2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：选修5有机化学基础微专题有序思维突破同分异构体的书写及判断

　　　　　　　　　有序思维突破同分异构体的书写及判断[学生用书P191]

1．同分异构体的书写规律

(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：

(2)具有官能团的有机物：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。

例如：(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)

(3)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。

(4)限定条件同分异构体的书写

解答这类题目时，要注意分析限定条件的含义，弄清楚在限定条件下可以确定什么，一般都是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等)，再针对已知结构中的可变因素书写各种符合要求的同分异构体。

2．同分异构体数目的判断方法

(1)记忆法

①丙基(—C3H7)有2种，则丙烷的一卤代物、丙醇均有2种，丁醛、丁酸有2种。

②丁基(—C4H9)有4种，则丁烷的一卤代物、丁醇均有4种，戊醛、戊酸有4种。

③戊基(—C5H11)有8种，则戊烷的一卤代物、戊醇均有8种。

④苯环上的二氯代物、三氯代物均有3种，苯环上三个不同取代基时有10种。

(2)基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。

(3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。

(4)等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有

①同一碳原子上的氢原子等效。

②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。

③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

1．科学研究发现，具有高度对称性的有机分子具有致密性高、稳定性强、张力能大等特点。下面是三种常见高度对称烷烃的分子碳架结构，这三种烷烃的二氯取代产物的同分异构体数目是(　　)

A．2种　4种　8种　　　　　 B．2种　4种　6种

C．1种　3种　6种  D．1种　3种　8种

解析：选C。正四面体烷中含有1种氢原子，一氯代物有1种，二氯代物只有1种；立方烷中含有1种氢原子，一氯代物有1种，二氯代物有3种：两个氯原子在立方体同边有一种情况，两个氯原子在对角有两种情况；金刚烷的结构可看作是由四个等同的六元环组成的空间构型，分子中含4个(次甲基)，6个—CH2—(亚甲基)，分子中含有2种氢原子，所以该物质的一氯代物有2种，当次甲基有一个氯原子取代后，二氯代物有3种，当亚甲基有一个氯原子取代后，二氯代物有3种，共6种，故选C。

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

解析：选C。分子式为C4H10O的醇的结构有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH，共4种同分异构体；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(不考虑立体异构)共有3×4＝12种，故C正确。

3．戊醇C5H11OH与下列物质发生反应时，所得产物可能结构种数最少(不考虑立体异构)的是(　　)

A．与浓氢溴酸卤代 

B．与浓硫酸共热消去

C．铜催化氧化 

D．与戊酸催化酯化

解析：选B。戊醇可能的结构有HO—CH2CH2CH2CH2CH3 (消去反应产物为1­戊烯，铜催化氧化产物1种)、HO—CH(CH3)CH2CH2CH3(消去反应产物为1­戊烯和2­戊烯，铜催化氧化产物1种)、HO—CH(CH2CH3)2(消去反应产物为2­戊烯，铜催化氧化产物1种)、HO—CH2CH(CH3)CH2CH3(消去反应产物为2­甲基­1­丁烯，铜催化氧化产物1种)、HO—C(CH3)2CH2CH3(消去反应产物为2­甲基­1­丁烯和2­甲基­2­丁烯，不能进行铜催化氧化)、HO—CH(CH3)CH(CH3)2(消去反应产物为2­甲基­2­丁烯和3­甲基­1­丁烯，铜催化氧化产物1种)、HO—CH2CH2CH(CH3)2(消去反应产物为3－甲基­1­丁烯，铜催化氧化产物1种)、HO—CH2C(CH3)3(不能消去，铜催化氧化产物1种)，即醇的结构有8种，对应的卤代烃也有8种；消去产物有5种；铜催化氧化产物有7种；戊酸有4种，与醇形成的酯有32种。

4．判断下列特定有机物的同分异构体的数目。

(1)分子式是C8H8O2的芳香酯的化合物有    种。

(2)有机物有多种同分异构体，其中含有1个醛基和2个羟基的芳香族化合物有    种。

(3)有机物的同分异构体很多，符合下列条件的同分异构体有    种。

①苯的衍生物　②含有羧基和羟基　③分子中无甲基

解析：(1)C8H8O2可拆成C6H5—C2H3O2，甲酸的酯有4种，分别是

；乙酸的酯有1种：苯甲酸的酯有1种：共6种。

(2)将中的羧基—COOH拆成—CHO和—OH，可以使苯甲醛的2个苯环氢原子被2个羟基取代，方法是逐一取代，一羟基取代物有二羟基取代物有

共6种。

(3)将的酯基—COOCH3写成—CH2COOH，考虑邻、间、对有3种结构，分别是再将—CH2—移到羟基与苯环之间构成醇，同样邻、间、对有3种结构，分别是

还有共7种。

答案：(1)6　(2)6　(3)7

5．写出下列特定有机物的结构简式。

(1)写出同时满足下列条件的的同分异构体的结构简式：                        。

①分子中含有苯环，且苯环上的一氯代物有两种

②与FeCl3溶液发生显色反应

③能发生银镜反应

(2)写出同时满足下列条件的的一种同分异构体的结构简式：                    。

①苯环上有两个取代基

②分子中有6种不同化学环境的氢

③既能与FeCl3溶液发生显色反应，又能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应

解析：(1)根据②，含有酚羟基，根据③，含有醛基，根据①，分子对称，采用对位结构，结构简式是

(2)根据③，含有酚羟基、甲酸酯基，根据残基法，还剩余2个C原子，再根据①②，其结构简式是

一、选择题

1．下列化合物中，同分异构体数目最少的是(　　)

A．戊烷  B．戊醇

C．戊烯  D．乙酸乙酯

解析：选A。A项，戊烷有正戊烷、异戊烷和新戊烷3种同分异构体；B项，戊醇书写为C5H11—OH，—C5H11有8种，则戊醇的同分异构体中属于醇类的就有8种，另外还有醚；C项，戊烯的同分异构体中属于烯烃的有5种(1­戊烯、2­戊烯、3­甲基­1­丁烯、2­甲基­2­丁烯、2­甲基­1­丁烯)，属于环烷烃的有4种(环戊烷、甲基环丁烷、乙基环丙烷、二甲基环丙烷)，共计9种；D项，酯类同分异构体有4种(乙酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸异丙酯、丙酸甲酯)，酯和羧酸是同分异构体，羧酸类同分异构体有2种(丁酸、2­甲基丙酸)，再加上其他同分异构体(含有双键和羟基、醛基和羟基)，大于6种。综上所述同分异构体最少的为戊烷。

2．下列关于分子式为C4H8O2的有机物的同分异构体的说法中，不正确的是(　　)

A．属于酯类的有4种

B．属于羧酸类的有2种

C．存在分子中含有六元环的同分异构体

D．既含有羟基又含有醛基的有3种

解析：选D。A.C4H8O2属于酯类的同分异构体，为饱和一元酯，若为甲酸与丙醇形成的酯，甲酸只有1种结构，丙醇有2种，形成的酯有2种，若为乙酸与乙醇形成的酯，乙酸只有1种结构，乙醇只有1种结构，形成的乙酸乙酯有1种，若为丙酸与甲醇形成的酯，丙酸只有1种结构，甲醇只有1种结构，形成的丙酸甲酯只有1种，所以C4H8O2属于酯类的同分异构体共有4种，故A正确；B.C4H8O2属于羧酸时，可以是丁酸或2­甲基丙酸，共有2种同分异构体，故B正确；C.存在分子中含有六元环的同分异构体：，故C正确；D.C4H8O2属于羟基醛时，可以是2­羟基丁醛、3­羟基丁醛、4­羟基丁醛、2­甲基­2­羟基丙醛、2­甲基­3­羟基丙醛，共5种同分异构体，故D错误。

3．有机物有多种同分异构体，其中属于酯且含有苯环的共有(　　)

A．3种  B．4种

C．5种  D．6种

解析：选D。苯环上有一个甲基的甲酸酚酯有3种，以R表示苯环，还有CH3COOR、RCOOCH3、HCOOCH2R3种同分异构体，共6种。

4．组成和结构可用表示的有机物中，能发生消去反应的共有(　　)

A．10种  B．20种

C．30种  D．40种

解析：选B。苯环左边的取代基有5种同分异构体，且都能发生消去反应，右边的取代基有4种同分异构体，因此总共有20种，选B。

5．已知阿魏酸的结构简式为其同时符合下列条件的同分异构体的数目为(　　)

①苯环上有两个取代基，且苯环上的一溴代物只有2种

②能发生银镜反应

③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体

④与FeCl3溶液发生显色反应

A．2  B．3

C．4  D．5

解析：选C。根据条件①，则两个取代基处于对位；根据条件②，则含有醛基；根据条件③，则含有羧基；根据条件④，则含有酚羟基，结合阿魏酸的分子式，故其同分异构体的结构可能为

二、非选择题

6．的一种同分异构体满足下列条件：

(1)能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应。

(2)分子中有6种不同化学环境的氢，且分子中含有两个苯环。

写出该同分异构体的结构简式：                                    。

解析：采取官能团拼凑法解答该题：①能发生银镜反应说明含有—CHO；②能水解说明含有酯基；③水解产物能与FeCl3溶液作用发生显色反应，说明水解产物中含有酚羟基，故含有的酯基为酚羟基与羧酸生成；④结合B的分子式为C14H12O2，兼顾两个苯环以及①②③所叙述的基团，可知结构为“2个苯环、1个—CH3、1个—OOCH”，要想该分子中只能有6种氢，则—CH3与—OOCH处于对位，即

答案：

7．有机物的含两个—COOCH3基团的同分异构体共有    种(不考虑手性异构)，其中核磁共振氢谱呈现2个吸收峰的同分异构体的结构简式为       。

解析：两个—COOCH3基团在端点，故可写出其满足条件的同分异构体有H3COOC—CH2CH2CH2—COOCH3、

共4种，其中具有较强的对称性，只有两种化学环境的氢原子。

答案：4　

8．对二苯甲酸甲酯的同分异构体有多种，满足下列条件的共有    种。

①苯环上只有两个取代基

②1 mol与足量的NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2气体

解析：对二苯甲酸甲酯的同分异构体符合下列条件：①苯环上只有两个取代基；②1 mol与足量的NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2气体说明含有两个羧基，若两个取代基都是—CH2COOH，有邻、间、对3种结构；若两个取代基分别是—COOH、—CH2CH2COOH，有邻、间、对3种结构；若两个取代基分别是—COOH、—CH(CH3)COOH，有邻、间、对3种结构；若两个取代基分别是—CH3、—CH(COOH)2，有邻、间、对3种结构；所以符合条件的有12种同分异构体。

答案：12

9．乙酸苯甲酯的同分异构体有多种，请写出一种符合下列条件的同分异构体的结构简式：                                          。

①苯环上有三个侧链且苯环上一氯代物只有两种；

②不能发生水解反应，遇FeCl3溶液显紫色；

③能与溴水反应而使溴水褪色；

④1 mol该有机物最多能与2 mol Na反应。

解析：①苯环上有三个侧链且苯环上一氯代物只有两种；②不能发生水解反应，遇FeCl3溶液显紫色，表明分子结构中不存在酯基，含有酚羟基；③能与溴水反应而使溴水褪色，表明分子结构中含有碳碳双键；④1 mol该有机物最多能与2 mol Na反应，表明分子结构中含有2个羟基。满足条件的同分异构体的结构简式为

答案：

任写一种即可)

10．邻羟基苯甲酸存在多种同分异构体，其中既能与FeCl3发生显色反应，又能发生银镜反应的物质共有    种；写出其中核磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式：                    。

解析：的同分异构体能与FeCl3发生显色反应，说明含有酚羟基，又能发生银镜反应，说明含有醛基，则1个—OOCH、1个—OH与苯环相连有邻、间、对3种，1个—CHO、2个—OH与苯环相连有6种，共有9种；其中核磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为

答案：9