高考化学专题七同系物与同分异构体

专题七同系物与同分异构体一、高考展望：同分异构体和同系物知识的考查是高考的热点，几乎每年高考均要涉及，难度由理解转移到综合运用，梯度较大，题型也由前几年高考中常见的选择题发展至近两年的有机板块中的两题均出，环也由以前的碳环衍变为杂环，灵活性越来越大，故考生须掌握判断和书写同分异构体的技巧和方法，才能正确解题。要求了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因，碳原子彼此连接的可能形式；理解基团、官能力、同分异构、同系列等要领。能够识别结构式（结构简式）中各原子的连接次序和方式、基团和官能团。能够辨认同系物和列举异构体。掌握烷烃的命名原则。近年高考中将一些药物作为考查学生有机化学知识的情境命题，同时考查学生有关氨基酸、蛋白质知识，既考查学生对两种官能团位置异构知识又考查学生官能团异构知识，还让学生了解了一些科学分析方法和知识。对于同系物与同分异构体的知识一定要牢牢掌握，能根据题给信息，灵活应用所学知识，达到正确解题的目的。二、考点归纳：1、同系物：⑴定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质互相称为同系物。⑵组成特点：①同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同；②分子组成通式相同；③同系物相对分子质量相差14或14的整数倍；④同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。⑶判断规律：①一差：分子组成差一个或若干个CH2；②二同：同通式，同结构；③三注意：I.必为同一类物质Ⅱ.结构相似（有相似的原子连接方式或相同的官能团种类和数目）Ⅲ.同系物间物理性质不同化学性质相同强调：因此，具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是不是同系物。2、同分异构体：⑴定义：凡分子式相同，但分子结构不同，因而性质也不同的一类化合物互称同分异构体。强调：同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质。可以是有机物，也可以是无机物。⑵同分异构体的类别：①碳链异构：【例1】(03春季）有机物甲的分子式为C9H18O2，在酸性条件下甲水解为乙和丙两种有机物，在相同的温度和压强下，同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同，则甲的可能结构有(C)A.8种B.14种C.16种D.18种【例2】已知萘的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与m（n不等于m）的关系是(C)A.n+m=6B.n+m=4C.n+m=8D.无法确定【例3】维生素C(分子式为C6H8O6)又名抗坏血酸，可预防感染、坏血病等，也是一种常见的食品添加剂，能够阻止空气中的氧气将食品氧化变质。维生素C具有酸性和强还原性，其工业合成路线如下图所示：⑴上述合成过程中与A互为同分异构体的有CD(填写字母代号)。⑵上述反应中，属于加成反应的有①③(填数字序号)。⑶反应④除生成E外，还有H2O生成。比较D和C的结构可知，C可看成由D通过反应⑤氧化得到，在工业生产中设计④和⑥两步的目的是：是保护D分子中其它羟基不被氧化。—1—⑷维生素C的结构简式是。②位置异构：支链位置或官能团的位置不同而引起的异构。③官能团异构（类别异构）：组成通式可能的类别典型实例CnH2n烯烃、环烷烃CH2=CHCHH2CCH2CH2CnH2n－2炔烃、二烯烃、环烯烃CH≡CCH2CH3CH2=CHCH=CH2CnH2n+2O醇、醚C2H5OHCH3OCH3CnH2nO醛、酮、烯醇、环醇、环醚CH3CH2CHOCH3COCH3CH=CHCH2OHCH3CHCH2CH2CHOHOCH2CnH2nO2羧酸、酯、羟基醛、羟基酮。CH3COOHHCOOCH3HOCH2CHOCnH2n－6O酚、芳香醇、芳香醚。H3CC6H4OHC6H5CH2OHC6H5OCH3CnH2n+1NO2硝基烷烃、氨基酸。CH3CH2NO2H2NCH2COOHCn(H2O)m单糖或二糖葡萄糖与果糖(C6H12O6)蔗糖与麦芽糖(C12H22O11)三、同分异构体的书写规律：1.主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，连接不能到端，排列由对到邻到间。碳总为四键，规律牢记心间。2.按照碳链异构位置异构官能团异构的顺序书写；也可按照官能团异构碳链异构位置异构的顺序书写，不管按照那种方法书写都必须防止漏写和从写四、分异构体数目的判断方法：1.记忆法：记住已掌握的常见的异构体数。例如：⑴凡只含一个碳原子的分子均无异构，甲烷、乙烷、新戊烷（看作CH4的四甲基取代物）、2,2,3,3—四甲基丁烷（看作乙烷的六甲基取代物）、苯、环己烷、乙炔、乙烯等分子一卤代物只有一种；⑵丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2种；⑶戊烷、丁烯、戊炔有3种；⑷丁基C8H10有4种；⑸己烷、C7H8O（含苯环）有5种；⑹戊基、C9H12有8种；2.基元法：例如：丁基有4种，丁醇、丁醛都有4种；3.替元法：例如：C6H4Cl2有3种,C6H2Cl4有3种(将H替代Cl)；4.对称法（又称等效氢法）判断方法如下：⑴同一C原子上的氢原子是等效；⑵同一C原子所连甲基上的氢原子是等效氢；⑶处于镜面对称位置上的氢原子是等效。—2—三、考点强训一、选择题：(B)1.下列各化学式中，只表示一种纯净物的是A.C3H8OB.C3H8C.C2H4OD.C3H6(A)2．当今化学界关注的热点之一的C60，它可以看成是金刚石的A.同素异形体B.同分异构体C.同位素D.同系物(D)3．下列各组物质中互为同分异构体的是A.1H与2HB.O2与O3C.乙烯与丙烯D.正丁烷与异丁烷(A)4．下列各组物质中一定互为同系物的是A.CH4、C3H8B.C2H4、C3H6C.C2H2、苯D.C2H2、C4H6(A)5．下列各对物质中，互为同系物的是(D)6．对尼古丁和苯并[a]芘的分子组成与结构描述正确的是A.尼古丁为芳香族化合物B.苯并[a]芘的分子式为C20H18C.苯并[a]芘分子中含有苯环结构单元，是苯的同系物D.尼古丁分子中的所有碳原子可能不在同一平面上，苯并[a]芘分子中的所有氢原子可能都在同一平面上(D)7．对复杂的有机物的结构，可以“键线式”简化表示。如有机物CH2=CH-CHO可以简写成。则与键线式为的物质互为同分异构体的是(AD)8．以M原子为中心形成的MX2Y2分子中，X、Y分别只以单键与M结合，下列说法正确的是A.若MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则有两种同分异构体B.若MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体C.若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则有两种同分异构体D.若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则无同分异构体(B)9．在沥青中有一系列稠环化合物，它们彼此虽不是同系物，但其组成和结构都有规律的变化，从萘开始，这一系列化合物中第25个分子式是A.C50H30B.C154H56C.C154H60D.C150H56(CD)10．速效感冒冲剂的主要成分之一为“对乙酰氨基酚”，其结构简式为有关它的叙述不正确的是A.能溶于热水B.在人体内能水解C.1mol对乙酰氨基酚与溴水反应时最多消耗Br24molD.与对硝基乙苯互为同系物(D)11.下列反应的产物中，有的有同分异构体，有的没有同分异构体，其中一定不存在同分异构体的反应是A．异戊二烯（）与等物质的量的Br2发生加成反应—3—B．2—氯丁烷（）与NaOH乙醇溶液共热发生消去HCl分子的反应C．甲苯在一定条件下发生硝化生成一硝基甲苯的反应D．邻羟基苯甲酸与NaHCO3溶液反应(AC)12.下列分子式所代表的物质具有题中所指类别(括号中)的四种同分异构体的是A.C4H10O(醇类)B.C4H7Cl(不饱和卤代烃)C.C4H8O2(酯类)D.C9H12(芳香烃)(A)13.蒽的结构简式是，如果将蒽分子中减少3个碳原子，而H原子数保持不变，形成的稠环化合物的同分异构体数目是A．2B．3C．4D．5(B)14．下列有机物的一氯取代物的同分异构体数目相等的是①②③④A．①②Ｂ．②③Ｃ．③④Ｄ．②④(C)15．分子式为C9H12芳香烃的一卤代衍生物数目和分子式为C7H8O中遇FeCl3溶液呈紫色的芳香族化合物数目分别为A．7和1B．8和2C．42和3D．56和5(A)16.立方烷(C8H8)、棱晶烷(C6H6)和盆烯(C6H6)是近年来运用有机合成的方法制备的具有如下所示立体结构的环状有机物。萜类化合物是广泛存在于动、植物界中的一类有机物（如月桂烯、柠檬烯），是由若干个含5个碳原子的异戊二烯单位组成的。对上述有机物有如下说法：①盆烯、月桂烯、柠檬烯都能使溴水褪色；②棱晶烷、盆烯与苯互为同分异构体。③月桂烯、柠檬烯互为同分异构体。④立方烷、棱晶烷是烷烃的同系物。其中正确的是A．①②③B．①③④C．①②④D．②③④(A)17.鸦片具有复杂的组成，其中的罂粟碱的分子结构如下：鸦片最早用于药物（有止痛、止泻、止咳作用），长期服用会成瘾，使人体质衰弱，精神颓废，寿命缩短。已知该物质的燃烧产物为CO2、H2O和N2，1mol该化合物完全燃烧消耗O2的物质的量及在一定条件下与Br2发生苯环取代反应生成的一溴代物同分异构体的种数分别是A.23.25mol；5B.24.5mol；7C.24.5mol；8D.26.5mol；6(B)18.菲的结构简式可表示为：，若菲分子中有1个H原子被Cl原子取代，则所得一氯取代产物有A.4种B.5种C.10种D.14种(B)19．有一系列有机物按以下顺序排列：CH3CH=CHCHO，CH3CH=CHCH=CHCHO，CH3(CH=CH)3CHO，……在该系列有机物中，分子中含碳元素的质量分数最大值最接近A．95.6%B．92.3%C．85.7%D．75%(A)20．下列各物质若n值相等时，其同类的同分异构体最多的是A．CnH2n+2O的醇B．CnH2nO的醛C．CnH2nO2的羧酸D．CnH2n+2的烃(D)21．邻甲基苯甲酸（）有多种同分异构体，其中属于酯类，且分子结构中有甲基和苯环的异构体有—4—COOHCH3A．2种B．3种C．4种D．5种(D)22．在化合物C3H9N的分子中，N原子以三个单键与其他原子相连接，则化合物C3H9N具有的同分异构体数目为A．1B．2C．3D．4(B)23．已知C5H11OH有8种同分异构体，则C6H12O2属于羧酸的结构有A．4种B．8种C．16种D．6种(D)24．化学式为C4H8O2的某有机物分子中含有一个羰基和一个羟基，此有机物即能发生银镜反应，又能发生酯化反应。此有机物的结构可能有A．2种B．3种C．4种D．5种(B)25．某一有机物A可发生右列变化：，已知C为羧酸，且C、E均不发生银镜反应，则A的可能结构有A．1种B．2种C．3种D．4种二、填空题：26．某芳香化合物A的分子式为C7H6O2，溶于NaHCO3水溶液，将此溶液加热，能用石蕊试纸检验出有酸性气体产生。⑴写出化合物A的结构简式：COOH；⑵依题意写出化学反应方程式：COOH＋NaHCO－→COONa＋CO↑＋HO；⑶A有几个属于芳香族化合物的同分异构体，写出它们的结构简式。OHCCHO(邻、间)、OOCH。27．今有化合物甲：⑴请写出丙中含氧．．官能团的名称：醛基、羟基；⑵请判别上述哪些化合物互为同分异构体：甲、乙、丙互为同分异构体；⑶请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法（指明所选试剂及主要现象即可）。鉴别甲的方法：与三氯化铁溶液作用显色的是甲；鉴别乙的方法：与碳酸钠溶液作用有气泡生成的是乙；鉴别丙的方法：与银氨溶液共热会发生银镜反应的是丙。⑷请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序：乙甲丙。28．（01年上海）2000年，国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺（英文缩写为PPA）结构简式为：其中—代表苯基。苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是⑴PPA的分子式是：CNO；⑵它的取代基中有两个官能团，名称是羟基和氨基（请填写汉字）。⑶将—、H2N—、HO—在碳链上的位置作变换，可以写出多种同分异构体，其中5种的结构简式是：请写出另外4种同分异构体的结构简式（不要写出—OH和—NH2连在同一个碳原子上的异构体；写出多于4种的要扣分）：29．烷烃分子中的基团可能有四种：—C