第五期：有机物分子结构、同分异构体、同系物
考点指南、热点题型详解
一、考纲要求：
1．掌握有机物的结构特点及其结构与性质的关系；了解有机物与无机物的特点。
2．了解有机物化合物数目众多和同分异构现象普遍存在的本质原因。理解同分异构、同系物等概念，能够辨认同分异构体、同系物，能够书写、补写同分异构体及同分异构体种类。
3．掌握基本有机分子的空间构型，并能由此发散，应用到分析其它有机分子的空间构型。
二、考点清单：
1．同系物
搞清同系物、同分异构体的概念；把握两者的判断标准；认识并掌握同系物、同分异构体的特点和一般规律。
(1)同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同。
(2)同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。
(3)同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。
例1．下列各组物质，其中属于同系物的是：
(1)乙烯和苯乙烯 (2)丙烯酸和油酸 (3)乙醇和丙二醇 (4)丁二烯与异戊二烯 (5)蔗糖与麦芽糖
A．(1)(2)(3)(4) B．(2)(4) C．(1)(2)(4)(5) D．(1)(2)(4)
解析：
同系物是指结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数相同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，即分子组成通式相同的物质。乙烯和苯乙烯，后者含有苯环而前者没有；丙烯酸和油酸含有的官能团都是双键和羧基，而且数目相同所以是同系物；乙醇和丙二醇官能团的数目不同；丁二烯与异戊二烯都是共轭二烯烃，是同系物；蔗糖和麦芽糖是同分异构体而不是同系物。正确选项为B。
2．同分异构体
(1)同分异构体的概念：
凡分子式相同，但分子结构不同，因而性质也不同的几种化合物互称同分异构体。同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质。可以是有机物，也可以是无机物。
中学阶段涉及的同分异构体常见的有三类：
(1)碳链异构 (2)位置(官能团位置)异构 (3)类别异构(又称官能团异构)
例2．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是：
①CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O ②NH4CNO和CO(NH2)2 ③C2H5NO2和NH2CH2COOH ④[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2]·2H2O·Cl
A．①②③ B．②③④ C．②③ D．③④
解析：
同分异构体是分子式相同，但结构不同。CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O组成就不同，肯定不能称为同分异构体；NH4CNO和CO(NH2)2分子式相同，但前者是盐，而后者是尿素，是有机物，结构肯定不同，互为同分异构体；C2H5NO2和NH2CH2COOH，一个是硝基化合物，一个是氨基酸，分子式又相同，互为类别异构；[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2]·2H2O·Cl后者中有两分子的水为结晶水而前者没有，所以结构不同，互为同分异构体。正确选项为B。
(2)类别异构的常见情况
烯烃——环烷烃 炔烃——二烯烃
苯及苯的同系物——多烯 饱和一元醇和醚
酚类——芳香醇——芳香醚 醛——酮——烯醇——环氧烷烃
羧酸——酯——羟基醛 硝基化合物——氨基酸
葡萄糖——果糖 蔗糖——麦芽糖
请大家写出他们的分子组成通式或分子式并注意碳原子的取值范围。各类有机物分子组成通式的推算和书写，这也是大家必须要掌握的内容之一，而且这也是理科综合的重要内容。要注意总结并寻找规律。
我们知道，当烃分子中的碳原子个数为n时，其中氢原子个数的最大数值为2n+2，这是氢原子个数的上限值。以链状烷烃分子结构和分子组成通式CnH2n+2为基础进行分析和比较：在结构中，若增加一个C＝C或C＝O双键，就少2H；在结构中若出现一个C≡C就少4H；在结构中若出现一个环状结构也少2H；所以，烯烃和环烷烃的分子组成通式都为CnH2n；炔烃和二烯烃的分子组成通式都为CnH2n-2；苯和苯的同系物，结构中有苯环结构，苯环可以看成是具有3个C＝C双键和一个环状结构，氢原子个数应在烷烃的基础上减去4×2＝8个，故苯和苯的同系物的分子组成通式为：CnH2n+2-4×2即CnH2n-6 (n≥6)。
(3)同分异构体的书写
Ⅰ．把握结构对称性：采用“对称轴”法
对于碳链异构和官能团的位置异构，都重在把握结构的对称性，采用“对称轴”法确定。有了对称轴之后，只需考虑分子结构中对称轴一侧的支链或官能团的取代位置，不能超越对称轴至另一侧，但可以在对称轴的轴线的当前位置上。
例3．进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3
解析：
首先要能快速的把这种缩写的结构简式改写成展开的结构简式，甚至可以写成碳架结构，然后根据对称性确定其一氯代物异构体数目。不同的异构体的沸点肯定不同。正确选项为D。
Ⅱ．实现思维有序性
书写同分异构体时要思维有序：先写碳链异构的各种情况，然后书写官能团的位置异构，最后书写类别异构，这样可避免漏写。二价取代物在一价取代物的基础上书写。
注意：把握好这两点可避免重复书写和漏写。同时，一定要掌握从已知有机化合物的分子式，导出可能的同分异构体的结构简式这一基本技能。通常情况下，写出异构体结构简式时一般按下列步骤有序写出：
(1)根据分子式先确定可能的官能团异构有几类；
(2)在每一类异构中先确定不同的碳链异构；
(3)再在每一条碳链上考虑官能团的位置异构有几种；这样考虑思路清晰，写出有序，思维不会混乱。写出时还要注意避免出现重复或遗漏的现象，还应注意遵循碳原子价数为4，氧原子价数为2，氢原子价数为1的原则。
例4．请写出C5H12O的同分异构体
解析：
根据分子式可知，其类别异构有饱和一元醇和醚两类。五个碳原子可形成的碳链异构如下：
当其为醇时，利用对称性，可能的结构即－OH的位置异构可表示如下：
由以上可看出属于醇的结构有8种。同理，根据对称性，属于醚的可能结构即“－O－”在碳链中的可能位置有以下6种。
所以，C5H12O的同分异构体共有14种。
Ⅲ．热门烃基——丁基
丁基共有四种，而丙基只有两种，戊基则多达八种。因丙基数目太少，而戊基数目又太多，所以在近年的高考和模拟题中常涉及丁基异构的问题。
例5．已知丁基共有四种，不必试写，立即可断定分子式为C5H10O的醛应有几种
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
解析：
分子式为C5H10O的醛可以看作是丁基上连接一个醛基所得，而丁基只有四种，所以选B。
三、历年真题
．根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是
1 2 3 4 5 6 7 8
CH4 C2H4 C3H8 C4H8 C6H12 C7H16 C8H16
A．3 B．4 C．5 D．6
答案：A
解析：观察表格中各烃的分子式的排布规律会发现：相邻两烃的分子式相差C或CH4原子团（或分成1和2、3和4、5和6、7和8小组进行比较）。从而得出第5个烃的分子式为C5H12，共有3种同分异构体：正戊烷、异戊烷、新戊烷。
．下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是（ ）
答案：C
考点：本题考查了烃的命名规律。
解析：此题主要考查烷烃的命名中，给碳原子的编号，等效碳上的氢成为等效氢，一氯取代效果相同，选C。
．分子式为C5H10的烯烃共有（要考虑顺反异构体）（ ）
A．5种 B．6种 C．7种 D．8种
答案：B
考点：本题考查了同分异构体的书写规律。
解析：属于烯烃的有：1－戊烯，2－戊烯，2－甲基－1－丁烯，2－甲基－2－丁烯，3－甲基－1－丁烯。看似五种，但题目已注明要考虑顺反异构，其中2－己烯应有两种(见下图)，所以共六种。
．分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出氢气的有机化合物有：
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案：B
解析：与Na反应放出H2，说明分子中含有－OH，其结构有以下几种：CH3CH2CH2CH2OH，
． 3—甲基戊烷的一氯代产物有（不考虑立体异构）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案：B
解析：我们可以根据3—甲基戊烷的碳架，进行分析，可知1和5，2和4上的H是对称的，加上3位上的氢和3位甲基上的氢，不难得到3—甲基戊烷的一氯代产物有4种。
．下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是：
A．2，2，3，3一四甲基丁烷 B．2，3，4一三甲基戊烷
C．3，4一二甲基己烷 D．2，5一二甲基己烷
答案：D
解析：分析题中各项分子中有几种不同的氢，则就有几组峰。A中只有1种氢，B中有4种，C中有4 种，D中有3种。
．分子式为C5H10O2的酯共有（不考虑立体异构）：
A．7种 B．8种 C．9种 D．10种
答案：C
解析：为了不出现遗漏，写的时候可以按如下分类来写异构体：甲酸丁酯4种（丁基4种异构）、乙酸丙酯2种（丙基2种异构）、丙酸乙酯1种、丁酸甲酯2种（丁酸的烃基为丙基，丙基2种异构）共9种。
8.分子式为C5H11Cl的同分异构体共有（不考虑立体异构）
A.6种 B.7种 C. 8种 D.9种
解析：C5H11Cl属于氯代烃，若主链有5个碳原子，则氯原子有3种位置，即1－氯戊烷、2－氯戊烷和3－氯戊烷；若主链有4个碳原子，此时甲基只能在2号碳原子上，而氯原子有4种位置，分别为2－甲基－1－氯丁烷、2－甲基－2－氯丁烷、3－甲基－2－氯丁烷和3－甲基－1－氯丁烷；若主链有3个碳原子，此时该烷烃有4个相同的甲基，因此氯原子只能有一种位置，即2，3－二甲基－1－丙烷。综上所叙分子式为C5H11Cl的同分异构体共有8种。
答案：C
9、β—月桂烯的结构如下图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物（只考虑位置异构）理论上最多有
A．2种 B．3种 C．4种 D．6种
解析：注意联系1，3－丁二稀的加成反应。
答案：C
10、下列有机物命名正确的是
A． 1，3，4-三甲苯
B． 2-甲基-2-氯丙烷
C． 2-甲基-1-丙醇
D． 2-甲基-3-丁炔
解析：此题考查了有机物的命名知识。有机物命名时，应遵循数值和最小原则，故应命名为：1，2，4-三甲苯，A错；有机物命名时，编号的只有 C原子，故应命名为：1-甲基-1-丙醇，C错；炔类物质命名时，应从离三键近的一端编号，故应命名为：3-甲基-1-丁炔，D错。
答案：B
知识归纳：判断有机物的命名是否正确或对有机物进行命名，其核心是准确理解命名规范：①是命名要符合“一长、一近、一多、一小”，也就是主链最长，编号起点离支链最近，支链数目要多，支链位置号码之和最小；②有机物的名称书写要规范③对于结构中含有苯环的，命名时可以依次编号命名，也可以根据其相对位置，用“邻”、“间”、“对”进行命名。
11、透明聚酯玻璃钢可用于制造导弹的雷达罩和宇航员使用的氧气瓶。制备它的一种配方中含有下列四种物质：
（甲） （乙） （丙） （丁）
填写下列空白：
(1)甲中不含氧原子的官能团是____________；下列试剂能与甲反应而褪色的是___________（填标号）
a. Br2/CCl4溶液 b.石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液
(2)甲的同分异构体有多种，写出其中一种不含甲基的羧酸的结构简式：_______
(3)淀粉通过下列转化可以得到乙（其中A—D均为有机物）:
A的分子式是___________，试剂X可以是___________。
已知：
利用上述信息，以苯、乙烯、氯化氢为原料经三步反应合成丙，其中属于取代反应的化学方程式是 。
（5）化合物丁仅含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为110。丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，且丁分子中烃基上的一氯取代物只有一种。则丁的结构简式为 。
解析：（1）由甲的结构简式可得出含有的官能团是碳碳双键和酯基；有碳碳双键所以可以使溴的四氯化碳或酸性高锰酸钾溶液褪色；
（2）由于不能含有甲基，所以碳碳双键只能在末端，故结构简式是：
CH2＝CH－CH2－CH2－COOH；
（3）由框图转化不难看出，淀粉水解得到葡萄糖，葡萄糖在酶的作用下分解生成乙醇。乙醇通过消去反应得到乙烯，乙烯加成得到1，2－二卤乙烷，最后通过水解即得到乙二醇。
（4）由已知信息可知，要生成苯乙烯，就需要用乙苯脱去氢，而要生成乙苯则需要苯和氯乙烷反应，所以有关的方程式是：①CH2＝CH2+HClCH3CH2Cl；②
；③。
（5）丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，说明丁中含有苯环和酚羟基。苯酚的相对分子质量为94，110－94＝16，因此还含有一个氧原子，故是二元酚。又因为丁分子中烃基上的一氯取代物只有一种，所以只能是对位的，结构简式是。
答案：（1）碳碳双键（或）；ac
（2）CH2＝CH－CH2－CH2－COOH
（3）C6H12O6；Br2/CCl4（或其它合理答案）
（4）+CH3CH2Cl＋HCl
（5）
CH3－CH－CH2－CH3，
OH
CH3－CH－CH2－OH，
CH3
CH3－C－CH3。
CH3
OH第五期：有机物分子结构、同分异构体、同系物
名师押题
1、相对分子质量为56的烃，可能的同分异构体种类有（ ）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
解析：用商余法56÷12=4……8，则分子式为C4H8 ,
烯烃有3种：
环烷烃有2种：
答案：D
2、某烷烃有多种同分异构体，其中主链上有4个碳原子的同分异构体有两种，则含有相同
碳原子数且主链上有4个碳原子的烯烃（只含一个碳碳双链）的同分异构体有（ ）
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
解析：主链上有4个碳原子的同分异构体有两种的烷烃为和。含有6个碳且主链为4个碳的烯烃为：、、和。
主链为4个碳的烷烃没有2－乙基，主链为4个碳原子的烯烃可以有2－乙基，因为所选的主链一定含有官能团且碳原子最长的链。
答案：C
3、下列各组物质中一定互为同系物的是（ ）
A.CH4、C3H8 B.C2H4、C3H6 C.C2H2、苯 D.C2H2、C4H6
解析：同系物必须是指结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数相同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，因此根据分子式，必须不能出现类别异构，才能肯定。B和D都有可能出现类别异构，而C肯定不属于同类。
答案：A
4、以M原子为中心形成的MX2Y2分子中，X、Y分别只以单键与M结合，下列说法正确的是（ ）
A.若MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则有两种同分异构体
B.若MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体
C.若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则有两种同分异构体
D.若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则无同分异构体
解析：本题把有机物的结构和同分异构结合一起，考查学生的空间想象力
答案：AD
5、分子式为C7H16的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体的数目
A．2 B．3 C．4 D．5
解析：若受思维定势所左右，只考虑题设的“3个甲基”必有两个在碳链两端，余下一个甲基去取代己烷碳链上的氢原子，无疑会误选A。倘若思维一经发散，考虑到其他烃基照样含有甲基，就不至于受“3个甲基”的假象所蒙蔽，而会再选择乙基(—CH2CH3)作取代基去取代戊烷上的氢原子，这样排列的同分异构体数目共为3种，应选B。
答案：B
6、分子式为C12H14O2的F有机物广泛用于香精的调香剂。为了合成该物，某实验室的科技人员设计了下列合成路线：
试回答下列问题：
（1）按系统命名法给A物质命名 ；
（2）C物质的官能团名称______；E物质的结构简式___________；
（3）上述合成路线中属于取代反应的是 (填编号)；
（4）反应④的化学方程式为 ；
（5）写出E属于芳香族化合物同分异构体（不含E）的结构简式：
解析：本题涉及到有机物命名、有机官能团、同分异构体推理和书写，有机物化学方程式的书写，重点考查学生对基础知识的掌握的熟练程度，对学生的信息获取和加工能力提出较高要求。
参考答案：
7、敌草胺是一种除草剂。它的合成路线如下：
回答下列问题：
（1）在空气中久置，A由无色转变为棕色，其原因是 。
（2）C分子中有2个含氧官能团，分别为 和 （填官能团名称）。
（3）写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式： 。
①能与金属钠反应放出H2；②是萘（）的衍生物，且取代基都在同一个苯环上；③可发生水解反应，其中一种水解产物能发生银镜反应，另一种水解产物分子中有5种不同化学环境的氢。
（4）若C不经提纯，产物敌草胺中将混有少量副产物E（分子式为C23H18O3），E是一种酯。
E的结构简式为 。
（5）已知：，写出以苯酚和乙醇为原料制备的合成路线流程图（无机试剂任用）。合成路线流程图示例如下：
解析：本题是一道基础有机合成题，仅将敌草胺的合成过程列出，着力考查阅读有机合成方案、利用题设信息、解决实际问题的能力，也考查了学生对信息接受和处理的敏锐程度、思维的整体性和对有机合成的综合分析能力。本题涉及到有机物性质、有机官能团、同分异构体推理和书写，合成路线流程图设计与表达，重点考查学生思维的敏捷性和灵活性，对学生的信息获取和加工能力提出较高要求。
由A的结构简式可看出，A中含有酚羟基，易被空气中的氧气氧化；能与金属钠反应放出H2说明含有羟基，可发生水解反应，其中一种水解产物能发生银镜反应，说明是甲酸某酯。另一种水解产物分子中有5种不同化学环境的氢，说明水解产物苯环支链一定是对称的，且支链是一样的。由C和E的分子式可知，E是由A和C反应生成的。
备考提示：解答有机推断题时，我们应首先要认真审题，分析题意，从中分离出已知条件和推断内容，弄清被推断物和其他有机物的关系，以特征点作为解题突破口，结合信息和相关知识进行推理，排除干扰，作出正确推断。一般可采取的方法有：顺推法（以有机物结构、性质和实验现象为主线，采用正向思维，得出正确结论）、逆推法（以有机物结构、性质和实验现象为主线，采用逆向思维，得出正确结论）、多法结合推断（综合应用顺推法和逆推法）等。关注官能团种类的改变，搞清反应机理。
答案：（1）A被空气中的O2氧化
（2）羟基 醚键
C
CH2
CH3
CH3
CH3
CH
CH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH2
CH2
CH
分子式为C5H10O3
20090424
