2022年高考化学总复习智能考点归类总结有机物的同分异构体 .pdf

智能考点有机物的同分异构体. 课标要求 1.通过典型实例的分析，了解有机化合物存在异构现象。2. 能判断简单有机化合物的同分异构体。3. 能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。. 考纲要求1了解有机化合物存在异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）。 2能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。. 教材精讲一、有机物的同分异构体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，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。同系物、同分异构体、同素异形体和同位素的比较概念同系物同分异构体同素异形体同位素研究范围有机物化合物单质原子限制条件结构相似分子式相同同一元素质子数相同组成相差CH2原子团结构不同性质不同中子数不同注意：分子式相同则相对分子质量必然相同，但相对分子质量相同而分子式不一定相同。如：H3PO4与 H2SO4、C2H6O与 CH2O2的相对分子质量相同，但分子式不同。最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如： HCHO 、CH3COOH 、HCOOCH3、C6H12O6的最简式相同，但分子式不同。分子结构不同是由分子里原子或原子团的排列方式不同而引起的，如：CH3CH2OH 和CH3OCH3、CH3CH2CHO 和 CH3COCH3等。同分异构现象在有机化合物中广泛存在，既存在于同类有机物中，又存在于某些不同类有机物中，如：CH3CH2 CH2 CH2CH3、 CH3CH2 CH（CH3）CH3、 C（CH3）4；CH3COOH、HCOOCH3。同分异构现象在某些无机化合物中也存在，如：CO(NH2)2与 NH4OCN 、HOCN （氰酸）和HNCO（异氰酸） 。化合物的分子组成、分子结构越简单，同分异构现象越弱。反之，化合物的分子组成、分子结构越复杂，同分异构现象越强。如甲烷、乙烷、丙烷等均无同分异构现象，而丁烷、戊烷的同分异构体分别为 2 种、 3 种。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页同分异构体之间的化学性质可能相同也可能不同，但它们的物理性质一定不同。各同分异构体中，分子里支链越多，熔沸点一般越低。2同分异构体的类型碳链异构：指的是分子中碳原子的排列顺序不同而产生的同分异构体。如：所有烷烃异构都属于碳链异构。位置异构：指的是分子中官能团（包括双键、叁键或侧链在苯环上）位置不同而产生的同分异构。如：1- 丁烯与 2- 丁烯； 1- 丙醇与 2- 丙醇；邻二甲苯、间二甲苯与对二甲苯。官能团异构：指的是分子中官能团不同而分属不同类物质的异构体。常见的如：碳原子数相同的烯烃与环烷烃；炔烃与二烯烃、环烯；醇与醚、；醛与酮、烯醇、环醚、环醇；羧酸与酯、羟基醛；酚与芳香醇、芳香醚；硝基烷与氨基酸等。3. 同分异构体的书写方法列出有机物的分子式。根据分子式找出符合的通式，由通式初步确定该化合物为烷烃、；烯烃或环烷烃、 ；炔烃、二烯烃或环烯烃；芳香烃及烃的衍生物等。书写顺序：先写碳链异构，再写位置异构，最后写官能团异构。碳链异构的书写顺序应遵循：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间，后三句是指支链的大小、支链的移动及排布形式，或参考“成直链一线穿，从头摘、挂中间，往边排、不到端”的口诀书写，要注意思维有序，谨防重复和遗漏。二、同分异构体的判断1. 等判断有机物分子中有多少种等效氢。有机物分子中位置等同的氢原子叫等效氢，显然有多少种等效氢，其一元取代物就有多少种。（1）同一个碳上的氢原子是等效的。如：分子中甲基上的3 个氢原子，为等效氢原子。（2）与同一碳原子相连的甲基上氢原子是等效的。如CH4有一种等效氢，C（CH3）4也只有 一种等效氢。（ 3） 同 一 分 子 中 处 于 轴 对 称 位 置 或 镜 面 对 称 位 置 上 的 氢 原 子 是 等 效 的 。 如 ：分子中，苯环所在的平面内有有两条互相垂直的对称轴，故有两类等效氢。记住 10 个碳原子以内的烃， 其一元取代产物只有一种的结构：CH4CH3CH3C （CH3）4C（ CH3）3 C（CH3）3。苯环上一元取代产物只有一种的结构有：推广为：符合类型结构的苯环上的一元取代产物只有一种。符合类型结构的苯环上的一元取代产物为两种。2. 拉、翻、转CH3 X X X Y 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页COOCH3 CH2COOH “拉”即为拉直，如：可将其拉直为：CH3CH2C CH2CH2CH3，又可转为CH3CH2CCH2CH2CH3，还可以翻转为： CH3CH2CH2CCH2CH3，上述结构皆属于同一种物质。3. 换（换元法）即改变一个观察的对象。如：二氯苯有3 种结构，则四氯苯也有3 种结构。这是当我们考虑 C6H4Cl2中两个 Cl 的相对位置为邻、 间、对 3 种结构时， 再考虑 C6H2Cl4的同分异构体种数，可以看两个H的相对位置也同样为邻、间、对3 种结构。换元法是一种技巧，因此必须在一定情况下才能使用。设烃的分子式为CxHy， 如果 CxHy-aCla与 CxHy-bClb的同分异构体种数相同，则必须满足a+b=y 的条件。4. 反即将 RCOOH 反过来写成甲酸的酯HCOOR，将 RCOOR反过来写成为另一种酸和另一种醇形成的酯RCOOR。5. 抽即抽出某个原子或和某个原子团与另一原子相连形成新的基团。如：将羧基COOH 中的O抽出，与烃基的H 组成 OH ，余下部分组成醛基CHO ，所以碳原子数目相同的饱和一元羧酸与羟基醛互为官能团异构。6. 插即将抽出来的原子或原子团插到另一原子残基团之间，抽和插是联系在一起的。如：将抽出一个O 插在苯环的CH 之间就形成OH ，即 ,将CH3抽出一个CH2，插在苯环和COOH 之间就成为OH 。实际上在判断有机物同分异构体种数时，这几个字是要综合使用的。如属于酯类的同分异构体有6 种。即将CH3O上的O抽出插在醛基和苯基之间就成为甲酸的酯：； CH3又可以在苯环上转动（邻、间、对位）得3 种；将 CH3抽出一个 CH2，插在 OOCH 中的 C H 键之间成为；将 OOCCH3反过来写就成为；一共有 6 种。另外记住常见烷基的种数和苯的同系物一元取代物的种数，可以快速判断某些同分异构CH3CH3 CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 COOH CHO CHO CH3OOOCH OOCCH3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页2 体的种数。如丙基有2 种；丁基有4 种；那么C4H9Cl、C4H9OH 、C4H9CHO 、C4H9COOH 等的同分异构体就相当于丁基（C4H9）上连接 Cl、 OH 、 CHO 、 COOH 等，它们的同分异构体数目都是 4 种。再如：二甲苯中苯环上的一元取代物，邻二甲苯有2 种；间二甲苯有3 种；对二甲苯有 1 种，因此C8H10苯环上的一元取代物共有6 种。三、有机物的命名有机物的命名法要求必须反映分子结构，使我们根据一个名称就能写出它的结构式，或者根据一个结构式就能叫出它的名称。烷烃命名法是有机物命名法的基础，常用习惯命名法和系统命名法。1习惯命名法通常把烷烃命名为“某烷”。“某”是指烷烃中碳原子的数目，一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。如CH4命名为甲烷、CH3CH3命名为乙烷、CH3CH2CH3命名为丙烷，依次类推。自十一起用汉字数字表示，如C12H26命名为十二烷。为了区别异构体，常用正、异、新来表示。直链烷烃叫“正某烷”；把碳链的一末端带有两个 CH3的特定结构称为“异某烷”；把碳链的一末端带有3 个 CH3的特定结构称为“新某烷”。如CH3CH2CH2CH2CH3名为正戊烷；CH3CH2CH(CH3)2名为异戊烷； C（CH3）4命名为新戊烷。此命名法只适用于简单的有机化合物，对于复杂的有机化合物有些无法区别，故用系统命名法。2. 系统命名法（1）烷烃的命名选主链：选择一个最“长” 的碳链（注意拉直和旋转）为主链，当出现碳链等长时，则选具有支链最“多” 的为主链。按其碳原子数目称为“某烷”，作为母体。如： 1 5 4 3 6、7 母体为庚烷编号位：把主链里离支链最“近” 的一端做起点，用1，2，3，给主链的各个碳原子依次编号定位，以确定支链的位置。当支链与端点距离相等时，选离较“简” 单支链最近的一端做起点，进行编号。当支链与端点距离相等且均为简单支链时，编号要使取代基位次和最“ 小” 。如上图。写名称：依次为支链位置（阿拉伯数字）支链数目（汉字）支链名称某烷（母体） ；阿拉伯数字与汉字之间用短线隔开，阿拉伯数字之间则用逗号隔开；相同取代基的位置罗列，用逗号隔开。顺序为：先较小取代基，后较大取代基。上述结构命名为2，5二甲基3乙基庚烷。命名时， 名称中不能出现 “1甲基”、 “ 2乙基”、 “3丙基” 等。常见烷基的名称：CH3名为甲基；CH2CH3名为乙基；CH2CH2CH3名为丙基； CH CH3名为异丙基；CH2(CH2)2CH3CH3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页名为正丁基；CH2CH(CH3)2名为异丁基；C（CH3）3名为叔丁基。（2）烯烃的命名烯烃命名是在烷烃命名的基础上围绕碳碳双键进行命名的。选主链：选含碳碳双键的最长碳链为主链。编号位：从离双键最近的一端开始编号。写名称：支链位置支链数目支链名称双键位置某烯烃。其它与烷烃命名相同。如：命名为 3，4，4三甲基 2戊烯。烯烃命名时，若双键离两端等距离，则应从支链小的一端开始编号；若既等距离，支链大小又相等，则应从位次代数和最小的一端开始编号。（3）炔烃的命名炔烃的命名与烯烃相似，步骤相似。如：命名为 3，4，4三甲基 1戊炔。（4）苯的同系物及苯的取代物命名苯的同系物及苯的取代物命名时，苯环上的编号既可顺时针编，亦可逆时针编，但是要从环上最简单的取代基或侧链编起，且使各取代基或侧链的位置之和最小。（也可能用习惯命名法） ，如：邻二甲苯（ 1，2- 二甲苯 ）；间 二 甲 苯 （ 1 ， 3- 二 甲 苯 ）；对二甲苯（1，4- 二甲苯）。（5）饱和一元醇的命名选主链：选择含官能团OH的最长碳链为主链。编号位：从离OH最近的一端开始编号。写名称：支链位置支链数目支链名称羟基位置某醇。这种基本命名比较简单，只要按照基本步骤把主链选好，编好号即可。命名时醇是母体，主链有几个碳则命名为“某醇”，不要把羟基作为取代基。如：命名为 3甲基 3戊醇。（6）卤代烃的命名卤代烃命名时母体是烃，而卤原子作为取代基。如：CH3CH CH CH2CH3 命名为 3氯 2甲基戊烷。(7) 饱和一元醛和饱和一元羧酸的命名在醛和羧酸的分子中，CHO与 COOH 总在分子的1 号位，不必写官能团的位置；选主链和编号位与前面的相似。如：CH3CH CHO 命名为 2甲基丙醛HO CH3Cl CH3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页CH2OH COOCH2CH3 CHO CH3OCH2CH2CH3CH（CH3）2 CH3CH CH COOH 命名为 2，3二甲基丁酸。（8）酯的命名根据它的羧酸和醇来命名，成为“某酸某（醇字省略）酯”。如： CH3COOCH3命名为乙酸甲酯；命名为苯甲酸乙酯；CH3OOCCOOCH3命名为乙二酸二甲酯。. 典型例题例题 1 金刚烷（ C10H16）的结构如右图所示，它可以看成四个等同的六元环组 成的空间构型。该金刚烷的二氯代物的数目是（）A.4 种 B.5种 C.6种 D.7种解析：二氯代物中的两个氯可以放在同一个碳原子上，这样只可放在CH2上，就只有一种可能性。然后固定一个氯原子在某个碳原子上，如在CH2上，这样另一个氯原子就有在同一环上的邻、间、对位和不同环CH2上 4 种可能性。再把氯原子连在 CH 上，另一个氯原子只能连在另一个CH 上，这样的可能性只有一种。因此，金刚烷的二氯代物共有6 种结构。答案：C。例题 2 化学式为C9H12的芳香烃的一卤代物数目和化学式为C7H8O且遇 FeCl3溶液显紫色的芳香族化合物数目分别为（）A.7 种和 2 种 B.8种和 3 种 C.42种和 3 种 D.56种和 3 种解析：先分析化学式为C7H8O且遇 FeCl3溶液显紫色的同分异构体数目。C7H8O的同分异构体有，其中能遇FeCl3显紫色的应该是酚，则只有3 种。而分子式为C9H12的芳香烃则有：，其中的一卤代物有6 种；的一卤代物有7 种；的一卤代物有7 种；的一卤代物有5 种；的一卤代物有5 种；的一卤代物有4 种；的一卤代物有6 种；的一卤代物有2 种，共有42 种。答案： C。例题 3 萘的结构为。已知萘的n 溴代物和m溴代物的数目相等，则n 与 m （nm ）的关系是（）A.m+n = 6 B. m+n = 4 C. m+n = 8 D.无法确定解析：从萘的分子式C10H8出发，可知分子中取代a 个 H(C10H8-aBra)与 8-a 个 H(C10HaBr8-a)的同分异构体数目相等。故m+n = a + (8-a) = 8。答案： C。CH3CH3OH OH OH CH2CH3CH2CH3 CH2CH3 CH3 CH3CH3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页. 跟踪训练一、单项选择题1下列有机物命名正确的是（）A2乙基丙烷BCH3CH2CH2CH2OH 1丁醇C 间二甲苯D2甲基 2丙烯2 萘环上的碳原子的编号如（）式，根据系统命名法， （）式可称为2-硝基萘，则化合物（）的名称应是A2，6-二甲基萘B1，4-二甲基萘C4，7-二甲基萘D1，6-二甲基萘3.维生素 E是一种脂溶性维生素，对抗衰老等有特殊作用，经研究发现维生素E有 、 、 、 四种类型，其结构简式如图所示（R为-CH2CH2CH2CH(CH3)CH2CH22CH(CH3)2） 。 上述互为同分异构体的是（）A B C D 4芳香族化合物A的分子式为C7H6O2，将它与 NaHCO3溶液混合加热，有酸性气体产生。那么包括A 在内，属于芳香族化合物的同分异构体的数目是（）CH3CHCH3CH2 CH3CH3CH3CCH2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页A5 B4 C3 D2 5.1mol 某烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气179.2 L （标准状况下） 。它在光照的条件下与氯气反应能生成三种不同的一氯取代物。该烃的结构简式是( ) A.B.CH3CH2CH2CH2CH3 C.D.CH3CH3 6 胡椒酚是植物挥发油中的一种成分。关于胡椒酚的下列说法： 该化合物属于芳香烃； 分子中至少有7 个碳原子处于同一平面； 它的部分同分异构体能发生银镜反应；1mol该 化 合 物 最 多 可 与2molBr2发 生 反 应 。 其 中 正 确 的 是 胡 椒 酚( ) A B C D二、多项选择题（每小题有1 个、 2 个或 3 个正确答案）7. 已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的分子结构相似，如右图：则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4CI2 的同分异构体的数目为（）A2 B. 3 C. 4 D. 6 8.某化合物的分子式为 C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个CH3、两个 CH2、一个和一个Cl，它的可能的结构有几种（本题不考虑对映异构体）A.2 B.3 C.4 D.5 9.人们使用四百万只象鼻虫和它们的215 磅粪物，历经30 年多时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下（括号内表示 的结构简式）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页以上四种信息素中互为同分异构体的是（）A. 和 B. 和 C. 和 D. 和10.下列五种基团， CH3、OH、CHO、C6H5、COOH，两两组成的物质中，能与NaOH反应的有机物有多少种（）A4 种B5 种C6 种D7 种11分子式为C8H16O2的有机物A，它能在酸性条件下水解生成B 和 C，且 B 在一定条件下能转化成C。则有机物 A 的可能结构有( ) A1种B2种C 3种D4 12.有机物 CH2=CHCHO 可以简写成键线式：。与键线式为：的物质互为同分异物体的是（）ABCD三、非选择题13已知可简写为降冰片烯的分子结构可表示为：(1)降冰片烯属于 _。a环烃b不饱和烃c烷烃d芳香烃(2)降冰片烯的分子式为_。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页(3)降冰片烯的一种同分异构体（含有一个六元环的单环化合物）的结构简式为_。(4)降冰片烯不具有的性质_。a能溶于水b能发生氧化反应c能发生加成反应d常温常压下为气体14. I某天然油脂的化学式为C57H106O6。1 摩尔该油脂水解可得到1 摩尔甘油、 1 摩尔不饱和脂肪酸B 和2 摩尔直链饱和脂肪酸C。经测定 B 的相对分子质量为280，原子个数比为 C:H:O=9:16:1。 写出 B 的分子式： _。 写出 C 的结构简式： _；C 的名称是 _。 写出含 5 个碳原子的C同系物的同分异构体的结构简式：_ _。IIRCH=CHR 与碱性 KMnO4溶液共热后酸化，发生双键断裂生成羧酸：常利用该反应的产物反推含碳碳双键化合物的结构。在催化剂存在下，1 摩尔不饱和脂肪酸B 和 1 摩尔氢气反应后经处理得到D 和 E的混合物， D 和 E互为同分异构体。当D和 E的混合物与碱性KMnO4溶液共热后酸化，得到如下四种产物：HOOC (CH2)10COOH CH3(CH2)7COOH HOOC (CH2)7COOH CH3(CH2)4COOH 写出 D 和 E的结构简式： _ _。 写出 B 的结构简式： _。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页 写出天然油脂A 的一种可能结构简式：_。15.在一定条件下，烯烃可发生臭氧化还原水解反应，生成羰基化合物，该反应可表示为：已知： 化合 物 A，其分子式为C9H10O，它既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能与FeCl3溶液发生显色反应，且能与金属钠或NaOH 溶液反应生成B；B发生臭氧化还原水解反应生成，能发生银镜反应； 催化加氢生成，在浓硫酸存在下加热生成； 既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能与FeCl3溶液发生显色反应，且能与NaOH 溶液反应生成F；F发生臭氧化还原水解反应生成G，G能发生银镜反应，遇酸转化为H（C7H6O2） 。请根据上述信息，完成下列填空：（1）写出下列化合物的结构简式（如有多组化合物符合题意，只要写出其中一组）：A ，C ，E 。（2）写出分子式为C7H6O2的含有苯环的所有同分异构体的结构简式。16.萨罗（ Salol）是一种消毒剂，它的分子式为C10H10O3，其分子模型如下图所示（图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键等）：（1） 根据右图模型写出萨罗的结构简式：。（2）萨罗经水解、分离、提纯可得到纯净的苯酚和水杨酸（邻羟基苯甲酸）。请设计一个方案，说明苯酚、碳酸、水杨酸的酸性依次增强（用化学方程式表示）。C= C R1R2R3H C= O R1R2C= O R3H + O3Zn/H2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页（3）同时符合下列四个要求的水杨酸的同分异构体共有种。 含有苯环； 能发生银镜反应，不能发生水解反应； 在稀 NaOH 溶液中， 1 mol 该同分异构体能与2 mol NaOH 发生反应； 只能生成两种一氯代产生。（4）从（ 3）确定的同分异构体中任选一种，指定为下列框图中的A。写出下列两个反应的化学方程式（有机物用结构简式表示），并指出相应的反应类型。AB 。 反 应类型：。B+DE 。 反 应 类型：。 (5)现有水杨酸和苯酚的混合物，它们的物质的量之和为n mol。该混合物完全燃烧消耗a L O2,并生成 b g H2O 和 c L CO2(气体体积均为标准状况下的体积)。 分别写出水杨酸和苯酚完全燃烧的化学方程式（有机物可用分子式表示）。 设混合物中水杨酸的物质的量为x mol，列出 x 的计算式。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页“有机物的同分异构体”参考答案一、 1、B 2、D 3、B 4、A 5、B 6、C 二、 7、C 8、C 9、D 10、B 11、B 12、AD 三、 13、 （1）b (2)C7H10(3) CH3 (4)a、d 14、 C16H32O2 CH3(CH2)16COOH 硬脂酸（或十八烷酸、十八酸） CH3CH2CH2CH2COOH CH3CH2CH(CH3)COOH CH3CH(CH3) CH2COOH (CH3)3CCOOH CH3(CH2)7CH=CH (CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CH (CH2)10COOH CH3(CH2)4CH=CH CH2CH=CH (CH2)7COOH 15、 （1）或或（2）HOCH2CH= CH2 NaOCH2CHOHOCH= CH2 OH CH2CH= CH2 ONa CH2CHOOH CH= CH2 HOCH2CH= CH2 NaOCH2CHOHOCH= CH2 HOCHOCOOHOH CHOHCOO HOCHO精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页16、 （1）见下图（2）见下图（3）2 （4）还原反应（加成反应）酯化反应（写取代反应同样给分）如选用作为 A 写入方程式同样给分。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页