2018版高中化学选修五导学案：第一章 认识有机化合物

第2课时有机化合物的同分异构体
[目标定位]理解有机化合物同分异构现象的内涵,学会同分异构体的书写方法,能判断有机物的同分异构体。

一有机化合物的同分异构现象
1.化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构的现象,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。

它是有机化合物种类繁多的重要原因之一。

同分异构体之间的转化是化学变化。

同分异构体的特点是分子式相同,结构不同,性质不同。

2.C5H12的同分异构体有三种,它们的结构简式分别是CH3CH2CH2CH2CH3、
、；这三种同分异构体在结构上的主要不同点是碳链骨架不同。

3.现有两种有机物CH3CH2CH2OH与,它们共同的类别是醇,结构上的相同点是官能团同为—OH,结构上的不同点是官能团的位置不同,二者互为同分异构体。

4.有下列两种有机物：
,回答下列问题：
H6O2,类别是羧酸,官能团是。

(1)有机物①的分子式是C
(2)有机物②的分子式是C3H6O2,类别是酯,官能团是。

(3)①与②是(填“是”或“不是”)同分异构体。

同分异构体的类别
(1)碳链异构
由于碳链骨架不同,产生的异构现象。

如：CH3CH2CH2CH3与。

(2)位置异构
由于官能团在碳链中位置不同而产生的同分异构现象。

如：CH3CH2CH===CH2与CH3—CH===CH—CH3。

(3)官能团异构
分子式相同,但具有不同的官能团而产生的同分异构现象,如：CH3CH2OH与CH3—O—CH3。

1.下列各组有机物属于同分异构体的是()
A.CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH3
B.
C.CH3CH2OH、CH3CH2CH2CH2OH
D.CH3CH2Cl、CH3CH2CH2F
答案 B
解析同分异构体的判断要抓住两个核心：①分子式相同,②结构不同。

A项,两种物质结构相似,但碳原子数不同,即分子式不同,故不属于同分异构体；B项,两种物质碳原子数相同,都含有
,但所处位置不同,即分子式相同,结构不同,是同分异构体；C项,两种物质都含—OH,但碳原子数不同,故不是同分异构体；D项,两种物质所含元素不同,一定不是同分异构体。

2.下列各组物质中,互为同分异构体的是()
答案 B
解析从分子式上看,A项和C项中的物质分子式不同,不是同分异构体,B项和C项中的物质分子式相同,但是D项中两种物质结构相同,属于同种物质,B项中两种物质分子式相同,但结构不同,二者互为同分异构体。

二同分异构体的书写方法和数目判断
1.烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。

由于烷烃只存在碳链异构,一般可采用“降碳对称法”进行书写,以C6H14为例说明：
(1)确定碳链
①先写直链：C—C—C—C—C—C。

②再减少一个碳原子,将其作为支链并移动位置：
、。

③减少2个碳原子,将其作为一个或两个支链并移动位置：、。

从主链上取下来的碳原子数,不能多于主链所剩部分。

(2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键,补写各碳原子所结合的氢原子数。

(3)C6H14共有5种同分异构体。

2.分子式为C5H10的烯烃同分异构体中：
(1)可能的碳链结构有2种。

(2)具有直链结构的同分异构体有2种。

(3)含有支链结构的同分异构体有3种。

3.分子式为C5H12O的醇的同分异构体中：
(1)可能的碳链结构有3种。

(2)具有直链结构的同分异构体有3种。

(3)含有一个支链结构的同分异构体有4种。

(4)含有两个支链结构的同分异构体有1种。

同分异构体的书写方法
(1)有机物同分异构体的书写方法 ①烷烃(降碳对称法)⎩⎪⎨⎪⎧
主链由长到短支链由整到散
位置由心到边
排布由邻、对到间
②烯烃(插入法)⎩⎪⎨⎪
⎧
先写出可能的碳链形式(碳骨架)再将官能团(双键)插入碳链中
(此法也可适用于炔烃、酯等)
③醇(取代法)⎩
⎪⎨⎪⎧
先碳链异构：写出可能的碳链
后位置异构：移动官能团(—OH )的位置
(2)同分异构体的书写顺序
①首先考虑官能团异构,符合同一分子式可能有哪几类不同的有机物,确定先写哪一类有机物。

②在确定另一类具有相同官能团有机物的同分异构体时,应先考虑碳链异构。

③在同一官能团的基础上,再考虑位置异构。

3.分子式为C 4H 8Cl 2的有机物共有(不含立体异构)( ) A.7种 B.8种 C.9种 D.10种 答案 C
解析 由有机物的分子式可知,该分子有两种碳架结构C —C —C —C 和,结合定一
移二：
①有如下几种结构：
共有9种结构。

4.分子式为C7H16的烷烃中,含有3个甲基的同分异构体有()
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
答案 B
解析它们是、。

1.下列各组物质不属于同分异构体的是()
答案 D
解析A、B、C三个选项中二者的分子式相同、结构不同,是同分异构体；而D项中前者
的分子式为C4H6O2,后者HCOOCH2CH2CH3的分子式为C4H8O2,不属于同分异构体。

2.下列烷烃在光照条件下与Cl2反应,只生成一种一氯代物的是()
答案 C
解析要判断一氯代物的种数,需对烃中不同化学环境氢原子的种数进行分析：A项,
,其一氯代物有2种；B项,,其一氯代物有2种；C项,
,其一氯代物有1种；D项,,其一氯代物有4种。

3.分子式为C10H14的单取代芳烃,其可能的结构有()
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
答案 C
解析分子式为C10H14的单取代芳烃的结构应是苯环与—C4H9相连接,即,—C4H9有四种同分异构体,则的同分异构体共有4种。

4.四联苯的一氯代物有()
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种
答案 C
解析根据四联苯的结构可知,的分子结构呈现对称性,则四联苯分子中有5种不同化学环境的氢原子,所以一氯代物也有5种。

5.已知下列有机物：
⑦CH2===CH—CH===CH2和CH2—CH3—C===CH
(1)其中属于同分异构体的是________________。

(2)其中属于碳链异构体的是________________。

(3)其中属于官能团位置异构的是________________。

(4)其中属于官能团类型异构的是________________。

(5)其中属于同一种物质的是________________。

答案(1)①②③④⑥⑦(2)①(3)②(4)③④⑥⑦
(5)⑤
解析解答此题的方法是先写出各物质的分子式,若分子式相同,再判断分子中含有的官能团
是否相同,进一步再确定官能团的位置,最终对两种物质的关系做出判断。

40分钟课时作业
[基础过关]
1.下列有机化合物中属于同分异构体的正确组合是()
①CH3CH2CH2CH2CH3②CH3CH2CH2CH2CH2CH3
A.①和③
B.②③⑤
C.①和②
D.③和④
答案 B
解析根据同分异构体的特点：分子式相同,结构不同,首先找出具有相同碳原子数的有机物；
①④都有5个碳原子,②③⑤都有6个碳原子,然后再看其结构,都是烷烃,且结构不同,所以①④互为同分异构体,②③⑤互为同分异构体。

2.甲、乙两种有机物的球棍模型如下：
下列有关二者的描述中正确的是()
A.甲、乙为同一物质
B.甲、乙互为同分异构体
C.甲、乙一氯取代物的数目不同
D.甲、乙分子中含有的共价键数目不同
答案 B
解析由甲、乙的球棍模型知,甲、乙的分子式相同,空间构型不同,互为同分异构体。

甲和乙都有2种不同的氢原子,一氯取代物都有2种。

两物质所含共价键的数目相同。

3.下列分子式表示的物质,没有同分异构体的是()
A.C3H7Cl
B.C4H10
C.CH2Cl2
D.C2H6O
答案 C
解析A项—C3H7烃基有两种结构：—CH2CH2CH3和,故A有两种结构；B项为
丁烷,有两种结构：CH3CH2CH2CH3和；C项为二氯甲烷,它的分子构型是四面体结构,无同分异构体；D项C2H6O的结构有两种：CH3CH2OH和CH3—O —CH3。

4.已知C4H9Cl有四种同分异构体,则分子式为C5H10O的醛的种类有()
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种
答案 B
解析分子式为C5H10O的醛可以看作C4H9—CHO,由于C4H9Cl有四种同分异构体,用—CHO 取代—Cl,得四种C4H9—CHO的同分异构体,所以分子式为C5H10O的醛有四种。

5.有机物的一元取代产物有()
A.8种
B.6种
C.4种
D.3种
答案 C
解析是对称分子,所以要确定其一元取代产物的种类,看其一半位置的种类即可。

有4种不同位置的H原子,所以该有机物的一元取代产物就有4种。

6.下列化合物的同分异构体数目为7种的是(不考虑立体异构)()
A.己烷
B.丁烯
C.丁醇
D.一氯戊烷
答案 C
解析A项,己烷的同分异构体的数目为5种,错误；B项,丁烯的同分异构体的数目为烯烃3种、环烷烃2种,共5种,错误；C项,丁醇的同分异构体的数目为醇类4种、醚类3种,共7种,正确；D项,一氯戊烷的同分异构体的数目为8种,错误。

7.某烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是,该烯烃可能的结构有()
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种
答案 B
解析采用逆推法,以该饱和烃的碳链为基础,在不同的相邻碳原子之间去掉2个氢原子得到烯烃,只能得两种：
8.碳原子数不超过10的所有烷烃中,一氯代物只有一种的烷烃共有()
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
答案 C
解析当一氯代物只有一种时,在烃中各碳原子的性质应相同,1个碳时CH4，2个碳时
CH3—CH3，5个碳时(新戊烷),8个碳时(2,2,3,3-四甲基丁烷)。

当这些烷烃与1个Cl原子发生取代反应时,产物都是一种,即共有4种烃。

9.—NO2取代二甲苯苯环上的氢原子,可得到的同分异构体的数目共有()
A.4种
B.5种
C.6种
D.7种
答案 C
解析二甲苯的同分异构体有3种,再分别确定其苯环上的一硝基取代物可得到的同分异构体的数目共6种,它们分别是
10.与互为同分异构体的芳香族化合物最多有()
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种
答案 C
解析此有机物分子式为C7H8O,芳香族化合物必含苯环,余下部分可构成1个取代基—CH2OH
或—OCH3,也可构成两个取代基—CH3和—OH,故可能结构有如下5种：
[能力提升]
11.烷基取代苯可以被KMnO4的酸性溶液氧化成,但若烷基—R中直接与苯
环连接的碳原子上没有C—H键,则不容易被氧化得到,现有分子式为C11H16的一烷基取代苯,已知它可以被氧化的异构体有7种,其中的3种是。

请写出其他四种的结构简式：__________________、_____________________________________________________、_________________________、____________________________________________________。

答案
解析从题意可知,该苯的同系物的各同分异构体的苯环上都只有一个侧链,在写其同分异构体时,可以把苯环看作是C5H12的一个取代基,这样只要写出—C5H11的7种同分异构体,此题即可解决。

12.戊烷共有3种同分异构体,戊烷分子中的一个氢原子分别被—Cl、—OH、—COOH取代后得到卤代烃、醇、羧酸。

(1)下列是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式：
这些结构中出现重复的是________(用序号表示)。

(2)某化合物A的化学式为C5H11Cl,分析数据表明,分子中有两个CH2,两个—CH3,一个
和一个—Cl,它的可能结构只有四种,请写出这四种可能的结构简式：________________、________________、________________、________________。

(3)分子式为C5H12O且可以与金属钠反应放出H2的有机物有(不考虑立体异构)________(填字母)。

A.5种
B.6种
C.7种
D.8种
(4)用—COOH取代C5H12分子中的1个H原子得到分子式为C6H12O2的羧酸,该物质的同分异构体有____种。

答案(1)②③④
(3)D(4)8
解析(1)②③④的最长碳链均有4个碳原子,有一个—CH3均连在离端点第2个碳原子上,为同一物质。

(2)方法一：等效氢法
首先写出C5H12的碳链异构：。

然后找出每种碳链异构的等效氢(用字母a、b……表示)。

最后选出符合条件的同分异构体,有,
方法二：插入法
根据题意,可构造出分子骨架,该骨架左右对称。

把2个—CH2—合并为—CH2—CH2—分别插入①、③位得2种分子,把2个—CH2—分别插入①②位、①③位,得2种分子。

共4种结构。

方法三：组合法
根据各原子团的结构特点将原子团分类：—CH3、—Cl只能处在链端,而、—CH2—位于分子结构的中间。

可先将与两个—CH2—结合可形成
与两种结构,每两种结构剩余的三个键与2个—CH3和一个—Cl结合,分别有两种情况。

(3)能与金属钠反应放出H2,说明结构中含有—OH。

将C5H12O写成C5H11OH,先写出C5H12的碳链异构,再写—OH的位置异构。

所以分子式为C5H12O的醇共有8种。

(4)用—COOH替换C5H12中的—H,即C5H11—COOH,C5H11—COOH与C5H11—OH的同分异构体数目相等,因此C6H12O2的同分异构体共有8种。

13.“立方烷”是人工合成的一种烃,其分子为正方体结构,其碳骨架结构如图所示：
(1)写出立方烷的分子式__________。

(2)立方烷的二氯代物有____________种同分异构体。

(3)已知化合物A(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________(填字母)。

A.3
B.4
C.5
D.6
答案(1)C8H8(2)3(3)B
解析立方烷的8个顶点上各有一个“CH”,故其分子式为C8H8；立方烷的二氯代物有3种,分别为,,；化合物A的二氯代物在面对角线上有2种同分异构体。

14.结构简式为的有机物有多种同分异构体,而含有酯基的一取代
苯的结构的同分异构体有6种,其中两种的结构简式是和。

请写出另外4种同分异构体的结构简式：__________、________、________、________。

答案
解析先写出①和
②对应的不同碳骨架。

①对应碳骨架结构有：
②对应碳骨架结构有：
1种,排除题干中的两种(d、e),可以得出答案。