>>于 菲高考有機化學(xué)試題往往借助新穎、真實的情境突出考查考生的“學(xué)科關(guān)鍵能力”和“學(xué)科素養(yǎng)”,2020 年全國卷Ⅰ理綜化學(xué)36題第(3"/>
>>>于 菲
高考有機化學(xué)試題往往借助新穎、真實的情境突出考查考生的“學(xué)科關(guān)鍵能力”和“學(xué)科素養(yǎng)”,2020 年全國卷Ⅰ理綜化學(xué)36題第(3)問,情境來源于我國化學(xué)工作者發(fā)表在Science 中的文章,“沉積在α-MoC 上單層金原子對水煤氣的低溫催化反應(yīng)”以制備有機超強堿,考查有機化合物的命名和結(jié)構(gòu)簡式、常見有機反應(yīng)類型、同分異構(gòu)體等必備知識,考查信息獲取加工能力與推理論證能力,以及“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等學(xué)科核心素養(yǎng)??梢?,夯實基礎(chǔ)知識、構(gòu)建有機解題模型是提高有機化學(xué)解題能力的有效途徑。
夯實化學(xué)核心基礎(chǔ)知識,構(gòu)建完備有機化學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)是提升能力的基礎(chǔ)。
表1 高中化學(xué)有機物中常見的官能團
高考試題??疾楹倌軋F有機物的命名,在扎實掌握教材中烷烴的命名規(guī)則及官能團名稱的基礎(chǔ)上,注意多官能團物質(zhì)中官能團的優(yōu)先級。如2018 年全國卷Ⅰ考查了氯乙酸的命名,官能團既有氯原子又有羧基,羧基優(yōu)先于氯原子,命名為某酸。常見官能團的優(yōu)先級按鹵原子、烯(炔)、醇、醛、酸順序。
提示:命名中鹵原子只作取代基,如2020年全國卷Ⅰ中A(C2HCl3)的化學(xué)名稱為三氯乙烯。苯環(huán)上有兩個取代基,可以用習(xí)慣命名法“鄰、間、對”來表明取代基位置。
教材中出現(xiàn)的典型代表物質(zhì)有甲烷、乙烯、乙炔、苯、溴乙烷、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、葡萄糖、氨基酸等。以化學(xué)學(xué)科“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念及分類思想,遷移到烷烴、烯烴、炔烴、苯的同系物、鹵代烴、醇、酚、醛、酯、糖類、蛋白質(zhì)等同類物質(zhì)性質(zhì)。
圖1 典型有機代表物基本反應(yīng)及轉(zhuǎn)化關(guān)系
利用轉(zhuǎn)化關(guān)系圖來構(gòu)建典型代表物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò),進而增強推斷復(fù)雜陌生有機化合物結(jié)構(gòu)、分析其性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系的能力。
有機選考試題的綜合性強、陌生信息多、思維容量大,主要難點在于未知物質(zhì)結(jié)構(gòu)的推斷、同分異構(gòu)體的書寫、合成路線的設(shè)計。下面以2020 年全國卷Ⅰ為例,構(gòu)建幾種問題的解題模型,并利用模型突破有機試題的難點。
在熟悉烴和各種衍生物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的基礎(chǔ)上,參考有機物結(jié)構(gòu)的推斷模型,迅速破解未知物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
圖2 未知有機物的結(jié)構(gòu)推斷模型
如2020 年全國卷Ⅰ第36 題(1)問,要求寫出A 物質(zhì)名稱。題中給出A 的分子式為C2HCl3,不飽和度為1,可以依據(jù)分子式和不飽和度直接推測結(jié)構(gòu)中一定含碳碳雙鍵,可確定結(jié)構(gòu)簡式為ClHC=CCl2。
圖3 同分異構(gòu)體分類
圖4 同分異構(gòu)體書寫模型
如2020 年全國卷Ⅰ36 題第(6)問,考查典型的含苯環(huán)物質(zhì)的同分異構(gòu)體書寫,又加入陌生知識吡啶環(huán)。解讀問題“E 的六元環(huán)芳香同分異構(gòu)體”,根據(jù)信息“③苯胺與甲基吡啶互為芳香同分異構(gòu)體”,確定同分異構(gòu)體中六元環(huán)應(yīng)分為苯環(huán)、吡啶環(huán)兩類。再依據(jù)與金屬鈉反應(yīng),可知含有—OH,等效氫的個數(shù)比為6∶2∶2∶1,共有11 個氫,基于等效氫比例分析,比例中的“1”來自—OH,“6”應(yīng)來自2 個—CH3,且物質(zhì)對稱?!?”應(yīng)來自環(huán)上的對稱C 上的H,也可以是—NH2,不可能存在氮原子只連接1 個H 的情況。苯環(huán)類有3種,、、。同理可知吡啶類有3 種,考生失分點主要在于同分異構(gòu)體種類判斷,很多考生答案是3 種,就是只考慮了苯環(huán)類。
合成路線的設(shè)計要求利用示例信息結(jié)合目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu),選擇合理的路線,綜合性很強。需要復(fù)習(xí)和整理以下基本模型—①官能團的引入、消去和轉(zhuǎn)化;②有機官能團引入的先后順序的處理:如苯環(huán)上引入多取代基的先后順序,多官能團發(fā)生不同反應(yīng)類型化學(xué)反應(yīng)的先后順序;③官能團保護:若有機物中存在易被氧化的官能團,如酚羥基、氨基、碳碳雙鍵、醛基,要保護官能團,經(jīng)歷幾步反應(yīng)后再還原出來;④在芳香族化合物的合成中,為達到目標(biāo)官能團的定位引入,且避免進入其它活性位置,以減少副產(chǎn)物,使用基團占位與消除。
有機合成路線設(shè)計是對有機化學(xué)學(xué)習(xí)情況的綜合考量,檢查考生對知識的學(xué)習(xí)、實踐、應(yīng)變以及問題分析和解決能力。在實際解題過程中可以借助以下模型解題。
【2019年全國卷Ⅰ,36題(7)】設(shè)計由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制備的合成路線 (無機試劑任選)。
圖5 合成路線設(shè)計模型
2020 年全國卷Ⅰ36 試題中有兩個關(guān)鍵的陌生信息,對于這兩個信息進行初步拓展介紹。
題干信息:“③苯胺與甲基吡啶互為芳香同分異構(gòu)體”是解決第(6)問同分異構(gòu)體書寫問題的關(guān)鍵。
高中化學(xué)教材人教版《必修二》中資料卡片提到:“芳香化合物是一種習(xí)慣說法。歷史上的芳香族化合物是一類從植物膠中提取的有芳香氣味的物質(zhì),實際上芳香化合物并不一定都有香味,芳香化合物一詞已失去了原來的意義?!边x修五《有機化學(xué)基礎(chǔ)》中對芳香族化合物也沒有給出定義,高中階段通常認(rèn)為是分子中含有苯環(huán)的化合物。實際上有些化合物不含苯環(huán),但具有與含苯環(huán)化合物相似的性質(zhì)(芳香性),具有芳香性的雜環(huán)化合物稱為芳雜環(huán)。如吡啶、呋喃都是具有芳香性的芳雜環(huán)。
有機堿信息為本題情境,不考查有機堿的性質(zhì),重點要求提取結(jié)構(gòu)信息,二甲基胺結(jié)構(gòu)幫助推斷二環(huán)己基胺,苯胺吡啶結(jié)構(gòu)幫助解讀信息③。信息③芳香同分異構(gòu)體為重要的陌生信息,重點考查考生的學(xué)習(xí)能力。只有整理并同化新信息,掌握新規(guī)律,才能正確解決新問題,即本題中的同分異構(gòu)體種類的判斷問題。