高三化学一轮复习 同分异构体 课件

实验式分子式结构式

一、研究有机物的一般步骤和方法1、有机物的分离和提纯（1）物理方法①蒸馏和重结晶

②萃取与分液（2）化学方法混合物试剂分离方法主要仪器甲烷(乙烯)溴水洗气洗气瓶苯(乙苯)酸性高锰酸钾溶液、NaOH溶液分液分液漏斗乙醇(水)CaO蒸馏蒸馏烧瓶、冷凝管溴乙烷(乙醇)水分液分液漏斗醇(酸)NaOH溶液蒸馏蒸馏烧瓶、冷凝管硝基苯(NO2)NaOH溶液分液分液漏斗苯(苯酚)NaOH溶液分液分液漏斗酯(酸)饱和Na2CO3溶液分液分液漏斗(2022·山东卷)已知苯胺(液体)、苯甲酸(固体)微溶于水，苯胺盐酸盐易溶于水。实验室初步分离甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列说法正确的是(

)

A.苯胺既可与盐酸也可与NaOH溶液反应B.由①、③分别获取相应粗品时可采用相同的操作方法C.苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得D.①、②、③均为两相混合体系C有机物（纯净）确定分子式？首先要确定有机物中含有哪些元素如何利用实验的方法确定有机物中C、H、O各元素的质量分数？李比希法现代元素分析法2、元素定量分析确定实验式（最简式）（1）“李比希元素分析法”的原理：问题：1、CuO的作用是什么？F的作用是什么？2、要测出有机物的最简式需要知道哪些数据？3、这套装置能否测定mg某种氨基酸CxHyOzNp的最简式？如果不能，需要如何改进？（2）现代元素分析法练习：实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%、含氢20%，求该化合物的实验式。∵n(C)：n(H)＝80／12：20／1＝1：3∴

该化合物的实验式：CH3可直接测出有机物中各元素原子的质量分数特别提醒：(1)某些特殊组成的最简式,在不知化合物的相对分子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。例如：最简式为CH3的烃，其分子式可表示为(CH3)n当n=2时,氢原子已达饱和,故其分子式为C2H6。(2)若最简式中的氢原子已达饱和,则最简式即为分子式。例如：实验式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3等有机物，其实验式即为分子式。3、测定相对分子质量思考：确定相对分子质量的方法有哪些？（1）M=m/n（2）M1=DM2(D为相对密度)（3）M=22.4L/mol·ρg/L=22.4ρg/mol(标况下气体)（4）质谱法确定分子式乙醇的质谱图质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。结构式（确定有机物的官能团）分子式计算不饱和度推测可能的官能团写出可能的同分异构体利用官能团的特征性质，通过化学实验确定。当化合物结构比较复杂时，常常需要采取一些物理方法。如：质谱、红外光谱、核磁共振谱等。4、分子结构的确定②核磁共振氢谱氢原子种类不同（所处的化学环境不同）特征峰也不同①红外光谱作用：获得分子中含有何种化学键或官能团的信息作用：测定有机物分子中等效氢原子的类型和数目利用特征反应鉴定出官能团，再进一步确认分子结构（2）物理方法：（1）化学方法：③X射线衍射谱结构的有关数据，包括键长、键角等分子结构信息。红外光谱(IR)获得分子中所含有的化学键或官能团的信息如下图所示是未知物A（化学式为C2H6O）的红外光谱图，从图中可以找到C—O、C—H和O—H的吸收峰，因此，可以初步推测该未知物A是含有羟基官能团的化合物，结构可表示为

。C2H5OH练习：化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为136，分子式为C8H8O2。A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1∶2∶2∶3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图。请写出A的结构简式：作用：测定有机物中H原子的种类和数目信号个数信号强度之比峰面积吸收峰数目＝氢原子类型(等效氢种类)不同吸收峰的面积之比(强度之比)＝不同氢原子的个数之比核磁共振氢谱（H’—NMR）1、烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢；A的结构简式为

。高考链接2、有机物的所有同分异构体在下列—种表征仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是_____(填标号)。a．质谱仪

b．红外光谱仪c．元素分析仪d．核磁共振仪c二.同分异构现象、同分异构体有机物和无机物均存在同分异构现象碳架异构体位置异构体官能团异构体互变异构体构型异构体构象异构体构造异构体

同分异构体立体异构体

顺反异构（几何异构）对映异构（旋光异构）因分子中原子的连结次序不同或者键合性质不同而引起的异构。碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体;如:位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体;如:官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体;如:互变异构体:因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体由双键引起的顺反异构由环引起的顺反异构顺反异构

对映异构体enantiomerism常见官能团的类别异构：通式类别CnH2n(n≥3)烯烃和环烷烃CnH2n－2(n≥3)二烯烃和炔烃CnH2n＋2O(n≥2)饱和一元醇和饱和一元醚CnH2nO(n≥2)饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮CnH2nO2(n≥2)饱和一元羧酸、饱和一元醇酯CnH2n＋1O2N(n≥2)氨基酸、硝基化合物和亚硝酸酯CnH2n－6O(n≥7)酚、芳香醇和芳香醚C6H12O6葡萄糖和果糖C11H22O11蔗糖和麦芽糖三．同分异构体的书写方法三．同分异构体的书写方法1、烷烃：

——减碳增链法分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16种数11123592、烯烃、炔烃——插入法3、卤代烃、醇、醛、羧酸——取代法（等效氢法）首先，去掉官能团后按烷烃同分异构体的书写方法写出剩余碳的碳链异构。（1）插入法：根据碳链的对称性，将官能团插入碳链中，最后用氢原子补足碳的四个价键。（2）取代法：将官能团取代碳链上的氢原子。4、酯、醚分碳法(碳链较长)；插入法(碳链短或含苯环)原则：先碳链异构，再位置异构，后官能团异构练习1、（1）书写C5H10属于烯烃类的同分异构体（2）书写C5H12O的同分异构体（3）书写C5H10O属于醛类的同分异构体（4）书写C5H10O2属于羧酸类的同分异构体书写C5H10O2属于酯类的同分异构体(8+6种)(4种)(5种)(4种)(9种)1、等效氢法：是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：

①同一碳原子上的氢原子等效；②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。练习2、下列有机物中一氯代物的同分异体的数目。CH3-CH2-CH-CH3CH34种3种【追问】上述有机物中二氯代物的同分异体数目分别为。定一移一法10、15种四．同分异构体数目的判断方法2、替代法（换元法）：

如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)。练习4、有机物（）二氯代物的同分异体有15种，则八氯代物有

种。153、记忆法：

①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构体；

②乙烷、丙烷；乙烯、丙烯；乙炔、丙炔均无同类别同分异构体；③常见的烷烃同分异构体数分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16种数1112359④苯环上多元取代化合物种类的判断

A.有二种基团:同分异构体数目是

种B.有三种基团:若为-X、-X、-X，同分异构体数目是

种;

若为-X、-X、-Y，同分异构体数目是

种;

若为-X、-Y、-Z，同分异构体数目是

种。31063C.苯环4个取代基：①XXXX

②XXXY4、基元法：烃基-CH3-C2H5-C3H7-C4H9-C5H11种数11248（3）符合C3H7COOC4H9的酯共有几种？（1）C4H10O中属于醇类的同分异构体（2）分子式为C5H10O2属于羧酸的同分异构体（4种）练习3、不用写出结构简式，试说出下列符合条件的同分异构体的种数（4种）（8种）（1）（2022·天津卷）异丁酸(A)结构式

，用系统命名法对A命名：___________；在异丁酸的同分异构体中，属于酯类的化合物数目为___________，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：________________。2−甲基丙酸HCOOCH2CH2CH34练习4（2）（2023·全国甲卷）B的分子式为C7H6ClNO2（结构简式见右图），具有相同官能团的B的芳香同分异构体还有_______种(不考虑立体异构，填标号)。a．10

b．12

c．14

d．16其中，核磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积比为2：2：1：1的同分异构体结构简式为_______。16（3）（2023·全国乙卷）D为()，在D的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种；①能发生银镜反应；②遇FeCl3溶液显紫色；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为_______。13（4）（2023·新课标卷）在B（右图）的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种(不考虑立体异构)；

①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3：3：3：2：2：1的同分异构体的结构简式为_______________________。9四、有限制条件的同分异构体的书写方法：第一步:求出分子式，找出不饱和度；第二步:审限制，定基团；第三步:做减法（先减不饱和度，再减组成）；巧组合（一般先写对位）。1、不饱和度的计算从有机物结构计算：从有机物分子式计算：

CxHyOm(NH)n【注】氧元素“视而不见”；卤素换成氢；每一个氮夺了一个氢之后隐藏。Ω=x+1-y2Ω=双键数+三键数×2+单键环数+…【注】苯环算4个小窍门4有-NO2贡献一个不饱和度5立体多面体不饱和度=面数-1Ω=双键数+叁键数x2+环数+苯环数×4小结1Cl-原子换成H再计算2O原子划掉再计算3有N划掉NH计算每划掉1N再划掉1个HC4H7Cl→C4H8C4H8O2→C4H8每插入一个N,则多出一个H多面体压扁可以看做N-1个环6剪切法：剪断所有的环，每次+1✖✖✖金刚烷Ω=3有机分子的官能团使溴水、高锰酸钾溶液褪色与Na2CO3反应放出CO2

能与金属钠反应产生H2能与NaOH溶液反应能发生银镜反应(或Cu(OH)2)

与FeCl3发生显色反应能发生水解反应含-COOH含-OH或-COOH含酚-OH或-COOH或-COOR或-X含-CHO(包括HCOOR)含酚-OH含-COOR或–X或-CONH2或或-CHO注意根据定量关系求官能团数目2、常见的限制条件有机物的特征性质水解产物与FeCl3发生显色反应OOC–官能团或结构特征

一氯代物只有1种分子结构呈中心对称

二取代苯苯环上含2个侧链核磁共振氢谱峰面积之比为1:2:3:4:6:9……含有手性碳原子

苯环上只有1种不同环境的H2个相同的取代基且在苯环的对位上；3个相同取代基处在“均”位上，4个取代基对称分布

苯环上有2种不同环境的H常见结构特征限制性条件：连四个不同原子或原子团的碳【Ⅱ卷主观题】有机综合推断题中出现，主要是两种形式：（1）给出符合特定条件的同分异构体的种类数；（2）写出符合特定条件的同分异构体的结构简式。

*2024年所有省份的高考卷中有关同分异构体主要考查出现频次100%。考点考向高考有关同分异构体考查题型[2023•全国乙卷题改编]在化合物D(C8H8O2)的同分异构体中,同时满足下列条件的共有

种。①能发生银镜反应;

②能与NaOH溶液反应;③属于芳香化合物。其中,核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为

。

-CH2-CHOHO-17

①能与新制氢氧化铜溶液反应可能零件有序拼接成品计算不饱和度依据限定条件，(不饱和度、特殊结构、化合物性质等信息）推断原子、基团等“核心零件”，再依据分子式分析剩余的碳原子等的个数。首先摘除“核心零件等碎片”，有序构建碳骨架；再按照思维的有序性组装“核心零件等碎片完成书写。依据分子式或结构式计算不饱和度Ω，以及C、O、N原子的个数。思维建模展示样品往往是对称性比较好的结构2022·湖南卷节选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_______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_______5

（2023·湖南卷）(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____种；4（2022∙全国乙卷36题节选）（7）在E（）的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为

种。a)含有一个苯环和三个甲基；b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；c)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氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为：10[2023•辽宁重点高中协作校三模]有机物M是有机H()的同分异构体,M具有以下结构和性质:ⅰ.含有

结构且苯环上有4种不同化学环境的氢原子;ⅱ.苯环上有三个取代基,其中两个是酚羟基;ⅲ.与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2。则M的可能结构最多有

种(不考虑立体异构)。M的核磁共振氢谱最少有

组峰,其结构简式为：7

20

（2022·北京卷）羧酸B（C4H8O2）无支链，B的名称为___________；B的一种同分异构体中只有一种环境氢，其结构简式为

丁酸（2022·辽宁卷）I的结构简式为右图

，化合物I的同分异构体满足以下条件的有___________种(不考虑立体异构)；i．含苯环且苯环上只有一个取代基

ii．红外光谱无醚键吸收峰；其中，苯环侧链有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的结构简式为___________(任写一种)。12种C（2023·辽宁卷）F（

）（

（

）的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键

的共有_______种。3（2021·全国甲卷）化合物B(右图）的同分异构体中能同时满足下列条件的有_______(填标号)。a.含苯环的醛、酮;b.不含过氧键(-O-O-);c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1A．2个B．3个C．4个D．5个（2022·湖北卷）化合物F（看右图）若只考虑氟的位置异构，则化合物F的同分异构体有___________种。5（2022·全国甲卷）化合物X是C（）的同分异构体，可发生银镜反应，与酸性