2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题31　认识有机化合物


课题31　认识有机化合物

学习任务1　有机化合物的概述、分类、官能团及命名

一、有机化合物的概述
1．有机化合物的概念及性质特点
(1)概念：含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。但CO、CO2、碳酸及其盐、金属碳化物、金属氰化物等由于组成、性质与无机物相似，属于无机物。绝大多数有机化合物都含有氢元素。C、H、O、N、S、P、卤素是有机化合物中的主要组成元素。
(2)性质特点(大多数有机物)
难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂；大多数为非电解质，不导电；熔、沸点较低；易燃、易分解，反应复杂等。
2．碳原子的成键特点
(1)碳原子的结构及成键特点
碳原子最外层有4个电子，不易失去或得到电子而形成阳离子或阴离子，易通过共价键与碳原子或其他非金属原子相结合。
(2)有机化合物中碳原子的结合方式
①碳原子间可形成稳定的单键、双键或三键。
②多个碳原子可相互结合形成碳链或碳环，碳链可以带有支链，碳链和碳环也可以相互结合。
③碳原子也可以与H、O、N、S等多种非金属原子形成共价键。
3．有机物结构的三种常用表示方法
结构式
结构简式
键线式




CH3—CH2—OH或C2H5OH


CH2===CHCHO

4.同系物
(1)定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。
(2)烷烃的同系物：分子式都符合CnH2n＋2，如CH4、CH3CH3、 3互为同系物。
(3)同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。

同系物的判断方法
“一差二同 ”：分子组成上至少相差一个CH2原子团；通式相同，官能团的种类、数目相同。
例如：①CH2===CH2与通式相同，官能团不同，二者不互为同系物。
②CH3CH2CH2CH3与通式相同，但不相差一个或若干个CH2原子团，二者不互为同系物。
③与的环数不同，且不相差一个或若干个CH2原子团，二者不互为同系物。
5．同分异构体(书写详见热点题型11)
(1)定义：具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。
(2)常见烷烃的同分异构体
甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体；丁烷的同分异构体有2种；戊烷的同分异构体有3种。
二、有机化合物的分类及其官能团
1．按组成元素分类：分为烃和烃的衍生物。
2．按碳骨架分类
(1)
(2)烃
3．按官能团分类
(1)官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。
(2)有机化合物的主要类别、官能团和典型代表物
类别
官能团
典型代表物的名称及结构简式
烷烃
—
甲烷CH4
烯烃
(碳碳双键)
乙烯H2C===CH2
炔烃
—C≡C—(碳碳三键)
乙炔HC≡CH
芳香烃
—

卤代烃
CX(碳卤键)
溴乙烷CH3CH2Br
醇
—OH(羟基)
乙醇CH3CH2OH
酚

醚
(醚键)
甲醚CH3OCH3
醛
(醛基)
乙醛CH3CHO
酮
(酮羰基)

羧酸
(羧基)
乙酸CH3COOH
酯
(酯基)
乙酸乙酯

氨基酸
—NH2(氨基)
—COOH(羧基)
丙氨酸

多肽或蛋白质
(酰胺基)
二肽(两个丙氨酸缩合)


(1)可以根据碳原子是否达到饱和，将烃分为饱和烃和不饱和烃，如烷烃、环烷烃属于饱和烃，烯烃、炔烃、芳香烃属于不饱和烃。

(3)含醛基的物质不一定为醛类，如HCOOH、甲酸酯、葡萄糖等。,(4)苯环不是官能团。)
三、有机化合物的命名
(一)烃的命名
1．烷烃的习惯命名法

2．烷烃的系统命名法
烷烃系统命名法的基本步骤是
⇨⇨⇨⇨⇨
(1)最长、最多定主链
①选择分子中最长的碳链作为主链。例如：

应选含 6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示。
②当有几个等长的不同的碳链时，选择含支链最多的一个作为主链。例如：

含7个碳原子的链有A、B、C三条，因A有三个支链，含支链最多，故应选A为主链。
(2)编号位要遵循“近”“简”“小”的原则
①首先要考虑“近”
以主链中离支链最近的一端为起点编号。例如：

②同“近”考虑“简”
有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则应从较简单的支链一端开始编号。例如：
C6HC8H3—C7H2CH2CH3C5H2C4H2C3HCH3C2H2—C1H3
③同“近”同“简”考虑“小”
若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其他支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，则两系列中取代基位次和最小者即为正确的编号。例如：

(3)写名称
按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前写出支链的位号和名称。原则是先简后繁，相同合并，位号指明。阿拉伯数字用“，”相隔，汉字与阿拉伯数字用“­”连接。例如：

命名为2，4，6­三甲基­3­乙基庚烷。
3．烯烃和炔烃的命名

4．苯的同系物的命名
苯作为母体，其他基团作为取代基。苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。
(二)烃的衍生物的命名
高考中对烃的衍生物的命名考查较多，但考查的都是较简单的烃的衍生物的名称。烃的衍生物命名规则与烯烃、炔烃基本一致。
1．卤代烃：以相应的烃为母体，把卤素原子当作取代基。给主链上的碳原子编号时，从离卤素原子最近的一端开始编号，命名时一般要指出卤素原子的位置，即“取代基位置­取代基个数及名称­官能团位置­官能团个数及名称、主链名称”，如的名称为3­甲基­2­氯丁烷。如果是多卤代烃，用“二、三、四”等表示卤素原子的个数，如的名称为1，2­二氯乙烷。
2．醇：选择包括连接羟基的碳原子在内的最长碳链为主链，并从靠近羟基的一端给主链上的碳原子依次编号，写名称时，将羟基所连的碳原子的编号写在某醇前面，如CH3CCH2CH3CH3CHCH3OH的名称为4，4­二甲基­2­戊醇。
3．醛、羧酸：选择含醛基或羧基的最长碳链为主链，醛基、羧基肯定在链端，因此不需要指出官能团的位置，剩余烃基的命名与其对应的烃的命名相同，如的名称是3，4­二甲基­2­乙基戊醛。如果是多元醛或多元羧酸，用“二、三、四”等表示醛基或羧基的个数，如HOOC—COOH的名称为乙二酸。
4．酯：将相应的羧酸和醇的名称按顺序写在一起，然后将“醇”改为“酯”，称为“某酸某酯”。
四、烯烃的顺反异构、手性分子
以2－丁烯和乳酸的结构分别认识烯烃的顺反异构和手性分子。
1．乙烯分子是平面形结构，两个碳原子与4个氢原子处于同一平面上。2－丁烯可以看作是两个甲基分别取代乙烯分子中两个碳原子上的氢原子形成的。比较下面两种结构：

可以看出a和b分子中碳原子之间的连接顺序和方式相同，但空间结构不同(一种是相同的原子或原子团位于双键同一侧；另一种是相同的原子或原子团位于双键的两侧)。这种异构称为顺反异构。
2．乳酸的分子结构——认识手性分子

从图中可看出，具有完全相同和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体，又称为对映异构体，这样的分子也称为手性分子。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)含有苯环的有机物属于芳香烃。(　　)
(2)含有醛基的有机物一定属于醛类。(　　)
(3) 和都属于酚类。(　　)
(4)CH2===CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团，二者互为同系物。(　　)
(5) 命名为2­乙基丙烷。(　　)
(6)(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名称是2­甲基­5­乙基辛烷。(　　)
(7)某烯烃的名称是2­甲基­4­乙基­2­戊烯。(　　)
(8) 的名称为2­甲基­3­丁炔。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×
2．正确书写下列几种官能团的名称或符号。
(1)碳碳双键：________。
(2)醛基：________。


(5)—COO—：________。
(6)—OH：________。
(7)—COOH：________。

答案：　(2)—CHO　(3)碳溴键　(4)醚键
(5)酯基　(6)羟基　(7)羧基　(8)酮羰基
3．(1)[2018·高考全国卷Ⅲ，36(1)]CH3C≡CH的化学名称是________。
(2)[2017·高考全国卷Ⅲ，36(1)] 的化学名称是________。
(3) 的化学名称为________。
(4) 的化学名称为________。
答案：(1)丙炔　(2)三氟甲苯　(3)聚氯乙烯
(4)聚乙二酸乙二酯


有机化合物的分类、官能团的识别及命名
宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知
1．按官能团的不同，可以对有机化合物进行分类，请指出下列有机化合物的类别，填在横线上。
(1)CH3CH2CH2OH________。

(3) ________。
(4) ________。
(5) ________。
(6) ________。
(7) ________。
(8) ________。
(9) ________。
答案：(1)醇　(2)酚　(3)醇　(4)芳香烃(或苯的同系物)　(5)酯　(6)卤代烃　(7)烯烃　(8)羧酸　(9)醛
2．陌生有机化合物中官能团的识别。
(1) 中含氧官能团的名称是________。
(2)中含氧官能团的名称是________________。
(3)CHCl3中官能团的名称是________；C6H5CHO中官能团的名称是________。
(4) 中显酸性的官能团的名称是________。　
(5) 中官能团的名称是________。
解析：(1)—OH连在—CH2—上，为(醇)羟基。(2)—OH直接连在苯环上，为(酚)羟基；为酯基。(3) 为碳氯键；—CHO为醛基。(4)—NH2显碱性，—COOH显酸性。
答案：(1)(醇)羟基　(2)(酚)羟基、酯基　(3)碳氯键　醛基　(4)羧基　(5)碳碳双键、酯基、酮羰基
3．(2020·山东等级考模拟)某烯烃分子的结构简式为，用系统命名法命名其名称为(　　)
A．2，2，4­三甲基­3­乙基­3­戊烯
B．2，4，4­三甲基­3­乙基­2­戊烯
C．2，2，4­三甲基­3­乙基­2­戊烯
D．2­甲基­3­叔丁基­2­戊烯
解析：选B。可将键线式转换为碳骨架形式：，选取含官能团(碳碳双键)的最长碳链为主链，从靠近官能团的一端(即右端)进行编号，最后按命名规则正确书写名称。
4．用系统命名法给下列有机化合物命名。
(1) 的名称为_________________________。
(2)的名称为________________。

(7)C4H9Cl的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢原子，则其名称为________________。
(8)CH2===CHCOONa发生聚合反应可得到一种高吸水性树脂，该树脂的名称为________________________________________________________________________。
(9) 的名称为________________。
解析：(7)核磁共振氢谱表明C4H9Cl只有一种化学环境的氢原子，说明该分子的结构简式为，其系统命名为2­甲基­2­氯丙烷。(8)CH2===CHCOONa聚合后的产物为，其名称为聚丙烯酸钠。
答案：(1)3，3，4­三甲基己烷　(2)2­甲基­2­戊烯　(3)对甲基乙(基)苯　苯乙烯　(4)3­氯­1­丙烯　(5)4­甲基­2­戊醇　(6)2­乙基­1，3­丁二烯　(7)2­甲基­2­氯丙烷　(8)聚丙烯酸钠　(9)2­甲基­3­乙基己烷

1．有机化合物系统命名中常见的错误
(1)主链选取不当(不包含官能团，不是主链最长、支链最多)。
(2)编号错(官能团的位次不是最小，取代基位次和不是最小)。　
(3)支链主次不分(不是先简后繁)。
(4)“­”“，”忘标或用错。
2．弄清系统命名法中四种字的含义
(1)烯、炔、醛、酮、酸、酯……指官能团。
(2)二、三、四……指相同取代基或官能团的个数。
(3)1、2、3……指官能团或取代基的位置。
(4)甲、乙、丙、丁……指主链碳原子个数分别为1、2、3、4……
学习任务2　研究有机化合物的一般步骤和方法

一、研究有机化合物的基本步骤

二、分离、提纯有机化合物的常用方法
1．蒸馏和重结晶

适用对象
要求
蒸馏
常用于分离、提纯互溶的液态有机物
(1)该有机物热稳定性较强
(2)该有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)
重结晶
常用于分离、提纯固态有机物
(1)杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大
(2)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大
2.萃取和分液
(1)常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。
(2)液­液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
(3)固­液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。
三、有机化合物分子式的确定
1．元素分析

2．相对分子质量的测定——质谱法
质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。
四、有机化合物分子结构的鉴定
1．化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。
常见官能团特征反应如下：
官能团种类
试剂
判断依据
碳碳双键或碳碳三键
溴的CCl4溶液
红棕色褪去
酸性KMnO4溶液
紫色褪去
碳卤键
NaOH溶液、稀硝酸和AgNO3溶液
有沉淀产生
醇羟基
钠
有氢气放出
酚羟基
FeCl3溶液
发生显色反应

浓溴水
有白色沉淀产生
醛基
银氨溶液
有银镜生成
新制Cu(OH)2悬浊液
有砖红色沉淀产生
羧基
NaHCO3溶液
有CO2气体放出
2.物理方法
(1)红外光谱
有机物分子中化学键或官能团对红外线发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
(2)核磁共振氢谱

五、有机化合物分子中不饱和度(Ω)的确定


判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·高考天津卷)不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3。(　　)
(2)碳氢质量比为3∶1的有机物一定是CH4。(　　)
(3)乙醇是良好的有机溶剂，可根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物。(　　)
(4)质谱法可以测定有机物的相对分子质量，而红外光谱和核磁共振氢谱可以确定有机物的官能团类型。(　　)
(5) 的核磁共振氢谱中有6组峰。(　　)
(6)已知某有机物的相对分子质量和实验式，可推出该有机物的分子式。(　　)
(7)有机物的核磁共振氢谱中有三组峰，且峰面积之比为3∶4∶1。(　　)
(8)有机物分子中所有碳原子可能共平面。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√



有机化合物的分离和提纯

科学探究与创新意识
1．(2020·太原模拟)为提纯下列物质(括号内的物质为杂质)，所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是(　　)
选项
A
B
C
D
被提纯物质
酒精(水)
乙醇(乙酸)
乙酸乙酯(乙醇)
溴苯(溴)
除杂试剂
生石灰
氢氧化钠溶液
水
KI溶液
分离方法
蒸馏
分液
过滤
分液
解析：选A。A项，生石灰与水反应，消耗酒精中的水，蒸馏可得到酒精；B项，乙醇易溶于水，利用分液的方法不能将乙醇与盐溶液分离；C项，乙酸乙酯不溶于水，分离不互溶的液体应用分液的方法；D项，溴可将KI溶液氧化为碘单质，而碘易溶于溴苯，达不到除杂的目的。
2．某化工厂的废液经测定得知主要含有乙醇(沸点：78.5 ℃)，其中还溶有苯酚(熔点：43 ℃)、乙酸和少量二氯甲烷。现欲从废液中回收它们，根据各物质的熔、沸点，该工厂设计了如下回收的实验方案：


请回答下列问题：
(1)写出试剂A、B、C的化学式：
A____________；B____________；C____________。
(2)写出操作D的名称：________。
(3)写出回收物①、②和G的组成：
①____________；②____________；G____________。
解析：试剂A使苯酚、乙酸分别变成苯酚钠和乙酸钠，所以A可能为NaOH或Na2CO3(不能是NaHCO3，NaHCO3不和苯酚反应)溶液；由回收物①(40 ℃)、回收物②(78.5 ℃)可知，操作D为分馏，G为苯酚钠和乙酸钠的混合溶液；通过加试剂B和操作E得到苯酚和乙酸钠可知，B和苯酚钠反应生成苯酚，而与乙酸钠不反应，则B的酸性比乙酸弱、比苯酚强，则B为CO2，操作E为分液；由乙酸钠得到乙酸，应加入酸性比乙酸强的物质稀硫酸(不能是盐酸，因为HCl易挥发)，操作F为蒸馏。
答案：(1)Na2CO3(或NaOH)　CO2　H2SO4　(2)分馏
(3)二氯甲烷　乙醇　苯酚钠和乙酸钠

有机化合物的分离和提纯
混合物
试剂
分离方法
主要仪器
甲烷(乙烯)
溴水
洗气
洗气瓶
苯(乙苯)
酸性高锰酸钾溶液、NaOH溶液
分液
分液漏斗
乙醇(水)
CaO
蒸馏
蒸馏烧瓶、冷凝管
溴乙烷(乙醇)
水
分液
分液漏斗
醇(酸)
NaOH溶液
蒸馏
蒸馏烧瓶、冷凝管
硝基苯(NO2)
NaOH溶液
分液
分液漏斗
苯(苯酚)
NaOH溶液
分液
分液漏斗
酯(酸)
饱和Na2CO3溶液
分液
分液漏斗


有机物分子中原子的共线、共面问题

微观探析
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2017·高考全国卷Ⅰ，9D)(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面。(　　)
(2)(2017·高考江苏卷)和分子中所有碳原子均处于同一平面上。(　　)
(3)异丙苯分子中碳原子可能都处于同一平面。(　　)
(4)CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
4．已知为平面结构，则
HOOC—CH===CH—CH===CH—COOH分子中最多有________个原子在同一平面内。
解析：由题中信息可知，与直接相连的原子在同一平面内，又知与直接相连的原子在同一平面内，而且碳碳单键可以旋转，因此该分子中所有原子有可能都在同一平面内，即最多有16个原子在同一平面内。
答案：16

复杂有机物分子中原子的共线、共面问题的分析技巧
(1)审清题干要求
审题时要注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等关键词和限制条件。
(2)熟记常见共线、共面的官能团
①与三键直接相连的原子共线，如—C≡C—、—C≡N；苯分子中处于对位的碳原子及其所连的氢原子(共4个原子)共线。
②与双键或苯环直接相连的原子共面，如、、。
(3)单键的旋转思想
有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键，均可绕键轴自由旋转，可将原子转到不同的位置。　



有机物分子式和结构式的确定

证据推理与模型认知

5．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可以从牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：

实验步骤
解释或实验结论
①称取A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍
(1)A的相对分子质量为________
②将9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现二者分别增重5.4 g和 13.2 g
(2)A的分子式为________________________________________________________________________
③另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)
(3)用结构简式表示A中含有的官能团：________、________
④A的核磁共振氢谱如图：

(4)A中含有________种氢原子
(5)综上所述，A的结构简式为____________________
解析：(1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍，则其相对分子质量为45×2＝90。(2)9.0 g A的物质的量为0.1 mol。燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现二者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 mol A燃烧生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2，即1 mol A中含有6 mol H原子(6 g)、3 mol C原子(36 g)，则含有(90－6－36) g＝48 g即3 mol O原子，所以A的分子式为C3H6O3。(3)0.1 mol A跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)，说明分子中含有一个—COOH 和一个—OH。(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰，且峰面积之比为3∶1∶1∶1，说明分子中含有4种处于不同化学环境的氢原子，且个数之比为3∶1∶1∶1。(5)综上所述，A的结构简式为。
答案：(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH
(4)4　(5)
6．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：
①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和 2.7 g 水；
②用质谱仪测定其相对分子质量，得到如图1所示的质谱图；
③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示的核磁共振氢谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。

试回答下列问题：
(1)有机物A的相对分子质量是________。
(2)有机物A的实验式是________。
(3)能否仅根据A的实验式确定其分子式？________(填“能”或“不能”)。若能，则A的分子式是________(若不能，则此空不填)。
(4)写出有机物A的结构简式：_________________________________。
解析：(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量是46。
(2)在2.3 g该有机物中：
n(C)＝n(CO2)＝0.1 mol，m(C)＝1.2 g，
n(H)＝×2＝0.3 mol，m(H)＝0.3 g，
m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g，n(O)＝0.05 mol，
所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C2H6O。
(3)该有机物的实验式为C2H6O，氢原子数已经达到饱和，实验式即为分子式。
(4)A有如下两种可能的结构：CH3OCH3或CH3CH2OH。若为前者，则在核磁共振氢谱中只有一个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中有三个峰，且峰面积之比是 1∶2∶3，显然后者符合题意，所以A为CH3CH2OH。
答案：(1)46　(2)C2H6O　(3)能　C2H6O
(4)CH3CH2OH

有机化合物分子式、结构式的确定方法
　
(1)熟悉最简式相同的常见有机化合物
最简式
对应物质
CH
乙炔(C2H2)、苯(C6H6)、苯乙烯(C8H8)
CH2
烯烃和环烷烃
CH2O
甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖
(2)熟悉相对分子质量相同的有机化合物
①同分异构体的相对分子质量相同。
②含有n个碳原子的一元醇与含有(n－1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。
③含有n个碳原子的烷烃与含有(n－1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同。
(3)“商余法”推断烃的分子式
设烃的相对分子质量为Mr

的余数为0或碳原子数≥氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子。
(4)烃燃烧的通式：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
烃的含氧衍生物燃烧的通式：CxHyOz＋(x＋－)O2xCO2＋H2O
热点题型11　有序思维突破同分异构体的书写及数目判断
——证据推理与模型认知
[热点精讲]
一、同分异构体的书写规律——有序思维
1．烷烃
只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：

以下以C6H14为例：
第一步：将分子中全部碳原子连成直链作为母链；
C—C—C—C—C—C
第二步：从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)；

甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。
第三步：从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，两甲基的位置依次相同、相邻，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)。

乙基不能连在②位或③位上，否则会使主链上有5个碳原子，而使主链变长。
综上所述，C6H14共有5种同分异构体。
2．含有官能团的有机物
一般按碳链异构→官能团位置异构→官能团类型异构的思维顺序书写。
以C4H10O为例(只写出碳骨架与官能团)：
(1)碳链异构⇒C—C—C—C、。
(2)官能团位置异构⇒。
(3)官能团类型异构⇒C—O—C—C—C、
C—C—O—C—C、。
3．芳香族化合物
苯环上取代基的位置一定，但种类不确定时，同分异构体数目由取代基同分异构体的数目决定；苯环上取代基种类一定，但位置不确定时，若苯环上只有两个取代基，其在苯环上有“邻、间、对”3种位置关系；当苯环上有三个相同取代基时，其在苯环上有“连、偏、匀”3种位置关系(RRR、RRR、RRR)；当苯环上有三个取代基且两个相同时，其在苯环上有6种位置关系(、、，定两个R的位置，移动R′)；当苯环上有三个不同的取代基时，其在苯环上有10种位置关系(、、，定R1、R2的位置，移动R3)。
4．限定条件的同分异构体的书写方法
(1)判官能团：根据题给有机物的性质或定量反应关系等限定条件判断其含有的官能团。
(2)写碳骨架：除去官能团中的碳原子，写出其他碳原子形成的碳链异构。
(3)移官位：在各个碳骨架上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先确定一个官能团的位置，再确定第二个官能团的位置，依次类推。
(4)氢饱和：按“碳四键”的原理，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构简式。
二、同分异构体数目的判断方法
1．记忆法
(1)丙基(—C3H7)有2种，则丙烷的一卤代物、丙醇均有2种，丁醛、丁酸有2种。
(2)丁基(—C4H9)有4种，则丁烷的一卤代物、丁醇均有4种，戊醛、戊酸有4种。
(3)戊基(—C5H11)有8种，则戊烷的一卤代物、戊醇均有8种，己醛、己酸有8种。
(4)苯环上的二氯代物、三氯代物均有3种，苯环上有三个不同取代基时则有10种结构。
2．基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种。
3．替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种，则四氯苯也有3种(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。
4．等效氢法
等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，规律如下：
(1)同一碳原子上的氢原子等效。
(2)同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。
(3)位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。
[热点精练]
1．与F()分子中官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有________种(不含立体异构)，其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的是________________________(写结构简式)。
解析：F分子中含有2个羧基，与F分子中官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有，共8种。其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的结构简式为。
答案：8　
2．(1)抗结肠炎药物有效成分的结构简式为
，它的同分异构体中，符合下列条件的有________种。
①遇FeCl3溶液能发生显色反应　②分子中甲基与苯环直接相连　③苯环上共有三个取代基
(2)写出符合下列条件的的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________。
①苯环上只有两个取代基　②能使溴的CCl4溶液褪色，且在酸性条件下能发生水解　③核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2
(3)D是化合物B(CH2===CHCH2Br)的一种同分异构体，其核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢原子，且峰面积之比为4∶1，则D的结构简式为________________________________________________________________________。
解析：(1)遇FeCl3溶液能发生显色反应，说明含有酚羟基；分子中甲基与苯环直接相连，苯环上共有三个取代基，则三个取代基分别是硝基、甲基和酚羟基。如果硝基和甲基处于邻位，有4种结构；如果硝基和甲基处于间位，有4种结构；如果硝基和甲基处于对位，有2种结构，所以符合条件的同分异构体有10种。(2)苯环上只有两个取代基，能使溴的CCl4溶液褪色，说明含有碳碳双键，在酸性条件下能发生水解，说明含有酯基，则两个取代基为—CH===CH2和，核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2，符合上述条件的有机物的结构简式为。(3)核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢原子，且峰面积之比为4∶1，说明其结构高度对称，则D的结构简式为。
答案：(1)10　(2) 　(3)
3．(1)写出同时满足下列条件的
的同分异构体的结构简式：___________________________。
①分子中含有苯环，且苯环上的一氯代物有两种
②能与FeCl3溶液发生显色反应
③能发生银镜反应
(2)写出同时满足下列条件的
的一种同分异构体的结构简式：_________________________。
①苯环上有两个取代基
②分子中有6种不同化学环境的氢原子
③既能与FeCl3溶液发生显色反应，又能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应
(3)写出同时满足下列条件的
的同分异构体的结构简式：____________________________________________。
①能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应
②分子中有6种不同化学环境的氢原子，且分子中含有两个苯环
解析：(1)根据条件②可知，含有酚羟基；根据条件③可知，含有醛基；根据条件①可知，分子结构对称，则苯环上有两个取代基且采用对位结构，故结构简式是
。
(2)根据条件③可知，含有酚羟基和甲酸酯基；根据残基法，还剩余2个C原子，再根据条件①②可知，其结构简式是

(3)该有机物除苯环外还有2个碳原子、2个氧原子及1个不饱和度，能发生银镜反应，能水解，且水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应，说明存在甲酸酚酯结构：；另外还有一个饱和碳原子、1个苯环，结合分子中有6种不同化学环境的氢原子可写出其结构简式。
答案：(1)



1．对有机物名称的考查
(1)[2017·高考全国卷Ⅰ，36(1)] 的化学名称是______________。
(2)[2016·高考全国卷Ⅲ，38(1)] 的化学名称为______________。
(3)[2016·高考全国卷Ⅰ，38(4)]HOOC(CH2)4COOH的化学名称是______________。
(4)[2016·高考全国卷Ⅱ，38(1)]CH3COCH3的化学名称为______________。
答案：(1)苯甲醛　(2)苯乙炔　(3)1，6­己二酸　(4)丙酮
2．对官能团名称的考查
(1)[2018·高考全国卷Ⅱ，36(2)]
CH2OH(CHOH)4CH2OH中含有的官能团的名称为________________。　
(2)(2018·高考天津卷) 中官能团的名称为________________。
(3)(2018·高考江苏卷) 中官能团的名称为________________。
(4)(2017·高考天津卷) 中含氧官能团的名称为________________。
答案：(1)羟基　(2)碳碳双键、酯基　(3)碳碳双键、酮羰基　(4)羧基
3．对有机物同分异构体书写及数目判断的考查
(1)[2018·高考全国卷Ⅰ，36(6)]写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1)：__________________________________。
(2)[2018·高考全国卷Ⅱ，36(6)]F是B
()的同分异构体。7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有________种(不考虑立体异构)。
(3)[2018·高考全国卷Ⅲ，36(7)]X与D
(CH3CH2OOCCH2—C≡CH)互为同分异构体，且具有完全相同的官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式：
________________________________________________________________________。
答案：

(2)9
(3)CH3COOCH2C≡CCH3、CH3CH2COOC≡CCH3、CH3COOC≡CCH2CH3、CH3C≡CCOOCH2CH3、CH3C≡CCH2COOCH3、CH3CH2C≡CCOOCH3(任写3种)

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列物质的类别与所含官能团都正确的是(　　)

解析：选B。A属于醇类；C属于酯类，官能团为；D属于醚类。
2．(2020·赤峰高三考试)下列有机物的命名正确的是(　　)


解析：选A。CH3CH(OH)CH(CH3)2的名称为3­甲基­2­丁醇，A项正确；的名称为2­甲基­2­丁烯，B项错误；应选最长的碳链作为主链，加氢后得到3­甲基戊烷，C项错误；的名称为1，2，4­三甲苯，D项错误。
3．下列有关分子结构的叙述中，正确的是(　　)
A．除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上
B．所有原子有可能都在同一平面上
C．12个碳原子不可能都在同一平面上
D．12个碳原子有可能都在同一平面上
解析：选D。本题主要考查苯环、碳碳双键、碳碳三键的空间结构。按照结构特点，其空间结构可简单表示为下图所示：

由图可以看到，直线l一定在平面N中，甲基上3个氢原子只有一个可能在这个平面内；—CHF2中的两个氟原子和一个氢原子，最多只有一个在碳碳双键决定的平面M中；平面M和平面N一定共用两个碳原子，可以通过旋转碳碳单键，使两平面重合，此时仍有—CHF2中的两个原子和—CH3中的两个氢原子不在这个平面内。要使苯环外的碳原子共直线，必须双键部分键角为180°，但烯烃中键角为120°，所以苯环外的碳原子不可能共直线。
4．(2020·邛崃高埂中学月考)某有机物的结构式(键线式)及球棍模型如下：

该有机物分子的核磁共振氢谱如下：

下列关于该有机物的叙述正确的是(　　)
A．该有机物不同化学环境的氢原子有8种
B．该有机物属于芳香族化合物
C．键线式中的Et代表的基团为—CH3
D．该有机物的分子式为C9H10O4
解析：选A。根据该有机物的核磁共振氢谱及球棍模型判断，不同化学环境的氢原子有8种，A正确；该有机物分子中不含苯环，所以不属于芳香族化合物，B错误；根据该有机物的球棍模型判断Et为乙基，C错误；根据球棍模型可知，该有机物的分子式是C9H12O4，D错误。
5．(2020·沧州质量监测)下列关于有机化合物的说法正确的是(　　)
A．有机物的名称是2，3，5，5­四甲基­4­乙基己烷
B．分子式为C9H12，在苯环上同时存在3个—CH3的同分异构体有2种
C．有机物分子中可能共面的原子数最多有17个
D．乙醛和丙烯醛不互为同系物，分别与足量H2反应后的产物也不互为同系物
解析：选C。按系统命名法，选择含有碳原子最多的碳链作为主链，从靠近最简单支链的一端给主链碳原子编号，该有机物的名称是2，2，4，5­四甲基­3­乙基己烷，故A项错误；分子式为C9H12，在苯环上同时存在3个—CH3的同分异构体有3种，故B项错误；该有机物的结构可表示为，其中苯环、碳碳双键为平面结构，碳碳单键可以旋转，所以通过旋转连接苯环和碳碳双键的碳碳单键，可以使得苯环和碳碳双键在同一个平面，通过旋转甲基与双键碳形成的碳碳单键，可以使得甲基上的一个氢原子与碳碳双键在同一个平面，故最多有17个原子共面，故C项正确；乙醛是饱和一元醛，丙烯醛是不饱和一元醛，二者不互为同系物，催化加氢后都生成饱和一元醇，产物互为同系物，故D项错误。
6．下列说法正确的是(　　)
A．分子式为C3H6O2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5种
B．四联苯的一氯代物有4种
C．与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH
D．兴奋剂乙基雌烯醇不可能有属于芳香族化合物的同分异构体
解析：选C。分子式为C3H6O2的酯可能是HCOOC2H5、CH3COOCH3，水解得到的醇分别是C2H5OH、CH3OH，得到的酸分别是HCOOH、CH3COOH，C2H5OH、CH3OH与HCOOH、CH3COOH形成的酯共有4种，A项错误；四联苯是具有两条对称轴的物质，即，有5种不同化学环境的氢原子，故有5种一氯代物，B项错误；中有和—COOH两种官能团，由于官能团不变，只将官能团的位置移动即可得其同分异构体：CH2===CHCH2COOH、CH3CH===CHCOOH，C项正确；该有机物含有4个环和1个碳碳双键，不饱和度为5，苯环的不饱和度为4，所以其有属于芳香族化合物的同分异构体，D项错误。
7．有关下列4种有机物的说法正确的是(　　)

A．甲的名称为反­2­丁烯
B．乙分子中所有碳原子一定处于同一平面上
C．丙既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色
D．丁的二氯代物有3种(不考虑立体异构)
解析：选C。甲的名称为顺­2­丁烯，A项错误；可看成乙烯中的氢原子均被苯基取代，具有乙烯的结构特点，碳碳单键可以旋转，因此所有碳原子可能不处于同一平面上，B项错误；由丙的球棍模型可知，丙分子中含2个碳碳双键，既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色，C项正确；丁的二氯代物有邻位、对位、氮间位和硼间位4种，D项错误。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
8．下列各组物质中，一定属于同系物的是(　　)
A．乙二醇和丙三醇
B．C6H5OH和C6H5CH2OH
C．C3H6和C4H8
D．C2H6和C3H8
解析：选D。同系物要求结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。A项，HOCH2CH2OH和HOCH2CHOHCH2OH结构不相似，不是同系物；B项，前者属于酚类，后者属于醇类，结构不相似；C项，可能为烯烃，也可能为环烷烃，不一定是同系物；D项，二者均属于烷烃，碳原子数不同的烷烃一定是同系物。
9．下图①～④所代表的有机物中所有侧面都是正方形。下列说法错误的是(　　)

A．①的邻二氯代物只有1种
B．②与苯乙烯可用酸性高锰酸钾溶液鉴别
C．①②③④的一氯代物均只有一种
D．④与互为同分异构体
解析：选A。①的邻二氯代物有2种，A项错误；②不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，苯乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色，B项正确；四种分子均是完全对称的，一氯代物均只有一种，C项正确；两者分子式均为C12H12，但结构不同，D项正确。
10．(2020·苏州五校联考)下列说法正确的是(　　)
A．的一溴代物和的一溴代物都有4种(不考虑立体异构)
B．CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上
C．按系统命名法，化合物的名称是2，3，4，4­四甲基己烷
都是α­氨基酸且互为同系物
解析：选AC。A项，的一溴代物有4种，的一溴代物也有4种，正确；B项，根据乙烯的空间结构知，CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面上，但不在同一直线上，错误；C项，按系统命名法，的名称为2，3，4，4­四甲基己烷，正确；D项，
与
均属于α­氨基酸，但前者含有醚键，后者没有醚键，结构不相似，不互为同系物，错误。
三、非选择题
11．(教材改编题)按要求回答下列问题：
(1) 的系统命名为____________________________。
(2)3­甲基­2­戊烯的结构简式为_________________________________。
(3) 的分子式为__________。
(4)某烃的分子式为C4H4，它是合成橡胶的中间体，有多种同分异构体。
①试写出它的一种链式结构的同分异构体的结构简式：____________________________。
②它有一种同分异构体，每个碳原子均只形成单键，且碳碳键间的夹角相同，该分子中碳原子形成的立体构型为________形。
(5)化合物A是合成天然橡胶的单体，分子式为C5H8。A的结构简式为________________________________，化学名称是________________。
(6) 的同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有________种，其中核磁共振氢谱为5组峰，且峰面积之比为2∶2∶2∶1∶1的为_____________________________
(写结构简式)。
(7)分子式为C9H10O2的有机物有多种同分异构体，满足下列条件的同分异构体有________种，写出其中任意一种同分异构体的结构简式：__________________________。
①含有苯环且苯环上只有一个取代基；②分子结构中含有甲基；③能发生水解反应。
答案：(1)2，3­二甲基丁烷

(3)C4H8O
(4)①CH2===CH—C≡CH　②正四面体
　2­甲基­1，3­丁二烯
(6)13　

12．电炉加热时用纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。

(1)按气体从左到右的流向，所选装置各接口的正确连接顺序是________________________________________。
(2)C装置中浓硫酸的作用是__________________________________。
(3)D装置中MnO2的作用是________________________________。
(4)燃烧管中CuO的作用是_______________________________________。
(5)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.92 g样品，经充分反应后，A管质量增加1.76 g，B管质量增加1.08 g，则该样品的实验式为________________。
解析：(5)A管增加的质量1.76 g为CO2的质量，n(CO2)＝＝0.04 mol，B管增加的质量1.08 g 为H2O的质量，则n(H2O)＝＝0.06 mol，n(H)＝0.12 mol，根据质量守恒可知，样品中含n(O)＝＝0.02 mol，则样品中n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.04 mol∶0.12 mol∶0.02 mol＝2∶6∶1，则该样品的实验式为C2H6O。
答案：(1)g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a)
(2)干燥O2　(3)做催化剂，加快O2的生成
(4)使有机物充分氧化生成CO2和H2O
(5)C2H6O
13．由苯乙烯经下列反应可制得F、K两种高分子化合物，它们都是常用的塑料。

(1)J中所含官能团的名称为____________。
(2)聚合物F的结构简式是____________；I的分子式是____________。
(3)E转化为G的化学方程式是________________________________________；反应类型属于________________________________________________________________________。
(4)在一定条件下，两分子J能脱去两分子水形成一种六元环状化合物，写出该化合物的结构简式：____________________________________。
(5)写出J的一种符合下列条件的同分异构体X的结构简式：____________。
①1 mol X可以与3 mol NaOH反应；
②X分子中核磁共振氢谱有4组峰。
解析：(1)由K的结构简式可判断J中含有羟基和羧基。
(2)F为苯乙烯的加聚产物，苯环做支链，I为含酮羰基的羧酸，分子式为C8H6O3。
(3)E到G为卤代烃的水解反应，反应试剂及条件为NaOH的水溶液、加热，羟基取代了溴原子。
(4)J中含有一个羧基和一个羟基，两分子J通过形成两个酯基生成环酯。
(5)由①知X中含有一个酚羟基，另一个为酯基，是由酚与羧酸形成的，即含—OH、—OOCCH3，由②知两个取代基处于对位。
答案：(1)羟基、羧基