新教材适用2024版高考化学二轮总复习第2部分新高考五大题型突破题型突破5有机合成与推断综合题突破点2限定条件下同分异构体的书写与数目判断教师用书

突破点2限定条件下同分异构体的书写与数目判断命题角度1限定条件下同分异构体的数目判断1.(真题组合)(1)(2022·广东选考)化合物Ⅵ()有多种同分异构体，其中含结构的有_2__种。(2)(2022·山东卷)有机物的同分异构体中，仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有_6__种。(3)(2022·湖北选考)若只考虑氟的位置异构，则化合物F()的同分异构体有_5__种。(4)(2023·湖南选考)(呋喃)是一种重要的化工原料，其能够发生银镜反应的同分异构体中。除H2C=C=CH—CHO外，还有_4__种。【解析】(1)化合物Ⅵ的分子式为C3H6O，其同分异构体含有的有：和两种。(2)H的同分异构体仅含有—OCH2CH3和—NH2可知，同分异构体的结构可以视作、、分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构，所得结构分别有1、3、2，共有6种。(3)只考虑氟的位置异构，F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子，如图：，取代后有6种氟代物，除去F本身，故F有5种同分异构体。(4)呋喃是一种重要的化工原料，其同分异构体中可以发生银镜反应，说明其同分异构体中含有醛基，这样的同分异构体共有4种，分别为CH3－C≡C－CHO、CH≡C－CH2－CHO、、。命题角度2限定条件下同分异构体的书写2.(真题组合)(1)(2022·天津选考)在异丁酸的同分异构体中，属于酯类的化合物数目为_4__，写出其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式：_HCOOCH2CH2CH3__。(2)(2022·全国乙卷)在E()的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为_10__种。①含有一个苯环和三个甲基；②与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；③能发生银镜反应，不能发生水解反应。上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组峰(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为、。(3)(2022·湖南选考)是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有_5__种(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为。【解析】(1)在异丁酸的同分异构体中，属于酯类的化合物有CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2共4种，其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式：HCOOCH2CH2CH3。(2)由E的结构简式知其分子式为C11H12O3，不饱和度为6；E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2，结合分子式中O原子的个数，说明含1个羧基；能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有3种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有6种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有1种位置；故符合题意的同分异构体共有3＋6＋1＝10种；上述同分异构体经银镜反应后酸化所得产物中核磁共振氢谱显示有4组氢且氢原子数量比为6∶3∶2∶1的结构简式为、。(3)的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有醛基，根据分子式C4H6O可得知，该物质还含有碳碳双键或者三元环，还要分析顺反异构，则符合条件的同分异构体有5种，它们分别是CH2=CHCH2CHO、(与后者互为顺反异构体)、(与前者互为顺反异构体)、和，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式是。〔思维建模〕1．限制条件下同分异构体数目及结构简式思维流程2．限定条件下同分异构体的书写步骤具体方法如下：(1)“碎片”推测：依据分子式(不饱和度)信息，特殊结构信息、类别信息、化合物性质等推知官能团。(2)碳架构建：除“碎片”以外的碳原子，按碳架异构搭建。(3)“碎片”组装：先在碳架上进行基团定位→再考虑取代基的碳链异构→再考虑取代基在碳架上的位置异构→最后考虑官能团类别异构。(4)方法选择：“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法；“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”。知能分点1有机物同分异构体书写及数目判断1.常用的五种判断方法取代法(适用于醇、卤代烃同分异构体的书写)书写时先碳链异构，后位置异构插入法(适用于烯烃、炔烃等同分异构体的书写)先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团(碳碳双键、碳碳三键)插入碳链中定一移一法(适用于二元取代物同分异构体的书写)对于二元取代物的同分异构体的书写，可先固定一个取代基的位置不动，再移动另一个取代基，以确定同分异构体的数目换元法(即改变观察的对象)换元法是一种技巧，因此必须在一定情况下才能使用。设烃的分子式为CxHy，对于分子式分别为CxHy－aCla与CxHy－bClb的同分异构体数目判断，只有满足a＋b＝y时才能应用换元法确定二者的同分异构体数目相同。如丙烷的二氯代物有4种，则丙烷的六氯代物有4种等效氢法等效氢法判断烷烃一元取代物的种类：“等效氢原子”指的是：①同一碳原子上的氢原子是等效的；②同一碳原子相同取代基上的氢原子是等效的；③处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的2.一元取代物、二元取代物数目的判断(1)CH3CH2CH3的一氯代物有2种，二氯代物有4种。(2)C4H10的一氯代物有4种，二氯代物有9种，一氯一溴代物有12种。(3)甲苯的一氯代物有4种，甲苯苯环上的二氯代物有6种。3.含苯环同分异构体数目的判断(1)若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种。(2)若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种。(3)若苯环上连有—X、—X、—Y3个取代基，其结构有6种。(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z3个不同的取代基，其结构有10种。知能分点2常见限定条件与结构关系命题角度1限定条件下同分异构体的数目判断1.(模拟组合)(1)(2023·河北邯郸二模)C()的芳香族同分异构体中，与C具有相同官能团的有_15__种。(2)(2023·辽宁沈阳三模)M是D()的同系物，其相对分子质量比D多14，满足下列条件M的同分异构体有_25__种。①属于芳香族化合物②能与NaHCO3溶液反应产生CO2③含有碳碳三键(3)(2023·山东烟台二模)J()的同分异构体中，符合下列条件的有_5__种。①能与FeCl3溶液发生显色反应；②含有三种化学环境的氢。(4)(2023·湖南邵阳三模)符合下列条件的A()的同分异构体有_4__种。①能与FeCl3溶液作用显色；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1。【解析】(1)C的结构简式为，芳香族同分异构体，根据“定二移一，再加一的方法”，与C具有相同官能团的同分异构体为，加上—NO2，有3种，，加上—NO2，除去C有2种，，加上—NO2，有3种，，加上—NO2，有3种，，加上—NO2，有2种，，加上—NO2，有2种，共15种。(2)D为，M是D的同系物，其相对分子质量比D多14，则可能多一个CH2，满足条件①属于芳香族化合物；②能与NaHCO3溶液反应产生CO2，则含有羧基；③含有碳碳三键，若苯环上只有一个取代基，则取代基为CH(COOH)C≡CH、CH2C≡C－COOH、CC－CH2－COOH，则有三种；若苯环上有两个取代基，则取代基为—COOH和CH2CCH、—COOH和CC－CH3、—CH3和CC－COOH、CCH和—CH2COOH，每种均有邻、间、对位，故共有4×3＝12种；若苯环上有三个取代基，则有CCH、—COOH和—CH3，结构有10种；故总共有同分异构体25种。(3)J物质的不饱和度为4，①能与FeCl3溶液发生显色反应说明含有酚羟基，即含有苯环，不饱和度为4；②含有三种化学环境的氢，同分异构体有、、、共5种。(4)A的化学式为C8H8O3，分子中不饱和度为eq\f(18－8,2)＝5。已知信息①②得含有—CHO和酚羟基，同时核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶2∶1，符合条件的同分异构体的结构简式为、、、，共4种。命题角度2限定条件下同分异构体的书写2.(模拟组合)(1)(2023·河北张家口二模)满足下列条件的C()的同分异构体有_12__种(不包含立体异构)，其中核磁共振氢谱显示有四组峰的结构简式为或(任写一种)。①能与NaHCO3溶液反应生成CO2；②能发生银镜反应。(2)(2023·广东惠州统考三模)J的分子式为C9H7O6N，是C的同系物，则苯环上有3个取代基的同分异构体共有_16__种；其中核磁共振氢谱为四组峰，峰面积之比为2∶2∶2∶1的同分异构体的结构(写出一种即可)。(3)(2023·湖南娄底三模)化合物X是3-乙炔苯胺的同系物，其相对分子质量比3-乙炔苯胺大14，核磁共振氢谱显示X有5种不同化学环境的氢原子，且峰面积比为2∶2∶2∶2∶1，写出2种符合要求的X的结构简式：。(4)(2023·山东潍坊二模)R()的同分异构体中，满足下列条件的有_11__种。①能与FeCl3溶液发生显色反应；②每1mol可消耗2molHCl；③苯环上有6个取代基。其中核磁共振氢谱峰面积之比为1∶1∶1的同分异构体的结构简式为。【解析】(1)结合信息可知，满足题给条件的C的同分异构体为四个饱和碳原子上连接一个醛基和一个羧基，即：，共有4＋4＋3＋1＝12种，其中核磁共振氢谱显示有四组峰的结构简式为或。(2)J的分子式为C9H7O6N，是C的同系物，故J中也含有一个硝基和两个羧基，当苯环上有3个取代基时，取代基可能是—COOH、—CH2COOH和—NO2，三个取代基不同，采用定二动一的方法：四种，四种，两种，取代基可能是—COOH、—COOH和—CH2—NO2：两种，一种，三种，共有16种同分异构体。另符合核磁共振氢谱为四组峰，峰面积之比为2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为。(3)3-乙炔苯胺分子中含有的官能团为氨基、碳碳三键；化合物X是3-乙炔苯胺的同系物，其相对分子质量比3-乙炔苯胺大14，核磁共振氢谱显示X有5种不同化学环境