化學專題輔導9

專題九:同分異構(gòu)體等問題的梳理和綜合

[命題趨向]

《考試大綱》中對這部分內(nèi)容的要求為:

(1)理解甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛等典型分子的結(jié)構(gòu)特征,并能由這些分子入手了解其它有機分子的結(jié)構(gòu),理解某些典型分子的空間結(jié)構(gòu)特征,展開與分子空間結(jié)構(gòu)有關的一些空間想像。

(2)能夠識別結(jié)構(gòu)式(結(jié)構(gòu)簡式)中各原子的連接次序和方式,能夠識別基團、官能團,能夠識別同系物和同分異構(gòu)體。

(3)能根據(jù)分子式書寫簡單的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式,能根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式判斷是否互為同分異構(gòu)體。

近幾年高考試題中常見的題型有:

(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式判斷是否互為同分異構(gòu)體。一般是以選擇題的形式出現(xiàn)。

(2)給出一種“新物質(zhì)”,要求考生分析這種物質(zhì)的性質(zhì)、類別、同分異構(gòu)體等。這里主要考查觀察有機物結(jié)構(gòu)簡式、根據(jù)官能團分析判斷有機物性質(zhì)的能力。觀察分析有機物的結(jié)構(gòu)簡式,從有機物結(jié)構(gòu)簡式中了解有機物的組成、官能團等信息是有機化學的一種基本能力。判斷官能團的種類、根據(jù)官能團判斷有機物的性質(zhì)等是學習和研究有機物性質(zhì)的一種基本技能。以一種“新有機物”為載體,可以更好地考測考生在新情景中解決問題的能力。

(3)利用同分異構(gòu)體知識綜合考查有機物結(jié)構(gòu)類問題。同分異構(gòu)體問題實質(zhì)上有機物結(jié)構(gòu)問題。

[知識體系和復習重點]

1.以同分異構(gòu)為中心構(gòu)建有機物結(jié)構(gòu)方面的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡。

2.總結(jié)歸類有關有機物官能團、類別、常見同分異構(gòu)體的類型等。

3.復習過程除了對球棍模型、比例模型的認識外,還要注意不同分子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系之處。復習中要注意將有機物結(jié)構(gòu)跟無機物結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來,如高考中經(jīng)?嫉降乃肿、水合氫離子、氨分子、銨離子、甲烷分子、白磷分子等之間都可找到聯(lián)系。請看下圖:

復習中不要孤立地去認識某種分子的結(jié)構(gòu),要注意尋找它們之間的聯(lián)系,從整體上去把握。還要多觀察課本中出現(xiàn)過的分子結(jié)構(gòu)模型,認識各類模型的表現(xiàn)形式,從中理解分子結(jié)構(gòu)。

 

[典型題析]

[例1] (2004年南通市高三測試題)下圖是某有機物分子的比例模型,有關該物質(zhì)的推斷不正確的是(  )

A.分子中可能含有羥基      B.分子中可能含有羧基

C.分子中可能含有氨基      D.該物質(zhì)的分子式可能為C3H6O3

[解析]答案為C。中學化學課本中有許多分子結(jié)構(gòu)的模型圖,主要有球棍模型和比例模型兩種。對分子結(jié)構(gòu)模型的認識,既需要一定的空間想像能力,也需要有關分子結(jié)構(gòu)的基礎知識。這樣命題可以測試考生對分子結(jié)構(gòu)和空間思維能力。

先觀察題給模型,可得該模型所表示的分子中有三種原子(黑球3個、斜線球3個、小白球6個),再根據(jù)有機化合物中原子形成共價鍵的規(guī)律來分析處理觀察結(jié)果,黑球應該是C原子、斜線球是氧原子、小白球是氫原子。

[例2](2004年上海高考化學試題)某芳香族有機物的分子式為C8H6O2,它的分子(除苯環(huán)外不含其他環(huán))中不可能有(  )

A.兩個羥基         B.一個醛基        C.兩個醛基        D.一個羧基

[解析]答案選D?疾橥之悩(gòu)體的判斷能力。同分異構(gòu)體是一個重要概念,可以說同分異構(gòu)體問題實際上是有機物結(jié)構(gòu)問題,考查同分異構(gòu)體的試題可觸及到有機化學中的任何一塊內(nèi)容。以“根據(jù)分子式判斷同分異構(gòu)體”形式編制試題是考查同分異構(gòu)體概念的常見題型。

根據(jù)題給分子可判斷分子中只有一個苯環(huán),由此入手可以寫出如下所示的結(jié)構(gòu)簡式:、C6H5COCHO、C6H4(CHO)2。

[例3]已知碳碳單鍵可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn),結(jié)構(gòu)簡式為如下圖所示的烴,下列說法中正確的是(  )

(A)分子中至少有9個碳原子處于同一平面上

(B)分子中至少有10個碳原子處于同一平面上

(C)分子中至少有11個碳原子處于同一平面上

(D)該烴屬于苯的同系物

[解析]要判斷A、B、C三個選項的正確與否,必須弄清題給分子的空間結(jié)構(gòu)。題給分子看起來比較復雜,若能從苯的空間結(jié)構(gòu)特征入手分析就容易理解其空間結(jié)構(gòu)特征。分析這一分子的空間結(jié)構(gòu)時易受題給結(jié)構(gòu)簡式的迷惑,若將題給分子表示為如圖所示,就容易將“一個苯環(huán)必定有12個原子共平面”的特征推廣到這題給分子中。以分子中的左邊的苯環(huán)為中心分析,這個苯環(huán)上的6個碳原子、直接連在這個苯環(huán)上的2個甲基中的碳原子、另一個苯環(huán)中在虛線上的3個碳原子,共有11個碳原子必定在同一平面。所以答案為C。

[例4]2002年諾貝爾化學獎的一半獎金授予了瑞士科學家?guī)鞝柼鼐S特里希,以表彰他“發(fā)明了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。核磁共振技術是利用核磁共振譜來測定有機化合物結(jié)構(gòu),最有實用價值的就是氫譜,常用HNMR表示,如:乙醚分子中有兩種氫原子,其HNMR譜中有兩個共振峰,兩個共振峰的面積比為3:2,而乙醇分子中有三種氫,HNMR譜中有三個峰,三個共振峰之間的面積比為3:2:1。

(1)請寫出分子式C4H8在HNMR譜中兩個峰面種為3:1的化合物的結(jié)構(gòu)簡式______。

(2)C4H10的HNMR譜有兩種,其中作液體打火機燃料的C4H10的HNMR譜的兩個峰的面積比為__________,結(jié)構(gòu)簡式__________;其同分異構(gòu)體的兩個峰的面種比為_________,結(jié)構(gòu)簡式為________________________。

[解析]題示信息“乙醚分子中有兩種氫原子,其HNMR譜中有兩個共振峰,兩個共振峰的面積比為3:2,而乙醇分子中有三種氫,HNMR譜中有三個峰,三個共振峰之間的面積比為3:2:1”中可得出兩個結(jié)論:一是有機分子中氫原子和種類數(shù)跟HNMR中共振峰個數(shù)相等;二是共振峰的面積比與有機分子中各類氫原子個數(shù)有關,如乙醚分子(CH3CH2OCH2CH3)中,兩類氫原子的個數(shù)比為3:2,所以兩個共振峰的面積之比為3:2。

所以答案為:

(1)分子式為C4H8的同分異構(gòu)體有CH3CH2CH=CH2、CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2等,還有環(huán)丁烷、甲基環(huán)內(nèi)烷等環(huán)烷烴。符合“兩種氫原子(兩個峰)”、“兩類氫原子個數(shù)為3:1(共振峰面積之比為3:1)”這兩項條件的只有CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2。

(2)作液體打火機燃料是正丁烷,正丁烷分子中有兩類氫原子,個數(shù)比為3:2。所以答案為:3:2,CH3CH2CH2CH3;9:1,CH3CH(CH3)2。

[考題預測與專題訓練]

1.某有機物結(jié)構(gòu)簡式為,有關它的說法正確的是(  )

A.它屬于芳香烴          B.分子中最多可能有23個原子共面

C.分子式為C14H8Cl5      D.1mol該物質(zhì)能與6 molH2加成

2.右圖是某有機物的球棍模型,下列關于該有機物的性質(zhì)敘述中錯誤的是(   )

A.能與NaOH發(fā)生中和反應    B.能發(fā)生縮聚反應   

C.能發(fā)生加成反應            D.能發(fā)生水解反應

3(1)2-氨基-5-硝基苯甲醚俗稱紅色基B,主要用于棉纖維織物的染色,也用于制金黃、棗紅、黑等有機顏料,其結(jié)構(gòu)簡式如右所示。若分子式與紅色基B相同,且氨基(―NH2)與硝基(―NO2)直接連在苯環(huán)上并呈對位時的同分異構(gòu)體數(shù)目(包括紅色基B)可能為(  )

A.2種       B.4種     C.6種        D.10種

4.下列反應的產(chǎn)物中,有的有同分異構(gòu)體,有的沒有同分異構(gòu)體,其中一定不存在同分異構(gòu)體的反應是(   )

A.異戊二烯(CH2=C(CH3)CH=CH2)與等物質(zhì)的量的Br2發(fā)生加成反應

B.2―氯丁烷(CH3CH2CClHCH3)與NaOH乙醇溶液共熱發(fā)生消去HCl分子的反應

C.甲苯在一定條件下發(fā)生硝化生成一硝基甲苯的反應

D.鄰羥基苯甲酸與NaHCO3溶液反應

5.鍵線式是有機物結(jié)構(gòu)的又一表示方法,如圖I所表示物質(zhì)的鍵線式可表示為圖II所示形式。松節(jié)油的分餾產(chǎn)物之一A的結(jié)構(gòu)可表示為圖III。

(1)寫出A的分子式___________________

(2)A在濃H2SO4的作用下加熱,每一分子A可失去一分子水得不飽和化合物B。寫出B可能的結(jié)構(gòu)簡式______________________________________________。

(3)C是B的同分異構(gòu)體。其分子里也有一個六元碳環(huán),其碳環(huán)上的碳原子均是飽和的。如果C分子中六元環(huán)上只有一個取代基,則C具有多種結(jié)構(gòu),請寫出其中的兩種結(jié)構(gòu)(必須是不同類別的物質(zhì),用鍵線式表示)________________、________________________。

6已知:①R―X+H2O R―OH+HX(R表示烴基,X表示鹵原子);②有機物分子中的硝基可轉(zhuǎn)變成氨基:R―NO2+Fe+HCl → R―NH2+FeCl2+H2O未配平)

“對乙酰胺基酚”俗稱“撲熱息痛”,為白色晶體,具有解熱鎮(zhèn)痛藥效。撲熱息痛的一種生產(chǎn)流程如下:

(1)寫出反應②、⑤的化學方程式:

反應②:                                                          。

反應⑤:                                                           。

(2)有人認為上述流程反應②應當放在反應③后進行,你認為是否合理,說明理由:

                                                                              。

   (3)對撲熱息痛的下列說法中正確的是(選填序號)             

a.在溶液中1mol撲熱息痛最多與1mol NaOH反應   b.能與溴水反應使溴水褪色

c.在其分子中含有肽鍵               d.遇氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應 

(4)寫出與撲熱息痛互為同分異構(gòu)體,且分子中含有苯環(huán)的α―氨基酸的結(jié)構(gòu)______。

7.烷烴A只可能有三種一氯取代產(chǎn)物B、C和D。C的結(jié)構(gòu)簡式是。B和D分別與強堿的醇溶液共熱,都只能得到有機化合物E。以上反應及B的進一步反應如下圖所示。

請回答:

(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是                                               。

(2)H的結(jié)構(gòu)簡式是                                               。

(3)B轉(zhuǎn)變?yōu)镕的反應屬于                 反應(填反應類型名稱)。

(4)B轉(zhuǎn)變?yōu)镋的反應屬于                 反應(填反應類型名稱)。

(5)1.16gH與足量NaHCO3作用,標準狀況下可得CO2的體積是            mL。

8.以石油產(chǎn)品乙烯為起始原料進行合成高分子化合物F和G,合成路線如圖所示:

已知:E的分子式為C4H6O2,F(xiàn)的分子式為(C4H6O2)n(俗名“乳膠”的主要成分),G的分子式為(C2H4O)n(可用于制化學漿糊),2CH2=CH2+2CH3COOH+O22C4H6O2(醋酸乙烯酯)+2H2O。

又知:與結(jié)構(gòu)相似的有機物不穩(wěn)定,發(fā)生分子重排生成請回答下列問題:

(1)寫出結(jié)構(gòu)簡式:E_______________,F(xiàn)___________________。

(2)反應①、②的反應類型。

(3)寫出AB、BC的化學方程式。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1BD。2D。3D(-OCH3可以變成-CH2OH、-OH和-CH3)。4D。

5.(1)C10H20O2

(2)    。

(3)

6.(1)

        

(2)不合理。若先水解生成苯酚,由于苯酚有弱還原性,在下一步硝化時,強氧化性的濃HNO3、濃H2SO4會將苯酚氧化。

(3)b、c、d   (4)。

(反應①是苯的氯代反應,生成氯苯。反應②是氯苯的硝化,綜合最后產(chǎn)物可判斷這步反應中得到對硝基氯苯。反應③是苯環(huán)上的氯原子被取代,生成酚羥基。反應④硝基被還原成氨基。反應⑤是氨基中的氫原子被;〈

7.(1)(CH3)3CCH2CH3。(2)(CH3)3CCH2COOH。

(3)取代。(4)消去。(5)224mL。

提示:“醇、醛、酸”轉(zhuǎn)化關系成了判斷鹵代烴中氯原子位置的突破口。

8.(1)E為CH3COOCH=CH2,F(xiàn)為。

(2)加成反應、水解反應。

(3)ClCH2CH2Cl+H2O ClCH2CH2OH+HCl;

     ClCH2CH2OHCH3CHO+HCl。

(根據(jù)合成路線中的反應條件易推出,A是ClCH2CH2Cl。B是HOCH2CH2OH還是ClCH2CH2OH呢?抓住AB、BC中的反應條件,可知AB發(fā)生了取代反應,BC發(fā)生了消去反應,所以可確定B是ClCH2CH2OH。C是CH3CHO,D是CH3COOH。在這個基礎上,再結(jié)合E的分子式可推知E是乙酸乙烯酯。)

 


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