把握“五种考查形式” 有效突破有机基础选择题

2019-04-25 02:39安徽尉言勋房兴礼
教学考试(高考化学) 2019年2期
关键词:同分异构碳原子乙酸乙酯

安徽 尉言勋 房兴礼

有机化学在社会发展、科学研究中具有举足轻重的作用。在高中化学课程中设置有机化学内容,有利于提高学生的科学素养,更全面了解化学科学。高中阶段,有机化学内容的设置主要集中在必修2第三章以及选修5《有机化学基础》,既体现了学术性原则,又体现有机化学的教学价值。必修部分的有机化学是以生产、生活中的简单有机物为切入点,比如甲烷、乙烯、乙醇等。介绍化石燃料中的烃类物质、生活中常用的有机物质以及高分子材料等,体现了有机化学的实用性,激发学生学习有机化学的兴趣,提升学生的化学学科素养。全国卷每年均以选择题的形式考查有机化学基础知识,本文在对比分析的基础上,对高考真题进行分类解析。

一、近三年新课标卷真题对比分析

年份题号、考查角度2018年·全国卷Ⅰ8题,糖类、蛋白质以及不饱和脂肪酸酯的性质、用途9题,生成和纯化乙酸乙酯,考查实验装置的选择与使用、化学实验基本操作11题,考查同分异构体数目、有机物共面判断、有机反应及计算2018年·全国卷Ⅱ9题,以实验装置图的形式,考查甲烷与氯气取代反应的原理、实验探究2018年·全国卷Ⅲ9题,苯乙烯的结构与性质2017年·全国卷Ⅰ7题,掌握常见物质的组成以及合成纤维的定义,纤维与纤维素的区别9题,C6H6不同同分异构体的性质及特点,涉及二氯代物、共面等问题2017年·全国卷Ⅱ7题,糖类、维生素、蛋白质的组成与性质10题,考查实验方案设计与评价,涉及乙烯、乙醇、乙酸以及甲烷等简单有机化合物的性质2017年·全国卷Ⅲ8题,考查有机物的结构与性质,涉及油脂的氢化、同分异构体及有机物的鉴别等2016年·全国卷Ⅰ9题,考查有机物结构和性质判断,涉及有机物名称、反应类型、同分异构体以及物质类别等相关知识2016年·全国卷Ⅱ8题,考查简单有机物的反应类型10题,考查分子式为C4H8Cl2的有机物同分异构体种类

续表

二、高考真题分类解析

1.考查生活中常见有机物的性质

【例1】(2018·全国卷Ⅰ·8)下列说法错误的是

( )

A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖

B.酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质

C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色

D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖

【解析】A.蔗糖和麦芽糖均为双糖,果糖为单糖,故A错误;B.绝大多数酶是蛋白质,少数具有生物催化功能的分子不是蛋白质,如复合酶,故B错误;C.植物油为液态油脂,分子的烃基中含不饱和碳碳双键,这种脂肪酸酯,能发生加成反应,使Br2/CCl4褪色,故C正确;D.淀粉和纤维素为多糖,一定条件下水解的最终产物均为葡萄糖,故D正确。

【答案】AB

【点评】本题主要考查糖类、油脂和蛋白质的性质,注意蛋白质与糖类、油脂组成的差别,蛋白质主要由碳、氢、氧、氮等元素组成,有的还含有硫、磷等元素,而糖类、油脂仅含有碳、氢、氧三种元素,题目难度不大。四个选项在教材中均有根可寻,引导学生在复习时要回归课本,加强基础知识的积累。A项在人教版必修2中78页,B、C两项在必修2中81页,D项在必修2中80页。可见必修有机所考查的物质主要集中在必修2中,偶然涉及选修五中的内容,比如:2017年·全国卷Ⅰ·7题稠环芳香烃、医用酒精中乙醇的浓度,分别在选修5中39和90页。要求考生在平时学习中夯实基础知识,能够对知识做到灵活运用。

2.考查陌生有机物的同分异构体、同系物、共线、共面问题

( )

A.与环戊烯互为同分异构体

B.二氯代物超过两种

C.所有碳原子均处同一平面

D.生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2

【解析】A.分子式相同结构不同的化合物互为同分异构体,螺[2,2]戊烷的分子式为C5H8,环戊烯的分子式也是C5H8,但结构不同,故互为同分异构体,A正确;B.分子中的8个氢原子完全相同,二氯代物中可以取代同一个碳原子上的氢原子,也可以是相邻碳原子上或者不相邻碳原子上,因此其二氯代物超过两种,B正确;C.由于分子中4个碳原子均是饱和碳原子,而与饱和碳原子相连的4个原子一定构成四面体,所以分子中所有碳原子不可能均处在同一平面上,C错误;D.戊烷比螺[2,2]戊烷多4个氢原子,所以生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2,D正确。

【答案】C

【点评】本题考查同分异构体数目、共面问题以及简单计算,明确有机物的结构特点是解答的关键。关于有机物分子中共面问题的判断,常以甲烷为正四面体结构、乙烯为平面结构、乙炔为直线、苯为平面六边形为基础进行考查,同时在考查共面问题的时候还要注意碳碳单键可以旋转,双键不能旋转。一般来说如果出现—CH3或—CH2—等,所有原子肯定不共面。有机物结构简式的识别与同分异构体的判断,该类题目近三年考查了4次,分别为2018年·全国卷Ⅰ·11题,2017年·全国卷Ⅰ·9题,2016年·全国卷Ⅲ· 10题。同分异构体是高频考点和难点,由2014年、2015年同分异构体考查从一个选择题过渡到只考查一个选项,近年有弱化的倾向。

【难点突破】同分异构体数目的判断方法:

(1)基元法:例如丁基有4种,则丁醇、戊醛、戊酸都有4种。

(2)替代法:例如二氯苯C6H4Cl2有3种,则四氯苯也有3种(Cl取代H)(称互补规律)。

(3)对称法(又称等效氢法):

①同一碳原子上的氢原子是等效的;

②同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的,等效甲基上的所有氢为等效氢;

③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时,物与像的关系);

④有n种不同的等效氢,其一元取代物就有n种。

(4)定一(或定二)移一法:

对于二元取代的同分异构体的判断,可固定一个取代基,再移动另外一个取代基,以确定同分异构体数目。即苯环上连有两个新的原子或原子团时,可固定一个移动另一个,从而写出邻、间、对三种同分异构体;苯环上连有三个新的原子或原子团时,可先固定两个原子或原子团,得到三种结构,然后结合等效氢法,就能写全含有芳香环的同分异构体。

例如二甲苯苯环上的一卤代物的同分异构体数目的判断:

、 、 。

3.从知道到理解,到应用,到综合

【例3】(2018·全国卷Ⅰ·9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是

( )

A

B

D

【答案】D

【解析】A.乙酸乙酯的制备是利用乙醇、浓硫酸和乙酸混合溶液加热生成,故A涉及;B.生成的乙酸乙酯混有乙酸、乙醇等杂质,通过饱和碳酸钠溶液吸收乙醇、中和乙酸、降低乙酸乙酯溶解度,为了防止倒吸导气管不能伸入溶液中,故B涉及;C.乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液静置分层后,利用分液的方法分离,故C涉及;D.图中是利用蒸发皿加热蒸发溶液得到溶质晶体的方法,乙酸乙酯是不溶于水的有机物,不可以通过蒸发进行分离,故D未涉及。

【点评】本题考查乙酸乙酯制备原理、化学实验基本操作、仪器使用以及物质的分离与提纯等。难点是装置的作用分析,注意从乙酸乙酯的性质(包括物理性质和化学性质)特点的角度去解答和判断,题目体现了考生的基本实验素养。要求我们在复习的过程中要重视深挖教材,注意实验的细节,我们所不在意的任何一个小细节,都有可能成为高考的考点。酯化反应在鲁科版教材中两次出现,必修2第80页和选修5有机化学基础第60页,可见教材非常重要酯化反应的设计。必修2中以“观察·思考”的形式出现,选修5中主要介绍通过同位素示踪法判断酯化反应时乙酸、乙醇的断键位置。如果该实验教师让学生分组进行实验,控制单一变量,对比实验的结果,可以加深学生对实验的理解,锻炼学生的动手能力。那么做过乙酸乙酯的制备实验的学生,可以轻松解答该题。可见现在实验的考查,越来越注重实验细节,注重学生对实验的体验。

4.以实验表格题考查有机物的性质

【例4】(2017·全国卷Ⅱ·10)下列由实验得出的结论正确的是

( )

【解析】A.乙烯可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,生成1,2-二溴乙烷,可溶于四氯化碳,溶液最终变为无色透明,故A正确;B.水分子中的氢的活性比乙醇分子中的氢强,故B错误;C.用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除,说明乙酸可与碳酸钙等反应,从强酸制备弱酸的角度判断,乙酸的酸性大于碳酸,故C错误;D.甲烷与氯气在光照条件下反应生成的气体有氯甲烷和氯化氢,使湿润的石蕊试纸变红的气体为氯化氢,氯甲烷为非电解质,不能电离,故D错误。

【答案】A

【点评】本题以表格的形式,考查化学实验方案的设计与评价,侧重考查有机物的性质,有利于培养学生的分析能力、实验方案的评价能力。要求学生掌握有机物常见官能团的性质以及简单反应的现象。难点为D选项,甲烷和氯气反应是取代反应,除有氯甲烷的生成外,还有HCl的生成,从而得出混合气体能使湿润石蕊试纸变红的原因是产生了HCl。在学习实验时,引导学生观察、记录实验现象,分析实验结果,处理实验数据,得出正确结论。

5.简单有机物的反应类型

【例5】(2016·全国卷Ⅱ·8)下列各组中的物质均能发生加成反应的是

( )

A.乙烯和乙醇 B.苯和氯乙烯

C.乙酸和溴乙烷 D.丙烯和丙烷

【解析】A.乙醇无不饱和键不能发生加成反应,故A错误;B.苯在一定条件下能和氢气发生加成反应,氯乙烯分子中含碳碳双键,可以发生加成反应,故B正确;C.乙酸分子中羧基不能发生加成反应,溴乙烷无不饱和键不能发生加成反应,故C错误;D.丙烷为饱和烷烃不能发生加成反应,故D错误。

【答案】B

【点评】本题考查简单有机物官能团的性质、反应类型,题目较简单,主要是加成反应的实质理解与应用。可见高考非常重视基础知识、基本理论的考查,对我们的启发是要求学生在复习时对每一个反应类型的特点及常见的类别要充分掌握,并灵活应用。下面把常见的反应类型及其类别总结如下:

反应类型定义、特点类别取代反应有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应;条件是具有极性单键。特点:“上一下一,有进有出”①烷烃与X2的反应②芳香烃的取代反应(苯的卤代、硝化、磺化反应)③烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等α氢的取代反应④羧酸与醇的酯化反应⑤卤代烃、酯类、蛋白质的水解反应(重点考查酯类)加成反应有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应;条件是具有不饱和键。特点:“断一加二,只进不出”①碳碳双键与H2、X2、HX、H2O的反应(X为卤素原子)②醛与HCN、H2的反应③炔烃(碳碳三键)与上述物质均可加成消去反应有机化合物脱去小分子物质(如H2O、HBr等)生成分子中有双键或三键的化合物的反应。特点:有小分子生成①醇在浓H2SO4作用下分子内脱水生成烯烃的反应②卤代烃的消去反应聚合反应(加聚、缩聚)由小分子物质合成高分子化合物的化学反应①烯烃、炔烃在一定条件下的加聚反应(没有小分子物质产生)②氨基和羧基的脱水缩合反应(有小分子物质产生)③羧基和羟基的缩聚反应还原反应常见的还原剂有H2、LiAlH4、NaBH4等。特点:加氢、去氧①醛与氢气反应得到醇②烯烃、炔烃与氢气加成得到烷烃氧化反应常见的氧化剂有氧气、KMnO4溶液、银氨溶液、新制的氢氧化铜悬浊液等。特点:去氢、加氧①任何有机物的燃烧②KMnO4与烯烃的反应(3种情况)③醇、醛的催化氧化

总之,通过对近三年高考真题的比较研究,我们发现选择题部分对有机物的考查,主要集中在常见有机物的结构特点与用途、同分异构体的判断与书写、共线共面问题及有机反应类型与有机物性质的推断等方面。知识点的覆盖面比较广、综合性比较强,有时一个题目会对几个知识点同时进行考查。复习时,要注意指导学生回归教材,总结归纳,构建知识网络,利用高考真题,探寻命题规律,力求做到“记住、理解、会用”,以提高复习的针对性和实效性,做到全面复习,突出重点,不留死角。在复习时要充分利用历年高考真题,在里面可能会有高考题的影子。

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