2016高考全国卷Ⅰ有机化学选考模块试题评析及复习策略

2016-04-01 07:14江苏
教学考试(高考化学) 2016年6期
关键词:简式同分异构官能团

江苏 尤 娟

2016高考全国卷Ⅰ有机化学选考模块试题评析及复习策略

江苏 尤 娟

2016年全国高考理综卷Ⅰ第38题是考查有机化学选修模块,题型传统,但考查角度灵活,重在考查学生对化学反应机理的掌握。本文仅对该题做一点评,并根据近三年理综卷Ⅰ第38题的对照分析,提出有机化学选修模块的高考复习策略。

一、2016年全国高考理综卷Ⅰ第38题试题分析

[题目]秸秆(含多糖物质)的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线:

回答下列问题:

(1)下列关于糖类的说法正确的是_________。(填标号)

a.糖类都有甜味,具有CnH2mOm的通式

b.麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖

c.用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全

d.淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物

(2)B生成C的反应类型为________。

(3)D中官能团名称为________,D生成E的反应类型为________。

(4)F的化学名称是________,由F生成G的化学方程式为__________________________________________________。

(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体,0.5mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44g CO2,W共有________种(不含立体结构),其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为_____________________。

(6)参照上述合成路线,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选),设计制备对二苯二甲酸的合成路线:___________________________________________________。

[解题思路]本题以秸秆的催化产物(顺,顺)-2,4-己二烯二酸为起始反应物,分别合成聚酯类高分子化合物:G和PET。可从起始物依次向目标产物推进,“顺藤摸瓜”确定中间产物和最终产物。

[题目解析]

1.由(顺,顺)-2,4-己二烯二酸合成聚酯G的分析

(1)关于糖类的知识考查从以下这些方面:

a.甜味与通式

一般的糖具有甜味,但像多糖纤维素和淀粉没有甜味;糖类俗称碳水化合物,一般糖类可以用通式CnH2mOm表示,但也有例外如鼠李糖(C6H12O5)。

b.糖类的重要化学性质——水解反应

麦芽糖水解产物只有葡萄糖,蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖,且两者为同分异构体,淀粉和纤维素水解的最终产物都是葡萄糖。

c.淀粉水解情况的判断

淀粉水解是否完全——应该检测是否有淀粉剩余,用试剂碘水即可,而不应该用银镜反应。

淀粉水解是否发生——应该检测是否有葡萄糖生成,用试剂银氨溶液即可。

淀粉是否发生部分水解——应该同时检测淀粉和葡萄糖。

d.多糖是天然高分子

淀粉、纤维素都属于天然高分子化合物

(2)由(顺,顺)-2,4-己二烯二酸与H2发生加成反应得产物F为,对其进行命名,其化学名称为己二酸。由与1,4-丁二醇在催化剂条件下合成聚酯G的化学方程式,根据酯化反应的原理“酸脱羟基,醇脱氢”和有机高分子的写法,不难写出其方程式:

2.由(顺,顺)-2,4-己二烯二酸合成PET的分析

(1)由(顺,顺)-2,4-己二烯二酸得到(反,反)-2,4-己二烯二酸,在酸性、加热条件下与CH3OH反应得到产物C(C8H10O4),这是典型的酯化反应,二元酸与CH3OH酯化反应后的产物为,所以B生成C的反应类型为酯化反应或取代反应。

(3)同分异构体现象

在找出12种同分异构的基础上,要继续找出其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式,由于氢的种类只有3种,要求结构上比较对称,不难找到它应该是。

(4)设计有机合成路线

参照题给合成路线,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选),设计制备对二苯二甲酸的合成路线。这是典型的告之反应原料和目标产物的有机合成,一般我们最常用的解决方法是“逆合成法”,即从目标产物结构入手,分析可能的中间产物,一步步一环环向原料靠拢。要解决问题首先要准确从有机物名称推出其结构简式,信息可以从题目所给合成线路图中获得,该题再一次考查有机物名称这一知识点。

突破一:有机物名称→有机物结构简式

从目标产物分析,苯环的引入是解决问题的关键,这是考生已有知识中不具备的,只能从题给的信息中去找,充分体现了对学生发现问题、获取信息、观察分析、解决问题的能力。

突破一:苯环的引入

题中所给流程线路图中信息:

所以该题苯环的引入:

[参考答案]

(1)cd

(2)取代反应(酯化反应)

(3)酯基、碳碳双键 消去反应

[本题点评]从题型上来看,该题是学生熟悉的框图题类型,但涉及的一些反应学生没有学过。本题的题干框图包含的信息多,既考查学生的信息统整能力、应用能力,又考查学生的顺向思维能力和逆向思维能力及综合思维能力。本题考查的化学概念较多,有官能团(双键、酯基)、同分异构、反应类型(酯化反应、消去反应),也考查到糖类的性质。另外,还考查了学生的信息应用能力,由题中的合成路线信息,设计出对二苯二酸的合成路线。本题对化学概念的考查不是识记层面,而是理解、应用层面。本题的难点有二,一是学生要知道如何命名有机化学名称及由名称书写结构简式;二是有机合成路线中信息的捕获与应用。

二、近三年全国高考理综卷Ⅰ第38题试题对照分析

(2015年)A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示:

回答下列问题:

(1)A的名称是________,B含有的官能团是________。

(2)①的反应类型是_____________,⑦的反应类型是________。

(3)C和D的结构简式分别为________、________。

(4)异戊二烯分子中最多有________个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为___________________________。

(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体:_____________________(填结构简式)。

(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3-丁二烯的合成路线。

(2014年)席夫碱类化合物G在催化、药物、新材料等方面有广泛应用。合成G的一种路线如下:

已知以下信息:

②1mol B经上述反应可生成2mol C,且C不能发生银镜反应

③D属子单取代芳烃,其相对分子质量为106

④核磁共振氢谱显示F苯环上有两种化学环境的氢

回答下列问题:

(1)由A生成B的化学方程式为___________________,反应类型为________。

(2)D的化学名称是________,由D生成E的化学方程式为__________________________________________________。

(3)G的结构简式为_______________________________。

(4)F的同分异构体中含有苯环的还有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6∶2∶2∶1的是________________(写出其中一种的结构简式)。

近三年全国高考理综卷I第38题考点及分值:

分值 年份2016年2015年2014年知识点化学反应类型2 2 1官能团名称1 1有机物化学名称1 1 1书写化学方程式2 4同分异构体4 3 4产物/反应物结构简式4 2分子中原子共面问题1补充合成路线3书写合成路线3 3有机物性质(选择题)2

从表中数据可以看出:

(1)考点内容稳中有变,变中有趋势

“稳”——如“化学反应类型、有机物化学名称、同分异构体”近三年都考,而“官能团名称、书写化学方程式、书写有机物结构简式”考了两年。有机合成线路题也固定出现在最后一小题中,虽然形式略有区别。

“变”——每年中都有变化的考查内容。2014年有机合成线路出现在最后一小题。2015年考查sp3、sp2杂化以及分子中原子共面问题,以及烯烃的顺反异构概念在聚合物中考查。2016年以选择题出现考查有机物性质的题目。

“趋势”——第38题的最后一小题的有机合成线路题呈现出常态化趋势

2015年:参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3-丁二烯的合成路线。

2016年:参照上述合成路线,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选),设计制备对二苯二甲酸的合成路线

区别于以往的全国卷Ⅰ,从2014年开始首次出现有机合成线路的考查,所以2014年的有机合成线路题相对比较简单,给出一条已有的线路,要求学生回答某一步的反应条件、反应试剂和反应产物结构简式。和以往的试卷中给出的大题的合成线路图作答要求差不多,只是单独将一条合成路线以一小题的形式出现。但2014年的有机合成线路题,已经传递出一个信息,要求考生要接受试题所给出信息,对学生的阅读信息、处理信息的要求在提高。2015年开始出现要求考生独立完成有机合成路线的题目,且合成所需用到的原理、反应条件都在试题中隐性给出。有机合成路线区别于化学方程式,只需写反应物、有机产物、反应条件,不用配平,不用写无机产物。由于新增了书写合成线路图,所以这一年没有出现有机反应方程式的书写。2016年的有机合成线路图与2015年相似,需要从题中获取信息,而且还要运用自己已有的知识(如从对二甲苯到对二苯二甲酸,需要用酸性KMnO4溶液氧化)。

(2)有机合成线路题的考查能力不断提高

有机合成线路题的考查由知识型转向能力型,对知识点的要求难度降低,但对能力要求提高。要求考生首先要接受试题所给出的信息,从试题提供的新信息中,准确提取实质性内容并与所学的知识块整合,最后能迅速、全面、正确解决问题。

三、有机化学选修模块的高考复习策略

(1)整个高三复习中“有机题”不能停

由于学习有机化学所花的时间短、而有机物性质变化多样、内容与大部分无机化学无关联度,所以,有机化学一直是让学生感觉“为难”的知识模块。所以如果等到复习完无机再来复习有机,很可能学生对有机的内容忘得所剩无几了。为了减少遗忘,有机化学题的练习要贯穿整个高三复习的始终。可以平均每两天1道有机合成推断题的训练,以及在所有单元检测中加以练习。给学生练习的有机题,最好自己编写,让一道题尽可能地覆盖所有重要的有机物,覆盖“同分异构体书写、有机物性质推断、有机方程式的书写、有机合成路线”等高考热点,利用好每一道综合的有机题。

(2)在专题复习中重基础、破难点

复习时,建议可以按照以下四个内容来安排复习。

第一,官能团的性质和相互转化。官能团专题复习要明晰烷烃、烯烃、炔烃、苯、卤代烃、醇、酚、醛、酮、酯、油脂、糖类、氨基酸、蛋白质等有机物的结构特点和官能团的性质。在复习过程中,要多采用比较方法教学,如可比较“卤代烃的消去反应”与“醇的消去反应”二者的异同,醇的氧化与醛的氧化,可比较其去氢与加氧的不同机理等。

第二,有机物的基本概念:包括有机物的命名、同系物、同分异构体的判断和书写。同分异构体的书写或者种类的考查是必考点也是难点。要求学生一定要充分运用不饱和度,进行有序书写。关于同分异构体的复习,要引领学生分析根据有机物官能团位置的不同,可以把有机物分成两种类型。其中一类,比如卤代烃、醇、醛、羧酸、胺、硝基化合物,它们的共同点是官能团在端基上,所以,这一类型的有机物,要找出同分异构体有几种,只需考查它们的烃基种类即可。另一类有机物,比如醚、烯烃、炔烃、酯,它们的共同点是官能团在结构的中间,则在书写同分异构体或者分析同分异构体种类时,可以先写出官能团,再在官能团两端根据碳数和不饱和度连接不同种类的烃基来进行分析。要重点关注碳骨架异构、苯环上的邻间对位异构、卤素原子和羟基的位置异构以及酯的类型异构。

第三,有机反应的类型。该专题复习要从反应机理出发,分析、比较取代反应 (卤代、硝化、水解、酯化)、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、加聚反应、缩聚反应等不同类型反应的不同特点。如比较“醇的消去反应”与“醇的氧化”在反应条件与反应机理方面的不同等。

第四,有机合成和推断。这既是难点也是高考“新宠”,可以通过复习如何引进各种官能团入手,可以用乙酸乙酯的制备为例,介绍有机合成的常见方法“逆合成法”。在此基础上,汇集典型高考试题进行选取,以某有机物为原料合成目标产物进行合成路线的设计,让学生学会信息获取、加工、应用的能力,在对合成路线的分析和评价中探讨各反应的先后顺序以及采取该种顺序的原因。

专题复习,不是对有机化学知识的简单回顾,而是在运用知识解决问题过程中,让学生学到的知识更加鲜活、生动,只有让学生的学习主动性得到充分调动,才能取得积极的复习效果。

(作者单位:江苏省黄埭中学)

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