同分異構(gòu)體的考查視角例析

溫海波

視角一：同分異構(gòu)體的判斷

判斷兩種或兩種以上物質(zhì)是否互為同分異構(gòu)體是其重要的考查視角，對(duì)于該視角首先需要理解其定義，即化合物的分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，因此互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)不屬于同一種物質(zhì)。基本的分析思路應(yīng)嚴(yán)格遵從其定義，從分子式入手，拓展到結(jié)構(gòu)分析，應(yīng)從原子或原子團(tuán)的連接順序和空間位置兩方面進(jìn)行。

例1?分析下列選項(xiàng)的各種物質(zhì)，其中互為同分異構(gòu)體的一組是（ ）。

A. 乙醇和乙醚B. 硝基乙烷和氨基乙酸

C. 纖維素和淀粉D. 乙酸酐和乙酸

解析?分析兩種物質(zhì)是否互為同分異構(gòu)體，首先分析其分子式是否相同，若相同再看其結(jié)構(gòu)。A選項(xiàng)中乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C2H5OH，乙醚的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C2H5OC2H5，顯然分子式不同，不為同分異構(gòu)體;B選項(xiàng)中硝基乙烷和氨基乙酸的分子式均為C2H5NO2，兩者結(jié)構(gòu)不同，為不同物質(zhì)，互為同分異構(gòu)體;C選項(xiàng)中的纖維素和淀粉雖然均可以用（C6H10O5）n來表示，但需要注意的是兩者分子式中的n并不確定，本身就為混合物，故不為同分異構(gòu)體;D選項(xiàng)中乙酸酐為CH3COOCOCH3，乙酸為CH3COOH，兩者的分子式不同，故不為同分異構(gòu)體。所以正確的選項(xiàng)為B。

視角二：同分異構(gòu)體數(shù)目計(jì)算

計(jì)算同分異構(gòu)體的數(shù)目是該知識(shí)內(nèi)容最常見的考查視角，其問題分析具有很強(qiáng)的綜合性，需要掌握烷烴同分異構(gòu)體的書寫規(guī)則、烴的一元和二元取代物同分異構(gòu)體的書寫方法、官能團(tuán)的異構(gòu)類型以及烴衍生物的常見類別，并且能夠合理地運(yùn)用邏輯嚴(yán)密的分析方法來加以歸納。

1.以氫原子等效為切入

例2?試計(jì)算分子式為C4H9Cl的同分異構(gòu)體的物質(zhì)種類，若不考慮立體異構(gòu)的情形，共有（ ）。

A. 2種B. 3種C. 4種D. 5種

解析?分子式為C4H9Cl，其分子式符合烷烴的通式，所以可以用H來替換其中的Cl，即可以看作是C4H10。首先分析該種情形的同分異構(gòu)體，有兩種：CH3-CH2-CH2-CH3、（CH3）3-CH;然后分別分析兩種情形的一氯代物，分析可知均有兩種一氯代物，故總數(shù)為2+2=4，即選項(xiàng)C正確。

2.以官能團(tuán)為切入

例3?已知分子式為C5H10O2的有機(jī)物在酸性條件下可以水解為酸和醇兩種物質(zhì)，如果不考慮立體異構(gòu)，則水解形成的酸和醇進(jìn)行重新組合，可以形成酯的種類有（ ）。

A. 15種B. 28種

C. 32種?D. 40種

解析?計(jì)算可知分子式為C5H10O2的物質(zhì)的不飽和度為1，結(jié)合已知條件可知該物質(zhì)為一元酯，計(jì)算時(shí)可以采用分類的方式，即分別計(jì)算水解成的酸和醇的種類，然后將兩者進(jìn)行組合即為總的同分異構(gòu)體的數(shù)目。具體分類見表1。

根據(jù)表1可知符合條件的酸有5種，醇有8種，采用數(shù)學(xué)組合法可知這些酸和醇重新組合后可形成5×8=40種酯，所以正確的選項(xiàng)為D。

視角三：推測(cè)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，同樣適用于同分異構(gòu)體，同分異構(gòu)體的分子式雖然相同，但由于其結(jié)構(gòu)不同，故屬于不同種物質(zhì)，必然具有不同的性質(zhì)，因此根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來推測(cè)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是該內(nèi)容的重要考查視角。在學(xué)習(xí)時(shí)需要對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系加以總結(jié)，尤其是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。

例4?分析下列選項(xiàng)的化合物，其中通過催化加氫不能得到2-甲基戊烷的物質(zhì)是（ ）。

A. CH3CH=C（CH3）CH2CH3

B. CH3CH2CH=CHCH2CH3

C. CH2=C（CH3）CH2CH2CH3

D. CH3CH=CHCH（CH3）CH3

解析?由烯烴的加成原理可知，碳碳雙鍵斷開后會(huì)結(jié)合氫原子，從而生成2-甲基戊烷，因此可以采用倒推的方式來分析形成的雙鍵，進(jìn)而分析所獲得的烯烴。2-甲基戊烷碳鏈的連接結(jié)構(gòu)應(yīng)為CCCCCC，然后根據(jù)加成原理逆推雙鍵形成的位置，即相鄰碳原子各去掉一個(gè)氫原子即可形成雙鍵，分析可知C、D選項(xiàng)中的物質(zhì)通過加氫可得到2-甲基戊烷，故選項(xiàng)A和B正確。

視角四：限定條件下的同分異構(gòu)體辨析同分異構(gòu)現(xiàn)象在有機(jī)化學(xué)中廣泛存在，學(xué)習(xí)同分異構(gòu)體不僅需要掌握其定義、命名方式、計(jì)數(shù)方法，還需要掌握物質(zhì)的性質(zhì)，能夠根據(jù)其結(jié)構(gòu)來判斷其性質(zhì)。因此高考常從條件限定視角來考查學(xué)生對(duì)同分異構(gòu)體的辨析能力，包括限定物質(zhì)結(jié)構(gòu)、限定反應(yīng)類型、限定同分異構(gòu)體數(shù)目等。在平時(shí)學(xué)習(xí)中需要學(xué)生積累有機(jī)物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)化學(xué)性質(zhì)等知識(shí)，掌握限定條件下問題分析的方法。

例5?烷烴在光照條件下可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，下列選項(xiàng)物質(zhì)與氯氣反應(yīng)生成的一氯代烴只有一種的是（ ）。

A. 正丁烷?B. 異丁烷

C. 新戊烷?D. 異戊烷

解析?本題目屬于限定數(shù)目的同分異構(gòu)體辨析題，其核心條件是發(fā)生取代反應(yīng)只生成一種一氯代烴，解題時(shí)需要結(jié)合取代反應(yīng)實(shí)質(zhì)和有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)的等效方法。A選項(xiàng)的正丁烷中有兩種氫原子，因此其一氯代烴有兩種;B選項(xiàng)的異丁烷中有三個(gè)甲基相同，因此有兩種氫原子，對(duì)應(yīng)的其一氯代烴有兩種;C選項(xiàng)新戊烷中有四個(gè)甲基相同，只有一種氫原子，故其一氯代烴只有一種;D選項(xiàng)的異戊烷中左側(cè)的兩個(gè)甲基相同，存在四種氫原子，故其一氯代烴有四種。所以正確的選項(xiàng)為C。

（收稿日期：2019-02-12）