还剩10页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
2024年高中化学新教材同步讲义 选择性必修第三册 第3章 提升课4 限定条件下同分异构体的书写与判断（含解析）
展开
这是一份2024年高中化学新教材同步讲义 选择性必修第三册 第3章 提升课4 限定条件下同分异构体的书写与判断（含解析），共13页。
提升课4 限定条件下同分异构体的书写与判断[核心素养发展目标] 1.掌握官能团异构及其书写方法。2.掌握限定条件下同分异构体的书写。一、官能团异构及书写步骤1．常见的官能团异构(1)烯烃——环烷烃，通式：CnH2n(n≥3)。(2)炔烃——二烯烃，通式：CnH2n－2(n≥4)。(3)饱和一元醇——饱和一元醚，通式：CnH2n＋2O(n≥2)。(4)醛——酮、烯醇、环醚、环醇，通式：CnH2nO(n≥3)。(5)羧酸——酯、羟基醛、羟基酮，通式：CnH2nO2(n≥3)。(6)酚——芳香醇、芳香醚，通式：CnH2n－6O(n≥7)。(7)硝基烷——氨基酸，通式：CnH2n＋1NO2(n≥2)。2．官能团异构的书写步骤先确定物质类别，然后分类书写。书写时先写碳架异构，再写位置异构。例如：写出C5H12O的所有的同分异构体，满足C5H12O分子式的有机物可能是醇或醚。(1)若官能团为—OH时在3种碳骨架中，共有8个位置，8种结构(熟记—C5H11共有8种结构，可省去书写过程)。(2)若官能团为(醚键)时，可采用插键法。醚键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子，如：，，，共6种结构。所以分子式满足C5H12O的同分异构体共8＋6＝14种。(1)分子式为C5H10O2的有机物按官能团分类可能属于哪些类别？提示 羧酸、酯、羟基醛、羟基酮等。(2)C5H10O2的羧酸类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。提示 法一：C5H10O2可以看成C4H9—COOH，丁基有4种结构，故C5H10O2有4种同分异构体。法二：可以看成—COOH取代了C4H10中一个H的位置。先写碳架异构C—C—C—C、，再写位置异构、，共4种。(3)C5H10O2的酯类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。提示 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。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。故C5H10O2的酯类同分异构体共4＋2＋1＋2＝9种。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种答案 B解析 由于水解有乙醇生成，故Q是由戊酸与乙醇反应形成的酯，戊酸可表示为C4H9COOH，丁基有4种，则戊酸有4种，因此Q最多有4种。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种答案 C解析 分子式为C4H10O的醇的结构有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)3COH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH，共4种同分异构体；分子式为C4H6O2的链状结构羧酸的结构是CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH、CH2==C(CH3)COOH，共3种同分异构体，形成的酯共有3×4＝12种。二、限定条件下同分异构体的书写及判断1．常见的限制条件(1)以官能团特征反应为限制条件(2)以核磁共振氢谱为限制条件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。2．隐含的限制条件——有机物分子的不饱和度特别提醒 有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。3．限定条件下同分异构体的书写步骤第一步：依据限定条件，推测“碎片”(原子、基团)的结构；第二步：摘除“碎片”，构建碳骨架；第三步：按照思维的有序性组装“碎片”，完成书写。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溶液反应分析思路第一步：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)。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。1．分子式为C5H9ClO2，且能与NaHCO3溶液反应放出气体的有机物(不考虑立体异构)共有( )A．10种 B．11种 C．12种 D．13种答案 C解析 分析可知，符合要求的结构中含有一个羧基和一个氯原子，其余结构都是饱和的；所以符合要求的有机物可认为是丁烷中的两个氢原子，一个被羧基取代，一个被氯原子取代的产物，一共有12种结构。2．符合下列条件的A(C9H10O3)的同分异构体有____种。①A能与NaHCO3反应生成CO2气体且官能团与苯环直接相连②A与FeCl3溶液发生显色反应③苯环上有三个取代基答案 10解析 由分子式C9H10O3计算Ω＝5，由题意可知，苯环、羧基占Ω＝4＋1＝5，其余均为单键相连，苯环上有三个取代基，分别为—CH2CH3、—OH、—COOH，根据“定二移一”法，固定—CH2CH3和—OH，分别在苯环上有邻、间、对三种位置关系，移动—COOH，共有4＋4＋2＝10种同分异构体。3．写出同时满足下列条件的E()的一种同分异构体的结构简式：_______________。Ⅰ.核磁共振氢谱有4组峰；Ⅱ.能发生银镜反应和水解反应；Ⅲ.能与FeCl3溶液发生显色反应。答案 (或)解析 能发生银镜反应和水解反应，说明分子中含有酯基和醛基；能与FeCl3溶液发生显色反应，说明分子中含有酚羟基；又因为核磁共振氢谱有4组峰，所以应该是甲酸形成的酯，则可能的结构简式有或。题组一 同分异构体及其数目的判断1．某有机物的结构简式为，与其互为同分异构体的是( )A．B．C．D．答案 D解析 的分子式为C8H8O2。的分子式为C7H6O2，A错误；的分子式为C8H16O2，B错误；的分子式为C8H6O3，C错误；的分子式为C8H8O2，D正确。2．有机化合物9,10-二甲基菲的结构如图所示。其苯环上七氯代物的同分异构体有( )A．8种 B．5种 C．4种 D．3种答案 C解析 苯环上共有8个H原子，根据“互补法”知，其苯环上七氯代物的数目与一氯代物的数目相同，为4种。3．(2023·长沙调研)有机物X的结构简式是，则能用该结构简式表示的X的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )A．4种 B．6种 C．9种 D．10种答案 D解析 丙基有2种结构：—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2；—C3H6Cl的碳链为，氯原子可在1号、2号、3号碳上(与1号重复)，氯原子在1号碳上，苯环可在1号、2号或3号碳上，有3种结构；氯原子在2号碳上，苯环可在2号或3号碳上，有2种结构，总共5种，所以该有机物共有2×5＝10种。题组二 限定条件下同分异构体数目的判断4．分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有( )A．8种 B．7种 C．6种 D．5种答案 A解析 能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基；如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构；如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种；如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。5．下列有机物同分异构体数目(不考虑立体异构)判断错误的是( )答案 D解析 戊烷有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷与新戊烷，故A正确；能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明为戊烯，分别为1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-1-丁烯，共有5种，故B正确；能与Na反应生成H2，说明为醇类，C4H10O可写成C4H9OH，丁基有4种结构，共有4种醇，故C正确；能与NaHCO3反应说明为羧酸，C4H8O2可写成C3H7COOH，丙基有2种，故D错误。6．已知某有机物A的分子式为C4H8O3，又知A既可以与NaHCO3溶液反应，也可与钠反应，且等量的A与足量的NaHCO3、Na充分反应时生成气体的物质的量相等，则A的结构(不考虑立体异构)最多有( )A．4种 B．5种 C．6种 D．7种答案 B解析 有机物A分子式为C4H8O3，不饱和度为1，可以与NaHCO3溶液反应，说明有机物A分子中含有1个—COOH，等量的有机物A与足量的NaHCO3溶液、Na反应时产生的气体在相同条件下的体积比为1∶1，则分子内含1个—OH，从结构上看，该有机物可以看作C3H7—COOH中丙基中1个氢原子被一个羟基替代所得，丙基有2种，正丙基中有3种氢原子，故对应有3种同分异构体，异丙基中有2种氢原子，故对应有2种同分异构体，故该有机物的可能的结构有2＋3＝5种。7．与邻羟基苯甲酸()互为同分异构体且满足以下条件的有( )①含有苯环，②能够发生银镜反应A．3种 B．6种 C．9种 D．12种答案 C解析 与题给物质互为同分异构体且满足以下条件：①含有苯环，②能够发生银镜反应，说明含有醛基，则苯环上取代基可能为HCOO—和—OH，此时有3种同分异构体(邻、间、对)；取代基为2个—OH和1个—CHO时，2个羟基处于邻位时有2种结构，2个羟基处于间位时有3种结构，2个羟基处于对位时有1种结构，所以符合条件的同分异构体共有9种。8．分子式为C5H10O2的有机物A，有果香味，不能使紫色石蕊溶液变红，但可在酸性条件下水解生成有机物B和C，其中C能被催化氧化成醛，则A可能的结构(不考虑立体异构)共有( )A．1种 B．6种 C．18种 D．28种答案 B解析 分子式为C5H10O2的有机物A，有果香味，不能使紫色石蕊溶液变红，则不属于羧酸类，且酸性条件下可水解成有机物B和C，其中C能被催化氧化成醛，所以A属于饱和一元酸和饱和一元醇形成的酯。若为甲酸和丁醇酯化，丁醇有4种，其中能氧化为醛的醇有两种，则满足题意的酯有2种；若为乙酸和丙醇酯化，丙醇有2种，其中能氧化为醛的醇有1种，则这样的酯有1种；若为丙酸和乙醇酯化，乙醇只有1种能氧化为乙醛，丙酸有1种，这样的酯有1种；若为丁酸和甲醇酯化，甲醇只有1种，能氧化为甲醛，丁酸有2种，这样的酯有2种。故A可能的结构共有6种。9．关于下列有机化合物的说法(不考虑立体异构)正确的是( )A．的同分异构体中属于酯类且氯原子直接连接在苯环上的有19种B．分子式为C5H12O，能被催化氧化为醛的同分异构体有8种C．分子式为C7H8O的分子中有苯环的有机物共有4种D．分子式为C8H8O2，且能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的芳香族化合物共有5种答案 A解析 有多种同分异构体，如果苯环上有2个取代基，可以为—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3,2个取代基时有邻、间、对三种位置关系，所以共有9种结构，如果苯环有3个取代基，则为—Cl、—OOCH、—CH3，三个不同取代基有10种位置关系，故符合条件的同分异构体共有19种，故A正确；存在—CH2OH结构能被氧化为醛基，戊烷有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3和C(CH3)4共3种同分异构体，其中羟基取代一个氢原子变为—CH2OH的醇有4种，故分子式为C5H12O能被催化氧化为醛的同分异构体有4种，故B错误；C7H8O的不饱和度为4，有一个侧链时，可以是—OCH3或—CH2OH，有两个侧链时，为—OH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有5种，故C错误；C8H8O2的不饱和度为5，能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体，则含有一个羧基，有一个侧链时，可以是—CH2COOH，有两个侧链时，为—COOH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有4种，故D错误。10．下列有关同分异构体(不考虑立体异构)的说法正确的是( )A．分子式为C5H10O2的有机物中含有结构的同分异构体有12种B．2-氯丁烷(CH3CHClCH2CH3)与NaOH乙醇溶液共热，得到3种烯烃C．有机物的同分异构体中，属于酯且苯环上有2个取代基的同分异构体有2种D．甲醇在铜催化和加热条件下生成的产物不存在同分异构体答案 D解析 A项，含可能为酸，也可能为酯，酸有4种，酯有9种，共13种；B项，应该得到2种烯烃；C项，属于酯且苯环上有2个取代基的为(邻、间、对)，共3种；D项，CH3OH催化氧化的产物为HCHO，无同分异构体。11．2-异丙基苯酚易溶于苯、醚、醇，有毒，可用于制备氨基甲酸酯类杀虫剂的中间体。则该有机物的同分异构体中，苯环上有2个取代基且属于醇(不考虑立体异构)的有( )A．6种 B．9种C．12种 D．15种答案 B解析 苯环上有2个取代基，且为醇，则苯环上的取代基有3种情况：①—CH2OH和—CH2CH3；②—CH3和—CH2CH2OH；③—CH3和—CHOHCH3。结合苯环上有“邻、间、对”3种结构，符合条件的该有机物的同分异构体有3×3＝9种。12．由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示，下列说法不正确的是( )备注：同分异构体不考虑立体异构。A．Y的结构有4种B．X、Z能形成戊酸丁酯，戊酸丁酯最多有16种结构C．与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物有4种D．与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种答案 C解析 丁基有4种结构：、，Y由丁基和溴原子结合而成，所以有4种结构，故A正确；戊酸丁酯中的戊酸，相当于丁基连接一个—COOH，所以有4种结构，而丁醇是丁基连接一个—OH，所以也有4种结构，因此戊酸丁酯最多有16种结构，故B正确；X为丁醇，其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚，有C—O—C—C—C、C—C—O—C—C和3种结构，故C错误；Z是戊酸，其同分异构体能发生水解的有机物属于酯类，HCOOC4H9有4种，CH3COOC3H7有2种，还有CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3，共9种，故D正确。13．满足下列条件的A(C6H8O4)有________种同分异构体(不考虑立体异构)。①1 mol A能与2 mol NaHCO3反应(不考虑一个C上连2个羧基的情况)②分子中无环状结构答案 12解析 根据有机物A的分子式可得不饱和度Ω＝3，根据信息①，有2个羧基(—COOH)，占有2个不饱和度，没有环状结构，所以应该有一个碳碳双键。有机物A相当于丁烯中的两个氢原子被两个—COOH取代，丁烯的结构简式：CH3CH==CHCH3、CH2==CHCH2CH3、CH2==C(CH3)2。两个羧基定一移一，可得A的同分异构体共有4＋6＋2＝12种。14．(1)(2022·西安中学高二检测)肉桂酸()的同分异构体有多种，能同时满足下列条件的共有________种。①苯环上有三个取代基；②分子中含有碳碳双键。(2)(2022·山东淄博调研)F()与苯甲醇反应生成酯，其符合下列条件的属于酯的同分异构体共有________种(不考虑立体异构)。①苯环上只有2个对位取代基；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢原子答案 (1)10 (2)9解析 (1)根据条件，其同分异构体中含有酚羟基、醛基和乙烯基，苯环上三个取代基不同，采用“定二移一”法分析，当醛基与乙烯基处于邻位时，羟基有4种位置，当醛基与乙烯基处于间位时，羟基也有4种位置，当醛基与乙烯基处于对位时，羟基有2种位置，因此，符合题目条件的同分异构体共有4＋4＋2＝10种。(2)F与苯甲醇反应生成酯的分子式为C11H14O2，它属于酯的同分异构体符合：①苯环上只有2个对位取代基，②能发生银镜反应，即含有甲酸酯基，③核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢原子，已知两取代基在对位上时，苯环上共有两种氢原子，其余5个C原子上每个C原子有一种氢原子，则两个取代基可以为—OOCH和—CH2CH2CH2CH3、—OOCH和—CH(CH3)CH2CH3、—CH2OOCH和—CH2CH2CH3、—CH2CH2OOCH和—CH2CH3、—CH(CH3)OOCH和—CH2CH3，—CH2CH2CH2OOCH和—CH3、—CH(CH3)CH2OOCH和—CH3、—CH(CH2CH3)OOCH和—CH3、—CH2CH(CH3)OOCH和—CH3，共有9种。15．(1)M()有多种同分异构体，写出任意一种同时满足下列条件的M的同分异构体的结构简式：________________________________________。①含有—NO2的芳香族化合物；②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基；③苯环上一氯代物有两种。(2)(2022·江苏镇江高二检测)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分子中含有苯环；②能发生水解反应，完全水解后得到三种有机产物，经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。(3)符合下列条件的的同分异构体共有__________种。①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上只有两个取代基；③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH。其中共有5种不同化学环境氢原子的是__________(写结构简式)。答案 (1)(或等，合理即可)(2)(3)6 解析 (1)的分子式为C9H10N2O4，其同分异构体满足条件：①含有—NO2的芳香族化合物，②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基，即含有甲酸酯基或结构，③苯环上一氯代物有两种，即苯环上有两个对位上的取代基或者含有四个不同的取代基，则M的同分异构体的结构简式可以为或等。(2)的一种同分异构体含有苯环，能发生水解反应，且完全水解后得到3种有机产物，则该物质中含有酯基和酰胺基；经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子，则含苯环的产物中，侧链上肯定有H原子，且应为2个相同取代基处于邻位，其结构简式为，该同分异构体的结构简式为。 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种反应现象或性质思考方向(有机物中可能含有的官能团)溴的四氯化碳溶液褪色碳碳双键、碳碳三键酸性高锰酸钾溶液褪色碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀酚羟基生成银镜或砖红色沉淀醛基或甲酸某酯或甲酸与钠反应产生H2羟基或羧基与碳酸氢钠反应产生CO2羧基只有2个氧原子且能发生水解反应(酯基)既能发生银镜反应又能水解，且只有2个氧原子甲酸某酯能发生催化氧化，产物能发生银镜反应伯醇(—CH2OH)不饱和度思考方向Ω＝11个双键或1个环Ω＝21个三键或2个双键或1个环和1个双键Ω＝33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，但甲酸酯可以选项有机物同分异构体数目A分子式为C5H123B分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色5C分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气4D分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应3
提升课4 限定条件下同分异构体的书写与判断[核心素养发展目标] 1.掌握官能团异构及其书写方法。2.掌握限定条件下同分异构体的书写。一、官能团异构及书写步骤1．常见的官能团异构(1)烯烃——环烷烃，通式：CnH2n(n≥3)。(2)炔烃——二烯烃，通式：CnH2n－2(n≥4)。(3)饱和一元醇——饱和一元醚，通式：CnH2n＋2O(n≥2)。(4)醛——酮、烯醇、环醚、环醇，通式：CnH2nO(n≥3)。(5)羧酸——酯、羟基醛、羟基酮，通式：CnH2nO2(n≥3)。(6)酚——芳香醇、芳香醚，通式：CnH2n－6O(n≥7)。(7)硝基烷——氨基酸，通式：CnH2n＋1NO2(n≥2)。2．官能团异构的书写步骤先确定物质类别，然后分类书写。书写时先写碳架异构，再写位置异构。例如：写出C5H12O的所有的同分异构体，满足C5H12O分子式的有机物可能是醇或醚。(1)若官能团为—OH时在3种碳骨架中，共有8个位置，8种结构(熟记—C5H11共有8种结构，可省去书写过程)。(2)若官能团为(醚键)时，可采用插键法。醚键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子，如：，，，共6种结构。所以分子式满足C5H12O的同分异构体共8＋6＝14种。(1)分子式为C5H10O2的有机物按官能团分类可能属于哪些类别？提示 羧酸、酯、羟基醛、羟基酮等。(2)C5H10O2的羧酸类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。提示 法一：C5H10O2可以看成C4H9—COOH，丁基有4种结构，故C5H10O2有4种同分异构体。法二：可以看成—COOH取代了C4H10中一个H的位置。先写碳架异构C—C—C—C、，再写位置异构、，共4种。(3)C5H10O2的酯类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。提示 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。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。故C5H10O2的酯类同分异构体共4＋2＋1＋2＝9种。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种答案 B解析 由于水解有乙醇生成，故Q是由戊酸与乙醇反应形成的酯，戊酸可表示为C4H9COOH，丁基有4种，则戊酸有4种，因此Q最多有4种。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种答案 C解析 分子式为C4H10O的醇的结构有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)3COH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH，共4种同分异构体；分子式为C4H6O2的链状结构羧酸的结构是CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH、CH2==C(CH3)COOH，共3种同分异构体，形成的酯共有3×4＝12种。二、限定条件下同分异构体的书写及判断1．常见的限制条件(1)以官能团特征反应为限制条件(2)以核磁共振氢谱为限制条件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。2．隐含的限制条件——有机物分子的不饱和度特别提醒 有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。3．限定条件下同分异构体的书写步骤第一步：依据限定条件，推测“碎片”(原子、基团)的结构；第二步：摘除“碎片”，构建碳骨架；第三步：按照思维的有序性组装“碎片”，完成书写。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溶液反应分析思路第一步：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)。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。1．分子式为C5H9ClO2，且能与NaHCO3溶液反应放出气体的有机物(不考虑立体异构)共有( )A．10种 B．11种 C．12种 D．13种答案 C解析 分析可知，符合要求的结构中含有一个羧基和一个氯原子，其余结构都是饱和的；所以符合要求的有机物可认为是丁烷中的两个氢原子，一个被羧基取代，一个被氯原子取代的产物，一共有12种结构。2．符合下列条件的A(C9H10O3)的同分异构体有____种。①A能与NaHCO3反应生成CO2气体且官能团与苯环直接相连②A与FeCl3溶液发生显色反应③苯环上有三个取代基答案 10解析 由分子式C9H10O3计算Ω＝5，由题意可知，苯环、羧基占Ω＝4＋1＝5，其余均为单键相连，苯环上有三个取代基，分别为—CH2CH3、—OH、—COOH，根据“定二移一”法，固定—CH2CH3和—OH，分别在苯环上有邻、间、对三种位置关系，移动—COOH，共有4＋4＋2＝10种同分异构体。3．写出同时满足下列条件的E()的一种同分异构体的结构简式：_______________。Ⅰ.核磁共振氢谱有4组峰；Ⅱ.能发生银镜反应和水解反应；Ⅲ.能与FeCl3溶液发生显色反应。答案 (或)解析 能发生银镜反应和水解反应，说明分子中含有酯基和醛基；能与FeCl3溶液发生显色反应，说明分子中含有酚羟基；又因为核磁共振氢谱有4组峰，所以应该是甲酸形成的酯，则可能的结构简式有或。题组一 同分异构体及其数目的判断1．某有机物的结构简式为，与其互为同分异构体的是( )A．B．C．D．答案 D解析 的分子式为C8H8O2。的分子式为C7H6O2，A错误；的分子式为C8H16O2，B错误；的分子式为C8H6O3，C错误；的分子式为C8H8O2，D正确。2．有机化合物9,10-二甲基菲的结构如图所示。其苯环上七氯代物的同分异构体有( )A．8种 B．5种 C．4种 D．3种答案 C解析 苯环上共有8个H原子，根据“互补法”知，其苯环上七氯代物的数目与一氯代物的数目相同，为4种。3．(2023·长沙调研)有机物X的结构简式是，则能用该结构简式表示的X的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )A．4种 B．6种 C．9种 D．10种答案 D解析 丙基有2种结构：—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2；—C3H6Cl的碳链为，氯原子可在1号、2号、3号碳上(与1号重复)，氯原子在1号碳上，苯环可在1号、2号或3号碳上，有3种结构；氯原子在2号碳上，苯环可在2号或3号碳上，有2种结构，总共5种，所以该有机物共有2×5＝10种。题组二 限定条件下同分异构体数目的判断4．分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有( )A．8种 B．7种 C．6种 D．5种答案 A解析 能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基；如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构；如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种；如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。5．下列有机物同分异构体数目(不考虑立体异构)判断错误的是( )答案 D解析 戊烷有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷与新戊烷，故A正确；能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明为戊烯，分别为1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-1-丁烯，共有5种，故B正确；能与Na反应生成H2，说明为醇类，C4H10O可写成C4H9OH，丁基有4种结构，共有4种醇，故C正确；能与NaHCO3反应说明为羧酸，C4H8O2可写成C3H7COOH，丙基有2种，故D错误。6．已知某有机物A的分子式为C4H8O3，又知A既可以与NaHCO3溶液反应，也可与钠反应，且等量的A与足量的NaHCO3、Na充分反应时生成气体的物质的量相等，则A的结构(不考虑立体异构)最多有( )A．4种 B．5种 C．6种 D．7种答案 B解析 有机物A分子式为C4H8O3，不饱和度为1，可以与NaHCO3溶液反应，说明有机物A分子中含有1个—COOH，等量的有机物A与足量的NaHCO3溶液、Na反应时产生的气体在相同条件下的体积比为1∶1，则分子内含1个—OH，从结构上看，该有机物可以看作C3H7—COOH中丙基中1个氢原子被一个羟基替代所得，丙基有2种，正丙基中有3种氢原子，故对应有3种同分异构体，异丙基中有2种氢原子，故对应有2种同分异构体，故该有机物的可能的结构有2＋3＝5种。7．与邻羟基苯甲酸()互为同分异构体且满足以下条件的有( )①含有苯环，②能够发生银镜反应A．3种 B．6种 C．9种 D．12种答案 C解析 与题给物质互为同分异构体且满足以下条件：①含有苯环，②能够发生银镜反应，说明含有醛基，则苯环上取代基可能为HCOO—和—OH，此时有3种同分异构体(邻、间、对)；取代基为2个—OH和1个—CHO时，2个羟基处于邻位时有2种结构，2个羟基处于间位时有3种结构，2个羟基处于对位时有1种结构，所以符合条件的同分异构体共有9种。8．分子式为C5H10O2的有机物A，有果香味，不能使紫色石蕊溶液变红，但可在酸性条件下水解生成有机物B和C，其中C能被催化氧化成醛，则A可能的结构(不考虑立体异构)共有( )A．1种 B．6种 C．18种 D．28种答案 B解析 分子式为C5H10O2的有机物A，有果香味，不能使紫色石蕊溶液变红，则不属于羧酸类，且酸性条件下可水解成有机物B和C，其中C能被催化氧化成醛，所以A属于饱和一元酸和饱和一元醇形成的酯。若为甲酸和丁醇酯化，丁醇有4种，其中能氧化为醛的醇有两种，则满足题意的酯有2种；若为乙酸和丙醇酯化，丙醇有2种，其中能氧化为醛的醇有1种，则这样的酯有1种；若为丙酸和乙醇酯化，乙醇只有1种能氧化为乙醛，丙酸有1种，这样的酯有1种；若为丁酸和甲醇酯化，甲醇只有1种，能氧化为甲醛，丁酸有2种，这样的酯有2种。故A可能的结构共有6种。9．关于下列有机化合物的说法(不考虑立体异构)正确的是( )A．的同分异构体中属于酯类且氯原子直接连接在苯环上的有19种B．分子式为C5H12O，能被催化氧化为醛的同分异构体有8种C．分子式为C7H8O的分子中有苯环的有机物共有4种D．分子式为C8H8O2，且能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的芳香族化合物共有5种答案 A解析 有多种同分异构体，如果苯环上有2个取代基，可以为—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3,2个取代基时有邻、间、对三种位置关系，所以共有9种结构，如果苯环有3个取代基，则为—Cl、—OOCH、—CH3，三个不同取代基有10种位置关系，故符合条件的同分异构体共有19种，故A正确；存在—CH2OH结构能被氧化为醛基，戊烷有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3和C(CH3)4共3种同分异构体，其中羟基取代一个氢原子变为—CH2OH的醇有4种，故分子式为C5H12O能被催化氧化为醛的同分异构体有4种，故B错误；C7H8O的不饱和度为4，有一个侧链时，可以是—OCH3或—CH2OH，有两个侧链时，为—OH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有5种，故C错误；C8H8O2的不饱和度为5，能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体，则含有一个羧基，有一个侧链时，可以是—CH2COOH，有两个侧链时，为—COOH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有4种，故D错误。10．下列有关同分异构体(不考虑立体异构)的说法正确的是( )A．分子式为C5H10O2的有机物中含有结构的同分异构体有12种B．2-氯丁烷(CH3CHClCH2CH3)与NaOH乙醇溶液共热，得到3种烯烃C．有机物的同分异构体中，属于酯且苯环上有2个取代基的同分异构体有2种D．甲醇在铜催化和加热条件下生成的产物不存在同分异构体答案 D解析 A项，含可能为酸，也可能为酯，酸有4种，酯有9种，共13种；B项，应该得到2种烯烃；C项，属于酯且苯环上有2个取代基的为(邻、间、对)，共3种；D项，CH3OH催化氧化的产物为HCHO，无同分异构体。11．2-异丙基苯酚易溶于苯、醚、醇，有毒，可用于制备氨基甲酸酯类杀虫剂的中间体。则该有机物的同分异构体中，苯环上有2个取代基且属于醇(不考虑立体异构)的有( )A．6种 B．9种C．12种 D．15种答案 B解析 苯环上有2个取代基，且为醇，则苯环上的取代基有3种情况：①—CH2OH和—CH2CH3；②—CH3和—CH2CH2OH；③—CH3和—CHOHCH3。结合苯环上有“邻、间、对”3种结构，符合条件的该有机物的同分异构体有3×3＝9种。12．由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示，下列说法不正确的是( )备注：同分异构体不考虑立体异构。A．Y的结构有4种B．X、Z能形成戊酸丁酯，戊酸丁酯最多有16种结构C．与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物有4种D．与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种答案 C解析 丁基有4种结构：、，Y由丁基和溴原子结合而成，所以有4种结构，故A正确；戊酸丁酯中的戊酸，相当于丁基连接一个—COOH，所以有4种结构，而丁醇是丁基连接一个—OH，所以也有4种结构，因此戊酸丁酯最多有16种结构，故B正确；X为丁醇，其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚，有C—O—C—C—C、C—C—O—C—C和3种结构，故C错误；Z是戊酸，其同分异构体能发生水解的有机物属于酯类，HCOOC4H9有4种，CH3COOC3H7有2种，还有CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3，共9种，故D正确。13．满足下列条件的A(C6H8O4)有________种同分异构体(不考虑立体异构)。①1 mol A能与2 mol NaHCO3反应(不考虑一个C上连2个羧基的情况)②分子中无环状结构答案 12解析 根据有机物A的分子式可得不饱和度Ω＝3，根据信息①，有2个羧基(—COOH)，占有2个不饱和度，没有环状结构，所以应该有一个碳碳双键。有机物A相当于丁烯中的两个氢原子被两个—COOH取代，丁烯的结构简式：CH3CH==CHCH3、CH2==CHCH2CH3、CH2==C(CH3)2。两个羧基定一移一，可得A的同分异构体共有4＋6＋2＝12种。14．(1)(2022·西安中学高二检测)肉桂酸()的同分异构体有多种，能同时满足下列条件的共有________种。①苯环上有三个取代基；②分子中含有碳碳双键。(2)(2022·山东淄博调研)F()与苯甲醇反应生成酯，其符合下列条件的属于酯的同分异构体共有________种(不考虑立体异构)。①苯环上只有2个对位取代基；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢原子答案 (1)10 (2)9解析 (1)根据条件，其同分异构体中含有酚羟基、醛基和乙烯基，苯环上三个取代基不同，采用“定二移一”法分析，当醛基与乙烯基处于邻位时，羟基有4种位置，当醛基与乙烯基处于间位时，羟基也有4种位置，当醛基与乙烯基处于对位时，羟基有2种位置，因此，符合题目条件的同分异构体共有4＋4＋2＝10种。(2)F与苯甲醇反应生成酯的分子式为C11H14O2，它属于酯的同分异构体符合：①苯环上只有2个对位取代基，②能发生银镜反应，即含有甲酸酯基，③核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢原子，已知两取代基在对位上时，苯环上共有两种氢原子，其余5个C原子上每个C原子有一种氢原子，则两个取代基可以为—OOCH和—CH2CH2CH2CH3、—OOCH和—CH(CH3)CH2CH3、—CH2OOCH和—CH2CH2CH3、—CH2CH2OOCH和—CH2CH3、—CH(CH3)OOCH和—CH2CH3，—CH2CH2CH2OOCH和—CH3、—CH(CH3)CH2OOCH和—CH3、—CH(CH2CH3)OOCH和—CH3、—CH2CH(CH3)OOCH和—CH3，共有9种。15．(1)M()有多种同分异构体，写出任意一种同时满足下列条件的M的同分异构体的结构简式：________________________________________。①含有—NO2的芳香族化合物；②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基；③苯环上一氯代物有两种。(2)(2022·江苏镇江高二检测)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分子中含有苯环；②能发生水解反应，完全水解后得到三种有机产物，经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。(3)符合下列条件的的同分异构体共有__________种。①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上只有两个取代基；③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH。其中共有5种不同化学环境氢原子的是__________(写结构简式)。答案 (1)(或等，合理即可)(2)(3)6 解析 (1)的分子式为C9H10N2O4，其同分异构体满足条件：①含有—NO2的芳香族化合物，②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基，即含有甲酸酯基或结构，③苯环上一氯代物有两种，即苯环上有两个对位上的取代基或者含有四个不同的取代基，则M的同分异构体的结构简式可以为或等。(2)的一种同分异构体含有苯环，能发生水解反应，且完全水解后得到3种有机产物，则该物质中含有酯基和酰胺基；经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子，则含苯环的产物中，侧链上肯定有H原子，且应为2个相同取代基处于邻位，其结构简式为，该同分异构体的结构简式为。 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种反应现象或性质思考方向(有机物中可能含有的官能团)溴的四氯化碳溶液褪色碳碳双键、碳碳三键酸性高锰酸钾溶液褪色碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀酚羟基生成银镜或砖红色沉淀醛基或甲酸某酯或甲酸与钠反应产生H2羟基或羧基与碳酸氢钠反应产生CO2羧基只有2个氧原子且能发生水解反应(酯基)既能发生银镜反应又能水解，且只有2个氧原子甲酸某酯能发生催化氧化，产物能发生银镜反应伯醇(—CH2OH)不饱和度思考方向Ω＝11个双键或1个环Ω＝21个三键或2个双键或1个环和1个双键Ω＝33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，但甲酸酯可以选项有机物同分异构体数目A分子式为C5H123B分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色5C分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气4D分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应3
相关资料
更多
