复习题特级教师教学实录

有机物同分异构体的书写

四川省彭州中学化学组

易中林

近几年高考中频频涉及有机物分子的结构、碳原子的成键特征及同分异构体数目的判断，题目难度一般较小。复习时要注意以下几点：

1.识记教材中典型有机物的分子结构特征、球棍模型、比例模型，会“拆分”比对结构模板，“合成”确定共线、共面原子数目。

(1)明确三类结构模板

结构

正四面体形

平面形

乙烯分子中所有原子(6个)甲烷分子为正四面体结模板

构，最多有3个原子共平面，键角为109°28′

共平面，键角为120°；苯分子中所有原子(12个)共平面，键角为120°；甲醛分子是三角形结构，4个原子共平面，键角约为120°

(2)对照模板定共线、共面原子数目

需要结合相关的几何知识进行分析：如不共线的任意三点可确定一个平面；若一条直线与某平面有两个交点时，则这条直线上的所有点都在该平面内；同时要注意问题中的限定性词语(如最多、至少)。

乙炔分子中所有原子(4个)共直线，键角为180°

直线形

2.学会用等效氢法判断一元取代物的种类

有机物分子中，位置等同的氢原子叫等效氢，有多少种等效氢，其一元取代物就有多少种。

等效氢的判断方法：

(1)同一个碳原子上的氢原子是等效的。

如分子中—CH3上的3个氢原子。

(2)同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的。

如有两类等效氢。

3.注意简单有机物的多元取代物

分子中，在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴，故该分子(1)CH3CH2CH3的二氯代物有、、、

四种。

(2)的二氯代物有、、三种。

(3)的三氯代物有、、

三种。

角度一

常见物质同分异构体的判断

1.(2016·全国卷Ⅱ，10)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)(

) A.7种

B.8种

C.9种

D.10种

答案

C 解析

分子式为C4H8Cl2的有机物可看成是丁烷C4H10中的两个H原子被两个Cl原子取代，C4H10有正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷两种，正丁烷中2个H原子被Cl原子取代，有6种结构，异丁烷中2个H原子被Cl原子取代，有3种结构，共有9种。

2.(2015·全国卷Ⅱ，11)分子式为C5H10O2，并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)(

) A.3种

B.4种

C.5种

D.6种

答案

B 解析

由该有机物的分子式及其能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体这一性质可知，该有机物属于饱和一元羧酸，其分子组成可表示为C4H9—COOH，丁基(C4H9—)有4种结构，所以该有机物有4种同分异构体，B项正确。

3.(2014·新课标全国卷Ⅰ，7)下列化合物中同分异构体数目最少的是(

) A.戊烷

C.戊烯

答案

A 解析

A项，戊烷有3种同分异构体：

CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3和(CH3)4C；B项，戊醇可看作C5H11—OH，而戊基(—C5H11)有8种结构，则戊醇也有8种结构，属于醚的还有6种；C项，戊烯的分子式为C5H10，属于烯烃类的同分异构体有5种：

CH2==CHCH2CH2CH3、CH3CH==CHCH2CH3、

CH2==C(CH3)CH2CH3、CH2==CHCH(CH3)2、

B.戊醇

D.乙酸乙酯

，属于环烷烃的同分异构体有5种：、、、、；D项，乙酸乙酯的分子式为C4H8O2，其同分异构体有6种：

HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、

CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3、

CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH。

4.(2014·新课标全国卷Ⅱ，8)四联苯(

) A.3种

C.5种

答案

C 解析

推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴，四联苯是具有两条对称轴的物质，即

B.4种

D.6种

的一氯代物有，在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。

5.(2013·新课标全国卷Ⅰ，12)分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些醇和酸重新组合可形成的酯共有(

) A.15种

C.32种

答案

D 解析

从有机化学反应判断酸、醇种类，结合数学思维解决问题。由分子式C5H10O2分析酯类：HCOO—类酯，醇为4个C原子的醇，同分异构体有4种；CH3COO—类酯，醇为3个C原子的醇，同分异构体有2种；CH3CH2COO—类酯，醇为乙醇；CH3CH2CH2COO—类酯，其中丙基CH3CH2CH2—有2种(正丙基和异丙基)，醇为甲醇；故羧酸有5种，醇有8种。从5种羧酸中任取一种，8种醇中任取一种反应生成酯，共有5×8＝40种。

角度二

同分异构体物质的综合判断

B.28种

D.40种

6.(2017·全国卷Ⅰ，9)化合物(

) (b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6，下列说法正确的是A.b的同分异构体只有d和p两种

B.b、d、p的二氯代物均只有三种

C.b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应

D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面

答案

D 解析

苯的同分异构体还有CH3—C≡C—C≡C—CH3等，A错；b的二氯代物有3种，d的二氯代物有6种(、)，p的二氯代物有3种()，B错；b、p不能与酸性高锰酸钾溶液反应，C错；d、p中都存在类似甲烷的四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，D对。

7.(2018·全国卷Ⅰ，11)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷(是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是(

) A.与环戊烯互为同分异构体

B.二氯代物超过两种

C.所有碳原子均处同一平面

D.生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2

答案

C 解析

中每个碳原子都形成4个共价单键，这4个键呈四面体状分布，所有碳原子不可，与分子式相同且结构不同，互)能处于同一平面，C项错误；环戊烯的结构简式为

为同分异构体，A项正确；如、、都是螺[2.2]戊烷的二氯代物，B项正确；螺[2.2]戊烷的分子式是C5H8，在理论上，1 mol C5H8与2 mol H2反应，生成1 mol C5H12，D项正确。

1.同分异构体的书写规律

具有官能团的有机物，一般书写顺序为官能团类别异构→碳链异构→官能团位置异构，一一考虑，避免重写和漏写。

2.注意相同通式不同类别的同分异构体

组成通式

可能的类别

典型实例

CH2==CHCH3、

CnH2n

烯烃、环烷烃

CnH2n－2

CnH2n＋2O 炔烃、二烯烃、环烯烃

饱和一元醇、醚

CH≡C—CH2CH3、

CH2==CHCH==CH2、C2H5OH、CH3OCH3

CH3CH2CHO、

CH3COCH3、CH2==CHCH2OH、

CnH2nO 醛、酮、烯醇、环醚、

环醇

、

CH3CH2COOH、

羧酸、酯、羟基醛、

羟基酮

HCOOCH2CH3、

HO—CH2CH2—CHO、

CnH2nO2

、

CnH2n－6O 酚、芳香醇、

芳香醚

、

题组一

选主体、细审题、突破有机物结构的判断

1.(1)CH3—CH===CH—C≡CH有________个原子一定在一条直线上，至少有________个原子共面，最多有______个原子共面。

(2)CH3—CH2—CH==C(C2H5)—C≡CH中含四面体结构的碳原子数为________，在同一直线上的碳原子数最多为________，一定在同一平面内的碳原子数为________，最少共面的原子数为________，最多共面的原子数为________。

(3)________个。

答案

(1)4

8

9

(2)4

3

6

8

12

(3)20

1.熟记规律

牢记以下几个基本规律：单键是可旋转的，是造成有机物原子不在同一平面上最主要的原因。

(1)结构中只要出现一个饱和碳原子，则整个分子不再共面。

(2)结构中每出现一个碳碳双键，至少有6个原子共面。

(3)结构中每出现一个碳碳三键，至少有4个原子共线。

(4)结构中每出现一个苯环，至少有12个原子共面。

(5)正四面体结构：甲烷；

分子中，处于同一平面上的原子数最多可能是平面结构：乙烯、苯、萘()、

蒽()、甲醛()；

直线结构：乙炔；

或或或与直接相连的原子共面。与—C≡C—直接相连的原子共线。2.审准要求

与饱和碳CH4型直接相连的原子既不共线也不共面。

碳碳单键可任意旋转，而双键或三键均不能旋转。

看准关键词：“可能”“一定”“最多”“最少”“共面”“共线”等，以免出错。

题组二

同分异构体的简单判断

2.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)乙烷、丙烷和丁烷都没有同分异构体(×) (2017·海南，8B) (2)淀粉和纤维素互为同分异构体(×) (2017·全国卷Ⅲ，8B) (3)乙苯的同分异构体共有3种(×) (2016·海南，12B) (4)C4H9Cl有3种同分异构体(×) (2016·全国卷Ⅰ，9C) (5)乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体(√) (2016·全国卷Ⅲ，8D) (6)丁烷有3种同分异构体(×) (2015·福建理综，7C) 题组三

新题预测

3.动植物体内广泛存在萜类化合物。关于下列萜类化合物的说法正确的是(

)

A.X、Y均属于芳香化合物

B.Z分子中所有碳原子共平面

C.X能使溴的四氯化碳溶液褪色

D.Y的一氯代物有5 种

答案

C 解析

X中不含苯环，不属于芳香族化合物，A错误；Z分子结构含有—CH3、—CH2—

等结构，具有四面体的构型，所有碳原子不可能共平面，B错误；X分子中含有碳碳双键，能够与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，C正确；Y的分子结构不对称，核磁共振氢谱有6种峰，所以Y的一氯代物有6种，D错误。

4.已知：三元轴烯(a)、四元轴烯(b)、五元轴烯(c)的最简式都与苯相同，下列说法不正确的是(

) A.三种物质都能发生加成反应

B.a、b分子中所有原子都在同一个平面上

C.a 与互为同分异构体

D.a、b的一氯代物均只有一种，c的一氯代物有三种

答案

D 解析

三种物质都有碳碳双键，都能发生加成反应，故A对；根据乙烯的结构特征，a、b分子中所有原子都在同一个平面上，故B对；a的分子式为C6H6，的分子式为C6H6，故C对；a、b、c都只有一种氢原子，其一氯代物均只有一种，故D错。

5.已知(X)、(Y)、(Z)的分子式均为C8H8，下列说法正确的是(

) A.X的同分异构体只有Y和Z B.Y、Z的二氯代物均只有三种

C.X、Y、Z中只有X的所有原子可能处于同一平面

D.X、Y、Z均可使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色

答案

C 解析

X的同分异构体还可以有CH≡C—CH===CHCH===CHCH===CH2等，不仅只有Y和Z，A错误；Z的结构高度对称，核磁共振氢谱只有1个峰，Z的一氯代物有1种，Z的二氯代物有3种，Y为对称结构，核磁共振氢谱只有3个峰，Y的一氯代物有3种，

Y的二氯代物有9种，B错误；X中苯基所有原子共平面，乙烯基所有原子共平面，与苯环相连，可以和苯环共平面，而Y中有2个饱和碳原子，Z中全是饱和碳原子，所以Y、Z中所有原子不可能处于同一平面，C正确；X、Y含有碳碳双键，均可使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，而Z为饱和结构，不能与溴发生加成反应，也不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，D错误。

6.有机物M、N、Q的转化关系如下图所示，下列说法正确的是(

)

A.M 的名称是2-甲基戊烷

B.N在NaOH 的水溶液中发生消去反应生成Q C.Q分子中所有碳原子一定共面

D.N 的同分异构体有7 种(不考虑立体异构，不包括本身) 答案

D 解析

由转化关系可知，M为异戊烷，在一定条件下发生取代反应生成N，N为氯代烃，发生消去反应生成烯烃。M含有5个C原子，系统命名为2-甲基丁烷，故A错误；卤代烃的消去反应需要的条件为氢氧化钠的醇溶液，加热，故B错误；Q中甲基、次甲基均为四面体结构，所有碳原子不可能共面，故C错误；N的同分异构体可看作戊烷的一氯代物，其中正戊烷有3种H原子，异戊烷有4种H原子，新戊烷有1种H原子，则一氯代物共有8种，可知N的同分异构体有7种，故D正确。

7.下列有关同分异构体数目的叙述错误的是(

) A.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物最多有6种

B.联苯() 的一氯代物有3种，二氯代物有12种

C.丙烷的一氯代物有2 种，二氯代物有4 种

D.分子式为C7H8O，且属于芳香族化合物的同分异构体只有4 种

答案

D 解析

含有3个碳原子的烷基为丙基、异丙基两种，甲苯苯环上有3种氢原子，分别处于甲基的邻、间、对位位置上，所以甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，同分异构体最多有3×2＝6种，所以A项正确；联苯(其一氯代物有3种；联苯()的分子中含有3种氢原子，)的二氯代物，若取代同一苯环上的氢原子，可以发生在如图所示的取代位置，1、2(与4、5相同)号位置，1、3(与3、5相同)号位置，1、4(与2、5相同)号位置，1、5号位置，2、3(与3、4相同)号位置，2、4号位置，有6种；若取代不同苯环上的氢原子，有如图所示的6种、、、、、，故其二氯代物有12种，所以B项正确；丙烷分子中有2种氢原子，其一氯代物有2种；丙烷的二氯代物，若取代相同碳原子的氢原子，有1,1-二氯丙烷，2,2-二氯丙烷2种，若取代不同碳原子上的氢原子，有1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烷2种，故丙烷的二氯代物有4种，所以C正确；分子式为C7H8O，且属于芳香族化合物，由分子式可以知道含有1个苯环，若侧链有1个，则侧链为—OCH3或—CH2OH，同分异构体有2种；若侧链有2个，则侧链为—CH3、—OH，同分异构体有3种，所以D项错误。