反应，可以

和乙酸发生酯化反应，发生反应是由于乙醇分子中含有羟基，所以只要是含有羟基的醇类化

合物都具有与乙醇类似的化学性质，而不仅仅是乙醇的性质；再如我们在必修2中学习了乙

烯，通过学习，我们知道乙烯可以发生加成反应，所以我们可以推测只要含有碳碳双键的有

—CH2OH

机物都可以发生加成反应。

但要注意，性质不是各个官能团性质的简单加和，因为官能团之间会相互影响。如醇、

苯酚和羧酸的分子里都含有羟基，故皆可与钠作用放出氢气，但由于所连的基团不同，在酸

性上存在差异。醇是非电解质，溶液呈中性，不能与NaOH、NaHCO3反应；苯酚呈极弱的

酸性，比碳酸的酸性弱，不能使指示剂变色，能与NaOH反应，不能与NaHCO3反应；羧酸

呈弱酸性，具有酸的通性，能与NaOH、NaHCO3反应。显然，受羧基中羰基的影响使得羟

基中的氢易于电离。

官能团相同，化合物的类别不一定相同，如乙醇的结构中和苯酚的结构中都有羟基（—

OH），但乙醇属于醇类，苯酚属于酚类；它们的化学性质也不相同。

1．碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的最外层有4个电子，很难得到或失去电子，

通常以共用电子对的形式与其他原子形成共价键，达到最外层8个电子的稳定结构。

说明：根据成键两原子间共用电子的对数，可将共价键分为单键、双键和三键。即成键

两原子间共用一对电子的共价键称为单键，共用两对电子的共价键称为双键，共用三对电子

的共价键称为三键。

2．由于碳原子的成键特点，在有机物分子中，碳原子总是形成4个共价键，每个碳原

子不仅能与氢原子或其他原子（如氧、氯、氮、硫等）形成4个共价键，而且碳原子之间可

以形成单键（C—C）、双键（C＝C）、三键（C≡C）。多个碳原子可以相互结合成长短不一的

碳链，碳链也可以带有支链，还可以结合成碳环，碳链与碳环也可以相互结合，因此，含有

原子种类相同，每种原子数目也相同的分子，其原子可能具有多种不同的结合方式，形成具

有不同结构的分子。

说明：（1）在有机物分子中，碳原子仅以单键与其他原子形成4个共价键，这样的碳原

子称为饱和碳原子，当碳原子以双键或三键与其他原子成键时，这样的碳原子称为不饱和碳

原子。

（2）同种元素的原子间形成的共价键称为非极性键，不同种元素的原子间形成的共价键

称为极性键。共价键的极性强弱与两个成键原子所属元素的电负性差值大小有关，电负性差

值越大，键的极性就越强。

种类实例含义应用范围

化学式CH4、C2H2

（甲烷）（乙炔）

用元素符号表示物质分子组成的式

子。可反映出一个分子中原子的种类

和数目

多用于研究分子晶体

最简式

（实验式）

乙烷最简式为CH3，

C6H12O6的最简式为

CH2O

①表示物质组成的各元素原子最简

整数比的式子②由最简式可求最简

式量

①有共同组成的物质②离

子化合物、原子晶体常用它

表示组成

电子式用小黑点等记号代替电子，表示原子

最外层电子成键情况的式子

多用于表示离子型、共价型

的物质

CH—CH

（乙烷）

接相邻且相同的原子团亦可以合并，如有机物也可写成(CH3)3C(CH2)2CH3。

（2）有机物的结构简式只能表示有机物中各原子的连接方式．并不能反映有机物的真实结构。其实有机物的碳链是锯齿形而不是直线形的。

例1．下列化学用语书写正确的是()

D．乙烯的结构简式：CH2CH2

答案：A

例2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实的状況()

A.甲烷分子的

结构示意图

B.甲烷分子

的电子式

C.甲烷分子

的结构式

D.甲烷分子的

比例模型

解析：甲烷分子的比例模型可以表示原子的大小和连接顺序，能体现其空间结构，更能反映其真实的状况。

答案：D

1．化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的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。

2．两化合物互为同分异构体的必备条件有二：

（1）两化合物的分子式应相同。

（2）两化合物的结构应不同（如碳链骨架不同、官能团的位置不同、官能团的种类不同等）。

3．中学阶段必须掌握的异构方式有三种，即碳链异构、位置异构和官能团异构。

常见同分异构现象及形成途径

异构方式形成途径示例

碳链异构碳链骨架不同而产生的异构

CH3CH2CH2CH3与

位置异构官能团位置不同而产生的异构CH2＝CHCH2CH3与CH3—CH=CH—CH3官能团异构官能团种类不同而产生的异构

CH3CH2CHO与

4．此外有机物还具有立体异构现象。常见的立体异构有顺反异构和对映异构。

（1）顺反异构。

当有机物分子中含有碳碳双键且每个双键碳原子所连的另外两个原子或基团不同时，就存在顺反异构现象。如2-丁烯存在顺反异构体。

（2）对映异构。

当有机物分子中的饱和碳原子连接着4个不同的原子或原子团时。就可能存在对映异构现象。

CH3—CH—CH3

CH3

CH3—C—CH3

O

如乳酸（ ）有如下两种对映异构体：

5．同分异构体的书写技巧。

（1）书写同分异构体时，必须遵循“价键数守恒”原则，即在有机物分子中，碳原子的价键数为4，氢原子的价键数为1，氧原子的价键数为2，等等。

（2）熟练掌握碳原子数小于7的烷烃和碳原子数小于5的烷基的异构体数目，这对同分异构体的辨认与书写十分重要。

即CH 4、C 2H 6、C 3H 8、—CH 3、—C 2H 5仅有1种结构；C 4H 10，—C 3H 7有2种结构；—C 4H 9有4种结构（这也是高考中的热门烃基）；C 5H 12、C 6H 14、C 7H 16则依次有3种、5种、9种结构。

（3）熟练掌握官能团异构的有机物的类别。 ①烯烃和环烷烃：通式C n H 2n （n ≥3）

②二烯烃、炔烃、环烯烃：通式C n H 2n －2（n ≥4） ③苯及苯的同系物与多烯烃：通式C n H 2n －6（n ≥6） ④饱和一元醇与饱和一元醚：通式C n H 2n+2O （n ≥2）

⑤饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇：通式C n H 2n O （n ≥3）

⑥饱和一元羧酸、饱和一元酯、羟基醛：通式C n H 2n O 2（n ≥2） ⑦酚、芳香醇、芳香醚：通式C n H 2n －6O （n ＞6） ⑧葡萄糖与果糖；蔗糖与麦芽糖

⑨氨基酸R —CH —COOH 与硝基化合物R —CH 2CH 2NO 2 （4）烷烃的同分异构体的书写是其他有机物的同分异构体书写的基础。 烷烃的同分异构体的书写方法一般采用“减碳对称法”，可概括为“两注意、三原则、

四顺序”。图示如下：

（5）苯的同系物或苯的衍生物的同分异构体的书写可综合考虑苯环上基团的类别和个数以及基团在苯环上的位置，有序分析即可迅速写出其含苯环的同分异构体来。

（6）书写有机物的同分异构体的步骤是：首先考虑官能团异构，其次考虑碳链异构，最后考虑位置异构，同时遵循对称性、互补性、有序性原则，即可以无重复、无遗漏地写出所有的同分异构体来。

（7）如无特别说明，中学阶段不要求书写有机物的立体异构体。

CH 3—CH —COOH OH NH 2

选择最长的碳链作主链 找出中心对称线 对称性原则 有序性原则

互补性原则 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布由邻到间 两注意

三原则 四顺序

减碳对称法

例1．下列各组中，互称为同分异构体的是()

A．O2与O3B．35Cl与37Cl

C．CH3CHO与D．CH4与C2H6

答案：C

例2:下列各组物质中，互为同分异构体的是()

答案：B

知识小结:

“结构决定性质，性质反映结构”，这是学习有机化学时要特别关注的问题，根据有机物的结构推测它的性质，一般来说，首先要找出官能团，然后从键的极性、碳原子的饱和程度等进一步分析并推测有机物的性质。

1．官能团与有机物性质的关系。

有机物的性质由其分子结构来决定，而官能团是决定有机物性质的主要因素。一种官能团决定了一类有机物的化学特性。一般地，具有相同的官能团的有机物具有相似的化学性质，有机物含有多个官能团时，也应具有多个官能团的性质。

2．不同基团间的相互影响与有机物性质的关系。

有机化合物分子中的邻近基团间往往会相互影响，这种影响会使有机化合物表现出一些特性。例如，苯与硝酸发生取代反应的温度是50℃～60℃，而甲苯在约30℃的温度下就能与硝酸发生取代反应。也就是说，与苯相比，甲苯较易发生取代反应。这是由于甲基具有推电子作用，它对苯环的影响使得苯环上的某些氢原子更容易被取代。

再如，醇和酚的官能团都是羟基，但由于分子中与羟基相连的烃基不同，使得醇和酚的化学性质也不同；醛和酮的官能团均含羰基，醛羰基上连有氢原子、酮羰基上不连氢原子，使得醛、酮成为两类不同的有机化合物。

1．取代反应是有机化学中一类重要的反应，下列反应属于取代反应的是（ A ）A．丙烷与氯气在光照的作用下生成氯丙烷的反应

B．乙烯与溴的四氯化溶液生成溴乙烷的反应

C．乙烯与水生成乙醇的反应

D．乙烯自身生成聚乙烯的反应[]

2．加成反应也是有机化学中的一类重要的反应类型，下列物质各组物质中不能全部发生加成反应的是 B

A．乙烷、乙烯B．乙烯、乙炔

C．氯乙烯、溴乙烯D．苯、2－丁烯

3．不能使酸性KMnO4溶液褪色的是（ B ）A．乙烯B．聚乙烯C．丙烯D．乙炔

4．下列有机物中属于芳香化合物的是 C

（）

5．下列说法正确的是 A

A．羟基跟链烃基直接相连的化合物属于醇类

B．含有羟基的化合物属于醇类

C．酚类和醇类具有相同的官能团, 因而具有相同的化学性质

D．分子内含有苯环和羟基的化合物都属于酚类

6．如图均是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)。

(a)(b)(c)(d)(e)(f)

(1)有机物(a)有一种同分异构体，试写出其结构简式_________。

(2)上述有机物中与(c)互为同分异构体的是________(填代号)。

(3)任写一种与(e)互为同系物的有机物的结构简式________。

答案：(1)CH3CH2CH2CH3(2)(b)(f)(3)CH≡CH

A B—NO2C—CH3D CH2—CH3

1．下列各项中，表达正确的是()

A．甲醛的结构简式：HCOH

B．C2H2分子的结构式：CH CH

C．CH4分子的比例模型：

D．异丁烷的键线式：

答案：D

2．的同分异构体中，苯环上的一氯代物只有两种的结构有()

A．1种B．2种

C．3种D．4种

答案：B

3．下列说法正确的是()

A．碳骨架为的烃的结构简式为(CH3)2CCH2

B．有机物分子里一定既有非极性键也有极性键

C．有的烃分子中，一个碳原子形成3个共价键

D．乙烷的键线式为

解析：有机物分子里可以只有极性键，如甲烷，B错误；烃分子中碳原子一般形成4个共价键，C错误；D为丙烷。

答案：A

4．下列叙述中正确的是()

A．分子式相同，各元素的质量分数也相同的物质是同种物质

B．通式相同的不同物质一定是同分异构体

C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体

D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体

解析：分子式相同结构不同的化合物之间互称同分异构体，结构不同的物质一定是不同的物质，选项C正确。

答案：C

5．下列各组物质中，属于同分异构体的是()

A．

B．H2NCH2COOH和CH3CH2NO2

C．CH3CH2CH2COOH和

CH3CH2CH2CH2COOH

D．CH3CH2OCH2CH3和

答案：B

6．拟除虫菊酯是一类高效，低毒，对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂，其中对光稳定的溴氰菊酯的结构简式如下图。下列对该化合物叙述不正确的是

（ B ）

C

Br

Br

O

O

CN

O

A. 属于芳香化合物

B. 属于卤代烃

C. 具有酯类化合物的性质

D. 在一定条件下可以发生加成反应

7．某有机物的结构简式为：CH2=CHCOOH，它含有的官能团正确的是（A ）①—C—②—OH③

C

C

④—COOH

A．③④B．②③④

C．①②④D．①②③④

9．下列物质一定属于同系物的是（C ）

A．①和②B．④和⑥C．⑤和⑦D．④和⑧

10．下列式子是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式

这些结构中出现重复的是()

A．①和②B．④和⑤

C．②③④D．均不重复

解析：书写碳原子数较多的烷烃的同分异构体的结构简式时，可先写出各同分异构体的碳架，然后再用氢原子将游离的价键饱和。其中②③④均为主链上四个碳，甲基在主链2号碳上。答案：C

二、非选择题

11.燃油对环境造成的危害是全球公认的一个环境问题。“无铅汽油”的使用已成为人们的共识。在汽油中加入CH3OC(CH3)3可生产“无铅汽油”。

(1)CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有(填写编号)________。

(2)下列关于CH3OC(CH3)3的说法中正确的是______。

A．分子中含有羟基官能团，属于醇类物质

B．分子中四个甲基的地位完全等同，其一溴代物只有一种

C．分子中既含有C—H单键，又含有C—O单键

D．完全燃烧的产物只有CO2和H2O，属于烃类物质

答案：(1)③(2)C

12．1，2，3三苯基环丙烷的三个苯基可以分布在环丙烷环平面的上下，因此有如下两个异构体

据此，可判断1，2，3，4，5五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同一平面上)的同分异构体数目是()

A．4 B．5

C．6 D．7

解析：5个氯原子全在上边1种、1上4下有1种、2上3下有2种，共4种，故A正确。答案：A

13．有下列几种有机化合物的结构简式：

①CH3CH===CH—CH2CH3

③CH3—CH2—CH2—CH2OH④CH3—C≡C—CH3

⑨CH2===CH—CH===CH2

⑩CH2===CH—CH2CH2CH3

(1)互为同分异构体的是_________________________________[来源:学_科_网]

(选填序号，下同)。

(2)互为同系物的是________________。

(3)官能团位置不同的同分异构体是________________。

(4)官能团类型不同的同分异构体是________________。

解析：正确理解同系物、同分异构体的概念是解答本题的关键。同时还需要明确碳原子数相同的烯烃和环烷烃互为同分异构体，碳原子数相同的醇和醚、二烯烃和炔烃也互为同分异构体。

答案：(1)②和⑧；④、⑤和⑨；③、⑥和⑦；①和⑩

(2)①和②；②和⑩

(3)①和⑩；③和⑥；④和⑤

(4)③和⑧；⑥和⑦；④和⑨；⑤和⑨