2021届高考化学一轮复习第13章有机化学基础高考热点课9给定条件的同分异构体的书写和数目判断教学案新人教版

2021届高考化学一轮复习第13章有机化学基础高考热点课9给定条件的同分异构体的书写和数目判断教学案新人教版

给定条件的同分异构体的书写和数目判断 命题分析：给定条件的同分异构体的书写和数目判断是历届各地高考题选考《有机化学基础》题中的必考题，其考查方式一般是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等)，再针对已知结构中的可变因素书写各种符合要求的同分异构体。‎ 首先，根据限定条件确定同分异构体中所含官能团；然后，结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构；最后，确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。‎ ‎1．同分异构体数目的判断方法 ‎(1)一取代产物数目的判断 ‎①等效氢法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。‎ ‎②烷基种数法：烷基有几种，其一取代产物就有几种。如—CH3、—C2H5各有1种，—C3H7有2种，—C4H9有4种。‎ ‎③替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将H替代Cl)。‎ ‎(2)二取代或多取代产物数目的判断 定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。‎ ‎2．限定条件的同分异构体的书写 ‎(1)书写步骤：①根据限定条件写出分子的片段；②对分子片段进行组合；③对照条件，逐一检验。‎ ‎(2)现以分子式为C9H10O2的有机物为例，写出在不同限定条件下的同分异构体：‎ 限定条件 可能的同分异构体的结构简式 有6种不同化学环境的氢原子，能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上只有1个取代基 ‎、‎ - 17 -‎ 有5种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上有2个取代基 有6种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有3个取代基 有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基 ‎、‎ 有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基 ‎、、‎ ‎、‎ 有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应，水解产物之一遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基 有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应；遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上有2个取代基 ‎、‎ - 17 -‎ ‎　(2019·全国卷Ⅱ)环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线：‎ 已知以下信息：‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎ ‎ ‎④A是一种烯烃 回答下列问题：‎ - 17 -‎ ‎[解析]　(1)由B和C的分子式以及反应试剂可知，该反应为加成反应。‎ ‎(2)C的结构简式为或，在NaOH作用下生成。‎ ‎(4)E的同分异构体是芳香族化合物，说明含有苯环；能发生银镜反应说明含有醛基；有三组峰说明有三种等效氢，有一定的对称性，三组峰的面积比为3∶2∶1，由此可写出满足条件的结构简式。‎ ‎(5)由题给信息②③可知，要生成1 mol G，同时生成(n＋2) mol NaCl和(n＋2) mol水，即得(n＋2) mol×(58.5＋18) g·mol－1＝765 g，解得n＝8。‎ ‎[答案]　(1)加成反应 ‎(2)‎ ‎(或)‎ - 17 -‎ ‎　(1)(2019·福建六校联盟高三联考)‎ ‎(CH3CH2OOCCH2Br)的一种同分异构体H能与碳酸氢钠反应，且核磁共振氢谱峰面积之比为6∶1，H的结构简式为________________________。‎ ‎(2)(2019·全国卷Ⅰ考试大纲调研卷(二))写出同时满足下列条件的B的两种同分异构体的结构简式：____________________________________________。‎ 已知：B()‎ Ⅰ.属于芳香族化合物，分子中有4种不同化学环境的氢；‎ Ⅱ.能与FeCl3溶液发生显色反应；‎ Ⅲ.不能发生水解反应，能发生银镜反应。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅰ)芳香化合物X是的同分异构体，X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2，其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢，峰面积比为6∶2∶1∶1。写出2种符合要求的X的结构简式____________________________________________________________________。‎ 答案　(1)BrC(CH3)2COOH ‎ (任意2种即可)‎ 解析　(1)根据题中信息可知H中含有羧基，再结合核磁共振氢谱中峰面积之比为6∶1，可知H中含2个—CH3，即H的结构简式为BrC(CH3)2COOH。‎ ‎(2)同时满足条件：Ⅰ.属于芳香族化合物，分子中有4种不同化学环境的氢；Ⅱ.能与FeCl3溶液发生显色反应；说明含有酚羟基；Ⅲ.不能发生水解反应，能发生银镜反应说明含有醛基，则可写出B的两种同分异构体的结构简式。‎ - 17 -‎ ‎(3)能与NaHCO3反应放出CO2，则同分异构体中含有羧基，且分子中含有4种氢原子，个数比为6∶2∶1∶1。说明含有两个处于对称位置的—CH3，据此可写出符合条件的结构简式。‎ ‎[解析]　C10H14O的同分异构体中，有醚键且苯环上只有一个取代基的结构：分两步分析，首先从分子组成中去掉—O—，剩下苯环上只有一个取代基结构为：，由于丁基有4种，所以也有4种：、、、，第二步，将—O—插入C—C之间形成醚分别有4种、4种、3种和2种，共有13种，其中甲基数目最多的同分异构体的结构简式为 ‎[答案]　13　‎ ‎　(1)(2019·昆明市高三复习诊断测试)已知同一个碳原子上连接两个羟基时不稳定。H(结构如图所示)有多种同分异构体，其中能同时满足下列条件的稳定结构共有________种，写出其中任意一种的结构简式：__________________。‎ ‎①含—NH2，且无—O—O—键的芳香族化合物 ‎②不能与FeCl3溶液发生显色反应 ‎③苯环上有四个取代基，且共有5种不同化学环境的氢原子 ‎(2)(2019·成都市高三诊断)‎ - 17 -‎ F()的同分异构体中，含有结构且水解产物为芳香醇的酯共有________种，其中核磁共振氢谱吸收峰最少的分子的结构简式为____________________。‎ ‎(3)E()的同分异构体中，符合下列条件的结构共有________种。‎ ‎①苯的二元取代物　②与E具有相同的官能团　③能发生银镜反应和水解反应 答案　(1)6　 (合理即可)‎ ‎(2)5　‎ ‎(3)18‎ 解析　(1)H为，它的同分异构体满足条件的共有6种，结构简式为：‎ - 17 -‎ ‎(2)根据F的同分异构体中含有结构且水解产物为芳香醇，知水解后的芳香醇的苯环上可以连有①—CH2CH2—，②，③—CH2—、—CH3，二者在苯环上有邻、间、对3种位置关系，因此满足条件的同分异构体共有1＋1＋3＝5(种)。其中核磁共振氢谱吸收峰最少的分子的结构简式为。‎ ‎(3)与E具有相同的官能团，即含有碳碳双键和酯基，苯环上有两个取代基，取代基位置为邻、间、对，能发生银镜反应以及水解反应，应是甲酸某酯的形式，故符合条件的结构简式分别是 ‎ (邻、间、对三种)、‎ ‎ (邻、间、对三种)、‎ ‎ (邻、间、对三种)、‎ ‎ (邻、间、对三种)、‎ ‎ (邻、间、对三种)、 (邻、间、对三种)，共有18种。‎ ‎　　建议用时：40分钟　　　满分：100分 ‎1．有机物有多种同分异构体，其中属于酯类且氯原子直接连接在苯环上的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　)‎ - 17 -‎ A．19种 B．9种 ‎ C．15种 D．6种 答案　A 解析　有多种同分异构体，如果苯环上有2个取代基，可以为：—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3,2个取代基分别有邻、间、对三种位置关系，所以共有9种位置关系；如果苯环上有3个取代基，则为：—Cl、—OOCH、—CH3，三个不同取代基有10种位置关系，故符合条件的同分异构体共有19种，故选A。‎ ‎2．(1)写出满足下列条件的有机物。‎ 的一种同分异构体的结构简式：Ⅰ.分子中含有2个苯环；Ⅱ.分子中含有3种不同化学环境的氢_____________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)化合物有多种同分异构体，写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式：____________________________________。‎ ‎①能发生银镜反应 ‎②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子 ‎(3)H是的同分异构体，具有以下结构特点：‎ ‎①能与溴水反应，且1 mol H恰好与3 mol Br2发生取代反应；‎ ‎②能使FeCl3溶液显色，不能发生银镜反应；‎ ‎③能发生水解反应，且1 mol H与足量NaOH反应最多可消耗3 mol NaOH；‎ 则H可能有________种结构，写出其中一种：____________________。‎ 答案　(1) ‎ - 17 -‎ 解析　(2)由能发生银镜反应，应含醛基，因苯环上有两种不同化学环境的氢，应有两个不同取代基，且互为对位。‎ ‎(3)由H的性质可知它含酚羟基，且—OH的两个邻位和对位上没有取代基。1 mol H与3 mol NaOH反应，故除酚羟基外，还有一个酚酯，但不能是甲酸酯。则H的可能结构有4种。‎ ‎3．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能发生银镜反应；②能发生水解反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应；③分子中只有4种不同化学环境的氢。‎ 答案　‎ 解析　根据①可知，分子中含有醛基或甲酸酯基，根据②可知，分子中含有酯基，且为酚酯，根据③可知，分子中含有4种类型的氢原子。‎ ‎4．(2019·西安五校高三联考) 有多种同分异构体，其中同时满足下列条件的同分异构体有________种。‎ ‎①能发生银镜反应；②能发生水解反应；③能与溴的CCl4‎ - 17 -‎ 溶液发生加成反应；④属于芳香族化合物。‎ 答案　5‎ 解析　根据①、②知含有甲酸酯基，根据③知含有碳碳双键，根据④知含有苯环，故该同分异构体苯环上的取代基可以为：①；②；‎ ‎③HCOO—和，二者在苯环上有邻、间、对三种位置关系，因此满足条件的同分异构体共有5种。‎ ‎5．(1)C9H10O2有多种同分异构体，写出一种符合下列条件的同分异构体的结构简式：_____________________________________________________________________‎ ‎______________________。‎ ‎①能发生水解反应和银镜反应；‎ ‎②属于芳香族化合物且分子中只有一个甲基；‎ ‎③具有5个核磁共振氢谱峰。‎ ‎(2)阿司匹林()有多种同分异构体。写出符合下列条件的同分异构体的结构简式：__________________(任写出一种)。‎ A．苯环上有3个取代基 B．仅属于酯类，能发生银镜反应，且每摩该物质反应时最多能生成4 mol Ag C．苯环上的一氯代物有两种 答案　(1) ‎ 解析　(2) 的同分异构体符合条件应该是两个甲酸酯基和一个甲基的结构，并且高度对称。‎ - 17 -‎ ‎6．可用来制备抗凝血药，通过下列路线合成：‎ ‎(1)A的名称是____________。A与银氨溶液反应有银镜生成，写出该反应的离子方程式：________________________________________________。‎ ‎(2)B→C的反应类型是______________。‎ ‎(3)写出D→E的化学方程式：____________________________________________________________。‎ ‎(4)G的分子式是________，含有的官能团是__________________(填名称)，1 mol G最多能和__________mol H2反应。‎ ‎(5)E有多种同分异构体，除E外，同时符合下列条件的共________种。‎ ‎①含酯基 ‎②苯环上有两个取代基 ‎③能使氯化铁溶液显色 ‎(6)F的同分异构体中，与F具有相同官能团，其中核磁共振氢谱为两组峰，且峰面积之比为2∶3的为__________________________(写结构简式)。‎ 答案　(1)乙醛　CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－CH3COO－＋NH＋2Ag↓＋3NH3＋H2O ‎(2)取代反应 H2O ‎(4)C9H6O3　碳碳双键、羟基、酯基　4　‎ ‎(5)8‎ - 17 -‎ 解析　(1)根据B(乙酸)是A的催化氧化产物逆推，能发生银镜反应的A只能是乙醛。‎ ‎(2)对比结构简式可知，CH3COOH分子中的羟基被—Cl 代替后变为CH3COCl，则B→C是取代反应。‎ ‎(3)D→E为与CH3OH的酯化反应。‎ ‎(5)E为，符合限定条件的物质可以是苯环上有如下三组取代基：①—OH、—COOCH3，‎ ‎②—OH、CH3COO—，③—OH、HCOOCH2—，每组取代基在苯环上有邻间对三种位置关系，除去E，共有8种。‎ ‎(6)F的官能团为酯基，符合该条件的同分异构体可以是苯环的对位上含有两个或两个。‎ ‎7．具有抗菌作用的白头翁素衍生物N的合成路线如下图所示：‎ 已知：‎ ⅰ.RCH2BrR—HC===CH—R′；‎ ⅱ.R—HC===CH—R′ - 17 -‎ ‎ (以上R、R′、R″代表氢、烷基或芳基等)。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)物质B的名称是________，物质D所含官能团的名称是________。‎ ‎(2)物质C的结构简式是________。‎ ‎(3)由H生成M的化学方程式为____________________________________，反应类型为________。‎ ‎(4)F的同分异构体中，符合下列条件的有________种(包含顺反异构)，写出核磁共振氢谱有6组峰、面积比为1∶1∶1∶2∶2∶3的一种有机物的结构简式__________________。‎ 条件：①分子中含有苯环，且苯环上有两个取代基 ‎②存在顺反异构 ‎③能与碳酸氢钠反应生成CO2‎ ‎(5)写出用乙烯和乙醛为原料制备化合物 的合成路线(其他试剂任选)。‎ 答案　(1)2溴甲苯(或邻溴甲苯)　溴原子、羧基 H2O　消去反应 ‎(4)12‎ - 17 -‎ 解析　(2)C发生取代反应生成D，由D的结构简式和C的分子式可逆推出C的结构简式为。‎ ‎(3)根据图示F经水解和酸化后得G，则G的结构简式为，同时含有及—COOH，结合信息ⅱ和N的结构简式可得，H的结构简式为：，根据反应条件可知H到M的反应为消去反应。‎ ‎(4)根据条件③确定结构中含有—COOH，由于存在顺反异构，则苯环的两个取代基为H3C—、—CH===CH—COOH或HOOC—、—CH===CH—CH3，在苯环上的结构有邻、间、对三种位置共6种，再加上顺反共12种；核磁共振氢谱有6组峰、峰面积比为1∶1∶1∶2∶2∶3的有机物可能为或。‎ ‎8．(2016·全国卷Ⅲ)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应。‎ 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)B的结构简式为________，D的化学名称为______________。‎ ‎(2)①和③的反应类型分别为________、________。‎ - 17 -‎ ‎(3)E的结构简式为______________________。用1 mol E合成1,4二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________mol。‎ ‎(4)化合物()也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为________________________________________。‎ ‎(5)芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，写出其中3种的结构简式____________________________________________________________________。‎ ‎(6)写出用2苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线____________________________________________________________。‎ 答案　(1) 　苯乙炔 ‎(2)取代反应　消去反应 解析　依据化合物E的合成路线及反应条件，可以推断出A为，A在AlCl3加热条件下与CH3CH2Cl发生取代反应生成B()，B与Cl2‎ - 17 -‎ 在光照条件下发生取代反应生成C()，C在NaNH2和H2O作用下发生消去反应生成D()，结合已知Glaser反应原理可判断出E的结构简式为。‎ ‎(3)由E的结构简式可以看出E中含有两个，则1 mol E合成1,4－二苯基丁烷，理论上需消耗氢气4 mol。‎ ‎(5)芳香化合物F是C的同分异构体，说明F中含有苯环，F分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3∶1，说明苯环上的两个—Cl或两个—CH3在邻位或对位，则F的结构简式为 - 17 -‎