微专题01 同分异构体的书写及判断方法（同步讲义）化学沪科版选择性必修3

第三章 烃的含氧衍生物 微专题 同分异构体的书写及判断方式 教学目标 1. 准确理解同分异构体的概念，明确其核心是“分子式相同，结构不同”。能够识别和区分不同类型的同分异构现象，重点是碳链异构、位置异构和官能团异构。了解顺反异构（几何异构）和对映异构（手性异构）的基本概念（根据学生水平可适当要求） 2. 掌握书写同分异构体的系统性方法（如：碳链由长到短、官能团位置由心到边、官能团种类变换等）。能够独立、有序、不重复、不遗漏地书写给定分子式（如 C₄H₁₀, C₄H₈, C₄H₈O₂ 等）的可能同分异构体。能够根据有机物的结构简式，快速判断它们是否属于同分异构体，并指出所属的异构类型。 重点和难点 教学重点：同分异构体的核心概念及三类基本构造异构的区分与判断。 同分异构体的“有序、不重、不漏”书写。 教学难点：官能团异构的识别与想象。 空间异构（顺反异构与对映异构）的理解。 ◆知识点一 有机化合物中主要的同分异构现象 同分异构现象 （1） 顺反异构的概念 由于环或π键的存在，使得环上的取代基或与π键两端相连的原子或原子团不能绕键轴旋转，导致其空间排列方式不同，产生顺反异构现象。 （二）顺反异构现象的形成条件： 1） 分子中存在限制旋转的因素，如π键（C=C、C=N）、环； 2） 在环当中，存在取代基时，有顺反异构现象； 3） 在C=C中，构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或原子团都必须不相同； 4） 在C=N中，碳原子上所连接的两个原子或原子团不相同。 （三）顺反异构的定义 由于烯烃分子中碳碳双键不能自由旋转，因此在2-丁烯分子中同双键相连的两个甲基与两个氢原子可以有两种不同的排列方式：两个甲基在双键的同侧或在双键的异侧，前者称为顺式，后者称为反式。如： （四）顺反异构的命名 将顺反异构体的顺、反或(Z)、(E)标在烯烃全名的最前列，以表示其构型。 相同的原子或者原子团位于双键同侧的称为顺式，位于双键两侧的称为反式。 但对于3-氯-2-戊烯来说，四个原子团均不相同， 则必须用次序规则来判断。当按照次序规则“较优”集团在双键同侧时，用字母“Z”表示，反之则以“E”表示（Z、E分别来自德文：Zusammen，意指“在一起”；Entgegen，意指“相反”）。 （五）次序规则 （1）原子序号大的原子为优先基团，同位素中质量高的为优先基团 如：I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H （2）如果基团的第一个原子相同，则比较与它相连的第二个原子的原子序号，依次类推 （3）含有双键或三键的基团，可以认为连有两个或三个相同的原子 【注意】顺/反与Z/E之间并无对应关系。有时他们是一致的，有时是不一致的，原因很简单，因为判定时所依据的标准不一样。 即学即练 1．下列叙述错误的是 A．与属于碳架异构 B．与属于官能团异构 C．与属于位置异构 D．与属于对映异构 ◆知识点二 同分异构体的书写方法 （1） 减碳移位法：烷烃 可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边不到端。 下面以C6H14为例，写出它的同分异构体： ①将分子写成直链形式（只写碳骨架）：C―C―C―C―C―C ②从直链中去掉一个C，取下的碳链在主链对称轴的一侧，由心到边不到端： 、 ③从直链上直接去掉2个碳，先考虑2个碳做一个取代基（乙基），乙基不能连在主链是4个碳原子的碳链上，与②中重复。再考虑将2个碳形成两个甲基， （2） 等效氢法 ①同一甲基上的氢原子是等效的。 ②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。 （3） 基元法 如丁基有4种结构、则丁醇（C4H9－OH）、一氯丁烷（C4H9－Cl）、戊醛（C4H9－CHO）等都有4中同分异构体。 —CH： 1种 —C2H5：1种 —C3H7：2种 —C4H9：4种 —C5H11：8种 （4） 换元法 如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H换成Cl)。 （5） 定一移一法 对于二元取代物的同分异构体的判定，可固定一个取代基的位置，在移动另一个取代基，以确定相对分子质量。 即学即练W、X、Y、Z的分子式均为，Z的空间结构类似于篮子。下列说法正确的是 A．化合物W的同分异构体只有X、Y、Z B．W、X、Y可与酸性溶液反应 C．Z的二氯代物有9种(不考虑立体异构) D．、与足量溶液反应最多消耗均为 ◆知识点三 化学中的常见四同比较 同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 化合物 性质 化学性质几乎相同，物理性质略有差异 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似或不同，物理性质有差异 实例 、、 化学式可相同，也可不同。如O3和O2 甲烷和乙烷 正戊烷、异戊烷和新戊烷 即学即练按要求填空。 (1)中所含官能团名称有 。(填名称) (2)的系统命名为 。 (3)丁二酮肟()分子中π键和σ键的个数比为 。 (4)有机物中含有 个手性碳原子。 (5)分子中的所有碳原子 (填“一定”或“可能”或“一定不”)共面。 (6)实验室制备乙炔的化学方程式为 。 (7)已知化合物C4Si4H8与立方烷的分子结构相似，如图所示，则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为 。 一、同分异构体的核心书写规律 1) 成直链一条线 先将所有的碳原子链接为一条直线 2) 摘一碳挂中间 将主链上的碳原子取下一个作为支链，连接在剩余主链的中间碳上 3) 往边移不到端 将甲级依次由内向外与主链碳原子试着链接，但是不可放置于端点碳原子上 4) 摘多碳整到散 由少到多依次摘取不同数量的碳原子组成长短不同的支链 5) 多支链同邻间 当多个相同或者不同的支链出现时，应按照连在同一个碳原子/相邻碳原子/相间碳原子的顺序依次链接 实践应用 化合物Z是合成苯并呋喃衍生物的中间体，由化合物X生成化合物Z的路线如图所示，下列说法错误的是 A．X的同分异构体中，与其官能团相同的有9种 B．用红外光谱可检测Z中是否含有Y C．化合物Y与足量加成后的产物中含有3个不对称碳原子 D．化合物Z在核磁共振氢谱上有5组吸收峰 二、常见的官能团类别异构举例 实践应用 有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是 A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体 C．b中所有的碳原子一定共平面 D．a、b、c互为同分异构体 考点一 同分异构体的书写 【例1】螺环化合物具有抗菌活性，用其制成的药物不易产生抗药性。螺[3，4]辛烷的结构简式如图所示，下列有关螺[3，4]辛烷的说法正确的是 A．分子式为C8H16 B．分子中所有碳原子不可能共平面 C．与2—甲基—3—庚烯互为同分异构体 D．其一氯代物有4种 【变式1-1】科学家在-100℃的低温下合成了一种结构简式为的烃X，实验测得其分子中只有一种氢原子。下列说法中不正确的是 A．X的分子式为C5H6 B．X不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．X与互为同分异构体 D．1molX在一定条件下可与2mol氢气发生反应 【变式1-2】以物质为原料，制备物质金刚烷的合成路线如下图所示。 关于以上有机物的说法中不正确的是 A．物质b的分子式为 B．物质a最多有10个原子共平面 C．物质c与物质d互为同分异构体 D．物质d的一氯代物有种 考点二 同分异构体的类型判断 【例2】有机物X完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，元素组成分析发现，该物质中碳元素的质量分数为64.86%，氢元素的质量分数为13.51%，它的核磁共振氢谱有5组明显的吸收峰，且只含有两个甲基。下列关于有机物X的说法正确的是 A．分子式为 B．X只可能催化氧化成醛 C．与X互为官能团异构的同分异构体有3种 D．X可能消去生成两种结构的烯烃 【变式2-1】 《NameReactions》收录的“张烯炔环异构化反应”如图所示。下列说法错误的是 A．异构化过程中碳原子的杂化方式发生了改变 B．异构化过程中有机物的不饱和度发生了变化 C．依据红外光谱可确定甲、乙存在不同的官能团 D．若甲中R1、R2、R3均为甲基，则其含有苯环且核磁共振氢谱图有4组峰的同分异构体只有一种 【变式2-2】某烃有两种或两种以上的同分异构体，其同分异构体中的某一种的一氯代物只有一种，则这种烃可能是 A．分子具有7个碳原子的芳香烃 B．分子中具有4个碳原子的烷烃 C．分子中具有12个氢原子的烷烃 D．分子中具有8个碳原子的烷烃 基础达标 1．绿原酸又名咖啡鞣酸(结构简式如图)，具有广泛的杀菌消炎功效。下列有关该物质说法正确的是 A．不存在顺反异构 B．能发生水解、加聚、缩聚反应 C．分子中有3个手性碳原子 D．1 mol该物质最多可与7 mol NaOH反应 2．化合物Z是一种药物合成中间体，其合成路线如下。 下列说法正确的是 A．X与足量H2加成后的产物中含有4个手性碳原子 B．可用酸性高锰酸钾溶液检验Y中是否含有X C．Z分子存在顺反异构体 D．等物质的量的Y、Z分别与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH一样多 3．下列说法正确的是 A．1mol与足量Na反应可生成22.4LH2 B．有机物最多有9个原子在同一平面上 C．某烃的键线式为，该烃和按物质的量之比为1：1加成时，所得产物有5种 D．1-丁烯和2-丁烯属于位置异构，和属于官能团异构 4．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于顺反异构 D．和属于位置异构 5．下列各组物质，属于官能团异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2CH2CH2OH和CH3CH2OCH2CH3 D．CH3CH2COOCH3和CH3CH2COOH 综合应用 6．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3－O－CH3)互为哪种同分异构体 A．官能团位置异构 B．官能团类型异构 C．顺反异构 D．碳骨架异构 7．下列选项属于官能团种类异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH2CH3 D．CH3CH2CH2COOH和CH3COOCH2CH3 8．下列关于同分异构体的分类错误的是 A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3　属于碳链异构 B．CH3－CH=CH－CH3与CH2=CH－CH2－CH3　属于官能团异构 C．CH≡C-C2H5与CH3-C≡C-CH3属于位置异构 D．CH2=CH－CH=CH2与CH3-C≡C-CH3属于官能团异构 9．下列关于同分异构体异构方式的说法中，正确的是    A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．  和    属于位置异构 C．CH2＝C(CH3)2和CH3CH＝CHCH3属于官能团异构 D．CH3CH2CH2COOH和CH3COOCH2CH3属于位置异构 10．下列选项中的物质属于官能团异构的是( ) A．和 B．和 C．和 D．和 拓展培优 11．某有机物Z是一种降血脂药物，其一种合成路线如图所示。 下列说法正确的是 A．X中所有的碳原子可能共平面 B．与Y互为同分异构体 C．1mol Z最多可以与6mol 发生加成反应 D．X、Y、Z均含有手性碳原子 12．有机化合物Z可用于治疗阿尔茨海默症，其合成路线如下： 下列说法错误的是 A．该反应为加成反应 B．X分子中所有原子不可能共平面 C．Z不存在对映异构体 D．Z的同分异构体分子中可能含两个苯环 13．我国在催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，转化过程示意图如下： 下列说法正确的是 A．物质a和b是同分异构体 B．反应②中只有碳碳键形成 C．汽油主要是的烃类混合物 D．图中b的分子式是 14．I．有下列各组物质： ①甲烷和己烷；②红磷和白磷；③和环丙烷；④和； ⑤和；⑥和；⑦CO和；⑧H和D 用序号填空： (1) 组互为同位素。 (2) 组互为同素异形体。 (3) 组属于同系物。 (4) 组互为同分异构体。 (5) 组是同一物质。 Ⅱ．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。 (6)E、G表示的有机物的结构简式分别为 、 。 (7)H与生成一氯代物的一个方程式为 ，该反应属于 反应。 (8)A的一氯取代物有 种，二氯代物有 种。 15．如图所示是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)。 (1)上述有机物中与c互为同分异构体的是 (填字母，下同)。 (2)上述有机物中不能与溴水反应的有 。 (3)将c通入酸性溶液中，溶液褪色，c发生的是 反应，将e通入溴的溶液中，溶液褪色，e发生的是 反应。 16．化合物M是一种抗肿瘤药，在实验室中由芳香烃A制备M的合成路线如下所示： (1)芳香烃A的名称是 ，反应③和④的反应分别是 、 。 (2)请写出反应⑤的化学方程式 。吡啶是一种有机碱，请推测其在反应⑤中的作用 。 (3)异丁酰氯()的同分异构体中能发生银镜反应，核磁共振氢谱有四组峰且峰面积比为3：2：1：1的同分异构体共有 种。 (4)对甲氧基乙酰苯胺()是合成染料和药物的中间体，请写出由苯甲醚()制备对甲氧基乙酰苯胺的合成路线 (其它试剂任选)。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 烃的含氧衍生物 微专题 同分异构体的书写及判断方式 教学目标 1. 准确理解同分异构体的概念，明确其核心是“分子式相同，结构不同”。能够识别和区分不同类型的同分异构现象，重点是碳链异构、位置异构和官能团异构。了解顺反异构（几何异构）和对映异构（手性异构）的基本概念（根据学生水平可适当要求） 2. 掌握书写同分异构体的系统性方法（如：碳链由长到短、官能团位置由心到边、官能团种类变换等）。能够独立、有序、不重复、不遗漏地书写给定分子式（如 C₄H₁₀, C₄H₈, C₄H₈O₂ 等）的可能同分异构体。能够根据有机物的结构简式，快速判断它们是否属于同分异构体，并指出所属的异构类型。 重点和难点 教学重点：同分异构体的核心概念及三类基本构造异构的区分与判断。 同分异构体的“有序、不重、不漏”书写。 教学难点：官能团异构的识别与想象。 空间异构（顺反异构与对映异构）的理解。 ◆知识点一 有机化合物中主要的同分异构现象 同分异构现象 （1） 顺反异构的概念 由于环或π键的存在，使得环上的取代基或与π键两端相连的原子或原子团不能绕键轴旋转，导致其空间排列方式不同，产生顺反异构现象。 （二）顺反异构现象的形成条件： 1） 分子中存在限制旋转的因素，如π键（C=C、C=N）、环； 2） 在环当中，存在取代基时，有顺反异构现象； 3） 在C=C中，构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或原子团都必须不相同； 4） 在C=N中，碳原子上所连接的两个原子或原子团不相同。 （三）顺反异构的定义 由于烯烃分子中碳碳双键不能自由旋转，因此在2-丁烯分子中同双键相连的两个甲基与两个氢原子可以有两种不同的排列方式：两个甲基在双键的同侧或在双键的异侧，前者称为顺式，后者称为反式。如： （四）顺反异构的命名 将顺反异构体的顺、反或(Z)、(E)标在烯烃全名的最前列，以表示其构型。 相同的原子或者原子团位于双键同侧的称为顺式，位于双键两侧的称为反式。 但对于3-氯-2-戊烯来说，四个原子团均不相同， 则必须用次序规则来判断。当按照次序规则“较优”集团在双键同侧时，用字母“Z”表示，反之则以“E”表示（Z、E分别来自德文：Zusammen，意指“在一起”；Entgegen，意指“相反”）。 （五）次序规则 （1）原子序号大的原子为优先基团，同位素中质量高的为优先基团 如：I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H （2）如果基团的第一个原子相同，则比较与它相连的第二个原子的原子序号，依次类推 （3）含有双键或三键的基团，可以认为连有两个或三个相同的原子 【注意】顺/反与Z/E之间并无对应关系。有时他们是一致的，有时是不一致的，原因很简单，因为判定时所依据的标准不一样。 即学即练 1．下列叙述错误的是 A．与属于碳架异构 B．与属于官能团异构 C．与属于位置异构 D．与属于对映异构 【答案】BD 【解析】A．构造异构主要有碳架异构、官能团异构、位置异构，异戊烷和正戊烷中碳原子连接顺序不同，属于碳架异构，故A正确； B．有机物的官能团均为且数目相同，不属于官能团异构，其中官能团位置不同，应属于位置异构，故B错误； C．官能团碳碳三键的位置异构，故C正确； D．与属于同一种物质，故D错误。 故选：BD。 ◆知识点二 同分异构体的书写方法 （1） 减碳移位法：烷烃 可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边不到端。 下面以C6H14为例，写出它的同分异构体： ①将分子写成直链形式（只写碳骨架）：C―C―C―C―C―C ②从直链中去掉一个C，取下的碳链在主链对称轴的一侧，由心到边不到端： 、 ③从直链上直接去掉2个碳，先考虑2个碳做一个取代基（乙基），乙基不能连在主链是4个碳原子的碳链上，与②中重复。再考虑将2个碳形成两个甲基， （2） 等效氢法 ①同一甲基上的氢原子是等效的。 ②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。 （3） 基元法 如丁基有4种结构、则丁醇（C4H9－OH）、一氯丁烷（C4H9－Cl）、戊醛（C4H9－CHO）等都有4中同分异构体。 —CH： 1种 —C2H5：1种 —C3H7：2种 —C4H9：4种 —C5H11：8种 （4） 换元法 如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H换成Cl)。 （5） 定一移一法 对于二元取代物的同分异构体的判定，可固定一个取代基的位置，在移动另一个取代基，以确定相对分子质量。 即学即练W、X、Y、Z的分子式均为，Z的空间结构类似于篮子。下列说法正确的是 A．化合物W的同分异构体只有X、Y、Z B．W、X、Y可与酸性溶液反应 C．Z的二氯代物有9种(不考虑立体异构) D．、与足量溶液反应最多消耗均为 【答案】BC 【解析】A．W为甲苯，不饱和度为4，可存在链状且含双键、三键的烃，则同分异构体不止X、Y、Z，故A错误； B．W是苯的同系物，X、Y含碳碳双键，都能与酸性KMnO4溶液反应，故B正确； C．Z有三种等效氢，按照一氯定位，二氯转位的思路，将第一个氯定在1号位：，第二个氯有3个位置可转：；将第一个氯定在2号位：第二个氯有4个位置可转：；将第一个氯定在3号位：，第二个氯有2个位置可转：；二氯代物共有9种，故C正确； D．X中含有2个碳碳双键，最多消耗2molBr2，Y中含有3个碳碳双键，最多消耗3molBr2，故D错误； 答案选BC。 ◆知识点三 化学中的常见四同比较 同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 概念 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 分子式相同，但结构不同的化合物 对象 原子 单质 有机化合物 化合物 性质 化学性质几乎相同，物理性质略有差异 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似，物理性质不同 化学性质相似或不同，物理性质有差异 实例 、、 化学式可相同，也可不同。如O3和O2 甲烷和乙烷 正戊烷、异戊烷和新戊烷 即学即练按要求填空。 (1)中所含官能团名称有 。(填名称) (2)的系统命名为 。 (3)丁二酮肟()分子中π键和σ键的个数比为 。 (4)有机物中含有 个手性碳原子。 (5)分子中的所有碳原子 (填“一定”或“可能”或“一定不”)共面。 (6)实验室制备乙炔的化学方程式为 。 (7)已知化合物C4Si4H8与立方烷的分子结构相似，如图所示，则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为 。 【答案】(1)醛基、醚键 (2)5-甲基-2-庚烯 (3)2：15 (4)2 (5)一定不 (6) (7)4 【解析】（1） 中所含官能团名称有：醛基、醚键； （2） 为烯烃，最长碳链上含7个碳原子，系统命名为：5-甲基-2-庚烯； （3） 单键全部为σ键，双键中含1个σ键和1个π键，丁二酮肟()分子中π键和σ键的个数比为：2：15； （4） 有机物中含有2个手性碳原子：（数字标注为手性碳原子的位置）； （5） 分子中含多个饱和碳原子，所有碳原子一定不共平面； （6）实验室采用电石与水反应制备乙炔，化学方程式为：； （7） 如图所示：、（数字标注为第二个氯原子的位置），C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为：4。 一、同分异构体的核心书写规律 1) 成直链一条线 先将所有的碳原子链接为一条直线 2) 摘一碳挂中间 将主链上的碳原子取下一个作为支链，连接在剩余主链的中间碳上 3) 往边移不到端 将甲级依次由内向外与主链碳原子试着链接，但是不可放置于端点碳原子上 4) 摘多碳整到散 由少到多依次摘取不同数量的碳原子组成长短不同的支链 5) 多支链同邻间 当多个相同或者不同的支链出现时，应按照连在同一个碳原子/相邻碳原子/相间碳原子的顺序依次链接 实践应用 化合物Z是合成苯并呋喃衍生物的中间体，由化合物X生成化合物Z的路线如图所示，下列说法错误的是 A．X的同分异构体中，与其官能团相同的有9种 B．用红外光谱可检测Z中是否含有Y C．化合物Y与足量加成后的产物中含有3个不对称碳原子 D．化合物Z在核磁共振氢谱上有5组吸收峰 【答案】AC 【解析】A．苯环连接三个不同取代基的同分异构体数目为10种，当取代基为-CHO，-OH，-OCH3，去除自己，还剩9种，直接与苯环相连的取代基为-O-CH2-CHO，-OH，有3种，共有12种，A错误； B．Z与Y的官能团不同，可以用红外光谱可检测Z中是否含有Y，B正确； C．化合物Y与足量加成后的产物中含有4个不对称碳原子：，C错误； D．化合物Z在核磁共振氢谱上有5组吸收峰，，D正确； 故选AC。 二、常见的官能团类别异构举例 实践应用 有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是 A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体 C．b中所有的碳原子一定共平面 D．a、b、c互为同分异构体 【答案】AC 【解析】A． a分子中含三种等效氢，其一氯代物有3种，故A正确； B． 是b的单体，而是的单体，故B错误； C． b中苯环上6个C共面，碳碳三键2个C通过碳碳单键旋转，所有碳原子一定在同一平面内，故C正确； D． a、b的分子式均为C8H6，分子式相同而结构不同，两者互为同分异构体，c的分子式为C8H8，不互为同分异构体，故D错误； 答案选AC。 考点一 同分异构体的书写 【例1】螺环化合物具有抗菌活性，用其制成的药物不易产生抗药性。螺[3，4]辛烷的结构简式如图所示，下列有关螺[3，4]辛烷的说法正确的是 A．分子式为C8H16 B．分子中所有碳原子不可能共平面 C．与2—甲基—3—庚烯互为同分异构体 D．其一氯代物有4种 【答案】BD 【解析】A．由结构简式可知，螺[3，4]辛烷的分子式为C8H14，故A错误； B．由结构简式可知，螺[3，4]辛烷分子中碳原子均为空间构型为四面体形的饱和碳原子，分子中所有碳原子不可能共平面，故B正确； C．2—甲基—3—庚烯分子式为C8H16，与螺[3，4]辛烷的分子式不同，不可能互为同分异构体，故C错误； D．由结构简式可知，螺[3，4]辛烷分子中含有4类氢原子，一氯代物有4种，故D正确； 故选BD。 【变式1-1】科学家在-100℃的低温下合成了一种结构简式为的烃X，实验测得其分子中只有一种氢原子。下列说法中不正确的是 A．X的分子式为C5H6 B．X不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．X与互为同分异构体 D．1molX在一定条件下可与2mol氢气发生反应 【答案】AB 【解析】A．根据烃X的结构简式可知其分子式为C5H4，故A错误； B．X中含有碳碳双键，可以使溴的四氯化碳溶液褪色，故B错误； C．X与的分子式均为C5H4，互为同分异构体，故C正确； D．X分子中含两个碳碳双键，1 mol X在一定条件下可与2 mol氢气发生加成反应，故D正确； 故选AB。 【变式1-2】以物质为原料，制备物质金刚烷的合成路线如下图所示。 关于以上有机物的说法中不正确的是 A．物质b的分子式为 B．物质a最多有10个原子共平面 C．物质c与物质d互为同分异构体 D．物质d的一氯代物有种 【答案】BD 【解析】A．由结构可知b的分子式为，A项正确； B．a分子中有个碳原子和个氢原子可以在同一个平面内，B项错误； C．物质c与物质d的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，C项正确； D．物质d中有两种化学环境的氢原子，其一氯代物只有两种，D项错误； 故选：BD。 考点二 同分异构体的类型判断 【例2】有机物X完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，元素组成分析发现，该物质中碳元素的质量分数为64.86%，氢元素的质量分数为13.51%，它的核磁共振氢谱有5组明显的吸收峰，且只含有两个甲基。下列关于有机物X的说法正确的是 A．分子式为 B．X只可能催化氧化成醛 C．与X互为官能团异构的同分异构体有3种 D．X可能消去生成两种结构的烯烃 【答案】CD 【解析】A．，最简式为，满足物质的组成，故分子式为，故A错误； B．它的核磁共振氢谱有5组明显的吸收峰，且只含有两个甲基，X只能为，能催化氧化成酮，故B错误； C．与X互为官能团异构的同分异构体有、、，共3种，故C正确； D．X发生消去反应生成的烯烃有、，故D正确； 故选CD。 【变式2-1】 《NameReactions》收录的“张烯炔环异构化反应”如图所示。下列说法错误的是 A．异构化过程中碳原子的杂化方式发生了改变 B．异构化过程中有机物的不饱和度发生了变化 C．依据红外光谱可确定甲、乙存在不同的官能团 D．若甲中R1、R2、R3均为甲基，则其含有苯环且核磁共振氢谱图有4组峰的同分异构体只有一种 【答案】BD 【解析】A．甲中碳碳三键的碳原子的杂化方式是sp杂化，异构化过程中变为碳碳双键其碳原子是sp2杂化，杂化方式发生了改变，故A正确； B．甲和乙的不饱和度都为4，不饱和度没发生变化，故B错误； C．甲中含碳碳三键、碳碳双键和酯基官能团，乙中含碳碳双键和酯基，官能团种类不同，依据红外光谱可确定存在不同的官能团，故C正确； D．若甲中R1、R2、R3均为甲基，甲的分子式为C10H14O2，不饱和度为4，含有苯环即不饱和度为4，则苯上的取代基为饱和基，核磁共振氢谱图有4组峰说明对称，该结构有如、、以及其它结构等多种，故D错误； 故选：BD。 【变式2-2】某烃有两种或两种以上的同分异构体，其同分异构体中的某一种的一氯代物只有一种，则这种烃可能是 A．分子具有7个碳原子的芳香烃 B．分子中具有4个碳原子的烷烃 C．分子中具有12个氢原子的烷烃 D．分子中具有8个碳原子的烷烃 【答案】CD 【分析】烷烃的一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，根据等效氢原子的判断方法来回答； 【解析】A．分子中具有7个碳原子的芳香烃为甲苯，甲苯的同分异构体中找不到一氯代物只有一种的，故A错误； B．分子中具有4个碳原子的烷烃为丁烷，丁烷所有同分异构体没有只有一种等效氢原子的结构，故B错误； C．分子中具有12个氢原子的烷烃为戊烷，戊烷存在3种同分异构体，其中新戊烷中只含有1种等效H，其一氯代物有一种，符合条件，故C正确； D．分子中具有8个碳原子的烷烃为辛烷，辛烷存在18种同分异构体，其中2，2，3，3—四甲基丁烷中只存在1种H原子，其一氯代物有一种，符合条件，故D正确； 故选CD。 基础达标 1．绿原酸又名咖啡鞣酸(结构简式如图)，具有广泛的杀菌消炎功效。下列有关该物质说法正确的是 A．不存在顺反异构 B．能发生水解、加聚、缩聚反应 C．分子中有3个手性碳原子 D．1 mol该物质最多可与7 mol NaOH反应 【答案】B 【解析】A．该物质分子中存在碳碳双键（-CH=CH-），双键两端的碳原子分别连接不同基团（左侧连酯基和H，右侧连苯环和H），满足顺反异构条件，存在顺反异构，A错误； B．分子中含酯基（可水解）、碳碳双键（可加聚）、羧基和多个羟基（可通过羧基与羟基脱水发生缩聚），能发生水解、加聚、缩聚反应，B正确； C．手性碳原子需连四个不同基团，该分子六元环上的手性碳多于3个（含4个手性碳），C错误； D．与NaOH反应的官能团为1个羧基（1mol）、2个酚羟基（2mol）、1个酯基（1mol，醇酯水解消耗1mol），共1+2+1=4mol，D错误； 故选B。 2．化合物Z是一种药物合成中间体，其合成路线如下。 下列说法正确的是 A．X与足量H2加成后的产物中含有4个手性碳原子 B．可用酸性高锰酸钾溶液检验Y中是否含有X C．Z分子存在顺反异构体 D．等物质的量的Y、Z分别与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH一样多 【答案】D 【解析】 A．X与足量H2加成后得到，环己烷环上只有连接-CH2OH、-OH、-CH3的三个碳原子为手性碳（各连4个不同基团），共3个手性碳，A错误； B．X含醛基、酚羟基，Y含酚羟基、碳碳双键，二者均能被酸性高锰酸钾氧化褪色，无法检验Y中是否含X，B错误； C．Z分子中六元环存在碳碳双键，双键两端碳原子分别连接不同基团，但该碳碳双键存在六元环中，Z不存在顺反异构体，C错误； D．Y含1个酚羟基和2个酯基（-COOC2H5），1molY消耗3mol NaOH；Z含2个酯基，其中1个酯基水解后又会生成酚羟基，1molZ消耗3mol NaOH，二者消耗NaOH相同，D正确； 故选D。 3．下列说法正确的是 A．1mol与足量Na反应可生成22.4LH2 B．有机物最多有9个原子在同一平面上 C．某烃的键线式为，该烃和按物质的量之比为1：1加成时，所得产物有5种 D．1-丁烯和2-丁烯属于位置异构，和属于官能团异构 【答案】D 【解析】 A．羟基和羧基均能和金属钠反应生成氢气，1mol与足量Na反应可生成1mol氢气，在标况下体积是22.4L，选项中没说明是否为标况，A错误； B．有机物中，苯环和碳碳双键(三键)都可以在同一个平面上，中可以有3个原子共面(包含R中一个原子)，故最多有21个原子共面，如图所示：，B错误； C．和 按物质的量之比为1:1加成时，可以发生1，2-加成，产物为：、、，也可以发生1，4-加成，产物为：，共有4种，C错误； D．1-丁烯和2-丁烯，双键位置不一样，属于位置异构，和官能团不一样，属于官能团异构，D正确； 故选D。 4．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是 A．和属于碳架异构 B．和属于官能团异构 C．与属于顺反异构 D．和属于位置异构 【答案】D 【解析】A．由结构简式可知，正丁烷和异丁烷的分子式相同，正丁烷分子中没有支链，而异丁烷分子中有支链，所以两者属于碳架异构，故A正确； B．由结构简式可知，2—丁炔和1，3—丁二烯的分子式相同，2—丁炔的官能团为碳碳三键，1，3—丁二烯的官能团为碳碳双键，所以两者属于官能团异构，故B正确； C．与的分子式相同，甲基和苯环分别位于异侧和同侧，属于顺反异构，故C正确； D．苯环不是碳碳双键与单键交替结构，和的分子式相同，名称都为1，2—二氯苯，属于同种物质，故D错误； 故选D。 5．下列各组物质，属于官能团异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2CH2CH2OH和CH3CH2OCH2CH3 D．CH3CH2COOCH3和CH3CH2COOH 【答案】C 【解析】A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2分子式相同，不含官能团，属于碳链异构，故A不符合； B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3分子式相同，都含有C=C键，双键位置不同，属于位置异构，故B不符合； C．CH3CH2CH2CH2OH和CH3CH2OCH2CH3分子式相同，含有的官能团不同，属于官能团异构，故C符合； D．CH3CH2COOCH3和CH3CH2COOH分子式不相同，结构不相似，属于不同类别的物质，故D不符合； 故选C。 综合应用 6．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3－O－CH3)互为哪种同分异构体 A．官能团位置异构 B．官能团类型异构 C．顺反异构 D．碳骨架异构 【答案】B 【解析】乙醇与二甲醚的官能团不同，乙醇的官能团为羟基，二甲醚的官能团为醚键，二者为同分异构体，属官能团类型异构，故答案选B。 7．下列选项属于官能团种类异构的是 A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3 C．CH3CH2OH和CH3OCH2CH3 D．CH3CH2CH2COOH和CH3COOCH2CH3 【答案】D 【解析】A．属于碳链异构，A错误； B．属于碳链异构和官能团位置异构，B错误； C．不是同分异构体，C错误； D．属于官能团种类异构，D正确； 故选D。 8．下列关于同分异构体的分类错误的是 A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3　属于碳链异构 B．CH3－CH=CH－CH3与CH2=CH－CH2－CH3　属于官能团异构 C．CH≡C-C2H5与CH3-C≡C-CH3属于位置异构 D．CH2=CH－CH=CH2与CH3-C≡C-CH3属于官能团异构 【答案】B 【解析】A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3　碳链发生改变，属于碳链异构，A项正确； B．CH3－CH=CH－CH3与CH2=CH－CH2－CH3　为官能团位置异构，不属于官能团异构，B项错误； C．CH≡C-C2H5与CH3-C≡C-CH3属于官能团位置异构，C项正确； D．CH2=CH－CH=CH2与CH3-C≡C-CH3中官能团不同，属于官能团异构，D项正确； 答案选B。 9．下列关于同分异构体异构方式的说法中，正确的是    A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．  和    属于位置异构 C．CH2＝C(CH3)2和CH3CH＝CHCH3属于官能团异构 D．CH3CH2CH2COOH和CH3COOCH2CH3属于位置异构 【答案】A 【解析】A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2碳的骨架不同，前者没有支链，后者有支链，属于碳链异构，故A正确；B．和属于顺反异构，不是位置异构，故B错误；C．CH2═C(CH3)2和CH3CH═CHCH3的官能团相同，位置不同，属于碳链异构、位置异构，故C错误；D．CH3CH2CH2COOH和CH3COOCH2CH3的官能团不同，属于官能团异构，故D错误；故选A。 10．下列选项中的物质属于官能团异构的是( ) A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【解析】CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2分子式相同，不含官能团，属于碳链异构，A错误；CH2=C(CH3)2和CH3CH=CHCH3分子式相同，都含有C=C键，双键位置不同，属于位置异构，B错误；CH3CH2OH和CH3OCH3分子式相同，含有的官能团不同，属于官能团异构，C正确；CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH分子式相同，是相同碳原子形成不同的骨架，属于碳链异构，D错误；正确选项C。 点睛：碳链异构：有机物的分子式相同，相同碳原子形成不同的骨架；位置异构：有机物的分子式相同，还是同样的官能团，不过连的位置不同；官能团异构：有机物的分子式相同，含有的官能团不同。 拓展培优 11．某有机物Z是一种降血脂药物，其一种合成路线如图所示。 下列说法正确的是 A．X中所有的碳原子可能共平面 B．与Y互为同分异构体 C．1mol Z最多可以与6mol 发生加成反应 D．X、Y、Z均含有手性碳原子 【答案】BD 【解析】A．X中与甲基相连的碳原子为饱和碳原子，该碳原子与其直接相连的四个原子形成四面体结构，故X中所有的碳原子不可能共平面，A错误； B．与Y的分子式相同，均为，二者互为同分异构体，B正确； C．Z分子中所含有的1个苯环、1个碳碳双键、一个酮羰基能与氢气发生加成反应，羧基不能和发生加成反应，故1mol Z最多可以与5mol发生加成反应，C错误； D．手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，X、Y、Z中与苯环相连的碳原子均为手性碳原子，D正确； 故选BD。 12．有机化合物Z可用于治疗阿尔茨海默症，其合成路线如下： 下列说法错误的是 A．该反应为加成反应 B．X分子中所有原子不可能共平面 C．Z不存在对映异构体 D．Z的同分异构体分子中可能含两个苯环 【答案】CD 【解析】A．X的醛基其中一个碳氧键断裂，氧连接氢原子，碳原子连接其它基团，属于加成反应，A正确； B．X分子中含有饱和碳原子，故所有原子不可能共平面，B正确； C．Z含有手性碳，存在对映异构体，C错误； D．Z的不饱和度为7，两个苯环需要8个不饱和度，故Z的同分异构体不可能含两个苯环，D错误； 故选CD。 13．我国在催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，转化过程示意图如下： 下列说法正确的是 A．物质a和b是同分异构体 B．反应②中只有碳碳键形成 C．汽油主要是的烃类混合物 D．图中b的分子式是 【答案】AC 【解析】A．物质a和b都是烷烃，碳数不同，相差若干个CH2原子团，是同系物，A正确； B．反应②是CO与H2反应生成(CH2)n，(CH2)n中还含有碳氢键，B错误； C．由示意图可知，汽油的主要成分是C5～C11的烃类混合物，C正确； D．根据b的球棍模型，可得系统名称为庚烷，分子式是C7H16，D错误； 故答案选AC。 14．I．有下列各组物质： ①甲烷和己烷；②红磷和白磷；③和环丙烷；④和； ⑤和；⑥和；⑦CO和；⑧H和D 用序号填空： (1) 组互为同位素。 (2) 组互为同素异形体。 (3) 组属于同系物。 (4) 组互为同分异构体。 (5) 组是同一物质。 Ⅱ．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。 (6)E、G表示的有机物的结构简式分别为 、 。 (7)H与生成一氯代物的一个方程式为 ，该反应属于 反应。 (8)A的一氯取代物有 种，二氯代物有 种。 【答案】(1)④⑧ (2)② (3)① (4)③ (5)⑤⑥ (6) (7) 取代 (8) 2 6 【解析】（1）质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素，和互为同位素，氢（H）和氘（D）互为同位素。 （2）由同种元素组成的结构不同的单质互为同素异形体，红磷和白磷互为同素异形体。 （3）结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子的化合物互为同系物，甲烷和己烷互为同系物。 （4）分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，和环丙烷的分子式都是，但结构不同，互为同分异构体。 （5）的空间结构为四面体形，只有一种结构，因此⑤是同一物质；⑥中的物质均为正丁烷，是同一种物质。 （6）E分子中主链含有4个碳原子，其中1号和2号碳原子之间形成了碳碳双键，结构简式表示为；G分子中主链含有4个碳原子，其中1号和2号碳原子之间形成了碳碳三键，结构简式表示为。 （7）H是环丁烷，分子式为，与生成一氯代物的反应是取代反应，化学方程式为 。 （8）A是正丁烷，结构简式为，根据等效氢法，分子中含有2种等效氢原子，则其一氯代物有2种：和；采用定一移一法，可知其二氯代物有6种：、、、、和。 15．如图所示是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)。 (1)上述有机物中与c互为同分异构体的是 (填字母，下同)。 (2)上述有机物中不能与溴水反应的有 。 (3)将c通入酸性溶液中，溶液褪色，c发生的是 反应，将e通入溴的溶液中，溶液褪色，e发生的是 反应。 【答案】(1)bf (2)af (3) 氧化 加成 【分析】由图，a-f分别为异丁烷、2-甲基丙烯、2-丁烯、1、3-丁二烯、1-丁炔、环丁烷； 【解析】（1）同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物；上述有机物中与c互为同分异构体的是bf； （2）af中不含不饱和键，不能和溴水发生反应，故选af； （3）c中含碳碳双键，能被酸性高锰酸钾氧化而使得溶液褪色；e中含碳碳叁键，能和溴发生加成反应，使得溴的四氯化碳溶液褪色。 16．化合物M是一种抗肿瘤药，在实验室中由芳香烃A制备M的合成路线如下所示： (1)芳香烃A的名称是 ，反应③和④的反应分别是 、 。 (2)请写出反应⑤的化学方程式 。吡啶是一种有机碱，请推测其在反应⑤中的作用 。 (3)异丁酰氯()的同分异构体中能发生银镜反应，核磁共振氢谱有四组峰且峰面积比为3：2：1：1的同分异构体共有 种。 (4)对甲氧基乙酰苯胺()是合成染料和药物的中间体，请写出由苯甲醚()制备对甲氧基乙酰苯胺的合成路线 (其它试剂任选)。 【答案】(1) 甲苯 取代反应 还原反应 (2) 吸收反应产生的HCl，提高转化率 (3)3 (4) 【分析】 由B的分子式以及C的结构知，A为甲苯（），A与氯气在光照下发生取代反应，生成B，B为，C发生硝化反应得到D，D中硝基被还原为氨基，得到E，E发生酰胺化反应得到F，F为，F发生硝化反应得到M，据此解答。 【解析】（1）A的名称是甲苯；反应③为取代反应，反应④为还原反应。 （2） 反应⑤的化学方程式为，吡啶是一种有机碱，吡啶可以吸收反应⑤生成的HCl，促进反应正向移动，提高转化率。 （3） 异丁酰氯的同分异构体能发生银镜反应，说明含有醛基，剩下1个氯原子和三个饱和碳，满足核磁共振氢谱有四组峰且峰面积比为3：2：1：1的同分异构体为、、，一共3种。 （4） 先将苯甲醚通过硝化反应得到对硝基苯甲醚，再还原硝基，最后和CH3COCl酰胺化得到对甲氧基乙酰苯胺，合成路线为：。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $