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有机化学备考策略 ■陕西省安康市汉滨高级中学 方 弘 从近年高考化学试题来看, 对有机化学 部分重在考查基本知识和基本技能, 涉 及 考 点全面且主次分明, 在化学概念和原理 中 突 出对同系物、 同分异构体、 结构简式和官能团 的考查; 在元素和化合物中突出对烃的 衍 生 物综合考查; 在化学计算中重点考查通 过 相 关数据的计算来推断并写出有机物的分子式 和结构简式; 在化学实验中则重在考查 重 要 的有机反应条件、 类型和机理。 一、有机化学命题特点 1 . 以结构式和反应流程图为切入口。 有机化学选择题主要是给出有机物的结 构式, 考查考生对相关物质 结 构、 命 名、 官 能 团和反应的熟练程度。非选择题则是以反应 流程图形式考查考生对基础知识的储备和应 用。这种命题方式是符合有机化学学科特点 的, 因为有机物种类多, 合成 路 线 复 杂, 流 程 图将有机物的相互转变关系更明晰、 更 有 效 地反映出来, 结构式对有机物的性质及 相 关 信息亦能直观地显现出来。这种命题方式有 利于考查考生获取并处理信息的能力和逻辑 推理能力。 2 . 以生活素材和新材料为命题源。 取材于生活的命题更能体现出化学的价 值。有机题设计背景贴近于 生 活, 取 材 于 生 活。对考生来说做题也是增长见识的一种机 会, 这也是化学学科要求在内容体系中 应 增 加 S T S E 内容的体现。 3 . 以元认知和信息整合力为考查点。 命制有机化学 试 题 时, 会 将 官 能 团 和 相 关反应等知识点整合起来, 要求考生有 一 定 创新意识和综合运用能力。如从题给信息来 处理一些新问题, 考查信息迁移能力; 从结构 式推其同分异构体, 考查空间想象能力 和 逻 辑推理能力; 从物质结构入手推其分子 式 或 结构简式, 考查逆向思维能 力。这 些 知 识 和 能力需要通过培养和参与才能具备, 是 新 时 期高考选拔人才的一个重要出发点。 二、备考策略 有机化学是化 学 学 科 的 一 个 重 要 分 支, 和其他化学知识有着千丝万缕的联系, 也 有 其独特的一面, 如有机物结构复杂、 有机反应 的形式多样等, 在进行有机化学复习时 可 考 虑以下策略。 1 . 分块复习, 突破知识要点。 复习时要立足考点, 有的放矢, 考点内容 是学习中的重难点, 故在复习时应花一 定 的 时间来逐一突破, 以求全面掌握。 ( 1 ) 从同系物、 同分异构现象入手突破有 机化学概念。 在众多的有机 化 学 概 念 中, 唯 有 同 系 物 和同分异构体具有纲举目张的作用, 在 复 习 同系物时对“ 结构相似” 的理解很重要, 它主 要包括: 官能团种类相同、 官 能 团 数 目 相 同、 官能团与其他原子连接方式相同。在复习同 分异构现象时应注意同分异构的三种 形 式, 即碳链异构、 官能团异构及位置异构。 ( 2 ) 从结构简式、 同分异构体的书写入手 突破有机化学用语。 有机物结构复杂, 组成原子数目多, 排列 方式多样。这些显著特征便是结构简式和同 分异构体确定和书写困难的原因。在复习时 首先要明确分子式和结构简式的差别, 其 次 应掌握常见的取代基名称及写法, 多进行“ 见 名写式” 和“ 见式写名” 的演练, 即可达到高考 的要求。在对同分异构体的复习时要注意两 个顺序: ① 碳 链 异 构—官 能 团 异 构—类 别 异 构; ②主链由长到短—由边到中—由整到散。 另外, 还可以尝试用一些新的方法, 如定位移 动法、 对称换元法等, 这些方法都有利于对有 机化学知识的复习。 ( 3 ) 从官能团入手突破有机化学反应。 官能团是有机 反 应 的 关 键, 抓 住 了 官 能 团便打开了有机化学反应的大门, 本考 点 的 3 知识篇 科学备考与策略 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知
复习宜先熟悉各类物质的官能团的名称及形 式, 如羟基、 醛基、 羧基、 酯基、 硝基、 氨基等。 然后再归纳出相应的化学反应。目前高中化 学要求掌 握 的 有 机 反 应 主 要 有 1 1 种, 即 取 代、 加成、 加聚、 缩聚、 氧化、 还原、 脱水、 酯化、 消去、 水解以及显色反应, 要特别注意同一反 应有可能归于两类反应, 如实验室制乙 烯 的 反应可归为消去反应也可归为脱水反应。另 外, 条件对有机反应有着很重要的作用, 因此 对每类反应的条件要求熟练掌握。 ( 4 ) 从通式入手突破有机化学计算。 一般的考题都是给出分子量确定物质的 分子式或结构式, 这类问题只要熟悉各物质的 通式和数学基本运算就不难了。如烷、 烯、 炔、 苯 的 通 式 分 别 为 C nH 2 n+ 2、 C nH 2 n、 C nH 2 n- 2、 C nH 2 n-6, 所以只 需 要 将 分 子 量 除 以 1 4 看 余 数即可, 烃的衍生物与此相 似。至 于 根 据 有 机反应式进行的化学计算, 我们可以利 用 物 质的量及其相关知识加以解决。 2 . 综合复习, 形成知识网络。 在作好分块复习的同时要将各块内容融 合成有机知识网络, 如可利用烃及烃的 衍 生 物中各代表物为点, 以相互转化的反应为线, 来构建知识网络, 也可以利用各类物质 通 式 间的关系来组建知识网络。通过知识网络可 以从宏观上把握各类物质的相互衍生 关 系, 为制取物质和推断物质提 供 帮 助。总 之, 零 散的知识是不牢固的, 唯有形成强大的 知 识 网 络 才 能 更 加 牢 固 地 掌 握 知 识, 增 强 解 题 能力。 3 . 强化训练, 提高解题能力。 在复习中要通过做一定量具有代表性的 习题, 在解题的过程中培养 能 力。在 强 化 训 练时, 应立足于高考试题特点, 把握好试题的 深度和广度, 结合自身实际对原题做出 恰 当 增删。题量宜精不宜多, 通过 一 定 量 精 选 习 题的强化, 随着解题能力的不断提高, 高考有 机题将不再成为考生的难点。 三、典例点评 例 1 有机物 P 是 一 种 重 要 的 药 物 合 成中间体, 可通过 M 和 N 在浓硫酸作用下合 成, 下列有关说法错误的是( ) 。 A. 有机物 N 的分子式为 C 1 0H 1 4O 2 B . 有机物 M 分子中所有 原 子 可 能 处 于 同一平面 C . M、 N 、 P均能使酸性 K M n O 4 溶液褪色 D. 1 m o l有机物 P最多能与6 m o l氢气 发生加成反应 解析: 由有 机 物 N 的 结 构 简 式 可 知, 其 分子式为 C 1 0H 1 4O 2, 故 A 项正确。与碳碳三 键直接相连的原子处于同一直线, 与双 键 相 连的原子共平面, 单键可以旋转, 则有机物 M 分子中所有原子可能处于同一平面, 故 B 项 正确。M、 N、 P中含有碳碳三键或碳碳双键, 均能使酸性 KM n O 4 溶液褪色, 故 C 项正确。 有机物 P 分子中的 2 个碳碳双键、 1 个碳碳 三键和酮羰基均可与氢气发生加成反 应, 但 酯基中 的 碳 氧 双 键 不 能 和 氢 气 发 生 加 成 反 应, 则1 m o l有机物 P 最多能与 5 m o l氢气 发生加成反应, 故 D 项错误。 答案: D 例 2 米 那 普 仑 ( M i l n a c i p r a n ) 中 间 体 G 是合成抗抑郁药的重要药物之 一, 合 成 路 线如下。 已知: —C N 水解生成—C O OH。 回答下列问题: ( 1 ) 下列说法不正确的是 。 A. 区别 A、 B可用酸性 KM n O 4 溶液 B . 化合物 E 只有1个手性碳原子 C . 化合物 G 的分子式为 C 1 1H 1 1O 2B r D. F →G 的反应类型为加成反应 ( 2 ) G 中的含氧官能团名称为 ; 写出 F的结构简式: 。 ( 3 ) 写出 D→E 的化学方程式: 。 4 知识篇 科学备考与策略 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知
( 4 ) 写出同时符合下列条件的化合物F的同 分异构体的结构简式( 不包括立体异构) : 。 ①能与 N a H C O 3 反应; ②属于苯的三 取 代 物, 有 两 个 相 同 取 代 基, 且不含甲基; ③核磁共振氢 谱 中 有 5 组 峰, 且 峰 面 积 之比为4 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1 。 ( 5 ) 结合题中信息, 写出以甲苯为原料, 合成 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O ?? ?? ?? ?? ?? ?? 的路线( 无机试剂任选) : 。 解析: 苯( A) 在 氯 化 铝 作 用 下 与 一 氯 甲 烷发生取代反应生成甲苯 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C H 3 , 甲苯 与氯气在光 照 条 件 下 发 生 取 代 反 应 生 成 C , 根据 D 的结构简式及 C 的分子式可知, 氯气 在甲基上取代, C 的结构简式为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C l。 根 据 合 成 路 线 可 知 D → E 转 化 过 程 中, O C H 2C l开环后与 D 发生反应生成 E, E在给定条 件 下 转 化 为 F , 结 合 F 的 化 学 式 C 1 1H 1 0O 2, 则 F 的 结 构 简 式 为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O , F 开环与 H B r继续反应生成 G。 ( 1 ) A 为苯, 不能使酸性 KM n O 4 溶液褪 色, 而 B 为 甲 苯, 能 使 酸 性 KM n O 4 溶 液 褪 色, A 项 正 确。化 合 物 E 为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N OH , 分 子中 含 有 2 个 手 性 碳 原 子 ( ?? ?? ?? ?? ?? ?? * C N * OH , 用 “ *” 标出) , B项错误。根据 G 的结构简式可 知其分子式是 C 1 1H 1 1O 2B r , C 项正确。F→G 是 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O 开环与 H B r发生取代反应生成 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? OH B r , D 项错误。 ( 2 ) G 中的含氧官能团名称为羧基; 根据 分析可知, F的结构简式为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O 。 ( 3 ) D 为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N , E 为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N OH , 在 D→E 转化过程中, D 与 O C H 2C l 发 生反应生成 E, 化学方 程 式 为 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N + O C H 2C l 一定条件 → ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N OH +H C l 。 ( 4 ) 与 F 互 为 同 分 异 构 体, 分 子 式 为 C 1 1H 1 0O 2, 能 与 N a H C O 3 反 应, 说 明 含 有 羧 基; 属于苯的三取代物, 有两个相同取代基, 且 不含甲基, 从分子式上可知分子中含7个不饱 和度, 苯环中含4个不饱和度, —C O O H 中含1 个不饱和度, 剩余4个C中有2个不饱和度, 应 该为2个 —C H C H 2 ?? ?? 。则 其 结 构 简 式 可 以 是 ( —C O OH 的 位 置 用 数 字 标 出 ) : ?? ?? ?? ?? ?? ?? 1 1 1 1 C H C H 2 ?? ?? C H C H 2 ?? ?? 、 ?? ?? ?? ?? ?? ?? 1 C H C H 2 ?? ?? 2 3 2 C H C H 2 ?? ?? 、 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C H C H 2 ?? ?? C H C H 2 ?? ?? 1 2 2 1 , 共6种; 核磁共振氢谱中 有5组峰, 且峰面积之比为4 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1 , 说明对 称 性 好, 结 构 简 式 有 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C H C H 2 ?? ?? C O O H C H C H 2 ?? ?? 、 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C O O H C H C H 2 ?? ?? C H C H 2 ?? ?? 。 ( 5 ) 要 想 合 成 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O ?? ?? ?? ?? ?? ?? 可 采 取 5 知识篇 科学备考与策略 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知
逆推的方法: 答案: ( 1 ) B 、 D ( 2 ) 羧基 ?? ?? ?? ?? ?? ?? O ?? ?? O ( 3 ) ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N + O C H 2 C l 一定条件 → ?? ?? ?? ?? ?? ?? C N OH +H C l ( 4 ) ?? ?? ?? ?? ?? ?? C H C H 2 ?? ?? C OOH C H C H 2 ?? ?? 、 ?? ?? ?? ?? ?? ?? C OOH C H C H 2 ?? ?? C H C H 2 ?? ?? ( 5 ) 四、考题前瞻 1 . 关 于 有 机 化 合 物 , 下 列 说法不正确的是( ) 。 A. 该物质中含有4种官能团 B . 该物质中含有1个手性碳原子 C . 该物质可以发生消去、 氧化、 加成等反应 D. 1 m o l该 物 质 与 足 量 N a OH 溶 液 反 应, 最多可消耗3 m o l N a OH 2 . 药物替卡格雷可用于降低急性冠脉综 合征( A C S ) 患者的血栓性心血管事件的发生 率。H 是合成替卡格雷的重要中间体, 其合 成路线如下。 已 知: ① R 1X ①N a C N / N a 2C O 3 ②H 2 S O 4 →R 1C O OH ( X=—C l或—B r ) ②R 2O O C C H 2C O O R 2 H 2N S ?? ?? NH 2 C 2H 5O N a / C 2H 5OH → HN N ?? ?? S N a O ?? ?? O ?? ?? ( R 2=—C H 2 或—C H 2C H 3) 回答下列问题: ( 1 ) A 的化学名称为 。 ( 2 ) B →C的化学方程式为 。 ( 3 ) D 的 结 构 简 式 为 , E→F 的 反 应 类型为 。 ( 4 ) 试剂 X 为一溴代物, 则 X 的结构简 式为 。 ( 5 ) 试剂 Y 中含氧官能团的名称为 , Y 中手性碳的个数为 。 ( 6 ) 为了探究 C→D 的反应机理, 某同学 查阅资料发现: C→D 分两步, 第一步发生取 代反应, 机 理 类 似 酯 的 水 解 反 应, 得 到 链 状 M; 第 二 步 M 成 环 得 到 D, M 的 结 构 简 式 为 。 答案: 1 . D 2 . ( 1 ) 2 - 氯乙酸 ( 2 ) HO O C C H 2C O OH+2 C 2H 5OH H + → C 2H 5O O C C H 2C O O C 2H 5+ 2 H 2O ( 3 )HN N ?? ?? S N a O ?? ?? O ?? ?? 取代反应 ( 4 ) C H 3C H 2C H 2B r ( 5 ) 醚键和( 醇) 羟基 4 ( 6 ) C 2H 5O O ?? ?? O ?? ?? NH S ?? ?? NH 2 ( 责任编辑 谢启刚) 6 知识篇 科学备考与策略 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知
■广东省佛山市高明区教师发展中心 雷范军 烷烃是组成和结构上最基础的有机物, 是产生其他衍生物的碳骨架基础, 承载 了 有 机物母体和碳骨架基础两个属性。有机物的 通性源于其分子中官能团之外的烃基, 排 除 碳碳双键、 碳碳三键和苯基的影响, 实际上主 要体现的是烷烃的性质。因 此, 我 们 需 要 基 于烷烃 认 识 有 机 物 在 生 产 生 活 中 的 广 泛 应 用、 组成、 结构、 通性和有机反应的特点。 一、目标导航 1 . 通过感受生活中常用的 烷 烃 燃 料( 甲 烷、 丙烷、 丁烷、 煤油等) 的重 要 作 用, 认 识 有 机化合物中碳原子的成键特点和烷烃的结构 与组成, 加深与烷烃相关的有机物通性 的 认 识, 增强合理利用化学品的意识。 2 . 从化学角度分析生活中使用其他含烷 烃的物质( 如凡士林、 石蜡等) 的一些现象, 根 据甲烷的性质及生活常识推测烷烃可能具有 的物理性质和化学性质, 建立烷烃性质 与 用 途的关联, 促进知识融会贯通、 学以致用。 3 . 通过实际用途( 燃料、 石油化工和天然 气化 工 原 料) 和 实 验 探 究 烷 烃 的 氧 化 反 应 ( 燃烧) 、 取代反应( 卤代) 和分解反应( 热裂) , 提升考生对烷烃与烯烃、 芳香烃及烃的 衍 生 物结构与性质的学科理解水平, 初步形 成 基 于物质类别对物质性质进行预测和检验的认 知模型。 4 . 从有机物通性的视角分析解决一些情 境化问题( 聚乙烯、 聚丙烯等合成材料为何会 老化, 全氟代有机物为何抗老化, 废塑料何以 能够制油) , 构建完整认识有机物性质的视角, 认识烷烃在有机物知识体系中的重要意义。 二、重点梳理 1 . 烷烃的分子结构与组成( 见表1 ) 。 表1 名称 结构简式 C的杂 化方式 共价键的类型 分子式 甲烷 C H 4 s p 3 C —H σ键 C H 4 乙烷 C H 3 C H 3 s p 3 C —H σ键 C —C σ键 C 2H 6 丙烷 C H 3 C H 2 C H 3 s p 3 C —H σ键 C —C σ键 C 3H 8 正丁烷 C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 s p 3 C —H σ键 C -C σ键 C 4H 1 0 正戊烷 C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 s p 3 C —H σ键 C —C σ键 C 5H 1 2 正烷烃 C H 3( C H 2) n- 2 C H 3 s p 3 C —H σ键 C —C σ键 C nH 2 n+ 2 研究发现, 无论是直链烷烃还是支链烷 烃, 它们的结构与甲烷相似, 所含共价键全部 是单键。进一步研究证明, 烷 烃 分 子 中 的 碳 原子都采取 s p 3 杂 化, 以 伸 向 四 面 体 四 个 顶 点方向的s p 3 杂化轨道与氢原子或其他碳原 子结合, 形成 C —H 或 C —C σ键。链状烷烃 的组成通式为 C nH 2 n+2( n≥ 1 ) , 结构相似、 分 子组成上相差一个或若干个 C H 2 原 子 团 的 烷烃, 互称为同系物。 2 . 烷烃的物理通性及其与组成的关系。 图1 ( 1 ) 根据图 1 中烷烃所含碳原子数 与 沸 7 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知
点变化曲线预测, 丁烷为什么能作打火 机 的 理想充入气体? 因为沸点太 低 了 不 行, 难 以 液化, 沸点太高了也不行, 不易气化。丁烷的 沸点为- 0 . 5 ℃, 常温下加压易液化, 减压后 又迅速气化, 因此丁烷是打火机的理想 填 充 气体。 ( 2 ) 烷烃的沸点与碳原子数之间存 在 什 么样的变化规律? 结合曲线 图 分 析, 碳 原 子 数越多, 烷烃的相对分子质量越大, 范德华力 越大, 沸点越高。 ( 3 ) 烷烃还有哪些物理 性 质 呢? 随 着 碳 原子的增加, 烷烃的物理性质有什么样 的 变 化规律? 烷烃的组成有什么特点? 与烷烃的 物理性质之间有什么关系? 烷烃的物理性质 既具有密度小、 溶解性能较好等相似性, 又随 碳原子数增大呈现出递变的规律( 见表2 ) 。 表2 物理性质 变化规律 状态 烷烃常温下存在的状态由气态逐渐过渡 到液态、 固态。当碳原子数小于或等于4 时, 烷烃在常温下呈气态 溶解性 都难溶于水, 易溶于有机溶剂 熔、 沸点 随碳原子数的增加, 熔、 沸点逐渐升高, 同 种烷烃的不同异构体中, 支链越多, 熔、 沸 点越低 密度 随碳原子数的增加, 密度逐渐增 大, 但 比 水的小 3 . 烷烃的化学性质。 烷烃分子中, C —C键和 C —H 键中的σ 键比较牢固, 需要吸收较高能量才能断裂; C 与 H 的电负性差异较小, σ 键电子不易偏向 某一原子, 分子中电子分布较均匀, 对亲核或 亲电试剂均无特殊亲和力。与烯烃、 炔烃、 芳 香烃及烃的衍生物相比, 烷烃较为稳定, 化学 性质相对贫乏。 ( 1 ) 与酸性 KM n O 4 溶液、 溴的四氯化碳 溶液、 强酸溶液、 强碱溶液不能反应。 ( 2 ) 氧化反应— — —可燃性。 C nH 2 n+ 2+ 3 n+ 1 2 O 2 点燃 → n C O 2+( n+ 1 ) H 2O 断裂 C —H 键、 C —C 键和 O O ?? ?? 键, 形 成 C O ?? ?? 键和 H—O 键。 烷烃都具有可 燃 性, 这 一 性 质 决 定 了 烷 烃在生活、 生产中的重要用途, 常用作燃料。 ( 3 ) 特征反应— — —取代反应。 甲烷与氯气的反应中, 断 裂 C —H 键 和 C l —C l键, 形成 C —C l键和 H—C l键。其他 的烷烃物质也可以在光照或高温下与 氯 气、 液溴等卤素单质发生取代反应。 C H 3C H 3+C l 2 光照 →C H 3C H 2C l +H C l ( 4 ) 裂化反应、 裂解反应。 C 8H 1 8( 辛 烷) 高温、 高压 催化剂 →C 4H 1 0 ( 丁 烷) + C 4H 8( 丁烯) C 4H 1 0( 丁 烷 ) 高温、 高压 催化剂 →C 2H 6 ( 乙 烷 ) + C 2H 4( 乙烯) 烷烃受热时, 会 分 解 产 生 含 碳 原 子 数 较 少的烷 烃 和 烯 烃。 石 化 工 业 中 的 裂 化 和 裂 解, 资源再生中的废塑料制油等过程, 都利用 了与烷基性质相关的有机物在高温下发生分 解的通性。 烷烃这一类物质, 在结构上存在相似性, 也就决定了它们在化学性质上的相似性。从 典型代表物的性质入手, 通过分析物质 的 结 构来推测、 学习同一类别物质的性质, 这是我 们学习有机化学的一种重要方法。 三、方法指导 1 . 烷烃知识的结构化。 2 . 适当 拓 展 延 伸 与 烷 烃 相 关 的 有 机 物 通性。 塑料、 橡胶、 合成纤维等有机材料应用非 常广泛, 但普遍存在由热老化、 机械老化、 化学 老化等所导致的耐久性不足问题。其中的化 学老化, 一方面源于考生较为熟悉的官能团, 8 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2 0 2 4年2月 全科互知