备战2021 高考化学 考点50 碳原子的成键特征 同分异构体（原卷版）10页

考点 50 碳原子的成键特征 同分异构体
一、有机物分子中碳原子的成键特征
1．有机物分子中碳原子的成键特征
（1）碳原子的最外层有 4 个电子，可与其他原子形成 4 条共价键，而且碳原子之间也能相互形成共价
键。
（2）碳原子不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键；
（3）多个碳原子可以相互结合形成碳链，也可以形成碳环，碳链或碳环上还可以连有支链。
2．有机物分子中所有原子能否共平面的判断方法
（1）典型有机物分子的空间构型。
①共面型分子中所有原子均在同一平面上。如： 或 。
②正四面体(或四面体型)分子中所有原子不可能都在同一平面上。如 。
（2）分子中原子能否共平面的判断。
①展开空间构型法。其他有机物可看作由以上三种典型分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的
产物，但这三种分子的空间结构基本不变。如 CH2=CHCl，可看作 Cl 原子代替了乙烯分子中 H 原子的位置，
故六个原子都在同一平面上。
②单键旋转法。碳碳单键两端碳原子所连原子或原子团可以以 “C—C”为轴旋转。例如，
，因①键可以旋转，故 的平面可能和 确定的平面重合，也可能不重
合。因而 分子中的所有原子可能共面，也可能不完全共面。
二、同系物和同分异构体
1．同系物

（1）概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团的物质互称为同系物(烷烃中甲烷、
乙烷、丁烷等互为同系物)。
（2）性质：同系物之间由于结构相似，只是碳链长度不同，故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规
律性变化，而化学性质相似。
注意：
（1）同系物必须是有机化合物。
（2）判断有机物之间是否互为同系物，首先要看两种物质是否属于同一类物质，然后再看其分子组成。
（3）具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是否互为同系物。
2．同分异构现象与同分异构体
（1）同分异构体的概念
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。如正丁烷与异丁烷互为同分异构体。
（2）同分异构体的性质
同分异构体结构上的差别导致它们在性质上有所不同，如在其他条件相同时，互为同分异构体的分子
主链越短，物质的熔、沸点越低。
如何理解同分异构体?
①同分异构体概念的内涵有两点：一是分子式相同，二是结构式不同，二者缺一不可。分子式相同则
相对分子质量相同，但相对分子质量相同不一定分子式相同，如 CO 和 C2H4、C2H6O 和 CH2O2 均不能互称
为同分异构体。
②同分异构现象广泛存在于有机物中，不仅存在于同类物质中，也存在于不同类物质之间，如
CH3CH2OH(乙醇)和 CH3—O—CH3(甲醚)互为同分异构体。
③烷烃的同分异构体的数目随碳原子数的增加而增加。如甲烷、乙烷、丙烷没有同分异构体，丁烷有 2
种同分异构体，戊烷有 3 种同分异构体，己烷有 5 种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的重要
原因之一。
三、同位素、同素异形体、同分异构体和同系物之间的比较
  比较
概念
定义 化学式 结构 性质
同位素
质子数相同、中子数
不同的原子
原子符号表示不同，如
电子排布相同，
原子核结构不
物理性质不同，化
学性质相同

同
同素异形体
同一种元素形成的不
同单质
元素符号表示相同，分
子式不同，如石墨和金
刚石、O2和 O3
单质的组成或
结构不同
物理性质不同，化
学性质相似
同分异构体
分子式相同、结构式
不同的化合物
相同 不同
物理性质不同，化
学性质不一定相同
同系物
结构相似，组成相差
一个或若干个 CH2 原
子团的化合物
组成元素相同，通式相
同，相对分子质量相差
14n ， 如 CH4 和
CH3CH3
同一类物质，
结构相似
物理性质不同，化
学性质相似
考向一 同系物的相关判断
典例 1 有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2CH2CH2CH3
其中，属于同系物的是______；属于同分异构体的是______；属于同种物质的是______。
A．①②  B．②③ 
C．③④⑤⑥⑦  D．①③ 
E．③④⑤⑦  F．④⑥
1．下列各组物质的相互关系描述正确的是
A．H2、D2和 T2互为同位素
1 2 3
1 1 1H H H、 、

B． 和 ...