第九章　第2讲　有机化合物的结构特点-2025年高中化学高考备考

第九章有机化学基础第2讲有机化合物的结构特点课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布，认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象。2.认识有机化合物分子中共价键的类型、极性及其与有机反应的关系，知道有机化合物分子中基团之间的相互影响会导致键的极性发生改变，从化学键的角度认识官能团与有机化合物之间是如何相互转化的有机化合物的空间结构特点2023全国乙，T8；2023全国甲，T8；2023辽宁，T6；2023年6月浙江，T10；2023年1月浙江，T9；2022全国乙，T8；2022全国甲，T8；2021河北，T8；2021湖南，T4；2021辽宁，T6；2021福建，T2；2020天津，T9；2019全国Ⅰ，T81.宏观辨识与微观探析：能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质差异及其原因。2.证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识有机物的本质特征。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律同系物同分异构体2023新课标卷，T30；2023全国乙，T36；2023全国甲，T36；2023湖南，T18；2023辽宁，T19；2023湖北，T17；2023年6月浙江，T21；2022全国甲，T36；2022全国乙，T36；2022山东，T19；2022湖南，T19；2022年6月浙江，T31；2021全国乙，T10、T36；2021全国甲，T36；2021山东，T12；2021辽宁，T5、T6；2021重庆，T5；2020全国Ⅱ，T10、T36；2020山东，T6命题分析预测1.选择题中常考查有机物的同系物、同分异构体的概念辨析，有机物分子中原子的共线、共面，有机物的同分异构体数目判断等；非选择题中常结合有机合成和推断，考查限定条件下有机物的同分异构体的书写。2.预测趋势一：结合原子的杂化类型、共价键能否旋转等物质结构知识考查原子共线、共面，以核磁共振氢谱信息作为限制条件判断有机物的同分异构体，以简单的“立体异构”等考查学生空间想象能力。预测趋势二：以卤代烃、酯类的同分异构体为载体，考查考生的数学“组合”思维在化学分析中的运用能力认识思路1.基于有机物分子的“构造（碳骨架＋官能团）”特点，对有机物分类、同分异构现象和命名进行理解与辨析。2.基于有机物分子中“共价键（类型、极性等）”特点，对有机反应的类型、反应部位（活性部位）进行分析与推测、归纳与论证。考点1有机化合物的空间结构特点1.有机物的分子结构取决于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布。结构示意碳原子的杂化方式碳原子的成键方式碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构实例sp3σ键[1]四面体形烷烃sp2σ键、π键[2]平面形烯烃spσ键、π键[3]直线形炔烃sp2σ键、π键[4]平面形苯提醒判断有机物分子中共线或共面的原子个数时，要注意题目的隐含条件和特殊规定：（1）看清是指碳原子还是所有原子。（2）看清是“最多”还是“至少”。（3）涉及多个平面，且平面与平面间通过单键相连时，可将单键旋转，使多个平面重叠，此时属于共平面的原子“最多”的情况。2.共价键与有机反应（1）共价键的类型和极性对有机物的化学性质有很大影响。（2）基团间的相互作用会影响共价键的极性，从而影响发生有机反应的活性部位。1.易错辨析。（1）H2CCH—CH3分子中不可能所有原子共面。（√（2）H2CCH—CH3分子中最多有6个原子共面。（✕（3）分子中至少有4个原子共线。（√）（4）分子中最多有12个原子共面。（✕）（5）与或或直接相连的原子一定与其共面。（√）2.C2H5OOCCH2COOC2H5（丙二酸二乙酯）在有机合成中有重要应用价值，其分子中两个碳氧双键间亚甲基活性很强的原因是碳氧双键是很强的吸电子基团，导致与两个碳氧双键相连的亚甲基上的C—H键极性显著增强，使C—H键易于断裂。命题点有机物分子中原子的共线、共面判断1.下列关于如图所示a、b两物质的说法正确的是（D）A.a的名称为2，6－二辛烯B.a分子中不可能所有碳原子共平面C.b分子中处于同一直线的碳原子最多有6个D.b分子中至少有12个碳原子处于同一平面上解析A项，对主链碳原子编号：，则a的名称为2，6－二甲基－2，6－辛二烯，错误。B项，中虚线左右两边的结构单元均含有碳碳双键，两个结构单元中的碳原子均分别共面，两个平面因虚线所穿过的碳碳单键旋转时可能发生重合，故分子中所有碳原子可能共面，错误。C项，b分子的结构可转换为，碳碳三键上的4个原子共线，苯环结构上的12个原子共面，甲基碳原子连在苯环上，与苯环共面，两个苯环可以通过连接它们的碳碳单键旋转，由于苯环结构的对称性，无论苯环旋转到什么位置，1、2、3、4、5、6、7这七个碳原子始终共线，错误。D项，当旋转连接两个苯环的碳碳单键使两个苯环平面不重合时，由于7个碳原子始终共线，故至少有12个碳原子共面（当旋转至两个平面重合时，则全部的17个碳原子均共面），正确。命题拓展b分子中最多有17个碳原子处于同一平面上。2.下列分子中所有原子不可能同时存在于同一平面上的是（D）A. B.C. D.解析苯环为平面结构，通过旋转羟基连接苯环的单键，可以使羟基中的氢原子进入苯环所在平面，故中所有的原子可能处于同一平面，故A不符合题意；旋转羧基中的C—O键，可以使羧基中的所有原子处于同一平面，通过旋转羧基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，故中所有的原子可能处于同一平面，故B不符合题意；苯环为平面结构，醛基为平面结构，通过旋转醛基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，故中所有的原子可能处于同一平面，故C不符合题意；分子中存在氨基，N原子与相邻原子构成三角锥形，故中所有原子不可能处于同一平面，故D符合题意。技巧点拨原子共线、共面问题解题模型第一步：观察结构，对比拆分第一步：结合知识，组合判断方法点拨有机物分子中原子共线、共面与物质结构原理的融合分析将对有机物的分析与物质结构原理融合考查以体现化学原理对元素化合物学习的指导作用会是一种趋势。对有机物分子中原子的共线、共面分析可基于C、O、N等原子的杂化类型和共价单键的旋转建立如下分析思路：C、O、N等原子的杂化类型→基本结构单元的空间结构→单元组合单键旋转结论有机物分子中常见的基本结构单元的空间结构如表所示：中心原子杂化类型空间结构基本结构单元共线、共面特征sp直线形（4原子共线）、（3原子共线）sp2平面形（6原子共面）、（12原子共面）、（4原子共面）、—NO2（4原子共面）、（碳氧单键旋转，最多5原子共面）、（碳氮单键旋转，最多5原子共面）sp3四面体形（4个顶点原子构成四面体形）三角锥形（N与其他3个原子构成三角锥形）V形（O与其他2个原子构成V形）注意：由于对称性，苯分子中处于对位的碳原子及其直接相连的原子（共4个原子）共线。考点2同系物同分异构体1.同系物2.同分异构现象（1）概念化合物具有相同的[3]分子式，但具有不同[4]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）类别拓展（1）每个双键碳原子连接两个不同的原子或原子团时才能形成顺反异构，两个相同的原子或原子团位于碳碳双键的同一侧时为顺式结构，如顺－2－丁烯的结构简式为；两个相同的原子或原子团分别位于碳碳双键的两侧时为反式结构，如反－2－丁烯的结构简式为。（2）手性异构属于立体异构中的对映异构。（3）H3C—CH3分子中，由于碳碳σ键的旋转，导致氢原子在空间排布的相对位置不同（但分子构造没变），这种异构现象属于立体异构中的构象异构。（3）有序思维突破有机物同分异构体的书写及数目判断①基本分析次序碳架异构→位置异构→官能团异构②几种常见类型的分析次序a.二元取代的同分异构体提醒两个取代基相同，若第一个取代基定位到②号碳原子上时，定位另一个取代基时不能移回到①号碳原子上，避免重复。b.CnH2nO2（n≥2）的酯类同分异构体提醒对于芳香酯的同类同分异构体（假定苯环上只有一个侧链）的分析：一是水解后得到脂肪酸，不要遗漏“酚酯”；二是水解后得到芳香酸。c.限定条件下的同分异构体常见限定条件：ⅰ.官能团种类；ⅱ.等效氢的种类（如核磁共振氢谱信息）；ⅲ.苯环上为“几元”取代。一般按如下次序分析：官能团分析→碳架分析→对称性或等效氢原子分析总结（1）等效氢原子：①同一个碳原子上的H；②同一个碳原子所连甲基上的H；③分子中等效碳原子上的H。有n种等效H，一元取代物就有n种。（2）多卤代烃（相同卤素原子）的同分异构体（如烃为CxHy），若m＋n＝y，则该烃的m元取代物数目与n元取代物数目相等。（3）苯环上取代基种类一定，但位置不定的二元、三元取代物的同分异构体。2个取代基有“邻、间、对”三种位置关系3个取代基3个完全相同有“连（）、偏（）、均（）”三种位置关系其中2个相同有6种位置关系（、、）3个完全不同有10种位置关系（、、）1.易错辨析。（1）同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。（√）（2）CH3CH2OH与CH2OHCH2OH互为同系物。（✕）（3）CH2CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团，两者互为同系物。（✕）（4）C4H8与C3H6可能互为同系物。（√）（5）同分异构体的化学性质可能相似。（√）（6）[2023湖南]含有手性碳原子的分子叫作手性分子。（✕）2.[2023上海]最简式相同的有机物（C）A.一定是同系物B.一定是同分异构体C.碳的质量分数一定相等D.燃烧时耗氧量一定相等解析最简式相同的有机物，其官能团可能不同，不互为同系物，如乙醛和环氧乙烷，A错误；最简式相同的有机物，其分子式可能不同，不互为同分异构体，如乙烯和丙烯，B错误；最简式相同的有机物，其碳的质量分数一定相同，C正确；最简式相同的有机物，其分子式可能不同，燃烧时耗氧量不一定相等，D错误。3.图中所示两种物质互为构造异构体还是立体异构体？它们产生异构的原因是什么？碳原子间的连接顺序、成键类型等都相同，故属于立体异构。产生的原因是两种物质环上右侧的甲基的空间分布不同。4.戊醇的醇类同分异构体数目一定比戊烷的同分异构体数目多（不考虑立体异构），试基于有机物的“构造”视角说明理由。戊醇的醇类同分异构体是在戊烷的碳链异构的基础上，加上羟基的位置异构。5.有机物甲的分子式为C9H18O2，在酸性条件下水解为乙和丙两种有机物。同温同压下，同质量的乙和丙蒸气所占体积相同，则甲可能的结构有（不考虑立体异构）（C）A.8种 B.14种C.16种 D.18种解析依题意，水解得到的醇分子中有5个碳原子，羧酸中有4个碳原子，以保证醇和羧酸的相对分子质量相等。醇的碳架异构有3种，分析可知羟基的位置异构共有8种，即醇可能有8种。羧酸的碳架有3个碳原子，羧基在上面的位置异构有2种，即羧酸可能有2种，通过组合，酯的可能结构有16种，故选C。6.甲苯苯环上连接一个相对分子质量为43的烷基的有机物共有6种（不含立体异构）。7.[限定条件的同分异构体]M为的一种同分异构体。已知：1molM与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2mol二氧化碳；M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为。命题点1同分异构体数目的判断1.[二元取代物的同分异构体][全国Ⅱ高考]分子式为C4H8BrCl的有机物共有（不含立体异构）（C）A.8种 B.10种C.12种 D.14种解析C4H8BrCl可看成是C4H10分子中的2个氢原子被1个溴原子和1个氯原子取代得到的产物。C4H10有正丁烷和异丁烷2种，被溴原子和氯原子取代时，可先确定溴原子的位置，再确定氯原子的位置。正丁烷的碳骨架结构为，溴原子分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时，氯原子均有4种位置关系。异丁烷的碳骨架结构为，溴原子分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时，氯原子分别有3种和1种位置关系，综上可知，C4H8BrCl共有12种结构，C项正确。命题拓展分子式为C4H8Cl2的有机物共有（不含立体异构）9种。解析C4H8Cl2的碳骨架有两种，即C—C—C—C和。两个氯原子在同一个碳原子上时，碳骨架为C—C—C—C的有2种结构，碳骨架为的有1种结构；两个氯原子在不同碳原子上时，对C—C—C—C而言，有4种结构，对而言，只有2种结构，故分子式为C4H8Cl2的同分异构体有2＋1＋4＋2＝9（种）。2.[酯类的同分异构体][全国Ⅰ高考]分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些醇和酸重新组合可形成的酯共有（D）A.15种 B.28种C.32种 D.40种解析分子式为C5H10O2的酯可能是HCOOC4H9、CH3COOC3H7、C2H5COOC2H5、C3H7COOCH3，其水解得到的醇分别是C4H9OH（有4种）、C3H7OH（有2种）、C2H5OH、CH3OH，共8种；水解得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH、C3H7COOH（有2种），共5种。则这些醇和酸重新组合可形成的酯共有8×5＝40（种）。3.[芳香化合物同分异构体][全国Ⅰ高考]化合物（b）、（d）、（p）的分子式均为C6H6，下列说法正确的是（D）A.b的同分异构体只有d和p两种B.b、d、p的二氯代物均只有三种C.b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面解析苯的同分异构体还有链状不饱和烃，如、等，A项错误；d的二氯代物有6种，结构简式分别为，B项错误；b为苯，不能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，p是环烷烃，属于饱和烃，不能与酸性高锰酸钾溶液反应，C项错误；只有苯分子中所有原子共平面，d、p中均有饱和碳原子，不能所有原子共平面，D项正确。4.[2023山东]有机物X→Y的异构化反应如图所示，下列说法错误的是（C）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解析红外光谱可以测定有机物中的化学键和官能团，A正确；1号O和1'号C均连在双键碳原子上，结合单键可以旋转、碳碳双键为平面结构可知，除氢原子外，X中其他原子可能共平面，B正确；Y的分子式为C6H10O，含有醛基和碳碳双键的Y的同分异构体可以看成是—CHO取代C5H10中1个氢原子得到的产物，其中含有手性碳原子的碳骨架结构有、、、、，共5种，C错误；类比题中反应，的异构化产物为，含有醛基、碳碳双键，则可以发生银镜反应和加聚反应，D正确。命题点2限定条件下同分异构体的书写5.[构造异构]（1）[2023全国乙改编]在的同分异构体中，同时满足下列条件的共有13种；①能发生银镜反应；②遇FeCl3溶液显紫色；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。（2）[2023新课标卷]在B（）的同分异构体中，同时满足下列条件的共有9种（不考虑立体异构）；①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为。（3）[2022全国乙改编]在E（）的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为10种。a）含有一个苯环和三个甲基；b）与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；c）能发生银镜反应，不能发生水解反应。上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢（氢原子数量比为6∶3∶2∶1）的结构简式为。（4）[全国Ⅰ高考改编]苯胺（）、吡啶（）是重要的有机碱。已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体，则符合下列条件的的同分异构体有6种，其中芳香环上为二取代的结构简式为。①属于六元环芳香化合物②能与金属钠反应③核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1解析（1）遇FeCl3溶液显紫色，则苯环上连有—OH，能发生银镜反应，说明分子中含有—CHO。当苯环上连有—OH、—CH2CHO时，二者在苯环上有邻、间、对3种位置关系；当苯环上连有—OH、—CHO、—CH3时，三者在苯环上有10种位置关系。故符合条件的同分异构体一共有13种。其中核磁共振氢谱有五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。（2）根据题中限定条件可知，若苯环上含三个取代基：2个—CH3和1个—CH（CH3）OH时，三者在苯环上有6种位置关系；若苯环上含两个取代基：—CH3和—CH（CH3）OCH3，二者在苯环上有邻、间、对3种位置关系，故符合条件的B的同分异构体有9种。其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为。（3）①审限定条件，确定官能团：由信息a）知，E的同分异构体中含有一个苯环和三个甲基，由信息b）、c）及E中碳原子、氧原子数目可知E的同分异构体中还含有一个羧基和一个醛基。②写出碳链，组装官能团：先将苯环和三个甲基组装好，再用一个羧基和一个醛基取代苯环上的H原子。苯环上有三个相同的取代基的结构：、、。剩余两个不同的取代基可以用“定一移一法”进行组装。如“定羧基移醛基”（“定醛基移羧基”的情况与下列情况一样）：③确定同分异构体的种类或结构简式：符合题意的同分异构体共有3＋6＋1＝10（种）。上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢且氢原子数量比为6∶3∶2∶1的结构简式为、。（4）根据题给信息可知，同分异构体中一定含有—OH，由于核磁共振氢谱信息“6∶2∶2∶1”限制可以得出：①若六元环为苯环，构建碳骨架时，必须出现2个对称的甲基，若2个甲基连接在苯环上，—NH2、—OH的位置只能在苯环对位，2个甲基只能位于间位；另外由于—NH2上有2个H，可灵活地用2个甲基取代—NH2上面的H而不改变甲基的对称特点。符合条件的同分异构体有如下3种：、、。②若六元环为吡啶环，构建碳骨架时，也必须出现2个对称的甲基，另一个碳原子一定不能以甲基的形式出现。在确定—OH的位置时，必须确保2个甲基的对称性不受影响。符合条件的同分异构体有如下3种：、、。所以共有6种。其中，芳香环上为二取代的结构简式为。6.[立体异构][2022湖南]是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有5种（考虑立体异构），其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为。解析①审限定条件，确定官能团：的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质结构中含有醛基。②根据不饱和度，确定其他官能团：由题给的结构简式可知，该物质的不饱和度为2，则其同分异构体应该还含有一个碳碳双键或一个三元环。③写出碳链，组装官能团：若含有碳碳双键，则碳骨架为，醛基采用“取代法”有3种结构。根据题意可知需考虑顺反异构，则醛基取代1号碳原子上的氢原子时存在顺反异构。若存在三元环，则所有氢原子等效，醛基取代后只有一种结构，即为。④确定同分异构体的种类或结构简式：符合条件的同分异构体共有5种。其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式是。1.[有机物与物质结构原理融合考查]化合物Y能用于高性能树脂的合成。下列关于X、Y、Z的说法不正确的是（A）A.X分子中所有原子一定共平面B.X分子中最多有4个原子共直线C.Z分子中最多有20个原子共平面D.Y分子中最多有9个原子共平面解析X分子中碳氧单键可以旋转，氢原子可能不在苯环所在平面内，A错误；由于苯环具有对称性，处于对位的Br、O原子及与它们连接的苯环碳原子共直线，O原子为sp3杂化，O原子及与其相连的H原子、C原子构成V形结构，故H原子不在该直线上，B正确；Z分子中苯环、碳碳双键、碳氧双键3个基本结构单元均为平面结构，连接它们的单键发生旋转时，可能使3个平面重合，此时有19个原子共平面，另外碳碳单键的旋转可使甲基中的一个氢原子位于该平面，故最多有20个原子共平面，C正确；同理，Y分子中最多有9个原子共平面，D正确。2.[结构对称物质的同分异构体]金刚烷（）的一氯代物和二氯代物的数目分别为（不考虑立体异构）（C）A.1，3 B.2，3C.2，6 D.3，4解析金刚烷分子中有两种不同化学环境的氢原子，故其一氯代物有2种。确定二氯代物：一个氯原子先定在次甲基上，移动另一个氯原子，有3种（同一个环内移动）；再将一个氯原子定在亚甲基上，移动另一个氯原子，有3种（同一环内2种，不同环间1种），故共6种。C正确。3.[新物质]已知化合物A（C4Si4H8）与立方烷（C8H8）的分子结构相似，如图所示，则C4Si4H8的二氯代物的数目为（B）A.3 B.4C.5 D.6解析一个氯原子定在碳原子上，另一个氯原子可以定在硅原子和碳原子上，有3种；另外，两个氯原子可以均定在硅原子上，有1种，故共4种。B正确。4.[限定条件下同分异构体的书写]（1）B（）的同分异构体中，能发生水解反应的芳香族化合物有6种，其中核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。（2）C（）的同分异构体中同时满足以下条件的有8种（不考虑对映异构）。a.仅有一个环，且为六元环b.环上碳原子均为sp3杂化c.红外光谱显示含有结构解析（1）能发生水解说明含有酯基。根据芳香族化合物，确定含有苯环，结合B的结构可知无其他官能团或取代基。分子中除酯基外，剩下的碳链为，酯基可以采用“插入法”，碳链中的等效碳原子有5种（），将酯基插入碳、氢原子之间，有4种结构；酯基结构不对称，插入甲基和苯环之间有2种结构。符合题意的同分异构体数目为4＋2＝6，具体为、、、、、。核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶1∶1，说明有5种不同化学环境的氢原子，则该同分异构体的结构简式为。（2）根据信息a、b、c可知，分子中含有，且仅有一个环，为六元环，环上碳原子均为sp3杂化，说明环上碳原子都是饱和碳原子。物质C的不饱和度为3，、六元环的不饱和度均为1，则分子中还含有碳碳双键。分子中除外，剩下的碳链为，可以采用“插入法”，碳链中的等效碳原子有6种（），将羰基插入碳、氢原子之间，有6种结构，插入六元环与之间只有1种结构。不考虑对映异构，但是当环上连接—CHCHCHO时存在顺反异构，因此符合题意的同分异构体共6＋1＋1＝8（种）。1.[2022浙江]下列说法不正确的是（A）A.乙醇和丙三醇互为同系物B.35Cl和37Cl互为同位素C.O2和O3互为同素异形体D.丙酮（）和环氧丙烷（）互为同分异构体解析同系物是指结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物，乙醇中含有一个羟基，丙三醇中含有三个羟基，二者结构不相似，不互为同系物，A项错误；同位素是指质子数相同中子数不同的不同核素，35Cl和37Cl互为同位素，B项正确；同素异形体是指同一种元素形成的不同单质，O2和O3互为同素异形体，C项正确；同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，丙酮和环氧丙烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。2.[全国Ⅲ高考]下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是（D）A.甲苯 B.乙烷C.丙炔 D.1，3－丁二烯解析甲苯中有甲基，根据甲烷的结构可知，甲苯分子中所有原子不可能在同一平面内，A错误；乙烷相当于2个甲基连接而成，根据甲烷的结构可知，乙烷分子中所有原子不可能在同一平面内，B错误；丙炔的结构简式为，其中含有甲基，该分子中所有原子不可能在同一平面内，C错误；1，3－丁二烯的结构简式为，根据乙烯的结构特点及碳碳单键可旋转知，该分子中所有原子可能在同一平面内，D正确。3.[2021河北]苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体，结构简式如图。关于该化合物，下列说法正确的是（B）A.是苯的同系物B.分子中最多8个碳原子共平面C.一氯代物有6种（不考虑立体异构）D.分子中含有4个碳碳双键解析该化合物的结构中除含苯环外，还含其他的环状结构，不是苯的同系物，A项错误；与苯环直接相连的原子一定在苯环平面内，该化合物中与苯环相连的碳原子为饱和碳原子，是四面体结构，故分子中最多8个碳原子共平面，B项正确；氯原子可以取代如图中a、b、c、d、e位置上的氢原子，剩余4个位置的氢原子分别与a、b、c、d等效，故一氯代物有5种，C项错误；苯环中不含碳碳双键，故1个苯并降冰片烯分子中只含1个碳碳双键，D项错误。4.[2022全国乙]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（D）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解析化合物1分子结构中含有亚甲基，所有的原子一定不共平面，A项错误；同系物是指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的一系列化合物，化合物1与乙醇结构不相似，故二者不互为同系物，B项错误；由化合物2的结构简式可知，分子结构中含有酯基，没有羟基，C项错误；由于化合物2为环状结构且分子结构中含有酯基，可以发生水解反应生成羟基和羧基，然后羧基和羟基可以发生缩聚反应生成聚合物，因此化合物2可以发生开环聚合反应，D项正确。5.[全国Ⅰ高考]环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷（）是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是（C）A.与环戊烯互为同分异构体B.二氯代物超过两种C.所有碳原子均处同一平面D.生成1molC5H12至少需要2molH2解析螺[2.2]戊烷的分子式为C5H8，不饱和度为2，环戊烯的结构简式为，不饱和度为2，分子式也是C5H8，两者互为同分异构体，A正确；2个氯原子可以位于同一个碳原子上，也可以位于同环上2个碳原子上和异环上2个碳原子上，则螺[2.2]戊烷的二氯代物超过2种，B正确；螺[2.2]戊烷可以看成是新戊烷分子中的4个甲基两两去氢成环的产物，由于新戊烷分子中的五个碳原子不在同一平面，所以螺[2.2]戊烷分子中所有碳原子不可能处于同一平面，C错误；由1molC5H8与2molH2反应生成1molC5H12知，实际参加反应的H2为2mol，考虑到可能有一部分氢气没有参加反应，故至少需要2molH2，D正确。6.[顺反异构][2024江西九校联考]由苯甲醛制备重要的有机合成中间体的一种反应如图，下列说法正确的是（D）A.该反应属于取代反应B.可用少量溴水鉴别苯甲醛和2－环己烯酮C.2－环己烯酮存在顺反异构D.中间体与足量H2完全加成后所得分子中含有3个手性碳原子解析该反应为加成反应，A项错误；苯甲醛中的醛基、2－环己烯酮中的碳碳双键均能使溴水褪色，故不能用溴水鉴别二者，B项错误；受2－环己烯酮的立体结构所限，2－环己烯酮的碳碳双键所连的两个氢原子不可能呈现反式结构，C项错误；中间体与足量H2完全加成后所得分子为，含有如图所示3个手性碳原子，D项正确。7.[2024辽宁部分学校联考]对甲基苯甲酸的结构简式为。下列有关说法错误的是（D）A.对甲基苯甲酸的一氯代物有3种B.对甲基苯甲酸苯环上的二氯代物有4种C.对甲基苯甲酸与互为同分异构体D.对甲基苯甲酸的同分异构体中，能发生水解反应且属于芳香族化合物的有4种解析对甲基苯甲酸苯环上的一氯代物有2种，甲基上的氢原子也可以被取代，其一氯代物共3种，A正确。对甲基苯甲酸苯环上的二氯代物有4种，分别为、、、，B正确。对甲基苯甲酸与的分子式均为C8H8O2，结构不同，互为同分异构体，C正确。对甲基苯甲酸属于芳香族化合物的同分异构体，说明含有苯环；能发生水解反应，说明含有酯基，可为HCOO—或CH3COO—或CH3OOC—。当酯基为HCOO—时，有（数字所在的位置为甲基的位置）和，共4种结构；当酯基为CH3COO—时，有1种结构，为；当酯基为CH3OOC—时，有1种结构，为，共6种结构，D错误。8.[2024福建龙岩摸底考试]外科手术的麻醉药“麻沸散”中含有东莨菪碱，其结构简式如图所示。下列关于该物质的说法不正确的是（D）A.该物质的分子式为C17H21NO4B.该分子中含有3种含氧官能团C.该物质能发生取代反应、氧化反应、还原反应、消去反应D.该物质在酸性条件下的水解产物分子中，最多有9个碳原子共平面解析由该物质的结构简式可知，该物质的分子式为C17H21NO4，A正确；分子中含氧官能团有醚键、醇羟基、酯基，B正确；醇羟基和酯基都能发生取代反应，—CH2OH能发生氧化反应，苯环能发生还原反应，该分子中与醇羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子，则醇羟基能发生消去反应，C正确；该物质在酸性条件下的水解产物分子中，碳原子共平面个数最多的分子结构为（其中数字代表平面序数），通过旋转2个平面之间的碳碳单键可使2个平面重叠，则该分子中最多有8个碳原子共平面，D错误。9.[2024河南南阳摸底考试]某化妆品的组分Z具有美白功效，原来从杨树中提取，现可用如图反应制备。下列有关叙述错误的是（C）A.X、Y和Z均能使溴水褪色B.X、Y分子中所有原子都可能处于同一平面C.Z分子中最多有12个碳原子共面D.Z的苯环上的一氯代物有6种解析A项，X、Z中均含有酚羟基，均可与溴水发生取代反应使其褪色；Y中含有碳碳双键，可与溴水发生加成反应使其褪色，正确。B项，苯环是平面形结构，X中通过旋转氧氢单键，X分子中所有原子都可能处于同一平面；Y中碳碳双键、苯环各确定一个平面，通过旋转2个平面间的碳碳单键可使两个平面重合，Y分子中所有原子可能处于同一平面，正确。C项，Z分子含有2个苯环，与2个苯环相连的有1个碳原子，利用不共线的三点确定一个平面，则Z分子中最多有13个碳原子共面，错误。D项，Z中苯环上含有6种不同化学环境的氢原子，即（数字表示苯环上不同化学环境的氢原子所在位置），则Z的苯环上的一氯代物有6种，正确。10.[2024重庆巴南诊断]某有机物的结构简式为，对该有机物分子的描述正确的是（D）A.最多有7个碳原子共线B.所有碳原子都在同一平面上C.其一氯代物最多有5种D.最多有25个原子共面解析A项，该物质分子中同时连接4个苯环的碳原子为饱和碳原子，是四面体形结构，则与这个碳原子直接相连的2个碳原子与其形成的夹角应为109°28'，则该物质中最多有4个碳原子共线，错误。B项，该物质中连接4个苯环的碳原子是饱和碳原子，则所有碳原子不可能处于同一平面，错误。C项，该物质分子结构对称，含有6种不同化学环境的氢原子，即（数字表示不同化学环境氢原子的位置），则该物质的一氯代物最多有6种，错误。D项，单键可以旋转，分别旋转左、右2个苯环和中心碳原子间的单键，可使左、右2个苯环与中心碳原子处于同一平面，再分别旋转2个甲基的碳氢键及其所连接的苯环间的碳碳单键，则该有机物分子最多有25个原子共面，正确。11.[同分异构体][2024湖南张家界模拟]对羟基苯甲醛是一种用途极广的有机合成中间体。两种主要工业合成路线如图所示。下列说法正确的是（C）A.苯酚和对羟基苯甲醇互为同系物B.对羟基苯甲醇苯环上的一氯代物有1种C.对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种D.对羟基苯甲醛中所有原子一定共平面解析由题图知，苯酚的分子式为C6H6O，对羟基苯甲醇的分子式为C7H8O2，同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的化合物，则二者不互为同系物，A错误。对羟基苯甲醇苯环上有2种不同化学环境的氢原子，则其苯环上的一氯代物有2种，B错误。若苯环上有1个取代基，则取代基为—CH2OH或—OCH3，有2种；若苯环上有2个取代基，取代基为—CH3和—OH，除去本身，有“邻、间”2种，则共有4种，C正确。对羟基苯甲醛中单键可以旋转，则该物质分子中所有原子不一定共平面，D错误。12.[同分异构体的书写][2024南京六校联考等组合]（1）A（）的同分异构体中，能发生水解反应的芳香族化合物有6种，其中核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。（2）B（）的同分异构体中同时满足以下条件的有8种（不考虑对映异构）。a.仅有一个环，