2018版高考化學二輪復習 專題5 有機化學基礎 第18講 有機物同分異構體的書寫與判斷學案

第18講有機物同分異構體的書寫與判斷考綱定位命題熱點及考頻考題核心素養(yǎng)1.能根據(jù)有機化合物的元素含量、相對分子質(zhì)量確定有機化合物的分子式。2了解常見有機化合物的結構。3能正確書寫有機化合物的同分異構體(不包括手性異構體)。1.同分異構體數(shù)目的判斷2017年卷T9；2017年卷T36(6)；2017年卷T36(5)；2016年卷T38(5)；2016年卷T9C；2016年卷T9；2015年卷T11；2015年卷T38(5)1.微觀探析通過有機物的結構特點和成鍵方式認識同分異構現(xiàn)象。2模型認知通過有機物結構模型判斷有機物分子中共線、共面等問題。3科學精神通過有機物組成和結構研究，培養(yǎng)積極探索未知和崇尚真理的意識。2.限定條件下同分異構體書寫與數(shù)目的判斷2017年卷T36(5)；2017年卷T36(6)；2016年卷T38(5)；2016年卷T38(6)；2016年卷T38(5)；2015年卷T38(5)；2015年卷T38(5)核心知識·提煉 (對應學生用書第83頁)提煉1同分異構體的類型1碳鏈異構2官能團位置異構3類別異構(官能團異構)提煉2同分異構體數(shù)目的判斷方法1一取代產(chǎn)物數(shù)目的判斷(1)基元法：例如丁基有四種異構體，則丁醇、戊醛、戊酸等都有四種同分異構體。(2)替代法：例如二氯苯(C6H4Cl2)有三種同分異構體，四氯苯也有三種同分異構體(將H替代Cl)；又如CH4的一氯代物只有一種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一種。(3)等效氫法：等效氫法是判斷同分異構體數(shù)目的重要方法，判斷等效氫原子的三條原則是：同一碳原子上的氫原子是等效的，如CH4中的4個氫原子等同；同一碳原子上所連的甲基上的氫原子是等效的，如C(CH3)4中的4個甲基上的12個氫原子等同；處于對稱位置上的氫原子是等效的，如CH3CH3中的6個氫原子等同，乙烯分子中的4個H等同， 苯分子中的6個氫等同，(CH3)3CC(CH3)3上的18個氫原子等同。2二取代或多取代產(chǎn)物數(shù)目的判斷定一移一或定二移一法。對于二元取代物同分異構體的數(shù)目判斷，可固定一個取代基的位置，再移動另一取代基的位置以確定同分異構體的數(shù)目。提煉3同分異構體的常見題型與同分異構體的書寫步驟1常見題型有(1)限定范圍書寫或補寫同分異構體。(2)判斷是否是同分異構體。方法：先看分子式是否相同，再看結構是否不同。對結構不同的要從兩個方面來考慮：一是原子或原子團的連接順序；二是原子或原子團的空間位置。(3)判斷取代產(chǎn)物同分異構體的數(shù)目。方法：分析有機物的結構特點，確定不同位置的氫原子種數(shù)，再確定取代產(chǎn)物同分異構體數(shù)目；或者依據(jù)烴基的同分異構體數(shù)目進行判斷。2同分異構體的書寫步驟(1)先判斷該有機物是否有類別異構。(2)就每一類物質(zhì)，先寫出碳鏈異構體，再寫出官能團的位置異構體。(3)碳鏈異構體按“主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊”的規(guī)律書寫。(4)檢查是否有書寫重復或書寫遺漏，根據(jù)“碳四價”原理檢查是否有書寫錯誤。3同分異構體的書寫規(guī)律(1)烷烴：烷烴只存在碳鏈異構，書寫時應注意要全而不重復，具體規(guī)則如下：成直鏈，一條線；摘一碳，掛中間；往邊移，不到端；摘二碳，成乙基；二甲基，同、鄰、間。(2)具有官能團的有機物，一般書寫的順序：碳鏈異構位置異構官能團異構。(3)芳香族化合物：取代基在苯環(huán)上的相對位置有鄰、間、對3種。4常見的幾種烴基的異構體數(shù)目(1)C3H7：2種，結構簡式分別為CH3CH2CH2，。(2)C4H9：4種，結構簡式分別為CH3CH2CH2CH2，(3)C5H11：8種。命題熱點·探究命題熱點1同分異構體數(shù)目的判斷(對應學生用書第84頁)對點練沿著高考方向訓練·1(2017·湖南長沙考前演練)有機物(CH3)2CHCH2CH3的二氯代物有() 【導學號：97184256】A9種B10種C11種D12種B該有機物的碳架為，先在1號碳上取代一個H原子，那么取代第二個H的方法有5種(1、2、3、4、5)；先取代2號碳上的H原子，那么取代第二個H原子的方法有2種(3、4)；先取代3號碳上的H原子，那么取代第二個H原子的方法有2種(3、4)；還有最后一種情況，在4號碳上取代兩個H原子。綜上所述，該有機物共有10種二氯代物，B正確。2分子式為C5H8O3并能使新制Cu(OH)2懸濁液溶解，繼續(xù)加熱會出現(xiàn)磚紅色沉淀的有機物有(不含立體異構)() 【導學號：97184257】A3種 B4種 C5種 D6種C分子式為C5H8O3(不飽和度為2)并能使新制Cu(OH)2懸濁液溶解，繼續(xù)加熱會出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明有機物分子中含有1個羧基、1個醛基，丁酸有2種結構：CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH，當丁酸為CH3CH2CH2COOH時，一元取代物有3種，當丁酸為(CH3)2CHCOOH時，一元取代物有2種，所得結構共有5種。3心環(huán)烯的結構簡式如圖所示，它的一氯代物有() 【導學號：97184258】A1種B2種C3種D4種A1個心環(huán)烯分子由1個環(huán)戊烷和5個苯環(huán)組成，是全對稱結構，每個頂點的氫原子化學環(huán)境完全相同，故心環(huán)烯的一氯代物只有1種。4(2017·廣西5月份考前模擬)氧雜環(huán)丙烷的鍵線式如圖所示。下列說法正確的是() 【導學號：97184259】A該有機物的分子式為C5H9O2B該有機物能與金屬鈉反應C該有機物的同分異構體(不考慮立體異構)中，能水解生成羧酸與醇的物質(zhì) 共有9種D該有機物的同分異構體(不考慮立體異構)中，屬于羧酸的物質(zhì)共有5種C由鍵線式可知分子式為C5H10O2，A錯誤；只含醚鍵，與Na不反應，B錯誤；能水解生成羧酸與醇的物質(zhì)為酯，丁酸與甲醇形成酯(2種)、丙酸和乙醇形成酯(1種)、乙酸和丙醇形成酯(2種)、甲酸與丁醇形成酯(4種)，共9種，C正確；羧酸中含COOH，丁基有4種，則屬于羧酸的有4種，D錯誤。5(2017·東北育才模擬)下列選項中有機物的同分異構體數(shù)目最多的是()A分子式為C5H10的烴B分子式為C5H10O2的酯C甲苯()與氫氣加成產(chǎn)物的一氯代物D金剛烷()的二氯代物A分子式為C5H10的烴有CH2=CHCH2CH2CH3、CH3CH=CHCH2CH3、CH2=C(CH3)CH2CH3、CH2=CHCH(CH3)2、(CH3)2C=CHCH3，另外還有環(huán)烷烴，即環(huán)戊烷、甲基環(huán)丁烷、乙基環(huán)丙烷或二甲基環(huán)丙烷(2種)，共10種；分子式為C5H10O2的酯有甲酸和丁醇形成的酯(4種)、乙酸和丙醇形成的酯(2種)、丙酸乙酯、丁酸和甲醇形成的酯(2種)，共9種；甲苯()與氫氣加成產(chǎn)物是甲基環(huán)己烷，其一氯代物有5種；金剛烷的結構可看作是由四個等同的六元環(huán)組成的空間構型，分子中含4個,6個CH2，如圖：，其中1、3和5號碳為亞甲基，其余3種碳一樣，共2種位置的H，所以該物質(zhì)的二氯代物有：在1、2號碳，1、3號碳，1、4號碳上3種，均在2號碳上一種，在2、4號碳上有1種，還有2、與2不在同一個六邊形的CH2上，所以總共6種。提能力針對熱點題型訓練·(見專題限時集訓T1、T4、T7、T8)命題熱點2限定條件下同分異構體書寫與數(shù)目的判斷(對應學生用書第85頁)對點練沿著高考方向訓練·1分子式為C10H14且苯環(huán)上的一氯代物有兩種的有機物有() 【導學號：97184260】A3種B5種 C6種 D7種B苯環(huán)上的一氯代物有兩種，可能的情況有：苯環(huán)上有兩個側鏈，此時可將C10H14改寫為RC6H4R，若R為CH3，則R為C3H7，則它們必處于對位，共有2種結構；若R為C2H5，則R為C2H5，兩者可處于鄰位，有1種結構。苯環(huán)上有3個側鏈，則有2個CH3處于間位，另1個C2H5位于兩個CH3的中間(相鄰或相間)，共有2種結構。苯環(huán)上有4個側鏈，則它們是4個甲基，此時一氯代物只能為1種，不符合。故符合條件的有機物的結構共有5種。2分子式為C10H12O2的芳香族化合物中，有兩個側鏈且能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物有(無其他環(huán)且不含立體異構)() 【導學號：97184261】A5種B8種C12種D15種D分子式為C10H12O2的芳香族化合物，由于含有兩個側鏈，故含有C6H4；能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體，則分子中含有羧基(COOH)。故苯環(huán)的側鏈可以為C3H7(2種結構)和COOH、C2H5和CH2COOH、CH3和CH2CH2COOH、CH3和CH(CH3)COOH，共5種情況，苯環(huán)上有鄰、間、對三種位置關系，故符合條件的同分異構體共有5×3種15種。 3(2017·東北育才模擬)已知下表中烷烴的某種同分異構體的一氯代物都只有一種結構，依據(jù)表中物質(zhì)的分子式推測表中第六項應該為()12345678CH4C2H6C5H12C8H18C17H36C53H108C80H162A.C22H46 BC26H54CC30H62DC32H66B要滿足一氯代物都只有一種結構，說明分子中所有氫原子完全相同，即除了甲烷以外其余烷烴分子中均是甲基，且結構對稱。新戊烷含有4個甲基，C8H18含有6個甲基，則后一項相當于是一個C原子上連接4個C(CH3)3。同樣類推后一項應該是在前一項的基礎上增加9個甲基，即分子式是C26H54。4寫出符合下列條件且與互為同分異構體的有機物的結構簡式_。能發(fā)生銀鏡反應水解產(chǎn)物之一遇FeCl3溶液顯色分子中含有4種不同化學環(huán)境的氫【解析】的分子式為C9H11NO2。能發(fā)生銀鏡反應，說明分子中含有醛基(CHO)；能水解，說明分子中含有酯基(COO)，而分子中只有2個氧原子，故只能形成HCOO；水解產(chǎn)物之一遇FeCl3溶液顯色，即水解產(chǎn)物的分子中有酚羥基，說明HCOO直接與苯環(huán)相連()，此結構中共有4種不同化學環(huán)境的氫；而分子中含有4種不同化學環(huán)境的氫，故后連接的基團不能影響氫的種類，因此，可以在對位接1個只含有1種氫的基團()，也可以在對位連接1個只含有1種氫的基團，同時在對稱位置上連接兩個只含有1種氫的相同基團(或)。【答案】5寫出與互為同分異構體且苯環(huán)上的一氯代物只有一種的有機物的結構簡式_(要求寫出三種即可)?！窘馕觥康姆肿邮綖镃8H10O2，不飽和度為4，故除苯環(huán)外，側鏈均為飽和結構。苯環(huán)上的一氯代物只有1種，則苯環(huán)上可能有5個側鏈，但根據(jù)分子式可知，不可能有5個側鏈；可能有4個側鏈，4個側鏈中有兩組相同的基團，且相同的兩個基團處于對稱位置；可能有兩個相同的側鏈，分別處于對位；形成的有機物可以是醇、酚或醚。據(jù)此可寫出以下結構：，共7種?！敬鸢浮恳娊馕?，寫出任意三種即可。方法技巧限定條件下同分異構體書寫方法限定條件的同分異構體的結構簡式書寫，可以遵循以下步驟：(1)判類別：據(jù)有機物的分子組成判定其可能的類別異構(一般用通式判斷)。(2)寫碳鏈：據(jù)有機物的類別異構寫出各類異構可能的碳鏈異構。一般采用“減鏈法”，可概括為寫直鏈，一線串；取代基，掛中間；一邊排，不到端；多碳時，整到散。即寫出最長碳鏈，依次寫出少一個碳原子的碳鏈，余下的碳原子作為取代基，找出中心對稱線，先把取代基掛主鏈的中心碳，依次外推，但到末端距離應比支鏈長，多個碳作取代基時，依然本著由整到散的準則。(3)移官位：一般是先寫出不帶官能團的烴的同分異構體，然后在各個碳鏈上依次移動官能團的位置，有兩個或兩個以上的官能團時，先上一個官能團，依次上第二個官能團，依次類推。(4)氫飽和：按“碳四鍵”的原理，碳原子剩余的價鍵用氫原子去飽和，就可得所有同分異構體的結構簡式。 提能力針對熱點題型訓練·(見專題限時集訓T2、T3、T5、T6、T9、T10)復習效果驗收| 真題試做預測嘗鮮(對應學生用書第85頁)體驗高考真題·1(1)(2016·全國卷節(jié)選)具有一種官能團的二取代芳香化合物W是E()的同分異構體，0.5 mol W與足量碳酸氫鈉溶液反應生成44 g CO2，W共有_種(不含立體異構)，其中核磁共振氫譜為三組峰的結構簡式為_。(2)(2016·全國乙卷節(jié)選)G()的同分異構體中，與G具有相同官能團且能發(fā)生銀鏡反應的共有_種。(不含立體異構)(3)(2015·全國卷節(jié)選)DHOOC(CH2)3COOH的同分異構體中能同時滿足下列條件的共有_種(不含立體異構)；能與飽和NaHCO3溶液反應產(chǎn)生氣體既能發(fā)生銀鏡反應，又能發(fā)生皂化反應其中核磁共振氫譜顯示為3組峰，且峰面積比為611的是_(寫結構簡式)?！窘馕觥?1)W為二取代芳香化合物，因此苯環(huán)上有兩個取代基，0.5 mol W與足量碳酸氫鈉溶液反應生成44 g CO2，說明W分子結構中含有兩個羧基，還有兩個碳原子，先將兩個羧基和苯環(huán)相連，如果碳原子分別插入苯環(huán)與羧基間，有一種情況，如果兩個取代基分別在苯環(huán)的鄰、間、對位，有3種同分異構體；如果2個碳原子只插入其中一個苯環(huán)與羧基之間，有CH2CH2和CH(CH3)兩種情況，兩個取代基分別在苯環(huán)上鄰、間、對位，有6種同分異構體；再將苯環(huán)上連接一個甲基，另一個取代基為一個碳原子和兩個羧基，即CH(COOH)2有一種情況，兩個取代基分別在苯環(huán)的鄰、間、對位，有3種同分異構體；因此共有12種同分異構體，其中核磁共振氫譜為三組峰的結構簡式為。(2)能發(fā)生銀鏡反應，則分子中含有醛基，且與G含有相同的官能團，符合條件的G的同分異構體應為甲酸酯類，分別為(3)D的結構簡式為HOOC(CH2)3COOH，其同分異構體滿足條件：能與飽和NaHCO3溶液反應產(chǎn)生氣體，說明含有COOH；既能發(fā)生銀鏡反應，又能發(fā)生皂化反應，說明含有CHO和COO(酯基)，結合D的分子式分析可知，其同分異構體為甲酸酯，含有(HCOO)結構，則符合條件的同分異構體有5種結構，分別為核磁共振氫譜顯示為3組峰，說明該有機物分子中有3種不同化學環(huán)境的氫原子；又知峰面積比為611，說明3種氫原子的個數(shù)比為611，該有機物的結構簡式為?！敬鸢浮?2)8(3)52(2016·全國卷)分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)()A7種B8種C9種D10種C有機物C4H8Cl2的碳骨架有兩種結構：CCCC，。(1)碳骨架為CCCC的同分異構體有(2)碳骨架為的同分異構體有則C4H8Cl2的同分異構體共有9種。3(2015·全國卷)分子式為C5H10O2并能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物有(不含立體異構)()A3種B4種C5種D6種B分子式為C5H10O2并能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物屬于羧酸，其官能團為COOH，將該有機物看作C4H9COOH，而丁基(C4H9)有4種不同的結構，分別為CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CHCH2、(CH3)3C、，從而推知該有機物有4種不同的分子結構。預測2018年高考·考情預測有機物同分異構體的書寫與判斷是高考最穩(wěn)定的考點，能很好考查考生有序思維能力和空間想象能力，既有選擇題也有非選擇題。預測2018年會延續(xù)一貫的考查風格，在限制條件設置上會有適當?shù)膭?chuàng)新。1已知苯()分子有一類氫原子，其中二氯代物有3種，萘()分子有兩類氫原子，其中二氯代物有10種，蒽()分子有三類氫原子 ，其中二氯代物有() 【導學號：97184262】A13種B15種C18種D20種B蒽()分子有三類氫原子， 即，其一氯代物有三種，當一個氯在位時，苯環(huán)上氫原子有9類；當氯在位時，苯環(huán)上去除位氫原子外，氫原子仍有5類；當氯在位時，苯環(huán)上去除、位氫原子外，氫原子仍有1類，則二氯代物共有15種。2三位分別來自法國、美國、荷蘭的科學家因研究“分子機器的設計與合成”而獲得2016年諾貝爾化學獎，納米分子機器日益受到關注，機器的“車輪”常用組件如下，下列說法正確的是 () 【導學號：97184263】A均能發(fā)生加成反應B互為同分異構體C均屬于烴D的一氯代物均只有1種A中含有苯環(huán)，能夠與氫氣加成，中含有碳碳雙鍵，能夠發(fā)生加成反應，A正確；分子中含有的碳原子數(shù)不同，化學式不同，不是同分異構體，B錯誤；中只含有碳原子，不屬于烴，C錯誤；中沒有氫原子，沒有一氯代物，中明顯含有2種氫原子，一氯代物有2種，D錯誤。11