高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題13同系物與同分異構(gòu)體

1、專(zhuān)題十三：同系物及同分異構(gòu)體專(zhuān)題十三：同系物及同分異構(gòu)體 【專(zhuān)題目標(biāo)】 1 了解有機(jī)化合物數(shù)目眾多和異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在的本質(zhì)原因， 碳原子彼此連接的可能 形式； 2 理解同系列及同分異構(gòu)的概念； 3 能夠識(shí)別結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中各原子的連接次序和方式； 4 能夠辨認(rèn)同系物和列舉異構(gòu)體。 【知識(shí)規(guī)律總結(jié)】 一、 同系物的判斷規(guī)律 1 一差（分子組成差一個(gè)或若干個(gè)CH2） 2 二同（同通式，同結(jié)構(gòu)） 3 三注意 （1）必為同一類(lèi)物質(zhì) （2）結(jié)構(gòu)相似（有相似的原子連接方式或相同的官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)目） （3）同系物間物理性質(zhì)不同化學(xué)性質(zhì)相同 因此，具有相同通式的有機(jī)物除烷烴外都不能確定是不是同系物。 二 、同分異構(gòu)

2、體的種類(lèi) 1 碳鏈異構(gòu) 2 位置異構(gòu) 3 官能團(tuán)異構(gòu)（類(lèi)別異構(gòu)） （詳見(jiàn)下表） 組成通式可能的類(lèi)別典型實(shí)例 CH2=CHCHH2CCH2 CnH2n烯烴 環(huán)烷烴 CH2 CnH2n-2 CnH2n+2O CnH2nO CnH2nO2 CnH2n-6O CnH2n+1NO2 Cn(H2O)m 炔烴 二烯烴 環(huán)烯烴 醇 醚 醛 酮 烯醇 環(huán)醇 環(huán)醚 羧酸 酯 羥基醛 羥基酮 酚 芳香醇 芳香醚 硝基烷烴 氨基酸 單糖或二糖 CH= CCH2CH3CH2=CHCH=CH2 C2H5OHCH3OCH3 CH3CH2CHOCH3COCH3CH=CHCH2OH CH3CH CH2CH2 CH OH OCH

3、2 CH3COOHHCOOCH3HOCH2CHO H3CC6H4OHC6H5CH2OHC6H5OCH3 CH3CH2NO2H2NCH2COOH 葡萄糖與果糖（C6H12O6） 蔗糖與麥芽糖（C12H22O11） 三 、同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)規(guī)律 1 主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由大到小，位置由心到邊，排列由對(duì)到鄰到間 2 按照碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)的順序書(shū)寫(xiě)， 也可按照官能團(tuán)異構(gòu)碳 鏈異構(gòu)位置異構(gòu)的順序書(shū)寫(xiě)，不管按照那種方法書(shū)寫(xiě)都必須防止漏寫(xiě)和從寫(xiě) 四 、分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法 1 記憶法記住已掌握的常見(jiàn)的異構(gòu)體數(shù)。例如： （1）凡只含一個(gè)碳原子的分子均無(wú)異構(gòu)，甲烷、乙烷、 新戊烷（看作 CH4 的四甲基

4、取代物） 、 2,2,3,3四甲基丁烷 （看作乙烷的六甲基取代物） 、 苯、 環(huán)己烷、 乙炔、 乙烯等分子一鹵代物只有一種; （2）丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2 種； （3）戊烷、丁烯、戊炔有 3 種； （4）丁基 C8H10有 4 種； （5）己烷、C7H8O（含苯環(huán)）有 5 種； （6）戊基、C9H12有 8 種； 2 基元法例如：丁基有 4 種，丁醇、丁醛都有 4 種； 3 替元法例如：C6H4Cl2有 3 種,C6H2Cl4有 3 種(將 H 替代 Cl)； 4 對(duì)稱(chēng)法（又稱(chēng)等效氫法） 判斷方法如下： （1）同一 C 原子上的氫原子是等效 （2）同一 C 原子所連甲基上的氫原子是等效氯

5、（3）處于鏡面對(duì)稱(chēng)位置上的氫原子是等效 【經(jīng)典題型】 題型一：確定異構(gòu)體的數(shù)目 例 1某烴的一種同分異構(gòu)只能生成1 種一氯代物，該烴的分子式可以是（） AC3H8BC4H10CC5H12DC6H14 解析：分析 C3H8、C4H10、C6H14各種結(jié)構(gòu)，生成的一氯代物不只1 種。從 CH4、 C2H6 的一氯代物只有 1 種，得出正確答案為C。 題型二：列舉同分異構(gòu)的結(jié)構(gòu) 例 2液晶是一種新型材料。MBBA 是一種研究得較多的液晶化合物。它可以看作是 由醛 A 和胺 B 去水縮合的產(chǎn)物。 CH3OCH=NCH2CH2CH2CH3（MBBA） CH3OCHOH2 NCH2CH2CH2CH3 醛

6、A胺 （1）位上有C4H9 的苯胺可能有 4 種異構(gòu)體 ，它們是： CH3CH2CH2CH2NH2、 （CH3）、； 2CHCH2 NH2、 （2） 醛 A 的異構(gòu)體甚多，其中屬于酯類(lèi)化合物且結(jié)構(gòu)式中有苯環(huán)的異構(gòu)體就 有 6 種， 它們是COOCH3、 OCOCH3、 HCOOCH3、 、。 （全國(guó)高考題） 解析 ： （1）無(wú)類(lèi)別異構(gòu)、位置異構(gòu)之慮，只有C4H9的碳架異構(gòu)； （2）題中有兩個(gè)條件：屬于酯類(lèi)化合物且結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)，不涉及類(lèi)別異構(gòu)。 通過(guò)有序的思維來(lái)列舉同分異構(gòu)體可以確保快速、準(zhǔn)確?？梢园搭?lèi)別異構(gòu)到碳鏈 異構(gòu)再到官能團(tuán)或取代基位置異構(gòu)的順序進(jìn)行有序的列舉，同時(shí)要充分利用“對(duì) 稱(chēng)性”

7、防漏剔增。 題型三：判斷兩結(jié)構(gòu)是否等 例 3萘分子的結(jié)構(gòu)可以表示為或，兩者是等同的。 苯并芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)（存在于煙囪灰、煤焦油、燃燒的煙霧和內(nèi)燃機(jī)的尾氣 中） 。它的分子由 5 個(gè)苯環(huán)并合而成，其結(jié)構(gòu)式可以表示為（）或（）式： （）() 這兩者也是等同的?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)式ABCD ABCD 其中：與（） 、 （）式等同的結(jié)構(gòu)式是（） ； 與（） 、 （）式同分異構(gòu)體的是（） 。 （全國(guó)高考題） 解析： 以（）式為基準(zhǔn)，圖形從紙面上取出向右翻轉(zhuǎn) 180 度后再貼回紙面即 得 D 式，將 D 式在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)45 度即得 A 式。因此，A、D 都與（） 、()式等 同。 也可以（）式為基準(zhǔn)，將（）式

8、圖形在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)180 度即得 A 式， （）式在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)135 度即得 D 式。 從分子組成來(lái)看， （）式是C20H12，B 式也是 C20H12，而 C 式是 C19H12，所以 B 是、 的同分異構(gòu)體，而C 式不是。 答案是（1）AD； （2）B。 判斷兩結(jié)構(gòu)是否相等的思維過(guò)程是： （1）用系統(tǒng)命名法命名時(shí)名稱(chēng)相同者； （2） 將分子整體旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)后能“重合”者。 題型四：測(cè)試同分異構(gòu)體的變通策略 例 4已知萘的 n 溴代物和 m 溴代物的種數(shù)相等，則 n 與 m（n 不等于 m）的關(guān)系 是 An+m=6Bn+m=4Cn+m=8D無(wú)法確定 解析： 解題過(guò)程中要避免犯策略性錯(cuò)

9、誤，就要見(jiàn)機(jī)而行，變“正面強(qiáng)攻”為“側(cè) 翼出擊” ，轉(zhuǎn)換思維角度和思維方向。正確思路是：從萘的分子式C10H8 出發(fā)，從分子中 取代 a 個(gè) H（C10H8-aBra）與取代 8-a 個(gè) H(C10HaBr8-a)的同分異構(gòu)體的種數(shù)相等，故 n+m=a+(8-a)=8,選 C。 解答本題的策略在于“等價(jià)”變通，如 CHCl3與 CH3Cl、CH2=CHCl 與 CCl2=CHCl、 C9H19OH（醇類(lèi)）與 C9H19Cl 等等同分異構(gòu)體的種數(shù)相等。 解題思維策略對(duì)完成條件向結(jié)果轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)解題起著關(guān)鍵性的作用。 策略性錯(cuò)誤主 要是指解題方向上的偏差，造成思維受阻或解題過(guò)程中走了彎路。對(duì)于高考來(lái)

10、說(shuō)，費(fèi)時(shí)費(fèi) 事，即便做對(duì)了，也有策略性錯(cuò)誤。 題型五：由加成產(chǎn)物確定不飽和有機(jī)物異構(gòu)體數(shù) 例 5某有機(jī)物與 H2按 1：1 物質(zhì)的量比加成后生成的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)為： CH3 CH3CHCH2CHCCH2CH3 OHCH3OH 則該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)有（）種（說(shuō)明 羥基與碳碳雙雙鍵的結(jié)構(gòu)不穩(wěn) 定） 。 解析 ：某有機(jī)物與H2 按 1：1 物質(zhì)的量比加成說(shuō)明原來(lái)的有機(jī)物為烯烴，又由C 的四價(jià)原則，雙鍵位置的情況有四種，再考慮酮的存在情況。答案是5 種。 該題的特點(diǎn)是：已知某不飽和有機(jī)物加成后產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，確定原不飽和有機(jī)物的同 分異構(gòu)體的種數(shù)。解此類(lèi)題的關(guān)鍵是：抓住加成反應(yīng)的特點(diǎn)即反應(yīng)前后碳鏈結(jié)構(gòu)不變，確 定

11、不飽和鍵（雙鍵、叁鍵）的可能位置，進(jìn)而得到有機(jī)物的結(jié)構(gòu)及種數(shù)。 【隨堂作業(yè)】 一、選擇題 1下列化學(xué)式中，只表示一種純凈物的是（） ACBC3H8CC2H4ODC3H6 2.當(dāng)今化學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)之一的C60，它可以看成是金剛石的（） A同素異形體B同分異構(gòu)體C同位素D同系物 3下列各組物質(zhì)中互為同分異構(gòu)體的是（） A1H 與 2HBO2與 O3C乙烯與丙烯D正丁烷與異丁烷 4下列各組物質(zhì)中一定互為同系物的是（） ACH4、C3H8B C2H4、C3H6 C C2H2、C6H6D C2H2、C6H6 5下列各組物質(zhì)中，互為同系物的是（） AOH 與CH3BHCOOCH3與 CH3COOH CCH

12、=CH2與 CH3CH=CH2DC6H5OH 與 C6H5CH2OH 6對(duì)尼古丁和苯并芘的分子組成與結(jié)構(gòu)描述正確的是（） N N H3C 尼古丁苯并芘 A 尼古丁為芳香族化合物 B苯并芘的分子式為 C20H18 C苯并芘分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)單元，是苯的同系物 D 尼古丁分子中的所有碳原子可能不在同一平面上，苯并芘分子中的所有碳原 子可能都在同一平面上 7對(duì)復(fù)雜的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，可以用“鍵線式”簡(jiǎn)化表示。如有機(jī)物CH2=CHCHO CH3 O O 可以簡(jiǎn)寫(xiě)成 H 2 C 。則與鍵線式為的物質(zhì)互為同分異構(gòu)體 的是（） AOCH2CH3BCHO CCOOHDHOCH3 8以 M 原子為中心形成的 MX2

13、Y2分子中，X、Y 分別只以單鍵與 M 結(jié)合，下列說(shuō) 法中正確的是 （） A若 MX2Y2分子空間構(gòu)型為平面四邊形，則有兩種同分異構(gòu)體 B若 MX2Y2分子空間構(gòu)型為平面四邊形，則無(wú)同分異構(gòu)體 C若 MX2Y2分子空間構(gòu)型為四面體型，則有兩種同分異構(gòu)體 E若 MX2Y2分子空間構(gòu)型為四面體型，則無(wú)同分異構(gòu)體 9在瀝青中有一系列稠環(huán)化合物，它們彼此雖不是同系物，但其組成和結(jié)構(gòu)都有規(guī) 律性的變化， 從萘開(kāi)始， 這一系列化合物中第 25 個(gè)分子式是（） 萘芘蒽并蒽 AC50H30BC154H56CC154H60DC150H56 10速效感冒沖劑的主要成分之一為“對(duì)乙酰氨基酚” ，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下所示，

14、有關(guān) 它的敘述不正確的是 （） CH3CONHOH A能溶于熱水 B在人體內(nèi)能水解 C1mol 對(duì)乙酰氨基酚與溴水反應(yīng)時(shí)最多消耗Br24mol D與對(duì)硝基乙苯互為同系物 二、非選擇題 11某芳香族化合物 A 的分子式為 C7H6O2，溶于 NaHCO3水溶液，將此溶液加熱， 能用石蕊試紙檢驗(yàn)出有酸性氣體產(chǎn)生。 （1）寫(xiě)出化合物 A 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：； （2）依題意寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式：； （3）A 有幾個(gè)屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體，寫(xiě)出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 12今有化合物 甲：乙：CH3丙：CHO COCH3COOHCH2OH OH （1）請(qǐng)寫(xiě)出丙中含氧官能團(tuán)的名稱(chēng)： （2）請(qǐng)判斷上述哪些化合物互為同

15、分異構(gòu)體： （3）請(qǐng)分別寫(xiě)出鑒別甲、乙、丙化合物的方法： 鑒別甲的方法： 鑒別乙的方法： 鑒別丙的方法： 13 （上海高考） 2000 年， 國(guó)家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷(xiāo)售含苯丙醇胺 的藥品制劑。苯丙醇胺（英文縮寫(xiě)為PPA）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下： CHOHCHNH2CH3 其中代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是CHOHCHNH2CH3。 （1）PPA的分子式是； （2）PPA的取代基中有兩個(gè)官能團(tuán)，名稱(chēng)是基和基（寫(xiě)漢字） 。 （3）將、NH2、OH 在碳鏈上的位置作變換，可以寫(xiě)出多種同分異構(gòu)體， 其中 5 種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是： CHOHCHNH2CH3CHOHCH2CH2NH2 CH2CHOHCH2NH2CHNH2CHOHCH3 CHNH2CH2CH2OH 請(qǐng)寫(xiě)出另外 4 種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 （不要寫(xiě)出OH 和NH2連在同一個(gè)碳原 子上的異構(gòu)體；寫(xiě)出多于4 種的要扣分） ：、 、 14.（上海高考）某有機(jī)物 A（C4H6O5）廣泛存在于許多水果中，尤以蘋(píng)果、葡萄、 西瓜、山楂中為多。該化合物具有如下性質(zhì)： （1）在 25oC 時(shí)，電離常數(shù) K1=3.9910-4，K2=5.510-6 濃