聚焦2021年高考有機命題的生物視角

孫 晶

（山東省日照市莒縣第四中學(xué)）

仔細研讀2021年高考命題可以發(fā)現(xiàn)，氨基酸、酶、嘌呤、油脂、生物降解、蛋白質(zhì)、生物活性等生物學(xué)科的名詞，悄然登上化學(xué)命題的舞臺，凸顯學(xué)科的融合和思維融通.下面從不同角度選取幾個相關(guān)的高考題予以闡釋，以期大家對生物化學(xué)聯(lián)合命題前景和趨向有個大體的了解與展望.

命題角度1 氨基酸與同分異構(gòu)體

例1(2021年海南卷)我國化工專家吳蘊初自主破解了“味精”的蛋白質(zhì)水解工業(yè)生產(chǎn)方式.味精的主要成分為谷氨酸單鈉鹽.X是谷氨酸(結(jié)構(gòu)簡式如下)的同分異構(gòu)體，與谷氨酸具有相同的官能團種類與數(shù)目.下列有關(guān)說法正確的是( ).

A.谷氨酸分子式為C5H8NO4

B.谷氨酸分子中有2個手性碳原子

C.谷氨酸單鈉能溶于水

D.X的數(shù)目(不含立體異構(gòu))有8種

解析

根據(jù)谷氨酸的結(jié)構(gòu)簡式，可以推知其分子式為C5H9NO4，選項A錯誤.因為谷氨酸分子中 有1個手性碳原子(用*標出)，選項B錯誤.

谷氨酸單鈉屬于鈉鹽，能溶于水，選項C正確.X有(不含立體異構(gòu))

共8種，選項D正確.答案為C、D.

【真題回味】該題以我國化工專家吳蘊初自主破解“味精”的蛋白質(zhì)水解工業(yè)生產(chǎn)方式為命題背景進行切入，落實了愛國主義情懷，體現(xiàn)了立德樹人、服務(wù)社會的命題理念.題目涉及分子式的確定、手性碳原子的判斷、生活中常用的調(diào)味品——味精性質(zhì)的判斷和同分異構(gòu)體數(shù)目的計算.本題的設(shè)計在基礎(chǔ)之中凸顯了能力要求，有較高的區(qū)分度，落實了主干知識的考查要求.

命題角度2 有機物與抗擊新冠病毒

例2(2021年北京卷)我國科研人員發(fā)現(xiàn)中藥成分黃芩素(如圖1)能明顯抑制新冠病毒的活性.下列有關(guān)黃芩素的說法不正確的是( ).

圖1

A.分子中有3種官能團

B.能與Na2CO3溶液反應(yīng)

C.在空氣中可發(fā)生氧化反應(yīng)

D.能與Br2發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)

解析

由結(jié)構(gòu)可知，黃芩素分子中含酚羥基、醚鍵、碳碳雙鍵、羰基，共4種官能團，選項A說法錯誤.黃芩素含有酚羥基，與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成酚鈉、碳酸氫鈉，選項B說法正確.含酚羥基，在空氣中可發(fā)生氧化反應(yīng)，選項C說法正確.酚羥基的鄰位與溴水發(fā)生取代反應(yīng)，碳碳雙鍵與溴發(fā)生加成反應(yīng)，選項D說法正確.答案為A.

【真題回味】該題以抑制新冠病毒活性的黃芩素進行命題切入，體現(xiàn)化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，落實科學(xué)態(tài)度與社會責任這一學(xué)科素養(yǎng)，同時強調(diào)中藥在抗擊新冠病毒中發(fā)揮的不可磨滅的重要作用，讓學(xué)生了解中藥，建立起中華文化自信.

命題角度3 考查基本營養(yǎng)物質(zhì)與油脂

例3(2021年浙江卷)關(guān)于油脂，下列說法不正確的是( ).

B.花生油能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

C.植物油通過催化加氫可轉(zhuǎn)變?yōu)闅浠?/p>

D.油脂是一種重要的工業(yè)原料，可用于制造肥皂、油漆等

解析

【真題回味】花生油、豆油等液態(tài)油脂，含有不飽和雙鍵，具有烯烴和油脂的雙重性質(zhì).

命題角度4 考查“小分子膠水”與有機物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

例4(2021年遼寧卷)我國科技工作者發(fā)現(xiàn)某“小分子膠水”(結(jié)構(gòu)如圖2)能助力自噬細胞“吞沒”致病蛋白.下列說法正確的是( ).

圖2

A.該分子中所有碳原子一定共平面

B.該分子能與蛋白質(zhì)分子形成氫鍵

C.1 mol該物質(zhì)最多能與3molNaOH反應(yīng)

D.該物質(zhì)能發(fā)生取代、加成和消去反應(yīng)

解析

亨廷頓舞蹈癥是四大神經(jīng)退行性疾病之一，臨床表現(xiàn)為不自主的舞蹈樣動作、認知障礙、精神異常等癥狀.復(fù)旦大學(xué)發(fā)明的“小分子膠水”，助力細胞自噬“吞沒”致病蛋白，為無法治愈的亨廷頓病帶來新曙光.苯分子、乙烯分子、中所有原子共平面，單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則該分子中所有C原子可能共平面，選項A錯誤.該分子中的O原子能和蛋白質(zhì)分子中的H原子之間形成氫鍵，導(dǎo)致“小分子膠水”能助力自噬細胞“吞沒”致病蛋白，選項B正確.該分子中的酚羥基、酯基水解生成的羧基和酚羥基都能和NaOH以1∶1反應(yīng)，該分子中含有2個酚羥基，1個酯基水解生成1個酚羥基和1個羧基，所以1mol該物質(zhì)最多能消耗4molNaOH，選項C錯誤.該分子中含有苯環(huán)、酚羥基、碳碳雙鍵和酯基，具有苯、酚、烯烴和酯的性質(zhì)，酚羥基、酯基能發(fā)生取代反應(yīng)，苯環(huán)和碳碳雙鍵能發(fā)生加成反應(yīng)，該物質(zhì)不能發(fā)生消去反應(yīng)，選項D錯誤.答案為B.

【真題回味】該題以復(fù)旦大學(xué)發(fā)明“小分子膠水”，助力細胞自噬“吞沒”致病蛋白為命題背景，考查有機物官能團的識別與性質(zhì)判斷，在解答該類問題時要注意酚酯的特殊性，1個酯基水解生成1個酚羥基和1個羧基，而酚羥基會繼續(xù)消耗氫氧化鈉溶液.酚酯、醇酯分別在氫氧化鈉溶液中水解，1mol酚酯基最多消耗2 mol NaOH，1 mol醇酯基最多消耗1 mol NaOH.

命題角度5 考查生活中的生物高分子材料

例5(2021年河北卷)高分子材料在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛.下列說法錯誤的是( ).

A.蘆葦可用于制造黏膠纖維，其主要成分為纖維素

B.聚氯乙烯通過加聚反應(yīng)制得，可用于制作不粘鍋的耐熱涂層

C.淀粉是相對分子質(zhì)量可達幾十萬的天然高分子物質(zhì)

D.大豆蛋白纖維是一種可降解材料

解析

本題考查高分子材料的成分與性質(zhì).黏膠纖維是以天然纖維素為原料，經(jīng)過堿化、老化、磺化等工序制成的可溶性纖維素磺酸酯，再溶于稀的堿溶液制成的黏膠.蘆葦?shù)闹饕煞质抢w維素，可用于制造黏膠纖維，選項A說法正確.聚氯乙烯可以通過CH2＝CHCl發(fā)生加聚反應(yīng)得到，聚氯乙烯在使用中能夠緩慢釋放有毒物質(zhì)，不能用于制作不粘鍋涂層，選項B說法錯誤.淀粉存在于自然界中，是多糖，屬于天然高分子化合物，相對分子質(zhì)量可達到幾十萬，選項C說法正確.大豆蛋白纖維的主要成分是蛋白質(zhì)，所有的蛋白質(zhì)纖維在酸性或堿性條件下水解生成氨基酸，則大豆蛋白纖維可制成可降解材料，選項D說法正確.答案為B.

【易錯警示】棉花、木材等原料的主要成分是纖維素；醋酸纖維的本質(zhì)是纖維素醋酸酯，屬于酯類；黏膠纖維的主要成分是纖維素.

命題角度6 考查生物降解材料與聚合原理

例6(2021年北京卷)可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的結(jié)構(gòu)片段如圖3所示.

圖3

聚苯丙生(L)： Xm—Yn—Xp—Yq( 表示鏈延長)

下列有關(guān)L的說法不正確的是( ).

A.制備L的單體分子中都有2個羧基

B.制備L的反應(yīng)是縮聚反應(yīng)

C.L中的官能團是酯基和醚鍵

D.m、n、p和q的大小對L的降解速率有影響

解析

【真題回味】該題以生物降解材料為命題背景，考查了縮聚反應(yīng)原理，同時考查了降解材料的時間與碳鏈長短的關(guān)系，試題潛移默化考查了化學(xué)與環(huán)保的關(guān)聯(lián)，落實了科學(xué)態(tài)度與社會責任這一學(xué)科核心素養(yǎng).

命題角度7 考查大豆異黃酮及其衍生物的合成

例7(2021年全國甲卷)近年來，以大豆素(化合物C)為主要成分的大豆異黃酮及其衍生物，因其具有優(yōu)良的生理活性而備受關(guān)注.大豆素的合成及其衍生化的一種工藝路線如圖4所示.

圖4

回答下列問題：

(1)A的化學(xué)名稱為_________.

(2)1molD反應(yīng)生成E至少需要________mol氫氣.

(3)寫出E中任意兩種含氧官能團的名稱____.

(4)由E生成F的化學(xué)方程式為________.

(5)由G生成H分兩步進行：反應(yīng)1)是在酸催化下水與環(huán)氧化合物的加成反應(yīng)，則反應(yīng)2)的反應(yīng)類型為_________.

(6)化合物B的同分異構(gòu)體中能同時滿足下列條件的有_________.

a.含苯環(huán)的醛或酮；

b.不含過氧鍵(—O—O—)；

c.核磁共振氫譜顯示四組峰，且峰面積比為3∶2∶2∶1.

A.2個 B.3個 C.4個 D.5個

(7)根據(jù)上述路線中的相關(guān)知識，以丙烯為主要原料用不超過三步的反應(yīng)設(shè)計合成

解析

大豆異黃酮是黃酮類化合物，是大豆生長中形成的一類次級代謝產(chǎn)物，是一種生物活性物質(zhì).根據(jù)流程圖知，A和B發(fā)生反應(yīng)生成C，根據(jù)F結(jié)構(gòu)簡式知，C中酚羥基和乙酸酐發(fā)生取代反應(yīng)生成D，結(jié) 合D的 分 子 式 知，D的 結(jié) 構(gòu) 簡 式 為根據(jù)E的分子式知，D中碳碳雙鍵和羰基與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成E，結(jié)構(gòu)簡式為根 據(jù)F的結(jié)構(gòu)簡式知，E發(fā)生消去反應(yīng)生成F，由G生成H分兩步進行.

(1)A的化學(xué)名稱為間苯二酚.

(4)根據(jù)F的結(jié)構(gòu)簡式知，E發(fā)生消去反應(yīng)生成F，由E生成F的化學(xué)方程式為

(5)由G生成H分兩步進行：反應(yīng)1)是在酸催化下水與環(huán)氧化合物的加成反應(yīng)，則反應(yīng)2)為酯基的水解反應(yīng)或取代反應(yīng)生成酚羥基，所以該反應(yīng)的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)或水解反應(yīng).

(6)根據(jù)H原子個數(shù)及種類知，應(yīng)該含有甲基，且結(jié)構(gòu)對稱，符合條件的結(jié)構(gòu)簡式有，所以符合條件的有4種.

答案(1)間苯二酚.

(2)2.

(3)酯基、羥基、醚鍵(任意兩種).

(5)取代反應(yīng)或水解反應(yīng).

(6)C.

【真題回味】大豆異黃酮是從植物中提取的，與雌激素有相似結(jié)構(gòu)，因此大豆異黃酮又稱為植物雌激素.大豆異黃酮的雌激素作用影響到激素分泌、代謝生物學(xué)活性、蛋白質(zhì)合成、生長因子活性，是天然的癌癥預(yù)防劑.解答本題時注意對比反應(yīng)前后官能團或結(jié)構(gòu)變化，注意反應(yīng)中斷鍵和成鍵方式，易錯點是同分異構(gòu)體的種類判斷.

通過上述幾個例題的剖析可以看出，生物與化學(xué)的接軌命題主要涉及氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、嘌呤、嘧啶、生物活性、生物降解等知識點上，為更好地應(yīng)對這類命題，在平時的學(xué)習(xí)過程中多留心《生物大分子》與《基本營養(yǎng)物質(zhì)》中的生物與化學(xué)的交叉部分，同時注意知識的延伸與拓展，方可在考試中游刃有余，駕輕就熟.

鏈接練習(xí)

1.（2021年廣東卷）昆蟲信息素是昆蟲之間傳遞信號的化學(xué)物質(zhì).人工合成信息素可用于誘捕害蟲、測報蟲情等.一種信息素的分子結(jié)構(gòu)簡式如圖5所示，關(guān)于該化合物說法不正確的是（ ）.

圖5

A.屬于烷烴

B.可發(fā)生水解反應(yīng)

C.可發(fā)生加聚反應(yīng)

D.具有一定的揮發(fā)性

2.（2021年福建卷）豆甾醇是中藥半夏中含有的一種天然物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)如圖6所示.關(guān)于豆甾醇，下列說法正確的是（ ）.

圖6

A.屬于芳香族化合物

B.含有平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)

C.可發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)

D.不能使酸性KMnO4溶液褪色

3.（2021年湖北卷）氫化可的松乙酸酯是一種糖皮質(zhì)激素，具有抗炎、抗病毒作用，其結(jié)構(gòu)簡式如圖7所示.有關(guān)該化合物敘述正確的是（ ）.

圖7

A.分子式為C23H33O6

B.能使溴水褪色

C.不能發(fā)生水解反應(yīng)

D.不能發(fā)生消去反應(yīng)

4.（2021年廣東卷）勞動成就夢想.下列勞動項目與所述的化學(xué)知識沒有關(guān)聯(lián)的是（ ）.

選項 勞動項目 化學(xué)知識A社區(qū)服務(wù)：用“84”消毒液對圖書館桌椅消毒 含氯消毒劑具有氧化性B 學(xué)農(nóng)活動：用廚余垃圾制肥料 廚余垃圾含N、P、K等元素C家務(wù)勞動：用白醋清洗水壺中的水垢 乙酸可由乙醇氧化制備D自主探究：以油脂為原料制肥皂 油脂可發(fā)生皂化反應(yīng)

鏈接練習(xí)參考答案

1.A.2.C.3.B.4.C.