高考化學(xué)最后沖刺專題九：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(duì)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(jī)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(guān)的一些空間想像。

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

（3）能根據(jù)分子式書寫簡(jiǎn)單的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，能根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、根據(jù)官能團(tuán)分析判斷有機(jī)物性質(zhì)的能力。觀察分析有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，從有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中了解有機(jī)物的組成、官能團(tuán)等信息是有機(jī)化學(xué)的一種基本能力。判斷官能團(tuán)的種類、根據(jù)官能團(tuán)判斷有機(jī)物的性質(zhì)等是學(xué)習(xí)和研究有機(jī)物性質(zhì)的一種基本技能。以一種“新有機(jī)物”為載體，可以更好地考測(cè)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(shí)綜合考查有機(jī)物結(jié)構(gòu)類問題。同分異構(gòu)體問題實(shí)質(zhì)上有機(jī)物結(jié)構(gòu)問題。

[知識(shí)體系和復(fù)習(xí)重點(diǎn)]

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

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

3．復(fù)習(xí)過程除了對(duì)球棍模型、比例模型的認(rèn)識(shí)外，還要注意不同分子結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系之處。復(fù)習(xí)中要注意將有機(jī)物結(jié)構(gòu)跟無機(jī)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(qǐng)看下圖：

復(fù)習(xí)中不要孤立地去認(rèn)識(shí)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(rèn)識(shí)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(cè)試題）下圖是某有機(jī)物分子的比例模型，有關(guān)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(xué)化學(xué)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(duì)分子結(jié)構(gòu)模型的認(rèn)識(shí)，既需要一定的空間想像能力，也需要有關(guān)分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)。這樣命題可以測(cè)試考生對(duì)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(gè)、斜線球3個(gè)、小白球6個(gè)），再根據(jù)有機(jī)化合物中原子形成共價(jià)鍵的規(guī)律來分析處理觀察結(jié)果，黑球應(yīng)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(xué)試題）某芳香族有機(jī)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(gè)羥基         B.一個(gè)醛基        C.兩個(gè)醛基        D.一個(gè)羧基

[解析]答案選D。考查同分異構(gòu)體的判斷能力。同分異構(gòu)體是一個(gè)重要概念，可以說同分異構(gòu)體問題實(shí)際上是有機(jī)物結(jié)構(gòu)問題，考查同分異構(gòu)體的試題可觸及到有機(jī)化學(xué)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(gè)苯環(huán)，由此入手可以寫出如下所示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)式為如下圖所示的烴，下列說法中正確的是（  ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（A）分子中至少有9個(gè)碳原子處于同一平面上

（B）分子中至少有10個(gè)碳原子處于同一平面上

（C）分子中至少有11個(gè)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(gè)選項(xiàng)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(fù)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(shí)易受題給結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的迷惑，若將題給分子表示為如圖所示，就容易將“一個(gè)苯環(huán)必定有12個(gè)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(gè)苯環(huán)上的6個(gè)碳原子、直接連在這個(gè)苯環(huán)上的2個(gè)甲基中的碳原子、另一個(gè)苯環(huán)中在虛線上的3個(gè)碳原子，共有11個(gè)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(xué)獎(jiǎng)的一半獎(jiǎng)金授予了瑞士科學(xué)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(shù)測(cè)定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。核磁共振技術(shù)是利用核磁共振譜來測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)，最有實(shí)用價(jià)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(gè)共振峰，兩個(gè)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(gè)峰，三個(gè)共振峰之間的面積比為3:2:1。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（1）請(qǐng)寫出分子式C₄H₈在HNMR譜中兩個(gè)峰面種為3:1的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式______。

（2）C₄H₁₀的HNMR譜有兩種，其中作液體打火機(jī)燃料的C₄H₁₀的HNMR譜的兩個(gè)峰的面積比為__________，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________；其同分異構(gòu)體的兩個(gè)峰的面種比為_________，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)共振峰，兩個(gè)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(gè)峰，三個(gè)共振峰之間的面積比為3:2:1”中可得出兩個(gè)結(jié)論：一是有機(jī)分子中氫原子和種類數(shù)跟HNMR中共振峰個(gè)數(shù)相等；二是共振峰的面積比與有機(jī)分子中各類氫原子個(gè)數(shù)有關(guān)，如乙醚分子（CH₃CH₂OCH₂CH₃）中，兩類氫原子的個(gè)數(shù)比為3:2，所以兩個(gè)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(gè)峰）”、“兩類氫原子個(gè)數(shù)為3:1（共振峰面積之比為3:1）”這兩項(xiàng)條件的只有CH₃CH=CHCH₃、CH₂=C(CH₃)₂。

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

[考題預(yù)測(cè)與專題訓(xùn)練] w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

1．某有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，有關(guān)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(gè)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(jī)物的球棍模型，下列關(guān)于該有機(jī)物的性質(zhì)敘述中錯(cuò)誤的是（   ）

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

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

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(jī)顏料，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)位時(shí)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(yīng)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(yīng)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(yīng)

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(yīng)

C．甲苯在一定條件下發(fā)生硝化生成一硝基甲苯的反應(yīng)

D．鄰羥基苯甲酸與NaHCO₃溶液反應(yīng)

5．鍵線式是有機(jī)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(jiǎn)式______________________________________________。

（3）C是B的同分異構(gòu)體。其分子里也有一個(gè)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(gè)取代基，則C具有多種結(jié)構(gòu)，請(qǐng)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(jī)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(duì)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：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（1）寫出反應(yīng)②、⑤的化學(xué)方程式：

反應(yīng)②：                                                          。

反應(yīng)⑤：                                                           。

（2）有人認(rèn)為上述流程反應(yīng)②應(yīng)當(dāng)放在反應(yīng)③后進(jìn)行，你認(rèn)為是否合理，說明理由：

                                                                              。

   （3）對(duì)撲熱息痛的下列說法中正確的是（選填序號(hào)）              。

a．在溶液中1mol撲熱息痛最多與1mol NaOH反應(yīng)   b．能與溴水反應(yīng)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(yīng) 

（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(jiǎn)式是。B和D分別與強(qiáng)堿的醇溶液共熱，都只能得到有機(jī)化合物E。以上反應(yīng)及B的進(jìn)一步反應(yīng)如下圖所示。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

請(qǐng)回答：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（1）A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是                                               。

（2）H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是                                               。

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

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

（5）1.16gH與足量NaHCO₃作用，標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(xué)漿糊），2CH₂=CH₂+2CH₃COOH+O₂2C₄H₆O₂（醋酸乙烯酯）+2H₂O。

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

（1）寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：E_______________，F(xiàn)___________________。

（2）反應(yīng)①、②的反應(yīng)類型。

（3）寫出AB、BC的化學(xué)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(shí)，強(qiáng)氧化性的濃HNO₃、濃H₂SO₄會(huì)將苯酚氧化

（3）b、c、d   （4）

（反應(yīng)①是苯的氯代反應(yīng)，生成氯苯反應(yīng)②是氯苯的硝化，綜合最后產(chǎn)物可判斷這步反應(yīng)中得到對(duì)硝基氯苯。反應(yīng)③是苯環(huán)上的氯原子被取代，生成酚羥基。反應(yīng)④硝基被還原成氨基。反應(yīng)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(guān)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(yīng)、水解反應(yīng)

（3）ClCH₂CH₂Cl+H₂O ClCH₂CH₂OH+HCl；

     ClCH₂CH₂OHCH₃CHO+HCl

（根據(jù)合成路線中的反應(yīng)條件易推出，A是ClCH₂CH₂ClB是HOCH₂CH₂OH還是ClCH₂CH₂OH呢？抓住AB、BC中的反應(yīng)條件，可知AB發(fā)生了取代反應(yīng)，BC發(fā)生了消去反應(yīng)，所以可確定B是ClCH₂CH₂OH。C是CH₃CHO，D是CH₃COOH。在這個(gè)基礎(chǔ)上，再結(jié)合E的分子式可推知E是乙酸乙烯酯）

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