1、1专题 06 有机物同分异构体数目的判断本题型在五年高考中考查 5 次（共 13 份试卷） ，试题整体有一定难度。同分异构体是高考测试的重点之一，几乎每年都有不同程度地考查，通常有两种考查形式：一是以选择题的形式考查同分异构体的数目；二是以非选择题的形式考查某些具有特定结构的同分异构体。侧重考查学生的综合分析能力、思维能力和空间想象能力。两年该部分内容在以一个选项在有机题中考查，同时选修有机化学基础中也有涉及。能力要求 知识要 求年份 题号分值 考查的主要内容及知识点接 受 、吸 收 、 整 合 化学 信 息的能力分析问题和解决化学问题的能力化学实验与探究能力了解理解掌握综合应用难度要求201
2、3() 12 6 酯的水解、酯化反应、同 分弁构体数（C6H10O2） 中难2014() 7 6有机同分异构体数的比较/戊烷、戊醇、戊烯、乙酸乙酯 中2014() 8 6 必考有机四联苯一氯代物 异构体种数 中2015() 11 6 有机（羧酸同分异构体） 易2016() 10 6有机同分异构体数目的判断，取代产物同分异构体的数目，确定不同 位置的氢原 子种数，再确定取代产物同分异构体数目 中2018() 11 6有机物结构及同分异构体、性质 中难21【2018 新课标 1 卷】环之间共用一个碳原子的化合物 称为螺环化合物，螺2，2戊烷（ ）是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是A与环
3、戊烯互为同分异构体B二氯代物超过两种C所有碳原子均处同一平面D生成 1 molC5H12至少需要 2 molH2【答案】C2 【2016 年高考新课标卷】分子式为 C4H8Cl2的有机物共有（不含立体异构） （ ）A 7 种 B8 种 C9 种 D10 种 【答案】C【解析】根据同分异构体的书写方法，一共有 9 种，分别为 1,2二氯丁烷；1,3二氯丁烷；1,4二氯丁烷；1,1二氯丁烷；2,2二氯丁烷；2,3二氯丁烷；1,1二氯2甲基丙烷；1,2二氯2甲基丙烷；1,3二氯2甲基丙烷。答案选 C。 3 【2015 年高考新课标卷 】分子式为 C5H10O2并能与饱和 NaHCO3溶液反应放出气体
4、的有机物有(不含立体异构) （ ）A3 种 B4 种 C5 种 D6 种【答案】B【解析】分子式为 C5H10O2并能与饱和 NaHCO3溶液反应放出气体，这说明该有机物是饱和的一元羧酸，即分子组成为 C4H9COOH，丁基有 4 种 ，分别是 CH3CH2CH2CH2、(CH 3)2CHCH2、(CH 3)3C、CH 3CH2CH(CH3)，所以该羧酸也有 4 种，答案选 B。【考点定位】本题主要是考查有机物同分异构体种类判断，侧重于碳链异构体的考查。3【名师点晴】该题的关键是熟悉常见官能团的结构与性质，准确判断出有机物的属类，依据碳链异构体的书写方法逐一分析判断即可，旨在考查学生灵活运用基
5、础知识解决实际问题的能力。4 【2014 年高考新课标卷第 7 题】下列化合物中同分异构体数目最少的是（ ）A戊烷 B戊醇 C戊烯 D乙酸乙酯【答案】A 【解析】判断化合物的同分异构体数目的多少，首先要掌握各类物质的分子式通式和该物质的分子式、同同分异构体种类是：5+4=9 种。D、乙酸 乙酯的分子式是 C4H8O2,符合通式 CnH2nO2的物质常见的有饱和一元羧酸和饱和一元酯。饱和一元羧酸类的同分异构体有 2 种：CH 3CH2CH2COOH； ，同分异构体 6 种。饱和一元酯类的有 4 种：HCOOCH 2CH2CH3； ；CH 3COOCH2CH3 ; CH3CH2COOCH3 ;故其
6、同分异构体种数是 2+4=6。可见同分异构体数目最少的是戊烷。选项为 A。【考点地位】考查同分异构体判断【名师点晴】本题以几种常见的化合物为载体考查学生对物质的分子式通式、同分异构体的概念的了解、理解和掌握程度，对同分异构体的正确书写能力；考察了考生严密的推理能力，思维的严谨性。考查了考生对知识的灵活应用和综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。选项 C 是易错点。45 【2014 年高考新课标卷第 8 题】四联苯 的一氯代物有（ ）A3 种 B4 种C5 种 D6 种【答案】C【解析】判断有机物一氯代物的数目的方法是根据有机物的结构利用等效氢的概念：“同一碳原子上的氢等【考点定位】考查同
7、分异构体判断 【名师点晴】本题以四联苯一氯代物种类的判断为载体考查有机物的结构、等效氢的判断、同分异构体数目的确定等知识。根据有机物的结构利用“等效氢”的概念准确判断氢原子的种类是得分的关键。题目难度中等，注意根据苯的结构类推四联苯的结构特点。6【2013 年高考全国新课标卷第 12 题】分子式为 C5H10O2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，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有（ ）A15 种 B28 种 C 32 种 D40 种【答案】D【解析】试题分析：根据酯的水解规律可知， C5H10O2发生水解生成的酸有甲酸 1 种、乙酸 1 种、丙酸 1 种、丁酸2 种，共 5
8、种；甲醇 1 种、乙醇 1 种、丙醇 2 种、丁醇 4 种，共 8 种，所以这些醇和酸重新组合可形成的酯共有 40 种，答案为 D。【考点定位】有机物的同分异构体【名师点睛】分子式为 C5H10O2的酯为饱和一元酯，形成酯的羧酸与醇的碳原子总数为 6，讨论羧酸与醇含有的碳原子，判断形成该酯的羧酸与醇的同分异构体种数，根据羧酸与醇组合，计算同分异构体数目，本题考查同分异构体的书写与判断，难度中等，关键是形成酯的羧酸与醇的同分异构体的判断，注意利用数学法进行计算。【他山之石】1【2015 海南化学】分子式为 C4H10O 并能与金属钠反应放出氢气的有机物有（不含立体异构）（ ）A3 种 B 4 种
9、 C 5 种 D6 种5【答案】B【解析】分子式是 C4H10O 并能与金属 Na 发生反应放出氢气的物质是醇类，C 4H10O 可以看作是 C4H10的分【考点定位】本题考查饱和一元醇同分异构体的书写。【名师点睛】解答此题要先结合分子式 C4H10O 确定该物质符合饱和一元醇和醚的通式，再结合性质：能与金属钠反 应放出氢气 确定该物质为饱和一元醇，示性式为 C4H9OH，根据丁烷的结构和等效氢知识判断 C4H9有 4 种结构，确定同分异构体数目为 4 种。同分异构体的书写是高考有机化学的必考题，该类题型考查学生思维的有序性和全面性。熟练掌握醇类的性质，灵活运用各种方法是解题的关键。2 【20
10、13 年高考海南卷第 9 题】下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（ ）A2-甲基丙烷 B环戊烷C2,2-二甲基丁烷 D2,2-二甲基丙烷【答案】BD【解析】试题分析： 2-甲基丙烷、2,2-二甲基丁烷，均有 2 种一氯代物；环戊烷和 2,2-二甲基丙烷均只有 1 种同分异构体。【考点定位】本题考查同分异构体。【名师点睛】同分异构体是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，该题的关键是明确等效氢原子的判断依据，然后结合具体的结构简式灵活运用，考查了学生的空间思维、变换角度等方面的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。一、同分异构体的书写1、减碳法：书写时要做到全面避免不重
11、复，具体规则为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，6排列由同到邻到间，碳满四价。如：写出分子式为 C7H16的所有有机物的结构简式。经判断，C 7H16烷烃。第一步：写出最长碳链（只写出了碳，氢原子根据“碳满四价”补足） 。CCCCCCC第二步：去掉最长碳链中 1 个碳原子作为支链 (取代基） ，余下碳原子作为主链，依次找出支链在主链中的可能位置（表示取代基连接在主链上碳的位置） ，注意主链结构的对称性和等同性（主链结构沿虚线对称，2 与 5，3 与 4 处于对称位置，甲基连接在 1 或 6 将会和第一步中的结构相同） 。第三步：去掉最长碳链中的两个碳原子作为支链，出现两种情况：（1）作
12、为一个支链（乙基） （只能连在 3 号碳上，得到 1 种异构体） ；（2）两个碳原子作为 2 个支链（两个甲基） ，主链结构沿 3 号碳原子对称， 采取“定一移二”法（将一个甲基固定在 3 号碳原子上后，另一个甲基可连接在 2 或 3 位置得到 2 种异构体，然后将固定在 3 号碳原子上的甲基固定在 2 号碳原子上，则另一个甲基可连接在 2 或4 位置得到 2 种异构体。共将得到 4 种异构体） 。第四步：去掉最长碳链中的 3 个碳原子作为支链，出现三种情况：（1）作为丙基不能产生新的同分异构体；（2）作为两个支链（一个甲基和一个乙基） ，也不能产生新的同分异构体；（3）作为三个支链（三个甲基
13、） ，得到 1 种异构体。7第五步：最后用氢原子补足碳原子的四个价键2、3 个书写同分异构体的顺序：（1）烷烃：成直链，一条线；摘一碳，挂中间，往边移，不到端；摘二碳，成乙基；二甲基，同、邻、间。（2）含官能团的有机物：碳链异构位置异构官能团异构（3） 芳香族化合物：邻间 对3、限定条件同分异构体的书写近几年，高考试题加强 了考查有一定限制条件的同分异构体的书写，解答此类题的一般思路如下： 首先根据 限制条件的范围，确定有机物的类别(即官能团异构)； 确定有机物可能含有的几种碳链结构(即碳链异构)； 确定有机物中官能团的具体位置(即位置异构)【典例 1】 【辽宁师大附中 2018 届上学期期末
14、】分子式 C6H12主链上为 4 个碳原子的烯烃类的同分异构体有几种A3 种 B4 种 C5 种 D5 种【答案】B【典例 2】机 物 A 的碳架结构如图所示 。 已 知 立 方 烷 (C8H8)与 互为同分异构体，请写出与有机物 A 互为同分异构体、且属于醛类的结构简式：(1)_ (2) _ (3) _ (4) _【答案】 (1) (2) (3) (4)【解析】8考点：考查同分异构体的书写。二、同分异构体数目的判断一元取代物1、接入法（适用于烯烃、炔烃、酯、醚、酮类等）：所谓“接入法”是将官能团拿出，利用降碳法写出剩余部分的碳链异构，再找官能团（相当于取代基）在碳链上的位置（C 和 H 原子
15、间或 C 和 C 原子间） ，将官能团接入，产生位置异构。书写要做到思维有序，如可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官能团位置异构顺序书写，不管按照哪种方法书写都必须注意官能团结构的对称性和官能团位置的等同性，做到不重不漏。 碳链异构：碳骨架（碳原子的连接方式）不同异构现象。如书写 C5H10O 的醛的同分异构体时，将官能团CHO 拿出，利用降碳法写出剩余四个碳的碳链异构，再找CHO 在碳链上的位置，将其插入，产生位置异构。共四种。官能团位置异构：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构现象。如书写 C3H8O 的 醇的同分异构时易得到 CH3CH2CH
16、2OH(1-丙醇) 和 CH3CH(OH)CH3(2-丙醇）两种同分异构体；书 写 C4H8的烯烃同分异构时易得到 CH 3CH2CH=CH2、 CH 3CH=CHCH3 和(CH 3)2C=CH2三种同分异构体。官能团异构：由于官能团的种类不同而产生的异构现象。考虑官能团异构主要有以下 几种情况，烯烃 环烷烃，二烯烃炔烃，饱和一元醇醚，饱和一元醛酮，饱和一元羧酸酯，芳香醇芳香醚酚，硝基化合物氨基酸，葡萄糖果糖。如，CH3CH2COOH(丙酸)与 CH3COOCH3(乙酸甲酯） 、CH 3CH(OH)CHO(a-羟基丙醛）等是同分异构体，但淀粉和纤维素由于 n 不等，所以不是 同分异构体。2、
17、基团法：将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机物的异构体数目。如：丁基有四种，C 4H9X 和丁醇（看作丁基与羟基或-X 连接而成）也有四种，戊醛、戊酸（分别看作丁基跟醛基、羧基连接物）也分别有四种。3、对称法（又称等效氢原子法）：分子中等效氢原子有如下情况：9（1）分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效，如甲烷中的 4 个氢原子等效。（2）同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。如新戊烷（可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得） ，其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的 12 个H 原子是等效的。（3）分子中处于镜面对称位置上的氢原子是等效
18、的。利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。其方法是先观察分子中互不等效的氢原子有多少种，则一元取代物的结构就有多少种。如新戊烷（2,2,3,3-四甲基丁烷）的 一氯代物只有一种，丙烷的一氯代物有 2 种（CH 3-CH2-CH3中两个甲基上的 6 个 H 原子等效，亚甲基上的二个氢原子等效，分子中共 2 种不等效 H 原子）【典例 3】 【汉中市 2018 届第一次检测】芳香烃 C8H10的一氯代物的结构有（不考虑立体异构） （ ）A16 种 B14 种 C9 种 D5 种【答案】B【典例 4】 【沧州市 2018 届上学期监测】分子式为 C10Hl2O2,能与 N
19、aHCO3溶液反应放出 CO2，且苯环上一氯代物有两种的有机物有(不考虑立体异构)A7 种 B9 种 C11 种 D12 种【答案】C【解析】C 10Hl2O2不饱和度为 5，能与 NaHCO3溶液反应放出 CO2气体，说明分子中含有-COOH。苯环上的一氯代物有两种，说明苯环上只有两种位置 的氢原子，苯环上至少含有 2 个取代基。当苯环上有两个、 、 、 、 、10、 、 、 、。故选 C。三、同分异构体数目的判断 二元或多元取代物1、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、换元法：将有机物分子中
20、的不同原子或基团换元思考。如：乙烷分子中共有 6 个 H 原子，若有一个 H 原子被 Cl 原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氣乙烷分子中的 Cl 看作 H 原子，时 H 原 子看成 Cl 原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构。7、组合法：对于环状的多取代化合物，可以先将环画出来，然后依次将不同的官能团连接在环上得到不同数目的异构体，最后将各种异构体数目相组合即可得到答案。如三种不同的基团（一 X、一 Y、一 Z)，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，能生成的同分异构体数目，可以如下解析：邻位 3 种，XYZ、 XZY、ZXY；邻间位 6 种，XY
21、-Z、XZ-Y、YX-Z、 YZ-X、ZX-Y、ZY-X；间位 1 种，X-Y-Z，共有 10 种。8、增减法：对于酯类的同分异构体的书写和数目判断，一般采用增减碳原子的方法，即酯中酸和醇部位总的碳原子数是一定的，酸部位每增加一个碳原子，醇部位就减少一个碳原子，如分子式为 C7H14O2 且属于酯类的同分异构体的种类的判断， 就可采用这种方法，甲酸酯（HCOOC 6H13)有 16 种（C6H 13有 16种） ，乙酸酯（CH 3COOC5H11)有 8 种，丙酸酯 (C 2H5COOC4H9 )有 4 种，丁酸酯（C 3 H7COOC3 H7) 有 4 种，戊酸乙酯（C 4H9COOC2H5
22、)有 4 种，己酸甲酯(C 5H11COOCH3)有 8 种，共计 44 种。【典例 5】 【长郡中学 2018 届高三月考】已知 (x)、 (y)、 (z) 互为同分异构体，下列说法正确的是Az 的二氯代物有 4 种11Bx 和 y 的所有原子均可能处于同一平面C1 分子 y 与 1 分子 Br2 的加成产物有 3 种(不考虑立体异构) Dx、y、z 均可使溴的四氯化碳溶液因发生加成反应而褪色【答案】C【解析】Az 为立方烷，结构高度对称，z 中只有一种 H 原子，二氯代物有 3 种，A 错误；By 中含有饱【典例 6】某有机物 A 遇 FeCl3溶液显紫色，1molA 最多能与 3molN
23、aOH 反应，经测定，A 的分子式为 C8H8O3并且含有二取代苯结构，则 A 的结构式的数目为（ ）A2 B3 C4 D5【答案】B【解析】试题分析：某有机物 A 遇 FeCl3溶液显紫色说明该物质的分子中含有酚羟基，1molA 最多能与 3molNaOH 反应，说明有三个酚羟基或酚羟基与羧基。经测定，A 的分子式为 C8H8O3并且含有二取代苯结构，则只能含有三个酚羟基和一个乙烯基结构，则 A 可能的结构为 、 三种不同的结构，故选项 B 正确。考点：考查有机物同分异构体的种类的判断的知识。书写同分异构体时，关键在于书写的有序性和规律性。书写时常容易出现重复和遗漏现象，以及漏写和多写 H 原子的情况。常用的书写方法如下。“由通式，判类别”：根据有机物的分子组成，判断其可能的类别异构(一般用分子通式判断)。 “减碳法，写碳链”：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，分布由近到远。“移官位，氢充填”：先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各条碳链12上依次移动官能团的位置；按“碳四价”的原则，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，即可得到所有同分异构体的结构简式
