同分异构体的考查视角例析

温海波

视角一：同分异构体的判断

判断两种或两种以上物质是否互为同分异构体是其重要的考查视角，对于该视角首先需要理解其定义，即化合物的分子式相同，但结构不同，因此互为同分异构体的物质不属于同一种物质。基本的分析思路应严格遵从其定义，从分子式入手，拓展到结构分析，应从原子或原子团的连接顺序和空间位置两方面进行。

例1 分析下列选项的各种物质，其中互为同分异构体的一组是（ ）。

A. 乙醇和乙醚B. 硝基乙烷和氨基乙酸

C. 纤维素和淀粉D. 乙酸酐和乙酸

解析 分析两种物质是否互为同分异构体，首先分析其分子式是否相同，若相同再看其结构。A选项中乙醇的结构简式为C2H5OH，乙醚的结构简式为C2H5OC2H5，显然分子式不同，不为同分异构体;B选项中硝基乙烷和氨基乙酸的分子式均为C2H5NO2，两者结构不同，为不同物质，互为同分异构体;C选项中的纤维素和淀粉虽然均可以用（C6H10O5）n来表示，但需要注意的是两者分子式中的n并不确定，本身就为混合物，故不为同分异构体;D选项中乙酸酐为CH3COOCOCH3，乙酸为CH3COOH，两者的分子式不同，故不为同分异构体。所以正确的选项为B。

视角二：同分异构体数目计算

计算同分异构体的数目是该知识内容最常见的考查视角，其问题分析具有很强的综合性，需要掌握烷烃同分异构体的书写规则、烃的一元和二元取代物同分异构体的书写方法、官能团的异构类型以及烃衍生物的常见类别，并且能够合理地运用逻辑严密的分析方法来加以归纳。

1.以氢原子等效为切入

例2 试计算分子式为C4H9Cl的同分异构体的物质种类，若不考虑立体异构的情形，共有（ ）。

A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种

解析 分子式为C4H9Cl，其分子式符合烷烃的通式，所以可以用H来替换其中的Cl，即可以看作是C4H10。首先分析该种情形的同分异构体，有两种：CH3-CH2-CH2-CH3、（CH3）3-CH;然后分别分析两种情形的一氯代物，分析可知均有两种一氯代物，故总数为2+2=4，即选项C正确。

2.以官能团为切入

例3 已知分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可以水解为酸和醇两种物质，如果不考虑立体异构，则水解形成的酸和醇进行重新组合，可以形成酯的种类有（ ）。

A. 15种B. 28种

C. 32种 D. 40种

解析 计算可知分子式为C5H10O2的物质的不饱和度为1，结合已知条件可知该物质为一元酯，计算时可以采用分类的方式，即分别计算水解成的酸和醇的种类，然后将两者进行组合即为总的同分异构体的数目。具体分类见表1。

根据表1可知符合条件的酸有5种，醇有8种，采用数学组合法可知这些酸和醇重新组合后可形成5×8=40种酯，所以正确的选项为D。

视角三：推测同分异构体的结构简式

结构决定性质，同样适用于同分异构体，同分异构体的分子式虽然相同，但由于其结构不同，故属于不同种物质，必然具有不同的性质，因此根据物质的性质来推测其结构简式是该内容的重要考查视角。在学习时需要对物质的结构和性质的联系加以总结，尤其是有机化学反应。

例4 分析下列选项的化合物，其中通过催化加氢不能得到2-甲基戊烷的物质是（ ）。

A. CH3CH=C（CH3）CH2CH3

B. CH3CH2CH=CHCH2CH3

C. CH2=C（CH3）CH2CH2CH3

D. CH3CH=CHCH（CH3）CH3

解析 由烯烃的加成原理可知，碳碳双键断开后会结合氢原子，从而生成2-甲基戊烷，因此可以采用倒推的方式来分析形成的双键，进而分析所获得的烯烃。2-甲基戊烷碳链的连接结构应为CCCCCC，然后根据加成原理逆推双键形成的位置，即相邻碳原子各去掉一个氢原子即可形成双键，分析可知C、D选项中的物质通过加氢可得到2-甲基戊烷，故选项A和B正确。

视角四：限定条件下的同分异构体辨析同分异构现象在有机化学中广泛存在，学习同分异构体不仅需要掌握其定义、命名方式、计数方法，还需要掌握物质的性质，能够根据其结构来判断其性质。因此高考常从条件限定视角来考查学生对同分异构体的辨析能力，包括限定物质结构、限定反应类型、限定同分异构体数目等。在平时学习中需要学生积累有机物的物质结构以及相关化学性质等知识，掌握限定条件下问题分析的方法。

例5 烷烃在光照条件下可以与氯气发生取代反应，下列选项物质与氯气反应生成的一氯代烃只有一种的是（ ）。

A. 正丁烷 B. 异丁烷

C. 新戊烷 D. 异戊烷

解析 本题目属于限定数目的同分异构体辨析题，其核心条件是发生取代反应只生成一种一氯代烃，解题时需要结合取代反应实质和有机化学结构的等效方法。A选项的正丁烷中有两种氢原子，因此其一氯代烃有两种;B选项的异丁烷中有三个甲基相同，因此有两种氢原子，对应的其一氯代烃有两种;C选项新戊烷中有四个甲基相同，只有一种氢原子，故其一氯代烴只有一种;D选项的异戊烷中左侧的两个甲基相同，存在四种氢原子，故其一氯代烃有四种。所以正确的选项为C。

（收稿日期：2019-02-12）