高中化学第一章认识有机化合物重难点六同分异构现象和同分异构体(含解析)新人教版选修5

重难点六同分异构现象和同分异构体
【要点解读】
一、同分异构现象与同分异构体
1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式但不同结构的现象．
2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体．
3)异构类型：
(1)碳链异构(如丁烷与异丁烷)
(2)官能团异构(如乙醇和甲醚)
常见的官能团异构：
组成通式可能的类别典型实例
C n H2n 烯烃、环烷
烃CH
2=CHCH3与
C n H2n-2炔烃、二烯
烃
CH≡C-CH2CH3与CH2=CHCH=CH2
C n H2n+2O 饱和一元
醇、醚
C2H5OH与CH3OCH3
C n H2n O 醛、酮、烯
醇、环
醚、环
醇
CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH=CHCH2OH与
C n H2n O2羧酸、酯、
羟基醛
CH3COOH、HCOOCH3与HO-CH3-CHO
C n H2n-6O 酚、芳香
醇、芳
香醚
C n H2n+1NO2硝基烷、氨
基酸
CH3CH2-NO2与H2NCH2-COOH
C n(H2O)m单糖或二糖葡萄糖与果糖(C6H12O6)、蔗糖与麦芽糖(C12H22O11)
(3)位置异构(如1-丁烯和2-丁烯)
4)同分异构体的书写规律：
书写时，要尽量把主链写直，不要写得扭七歪八的，以免干扰自己的视觉；思维一定要有序，可按下列顺序考虑：
①主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列邻、间、对．
②按照碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写，也可按官能团异构→碳链异构
→位置异构的顺序书写，不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写．(烯烃要注意“顺反异构”是否写的信息啊)
③若遇到苯环上有三个取代基时，可先定两个的位置关系是邻或间或对，然后再对第
三个取代基依次进行定位，同时要注意哪些是与前面重复的．
5)同分异构体数目的判断方法：
(1)记忆法：记住已掌握的常见的异构体数．例如：
①凡只含一个碳原子的分子均无异构；
②丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2种；
③戊烷、戊炔有3种；
④丁基、丁烯(包括顺反异构)、C8H10(芳烃)有4种；
⑤己烷、C7H8O(含苯环)有5种；
⑥C8H8O2的芳香酯有6种；
⑦戊基、C9H12(芳烃)有8种．
(2)基元法例如：丁基有4种，丁醇、戊醛、戊酸都有4种
(3)替代法例如：二氯苯C6H4C l2有3种，四氯苯也为3种(将H替代Cl)；又如：CH4的
一氯代物只有一种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种．【称互补规律】
(4)对称法(又称等效氢法) 等效氢法的判断可按下列三点进行：
①同一碳原子上的氢原子是等效的；
②同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的；
③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时，物与像的关系)。

【重难点指数】★★★
【重难点考向一】根据性质判断同分异构体
【例1】分子式为C5H10O3的有机物与NaHCO3溶液反应时，生成C5H9O3Na；而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2．则该有机物的同分异构体有( )种(不考虑立体异构)
A．10 B．11 C．12 D．13
【答案】C
【解析】有机物分子式为C5H10O3，等量的有机物与NaHCO3溶液反应时，生成C5H9O3Na；而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2，说明有机物分子中含有1个-COOH、1个-OH，该有机物可以看作，C4H10中2个H原子，分别被-COOH、-OH代替，若C4H10为正丁烷：CH3CH2CH2CH3，2个H 原子分别被-COOH、-OH代替，都取代同一碳原子上2个H原子，有2种，取代不同C原子的2个H原子，有6种，相应的同分异构体有8种；若C4H10为异丁烷：CH3CH(CH3)CH3，2个H原子分别被-COOH、-OH代替，都取代同一碳原子上2个H原子，有1种，取代不同C原子的2个H原子，有3种，相应的同分异构体有4种；故该有机物的可能的结构有8+4=12种，故选C。

【重难点点睛】考查同分异构体的书写，判断有机物含有的官能团是关键，有机物分子式为C5H10O3，等量的有机物与NaHCO3溶液反应时，生成C5H9O3Na；而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2，说明有机物分子中含有1个-COOH、1个-OH，该有机物可以看作，C4H10中2个H 原子，分别被-COOH、-OH代替，结合C4H10的同分异构体判断。

【重难点考向二】取代产物的种类
【例2】有机物的一氯代物可能的结构有(不考虑立体异构)( )
A．6种 B．8种 C．11种 D．15种
【名师点睛】考查同分异构体的书写，解题关键要搞清取代基的异构体及等效H原子判断，先
根据支链异构判断的同分异构体，然后根据等效H原子判断，有几种H原子，一氯代产物有几种同分异构体。

【重难点考向三】空间异构
【例3】已知乙烯分子是平面结构，因此1，2二氯乙烯可以形成两种不同的空间异构体．下列各物质中，能形成类似上述两种空间异构体的是( )
A．1-丁烯 B．丙烯 C．2-甲基-2-丁烯 D．2-氯-2-丁烯
【答案】D
【名师点睛】考查有机物的同分异构体，注意把握顺反异构的结构要求，1，2-二氯乙烯可以形成顺反异构，具有顺反异构体的有机物中C=C应连接不同的原子或原子团。

【重难点考向四】有条件的同分异构体
【例4】芳香族化合物A的分子式为C7H6O2，那么包括A在内，属于芳香族化合物的同分异构体的数目为( )
A．5种 B．4种 C．3种 D．2种
【答案】A
【解析】芳香族化合物A的分子式为C7H6O2，说明分子中含有苯环，同碳原子数的一元酸、一元酯、羟基醛为同分异构体，所以判断苯甲酸的同分异构体有甲酸苯酚酯、邻羟基醛、间羟基醛、对羟基醛，存在的同分异构体包含苯甲酸共5种同分异构体；故选A。

【名师点睛】考查同分异构体的书写方法和类别判断，芳香族化合物A的分子式为C7H6O2，说明分子中含有苯环，同碳原子数的一元酸和一元酯为同分异构体，据此分析判断。

【趁热打铁】
1．某单官能团有机化合物，只含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为58，完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O．它可能的结构共有(不考虑立体异构)( )
A．4种 B．5种 C．6种 D．7种
【答案】B
【解析】由完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O，不妨设有机化合物为C n H2n O x，若只有1个
氧原子，58-16=42，剩下的为碳和氢，14n=42，则碳只能为3个，即为C3H6O，1个不饱和度．若有2个O，那么58-32=26，14n=26，n不可能为分数，则不可能为2个氧原子，所以分子式为C3H6O，再根据官能团异构、碳链异构确定同分异构体的种类：醛一种，酮一种，烯醇一种，三元含氧杂环，三元碳环一种，四元杂环一种，共6种，而由题意可知有机物为单官能团，烯醇应舍去，故选B。

【名师点睛】考查同分异构体的确定，分子式的确定是解题的关键根据题意，可先解得分子式．设为C n H2n O x，若只有1个氧原子，58-16=42，剩下的为碳和氢，14n=42，则碳只能为3个，即为C3H6O，1个不饱和度．若有2个O，那么58-32=26，14n=26，n不可能为分数，则不可能为2个氧原子，再根据官能团异构、碳链异构确定同分异构体的种类。

2．有机物甲分子式为C11H14O2，在酸性条件下水解生成乙和丙，丙遇FeCl3溶液显紫色，丙的相对分子质量比乙大20，甲的结构有( )
A．6种 B．4种 C．3种 D．8种
【答案】A
【名师点睛】考查有机物同分异构体的判断，C11H14O2的不饱和= =5，在酸性条件下水解生成乙和丙，丙遇FeCl3溶液显紫色，说明丙分子中含有酚羟基．则甲含有1个苯环、1个酯基，且为羧酸与酚形成的酯，设乙的相对分子质量是x，则x+x+20=178+18，解得x=88，所以乙是丁酸，丙是甲基苯酚(包括邻、间、对)，丁酸有2种，结合组合计算判断。

3．下列有关同分异构体数目的叙述错误的是( )
A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物最多有6种
B．分子式为C7H8O，且属于芳香族化合物的同分异构体只有4种
C．丙烷的一氯代物有2种，丙烷的二氯代物有4种
D．联苯()的一氯代物有3种，二氯代物有12种
【答案】B
【解析】A．含有3个碳原子的烷基为丙基、异丙基两种，甲苯苯环上有3种氢原子，分别处于甲基的邻、间、对位位置上，所以甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，同分异构体最多有3×2=6种，故A正确；B．分子式为C7H8O，且属于芳香族化合
物，由分子式可知含有1个苯环，若侧链有1个，则侧链为-OCH3或-CH2OH，同分异构有2种；若侧链有2个，则侧链为-CH3和-OH，存在邻、间、对三种，故符合条件的同分异构体为5种，故B错误；C．丙烷分子周由2种氢原子，其一氯代物有2种；丙烷的二氯代物，若取代相同的碳原子的氢原子，有1，1-二氯丙烷，2，2-二氯丙烷两种，若取代不同碳原子上的氢原子，有1，2-二氯丙烷、1，3-二氯丙烷两种，故丙烷的二氯代物有4种，故C正确；D．联苯()的分子中含有3中氢原子，其一氯代物有3种；联苯
()二氯代物，若取代同一苯环上的氢原子，可以发生在如图所示的取代位置，1、2(与4、5相同)号位置，1、3(与3、5相同)号位置，1、4(与2、5相同)号位置，1、5号位置，2、3(与3、4相同)号位置，2、4号位置，有6种；若取代不同苯环上的氢原子，有如图所示的6种
，故其二氯代物有12种，故D正确；故选B。

4．分子式为C8H10的芳香烃，其一氯代物不可能有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
【名师点睛】分子式为C8H10的芳香烃，分子中含有1个苯环，其不饱和度==4，故侧链为烷基，
若有1个侧链，为-CH2-CH3；若有2个侧链，为-CH3，有邻、间、对三种，分子中有几种等效氢原子，
就有几种一氯代物，据此解答。

5．在C4H11N中，N原子以三个单键与其他原子相连接，它具有的同分异构体的数目为( ) A．6 B．7 C．8 D．9
【答案】C
【名师点睛】考查同分异构体的判断，原子的连接方式是解题关键，根据该有机物中C、N、H 原子之间都是以单键相连，以氮原子为中心，氮原子连一个甲基、一个甲基和一个乙基；
氮原子连一个氢原子、一个甲基和一个丙基；氮原子连两个氢原子和一个丁基。