第02第02講同分異構(gòu)知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識精講知識精講一、同分異構(gòu)現(xiàn)象與同分異構(gòu)體1.基本概念（1）同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。（2）同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。補充說明同分異構(gòu)體的分子式、相對分子質(zhì)量、同分異構(gòu)體的分子式、相對分子質(zhì)量、最簡式相同，結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)可能不同。2.同分異構(gòu)的類別異構(gòu)類別形成原因?qū)嵗技墚悩?gòu)碳鏈骨架不同C4H10：CH3—CH2—CH2—CH3正丁烷異丁烷位置異構(gòu)官能團在碳鏈中位置不同C4H8：eq\o(C,\s\up6(1))H2=eq\o(C,\s\up6(2))H—eq\o(C,\s\up6(3))H2—eq\o(C,\s\up6(4))H3eq\o(C,\s\up6(1))H3—eq\o(C,\s\up6(2))H=eq\o(C,\s\up6(3))H—eq\o(C,\s\up6(4))H31-丁烯2-丁烯C6H4Cl2：鄰二氯苯間二氯苯對二氯苯官能團異構(gòu)官能團類別不同C2H6O：乙醇二甲醚二、同分異構(gòu)體的書寫方法（烷烴）1.減碳對稱法主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排位由鄰、對到間。舉個例子——庚烷（C7H16）有9種結(jié)構(gòu)主鏈主鏈7個C：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3；主鏈6個C：(CH3)2CHCH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；主鏈5個C：(CH3)2CHCH2(CH3)2CH、(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3、(CH3)3CCH2CH2CH3、CH3CH2C(CH3)2CH2CH3、(CH3CH2)3CH；主鏈4個C：(CH3)3CCH(CH3)22.常見烷烴的同分異構(gòu)體數(shù)目烷烴甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16個數(shù)1112359三、同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法1.烷基取代法（1）將有機物看成由基團（主要是烴基）連接而成，由烴基的異構(gòu)數(shù)目可推斷有機物的異構(gòu)體數(shù)目。如：丁基（—C4H9）有四種結(jié)構(gòu)，則一氯丁烷（—C4H9—Cl）、丁醇（—C4H9—OH）、戊醛（—C4H9—CHO）、戊酸（—C4H9—COOH）也有四種結(jié)構(gòu)。（2）常見烷基的同分異構(gòu)體數(shù)目烷基甲基乙基丙基丁基戊基分子式—CH3—C2H5—C3H7—C4H9—C5H11個數(shù)112482.等效氫法①連在同一碳原子上的氫原子等效；②連在同一碳原子上的甲基上的氫原子等效；③分子中處于對稱位置的氫原子等效。3.換元法對于含有a個氫原子的有機化合物，其m元取代物和n元取代物的種數(shù)相等。（m+n=a）如：二氯苯C6H4Cl2的同分異構(gòu)體有三種，則四氯苯的同分異構(gòu)體也有三種。4.定一移一法——適用于二元取代物。5.定二移一法——適用于三元取代物。對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練題型一：同分異構(gòu)體的判斷【變1-1】下列說法正確的是A．兩種烴相對分子質(zhì)量相同，但結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不同，一定是同分異構(gòu)體B．有機物和無機物之間不可能出現(xiàn)同分異構(gòu)體C．兩種有機物若互為同分異構(gòu)體，則它們一定不互為同系物D．兩種烴所含有碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，一定互為同分異構(gòu)體【答案】C【解析】A．兩種烴相對分子質(zhì)量相同，但結(jié)構(gòu)不同，分子式不一定相同，如C10H8和C9H20，不一定是同分異構(gòu)體，A錯誤；B．有機物和無機物之間也能出現(xiàn)同分異構(gòu)體，如尿素CO(NH2)2和氰酸銨NH4CNO，B錯誤；C．同分異構(gòu)體要求分子式相同，而同系物分子組成相差一個或若干個CH2原子團，分子式不相同，即同分異構(gòu)體一定不是同系物，C正確；D．兩種烴所含有碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同只能說明最簡式相同，分子式不一定相同，比如乙炔和苯，D錯誤；正確選項C?！咀?-3】有下列幾種有機化合物的結(jié)構(gòu)簡式：①；②；③；④；⑤；⑥；⑦；⑧；⑨；⑩(1)互為同分異構(gòu)體的是_______(填序號，下同)；(2)互為同系物的是_______；(3)官能團位置不同的同分異構(gòu)體是_______；(4)官能團類型不同的同分異構(gòu)體是_______?！敬鸢浮竣冖唷ⅱ堍茛?、③⑥⑦、①⑩①②、②⑩①⑩、③⑥、④⑤③⑦、⑥⑦、④⑨、⑤⑨【解析】①的分子式為，②的分子式為，③的分子式為，④的分子式為，⑤的分子式為，⑥的分子式為，⑦的分子式為，⑧的分子式為，⑨的分子式為，⑩的分子式為。(1)互為同分異構(gòu)體的有機物必須分子式相同，且結(jié)構(gòu)不同，故互為同分異構(gòu)體的為①②、②⑩、④⑤⑨、③⑥⑦。(2)同系物必須結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個原子團，①②、②⑩的官能團種類及數(shù)目相同，結(jié)構(gòu)彼此相似，在分子組成上相差一個，故彼此互為同系物。(3)官能團位置不同的同分異構(gòu)體，即分子式相同，官能團種類及數(shù)目相同，官能團的位置不同，符合條件的有①⑩、③⑥、④⑤。(4)官能團類型不同的同分異構(gòu)體有③⑦、⑥⑦、④⑨、⑤⑨。題型二：同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷【例2】下列物質(zhì)的一氯代物的數(shù)目相同的是(不考慮立體異構(gòu))A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D．(2)(4)【答案】C【解析】H原子種類有：，則一氯代物的數(shù)目相同的是(2)(3)、(1)(4)，故選：C?！咀?-2】分子式為C10H14的有機物，苯環(huán)上只有兩個取代基的同分異構(gòu)體有多少種（不考慮立體異構(gòu)）A．3種 B．6種 C．9種 D．12種【答案】C【解析】組成為C10H14的芳香烴，其苯環(huán)上有兩個取代基時分為兩大類：第一類兩個取代基，一個為甲基，另一個為-CH2CH2CH3或-CH(CH3)2，它們連接在苯環(huán)上又有鄰、間、對三種情況，共有6種；第二類兩個取代基均為乙基，它們連接在苯環(huán)上又有鄰、間、對三種情況，共有9種，C符合題意。答案選C?！纠?】用相對分子質(zhì)量為43的烷基取代烷烴()分子中的一個氫原子，所得的有機化合物有(不考慮立體異構(gòu))A．5種 B．7種 C．8種 D．4種【答案】B【解析】相對分子質(zhì)量為43的烷基有兩種：，烷烴有兩種碳架異構(gòu)：，均各有2種氫原子，則一個氫原子被取代的情況共有4種：，故有8個取代結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)了一次，因此所得的有機化合物共有7種，故B正確；答案選B?！纠?】某有機物分子式為C4H9ClO，分子中含有羥基，不考慮羥基與氯原子連在同一個碳原子上的情況，符合題意的有機物共有A．8種 B．9種 C．10種 D．12種【答案】B【解析】有機物C4H9ClO分子中含有羥基，先寫出丁醇的同分異構(gòu)體，然后根據(jù)丁醇中等效H原子判斷其一氯代物即可(注意不考慮羥基與氯原子在同一個碳原子上)，以此分析解答。有機物C4H9ClO的分子中含有羥基，可以看成1個氯原子取代丁醇中1個氫原子形成的，丁醇的結(jié)構(gòu)有：CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)3COH、(CH3)2CHCH2OH4種不同。不考慮羥基與氯原子連在同一個碳原子上的情況時：CH3CH2CH2CH2OH的一氯代物有3種；CH3CH2CH(OH)CH3的一氯代物有3種；(CH3)2CHCH2OH的一氯代物有2種；(CH3)3COH的一氯代物有1種，故符合題意的有機物共有4+3+1=9種，故合理選項是B。【變7】的二氯代物共有___________種(不考慮立體異構(gòu))【答案】7【解析】有多種位置的氫原子，其二氯代物在2個氯原子的位置可以分別在①①、①②、①③、①④、①⑤、①⑥、③⑤，一共有7種?！纠?】下列是六種環(huán)狀的烴類物質(zhì)：(1)互為同系物的有___________和___________(填名稱)?；橥之悩?gòu)體的有和___________、和___________、___________和___________(填名稱)。(2)立方烷的分子式為___________，其一氯代物有種___________，其二氯代物有種___________。(3)寫出兩種與苯互為同系物且一氯代物只有兩種的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：___________，___________?！敬鸢浮凯h(huán)己烷環(huán)辛烷苯棱晶烷環(huán)辛四烯立方烷13(其他合理答案均可)【解析】(1)同系物是指結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個或若干個原子團的化合物，因此環(huán)己烷與環(huán)辛烷互為同系物；同分異構(gòu)體是指分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物，因此苯與棱晶烷(分子式均為)、環(huán)辛四烯與立方烷(分子式均為)互為同分異構(gòu)體；故答案為：環(huán)己烷；環(huán)辛烷；苯；棱晶烷；環(huán)辛四烯；立方烷；(2)立方烷的結(jié)構(gòu)為正六面體，分子式為：；具有對稱性，只有1種等效氫原子，故其一氯代物只有1種，其二氯代物有3種，分別為；故答案為：；1；3；(3)苯的同系物是苯環(huán)上連有烷基的化合物，一氯代物只有2種，說明該分子中有2種等效氫原子，如(對二甲苯)、(間三甲苯)等，故答案為：；。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】某烷烴相對分子質(zhì)量為72，跟氯氣反應(yīng)生成的一氯代物只有一種，該烷烴的結(jié)構(gòu)簡式是A．CH3CH2CH3 B．C． D．【答案】D【解析】烷烴的相對分子質(zhì)量為72，根據(jù)烷烴的分子通式CnH2n+2，12n+2n+2=72，解得n=5，得出該烷烴的分子式為C5H12，跟氯反應(yīng)后生成的一氯代物只有一種，說明只有一種氫。A．該有機物的分子式為C3H8，相對分子質(zhì)量不等于72，A不符合題意；B．該有機物的相對分子質(zhì)量為72，一氯代物有4種，B不符合題意；C．該有機物的分子式為C8H18，相對分子質(zhì)量不等于72，C不符合題意；D．該有機物的相對分子質(zhì)量為72，只有一種一氯代物，D符合題意；故選D?！绢}2】已知某有機物的分子式是，下列關(guān)于該分子的結(jié)構(gòu)推測合理的是A．可能含有1個苯環(huán) B．可能含有2個碳碳三鍵和4個羥基C．可能含有2個羧基和1個碳碳雙鍵 D．可能含有1個醛基、2個羧基和1個碳碳雙鍵【答案】C【解析】題述有機物與含相同碳原子數(shù)的鏈狀烷烴相比，所含氫原子數(shù)少6.A．含有1個苯環(huán)時，有機物的分子式不可能為，A錯誤；B．含有2個碳碳三鍵時，與鏈狀烷烴相比，氫原子數(shù)少8，與題設(shè)分子式不符，B錯誤；C．含有2個羧基和1個碳碳雙鍵，氧原子數(shù)為4，與鏈狀烷烴相比，氫原子數(shù)少6，與題設(shè)分子式符合，C正確；D．含有1個醛基、2個羧基和1個碳碳雙鍵時，氧原子數(shù)為5，與題設(shè)分子式不符，D錯誤。故選：C。【題4】下列有機物中同分異構(gòu)體數(shù)目最多的是A．C4H8O2（酯） B．甲苯的二氯代物 C．己烷 D．戊醇【答案】B【解析】C4H8O2屬于酯的有機物有HC00CH2CH2CH3、HC00CH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3，故4種結(jié)構(gòu)；甲苯的二氯代物有共10種結(jié)構(gòu)；己烷有CH3CH2CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3共5種；戊醇有，共8種，故B正確。【題5】菲的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，若菲分子中有1個H原子被Cl原子取代，則所得一氯取代產(chǎn)物有A．5種 B．7種 C．8種 D．10種【答案】A【解析】由于苯環(huán)是平面六邊形結(jié)構(gòu)，則該化合物也是平面型結(jié)構(gòu)，有1條對稱軸（如圖所示），所以分子中有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，則一氯取代產(chǎn)物有5種。故選A?！军c睛】烴的等效氫原子有幾種，該烴的一元取代物的數(shù)目就有幾種?！绢}7】現(xiàn)有下列各組物質(zhì)：①和②和③和④和⑤和⑥和質(zhì)量數(shù)為238、中子數(shù)為146的原子⑦和按要求用序號填空：(1)互為同系物的是___________。(2)互為同分異構(gòu)體的是___________。(3)互為同位素的是___________。(4)互為同素異形體的是___________。(5)屬于同種物質(zhì)的是___________?！敬鸢浮竣茛撷蔻佗邰堋窘馕觥?1)的結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差2個，二者互為同系物，故填⑤；(2)的分子式相同，均是，結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，故填⑦；(3)質(zhì)量數(shù)為238、中子數(shù)為146的原子的質(zhì)子數(shù)為238-146=92，與的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二者互為同位素，故填⑥；(4)，是由氧元素形成的不同單質(zhì)，二者互為同素異形體，故填①；(5)和均表示二氯甲烷，是同種物質(zhì)，均表示水分子，屬于同種物質(zhì)，故填③④?！绢}8】(1)鍵線式表示的物質(zhì)的分子式為___________。(2)中含有的官能團的名稱為___________。(3)戊烷的某種同分異構(gòu)體只有一種一氯代物，試書寫它的結(jié)構(gòu)簡式：___________。(4)某芳香烴的結(jié)構(gòu)為，它的分子式為___________，一氯代物有種___________。(5)分子式為的某烴的所有碳原子都在同一平面上，則該烴的結(jié)構(gòu)簡式為___________，若分子式為的某烴中所有的碳原子都在同一條直線上，則該烴的結(jié)構(gòu)簡式為___________?！敬鸢浮苛u基、酯基4【解析】(1)由鍵線式可知，該物質(zhì)屬于飽和烴，分子中含有6個碳原子，分子式為。(2)中含有的官能團的名稱為羥基、酯基。(3)戊烷的某種同分異構(gòu)體只有一種一氯代物，則該有機化合物分子中只含1種化學(xué)環(huán)境的氫原子，該烴的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)芳香烴的結(jié)構(gòu)簡式是，則其分子式是。該有機化合物的結(jié)構(gòu)對稱，分子中有4種化學(xué)環(huán)境的氫原子，所以其一氯代物有4種。(5)根據(jù)乙烯是平面形分子，，可看作乙烯中的四個氫原子被甲基取代，所以分子式為，所有碳原子都在同一平面上的烴的結(jié)構(gòu)簡式為；乙炔是直線形分子，，可看作甲基取代乙炔分子中的氫原子，所以分子式為，所有的碳原子都在同一條直線上的烴的結(jié)構(gòu)簡式是。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機物種類繁多的原因之一。下列與CH3CH2CH2CH2OH互為同分異構(gòu)體的是A．CH3CH2CH2CHO B．(CH3)3COHC．(CH3)2CHCH2COOH D．CH3CH2CH2CH2CH2OH【答案】B【解析】同分異構(gòu)體是分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物，CH3CH2CH2CH2OH的分子式為C4H10O；CH3CH2CH2CHO的分子式為C4H8O，(CH3)3COH的分子式為C4H10O，(CH3)2CHCH2COOH的分子式為C5H10O2，CH3CH2CH2CH2CH2OH的分子式為C5H12O；因此與CH3CH2CH2CH2OH互為同分異構(gòu)體的是(CH3)3COH，故B正確。故選B。【點睛】同分異構(gòu)體的判斷，先看分子式是否相同，然后再看結(jié)構(gòu)，分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，這樣的化合物互為同分異構(gòu)體?！揪?】甲、乙兩種有機物的球棍模型如下，下列有關(guān)二者的描述中正確的是A．甲、乙為同一物質(zhì)B．甲、乙互為同分異構(gòu)體C．甲、乙一氯取代物的數(shù)目不同D．甲、乙分子中含有的共價鍵數(shù)目不同【答案】B【解析】由球棍模型可知有機物結(jié)構(gòu)簡式甲為CH3CH(CH3)2，乙為CH3CH2CH2CH3，同分異構(gòu)體是指分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同的化合物，一氯取代產(chǎn)物的種類取決于有機物物中氫原子的種類，據(jù)此解答該題?！驹斀狻緼．甲為CH3CH(CH3)2，乙為CH3CH2CH2CH3，甲、乙不是同一物質(zhì)，故A錯誤；B．同分異構(gòu)體是指分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同的化合物，甲、乙分子式相同為C4H10，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故B正確；C．一氯取代產(chǎn)物的種類取決于有機物物中氫原子的種類，甲、乙都有2種H原子，其一氯代物有2種，故C錯誤；D．甲、乙中化學(xué)鍵均為單鍵，二者的化學(xué)式相同，因此相同物質(zhì)的量兩種物質(zhì)所含化學(xué)鍵數(shù)目相同，故D錯誤；故答案為：B?！揪?】分子式為C6H14O且含有“-CH2OH”的同分異構(gòu)體有(不考慮立體異構(gòu))A．7種 B．8種 C．9種 D．10種【答案】B【解析】確定C6H14的同分異構(gòu)體，-OH取代C6H14中甲基上的H原子，C6H14的同分異構(gòu)體有：①CH3CH2CH2CH2CH2CH3、②CH3CH2CH2CH(CH3)2、③CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、④CH3CH2C(CH3)3、⑤CH(CH3)2CH(CH3)2；①中甲基處于對稱位置，-OH取代甲基上的H原子有1種結(jié)構(gòu)；②中甲基有2種，-OH取代甲基上的H原子有2種結(jié)構(gòu)；③中甲基有2種，-OH取代甲基上的H原子有2種結(jié)構(gòu)；④中甲基有2種，-OH取代甲基上的H原子有2種結(jié)構(gòu)；⑤中甲基有1種，-OH取代甲基上的H原子有1種結(jié)構(gòu)；故符合條件的C6H14O的同分異構(gòu)體有8種，B滿足題意；故選B。【練5】某烷烴的分子式為C4H10，其一氯代物最多有A．2種 B．3種 C．4種 D．5種【答案】C【解析】C4H10有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3，CH3CH2CH2CH3中有2種H原子，1個H原子被1個氯原子取代有2種結(jié)構(gòu)，CH3CH(CH3)CH3中有2種H原子，1個H原子被1個氯原子取代有2種結(jié)構(gòu)，故符合條件的C4H10結(jié)構(gòu)共有4種，故選C?！揪?】麻黃素又稱黃堿，是我國特定中藥材麻黃中所含有的一種生物堿。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)簡式為，下列各物質(zhì)：A．B．C．D．E.與麻黃素互為同分異構(gòu)體的是___________(填序號，下同)，互為同系物的是___________?！敬鸢浮緿EC【解析】分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體，麻黃素的分子式為項物質(zhì)的分子式分別為，則與麻黃素互為同分異構(gòu)體的為D、E。結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個或