全国卷高考有机必修选择题热点追踪与备考策略

2020-11-14 03:28新疆张新芹福建洪兹田
教学考试(高考化学) 2020年1期
关键词:溴苯同分异构碳原子

新疆 张新芹 福建 洪兹田

全国高考理综化学卷对有机化合物知识的考查,每年均以选择题的形式进行(少则1题,有些年份甚至达到2~3题)。考查范围主要是必修2有机部分(有时也会涉及少数简单的选修5部分)。分析近5年全国卷中有机选择题的考查情况(见表1),不难发现有机必修的考查热点主要集中在以下类型:有机常识和素养;原子共线共面情况;同分异构体数目判断;必修有机实验;有机结构与性质的组合考查等。归纳有机必修选择题的考查热点,通过典例剖析、策略总结和变式训练,希望对有机必修选择题的复习备考提供参考。

一、全国卷有机必修选择题的考情分析

表1 近5年全国卷中有机必修选择题考情分析

二、有机必修选择题的考查热点

(一)有机常识和素养

1.典例剖析

【例1】(2019·全国卷Ⅱ·7)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句,下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是

( )

A.蚕丝的主要成分是蛋白质

B.蚕丝属于天然高分子材料

C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应

D.古代的蜡是高级脂肪酸酯,属于高分子聚合物

【解析】蚕丝的主要成分是蛋白质,蛋白质是天然高分子化合物,故A、B正确;“蜡炬成灰”指的是蜡烛在空气中燃烧,属于氧化反应,故C正确;高级脂肪酸酯不属于高分子聚合物,故D错误。

【答案】D

2.策略总结

掌握常见的烃(甲烷、乙烯、苯)、乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的结构、主要性质、发生反应的类型和重要用途。常见的天然高分子化合物有淀粉、纤维素、蛋白质和天然橡胶。

3.变式练习

【练习1】下列说法错误的是

( )

A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖

B.绝大多数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】果糖属于单糖,不能再发生水解,故A错误;酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,故B正确;植物油属于油脂,分子中含有碳碳双键,因此能使Br2的CCl4溶液褪色,故C正确;淀粉和纤维素均是多糖,其水解的最终产物均为葡萄糖,故D正确。

【答案】A

(二)同分异构体数目的判断

1.典例剖析

【例1】(2019·全国卷Ⅱ·13)分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)

( )

A.8种 B.10种 C.12种 D.14种

【答案】C

2.策略总结

同分异构体数目判断的常见技巧:

(1)等效氢法解决一取代物问题

等效氢法解题的思维程序:找对称面→找“甲基型”结构→找等效氢。等效氢有几种,其一元取代产物就有几种。

(2)基元法解决含一价基团的同分异构体问题

(3)定一移一法解决二取代物问题

定一移一法解题的思维程序:找到待取代物质的所有对称面→固定1取代位置→固定2取代位置→固定1取代位置→固定2取代位置(注意排除1取代所占据过的点及该点的对称点)。

(4)减碳法解决碳骨架异构

减碳法解题的思维程序:减少1个碳原子→在主链上放置该碳原子作为取代基(利用等效氢法、定一移一法,注意甲基不连首碳,乙基不连二碳……)→减少2个碳原子→对减少的2个碳原子进行组合→在主链上放置组合出的基团作为取代基(利用等效氢法、定一移一法,注意甲基不连首碳,乙基不连二碳……)→重复第3、4、5的步骤。

(5)官能团位移解决官能团位置异构

端基官能团(如—OH、—CHO、—COOH等)的位置异构:等效氢法、定一移一法。

非端基官能团(如酯基、醚键、羰基)的位置异构:官能团沿碳骨架传递。

(6)官能团互变解决官能团异构

掌握常见的官能团互变,例如:羧基和酯基,醛基和羰基,醇和醚等。

3.变式练习

【练习1】分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)

( )

A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

【答案】B

(三)有机物原子共线共面问题

1.典例剖析

【例1】(2019·全国卷Ⅲ·8)下列化合物的分子中,所有原子可能共平面的是

( )

A.甲苯 B.乙烷

C.丙炔 D.1,3-丁二烯

【解析】甲苯、乙烷、丙炔中均含有饱和碳原子,饱和碳结构(四面体结构)中所有原子不可能共平面,故A、B、C错误。1,3-丁二烯可视为2个乙烯型(碳碳双键)结构的组合,两个碳碳双键(平面型)形成的平面可能共面,故D正确。

【答案】D

2.策略总结

有机物原子共线共面问题,本质为分子的构型问题。解决此类问题需具备综合分析能力,做到化学模型、立体几何知识和空间想象能力三者结合。大多数较为复杂的有机物分子,其构型可视为几种简单分子的几何构型的综合。以甲烷、乙烯、乙炔、苯等典型分子模型(见表2)为原型和思维起点,把复杂的有机物分子拆分成几个部分,再借助旋转思想(单键可绕键轴自由旋转,而双键、叁键不能旋转)分析所拆分的各个部分,然后予以综合,便能得出分子在同一平面或同一直线上的原子数目。

表2 典型分子的几何构型及共线共面情况

3.变式练习

【练习1】下列化合物分子中的所有碳原子不可能处于同一个平面的是

( )

A.甲苯 B.硝基苯

C.2-甲基丙烯 D.2-甲基丙烷

【解析】甲苯、硝基苯中的碳原子都在苯环的平面上,2-甲基丙烯中的所有碳原子都在双键的平面上,而2-甲基丙烷中连接甲基(—CH3)的碳原子(即2号碳)为饱和碳原子,该C连接3个C和1个H,形成四面体结构,因此2-甲基丙烷中的所有碳原子不可能共面。

【答案】D

(四)必修有机实验

1.典例剖析

【例1】(2019·全国卷Ⅰ·9)实验室制备溴苯的反应装置如图所示,关于实验操作或叙述错误的是

( )

A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K

B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色

C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢

D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯

【解析】以溴苯的制备为背景考查实验方案的设计与评价,涉及实验操作、实验现象、尾气处理、除杂和分离等。装置a中,在溴化铁的催化作用下,苯和液溴反应生成无色的溴苯和溴化氢。打开K,可以平衡气压,保证苯和溴的混合液顺利流下,故A正确;由相似相溶原理可知,装置b中CCl4的作用是吸收挥发出的苯和溴蒸气,溴溶于CCl4使液体逐渐变为浅红色,故B正确;装置c中Na2CO3溶液呈碱性,能够吸收反应生成的HBr气体,故C正确;反应后得到的粗溴苯中含有溴苯、苯、FeBr3和Br2,加入稀NaOH溶液洗涤,除去其中溶解的Br2和FeBr3,振荡、静置,分层后分液,向有机层(含苯、溴苯)中加入适当的干燥剂进行干燥,蒸馏分离出沸点较低的苯,即可得到溴苯,不能用结晶法提纯溴苯,故D错误。

【答案】D

2.策略总结

优化拓展教材经典有机制备实验(如乙酸乙酯的制取、溴苯的制取、乙烯的制取、溴乙烷的制取),掌握有机制备实验解题思维程序:依据实验目的,分析实验原理与实验步骤→依据制备装置,分析制备物质的方法→依据实验原理,分析实验仪器和装置作用→依据制备反应、实验步骤和各物质性质,分析杂质成分→依据产品和杂质的性质差异分析分离提纯方案。

3.变式练习

【练习1】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

C

D

【解析】以乙酸乙酯制备(含生成和纯化)为背景考查实验方案的设计与评价,主要涉及发生装置,除杂、分离装置,收集装置等。制备乙酸乙酯需加热液态混合物,使用酒精灯加热且试管口应向上倾斜,与桌面呈45°夹角,故A正确;饱和Na2CO3溶液有溶解乙醇、吸收乙酸、降低乙酸乙酯在水中溶解度的作用,为防止液体发生倒吸现象,导管口应靠近液面而不能插入溶液中,故B正确;油层(乙酸乙酯)和水层采用分液操作分离而非蒸发操作,故C正确、D错误。

【答案】D

(五)有机物结构与性质的组合考查

1.典例剖析

( )

A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色

B.可以发生加成聚合反应

C.分子中所有原子共平面

D.易溶于水及甲苯

【解析】2-苯基丙烯分子式为C9H10,官能团为碳碳双键,能发生加成反应、氧化反应(如使稀高锰酸钾溶液褪色)、加聚(加成聚合)反应,故A错误、B正确;2-苯基丙烯含饱和碳原子,含有饱和碳结构(四面体结构)的分子中不可能所有原子共平面,故C错误;2-苯基丙烯不含—OH、—CHO、—COOH等亲水性基团,因此难溶于水、易溶于有机溶剂(如甲苯),故D错误。

【答案】B

2.策略总结

有机物的结构与性质的组合考查,侧重对分析与应用能力的考查。除了注意同分异构体、原子共线共面外,还应重点突破键线式,识别官能团(如碳碳双键、碳碳三键、—OH、—CHO、—COOH、—COO—等),通过官能团预测有机物的性质和能发生反应的类型。另外,对有机物物理性质的考查常涉及溶解性和熔沸点的比较。溶解性可根据亲水基团(—OH、—CHO、—COOH)对物质溶解性影响进行判断,也可根据相似相溶原理、有机物分子与水分子间是否形成氢键等判断。关于有机物熔沸点高低的判断,因有机物为分子晶体,所以相对分子质量越大,熔沸点越高;对同分异构体而言,支链越多、熔沸点越低。

3.变式练习

( )

A.b的同分异构体只有d和p两种

B.b、d、p的二氯代物均只有三种

C.b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应

D.b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面

【答案】D

三、有机必修选择题的考查趋势预测

纵观近几年的全国卷高考理综化学有机必修选择题,有机必修选择题的考查热点仍会集中在有机常识和素养、原子共线共面情况、同分异构体数目判断、必修有机实验及有机结构与性质的组合考查等类型。考查方式由较为单一逐渐转向综合考查。预测全国卷Ⅰ有机选择题的考查将主要侧重:必修有机实验和有机物的结构与性质的组合考查;全国卷Ⅱ和卷Ⅲ有机选择题的考查将主要侧重:有机常识和素养、同分异构体数目的判断、原子共线共面情况、有机物的结构与性质等。

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