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    2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题十 考点一 有机物的结构与同分异构现象
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    2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题十 考点一 有机物的结构与同分异构现象

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    这是一份2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题十 考点一 有机物的结构与同分异构现象,共9页。

    考点一 有机物的结构与同分异构现象
    近几年高考中频频涉及有机物分子的结构、碳原子的成键特征及同分异构体数目的判断,题目难度一般较小。复习时要注意以下几点:
    1.识记教材中典型有机物的分子结构特征、球棍模型、比例模型,会“拆分”比对结构模板,“合成”确定共线、共面原子数目。
    (1)明确三类结构模板
    (2)对照模板定共线、共面原子数目
    需要结合相关的几何知识进行分析:如不共线的任意三点可确定一个平面;若一条直线与某平面有两个交点时,则这条直线上的所有点都在该平面内;同时要注意问题中的限定性词语(如最多、至少)。
    (3)“还原”氢原子,根据规律直接判断
    如果题中给出有机物的结构是键线式结构,首先“还原”氢原子,避免忽略饱和碳原子,然后根据规律进行判断:
    ①结构中出现1个饱和碳原子,则分子中所有原子不可能共面;
    ②结构中出现1个碳碳双键,则分子中至少有6个原子共面;
    ③结构中出现1个碳碳三键,则分子中至少有4个原子共线;
    ④结构中出现1个苯环,则分子中至少有12个原子共面。
    如:某有机物结构为
    以碳碳双键为中心,根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构,可以画出如图所示结构
    可以得出结论:
    ①最多有4个碳原子在同一条直线上;
    ②最多有13个碳原子在同一平面上;
    ③最多有21个原子在同一平面上。
    2.学会用等效氢法判断一元取代物的种类
    有机物分子中,位置等同的氢原子叫等效氢,有多少种等效氢,其一元取代物就有多少种。
    等效氢的判断方法:
    (1)同一个碳原子上的氢原子是等效的。
    如分子中—CH3上的3个氢原子是等效的。
    (2)同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的。
    如分子中,在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴,故该分子有两类等效氢。
    3.注意简单有机物的多元取代物
    (1)CH3CH2CH3的二氯代物有
    四种。
    (2)的二氯代物有三种。
    (3)的三氯代物有三种。
    角度一 选项中同分异构体的判断
    1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
    (1)乙烷、丙烷和丁烷都没有同分异构体(×)(2017·海南,8B)
    (2)淀粉和纤维素互为同分异构体(×)(2017·全国卷Ⅲ,8B)
    (3)乙苯的同分异构体共有3种(×)(2016·海南,12B)
    (4)C4H9Cl有3种同分异构体(×)(2016·全国卷Ⅰ,9C)
    (5)乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体(√)(2016·全国卷Ⅲ,8D)
    (6)丁烷有3种同分异构体(×)(2015·福建理综,7C)
    角度二 常见物质同分异构体的判断
    2.(2019·海南,4)下列各组化合物中不互为同分异构体的是( )
    A.B.
    C.D.
    答案 B
    3.(2019·全国卷Ⅱ,13)分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)( )
    A.8种 B.10种 C.12种 D.14种
    答案 C
    解析 C4H8BrCl可看成是C4H10分子中的2个H被1个Br和1个Cl取代得到的产物。C4H10有正丁烷和异丁烷2种,被Br和Cl取代时,可先确定Br的位置,再确定Cl的位置。正丁烷的碳骨架结构为eq \(C,\s\up6(4))—eq \(C,\s\up6(3))—eq \(C,\s\up6(2))—eq \(C,\s\up6(1)),Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时,Cl均有4种位置关系,异丁烷的碳骨架结构为,Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时,Cl分别有3种和1种位置关系,综上可知C4H8BrCl共有12种结构,C项正确。
    4.(2016·全国卷Ⅱ,10)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)( )
    A.7种 B.8种 C.9种 D.10种
    答案 C
    解析 分子式为C4H8Cl2的有机物可看成是丁烷C4H10中的两个H原子被两个Cl原子取代,C4H10有正丁烷CH3CH2CH2CH3和异丁烷两种,正丁烷中2个H原子被Cl原子取代,有6种结构,异丁烷中2个H原子被Cl原子取代,有3种结构,共有9种。
    5.(2015·全国卷Ⅱ,11)分子式为C5H10O2,并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)( )
    A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
    答案 B
    解析 由该有机物的分子式及其能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体这一性质可知,该有机物属于饱和一元羧酸,其分子组成可表示为C4H9—COOH,丁基(C4H9—)有4种结构,所以该有机物有4种同分异构体,B项正确。
    6.(2014·新课标全国卷Ⅱ,8)四联苯的一氯代物有( )
    A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
    答案 C
    解析 推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴,四联苯是具有两条对称轴的物质,即,在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子),就有几种一氯代物,四联苯有5种不同的氢原子,故有5种一氯代物。
    1.同分异构体的书写规律
    具有官能团的有机物,一般书写顺序为官能团类别异构→碳链异构→官能团位置异构,一一考虑,避免重写和漏写。
    2.注意相同通式不同类别的同分异构体
    题组一 选主体、细审题、突破有机物结构的判断
    1.结构简式为的有机物分子中,处于同一平面的碳原子最多有( )
    A.10个 B.9个 C.8个 D.6个
    答案 A
    解析 解本题时若缺乏空间想象能力,不会灵活转动C—C键,则易判断错误。该有机物分子中苯环、碳碳双键分别能确定一个平面,即,转动①处的碳碳单键,使苯环所在的平面与碳碳双键所在的平面重合时,该有机物分子中处于同一平面的碳原子最多有10个,故A项正确。
    2.下列说法正确的是( )
    A.CH3CH==CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上
    B.(a)和CHO(c)分子中所有碳原子均处于同一平面上
    C.化合物(b)、(d)、(p)中只有b的所有原子处于同一平面
    D.分子中所有原子一定在同一平面上
    答案 C
    解析 A项,根据乙烯的空间构型可知,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;B项,用键线式表示有机物结构时,考生容易忽略饱和碳原子的共面规律,饱和碳原子只能与另外两个与之相连的原子共平面,故a与c分子中所有碳原子不可能共平面,错误;C项,苯分子中所有原子共平面,但d和p中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,正确;D项,羟基上的氧原子一定在苯环所确定的平面上,但羟基上的H原子可能不在苯环所确定的平面上,错误。
    题组二 共线、共面、同分异构体的判断
    3.苯环上的一氯代物只有一种的的同分异构体(不考虑立体异构)有( )
    A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
    答案 C
    解析 苯环上的一氯代物只有一种就意味着苯环上只有一种类型的H原子。则整个结构需要高度对称,符合条件的同分异构体有,C项正确。
    4.分子式为C5H10O3的有机物与NaHCO3溶液反应时,生成C5H9O3Na;而与金属钠反应时生成C5H8O3Na2。则该有机物的同分异构体(不考虑立体异构)有( )
    A.10种 B.11种 C.12种 D.13种
    答案 C
    解析 有机物与碳酸氢钠反应后增加一个Na原子,则说明有机物中含有一个羧基,与金属钠反应后增加两个Na原子,则说明有机物中还含有一个羟基。除去官能团羧基中的碳原子还余下四个碳原子。余下的碳原子可构成两种碳链,然后按“定一移一”来判断:用1、2表示一种官能团,用①、②……表示另一种官能团,eq \(C,\s\up6(1,\s\d4(①)))—eq \(C,\s\up6(2,\s\d4(②)))—eq \(C,\s\d5(③))—eq \(C,\s\d5(④))有2×4=8种;、有3+1=4种,综上所述共有12种。
    5.有机物C4H9ClO的同分异构体中(不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上),能与Na反应放出氢气的共有(不含立体异构)( )
    A.8种 B.9种 C.10种 D.12种
    答案 B
    解析 有机物C4H9ClO的同分异构体中能与Na反应放出氢气,说明其分子中含有羟基,该有机物可以看作Cl取代丁醇中氢原子形成的。丁醇的同分异构体有:CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(CH3)OH、(CH3)3COH、CH3CH(CH3)CH2OH,共4种。其中CH3CH2CH2CH2OH分子的烃基中含有4种等效H,不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时,其一氯代物有3种;CH3CH2CH(CH3)OH分子的烃基中含有4种H原子,不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时,其一氯代物有3种;(CH3)3COH分子中的烃基中含有1种H,其一氯代物有1种;CH3CH(CH3)CH2OH分子的烃基上含有3种等效H,不考虑羟基与氯原子在同一个碳原子上时,其一氯代物有2种,根据分析可知,有机物C4H9ClO的同分异构体中能与Na反应放出氢气的共有3+3+1+2=9种,故选B。
    6.分子式为C5H10O3且符合条件:①能使新制Cu(OH)2悬浊液溶解;②标准状况下,1 ml该有机物与金属钠反应能生成22.4 L气体。则该有机物的同分异构体有(不含立体异构)( )
    A.8种 B.10种 C.12种 D.14种
    答案 C
    解析 由题意可知能使新制Cu(OH)2悬浊液溶解,标准状况下,1 ml该有机物与金属钠反应能生成22.4 L气体,说明该有机物分子中含有一个羧基和一个羟基。先分析碳骨架异构,有C—C—C—C与2种情况,然后分别对2种碳骨架采取“定一移一”的方法分析,其中碳骨架为C—C—C—C时共8种结构,碳骨架为时共4种结构,总共12种同分异构体。
    7.(2020·河北省枣强中学月考)下列关于有机化合物的说法中,正确的是( )
    A.化合物2-苯基丙烯(),不能使稀酸性高锰酸钾溶液褪色
    B.1,2-二氯苯的结构式有两种,分别是和
    C.二氯代物只有6种
    D.已知C—C可以绕键轴自由旋转,结构简式为的分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
    答案 D
    解析 化合物,含有碳碳双键,能使稀酸性高锰酸钾溶液褪色,A不正确;因为苯分子不是单双键交替,所以1,2-二氯苯的结构式只有1种,B不正确;按“定一移一”法,的二氯代物有10种,C不正确;苯环上12个原子共平面,位于对角线上的原子在同一直线上,所以的分子中至少有11个碳原子共平面(如图),D正确。
    同分异构体书写的思维模型
    (1)思维要有序,避免重复或漏写:首先确定同分异构体的官能团种类,然后判断碳链(要注意除去官能团中含有的碳原子)的结构,最后确定官能团的位置。确定官能团位置时,要注意结构的对称性,尤其是中心对称的情况,避免重复。
    (2)掌握“定一移一”方法,避免重复。若有两个官能团,先根据对称性确定一个官能团的位置,然后确定另一个官能团的位置。如(2018·全国卷Ⅰ,11B改编)螺[2.2]戊烷()的二氯代物超过两种是正确的。
    (3)在判断芳香烃的一氯代物时,要注意限制条件,是苯环上的一氯代物,还是支链上的一氯代物。结构
    正四面体形
    平面形
    直线形
    模板
    甲烷分子为正四面体结构,最多有3个原子共平面,键角为109°28′
    乙烯分子中所有原子(6个)共平面,键角为120°;苯分子中所有原子(12个)共平面,键角为120°;甲醛分子是三角形结构,4个原子共平面,键角约为120°
    乙炔分子中所有原子(4个)共直线,键角为180°
    组成通式
    可能的类别
    典型实例
    CnH2n
    烯烃、环烷烃
    CH2==CHCH3、
    CnH2n-2
    炔烃、二烯烃、环烯烃
    CH≡C—CH2CH3、CH2==CHCH==CH2、
    CnH2n+2O
    饱和一元醇、醚
    C2H5OH、CH3OCH3
    CnH2nO
    醛、酮、烯醇、环醚、环醇
    CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2==CHCH2OH、
    CnH2nO2
    羧酸、酯、羟基醛、羟基酮
    CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、HO—CH2CH2—CHO、
    CnH2n-6O
    酚、芳香醇、芳香醚
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