高中化学专题同系物与同分异构体

组成通式
可能的类别
典型实例
CnH 2n
烯烃 环烷烃
CH 2=CHCH
H2C CH 2 CH 2
C nH 2n-2 CnH 2n+2O
CnH 2nO
炔烃 二烯烃 环烯烃 醇醚
醛 酮 烯醇 环醇 环醚
CH= CCH 2CH 3 CH2=CHCH=CH 2
C 2H 5OH
CH 3OCH 3
CH3CH2CHO CH 3COCH 3 CH=CHCH 2OH
（ 2） 请判断上述哪些化合物互为同分异构体：
（ 3） 请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法：
鉴别甲的方法：
鉴别乙的方法：
鉴别丙的方法：
13．（上海高考 ）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）结构简式如下：
φ — CHOH —CHNH 2— CH 3
C
的四价原则，双键位置的情况有四种，再考虑酮的存在情况。答案是
5 种。
该题的特点是：已知某不饱和有机物加成后产物结构，确定原不饱和有机物的同 分异构体的种数。解此类题的关键是：抓住加成反应的特点即反应前后碳链结构不变，确
定不饱和键（双键、叁键）的可能位置，进而得到有机物的结构及种数。
【随堂作业】
一、选择题
（2） 同一 C 原子所连甲基上的氢原子是等效氯 （3） 处于镜面对称位置上的氢原子是等效
【经典题型】
题型一：确定异构体的数目
例 1 某烃的一种同分异构只能生成 1 种一氯代物，该烃的分子式可以是（
）
A ． C3H 8 B． C4H10 C．C5H 12
D ．C6H 14
解析：分析 C3H8 、C4H10、、 C6 H14 各种结构，生成的一氯代物不只 C2H6 的一氯代物只有 1 种，得出正确答案为 C。
题型四：测试同分异构体的变通策略
例 4 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
A n+m=6 B n+m=4 C n+m=8 D 无法确定
解析： 解题过程中要避免犯策略性错误，就要见机而行，变“正面强攻”为“侧
翼出击”，转换思维角度和思维方向。正确思路是：从萘的分子式
它
的
叙
述
不
正
确
的
是
（
）
CH3— CO— NH — —OH
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 Br 24mol
D ．与对硝基乙苯互为同系物
二、非选择题
11．某芳香族化合物 A 的分子式为 C7H 6O2，溶于 NaHCO 3 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。
（ 1） 写出化合物 A 的结构简式：
；
（ 2） 依题意写出化学反应方程式：
；
（ 3） A 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。
12．今有化合物 甲：
— COCH 3 OH
乙：
CH 3 — COOH
丙：
CHO —CH 2OH
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（ 1） 请写出ຫໍສະໝຸດ Baidu中含氧官能团的名称：
C9H 19OH （醇类）与 C9H 19Cl 等等同分异构体的种数相等。 解题思维策略对完成条件向结果转化和实现解题起着关键性的作用。
策略性错误主
要是指解题方向上的偏差，造成思维受阻或解题过程中走了弯路。对于高考来说，费时费 事，即便做对了，也有策略性错误。
题型五：由加成产物确定不饱和有机物异构体数
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： （1） 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、
2． 二同（同通式，同结构）
3． 三注意
（1） 必为同一类物质
（2） 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）
（3） 同系物间物理性质不同化学性质相同
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。
二 、同分异构体的种类
1． 碳链异构
2． 位置异构
3． 官能团异构（类别异构） （详见下表）
其中 φ—代表苯基。苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是—
（ 1）PPA 的分子式是
；
CHOH — CHNH 2— CH3。
（ 2）PPA 的取代基中有两个官能团，名称是
基和
基（写汉字） 。
（ 3）将— φ 、— NH 2、— OH 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：
C． — CH=CH 2 与 CH 3— CH=CH 2 D． C6H 5OH 与 C6H 5CH2OH
6．对尼古丁和苯并 [α ] 芘的分子组成与结构描述正确的是
（
）
N
N
H3C
尼古丁
苯并 [α ] 芘
A ． 尼古丁为芳香族化合物
B ． 苯 并 [ α ]芘的分子式为 C20H 18
C． 苯 并 [ α ]芘分子中含有苯环结构单元，是苯的同系物
例 5 某有机物与 H2 按 1：1 物质的量比加成后生成的产物结构为：
CH 3
CH 3— CH —CH 2—CH — C— CH2— CH3
OH
CH 3 OH
定）。
则该有机物可能的结构有（
）种（说明 羟基与碳碳双双键的结构不稳
解析 ：某有机物与 H2 按 1：1 物质的量比加成说明原来的有机物为烯烃，又由
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
律性的变化， 从萘开始， 这一系列化合物中第 25 个分子式是
（
）
萘
芘
蒽并蒽
A ．C50H 30
B ．C154H56
C． C154H 60
D． C150H 56
10．速效感冒冲剂的主要成分之一为“对乙酰氨基酚”
，其结构简式如下所示，有关
）； ）。（ 全国高考题 ）
解析： 以（Ⅰ）式为基准，图形从纸面上取出向右翻转
180 度后再贴回纸面即
得 D 式，将 D 式在纸面上反时针旋转 45 度即得 A 式。因此， A 、D 都与（Ⅰ）、(Ⅱ )式等
同。
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也可以（Ⅱ）式为基准，将（Ⅱ）式图形在纸面上反时针旋转 （Ⅱ）式在纸面上反时针旋转 135 度即得 D 式。
C ．乙烯与丙烯
D ．正丁烷与异丁烷
4．下列各组物质中一定互为同系物的是
（）
A ．CH 4、 C3H8 C． C2H2 、C6H 6
B． C2H4、C3H6 D． C2H 2、 C6H 6
5．下列各组物质中，互为同系物的是
（）
A ． — OH 与 —CH 3
B． HCOOCH 3 与 CH3COOH
解析 ：（ 1）无类别异构、位置异构之虑，只有— C4H 9 的碳架异构； （2） 题中有两个条件：属于酯类化合物且结构中含有苯环，不涉及类别异构。
通过有序的思维来列举同分异构体可以确保快速、准确。可以按类别异构到碳链 异构再到官能团或取代基位置异构的顺序进行有序的列举，同时要充分利用“对 称性”防漏剔增。
题型三：判断两结构是否等
例 3 萘分子的结构可以表示为
或
，两者是等同的。
苯并 [α ] 芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧的烟雾和内燃机的尾气 中）。它的分子由 5 个苯环并合而成，其结构式可以表示为（Ⅰ）或（Ⅱ）式：
（Ⅰ）
(Ⅱ )
这两者也是等同的。现有结构式 A B C D
A
B
C
D
其中：与（Ⅰ） 、（Ⅱ）式等同的结构式是（ 与（Ⅰ）、（Ⅱ）式同分异构体的是（
180 度即得 A 式，
从分子组成来看， （Ⅰ）式是 C20H12，B 式也是 C20H12，而 C 式是 C19H 12，所以
B 是Ⅰ、Ⅱ 的同分异构体，而 C 式不是。
答案是（ 1） AD ；（2） B。
判断两结构是否相等的思维过程是： （1）用系统命名法命名时名称相同者； （2） 将分子整体旋转、翻转后能“重合”者。
C． — COOH
D． HO — —CH 3
8．以 M 原子为中心形成的 MX 2Y 2 分子中， X 、 Y 分别只以单键与 M 结合，下列说
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法
中
正
确
的
是
（
）
A ．若 MX 2Y 2 分子空间构型为平面四边形，则有两种同分异构体 B ．若 MX 2Y2 分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体 C．若 MX 2Y2 分子空间构型为四面体型，则有两种同分异构体 E． 若 MX 2Y 2 分子空间构型为四面体型，则无同分异构体
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1．下列化学式中，只表示一种纯净物的是
（）
A．C
B． C3H8
C． C2H4O
D ．C3H 6
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
3．下列各组物质中互为同分异构体的是
（）
A ．1H 与 2H
B ． O2 与 O3
CH 3CH 2CH 2CH 2— — NH 2、（ CH 3）2CHCH 2—
— NH 2、
、
；
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（ 2） 醛 A 的异构体甚多，其中属于酯类化合物且结构式中有苯环的异构体就
有 6 种，它们是
— COOCH 3、 — OCOCH 3、HCOO — — CH 3、
、
、
。（ 全国高考题 ）
环己烷、 乙炔、 乙烯等分子一卤代物只有一种 ; （2） 丁烷、丁炔、丙基、丙醇有 2 种；
（3） 戊烷、丁烯、戊炔有 3 种；
（4） 丁基 C8H10 有 4 种； （5） 己烷、 C7H8O（含苯环）有 5 种； （6） 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： C6H 4Cl 2 有 3 种 ,C6H 2Cl 4 有 3 种 ( 将 H 替代 Cl) ； 4． 对称法（又称等效氢法） 判断方法如下： （1） 同一 C 原子上的氢原子是等效
专题十三：同系物及同分异构体
班级
姓名
学号
【专题目标】
1． 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；
2． 理解同系列及同分异构的概念；
3． 能够识别结构简式中各原子的连接次序和方式；
4． 能够辨认同系物和列举异构体。
【知识规律总结】
一、 同系物的判断规律
1． 一差（分子组成差一个或若干个 CH 2）
1 种。从 CH4、
题型二：列举同分异构的结构 例 2 液晶是一种新型材料。
由醛 A 和胺 B 去水缩合的产物。
MBBA
是一种研究得较多的液晶化合物。它可以看作是
CH 3O
CH=N
CH 2CH 2CH 2CH 3 （ MBBA ）
CH 3O
CHO
H2 N
CH 2CH 2CH 2CH 3
醛A
胺
（1） 位上有— C4H9 的苯胺可能有 4 种异构体 ，它们是：
D ． 尼古丁分子中的所有碳原子可能不在同一平面上，苯并
[α ] 芘分子中的所有碳原
子可能都在同一平面上
7．对复杂的有机物的结构，可以用“键线式”简化表示。如有机物
CH 2=CH —CHO
CH 3
可以简写成 H2C 的是
O 。则与键线式为
O
的物质互为同分异构体
（
）
A ． — OCH 2CH3
B ． — CHO
CH3CH CH 2 CH 2 CH OH
O
CH 2
C nH2n O2
羧酸 酯 羟基醛 羟基酮
CnH 2n-6O
酚 芳香醇 芳香醚
CnH2n+1NO 2
硝基烷烃 氨基酸
Cn(H 2O) m
单糖或二糖
三 、同分异构体的书写规律
CH3COOH HCOOCH 3 HOCH 2CHO
H3 CC6H4OH C6H 5CH 2OH
φ —CHOH — CHNH 2—CH 3
φ— CHOH — CH 2— CH 2NH 2
φ —CH 2—CHOH — CH2NH 2
φ — CHNH 2—CHOH — CH3
φ —CHNH 2— CH2— CH 2OH
请写出另外 4 种同分异构体的结构简式 （不要写出— OH 和— NH 2 连在同一个碳原
C6H5OCH 3
CH3CH 2 NO 2 H 2NCH 2COOH 葡萄糖与果糖（ C6H12O6） 蔗糖与麦芽糖（ C12H 22O 11）
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1． 主链由长到短，支链由大到小，位置由心到边，排列由对到邻到间
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
C10H8 出发，从分子中
取代 a 个 H（ C10H 8-a Br a）与取代 8-a 个 H(C 10H aBr 8-a) 的同分异构体的种数相等，故
n+m=a+(8-a)=8, 选 C。
解答本题的策略在于 “等价” 变通， 如 CHCl 3 与 CH 3Cl 、CH 2=CHCl 与 CCl 2=CHCl 、