章末考能特训解题技能解题技能9 9 确定同分异构体数目确定同分异构体数目 的六种常用方法的六种常用方法一、等效氢法一、等效氢法在确定同分异构体之前，要先找出对称面，判断在确定同分异构体之前，要先找出对称面，判断“等效氢等效氢”，从而确定同分异构体数目。，从而确定同分异构体数目。有机物的一取代物数目的确定，实质上是看处于不有机物的一取代物数目的确定，实质上是看处于不同位置的氢原子数目。可用同位置的氢原子数目。可用“等效氢法等效氢法”判断。判断。判断判断“等效氢等效氢”的三条原则是：的三条原则是：(1)(1)同一碳原子上的氢原子是等效的；如同一碳原子上的氢原子是等效的；如CHCH4 4中的中的4 4个个氢原子等同。氢原子等同。(2)(2)同一碳原子上所连的甲基是等效的；如同一碳原子上所连的甲基是等效的；如C C（CHCH3 3）4 4中的中的4 4个甲基上的个甲基上的1212个氢原子等同。个氢原子等同。(3)(3)处于对称位置上的氢原子是等效的，如处于对称位置上的氢原子是等效的，如CHCH3 3CHCH3 3中的中的6 6个氢原子等同；乙烯分子中的个氢原子等同；乙烯分子中的4 4个个H H等同；苯分等同；苯分子中的子中的6 6个氢等同；个氢等同；CHCH3 3C C（CHCH3 3）2 2C C（CHCH3 3）2 2CHCH3 3上的上的1818个氢原子等同。个氢原子等同。【典例导析典例导析1 1】下列有机物一氯取代物的同分异构体】下列有机物一氯取代物的同分异构体数目相等的是数目相等的是（ ）A.A.和和 B. B.和和 C. C.和和 D. D.和和解解析析 首首先先判判断断对对称称面面：和和无无对对称称面面，和和有有镜面对称，只需看其中一半即可。然后，看是否有镜面对称，只需看其中一半即可。然后，看是否有连在同一碳原子上的甲基：连在同一碳原子上的甲基：中有两个甲基连在一中有两个甲基连在一个碳原子上，六个氢原子等效；个碳原子上，六个氢原子等效；中也有两个甲基中也有两个甲基连在同一碳原子上，加上镜面对称，应有十二个氢连在同一碳原子上，加上镜面对称，应有十二个氢原子等效。最后用箭头确定不同的氢原子可知原子等效。最后用箭头确定不同的氢原子可知有有7 7种同分异构体，种同分异构体，和和都只有都只有4 4种同分异构体，种同分异构体，有有8 8种同分异构体。种同分异构体。答案答案 B B二、基团位移法二、基团位移法该方法比等效氢法来得直观，该方法的特点是，对该方法比等效氢法来得直观，该方法的特点是，对给定的有机物先将碳键展开，然后确定该有机物具给定的有机物先将碳键展开，然后确定该有机物具有的基团并将该基团在碳链的不同位置进行移动，有的基团并将该基团在碳链的不同位置进行移动，得到不同的有机物。需要注意的是，移动基团时要得到不同的有机物。需要注意的是，移动基团时要避免重复。此方法适合烯、炔、醇、醛、酮等的分避免重复。此方法适合烯、炔、醇、醛、酮等的分析。析。【典例导析典例导析2 2】分子式为】分子式为C C5 5H H1010的链状烯烃，可能的的链状烯烃，可能的结构有结构有（ ）A.3A.3种种 B.4 B.4种种 C.5 C.5种种 D.6 D.6种种解析解析 先写出碳链，共有以下先写出碳链，共有以下3 3种：种：答案答案 C C三、定一移二法三、定一移二法对于二元取代物（或含有官能团的一元取代物）的对于二元取代物（或含有官能团的一元取代物）的同分异构体的判断，可固定一个取代基位置，再移同分异构体的判断，可固定一个取代基位置，再移动另一取代基位置以确定同分异构体数目。动另一取代基位置以确定同分异构体数目。【典例导析典例导析3 3】若萘分子中有两个氢原子分别被溴原】若萘分子中有两个氢原子分别被溴原子取代后，所形成的化合物的数目有（子取代后，所形成的化合物的数目有（ ）A.5 A.5 B.7 B.7 C.8 D.10 C.8 D.10解析解析 萘分子中两个苯环是等同的，除并在一起的萘分子中两个苯环是等同的，除并在一起的两个碳原子外，只存在两种不同的碳原子，即两个碳原子外，只存在两种不同的碳原子，即位位的和的和位的碳原子。定一个位的碳原子。定一个位的碳原子，再连接位的碳原子，再连接其余的其余的位的和位的和位的碳原子，这样形成的二溴代位的碳原子，这样形成的二溴代物有物有7 7种；定一个种；定一个位的碳原子，再连接其余的位的碳原子，再连接其余的位位的碳原子，这样形成的二溴代物有的碳原子，这样形成的二溴代物有3 3种。如下图种。如下图所示，因此，总共有所示，因此，总共有1010种。种。答案答案 D D四、轴线移动法四、轴线移动法对对于于多多个个苯苯环环并并在在一一起起的的稠稠环环芳芳香香烃烃，要要确确定定两两者者是是否为同分异构体，可以画一根轴线，再通过平移否为同分异构体，可以画一根轴线，再通过平移或翻转来判断是否互为同分异构体。或翻转来判断是否互为同分异构体。【典例导析典例导析4 4】萘分子的结构式可以表示为】萘分子的结构式可以表示为 或或, , 两者是等同的。苯并两者是等同的。苯并a a芘是强芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧烟草的烟致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧烟草的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分子由五个苯环并合雾和内燃机的尾气中）。它的分子由五个苯环并合而成，其结构式可表示为（而成，其结构式可表示为（）或（）或（）式，这两）式，这两者也是等同的。现有结构式（者也是等同的。现有结构式（A A） （D D），其中），其中（1 1）跟（）跟（）、（）、（）式等同的结构式是）式等同的结构式是 。（2 2）跟（）跟（）、（）、（）式是同分异构体的是）式是同分异构体的是 。解析解析 首先要看出首先要看出C C式中右上边的环不是苯环，因有式中右上边的环不是苯环，因有一个碳原子连有一个碳原子连有2 2个氢原子，其次在连在一条线上的个氢原子，其次在连在一条线上的3 3个苯环画一条轴线，如下图，再移动或翻转便可看个苯环画一条轴线，如下图，再移动或翻转便可看出出A A、D D与（与（）、（）、（）式等同，为同一物质。）式等同，为同一物质。B B与（与（）、（）、（）式结构不同，另两个苯环分别在）式结构不同，另两个苯环分别在轴线的两侧，故为同分异构体。轴线的两侧，故为同分异构体。答案答案 (1)A(1)A、D (2)BD (2)B五、排列组合法五、排列组合法【典例导析典例导析5 5】有三种不同的基团，分别为】有三种不同的基团，分别为XX、Y Y、ZZ，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，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是能生成的同分异构体数目是（ ）A.10A.10种种 B.8 B.8种种 C.6 C.6种种 D.4 D.4种种解析解析 邻位邻位3 3种：种：XYZXYZ，XZYXZY，ZXYZXY；邻间位；邻间位6 6种：种：XYZXYZ，XZYXZY，YXZYXZ，YZXYZX，ZXYZXY，ZYXZYX；间位；间位1 1种：种：XYZ,XYZ,共有共有1010种。种。A A六、不饱和度法六、不饱和度法不饱和度不饱和度又称缺又称缺H H指数，有机物每有一不饱和度，指数，有机物每有一不饱和度，就比相同碳原子数的烷烃少两个就比相同碳原子数的烷烃少两个H H原子，所以，有原子，所以，有 机物每有一个环或一个双键机物每有一个环或一个双键 或或 ，相当，相当 于有一个于有一个，一个，一个CCCC相当于两个相当于两个，一个，一个 相当于四个相当于四个。利用不饱和度可帮助检测有。利用不饱和度可帮助检测有机物可能有的结构，写出其同分异构体。机物可能有的结构，写出其同分异构体。【典例导析典例导析6 6】有机物】有机物 的同分异构体有多的同分异构体有多种，请写出符合下列要求的同分异构体的结构简式。种，请写出符合下列要求的同分异构体的结构简式。（1 1）具有苯环结构且苯环上只有一个链状取代基；）具有苯环结构且苯环上只有一个链状取代基；（2 2）已知不饱和碳碳键上不能连有）已知不饱和碳碳键上不能连有OHOH。解解析析 根根据据不不饱饱和和度度概概念念，该该有有机机物物的的不不饱饱和和度度为为6 6，除苯环外还有：要么两个双键，要么一个三键。除苯环外还有：要么两个双键，要么一个三键。答案答案迁移应用迁移应用1. 1.某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，则该烃的分子式不可能的是则该烃的分子式不可能的是（ ）A.CA.C2 2H H6 6 B.CB.C4 4H H10 10 C.CC.C5 5H H12 12 D.CD.C8 8H H1818B B2. 2.分子式为分子式为C C4 4H H1010O O并能与金属钠反应放出氢气的有机并能与金属钠反应放出氢气的有机化合物有化合物有（ ）A.3A.3种种 B.4 B.4种种 C.5 C.5种种 D.6 D.6种种B B3. 3.环己烷有两种空间立体结构：船式环己烷（环己烷有两种空间立体结构：船式环己烷（ ）和椅式环己烷（和椅式环己烷（ ）。如果环己烷分子中有两）。如果环己烷分子中有两个不同碳上的氢原子被氯原子取代，考虑环己烷的个不同碳上的氢原子被氯原子取代，考虑环己烷的船式和椅式结构，则二氯环己烷应有同分异构体船式和椅式结构，则二氯环己烷应有同分异构体 （ ）A.12A.12种种 B.6 B.6种种 C.18 C.18种种 D.9 D.9种种 解析解析 船式环己烷和椅式环己烷各有船式环己烷和椅式环己烷各有2 2种碳原子，船式种碳原子，船式环己烷分子中有两个不同碳上的氢原子被氯原子取环己烷分子中有两个不同碳上的氢原子被氯原子取代，有代，有6 6种同分异构体，同理椅式环己烷也有种同分异构体，同理椅式环己烷也有6 6种同分种同分异构体，因此二氯环己烷共有异构体，因此二氯环己烷共有1212种同分异构体。种同分异构体。A A4. 4.分子式为分子式为C C6 6H H9 9BrBr的有机物，其结构不可能是（的有机物，其结构不可能是（ ）A.A.含有一个双键的直链有机物含有一个双键的直链有机物B.B.含有两个双键的直链有机物含有两个双键的直链有机物C.C.含有一个双键的环状有机物含有一个双键的环状有机物D.D.含有一个三键的直链有机物含有一个三键的直链有机物A A实验突破实验突破 有机物分子结构的测定有机物分子结构的测定有机物分子结构的测定，过去常用有机化合物的化有机物分子结构的测定，过去常用有机化合物的化学性质确定分子中所含的官能团，再确定其所在的学性质确定分子中所含的官能团，再确定其所在的位置。现代化学测定有机化合物的结构可用现代化位置。现代化学测定有机化合物的结构可用现代化的物理方法，如核磁共振氢谱和红外光谱等。确定的物理方法，如核磁共振氢谱和红外光谱等。确定有机化合物分子结构的一般步骤为：有机化合物分子结构的一般步骤为：被鉴别或被被鉴别或被检验的物质检验的物质试剂与方法试剂与方法现象与结论现象与结论饱和烃与饱和烃与不饱和烃不饱和烃加入溴水或酸性加入溴水或酸性KMnOKMnO4 4溶液溶液褪色的是不饱和烃褪色的是不饱和烃苯与苯的苯与苯的同系物同系物加酸性加酸性KMnOKMnO4 4溶液溶液褪色的是苯的同系物褪色的是苯的同系物 卤代烃中卤代烃中卤原子卤原子加碱溶液加热，加稀加碱溶液加热，加稀HNOHNO3 3中和碱，再加硝中和碱，再加硝酸银酸银白色沉淀说明是氯代白色沉淀说明是氯代烃，浅黄色沉淀说明烃，浅黄色沉淀说明是溴代烃，黄色沉淀是溴代烃，黄色沉淀说明是碘代烃说明是碘代烃醇醇加入活泼金属钠（应先排加入活泼金属钠（应先排除其他酸性基团的影响，除其他酸性基团的影响，如羧基、酚羟基等）；加如羧基、酚羟基等）；加乙酸、浓乙酸、浓H H2 2SOSO4 4共热共热有气体放出；有水果有气体放出；有水果香味物质生成香味物质生成附：根据有机物的官能团进行鉴别附：根据有机物的官能团进行鉴别醛醛加入银氨溶液或加入加入银氨溶液或加入新制的氢氧化铜悬浊新制的氢氧化铜悬浊液液试管底部会出现光试管底部会出现光亮的银；溶液中出亮的银；溶液中出现红色沉淀现红色沉淀羧酸羧酸加紫色石蕊试液；加加紫色石蕊试液；加NaNa2 2COCO3 3溶液溶液显红色；有无色无显红色；有无色无味的气体逸出味的气体逸出酯酯闻气味；加稀闻气味；加稀NaOHNaOH溶液溶液有水果香味；检验有水果香味；检验水解产物水解产物酚类酚类加加FeClFeCl3 3溶液或浓溴水溶液或浓溴水溶液显紫色或生成溶液显紫色或生成白色沉淀白色沉淀淀粉淀粉碘单质（同时加水）碘单质（同时加水）变蓝变蓝 蛋白质蛋白质灼烧灼烧有烧焦羽毛的气味有烧焦羽毛的气味【典例导析典例导析】经测定乙醇的化学式是】经测定乙醇的化学式是C C2 2H H6 6O O，由于，由于有机物普遍存在同分异构现象，推测乙醇的结构可有机物普遍存在同分异构现象，推测乙醇的结构可能是下列两种之一。能是下列两种之一。为测定其结构，应利用物质的特殊性进行定性、定为测定其结构，应利用物质的特殊性进行定性、定量实验，现给出乙醇、钠、水及必要的仪器量实验，现给出乙醇、钠、水及必要的仪器, ,请甲、请甲、乙、丙、丁四位同学直接利用下图给定的装置开始乙、丙、丁四位同学直接利用下图给定的装置开始进行实验，确定乙醇的结构。进行实验，确定乙醇的结构。（1 1）学生甲得到一组实验数据：）学生甲得到一组实验数据：根据以上数据推断乙醇的结构应为根据以上数据推断乙醇的结构应为 （用（用、表示），理由为表示），理由为 。乙醇的物质的量（乙醇的物质的量（molmol）氢气的体积（氢气的体积（L L）0.100.101.121.12（标准状况）（标准状况）（2 2）同学乙分别准确称量）同学乙分别准确称量4.60 g4.60 g乙醇进行多次实验，乙醇进行多次实验，结果发现以排在量筒内的水的体积作为生成的结果发现以排在量筒内的水的体积作为生成的H H2 2体积体积换算成标准状况后都小于换算成标准状况后都小于1.12 L1.12 L，如果忽略量筒本身及，如果忽略量筒本身及乙读数造成的误差，那么乙认为可能是由于样品中含乙读数造成的误差，那么乙认为可能是由于样品中含有少量水造成的，你认为正确吗？有少量水造成的，你认为正确吗？ （填（填“正确正确”或或“不正确不正确”）如果你认为正确，请说明理由；如果你认）如果你认为正确，请说明理由；如果你认为不正确，那么产生这种情况的原因应该是什么？为不正确，那么产生这种情况的原因应该是什么？。（3 3）同学丙认为实验成功的关键有：）同学丙认为实验成功的关键有：装置气密性要装置气密性要良好，良好，实验开始前准确确定乙醇的量，实验开始前准确确定乙醇的量，钠足量，钠足量，广口瓶内水必须充满广口瓶内水必须充满, ,氢气体积的测算方法正确、氢气体积的测算方法正确、数值准确。其中正确的有数值准确。其中正确的有 （填序号）。（填序号）。（4 4）同学丁不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的）同学丁不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的量，那么他还需知道的数据是量，那么他还需知道的数据是。（5 5）实验后，四名同学从乙醇的可能结构分析入手）实验后，四名同学从乙醇的可能结构分析入手对乙醇和钠的量的关系进行了讨论，如果乙醇的物对乙醇和钠的量的关系进行了讨论，如果乙醇的物质的量为质的量为n n mol mol，那么对钠的物质的量的取值要求必，那么对钠的物质的量的取值要求必须是须是 。解析解析 本题考查学生实验设计能力、测量气体体积的本题考查学生实验设计能力、测量气体体积的方法及分析误差的能力，是一个探究性实验。（方法及分析误差的能力，是一个探究性实验。（1 1）实验数据表明：实验数据表明：1 mol C1 mol C2 2H H6 6O O与足量的钠反应，产生与足量的钠反应，产生11.2 L H11.2 L H2 2，即，即0.5 mol H0.5 mol H2 2，也就是，也就是1 mol H1 mol H。说明。说明1 1个个C C2 2H H6 6O O分子中只有分子中只有1 1个氢原子被个氢原子被NaNa置换，故结构式为置换，故结构式为而不是而不是。（2 2）乙同学认为样品中含少量水是错误的，因为）乙同学认为样品中含少量水是错误的，因为2Na+2H2Na+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2，且等质量的水产生，且等质量的水产生的氢气比等质量的乙醇多，应大于的氢气比等质量的乙醇多，应大于1.12 L1.12 L。真正的。真正的原因是广口瓶与量筒之间玻璃导管中水柱的体积没原因是广口瓶与量筒之间玻璃导管中水柱的体积没计算在内。（计算在内。（3 3）同学丙关于实验成功的关键的五）同学丙关于实验成功的关键的五点中，只有点中，只有是不必要的，因为反应的烧瓶和导管是不必要的，因为反应的烧瓶和导管中都存在空气，并不影响实验的准确性。（中都存在空气，并不影响实验的准确性。（4 4）同）同学丁不想称量乙醇的质量，则只有量取其体积，因学丁不想称量乙醇的质量，则只有量取其体积，因此必须知道乙醇的密度。（此必须知道乙醇的密度。（5 5）本实验目的是推测）本实验目的是推测乙醇分子的结构，乙醇必须作用完，若乙醇为乙醇分子的结构，乙醇必须作用完，若乙醇为n n mol mol，由化学反应方程式知：由化学反应方程式知：2C2C2 2H H5 5OH+2Na OH+2Na 2C2C2 2H H5 5ONa+HONa+H2 2，金属钠的物质的量必须大于，金属钠的物质的量必须大于n n mol mol。答案答案 （1 1） 得到乙醇分子中有一个得到乙醇分子中有一个H H与其他五个与其他五个H H不同，从而确定乙醇分子的结构为不同，从而确定乙醇分子的结构为（2 2）不正确）不正确 广口瓶与量筒之间玻璃导管中水柱的广口瓶与量筒之间玻璃导管中水柱的体积没计算在内体积没计算在内（3 3）（4 4）所给乙醇样品的密度）所给乙醇样品的密度 （5 5）大于）大于n moln mol迁移应用迁移应用1. 1.为了测定乙醇的结构式，有人设计了用无水酒精与为了测定乙醇的结构式，有人设计了用无水酒精与钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验。钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验。可供选用的实验仪器如下图所示。可供选用的实验仪器如下图所示。请回答以下问题：请回答以下问题：（1 1）测量氢气体积的正确装置是）测量氢气体积的正确装置是 （填写（填写编号）。编号）。（2 2）装置中）装置中A A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是的导管所起的作用是 （填写编号）。（填写编号）。A.A.防止无水酒精挥发防止无水酒精挥发B.B.保证实验装置不漏气保证实验装置不漏气C.C.使无水酒精容易滴下使无水酒精容易滴下（3 3）实验前预先将小块钠在二甲苯中溶化成小钠）实验前预先将小块钠在二甲苯中溶化成小钠珠，冷却后倒入烧瓶中，其目的是珠，冷却后倒入烧瓶中，其目的是 。（4 4）已知无水酒精的密度为）已知无水酒精的密度为0.789 g/cm0.789 g/cm3 3，移取，移取2.0 2.0 mLmL酒精，反应完全后（钠过量），收集酒精，反应完全后（钠过量），收集390 mL390 mL气体。气体。则乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为则乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为 ，由，由此可确定乙醇的结构式为此可确定乙醇的结构式为 而不是而不是 。解析解析 该实验利用的反应原理是该实验利用的反应原理是ROHROH可与可与NaNa反应产生反应产生H H2 2，以此计算乙醇分子中可被，以此计算乙醇分子中可被NaNa取代出的取代出的H H原子数原子数从而确定乙醇的结构。据（从而确定乙醇的结构。据（4 4）可知）可知C C向上排空气法向上排空气法不可取，能产生不可取，能产生390 mL H390 mL H2 2，D D、E E排水法均不可取，排水法均不可取，并且并且E E中滴定管无此容量，因此只能选中滴定管无此容量，因此只能选B B作为测量作为测量H H2 2体积的装置，整个装置连接为体积的装置，整个装置连接为ABAB。A A部分中分液部分中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接导管能使烧瓶与分液漏斗漏斗与蒸馏烧瓶之间连接导管能使烧瓶与分液漏斗中压强保持一致，分液漏斗的液柱差使乙醇易于滴中压强保持一致，分液漏斗的液柱差使乙醇易于滴下。将钠熔成小珠，是为了增大乙醇与钠的接触面下。将钠熔成小珠，是为了增大乙醇与钠的接触面积，提高反应速率，使乙醇与钠充分反应。根据积，提高反应速率，使乙醇与钠充分反应。根据2ROHH2ROHH2 2知，乙醇分子中能被钠取代出的知，乙醇分子中能被钠取代出的H H原子数原子数为：为：测定结果偏高的原因：根据上述算式知，测定的体测定结果偏高的原因：根据上述算式知，测定的体积偏大，或醇的物质的量偏小，即室温下进行或无积偏大，或醇的物质的量偏小，即室温下进行或无水酒精中混有微量甲醇。水酒精中混有微量甲醇。答案答案 （1 1）B B（2 2）C C（3 3）增大无水乙醇与钠的接触面积，使之充分反应）增大无水乙醇与钠的接触面积，使之充分反应2. 2.质子核磁共振谱（质子核磁共振谱（NMRNMR）是研究有机物结构的有）是研究有机物结构的有力手段之一。力手段之一。（1 1）现有分子式均为）现有分子式均为C C2 2H H4 4O O2 2的两种链状分子组的两种链状分子组成的混合物，如果在成的混合物，如果在NMRNMR谱上观察到氢原子给出谱上观察到氢原子给出的信号有两种情况：第一种情况峰的强度比为的信号有两种情况：第一种情况峰的强度比为3131，第二种情况峰的强度比为第二种情况峰的强度比为211211。由此推断该混。由此推断该混合物的组成（写结构简式）是合物的组成（写结构简式）是 和和 。（2 2）A A、B B两种有机物均由两种有机物均由C C、H H、O O四种元素四种元素组成，且分子中都含有苯环，组成，且分子中都含有苯环，A A是天然蛋白质的水是天然蛋白质的水解产物，其中含氧元素的质量分数为解产物，其中含氧元素的质量分数为19.4%19.4%，A A有有如下转化关系（假设每步反应均完全进行）：如下转化关系（假设每步反应均完全进行）：光谱测定显示：光谱测定显示：A A分子结构中不存在甲基，分子结构中不存在甲基，A A的结的结构简式为构简式为 ；B B是是A A的同分异构体，它是苯的某种同系物经硝化的同分异构体，它是苯的某种同系物经硝化反应后的唯一产物，反应后的唯一产物，B B的结构简式为的结构简式为 。答案答案 （1 1）CHCH3 3COOHCOOH（或（或HCOOCHHCOOCH3 3） HOCH HOCH2 2CHOCHO返回返回