综合复习1 同分异构专题 学案(含解析) 高中化学人教版（2019）选择性必修3

本书综合复习1同分异构专题
1理解同分异构体、同系物的定义。
2.掌握复杂同分异构体的书写。
精讲
一、同分异构体的书写步骤
1“由通式，判类别”：根据有机物的分子组成，判断其可能的类别异构 (一般用分子通式判断)，该步骤也要结 合计算有机物分子式的不饱和度。
2“减碳法，写碳链”：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，分布由近到远。
3“移官位，氢充填”：先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各条碳链上依次移动官能团的位置；按 “碳四价”的原则，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，即可得到所有同分异构体的结构简式。
【小结】常见有机物的组成通式
不饱和度
1不饱和度的计算
常见结构的不饱和度
例如，分子式为 C4H8O 的有机物不饱和度为 1，分子中含有一个 O 原子，所以有机物的类别可能是饱和一 元醛、饱和一元酮、烯醇、环醇、环醚等。
知识精炼
1．2022年，我国科学家以C60为原料创造出碳家族单晶新材料。C60与金刚石互为
A．同素异形体 B．同位素 C．同分异构体 D．同系物
2．关于下列有机物的说法不正确的是
①②③④⑤
A．②③不互为同分异构体 B．②④为同种物质
C．①⑤互为同分异构体 D．①⑤为同种物质
3．下列各组物质互为同分异构体的是
A．32S与33S B．乙醇和二甲醚(CH3－O－CH3)
C．O2与O3 D．CH3CH2CH3与
4．如图为含4个碳原子的6种烃分子模型(氢原子没有画出)，下列各组物质的相互关系描述正确的是
A．与d互为同分异构体的是c
B．b、f的分子式均为
C．b和c互为同系物
D．、和互为同素异形体
5．下列物质是纯净物的是
A．C4H10 B．食醋 C．铝热剂 D．酒精
6．概念是化学学习的基础，下列说法错误的是
A．与互为同位素
B．二聚硫与环八硫互为同素异形体
C．CH3CH3与 互为同系物
D． 与 互为同分异构体
7．“拟人化分子——纳米稻草人”的合成被称为史上最奇葩创意研究，拟人化分子a，b的结构如图所示。下列说法正确的是
A．a、b互为同分异构体
B．b不能发生取代反应
C．1mol a最多可与14molH2发生加成反应
D．a、b完全燃烧时的现象与甲烷完全燃烧时的完全相同
8．下列物质之间的相互关系错误的是
A．正丁烷和异丁烷互为同分异构体 B．和互为同位素
C．红磷和白磷互为同素异形体 D．和互为同分异构体
9．下列烷烃进行一氯取代反应后，生成的取代产物的数目与其他物质不相同的是
A． B．
C． D．
10．下列说法中错误的是
A．红外光谱仪、核磁共振仪都可用于有机物的结构分析
B．中含有的4种官能团
C．与Br2按物质的量之比1：1发生加成反应，产物有5种
D．2，5-二甲基己烷的核磁共振氢谱中出现了三组峰
11．组成和结构可用表示的有机物(不考虑立体结构)共有种
A．3种 B．12种 C．20种 D．36种
等效氢
1等效氢的判断
（1）分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。
（2）同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。
（3）分子中处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。
利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。等效氢的种类等于一元取代物 的种类。如 2,2,3,3-四甲基丁烷的一氯代物只有一种。
2等效氢限定同分异构体的判断技巧
（1）苯环上有两个不同的取代基，苯环上有两种等效氢：取代基处于对位；
（2）涉及到等效氢个数比为 6：x：y 的基本上可以确定有机物中有两个甲基；
（3）当分子中氢原子数较多，但等效氢种类很少时，该有机物分子结构往往是高度对称。
四、多元取代时同分异构体的书写方法
1基本方法
二元取代：定一移一法
三元取代：定二移一法
2苯环上的取代
(1) 苯环上二元取代的产物种类：3 种。
(2) 苯环上三元取代的产物——采用定二移一的方法，定的两个取代基有“邻、间、对”三种位置。
取代基用 X、Y、Z 表示时，若取代基为 XXX 型，种类有 3 种；若取代基为 XXY 型，种类有 6 种；若取代基 为 XYZ 型，种类有 10 种。
知识精炼
12．聚乳酸广泛用于制造可降解材料，其生物降解过程如下。下列说法不正确的是
A．乳酸属于烃的衍生物 B．分子含有 键和π键
C．乳酸分子不含手性碳原子 D．使用聚乳酸材料有利于减少白色污染
13．布洛芬(图丁)是一种解热镇痛类非处方药药品。下面是其一条高产率的合成路线。下列说法正确的是
A．甲的一氯代物有7种(不考虑立体异构)
B．乙→丙为取代反应
C．丙可与金属钠反应放出H2
D．丁分子中的碳原子一定处于同一平面
14．布洛芬具有抗炎、镇痛、解热的作用，但口服该药对肠道、胃有刺激性，解决方法之一是对该分子进行成酯修饰(如图所示)。下列说法正确的是
A．电负性：N＞C＞O B．键角：NH3＞H2O
C．R和T中均无手性碳原子 D．R和T均不能与氧气发生氧化反应
15．I.下列各物质中：
①金刚石和石墨②35Cl和37Cl③与④O2和O3⑤H、D、T⑥CH3CH2OH和CH3－O－CH3⑦CH4和CH3CH3
(1)互为同素异形体的是______。(2)互为同位素的是_____。
(3)互为同分异构体的是______。(4)互为同系物的是______。
(5)2－甲基－1－戊烯的结构简式______。
(6)键线式表示的分子式为______。
(7)其正确的系统命名为______。
16．回答下列问题：
(1)有下列几组物质，请将序号填入下列空格内：
A、和油酸()
B、和石墨
C、和
D、和
E、乙醇和乙二醇
①互为同位素的是_______；②互为同系物的是_______；
③互为同素异形体的是_______；④互为同分异构体的是_______；
⑤既不是同系物，又不是同分异构体，也不是同素异形体，但可看成是同一类物质的是_______。
(2)分子式为的同分异构体共有多种，其中含有三个甲基的结构有_______种；含有手性碳的结构有_______种。
17．化合物H是降脂类药物瑞舒伐他汀制备中的关键中间体。在医药工业中的一种合成方法如下：
已知： i.
ii. 与苯结构相似， 六元环中存在共轭大键，具有芳香性。
回答下列问题： ；
(1)A中官能团名称为___________， C的化学名称为___________。
(2)E中碳原子的杂化方式有___________种。
(3)写出E→F的转化过程中另一生成物的电子式___________。
(4)在F的同分异构体中，同时满足下列条件的有___________种(不考虑立体异构)
a含有和两个直接相连的六元环
b．两个六元环上均只有一条侧链， - SCH2CH2F与 连接
c．可以使溴的四氯化碳溶液褪色
其中含有手性碳原子的结构简式为___________。
(5)参照上述合成路线，以为原料，设计合成的路线___________(无机试剂及不超过两个碳的有机试剂任选)。
18．有机物 是一种重要的有机合成中间体，其合成路线如下：
已知：①B的核磁共振氢谱有三个吸收峰；
② ；
③ 。
(1)B的名称为___________。
(2)G的结构简式为___________。
(3)在合成路线中设计⑤和⑨两步反应的目的是___________。
(4)反应⑥的化学方程式为___________。
(5)F与银氨溶液反应的化学方程式为___________。
(6)M为 的同分异构体，满足下列条件的M的结构有___________种。
a．属于芳香族化合物
b．1 mol M与足量溶液反应能生成2 mol
任写一种核磁共振氢谱有4组峰的M的结构简式___________。
19．三氯苯达唑是一种新型咪唑类驱虫药，其合成路线之一如下：
回答下列问题：
(1)A的名称为___________。
(2)A→B的反应方程式为___________。
(3)X的结构简式为___________。
(4)D→E的反应类型为___________。
(5)C的芳香族同分异构体中，与C具有相同官能团的有___________种。
(6)为_______(填“极性”或“非极性”)分子，分子的空间结构为___________。
(7)邻苯二胺是染料、农药、助剂、感光材料等的中间体。以溴苯为原料，根据上述合成路线，设计合成邻苯二胺的路线___________(无机试剂及两个碳以下的有机试剂任选)。
20．有机物G是多种药物和农药的合成中间体，下图是G的-种合成路线：

已知：
① (苯胺，呈碱性，易被氧化)。
②甲基吡啶()和苯胺互为同分异构体，并具有芳香性。
③苯环上有烷烃基时，新引入的取代基连在苯环的邻、对位：苯环上有羧基时，新引入的取代基连在苯环的间位。
回答下列问题：
(1)A的名称为___________。
(2)②的化学方程式为___________，反应类型为___________。
(3)D的结构简式为___________，lmolE在反应⑤过程中最多消耗___________molNaOH。
(4)G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N，满足下列条件的M有___________种，写出其中一种同分异构体的结构简式：___________。
①分子结构中含一个六元环，且环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
③核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6：4：2：1
(5)根据题中的信息，设计以甲苯为原料合成有机物的流程图(无机试剂任选)___________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【分析】同种元素组成的不同单质为同素异形体；质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子为同位素；分子式相同结构不同的化合物互为同分异构体；结构相似，分子组成形成若干个CH2原子团的有机物互为同系物，据此解答。
【详解】C60与金刚石均是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。
答案选A。
2．D
【详解】A．②中有16个碳，③中有17个碳，分子式不相同，不互为同分异构体，A正确；
B．②④的分子式为C16H10，分子式相同，结构相同，是同种物质，B正确；
C．①⑤的分子式为C18H12，分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C正确；
D．①⑤结构不同，不是同种物质，D错误；
故选D。
3．B
【详解】A．32S与33S都是S元素的不同原子，二者互为同位素，A错误；
B．乙醇和二甲醚(CH3－O－CH3)的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，B正确；
C．O2与O3是氧元素的不同单质，二者互为同素异形体，C错误；
D．CH3CH2CH3与的分子式不同，不属于同分异构体，D错误；
故选B。
4．B
【详解】A．d的分子式为C4H6，c的分子式为C4H8，分子式不同，不是同分异构体，故A错误；
B．b、f的分子式均为，故B正确；
C．b和c的分子式都是C4H8，结构不同，互为同分异构体，不是同系物，故C错误；
D．、和是由H元素的不同同位素原子组成的单质分子，属于同种物质，故D错误；
选B。
5．D
【详解】A．C4H10可表示正丁烷，也可表示异丁烷，不是纯净物，A不符合题意；
B．食醋为醋酸的水溶液，不属于纯净物，B不符合题意；
C．铝热剂是指铝粉和难熔金属氧化物的混合物，C不符合题意；
D．酒精的化学式为C2H5OH，属于纯净物，D符合题意；
故选D。
6．D
【详解】A．与是质子数相同、中子数同的核素，两者互为同位素，故A正确；
B．二聚硫与环八硫都是硫元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，故B正确；
C．CH3CH3与 结构相似，分子组成相差两个 CH2 原子团，两者互为同系物，故C正确；
D．根据甲烷是正四面体结构，因此 与 是同种物质，两者不互为同分异构体，故D错误。
综上所述，答案为D。
7．C
【详解】A．a和b分子式不同，a比b少3个碳原子，则a、b不互为同分异构体，故A错误；
B．b分子中有饱和碳原子，可以和氯气在光照下发生取代反应，故B错误；
C．a分子中有两个苯环、四个碳碳三键，1个苯环和3个H2发生加成反应，1个碳碳三键能和2个H2发生加成反应，所以1mol a最多可与14molH2发生加成反应，故C正确；
D．a、b分子中含苯环、碳碳三键，碳的质量分数比甲烷高很多，碳的质量分数越大，燃烧时火焰就越明亮，烟也越浓，甲烷燃烧没有烟，火焰呈蓝色或淡蓝色，故D错误；
故选C。
8．D
【详解】A．正丁烷和异丁烷的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，A正确；
B．和的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，B正确；
C．红磷和白磷的均是磷元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，C正确；
D．和的分子式不同，不能互为同分异构体，D错误；
答案选D。
9．C
【详解】ABD都可以形成2种一氯代物，C可以形成1种一氯代物，故选C。
10．B
【详解】A. 红外光谱仪用于测定有机物的官能团，核磁共振氢谱用于测定有机物中不同环境氢原子种类及数目，二者都可用于有机物的结构分析，选项A正确；
B. 根据有机物结构简式可知，该有机物含有碳碳双键、羰基、氯原子、醚键和羧基，共5种官能团，选项B错误；
C. 与Br2按物质的量之比1：1发生加成反应，产物有、、、、共5种，选项C正确；
D. 2，5-二甲基己烷的结构简式为(CH3)2CH(CH2)2CH(CH3)2，该有机物结构对称，共含3种不同环境的氢原子，因此核磁共振氢谱出现三个峰，选项D正确；
答案选B。
11．C
【详解】-C4H9有1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基、2-甲基-2-丙基四种；-C3H6Cl有：-CH2CH2CH2Cl、-CH2CHClCH3、-CHClCH2CH3、、五种结构，则两种基团的组成共4×5=20种，即可表示的有机物有20种，故C正确；
故选：C。
12．C
【详解】A．乳酸含有羧基、羟基，属于烃的衍生物，A正确；
B．二氧化碳结构为O=C=O，双键中含有1个σ键1个π键，故分子含有 键和π键，B正确；
C．手性碳原子是连有四个不同原子或基团的碳原子；，故乳酸分子含手性碳原子，C错误；
D．聚乳酸广泛用于制造可降解材料，故使用聚乳酸材料有利于减少白色污染，D正确；
故选C。
13．C
【详解】A．甲的一氯代物有6种： ，A错误；
B．乙→丙为还原反应，B错误；
C．丙含有羟基，可以和金属钠反应放出H2，C正确；
D．丁分子含有sp3杂化的碳原子与3个碳原子相连，所有碳原子不一定处于同一平面，D错误；
故选C。
14．B
【详解】A． 周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的电负性增大：O＞N＞C，故A错误；
B． NH3、H2O分子中分别含1对和2对孤电子对，由于电子对之间的斥力：孤电子对-孤电子对＞成键电子对-孤电子对，则键角：NH3＞H2O，故B正确；
C． 连接四个不同原子或基团的碳原子，称为手性碳原子，布洛芬和成酯修饰产物中均含1个手性碳原子（与羧基或酯基相连碳原子），故C错误；
D． R和T均能灼烧，能与氧气发生氧化反应，故D错误；
故选B。
15．(1)①④
(2)②⑤
(3)⑥
(4)⑦
(5)
(6)C6H14
(7)2，2－二甲基－4－乙基己烷
【详解】（1）同素异形体为同种元素所组成的不同单质，①金刚石和石墨均有C所组成的两种单质；④O2和O3为O元素所组成的两种不同单质，所以互为同素异形体的为①④；
（2）同位素为质子数相同中子数不同的同一元素的不同核素，则②35Cl和37Cl；⑤H、D、T；分别为Cl和H的同位素；
（3）同分异构体为有机化学中，将分子式相同、结构不同的化合物互称同分异构体，⑥CH3CH2OH和CH3-O-CH3分子式相同，结构式不同属于同分异构体；
（4）同系物是指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物，⑦CH4和CH3CH3互为同系物；
（5）2－甲基－1－戊烯的结构简式为；
（6）键线式表示的分子式为C6H14；
（7）其正确的系统命名为2，2-二甲基-4-乙基己烷。
16．(1) D A B C E
(2) 3 2
【详解】（1）同种原子的不同核素为同位素，D组为同位素。同系物，结构相似且相差n个CH2的物质，CH2=CHCOOH中含有C=C和羧基而油酸中也含有这两种官能团，它们互为同系物，A组为同系物。同素异形体为同种元素的不同结构的单质，B组为同素异形体。同分异构体为分子式相同而结构不同的有机物，C组为同分异构体。乙醇和乙二醇均含有-OH均为醇类。答案为D；A；B；C；E；
（2）C7H16为烷烃，含三个甲基的同分异构体为6个碳的烷烃上-CH3取代有2种。5个碳的烷烃-CH2CH3取代有1种。满足该条件的同分异构体共有3种。手性碳要求连接4个不同基团或原子，依次改变烷烃的碳架移动支链最终只有共2种。答案为3；2。
17．(1) 醛基、碳氟键 2-甲基丙酸乙酯(异丁酸乙酯)
(2)3
(3)
(4) 24 (苯环上侧链在邻位或间位均可)
(5)
【分析】结合A的分子式和B的结构简式，以及AB的反应条件可知A为；根据A的结构简式可知知道其中的官能团的名称，根据化合物E中碳原子的成键特征可以知道其中碳的杂化方式，以此解题。
【详解】（1）由分析可知A为，则A中官能团名称为醛基、碳氟键；根据C的结构简式可知化学名称为：2-甲基丙酸乙酯(异丁酸乙酯)；
（2）根据E的结构简式可知，其中饱和碳的杂化方式为sp3杂化，苯环上的和碳碳双键中的碳是sp2杂化，碳氮三键中的碳是sp杂化，一共3种杂化方式；
（3）对比E和F的结构简式可知，其转化过程中另一生成物为HI，其电子式为：；
（4）含有和两个六元环，则核外含有6个碳原子，可以使溴的四氯化碳溶液褪色说明侧链上含有碳碳双键，两个六元环上均只有一条侧链， - SCH2CH2F与 连接，则另一个支链上含有4个碳原子且含有1个碳碳双键，则可以理解为苯环上两个支链，一个支链为，另一个支链为：或或或或或或或，每一组在苯环上都有邻、间、对三个位置，则一共有24中结构，其中含有手性碳原子的结构简式为；
（5）首先在浓硫酸和加热的条件上乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯，随后根据信息i乙酸乙酯和CH3CN反应生成，最后CuCl的条件下和生成产物，具体流程为：。
18．(1)对溴甲苯或4-溴甲苯
(2)
(3)保护酚羟基，防止酚羟基被氧化
(4)2
(5)
(6) 10 (或)
【分析】由流程结合物质化学式、结构简式可知，A为甲苯，A和溴发生取代反应生成B：对溴甲苯；B和氯气在光照条件下发生反应，甲基中氢被氯取代生成D；D发生取代反应生成 ， 和过氧化氢反应已知反应在酚羟基邻位引入1个新的酚羟基得到E，E发生取代反应生成 ； 被氧化为 ， 和乙醛发生已知反应生成F；F中醛基发生银镜反应转化为G；
【详解】（1）由分析可知，B的名称为对溴甲苯或4-溴甲苯；
（2）由分析可知，G的结构简式为 ；
（3）在合成路线中设计⑤和⑨过程中酚羟基转化为醚键、醚键又转化为酚羟基，这两步反应的目的是保护酚羟基，防止酚羟基被氧化；
（4）反应⑥为羟基被氧化为醛基的反应，化学方程式为2；
（5）F与银氨溶液反应醛基被氧化为羧基，反应为：
（6）M为 的同分异构体，满足下列条件：
a．属于芳香族化合物，含有苯环；b．1 mol M与足量溶液反应能生成2 mol ，则分子中含有2个羧基；
若含有1个取代基，为-CH(COOH)2，有1种情况；
若含有2个取代基，为-COOH、-CH2COOH，有邻间对3种情况；
若含有3个取代基，为-COOH、-COOH、-CH3，3个取代基中2个相同，则在苯环上有6种情况；
故共10种情况；
核磁共振氢谱有4组峰，则其结构较为对称，M的结构简式可以为 、 。
19．(1)1，2，4-三氯苯(或偏三氯苯)
(2)
(3)
(4)还原反应
(5)15
(6) 非极性 四面体形
(7)
【分析】A在浓硫酸、浓硝酸额条件下，发生硝化反应生成B，根据C的分子式和D的结构简式，可以推出C的结构简式为：，X的建构简式为：，D在还原剂的作用下发生还原反应，还原成，再与，在和的作用下生成F，最后在与，在一定条件下得到产品。
【详解】（1）根据A的结构，A的名称为：1，2，4-三氯苯(或偏三氯苯)；
（2）A在浓硫酸、浓硝酸额条件下，发生硝化反应生成B，反应方程式为：；
（3）根据C的结构简式和D的结构简式，可以推出X的结构简式为：；
（4）D在还原剂的作用下发生还原反应，还原成，反应类型为：还原反应；
（5）C的结构简式为：，芳香族同分异构体，根据“定二移一，再加一的方法”，与C具有相同官能团的同分异构体为：，加上，有3种，，加上，除去C有2种，，加上，有3种，，加上，有3种，，加上，有2种，，加上，有2种，共15种；
（6）结构与相同，为直线型分子，含有极性键的非极性分子；为甲烷分子中的1个H原子被I原子取代，所以空间构型为四面体结构；
（7）根据上述合成路线，以溴苯为原料，合成邻苯二胺的路线为：。
20．(1)2-甲基苯酚(邻甲基苯酚)
(2) 取代反应
(3) 3
(4) 4 、、、 (其中任意一种)
(5)
【分析】A生成B，结合A化学式、B结构可知，A为；B一系列转化为E，集合E结构可知，B发生硝化反应在甲基对位引入硝基生成C；C中甲基被酸性高锰酸钾氧化为羧基得到D；D中硝基被还原为氨基生成E；E最终转化为G；
【详解】（1）由分析可知，A为，名称为2-甲基苯酚(邻甲基苯酚)；
（2）②为B和浓硝酸在浓硫酸催化作用下发生硝化反应在甲基对位引入硝基生成C，化学方程式为，反应类型为取代反应；
（3）由分析可知，D的结构简式为；E中硝基、酯基均可以和氢氧化钠反应，酯基生成的酚羟基也可以和氢氧化钠反应，故lmolE在反应⑤过程中最多消耗3molNaOH；
（4）G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N，则M比G多2个-CH2，且不饱和度为6，满足下列条件：
①分子结构中含一个六元环，且环上一氯代物只有一种；②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2，分子中含有2个羧基；③核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6：4：2：1，分子结构对称且应该还有2个甲基，故结构可以为： 、、、；
（5）甲苯发生硝化反应引入硝基，甲基被酸性高锰酸钾氧化为羧基、硝基被还原为氨基，则流程为： 。