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�分子、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�分異構(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�；�取代）

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。）