确定同分异构体数目的六种常用方法(高中化学)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,章末考能特训,解题技能,9,确定同分异构体数目,的六种常用方法,一、等效氢法,在确定同分异构体之前，要先找出对称面，判断,“,等效氢,”,，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,同位置的氢原子数目。可用,“,等效氢法,”,判断。,判断,“,等效氢,”,的三条原则是：,(1),同一碳原子上的氢原子是等效的；如,CH,4,中的,4,个,氢原子等同。,(2),同一碳原子上所连的甲基是等效的；如,C,（,CH,3,）,4,中的,4,个甲基上的,12,个氢原子等同。,(3),处于对称位置上的氢原子是等效的，如,CH,3,CH,3,中的,6,个氢原子等同；乙烯分子中的,4,个,H,等同；苯分,子中的,6,个氢等同；,CH,3,C,（,CH,3,）,2,C,（,CH,3,）,2,CH,3,上的,18,个氢原子等同。,【,典例导析1,】下列有机物一氯取代物的同分异构体,数目相等的是,（,）,A.和,B.和,C.和,D.和,解析,首先判断对称面：和无对称面，和有,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：中有两个甲基连在一,个碳原子上，六个氢原子等效；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,原子等效。最后用箭头确定不同的氢原子可知有7,种同分异构体，和都只有4种同分异构体，有,8种同分异构体。,答案,B,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,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，,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,析。,【,典例导析2,】分子式为C,5,H,10,的链状烯烃，可能的,结构有,（,）,A.3种,B.4种,C.5种,D.6种,解析,先写出碳链，共有以下3种：,答案,C,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,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。,【,典例导析3,】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（,）,A.5,B.7,C.8,D.10,解析,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,位,的和,位的碳原子。定一个,位的碳原子，再连接,其余的,位的和,位的碳原子，这样形成的二溴代,物有,7,种；定一个,位的碳原子，再连接其余的,位,的碳原子，这样形成的二溴代物有,3,种。如下图,所示，因此，总共有,10,种。,答案,D,四、轴线移动法,对于多个苯环并在一起的稠环芳香烃，要确定两者是否为同分异构体，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。,【,典例导析4,】萘分子的结构式可以表示为,或,两者是等同的。苯并a芘是强,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,而成，其结构式可表示为（）或（）式，这两,者也是等同的。现有结构式（A）（D），其中,（,1,）,跟（）、（）式等同的结构式是,。,（2）跟（）、（）式是同分异构体的是,。,解析,首先要看出C式中右上边的环不是苯环，因有,一个碳原子连有2个氢原子，其次在连在一条线上的,3个苯环画一条轴线，如下图，再移动或翻转便可看,出A、D与（）、（）式等同，为同一物质。B,与（）、（）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。,答案,(1)A、D,(2)B,五、排列组合法,【,典例导析5,】有三种不同的基团，分别为,X、,Y、,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是,（,）,A.10种,B.8种,C.6种,D.4种,解析,邻位,3,种：,XYZ,，,XZY,，,ZXY,；邻间位,6,种：,XY,Z,，,XZ,Y,，,YX,Z,，,YZ,X,，,ZX,Y,，,ZY,X,；间位,1,种：,X,Y,Z,共有,10,种。,A,六、不饱和度法,不饱和度又称缺H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H原子，所以，有,机物每有一个环或一个双键,或,，相当,于有一个，一个,CC,相当于两个，一个,相当于四个。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。,【,典例导析6,】有机物,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。,（1）具有苯环结构且苯环上只有一个链状取代基；,（2）已知不饱和碳碳键上不能连有,OH。,解析,根据不饱和度概念，该有机物的不饱和度为,6,，除苯环外还有：要么两个双键，要么一个三键。,答案,迁移应用,1.,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（）,A.C,2,H,6,B.C,4,H,10,C.C,5,H,12,D.C,8,H,18,B,2.,分子式为,C,4,H,10,O,并能与金属钠反应放出氢气的有机,化合物有（）,A.3,种,B.4,种,C.5,种,D.6,种,B,3.,环己烷有两种空间立体结构：船式环己烷（）,和椅式环己烷（）。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,船式和椅式结构，则二氯环己烷应有同分异构体,（）,A.12,种,B.6,种,C.18,种,D.9,种,解析,船式环己烷和椅式环己烷各有,2,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,代，有,6,种同分异构体，同理椅式环己烷也有,6,种同分,异构体，因此二氯环己烷共有,12,种同分异构体。,A,4.,分子式为,C,6,H,9,Br,的有机物，其结构不可能是（）,A.,含有一个双键的直链有机物,B.,含有两个双键的直链有机物,C.,含有一个双键的环状有机物,D.,含有一个三键的直链有机物,A,实验突破 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,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,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：,被鉴别或被,检验的物质,试剂与方法,现象与结论,饱和烃与,不饱和烃,加入溴水或酸性,KMnO,4,溶液,褪色的是不饱和烃,苯与苯的,同系物,加酸性,KMnO,4,溶液,褪色的是苯的同系物,卤代烃中,卤原子,加碱溶液加热，加稀HNO,3,中和碱，再加硝,酸银,白色沉淀说明是氯代烃，浅黄色沉淀说明是溴代烃，黄色沉淀说明是碘代烃,醇,加入活泼金属钠（应先排除其他酸性基团的影响，如羧基、酚羟基等）；加乙酸、浓H,2,SO,4,共热,有气体放出；有水果香味物质生成,附：根据有机物的官能团进行鉴别,醛,加入银氨溶液或加入新制的氢氧化铜悬浊液,试管底部会出现光亮的银；溶液中出现红色沉淀,羧酸,加紫色石蕊试液；加Na,2,CO,3,溶液,显红色；有无色无味的气体逸出,酯,闻气味；加稀NaOH溶液,有水果香味；检验水解产物,酚类,加FeCl,3,溶液或浓溴水,溶液显紫色或生成白色沉淀,淀粉,碘单质（同时加水,）,变蓝,蛋白质,灼烧,有烧焦羽毛的气味,【,典例导析,】经测定乙醇的化学式是C,2,H,6,O，由于,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。,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,请甲、,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。,（1）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,（用、,表示），理由为,。,乙醇的物质的量（mol）,氢气的体积（L）,0.10,1.12（标准状况）,（2）同学乙分别准确称量4.60 g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H,2,体积,换算成标准状况后都小于1.12 L，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,有少量水造成的，你认为正确吗？,（填,“,正确,”,或,“,不正确,”,）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？,。,（3）同学丙认为实验成功的关键有：装置气密性要,良好，实验开始前准确确定乙醇的量，钠足量，,广口瓶内水必须充满,氢气体积的测算方法正确、,数值准确。其中正确的有,（填序号）。,（4）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,。,（5）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,质的量为,n,mol，那么对钠的物质的量的取值要求必,须是,。,解析,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。（1）,实验数据表明：1 mol C,2,H,6,O与足量的钠反应，产生,11.2 L H,2,，即0.5 mol H,2,，也就是1 mol H。说明1个,C,2,H,6,O分子中只有1个氢原子被Na置换，故结构式为,而不是。,（2）乙同学认为样品中含少量水是错误的，因为,2Na+2H,2,O,2NaOH+H,2,，且等质量的水产生,的氢气比等质量的乙醇多，应大于1.12 L。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,计算在内。（3）同学丙关于实验成功的关键的五,点中，只有是不必要的，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。（4）同,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。（5）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,n,mol，,由化学反应方程式知：2C,2,H,5,OH+2Na,2C,2,H,5,ONa+H,2,，金属钠的物质的量必须大于,n,mol。,答案,（1）,得到乙醇分子中有一个H与其他五个,H不同，从而确定乙醇分子的结构为,（2）不正确,广口瓶与量筒之间玻璃导管中水柱的,体积没计算在内,（3）,（4）所给乙醇样品的密度,（5）大于n mol,迁移应用,1.,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。,可供选用的实验仪器如下图所示。,请回答以下问题：,（,1,）测量氢气体积的正确装置是,（填写,编号）。,（,2,）装置中,A,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,（填写编号）。,A.,防止无水酒精挥发,B.,保证实验装置不漏气,C.,使无水酒精容易滴下,（,3,）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,。,（,4,）已知无水酒精的密度为,0.789 g/cm,3,，移取,2.0,mL,酒精，反应完全后（钠过量），收集,390 mL,气体。,则乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为,，由,此可确定乙醇的结构式为,而不是,。,解析,该实验利用的反应原理是ROH可与Na反应产生,H,2,，以此计算乙醇分子中可被Na取代出的H原子数,从而确定乙醇的结构。据（4）可知C向上排空气法,不可取，能产生390 mL H,2,，D、E排水法均不可取，,并且E中滴定管无此容量，因此只能选B作为测量H,2,体积的装置，整个装置连接为AB。A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,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,积，提高反应速率，使乙醇与钠充分反应。根据,2ROHH,2,知，乙醇分子中能被钠取代出的H原子数,为：,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,水酒精中混有微量甲醇。,答案,（1）B（2）C,（3）增大无水乙醇与钠的接触面积，使之充分反应,2.质子核磁共振谱（NMR）是研究有机物结构的有,力手段之一。,（1）现有分子式均为C,2,H,4,O,2,的两种链