“模型認(rèn)知”在解決新高考試題中的應(yīng)用
——以“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”為例

孔德坤 劉緊娥

(1.云南省昆明市第一中學(xué) 2.云南省安寧中學(xué))

“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”可以很好地考查學(xué)生的有序思維能力,一直是近年高考的熱點和難點問題.特別是隨著新課程改革,新高考方案施行下,“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”受到各省命題者的青睞.如何快速突破“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”? 本文從“模型認(rèn)知”的角度闡述自己對“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”的思考,以供學(xué)生參考及應(yīng)用.

1 “限制條件的同分異構(gòu)體書寫”必備基礎(chǔ)知識

1.1 新教材中對同分異構(gòu)體的分類

圖1

1.2 識記常見烷烴、烷烴一元取代、烷烴二元取代、苯環(huán)二元、苯環(huán)三元取代的種類

表1

1.3 ?？枷拗茥l件歸納總結(jié)

1)隱性限制條件

表2

2)顯性限制條件

近3年高考試題中出現(xiàn)一些顯性限制性條件,例如,不含—O—O—、—CN 直接與苯環(huán)相連、苯環(huán)上只有2個取代基、含—NH2、含2個六元環(huán)、屬于α-氨基酸(1個—NH2和1個—COOH 連接在同一個碳上)、二元酚、含苯環(huán)的醛酮、只含1個—CH2—、含—COOCH==CH2等.

1.4 模型認(rèn)知

“模型認(rèn)知”是解決新高考試題的一種思維方法,化學(xué)問題的解決是不斷進(jìn)行模型建構(gòu)、模型優(yōu)化、模型完善的過程.“限制條件同分異構(gòu)體書寫”的思維模型可總結(jié)如圖2所示.

圖2

2 “模型認(rèn)知”在解決“限制條件的同分異構(gòu)體書寫”中的應(yīng)用

2.1 模型核心思想一——分類討論與等效替代

例1(2022年6月浙江卷,節(jié)選)寫出同時符合下列條件的化合物的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式_________.

①1H-NMR 譜和IR 譜檢測表明:分子中共有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,有N—H 鍵.

②分子中含有1個環(huán),其成環(huán)原子數(shù)≥4.

解析

根據(jù)化合物F的結(jié)構(gòu)及分子中只含有1個環(huán),其成環(huán)原子數(shù)≥4,結(jié)合N 可以形成3條共價鍵,可以參與成環(huán)分析,可形成七元環(huán)、六元環(huán)、五元環(huán)、四元環(huán);再根據(jù)信息①可得七元環(huán)、六元環(huán)不可能滿足題意,只考慮五元環(huán)和四元環(huán),又可以形成氮雜環(huán),故只能考慮結(jié)構(gòu)高度對稱的環(huán).解題模型建構(gòu)如圖3所示.

圖3

例2(2022年遼寧卷,節(jié)選)化合物的同分異構(gòu)體滿足以下條件的有_________種(不考慮立體異構(gòu)).①含有苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個取代基;②紅外光譜無醚鍵吸收峰.其中,苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,且個數(shù)比為6∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡式為________(任寫一種).

解析

根據(jù)化合物I的結(jié)構(gòu)及限制條件①可以推知,去除苯環(huán)剩余的碳只能形成1個飽和烴基,即取代基為丁基,又根據(jù)限制條件②無醚鍵,說明只能是—OH 取代烴基上的氫.解題模型建構(gòu)如圖4所示.

圖4

2.2 模型核心思想二——定一移一

例3(2022年山東卷,節(jié)選)化合物的同分異構(gòu)體中,僅含—OCH2CH3、—NH2和苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有_________種.

解析

根據(jù)僅含—OCH2CH3、—NH2和苯環(huán),說明該同分異構(gòu)體為苯環(huán)上連接3 個—OCH2CH3和1 個—NH2,解題模型建構(gòu)如圖5所示.

圖5

2.3 模型核心思想三——插入

例4(2022年湖南卷,節(jié)選)是一種重要的化工原料,其同分異構(gòu)體中能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有_________種(考慮立體異構(gòu)),其中核磁共振氫譜有3組峰,峰面積之比為4∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡式為_________.

解析

圖6

(完)