2021新高考化學(xué)選擇性考試B方案一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第十二章高考熱點(diǎn)課9給定條件的同分異構(gòu)體的書寫和數(shù)目判斷

給定條件的同分異構(gòu)體的書寫和數(shù)目判斷命題分析：給定條件的同分異構(gòu)體的書寫和數(shù)目判斷是歷屆各地高考題選考《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》題中的必考題，其考查方式一般是根據(jù)官能團(tuán)的特征反應(yīng)限定官能團(tuán)的種類、根據(jù)等效氫原子的種類限定對稱性(如苯環(huán)上的一取代物的種數(shù)、核磁共振氫譜中峰的個(gè)數(shù)等)，再針對已知結(jié)構(gòu)中的可變因素書寫各種符合要求的同分異構(gòu)體。首先，根據(jù)限定條件確定同分異構(gòu)體中所含官能團(tuán)；然后，結(jié)合所給有機(jī)物有序思維：碳鏈異構(gòu)→官能團(tuán)位置異構(gòu)→官能團(tuán)類別異構(gòu)；最后，確定同分異構(gòu)體種數(shù)或根據(jù)性質(zhì)書寫結(jié)構(gòu)簡式。1．同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法(1)記憶法：記住一些常見有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目，如①凡只含一個(gè)碳原子的分子均無同分異構(gòu)體；②乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔無同分異構(gòu)體；③4個(gè)碳原子的烷烴有2種同分異構(gòu)體，5個(gè)碳原子的烷烴有3種同分異構(gòu)體，6個(gè)碳原子的烷烴有5種同分異構(gòu)體。(2)基元法：如丁基有4種，則丁醇、戊醛、戊酸都有4種同分異構(gòu)體。(3)換位思考法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構(gòu)體，四氯苯也有3種同分異構(gòu)體(將H和Cl互換)。(4)等效氫法：等效氫法是判斷同分異構(gòu)體數(shù)目的重要方法，其規(guī)律有：①同一碳原子上的氫原子等效。②同一碳原子上的甲基上的氫原子等效。③位于對稱位置上的碳原子上的氫原子等效。(5)定一移一(或定二移一)法：對于二元(或多元)取代物同分異構(gòu)體的數(shù)目判斷，可固定一取代基的位置，再移動(dòng)另一取代基的位置以確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。(6)組合基元法——確定酯的同分異構(gòu)體數(shù)目飽和一元酯，R1—有m種，R2—有n種，共有m×n種。2．限定條件的同分異構(gòu)體的書寫(1)書寫步驟：①根據(jù)限定條件寫出分子的片段；②對分子片段進(jìn)行組合；③對照條件，逐一檢驗(yàn)。(2)現(xiàn)以分子式為C9H10O2的有機(jī)物為例，寫出在不同限定條件下的同分異構(gòu)體：限定條件可能的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，能與金屬鈉反應(yīng)放出H2；能與Na2CO3溶液反應(yīng)；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上只有1個(gè)取代基有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應(yīng)放出H2；能與Na2CO3溶液反應(yīng)；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上有2個(gè)取代基有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應(yīng)放出H2；能與Na2CO3溶液反應(yīng)；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有3個(gè)取代基有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，水解產(chǎn)物之一也能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個(gè)取代基續(xù)表限定條件可能的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應(yīng)；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個(gè)取代基有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物之一遇FeCl3顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個(gè)取代基有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；遇FeCl3顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上有2個(gè)取代基[解析]C10H14O的同分異構(gòu)體中，有醚鍵且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基的結(jié)構(gòu)：分兩步分析，首先從分子組成中去掉—O—，剩下苯環(huán)上只有一個(gè)取代基結(jié)構(gòu)為：[答案]13(2019·昆明市高三復(fù)習(xí)診斷測試)(1)已知同一個(gè)碳原子上連接兩個(gè)羥基時(shí)不穩(wěn)定。H()有多種同分異構(gòu)體，其中能同時(shí)滿足下列條件的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)共有________種，寫出其中任意一種的結(jié)構(gòu)簡式：______________。①含—NH2，且無—O—O—鍵的芳香族化合物②不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)③苯環(huán)上有四個(gè)取代基，且共有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子(2)(2019·成都市高三診斷)F()的同分異構(gòu)體中，含有結(jié)構(gòu)且水解產(chǎn)物為芳香醇的酯共有________種，其中核磁共振氫譜吸收峰最少的分子的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________________。(3)E()的同分異構(gòu)體中，符合下列條件的結(jié)構(gòu)共有________種。①苯的二元取代物②與E具有相同的官能團(tuán)③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng)答案(1)6(合理即可)(2)5(3)18解析(1)H的同分異構(gòu)體滿足條件共有6種，結(jié)構(gòu)簡式為：、(2019·全國卷Ⅱ)環(huán)氧樹脂因其具有良好的機(jī)械性能、絕緣性能以及與各種材料的粘結(jié)性能，已廣泛應(yīng)用于涂料和膠黏劑等領(lǐng)域。下面是制備一種新型環(huán)氧樹脂G的合成路線：已知以下信息：④A是一種烯回答下列問題：[解析](1)由B和C的分子式以及反應(yīng)試劑可知，該反應(yīng)為加成反應(yīng)。(2)C的結(jié)構(gòu)簡式為，在NaOH作用下生成，該反應(yīng)方程式為(或)。(3)由生成物F以及信息①可知，E的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)E的同分異構(gòu)體是芳香族化合物，說明含有苯環(huán)；能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明含有醛基；有三組峰說明有三種等效氫，有一定的對稱性，三組峰的面積比為3∶2∶1，由此可寫出滿足條件的結(jié)構(gòu)簡式為。(5)由題給信息②③可知，要生成1molG，同時(shí)生成(n＋2)molNaCl和(n＋2)mol水，即得(n＋2)mol×(58.5＋18)g·mol－1＝765g，解得n＝8。[答案](1)加成反應(yīng)(2)(或)(3)(4)(5)8(1)(2019·福建六校聯(lián)盟高三聯(lián)考)CH3CH2OOCCH2Br的一種同分異構(gòu)體H能與碳酸氫鈉反應(yīng)，且核磁共振氫譜峰面積之比為6∶1，H的結(jié)構(gòu)簡式為________________________。(2)(2019·全國卷Ⅰ考試大綱調(diào)研卷(二))寫出同時(shí)滿足下列條件的B()的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：________________。Ⅰ.屬于芳香族化合物，分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫；Ⅱ.能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；Ⅲ.不能發(fā)生水解反應(yīng)，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。(3)(2017·全國卷Ⅰ)芳香化合物X是的同分異構(gòu)體，X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2，其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫，峰面積比為6∶2∶1∶1。寫出2種符合要求的X的結(jié)構(gòu)簡式__________________________。答案(1)BrC(CH3)2COOH(2)(3)(任意2種即可)解析(1)根據(jù)題中信息可知H中含有羧基，再結(jié)合核磁共振氫譜中峰面積之比為6∶1，可知H中含2個(gè)—CH3，即H的結(jié)構(gòu)簡式為BrC(CH3)2COOH。(2)同時(shí)滿足條件：Ⅰ.屬于芳香族化合物，分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫；Ⅱ.能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；說明含有酚羥基；Ⅲ.不能發(fā)生水解反應(yīng)，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明含有醛基，則B的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為：。(3)能與NaHCO3反應(yīng)放出CO2，則同分異構(gòu)體中含有羧基，且分子中含有4種氫原子，個(gè)數(shù)比為6∶2∶1∶1，符合條件的同分異構(gòu)體有、建議用時(shí)：40分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共4小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．有機(jī)物有多種同分異構(gòu)體，其中屬于酯類且氯原子直接連接在苯環(huán)上的同分異構(gòu)體有(不考慮立體異構(gòu))()A．19種 B．9種C．15種 D．6種答案A解析有多種同分異構(gòu)體，如果苯環(huán)上有2個(gè)取代基，可以為：—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3，2個(gè)取代基分別有鄰、間、對三種位置關(guān)系，所以共有9種位置關(guān)系；如果苯環(huán)上有3個(gè)取代基，則為：—Cl、—OOCH、—CH3，三個(gè)不同取代基有10種位置關(guān)系，故符合條件的同分異構(gòu)體共有19種，故選A。2．(2019·全國卷Ⅱ)分子式為C4H8BrCl的有機(jī)物共有(不含立體異構(gòu))()A．8種 B．10種C．12種 D．14種答案C解析可利用“定一移一”法，正丁烷有兩種等效氫，Br定位1號碳原子時(shí)，有，Br定位2號碳原子時(shí)，有，異丁烷有兩種等效氫，Br定位1號碳原子時(shí)，有，Br定位2號碳原子時(shí)，有，共4＋4＋3＋1＝12(種)，所以選C。3．(2019·河南汝州實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三期末)下列關(guān)于有機(jī)物的敘述正確的是()A．乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳雙鍵B．苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色C．氯苯分子中所有原子都處于同一平面D．甲苯苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被—C3H6Cl取代，形成的同分異構(gòu)體有9種答案C解析聚氯乙烯和苯分子中沒有碳碳雙鍵，A錯(cuò)誤；油脂中的油能使酸性KMnO4溶液褪色，B錯(cuò)誤；苯是平面結(jié)構(gòu)，氯苯分子中所有原子都處于同一平面，C正確；—C3H6Cl有5種結(jié)構(gòu)，甲苯苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被—C3H6Cl取代，形成的同分異構(gòu)體有15種，D錯(cuò)誤。4．有一種苯的同系物，分子式為C9H12，苯環(huán)上只含有一個(gè)取代基，則其與氫氣完全加成后的產(chǎn)物的一溴代物有(不考慮立體異構(gòu))()A．11種 B．12種C．13種 D．14種答案C解析符合題目要求的苯的同系物有二、選擇題(本題共3小題，每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)5．(2019·成都七中高三期末)下列說法正確的是()A．分子式為C7H8O且含苯環(huán)的有機(jī)化合物有5種B．人體攝入的纖維素可以加快胃腸蠕動(dòng)，并最終水解為葡萄糖而被吸收C．分子中的所有碳原子可共平面D．溴水中加入苯，充分振蕩、靜置后，由于發(fā)生取代反應(yīng)而水層幾乎呈無色答案AC解析人體攝入的纖維素可以加快胃腸蠕動(dòng)，但人體內(nèi)沒有水解纖維素的酶，所以人體不能分解吸收纖維素，B錯(cuò)誤；溴水中加入苯，充分振蕩、靜置后，由于溴在苯中溶解度比在水中大，苯將水中的溴單質(zhì)萃取過來，而使水層幾乎呈無色，沒有發(fā)生取代反應(yīng)，D錯(cuò)誤。6．(2019·河南南陽市高三期末質(zhì)量評估)網(wǎng)絡(luò)趣味圖片“一臉辛酸”，是在人臉上重復(fù)畫滿了辛酸的鍵線式結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)辛酸的敘述正確的是()A．辛酸的同分異構(gòu)體中能水解生成乙醇的酯類同分異構(gòu)體共有8種B．辛酸的同分異構(gòu)體(CH3)3CCH(CH3)CH2COOH的名稱為2,2,3-三甲基戊酸C．辛酸和油酸(C17H33COOH)都是一元羧酸，故二者屬于同系物D．1mol辛酸與足量的Na反應(yīng)產(chǎn)生0.5moLH2答案AD解析辛酸的分子式為C8H16O2，能水解生成乙醇的同分異構(gòu)體屬于酯類，該同分異構(gòu)體可寫成C5H11—COOC2H5，因戊基(C5H11—)共有8種，所以符合條件的同分異構(gòu)體共有8種，A正確；按系統(tǒng)命名法命名時(shí)要以包含羧基的最長碳鏈為主鏈，以羧基的碳為起點(diǎn)給主鏈編號，其名稱為3,4,4-三甲基戊酸，B錯(cuò)誤；辛酸(C7H15COOH)的烴基是飽和鏈烴基，油酸(C17H33COOH)的烴基是不飽和的烯烴基，結(jié)構(gòu)不相似，故二者不屬于同系物，C錯(cuò)誤；1mol辛酸與足量的Na反應(yīng)產(chǎn)生0.5mol氫氣，D正確。7．(2019·百師聯(lián)盟高三調(diào)研)一定條件下，以CH3CH2OH為原料可以制取CH2=CH2、CH3CHO、CHCHCH2CH2(1,3－丁二烯)、(環(huán)氧乙烷)及CH3COOC2H5等物質(zhì)。下列說法不正確的是()A．與乙酸乙酯互為同分異構(gòu)體，且能發(fā)生水解反應(yīng)的有機(jī)物有2種(不包括乙酸乙酯本身)B．乙烯和1,3－丁二烯均能被酸性KMnO4溶液氧化C．1,3－丁二烯分子中的所有原子可能處于同一平面D．乙醛與環(huán)氧乙烷互為同分異構(gòu)體答案A解析與乙酸乙酯互為同分異構(gòu)體，且能發(fā)生水解，說明此物質(zhì)為酯，符合條件的是HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3，應(yīng)有3種，故A錯(cuò)誤；乙烯、1,3－丁二烯都含有碳碳雙鍵，乙烯、1,3－丁二烯均能被酸性KMnO4溶液氧化，故B正確；1,3－丁二烯：，乙烯的空間構(gòu)型為平面形，1,3－丁二烯可以看作是一個(gè)乙烯取代另一個(gè)乙烯上的氫原子，因此1,3－丁二烯中所有原子可能處于同一平面，故C正確；乙醛與環(huán)氧乙烷的分子式為C2H4O，兩者結(jié)構(gòu)不同，因此乙醛與環(huán)氧乙烷互為同分異構(gòu)體，故D正確。三、非選擇題(本題共4小題)8．(1)寫出滿足下列條件的有機(jī)物的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：Ⅰ.分子中含有2個(gè)苯環(huán)；Ⅱ.分子中含有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫______________________________________。(2)化合物有多種同分異構(gòu)體，寫出符合下列條件的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：____________________________________。①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)②含苯環(huán)且苯環(huán)上只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子(3)H是的同分異構(gòu)體，具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①能與溴水反應(yīng)，且1molH恰好與3molBr2發(fā)生取代反應(yīng)；②能使FeCl3溶液顯色，不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；③能發(fā)生水解反應(yīng)，且1molH與足量NaOH反應(yīng)最多可消耗3molNaOH。則H可能有________種結(jié)構(gòu)，寫出其中一種：____________________。答案(1)或(2)、(3)4解析(2)由能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，應(yīng)含醛基，因苯環(huán)上有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，應(yīng)有兩個(gè)不同取代基，且互為對位。(3)由H的性質(zhì)可知它含酚羥基，且—OH的兩個(gè)鄰位和對位上沒有取代基。1molH與3molNaOH反應(yīng)，故除酚羥基外，還有一個(gè)酚酯，但不能是甲酸酯。則H的可能結(jié)構(gòu)有4種。9．(1)寫出同時(shí)滿足下列條件的的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：______________。①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②能發(fā)生水解反應(yīng)，其水解產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；③分子中只有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫。(2)有多種同分異構(gòu)體，其中同時(shí)滿足下列條件的同分異構(gòu)體有________種。①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②能發(fā)生水解反應(yīng)；③能與溴的CCl4溶液發(fā)生加成反應(yīng)；④屬于芳香族化合物。(3)C9H10O2有多種同分異構(gòu)體，寫出一種符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：_______________________________________。①能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)；②屬于芳香族化合物且分子中只有一個(gè)甲基；③具有5個(gè)核磁共振氫譜峰。(4)阿司匹林()有多種同分異構(gòu)體。寫出符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：__________________(任寫出一種)。A．苯環(huán)上有3個(gè)取代基B．僅屬于酯類，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，且每摩該物質(zhì)反應(yīng)時(shí)最多能生成4molAgC．苯環(huán)上的一氯代物有兩種答案(1)(2)5(3)(4)解析(2)根據(jù)①、②知含有甲酸酯基，根據(jù)③知含有碳碳雙鍵，根據(jù)④知含有苯環(huán)，故該同分異構(gòu)體苯環(huán)上的取代基可以為：①CHCHOOCH；②；③HCOO—和—CH＝CH2，二者在苯環(huán)上有鄰、間、對三種位置關(guān)系，因此滿足條件的同分異構(gòu)體共有5種。10．可用來制備抗凝血藥，通過下列路線合成：(1)A的名稱是____________。A與銀氨溶液反應(yīng)有銀鏡生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________________。(2)B→C的反應(yīng)類型是______________。(3)寫出D→E的化學(xué)方程式：____________________________________________。(4)G的分子式是________，含有的官能團(tuán)是__________________(填名稱)，1molG最多能和__________molH2反應(yīng)。(5)E有多種同分異構(gòu)體，除E外，同時(shí)符合下列條件的共________種。①含酯基②苯環(huán)上有兩個(gè)取代基③能使氯化鐵溶液顯色(6)F的同分異構(gòu)體中，與F具有相同官能團(tuán)，其中核磁共振氫譜為兩組峰，且峰面積之比為2∶3的為__________________________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。答案(1)乙醛CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－eq\o(→,\s\up10(水浴加熱))CH3COO－＋NHeq\o\al(＋,4)＋2Ag↓＋3NH3＋H2O(2)取代反應(yīng)(3)(4)C9H6O3碳碳雙鍵、羥基、酯基4(5)8(6)解析(1)根據(jù)B(乙酸)是A的催化氧化產(chǎn)物逆推，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的A只能是乙醛。(2)對比結(jié)構(gòu)簡式可知，CH3COOH分子中的羥基被—Cl代替后變?yōu)镃H3COCl，則B→C是取代反應(yīng)。(3)D→E為與CH3OH的酯化反應(yīng)。(5)E為，符合限定條件的物質(zhì)可以是苯環(huán)上有如下三組取代基：①—OH、—COOCH3，②—OH、CH3COO—，③—OH、HCOOCH2—，每組取代基在苯環(huán)上有鄰間對三種位置關(guān)系，除去E，共有8種。(6)F的官能團(tuán)為酯基，符合該條件的同分異構(gòu)體可以是苯環(huán)的對位上含有兩個(gè)或兩個(gè)。11．具有抗菌作用的白頭翁素衍生物N的合成路線如下圖所示：已知：ⅰ.RCH2Breq\o(→,\s\up10(R′CHO),\s\do10(一定條件))R—HC=CH—R′；