高二化学第一章认识有机化合物(人教版选修5)：重难点六同分异构现象和同分异构体含解析

【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：
(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。