江蘇 尤 娟
2016高考全國卷Ⅰ有機(jī)化學(xué)選考模塊試題評(píng)析及復(fù)習(xí)策略
江蘇 尤 娟
2016年全國高考理綜卷Ⅰ第38題是考查有機(jī)化學(xué)選修模塊,題型傳統(tǒng),但考查角度靈活,重在考查學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的掌握。本文僅對(duì)該題做一點(diǎn)評(píng),并根據(jù)近三年理綜卷Ⅰ第38題的對(duì)照分析,提出有機(jī)化學(xué)選修模塊的高考復(fù)習(xí)策略。
[題目]秸稈(含多糖物質(zhì))的綜合應(yīng)用具有重要的意義。下面是以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物的路線:
回答下列問題:
(1)下列關(guān)于糖類的說法正確的是_________。(填標(biāo)號(hào))
a.糖類都有甜味,具有CnH2mOm的通式
b.麥芽糖水解生成互為同分異構(gòu)體的葡萄糖和果糖
c.用銀鏡反應(yīng)不能判斷淀粉水解是否完全
d.淀粉和纖維素都屬于多糖類天然高分子化合物
(2)B生成C的反應(yīng)類型為________。
(3)D中官能團(tuán)名稱為________,D生成E的反應(yīng)類型為________。
(4)F的化學(xué)名稱是________,由F生成G的化學(xué)方程式為__________________________________________________。
(5)具有一種官能團(tuán)的二取代芳香化合物W是E的同分異構(gòu)體,0.5mol W與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成44g CO2,W共有________種(不含立體結(jié)構(gòu)),其中核磁共振氫譜為三組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____________________。
(6)參照上述合成路線,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料(無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備對(duì)二苯二甲酸的合成路線:___________________________________________________。
[解題思路]本題以秸稈的催化產(chǎn)物(順,順)-2,4-己二烯二酸為起始反應(yīng)物,分別合成聚酯類高分子化合物:G和PET??蓮钠鹗嘉镆来蜗蚰繕?biāo)產(chǎn)物推進(jìn),“順藤摸瓜”確定中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物。
[題目解析]
1.由(順,順)-2,4-己二烯二酸合成聚酯G的分析
(1)關(guān)于糖類的知識(shí)考查從以下這些方面:
a.甜味與通式
一般的糖具有甜味,但像多糖纖維素和淀粉沒有甜味;糖類俗稱碳水化合物,一般糖類可以用通式CnH2mOm表示,但也有例外如鼠李糖(C6H12O5)。
b.糖類的重要化學(xué)性質(zhì)——水解反應(yīng)
麥芽糖水解產(chǎn)物只有葡萄糖,蔗糖水解產(chǎn)物為葡萄糖和果糖,且兩者為同分異構(gòu)體,淀粉和纖維素水解的最終產(chǎn)物都是葡萄糖。
c.淀粉水解情況的判斷
淀粉水解是否完全——應(yīng)該檢測(cè)是否有淀粉剩余,用試劑碘水即可,而不應(yīng)該用銀鏡反應(yīng)。
淀粉水解是否發(fā)生——應(yīng)該檢測(cè)是否有葡萄糖生成,用試劑銀氨溶液即可。
淀粉是否發(fā)生部分水解——應(yīng)該同時(shí)檢測(cè)淀粉和葡萄糖。
d.多糖是天然高分子
淀粉、纖維素都屬于天然高分子化合物
(2)由(順,順)-2,4-己二烯二酸與H2發(fā)生加成反應(yīng)得產(chǎn)物F為,對(duì)其進(jìn)行命名,其化學(xué)名稱為己二酸。由與1,4-丁二醇在催化劑條件下合成聚酯G的化學(xué)方程式,根據(jù)酯化反應(yīng)的原理“酸脫羥基,醇脫氫”和有機(jī)高分子的寫法,不難寫出其方程式:
2.由(順,順)-2,4-己二烯二酸合成PET的分析
(1)由(順,順)-2,4-己二烯二酸得到(反,反)-2,4-己二烯二酸,在酸性、加熱條件下與CH3OH反應(yīng)得到產(chǎn)物C(C8H10O4),這是典型的酯化反應(yīng),二元酸與CH3OH酯化反應(yīng)后的產(chǎn)物為,所以B生成C的反應(yīng)類型為酯化反應(yīng)或取代反應(yīng)。
(3)同分異構(gòu)體現(xiàn)象
在找出12種同分異構(gòu)的基礎(chǔ)上,要繼續(xù)找出其中核磁共振氫譜為三組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,由于氫的種類只有3種,要求結(jié)構(gòu)上比較對(duì)稱,不難找到它應(yīng)該是。
(4)設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線
參照題給合成路線,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料(無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備對(duì)二苯二甲酸的合成路線。這是典型的告之反應(yīng)原料和目標(biāo)產(chǎn)物的有機(jī)合成,一般我們最常用的解決方法是“逆合成法”,即從目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)入手,分析可能的中間產(chǎn)物,一步步一環(huán)環(huán)向原料靠攏。要解決問題首先要準(zhǔn)確從有機(jī)物名稱推出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,信息可以從題目所給合成線路圖中獲得,該題再一次考查有機(jī)物名稱這一知識(shí)點(diǎn)。
突破一:有機(jī)物名稱→有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
從目標(biāo)產(chǎn)物分析,苯環(huán)的引入是解決問題的關(guān)鍵,這是考生已有知識(shí)中不具備的,只能從題給的信息中去找,充分體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、獲取信息、觀察分析、解決問題的能力。
突破一:苯環(huán)的引入
題中所給流程線路圖中信息:
所以該題苯環(huán)的引入:
[參考答案]
(1)cd
(2)取代反應(yīng)(酯化反應(yīng))
(3)酯基、碳碳雙鍵 消去反應(yīng)
[本題點(diǎn)評(píng)]從題型上來看,該題是學(xué)生熟悉的框圖題類型,但涉及的一些反應(yīng)學(xué)生沒有學(xué)過。本題的題干框圖包含的信息多,既考查學(xué)生的信息統(tǒng)整能力、應(yīng)用能力,又考查學(xué)生的順向思維能力和逆向思維能力及綜合思維能力。本題考查的化學(xué)概念較多,有官能團(tuán)(雙鍵、酯基)、同分異構(gòu)、反應(yīng)類型(酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)),也考查到糖類的性質(zhì)。另外,還考查了學(xué)生的信息應(yīng)用能力,由題中的合成路線信息,設(shè)計(jì)出對(duì)二苯二酸的合成路線。本題對(duì)化學(xué)概念的考查不是識(shí)記層面,而是理解、應(yīng)用層面。本題的難點(diǎn)有二,一是學(xué)生要知道如何命名有機(jī)化學(xué)名稱及由名稱書寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式;二是有機(jī)合成路線中信息的捕獲與應(yīng)用。
(2015年)A(C2H2)是基本有機(jī)化工原料。由A制備聚乙烯醇縮丁醛和順式聚異戊二烯的合成路線(部分反應(yīng)條件略去)如下所示:
回答下列問題:
(1)A的名稱是________,B含有的官能團(tuán)是________。
(2)①的反應(yīng)類型是_____________,⑦的反應(yīng)類型是________。
(3)C和D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為________、________。
(4)異戊二烯分子中最多有________個(gè)原子共平面,順式聚異戊二烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為___________________________。
(5)寫出與A具有相同官能團(tuán)的異戊二烯的所有同分異構(gòu)體:_____________________(填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。
(6)參照異戊二烯的上述合成路線,設(shè)計(jì)一條由A和乙醛為起始原料制備1,3-丁二烯的合成路線。
(2014年)席夫堿類化合物G在催化、藥物、新材料等方面有廣泛應(yīng)用。合成G的一種路線如下:
已知以下信息:
②1mol B經(jīng)上述反應(yīng)可生成2mol C,且C不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
③D屬子單取代芳烴,其相對(duì)分子質(zhì)量為106
④核磁共振氫譜顯示F苯環(huán)上有兩種化學(xué)環(huán)境的氫
回答下列問題:
(1)由A生成B的化學(xué)方程式為___________________,反應(yīng)類型為________。
(2)D的化學(xué)名稱是________,由D生成E的化學(xué)方程式為__________________________________________________。
(3)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______________________________。
(4)F的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有________種(不考慮立體異構(gòu)),其中核磁共振氫譜為4組峰,且面積比為6∶2∶2∶1的是________________(寫出其中一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。
近三年全國高考理綜卷I第38題考點(diǎn)及分值:
分值 年份2016年2015年2014年知識(shí)點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)類型2 2 1官能團(tuán)名稱1 1有機(jī)物化學(xué)名稱1 1 1書寫化學(xué)方程式2 4同分異構(gòu)體4 3 4產(chǎn)物/反應(yīng)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式4 2分子中原子共面問題1補(bǔ)充合成路線3書寫合成路線3 3有機(jī)物性質(zhì)(選擇題)2
從表中數(shù)據(jù)可以看出:
(1)考點(diǎn)內(nèi)容穩(wěn)中有變,變中有趨勢(shì)
“穩(wěn)”——如“化學(xué)反應(yīng)類型、有機(jī)物化學(xué)名稱、同分異構(gòu)體”近三年都考,而“官能團(tuán)名稱、書寫化學(xué)方程式、書寫有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式”考了兩年。有機(jī)合成線路題也固定出現(xiàn)在最后一小題中,雖然形式略有區(qū)別。
“變”——每年中都有變化的考查內(nèi)容。2014年有機(jī)合成線路出現(xiàn)在最后一小題。2015年考查sp3、sp2雜化以及分子中原子共面問題,以及烯烴的順反異構(gòu)概念在聚合物中考查。2016年以選擇題出現(xiàn)考查有機(jī)物性質(zhì)的題目。
“趨勢(shì)”——第38題的最后一小題的有機(jī)合成線路題呈現(xiàn)出常態(tài)化趨勢(shì)
2015年:參照異戊二烯的上述合成路線,設(shè)計(jì)一條由A和乙醛為起始原料制備1,3-丁二烯的合成路線。
2016年:參照上述合成路線,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料(無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備對(duì)二苯二甲酸的合成路線
區(qū)別于以往的全國卷Ⅰ,從2014年開始首次出現(xiàn)有機(jī)合成線路的考查,所以2014年的有機(jī)合成線路題相對(duì)比較簡(jiǎn)單,給出一條已有的線路,要求學(xué)生回答某一步的反應(yīng)條件、反應(yīng)試劑和反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。和以往的試卷中給出的大題的合成線路圖作答要求差不多,只是單獨(dú)將一條合成路線以一小題的形式出現(xiàn)。但2014年的有機(jī)合成線路題,已經(jīng)傳遞出一個(gè)信息,要求考生要接受試題所給出信息,對(duì)學(xué)生的閱讀信息、處理信息的要求在提高。2015年開始出現(xiàn)要求考生獨(dú)立完成有機(jī)合成路線的題目,且合成所需用到的原理、反應(yīng)條件都在試題中隱性給出。有機(jī)合成路線區(qū)別于化學(xué)方程式,只需寫反應(yīng)物、有機(jī)產(chǎn)物、反應(yīng)條件,不用配平,不用寫無機(jī)產(chǎn)物。由于新增了書寫合成線路圖,所以這一年沒有出現(xiàn)有機(jī)反應(yīng)方程式的書寫。2016年的有機(jī)合成線路圖與2015年相似,需要從題中獲取信息,而且還要運(yùn)用自己已有的知識(shí)(如從對(duì)二甲苯到對(duì)二苯二甲酸,需要用酸性KMnO4溶液氧化)。
(2)有機(jī)合成線路題的考查能力不斷提高
有機(jī)合成線路題的考查由知識(shí)型轉(zhuǎn)向能力型,對(duì)知識(shí)點(diǎn)的要求難度降低,但對(duì)能力要求提高。要求考生首先要接受試題所給出的信息,從試題提供的新信息中,準(zhǔn)確提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容并與所學(xué)的知識(shí)塊整合,最后能迅速、全面、正確解決問題。
(1)整個(gè)高三復(fù)習(xí)中“有機(jī)題”不能停
由于學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)所花的時(shí)間短、而有機(jī)物性質(zhì)變化多樣、內(nèi)容與大部分無機(jī)化學(xué)無關(guān)聯(lián)度,所以,有機(jī)化學(xué)一直是讓學(xué)生感覺“為難”的知識(shí)模塊。所以如果等到復(fù)習(xí)完無機(jī)再來復(fù)習(xí)有機(jī),很可能學(xué)生對(duì)有機(jī)的內(nèi)容忘得所剩無幾了。為了減少遺忘,有機(jī)化學(xué)題的練習(xí)要貫穿整個(gè)高三復(fù)習(xí)的始終??梢云骄?jī)商?道有機(jī)合成推斷題的訓(xùn)練,以及在所有單元檢測(cè)中加以練習(xí)。給學(xué)生練習(xí)的有機(jī)題,最好自己編寫,讓一道題盡可能地覆蓋所有重要的有機(jī)物,覆蓋“同分異構(gòu)體書寫、有機(jī)物性質(zhì)推斷、有機(jī)方程式的書寫、有機(jī)合成路線”等高考熱點(diǎn),利用好每一道綜合的有機(jī)題。
(2)在專題復(fù)習(xí)中重基礎(chǔ)、破難點(diǎn)
復(fù)習(xí)時(shí),建議可以按照以下四個(gè)內(nèi)容來安排復(fù)習(xí)。
第一,官能團(tuán)的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化。官能團(tuán)專題復(fù)習(xí)要明晰烷烴、烯烴、炔烴、苯、鹵代烴、醇、酚、醛、酮、酯、油脂、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和官能團(tuán)的性質(zhì)。在復(fù)習(xí)過程中,要多采用比較方法教學(xué),如可比較“鹵代烴的消去反應(yīng)”與“醇的消去反應(yīng)”二者的異同,醇的氧化與醛的氧化,可比較其去氫與加氧的不同機(jī)理等。
第二,有機(jī)物的基本概念:包括有機(jī)物的命名、同系物、同分異構(gòu)體的判斷和書寫。同分異構(gòu)體的書寫或者種類的考查是必考點(diǎn)也是難點(diǎn)。要求學(xué)生一定要充分運(yùn)用不飽和度,進(jìn)行有序書寫。關(guān)于同分異構(gòu)體的復(fù)習(xí),要引領(lǐng)學(xué)生分析根據(jù)有機(jī)物官能團(tuán)位置的不同,可以把有機(jī)物分成兩種類型。其中一類,比如鹵代烴、醇、醛、羧酸、胺、硝基化合物,它們的共同點(diǎn)是官能團(tuán)在端基上,所以,這一類型的有機(jī)物,要找出同分異構(gòu)體有幾種,只需考查它們的烴基種類即可。另一類有機(jī)物,比如醚、烯烴、炔烴、酯,它們的共同點(diǎn)是官能團(tuán)在結(jié)構(gòu)的中間,則在書寫同分異構(gòu)體或者分析同分異構(gòu)體種類時(shí),可以先寫出官能團(tuán),再在官能團(tuán)兩端根據(jù)碳數(shù)和不飽和度連接不同種類的烴基來進(jìn)行分析。要重點(diǎn)關(guān)注碳骨架異構(gòu)、苯環(huán)上的鄰間對(duì)位異構(gòu)、鹵素原子和羥基的位置異構(gòu)以及酯的類型異構(gòu)。
第三,有機(jī)反應(yīng)的類型。該專題復(fù)習(xí)要從反應(yīng)機(jī)理出發(fā),分析、比較取代反應(yīng) (鹵代、硝化、水解、酯化)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)等不同類型反應(yīng)的不同特點(diǎn)。如比較“醇的消去反應(yīng)”與“醇的氧化”在反應(yīng)條件與反應(yīng)機(jī)理方面的不同等。
第四,有機(jī)合成和推斷。這既是難點(diǎn)也是高考“新寵”,可以通過復(fù)習(xí)如何引進(jìn)各種官能團(tuán)入手,可以用乙酸乙酯的制備為例,介紹有機(jī)合成的常見方法“逆合成法”。在此基礎(chǔ)上,匯集典型高考試題進(jìn)行選取,以某有機(jī)物為原料合成目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行合成路線的設(shè)計(jì),讓學(xué)生學(xué)會(huì)信息獲取、加工、應(yīng)用的能力,在對(duì)合成路線的分析和評(píng)價(jià)中探討各反應(yīng)的先后順序以及采取該種順序的原因。
專題復(fù)習(xí),不是對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單回顧,而是在運(yùn)用知識(shí)解決問題過程中,讓學(xué)生學(xué)到的知識(shí)更加鮮活、生動(dòng),只有讓學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性得到充分調(diào)動(dòng),才能取得積極的復(fù)習(xí)效果。
(作者單位:江蘇省黃埭中學(xué))