楊洪強(qiáng) 歐陽(yáng)俊堅(jiān)

(云南省昆明市第三中學(xué))

2017版2020修訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出:將凸顯實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)、關(guān)注科研前沿成就作為教材內(nèi)容選擇的重要方面。由此可見,科研前沿素材將逐步滲透于高考化學(xué)試題的命制,預(yù)示著依托科研前沿成果,創(chuàng)設(shè)化學(xué)信息的試題在高考中已是必然。每一年的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)作為世界頂級(jí)的科學(xué)獎(jiǎng),代表了全世界最前沿、最權(quán)威的科研成果,自然也是每年高考命題的熱點(diǎn)素材之一。本文以2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)為情境素材,結(jié)合近幾年高考試題特點(diǎn)編寫了側(cè)重不同知識(shí)點(diǎn)與學(xué)科核心素養(yǎng)方向的試題,以期為高三考生及從事一線化學(xué)教學(xué)工作的教師提供參考。

1.2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)簡(jiǎn)介

2022年10月5日北京時(shí)間17時(shí)45分,2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)學(xué)者卡羅琳·貝爾托西,丹麥學(xué)者莫滕·梅爾達(dá)爾,美國(guó)學(xué)者卡爾·巴里·沙普利斯,以表彰他們對(duì)點(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)。點(diǎn)擊化學(xué)是由沙普利斯在1998年初步提出,并在其后逐步完善的一個(gè)合成概念,它的核心理念是:合成化學(xué)要以分子功能為導(dǎo)向,通過小單元的簡(jiǎn)便拼接,快速可靠地完成各種各樣分子的化學(xué)合成。諾獎(jiǎng)官網(wǎng)資料稱,美國(guó)化學(xué)家卡羅琳·貝爾托西將點(diǎn)擊化學(xué)提升到了一個(gè)新的維度,并開始在活的生命體中使用,不會(huì)破壞細(xì)胞的正?；瘜W(xué)反應(yīng),生物正交化學(xué)照亮細(xì)胞。點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率高,應(yīng)用范圍廣,可生成單一的且不用色譜柱提純的目標(biāo)產(chǎn)物。從此以后,化學(xué)家們不用精心設(shè)計(jì)繁雜的合成路線,而是用一種貌似拼搭樂高積木的方法,就可以得到自己的理想分子。

2.相關(guān)試題

2.1 化學(xué)常識(shí)考查

【例1】利用Cu(OAc)2在醇溶液中成功地實(shí)現(xiàn)了疊氮化物A和丙炔醇的CuAAC點(diǎn)擊反應(yīng),其原理如下所示:

下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.Cu+的價(jià)層電子排布式為3d10

C.化合物M中碳原子的雜化方式有sp2、sp3雜化

D.丙炔醇是電解質(zhì)

【答案】D

2.2 反應(yīng)機(jī)理考查

【例2】2022年10月三位科學(xué)家因其在“點(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)”領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)共同獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。亞銅離子催化疊氮-炔環(huán)加成(CuAAC反應(yīng))是最為經(jīng)典的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng),像鼠標(biāo)點(diǎn)擊合成按鈕一樣,非常高效。其反應(yīng)機(jī)理如圖所示,[Cu]表示亞銅離子。

下列說法中錯(cuò)誤的是

( )

A.基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為[Ar]3d94s2

B.[Cu]是該反應(yīng)的催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率

D.CuAAC反應(yīng)原子利用率100%

【答案】A

【詳解】基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;催化劑先參與反應(yīng),最后又生成,[Cu]是該反應(yīng)的催化劑,且催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率,B項(xiàng)正確;根據(jù)圖示,總過程的反應(yīng)方程式正確,C項(xiàng)正確;CuAAC反應(yīng)中原料全部轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物,原子利用率100%,D項(xiàng)正確。

2.3 元素周期律考查

( )

A.該分子中N元素位于元素周期表的s區(qū)

B.該分子中元素的第一電離能大小為H

C.該分子中每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

【答案】D

2.4 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)考查

( )

A.1,3-丁二烯與等物質(zhì)的量的Br2反應(yīng)可得到兩種不同的產(chǎn)物

B.聚乙烯和聚1,3-丁二烯均不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

C.環(huán)己烯中碳原子的雜化方式為sp2和sp3

D.D—A反應(yīng)原子利用率100%

【答案】B

【例5】2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了在點(diǎn)擊化學(xué)和生物正交化學(xué)研究方面有突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家,利用電化學(xué)還原方法催化點(diǎn)擊反應(yīng),制備得到功能化側(cè)基聚合物的反應(yīng)原理如圖所示:

下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.反應(yīng)物分子中含有手性碳原子

B.產(chǎn)物分子中N原子有sp2、sp3兩種雜化方式

C.產(chǎn)物可以發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)

D.通過電流的開/關(guān)來控制點(diǎn)擊反應(yīng)的發(fā)生與停止

【答案】C

【例6】某課題組利用點(diǎn)擊反應(yīng)快速高效地拼接改良了高分子側(cè)鏈,研制了一種具有特定功能的聚合物P,合成路線如下:

已知點(diǎn)擊反應(yīng)為

請(qǐng)回答下列問題:

(1)化合物B的系統(tǒng)命名是________;化合物F中含氧官能團(tuán)名稱是________。

(4)M是有機(jī)物D的一種同系物,相對(duì)分子質(zhì)量比D大14,滿足下列條件的M的同分異構(gòu)體有________種(不考慮立體異構(gòu)),寫出其中一種有順反異構(gòu)的M的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________。

ⅰ.既能發(fā)生水解反應(yīng)又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)

ⅱ.不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)

【答案】(1)3-氯丙烯 酯基

2.5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)考查

回答下列問題:

(1)基態(tài)Cu原子核外電子占據(jù)能量最高的能級(jí)符號(hào)為________,價(jià)電子中未成對(duì)電子有________個(gè)。

(3)在高溫下CuO能分解生成Cu2O,試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋其原因:__________________________________________________。

(4)Cu2+是人體多種酶的輔因子,請(qǐng)寫出向硫酸銅溶液中通入過量的氨氣的離子反應(yīng)方程式____________________。

(5)70℃時(shí),Cu(OH)2會(huì)與甘氨酸(H2NCH2COOH)反應(yīng)生成甘氨酸銅,其結(jié)構(gòu)如圖所示:

反式—甘氨酸合銅

①要確定甘氨酸銅是晶體還是非晶體,最科學(xué)的方法是__________________________;

②甘氨酸銅中H、C、N、O四種元素的電負(fù)性從大到小的順序?yàn)開_______(填元素符號(hào));

③已知圖中兩種甘氨酸銅的其中一種不溶于水,另一種能溶于水,依據(jù)相似相溶原理判斷,能溶于水的是________(填物質(zhì)名稱);

④順式—甘氨酸合銅中,Cu的配位數(shù)為________。

順式—甘氨酸合銅

【答案】(1)3d 1

(2)直線形 sp

(3)Cu2O中Cu+的價(jià)層電子排布式為3d10,處于較穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)