1、 同系物和同分異構體典型例題評析【知識網絡】 一同分異構體：常見同分異構體的類別 類 型原 因實 例類別異構官能團的不同CH3COOH與HCOOCH3碳鏈異構碳原子的結合次序不同(至少有四個碳原子相互連接才能出現不同的連接方式)CH3CH2CH2CH3與(CH3)2CHCH3位置異構官能團在碳鏈/碳環上的位置不同CH2=CHCH2CH3與CH3CH=CHCH3同分異構體類別分子通式同分異構體類別補充說明CnH2n單烯烴、環烷烴CnH2n-2二烯烴、炔烴符合此通式還可有環烯烴CnH2n+2O飽和一元醇、烷基醚CnH2n-6O酚、芳香醇、芳香醚符合此通式還可有烷（基）苯（基）醚等CnH2nO飽和一

2、元醛、酮符合此通式還可有烯醇、環醇、環醚等CnH2nO2飽和一元羧酸、飽和羧酸酯符合此通式還可有羥基醛、羥基酮等CnH2n+1NO2硝基烷、氨基酸符合此通式還可有酰胺（RCONH2）等變同系物同通式結構化性分子式相對分子質量物性異C-H鍵中的H被某烷基取代成為原有機物的同系物鍵型二同系物：【易錯指津】1 缺乏空間感受，導致同分異構體的重復計數。 Cl H如：二氯甲烷誤認為H-C-H與Cl-C-H互為同分異構體。 Cl Cl2向缺乏“等效變換”的觀念，不會巧斷異構體數目。如：由二氯苯（C6H4Cl2）的同分異構體有3種，即可推知四氯苯（C6H 2Cl4）的同分異構體也必有3種（4個H原子與4個C

3、l原子的“等效變換”）。3判斷同系物要點: 同系物通式一定相同。 通式相同不一定是同系物。 同系物組成元素種類必須相同。同系物是結構相似，不是相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C前者無支鏈,后者有支鏈能互稱同系物(結構相似不一定完全相同)。在分子組成上必須相差一個或幾個CH2原子團，但通式相同組成上相差若干個CH2原子團不一定是同系物，如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是鹵代烴,且結構相差一個CH2原子團不是同系物。【典型例題評析】例1 下列各對物質中屬于同分異構體的是HCCH3CH3H與 CH3CCH3HHCCH3CH3CH3CH3CH3CHCH2CH3 與CH3 A.12C

4、與13C B.O2與O3 C. D.思路分析：本題考查對同位素、同素異形體、同系物、同分異構體等概念的掌握情況，為“司空見慣”的簡單問題，抓住同分異構體的“分子式相同”這一特征即可。答案：D引申發散：“四同”比較同位素同素異形體同系物同分異構體研究對象原子單質有機物化合物相 似質子數元素種類結構分子式相 異中子數化學式、結構相差n個CH2結構注意點由于存在同位素，原子的種類比元素的種類多；同位素的化學性質幾乎相同；天然存在的某種元素中，不論是游離態還是化合態，各種同位素原子的含量不變。由于結構不同，化學性質也有差異，如白磷比紅磷活潑；H2、D2、T2的關系不是同素異形體也不是同位素具有同一個通

5、式；化學性質相似；物理性質隨式量的改變而呈規律性變化。因分子式相同故組成和式量也相同；式量相同的物質不一定是同分異構體如HCOOH和CH3CH2OH。實 例16O、17O、18OC50、C60、C80CH4、C2H6CH3COOH、HCOOCH3 是苯基，環用鍵線表示，C、H原子都未畫出例2 1,2,3-三苯基環丙烷的三個苯基可以分布在環丙烷環平面的上下，因此有如下兩個異構體：據此，可判斷1,2,3,4,5-五氯環戊烷（假定五個碳原子也處于同一平面上）的異構體數目是A.4 B.5 C.6 D.7思路分析：本題將同分異構體知識與空間結構相結合，突出了空間想像能力的考查。五個氯原子在環戊烷平面上可

6、分為五上（或五下），四上一下（或四下一上），三上二下（三下二上）三種情況，其中前兩種情況分別只有一種結構，而三上二下有 和 兩種同分異構體。答案：A一題多解：本題以三元環取代物的幾何異構為給予信息，并讓考生將該信息遷移到另一新情景中去，以此考查考生自學能力，并在此基礎上考查了邏輯思維,抽象思維和空間概念。解題時，將環戊烷用鍵線，寫在紙平面上，在紙平面下方的氯原子可不寫出，在紙平面前方的氯原子則用碳原子上涂黑點的方法表示，5個氯原子都在后方的只有1個異構體，將其中1個氯原子移至前方的也只有1個異構體，將2個氯原子移至前方的則有兩個異構體，前移三個氯原子與前移兩個重復；前移4個，5個分別跟前移1個

7、，全部在后重復，所以共有4種異構體。或Al2O3,Br2,CCl4丙乙甲C4H8Br2C4H10OC4H8H2SO4(濃),例3 化合物丙由如下反應: 其不意 得到丙的結構簡式不可能的是 A.CH3CH2CHBrCH2Br B.CH3CH(CH2Br)2 C.CH3CHBrCHBrCH3 D.(CH3)2CBrCH2Br思路分析：本題以隱含條件的形式考查同分異構體知識，強化了思維的深刻性。丁烯有：CH2=CH-CH2-CH3、CH3-CH=CH-CH3、CH2=C(CH3)2三種同分異構體，與Br2加成后分別得到A、C、D三種結構。答案：B方法要領：物質“乙”為烯烴由其同分異構體確定與Br2加

8、成產物。例4 某烴的一種同分異構體只能生成一種一氯代物，該烴的分子式可以是A.C3H8 B.C4H10 C.C5H12 D.C6H14思路分析：烴的一氯代物只有一種，H原子分布必須完全對稱。如： CH3 CH3 CH3 CH4、CH3-CH3、CH3-C-CH3、CH3-C-C-CH3等。 CH3 CH3 CH3 答案：C方法要領：烴的一氯代物無同分異構體，逆推其烴具有高度的對稱性。先寫出一個C原子以此C原子為中心，然后在其四個價鍵上分別添上H原子、C原子，再判斷結構。例5 用式量為43的烷基取代甲苯苯環上的一個氫原子，所得芳香烴產物的數目為A.3 B.4 C.5 D.6思路分析：本題將幾種同

9、分異構現象進行組合，突出了思維嚴密性和廣闊性的考查。式量為43的烷基為C3H7-，包括丙基（CH3CH2CH2-）和異丙基(CH3)2CH-，分別在甲苯苯環的鄰、間、對位上取代，共有6種。答案：D方法要領：本題既考查學生對苯類化合物同分異構種數的判斷，又考查了學生根據式量求烴基方法掌握情況。烴及烴基的推算，通常將式量除以14（即-CH2-的式量），從所得的商及余數或差數便能判斷是何種烴或烴基：其整數值為通式中的n值，余數便為H原子“2n”應加的個數，差數便為H原子“2n”應減的個數。常用有以下幾種：式量/14的值余數物質n余2烷n余1烷基n無余數烯（或環烷）n差2炔（或二烯）n差6苯類本題涉及

10、的是烷基（-C3H7），防止只注意正丙基，而忽略了異丙烷基(CH3)2CH-的存在。例6 烷基取代苯（C6H5-R）可以被KMnO4的酸性溶液氧化成（C6H5COOH）。但若烷基R中直接與苯環連接的碳原子上沒有CH鍵，則不容易被氧化得到，現有分子式是C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化為苯甲酸的異構體有7種，其中的3種是：請寫出其他四種的結構簡式： ， ， ， 。-CH-CH2-CH2-CH- 思路分析：本題主要考查接受并運用新信息的能力和分析、推理能力。由題示信息可知：C11H16必含有 或 結構片段。或以CH2C(CH3)3CH(CH2CH3)2CH2CH2CH(CH3)2CHCH

11、(CH3)2CH3為母體，則其余部分為丁基，有4種異構體（題干中已經給出2種）；若以 為母體，則其余部分分別為：2個乙基；1個甲基和1個丙基（已知）；1個甲基和1個異丙基。 答案：方法要領：只要注意題中信息：直接與苯環連接的碳原子上沒有CH鍵，則不容易被氧化得到，首先寫出苯環上直接相連的碳上至少有一個H，然后再接余下的基團。例7 如果定義有機物的同系列是一系列的結構式符合AWnB(其中n0，1，2，3)的化合物)。式中A、B是任意一種基團(或氫原子)，W為2價的有機基團，又稱為該同系列的系差。同系列化合物的性質往往呈現規律性的變化。下列四種化合物中，不可稱為同系列的是ACH3CH2CH2CH3

12、 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3BCH3CH=CHCHO CH3CH=CHCH=CHCHO CH3(CH=CH)3CHOCCH3CH2CH3 CH3CHClCH2CH3 CH3CHClCH2CHClCH3DClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCCl3 ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3思路分析：本題是涉及同系物概念的新信息題。題中定義有機物的同系列，它們的結構式只需符合AWnB(其中n0，1，2，3)。A和B是結構兩端的任意一種已被確定的一價原子基團或氫原子。A項中結構為：CH3CH2nCH3，B項中結構為：CH

13、3CH=CHnCHO，D項中結構為：ClCH2CH(Cl)nCCl3，只有C項無W規律變化的系差。答案：C方法要領：本題的解題過程中存在兩個解法上的特點。一是題中明確“不可稱為同系列”選項的選擇，雖原題中為強調“不可”而標準狀況著重號。但完成過程中仍易錯選成“可稱為同系列”的選項。因此解題時，根據對每個選項的判斷結果應隨時作有標記，如作對號、叉號。最后再明確題干中的要求，確定本題的正確答案。二是對于選擇題，在完成過程中，若有三個選項不是本題的答案時，本題答案必為剩余一個選項。只要解題過程認真，此時無需再進行驗證。在完成本題的具體解題分析并得到最終正確結果之后，應聯系以往接觸的“新信息題”，分辨

14、題中給予新信息與原來掌握的已有知識的關系情況。雖然都是新信息在題中出現，有的只重在提供簡單的信息背景材料；有的新信息是原有知識的接續或補充，有的新信息則是原有知識的完善或變更。本題給出的同系列是指同一類的若干同系物形成的系列，而對同系物概念的定義與我們原有機物同系物概念有所不同。在此情況下，切忌固守原有概念的內涵，影響對新信息內容的接受、理解和應用。例8 下面是苯和一組稠環芳香烴的結構簡式： m 苯 萘 蒽 并四苯 并五苯 并m苯(1)寫化合物-的分子式： C6H6 (2)這組化合物的分子式通式是C H (請以含m的表示式填在橫線上,m=1,2,3,4,5-)(3)由于取代基的位置不同,產生的

15、異構現象稱為官能團異構.一氯并五苯有 (填數字)個異構體；二氯蒽有 (填數字)個異構體。思路分析：本題旨在測試考生的統攝思維和邏輯推理的能力。第一小題是鋪墊。先將苯、萘、蒽并四苯、并五苯的分子式中C、H原子個數數清楚，這是很容易的。第二小題要求寫通式。從第一小題可以看出，每增加一個苯環，需要增加4個C、2個H。再將苯環往前推，虛擬一個乙烯C2H4。這是C、H原子個數的常數項，由此得通式C4m+2H2m+4。第三小題是結合空間概念（實際上僅是兩維，還不過是平面而已）觀察等同的位置。并五苯實際上只有4個不同的位置，因此一氯并五苯只有4個異構體。蒽的二氯代物則應用嚴密的邏輯推理。534678921C

16、l1312111014Cl15Cl答案：（1）C10H8 C14H10 C18H12 C22H14（每錯一個，不給分，還各倒扣1分，但本小題不出現負分）；（2）4m+2、2m+4(兩空必須同時正確給分，不分段給分)；（3）4、15（分段給分）一題多解：關于通式也可化歸為數學問題，用等差數列求解：1.同系列物質用AWnB表示；2.找出等差:W；3.(W)n與第一物質對比，列出通式等差數列通項公式：an=a1+(n-1)d。從（1）可看出，該組稠環芳烴所含C、H原子數構成一個等差數列，其“系差”為：C4H2，首項為C6H6。根據等差數列通式an=a1+(n-1)d，可得該數列的通式：C6H6.(C

17、4H2)(n-1)，C4m+2H2m+4。同分異構體數目的求算，關鍵是確定結構中的等效H。如何確定等效H，可用數學中的對稱知識找出對稱軸，凡處于對稱位置的H為等效H。對于一元取代物，有幾種等效H就有幾種異構體，一氯并五苯應有4種。二元取代物（取代基有相同和不同之處），可用數學中的組合知識進行求解，二氯蒽的異構體應為15種C31.C91-4(位)-8(.位)=15。例9 有一種廣泛用于汽車、家電產品上的高分子涂料，是按下列流程圖生產的。圖中M（C3H4O）和A都可以發生銀鏡反應，N和M的分子中碳原子數相等，A的烴基上一氯取代位置有三種。屬（Y）反應濃H2SO4催化劑O2屬（X）反應催化劑丙烯A+

18、CO，H2H2，催化劑B MC3H4ON催化劑O2DC7H12O2高分子涂 料試寫出：物質的結構簡式：A ，M ；物質A的同類別的同分異構體為 ；N+BD的化學方程式： ；反應類型：X ，Y 。思路分析：M中有醛基（-CHO），余下部分為（C2H3-）。這樣M為CH2=CH-CHO，A中也有-CHO，A中余下的烴基有三種氫，因此，不應是(CH3)2CH-，只會是CH3-CH2-CH2-，所以，A也確定為CH3-CH2-CH2-CHO，其同分異構體也易寫出（屬醛類），Y反應為：nCH2=CH-COOCH2-CH2-CH2-CH3CH2-CHnCOOCH2-CH2-CH2-CH3答案：A：CH3-CH2-CH2-CHO M：CH2=CH-CHO；A的同分異構體：(CH3)2CH-CHO;CH2=CH-COOH+CH3-CH2-CH2-CH2OHCH2=CH-COOCH2-CH2-CH2-CH3+H2O；反應類型：X加成反應；Y加聚反應。方法要領：創設