第2章 第4节 第4课时 限定条件下同分异构体的书写与数目确定-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修3教师用书word（鲁科版 多选版）

本讲义聚焦限定条件下同分异构体的书写与数目确定，先系统梳理碳链异构（减C法）、官能团位置异构、官能团异构（表格对比类别通式），再通过不饱和度计算、限定条件与结构特征关联、核磁共振氢谱应用，构建从基础方法到综合应用的学习支架。 资料通过分类归纳（如官能团异构表格）、思维建模（四步骤书写流程）及典例与多维训练结合，培养科学思维（逻辑推理、有序思维）和科学探究与实践能力（如“组合法”计算酯类同分异构体）。课中辅助教师系统教学，课后助力学生通过训练查漏补缺。

第四课时　限定条件下同分异构体的书写与数目确定 命题热点(一)——三类同分异构体的书写方法　　 1.碳链异构——减C法书写 C6的碳链异构有:C—C—C—C—C—C 、、、。 2.官能团位置异构 分子式为C5H12O,主链有4个碳原子的醇有、、、。 3.官能团异构 烯烃 环烷烃,通式:CnH2n(n≥3) 炔烃 二烯烃,通式:CnH2n-2(n≥4) 饱和一元醇 饱和一元醚,通式:CnH2n+2O(n≥2) 醛 酮、烯醇、环醚、环醇,通式:CnH2nO(n≥3) 羧酸 酯、羟基醛、羟基酮,通式:CnH2nO2(n≥3) 酚 芳香醇、芳香醚,通式CnH2n-6O(n≥7) 硝基烷 氨基酸,通式:CnH2n+1NO2(n≥2) 如C5H10O2的有机物按官能团异构有羧酸、酯、羟基醛(或羟基酮)、醚醛(或醚酮)等 [题点多维训练] 1.分子式为C7H14O2的有机物Q,在稀硫酸中加热可转化为乙醇与另一种酸性物质,则Q的结构最多有(不考虑立体异构) (　　) A.6种 B.4种 C.3种 D.2种 解析:选B　根据题意可知另一种酸性物质为C5H10O2的羧酸,有4种,则Q的结构为4种,B正确。 2.分子式为C4H10O的醇与分子式为C4H6O2的链状结构羧酸形成的酯(不考虑立体异构)共有 (　　) A.8种 B.10种 C.12种 D.14种 解析:选C　C4H10O的醇有4种,C4H6O2的羧酸(链状)有3种,故二者形成的酯为4×3=12(种),C正确。 3.写出芳香族化合物C9H10O属于醛的结构。 答案:、、、、、、、、、、、、、 4.C5H10O2的酯类同分异构体有几种?(不考虑立体异构) 解析:方法一:插入法 酯可以理解为在左、右两边分别插入氧原子,可以先写出酮,再插入氧原子,如 、、、、、、 注意:若在链端,只能在一边插入氧原子,另外要注意对称性,此法对含苯环类的同分异构体判断非常有效。 方法二:组合法 酯可以看成由酸和醇组合而成的,分别计算酸和醇的种类,得出酯的种类。 酸及其同分异构体数目 醇及其同分异构体数目 酯的同分异构体数目 甲酸 1种 丁醇 4种 4种 乙酸 1种 丙醇 2种 2种 丙酸 1种 乙醇 1种 1种 丁酸 2种 甲醇 1种 2种 故C5H10O2的酯类同分异构体共4+2+1+2=9种。 答案:9 命题热点(二)——限定条件下同分异构体的书写和数目确定 1.根据分子式确定不饱和度(Ω) (1)CxHy:Ω=(2x+2-y)÷2 (2)CxHyO:Ω=(2x+2-y)÷2 (3)CxHyXz:Ω=(2x+2-y-z)÷2 (4)CxHyOzN:Ω=(2x+2-y+1)÷2 　　[微点拨]　有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。 2.不饱和度(Ω)与结构关系 不饱和度 思考方向 Ω=1 1个双键或1个环 Ω=2 1个三键或2个双键或1个环和1个双键 Ω=3 3个双键或1个双键和1个三键或一个环和两个双键等 Ω≥4 考虑可能含有苯环 3.限定条件与结构特征 限定条件 结构特征 与金属钠反应放出氢气 含羟基、羧基 能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀 含醛基、甲酸酯基 能与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧基、酯基、碳卤键等 与NaHCO3、Na2CO3溶液反应产生CO2 含羧基 与FeCl3溶液发生显色反应或与浓溴水反应产生白色沉淀 含酚羟基 能发生水解反应 含酯基、碳卤键等 卤代烃或醇能发生消去反应 含β⁃H原子 既能发生银镜反应又能水解,且只有2个氧原子 甲酸某酯 () 4.根据核磁共振氢谱确定结构 (1)有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。 (2)根据其峰面积比可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。 (3)若有机物分子中氢原子个数较多但吸收峰的种类较少,则该分子对称性高或相同的基团较多。 　　[典例]　符合下列要求的的同分异构体共有　　　　　种。  ①属于芳香族化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜 ③能与NaOH溶液反应 　　[解析]　第一步:确定有机物的类别,找出该有机物常见的类别异构体(可以结合不饱和度)。 技巧:原题有机物属于羧酸类,与羟基醛、酯互为类别异构体。 第二步:结合类别异构体和已知限定条件确定基团和官能团(核心步骤)。 与银氨 溶液 与NaOH 溶液 备注 注意细节乃做题制胜法宝 羧酸 × √ — 羟基醛 √ 苯酚√ 醇羟基与NaOH溶液不反应,但酚羟基可以 酯 甲酸酯 √ √ 一般酯与银氨溶液不反应,但甲酸酯可以 综上所述,符合本题条件的有两大类: ①羟基醛[(酚)—OH,—CHO]; ②甲酸酯(—OOCH)。 第三步:按类别去找,方便快捷不出错。 ①若为羟基醛[(酚)—OH,—CHO],则还剩余一个碳原子,分两种情况讨论: 若苯环有两个侧链,此时—CH2—只能和醛基一起,有邻、间、对3种结构; 若苯环有三个侧链,则为—OH、—CHO、—CH3,苯环连接三个不同的取代基,有10种结构。 ②若为甲酸酯(—OOCH):则用—OOCH取代甲苯上的氢原子,有4种结构。 第四步:符合要求的同分异构体共17种。 　　[答案]　17 |思维建模|限定条件下同分异构体的书写 步骤1:通过与性质相关的信息,确定主要的官能团; 步骤2:结合分子式或结构简式,充分利用不饱和度,分析并确定其他的片段的种类及数目; 步骤3:根据取代基数目,类似于搭积木,先分类再循序把各个片段组装起来; 步骤4:最后,完成特定条件下特殊结构的书写。 [题点多维训练] 1.在E()的同分异构体中,同时满足下列条件的结构有　　　　　种;  ①既能发生银镜反应,又能发生水解反应; ②属于芳香族化合物; ③苯环上只有2个取代基。 其中核磁共振氢谱有六组峰,且峰面积之比为3∶3∶2∶2∶1∶1的是 。 解析:E的同分异构体符合下列条件:①既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明含有HCOO—;②属于芳香族化合物,说明含有苯环;③苯环上只有2个取代基,如果取代基为HCOO—、CH3CH2CH2—,两个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系;如果取代基为HCOO—、(CH3)2CH—,两个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系;如果取代基为HCOOCH2—、CH3CH2—,两个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系;如果取代基为HCOOCH2CH2—、CH3—,两个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系;如果取代基为HCOOCH(CH3)—,CH3—,两个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系,则符合条件的一共有15种;其中核磁共振氢谱有六组峰,且峰面积之比为3∶3∶2∶2∶1∶1的是。 答案:15　 2.在E()的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为　　　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 。 解析:由E的结构简式知其分子式为C11H12O3,不饱和度为6;E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,结合分子式中O原子的个数,说明含1个羧基,能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基,则3个甲基都连在苯环上;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有3种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有6种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有1种位置,故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4组氢且氢原子数量比为6∶3∶2∶1的结构简式为、。 答案:10　、 3.的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 　 　　　　　　　　　　。  ①分子中有一个含氮五元环; ②核磁共振氢谱显示分子中有5种不同化学环境的氢原子; ③红外光谱显示分子中无甲基。 解析:①分子中有一个含氮五元环;②核磁共振氢谱显示分子中有5种不同化学环境的氢原子,说明结构对称;③红外光谱显示分子中无甲基。符合条件的同分异构体的结构简式为。 答案: 4.(1)(2024·浙江6月选考)写出4种同时符合下列条件的化合物CH3COCH2CH2COOCH3的同分异构体的结构简式 　。  ①分子中有2种不同化学环境的氢原子; ②有甲氧基(—OCH3),无三元环。 (2)(2024·上海卷)化合物有多种同分异构体,写出满足下列条件的同分异构体的结构简式　　　　　　　　　　　　　。  ⅰ.芳香族化合物,可以发生银镜反应; ⅱ.核磁共振氢谱中显示出3组峰,其峰面积之比为6∶6∶1。 (3)(2024·重庆卷)的同分异构体能同时满足以下条件的有　　　　个(不考虑立体异构体)。  (ⅰ)含环戊烷基;(ⅱ)含两个甲基;(ⅲ)含碳氧双键。 其中,核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为6∶4∶2∶1∶1)的同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　(只写一个)。  解析:(1)CH3COCH2CH2COOCH3的同分异构体中有2种不同化学环境的氢原子,说明其结构高度对称,有甲氧基(—OCH3),无三元环,符合条件的结构简式为、、、(其他符合条件的结构也可)。(2)满足条件的同分异构体中有苯环、醛基,且分子对称性较强,核磁共振氢谱中显示出3组峰,其峰面积之比为6∶6∶1,则其结构简式为。(3)的同分异构体满足:(ⅰ)含环戊烷基;(ⅱ)含两个甲基;(ⅲ)含碳氧双键,①若环戊烷基上连接2个取代基,2个取代基为—CH3和,2个取代基可连在同碳、邻碳、间碳上,有3种结构;②若环戊烷基上连接3个取代基,分别为2个甲基和1个醛基,2个甲基有三种位置,如图、、,醛基在环上的位置依次有2、3、3种,共有8种结构;符合条件的同分异构体有11种;核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为6∶4∶2∶1∶1),说明2个甲基对称,则符合要求的同分异构体结构简式:、。 答案:(1)、、 、(其他符合条件的结构也可)　(2) (3)11　、(任写一个) 学科网（北京）股份有限公司 $