同分異構體的概念(概念異構體分為哪幾種)
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1.常見限制條件與結構關系總結
(1)限定性質信息的結構解讀

(2)限定類屬信息的結構解讀

(3)限定同分異構信息的結構解讀

(4)限定核磁共振氫譜信息的結構解讀

(5)限定數量關系的結構解讀

2.解題思路

3.示例(以C9H10O2不同條件下同分異構體的書寫為例)

典型例題:
例1(東北三省三校2020屆高三第一次聯合模擬)乙苯與氫氣加成,其產物的一氯代物的同分異構體數目有(不考慮立體異構)()
A.4種B.5種C.6種D.7種
【答案】C
【解析】完全氫化后的產物,即為乙基環己烷,六元環含有4種H,乙基含有2種H,故產物的一氯代物有6種同分異構體;
答案選C。
【點睛】乙基環己烷的六元環含有4種H,同學會錯當成乙苯的苯環那樣有3種H。
例2(寧夏石嘴山市第三中學2020屆高三一模)一種形狀像蝴蝶結的有機分子Bowtiediene,其形狀和結構如圖所示,下列有關該分子的說法中錯誤的是
A.生成1 mol C5H12至少需要4 mol H2
B.該分子中所有碳原子在同一平面內
C.三氯代物只有一種
D.與其互為同分異構體,且只含碳碳三鍵的鏈烴有兩種
【答案】B
【解析】【分析】有機物含有2個碳碳雙鍵,可發生加成、加聚和氧化反應,結合烯烴、甲烷的結構特點解答。
【詳解】A.由結構式可知分子中含有5個C、4個H原子,則分子式為C5H4,根據不飽和度的規律可知,該分子內含4個不飽和度,因此要生成1 mol C5H12至少需要4 mol H2,A項正確;
B.分子中含有
飽和碳原子,中心碳原子與頂點上的4個碳原子形成4個共價單鍵,應是四面體構型,則分子中四個碳原子不可能在同一平面上,B項錯誤;
C.依據等效氫思想與物質的對稱性可以看出,該分子的三氯代物與一氯代物等效,只有一種,C項正確;
D.分子式為C5H4,只含碳碳叁鍵的鏈烴有CH≡C-CH2-C≡CH或CH≡C-C≡C-CH3這2種同分異構體,D項正確;
答案選B。
【點睛】本題C項的三氯代物可用換位思考法分析作答,這種方法一般用于鹵代物較多時,分析同分異構體較復雜時,即將有機物分子中的不同原子或基團進行換位,如乙烷分子,共6個氫原子,一個氫原子被氯原子取代只有一種結構,那么五氯乙烷呢,H看成Cl,Cl看成H,換位思考,也只有一種結構。
例3莽草酸的一種異構體A在濃硫酸作用下加熱可得到B.下列說法不正確的是()
A.X的化學式為H20
B.A既能使
溶液褪色,又能使酸性
溶液褪色
C.B所有碳原子在同一平面上
D.與B分子式相同,有三個官能團且苯環上的一氯取代物有兩種的異構體只有一種
【答案】D
【解析】A項,由A和B的結構簡式可知,A在濃硫酸作用下加熱發生消去反應得到B,所以X的化學式為H2O,故A項正確;
B項,A中含有碳碳雙鍵,既能與Br2發生加成反應,又能被酸性KMnO4溶液氧化,故B項正確;
C項,B中含有苯環結構,則7個碳原子都在同一平面上,故C項正確;
D項,與B分子式相同,有三個官能團且苯環上的一氯取代物有兩種的同分異構體有
和
兩種,故D錯誤。
綜上所述,符合題意的選項為D。
【點睛】
本題考查有機物結構與性質的關系、反應類型、同分異構體等知識,解題時要從官能團及其變化入手分析其性質及發生的反應(如題中A、B均含六元環結構,A含碳碳雙鍵而B為苯環,A還含有1個羧基和3個羥基,而B含1個羧基和1個羥基,由此推出A→B發生消去反應)、熟記常見幾種空間構型(如苯為平面型,其12個原子共面)。
例4(福建省廈門市2020屆高三畢業班3月線上質量檢查)螺環化合物
可用于制造生物檢測機器人,下列有關該化合物的說法錯誤的是
A.分子式為C5H8O
B.是環氧乙烷
的同系物
C.一氯代物有2種(不考慮空間異構)
D.所有碳原子不處于同一平面
【答案】B
【解析】A.根據
的結構式,可知分子式為C5H8O,故A正確;
B. 同系物是結構相似、分子組成相差若干CH2原子團的化合物,
和環氧乙烷
的結構不同,不是同系物,故B錯誤;
C.
的一氯代物有
、
,共2種,故B正確;
D.
畫紅圈的碳原子通過4個單鍵與碳原子連接,不可能所有碳原子處于同一平面,故D正確;
選B。
例5(四川省成都市蓉城名校聯盟2020屆高三第二次聯考)
是一種重要的化工原料,下列有關說法錯誤的是()
A.該物質的分子式為C7H8O
B.該物質屬于芳香族化合物的同分異構體共有4種(不包括其本身)
C.該分子中所有碳原子共平面
D.1 mol該物質與足量的Na反應可產生11.2 L H2
【答案】D
【解析】A.
分子中,由7個C原子、8個H原子、1個O原子,所以其分子式為C7H8O,A正確;
B.芳香族化合物含有苯環,
的含苯環的同分異構體有:

,不包括其本身,共有4種,B正確;
C.苯環中所有原子共面,與苯環相連的H被C取代后,也與苯環上的碳原子共面,所以該分子中所有碳原子共平面,C正確;
D. 1mol該物質與鈉完全反應生成0.5molH2,其在標準狀況下的體積為:11.2 L,D錯誤;故答案為:D。
【點睛】甲烷為正四面體結構,最多一個C原子、兩個H原子共面;乙烯、苯環為平面結構,所有原子共面,乙炔為直線型,所有原子共面共線。
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