2011年～2015年全國新課標(biāo)Ⅰ卷同分異構(gòu)體考查視角例析

鐘輝生等

一、選擇題

1.單官能團(tuán)位置異構(gòu)型

例1 （2011年第8題）分子式為C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有（不考慮立體異構(gòu)）（ ）。

A.6種 B.7種 C. 8種 D.9種

解析 C5H11Cl相當(dāng)于C5H12中的一個H被一個Cl取代。即C5H12中有多少種等效氫則C5H11Cl就有多少種同分異構(gòu)體。C5H12的等效氫分析如下：

C ①C ②C ③C C

C ④C C⑤C ⑥C ⑦

C CCC ⑧C

答案：C。

例2 （2012年第10題）分子式為C5H12O且可與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣的有機(jī)化合物有（不考慮立體異構(gòu)）（ ）。

A.5種 B.6種 C.7種 D.8種

解析 C5H12O中可與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣的有機(jī)化合物屬于醇類， 相當(dāng)于C5H12中的一個H被-OH取代。由例1分析可知C5H12共有8種等效氫，所以C5H12O符合條件的同分異構(gòu)體有8種。

答案：D。

2.雙官能團(tuán)位置異構(gòu)型

例3 （2013年第12題）分子式為C5H10O2的有機(jī)物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構(gòu)，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有（ ）。

A. 15種 B. 28種 C. 32種 D.40種

解析 C5H10O2的有機(jī)物在酸性條件下可水解為醇和酸組合為：甲醇與丁酸，乙醇與丙酸，丙醇與乙酸，丁醇與甲酸。其中甲醇、乙醇、丙醇、丁醇屬于醇類的同分異構(gòu)體數(shù)目分別為1種、1種、2種、4種，合計8種。而甲酸、乙酸、丙酸、丁酸屬于酸類的同分異構(gòu)體數(shù)目分別為1種、1種、1種、2種，合計5種。這些醇再與酸重新組合可形成酯類為5×8=40種。

答案：D。

3.多官能團(tuán)異構(gòu)型

例4 （2014年第7題）下列化合物中同分異構(gòu)體數(shù)目最少的是（ ）。

A.戊烷 B.戊醇

C.戊烯 D.乙酸乙酯

解析 在碳原子數(shù)相同的條件下，官能團(tuán)類別異構(gòu)越多，該物質(zhì)的同分異構(gòu)體數(shù)目也越多。戊烷僅有碳鏈位置異構(gòu)，而戊醇除碳鏈及官能團(tuán)位置異構(gòu)外，醇還與醚互為類別異構(gòu)。戊烯中烯與環(huán)烷烴互為類別異構(gòu)。乙酸乙酯的類別異構(gòu)有酸類、醇醛類、醚醛類、醇酮類、醚酮類、烯醇類、烯醚類、環(huán)醇類、環(huán)醚類等等。因此同分異構(gòu)體數(shù)目最少的為戊烷，最多的為乙酸乙酯。

答案：A。

二、選做題

1.無條件限制芳香化合物同分異構(gòu)體數(shù)目及特定條件下同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式型

例5 （2011年）（4）B（C7H8O：甲酚）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有 種，其中在核磁共振氫譜中只出現(xiàn)四組峰的有 種；

（5）D（C7H6O2：鄰羥基苯甲醛）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有 種，其中：

①既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生水解反應(yīng)的是 （寫結(jié)構(gòu)簡式）

②能夠與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2的是 （寫結(jié)構(gòu)簡式）

解析 （4）當(dāng)甲苯上的一個H被一個-OH取代，便得到了C7H8O屬于醇或酚的同分異構(gòu)體，當(dāng)在甲苯的C-C鍵中插入一個O原子便得了C7H8O屬于醚的同分異構(gòu)體。甲苯的等效氫分析如下：

④③②CH3 ①

所以C7H8O同分異構(gòu)體中，屬于醇的有1種（①），酚的有3種（②、③、④），醚的1種（苯甲醚），因此符合條件的同分異構(gòu)體共有1+3+1-1=4種。其中對甲基苯酚和苯甲醚的核磁共振氫譜只出現(xiàn)四組峰。

（5）C7H6O2屬于酚醛類的有鄰羥基苯甲醛、對羥基苯甲醛和間羥基苯甲醛三種；屬于酸類的只有苯甲酸一種；屬于酯類的也只有苯酚甲酸酯一種，所以D的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有3+1+1-1=4種。其中既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生水解反應(yīng)的是： OOCH 。能夠與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2的是： COOH 。

答案：（4）4，2 （5）4，① OOCH ② COOH

2.特定條件下芳香化合物同分異構(gòu)體數(shù)目及結(jié)構(gòu)簡式型

例6 （2012年）（6）E（C7H5O2Cl：對氯苯甲酸）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的共有 種，其中核磁共振氫譜有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，且峰面積比為2∶ 2∶ 1的是 OOCH （寫結(jié)構(gòu)簡式）。

解析 C7H5O2Cl符合條件的同分異構(gòu)體分兩類：兩個支鏈（一個酯基和一個氯原子）、三個支鏈（一個醛基、一個酚羥基、一個氯原子）。兩個支鏈的同分異構(gòu)體相當(dāng)于 OOCH 的苯環(huán)上鄰、間、對位上的氫原子被氯原子取代，共3種。三個支鏈的同分異構(gòu)體可以先將兩個取代基（如醛基和氯原子）固定在苯環(huán)上，然后再找等效氫，用另一個取代基去取代氫原子（如-OH）。具體分析如下。

④③②①CHOCl

④③②CHO①Cl

ClCHO①②

所以三個支鏈的同分異構(gòu)體共有4+4+2=10種，總的同分異構(gòu)體數(shù)目為3+10=13種。其中 ClOOCH 核磁共振氫譜峰面積比為2∶ 2∶ 1。

答案：13， ClOOCH

例7 （2013年）（6）

F（ CH3OCHO ）的芳香同分異構(gòu)體中既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)的共有 種，其中核磁共振氫譜為5組峰，且峰面積為2∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1的為 （寫結(jié)構(gòu)簡式）。

解析 F的同分異構(gòu)體分析方法與例6的分析方法極其相似，可分為兩個支鏈和三個支鏈兩類。兩個支鏈的同分異構(gòu)體相當(dāng)于

CH2CHO

苯環(huán)上鄰、間、對位上的氫原子被酚羥基取代，共3種。三個支鏈分別為：一個醛基、一個酚羥基、一個甲基。在苯環(huán)上固定醛基和酚羥基的位置，再用甲基去替代等效氫原子，共10種。所以F的同分異構(gòu)體中符合條件的數(shù)目有10+3=13種。

其中 HOCH2CHO 核磁共振氫譜峰面積為2∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1。

答案：13， HOCH2CHO

3.不限條件下芳香含氮化合物同分異構(gòu)體數(shù)目及特定條件下的結(jié)構(gòu)簡式型

例8 （2014年）（4）F（ H2NCH2CH3 ）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有 種（不考慮立體異構(gòu)），其中核磁共振氫譜中有4組峰，且面積比為6∶ 2∶ 2∶ 1的是 。（寫出其中的一種的結(jié)構(gòu)簡式）

解析 此問為芳香含氮化合物的同分異構(gòu)體書寫，由于氮原子可以形成三個共價鍵，有多種成鍵方式，因此這類物質(zhì)同分異構(gòu)體的書寫難度相當(dāng)大，當(dāng)年該問難倒了絕大部分考生。F的同分異構(gòu)體可分為一個支鏈、兩個支鏈、三個支鏈三類。一個支鏈的同分異構(gòu)體有：

CH2CH2NH2 、

CH2NHCH3 、

NHCH2CH3 、

N（CH3）2 、

CHCH3 NH2 ，共5種。

兩個支鏈又分為三小類：

① CH2CH3

中的鄰、間、對位上的氫原子被-NH2取代；

② CH3

中的鄰、間、對位上的氫原子被-CH2NH2取代；

③ CH3 中的鄰、間、對位上的氫原子被—NHCH3取代，合計3+3+3=9種。

三個支鏈分別為兩個—CH3和一個—NH2，可以在苯環(huán)上固定兩個—CH3，再用-NH2取代二甲苯上的氫原子。鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯上的等效氫數(shù)目分別為2、3、1。所以三個支鏈的同分異構(gòu)體的數(shù)目為2+3+1=6種。即F的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有5+9+6-1=19種。其中

N（CH3）2 、 H2NCH3CH3 、

CH3NH2CH3 三種物質(zhì)的核磁共振氫譜峰面積比為6∶ 2∶ 2∶ 1。

答案：19，

N（CH3）2 、

H2NCH3CH3 、

CH3NH2CH3 三種任寫一種。

4.鏈烴官能團(tuán)位置異構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡式型

例9 （2015年）（5）寫出與A（乙炔）具有相同官能團(tuán)的異戊二烯的所有同分異構(gòu)

（寫結(jié)構(gòu)簡式）。

解析 炔烴與二烯烴互為類別異構(gòu)。本問主要考查碳鏈位置異構(gòu)和三鍵位置異構(gòu)，屬于容易題。

符合條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式有：CH≡C—CH2CH2CH3、CH3—C≡C-CH2CH3、

CH≡C-CH（CH3）2共3種。

總之，從近五年全國高考新課標(biāo)卷Ⅰ來看，選擇題類同分異構(gòu)體屬于中等難度題。而選做題的同分異構(gòu)體試題從2011年～2014年難度逐漸增加，同分異構(gòu)體數(shù)目由4種升至13種最后到了19種。在緊張的理綜考試中要確定19種同分異構(gòu)體多少超出了考生的心理極限。2015年同分異構(gòu)體考點(diǎn)難度垂直下降，僅要求考生寫出異戊二烯屬于炔類的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。

（收稿日期：2015-06-20）