薛 麗 楊皓杰

(1.山東省青島西海岸新區(qū)音樂學(xué)校 2.山東省青島西海岸新區(qū)致遠(yuǎn)中學(xué))

有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題是高考必考題型,其選項(xiàng)多涉及判斷分子中原子共面的數(shù)目的知識點(diǎn),為了提高解題效率,可以通過“性質(zhì)＋模型”法解原子共線、共面問題.

1)“性質(zhì)”就是利用有機(jī)物官能團(tuán)具有的性質(zhì)進(jìn)行判斷,包括有機(jī)物的定性和定量反應(yīng)特性.

2)“模型”就是從有機(jī)物的空間結(jié)構(gòu)上判斷分子中原子共線、共面的情況,其方法如下.

第1步 對比排除(對模型)

第2步 分割整合(轉(zhuǎn)模型、作判斷)

分割后的模塊之間的“單鍵”可以旋轉(zhuǎn),“雙鍵”則不能旋轉(zhuǎn).注意:通過旋轉(zhuǎn)模塊才能共面的原子數(shù)目描述為“可能”或“最多”,不能為“一定”.

例1一種酯的制備過程如圖1-甲所示,一種實(shí)現(xiàn)二氧化碳固定及再利用的反應(yīng)如圖1-乙所示.下列說法正確的是( ).

圖1

A.圖甲產(chǎn)物分子中所有碳原子共平面

B.圖甲產(chǎn)物的化學(xué)名稱是乙酸異丙酯

實(shí)驗(yàn)用的污泥取自合肥市望塘污水廠二沉池，污泥濃度為15 g/L，靜置后去除上清液，將污泥均勻倒入反應(yīng)裝置。厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)在水浴恒溫振蕩器中進(jìn)行，以維持其厭氧發(fā)酵溫度并防止菌群結(jié)集，溫度設(shè)為30°C，轉(zhuǎn)速為80 r/min。

C.圖乙反應(yīng)物分子中的所有原子共平面

D.圖乙產(chǎn)物可以發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)

首先應(yīng)用定性排除法:甲中反應(yīng)的產(chǎn)物是乙酸異丙酯,選項(xiàng) B 錯(cuò)誤[注意丙基(—CH2CH2CH3)與異丙基(—CH(CH3)2)的結(jié)構(gòu)不同].乙中產(chǎn)物含酯基,酯基開環(huán)后可以生成長鏈狀的高分子或大環(huán)分子,屬于聚合反應(yīng),選項(xiàng)D 正確.

然后應(yīng)用模型:甲中產(chǎn)物分子中右側(cè)的1個(gè)碳原子鍵合3個(gè)原子為四面體形(如圖2),不能與左側(cè)平面重疊,故碳原子不能共面[再認(rèn)知:左下的羰基(包括酮基、醛基、酯基)為平面三角形結(jié)構(gòu),可將甲醛作為一種模型(視為將乙烯的一端CH2用O 代替)],選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.化合物1中含2個(gè)飽和碳原子,如其中之一,其原子不共面,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案為D.

圖2

本例中應(yīng)用了酯鍵水解能斷開和醇羥基之間能脫水生成醚鍵的“性質(zhì)”(再認(rèn)知:①能斷鍵的還有酰胺鍵、碳碳雙鍵;②含有2個(gè)以上的醇羥基、有醇羥基和羧基、有氨基和羧基、有碳碳雙鍵等的分子可以形成高分子).“模型”應(yīng)用了“甲烷型”和“甲醛型”.

例2圖3是某神經(jīng)類藥物的結(jié)構(gòu),已知酰胺基化學(xué)性質(zhì)類似于酯基.下列說法正確的是( ).

圖3

A.分子中存在2種含氧官能團(tuán)

B.分子中最多有14個(gè)原子共平面

C.分子中最多有9個(gè)原子共線

D.1 mol該物質(zhì)與足量氫氣反應(yīng),最多消耗7molH2

首先應(yīng)用定性、定量判斷:由該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式可知,分子中含有羥基、酰胺基和羰基3種含氧官能團(tuán),選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.1 mol苯環(huán)可以加成3molH2,1mol羰基可以加成1molH2,酰胺基不能加氫(防誤區(qū):當(dāng)羰基鍵合了雜原子時(shí),如酯基、酰胺基、酰氯等就不能加氫),選項(xiàng)D 正確.

其次是模型判斷(避陷阱:N 原子所鍵合的3個(gè)原子呈三角錐形結(jié)構(gòu)).由結(jié)構(gòu)式可知,分子由4個(gè)平面通過單鍵組成(如圖4),最多有29個(gè)原子共面,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.分子中只能是1個(gè)苯環(huán)對位的原子共線,故最多只有4個(gè)原子共線(須牢記:相鄰的3個(gè)原子呈直線關(guān)系,鍵角一定是180°,圖4中的2個(gè)三角形部分的3 個(gè)原子一定是折線形),選項(xiàng)C 錯(cuò)誤.答案為D.

圖4

本題應(yīng)用了不飽和鍵與H2加成的性質(zhì)[再認(rèn)知:不同不飽和鍵與H2加成的關(guān)系式為1—C＝C—～1H2、1—C≡C—～2H2、3H2;羧基(—COOH)、酯基(—COOR)、酰胺基(—CONHR)等都不能加H2].“模型”應(yīng)用了苯環(huán)、甲醛、氨等.

例3對乙酰氨基酚Ⅰ可合成緩釋長效高分子藥物Ⅱ,二者結(jié)構(gòu)如圖5 所示,下列說法正確的是( ).

圖5

A.Ⅰ分子中最少有5個(gè)原子共直線

B.Ⅰ分子中有2個(gè)原子不共面

C.1molⅡ最多消耗3molNaOH

D.Ⅱ可以發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)

首先是定性、定量判斷:由Ⅱ物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式可知,分子中含有酚酯基、酰胺基,是高分子,1molⅡ最多消耗(2n＋1)molNaOH,選項(xiàng)C 錯(cuò)誤(防誤區(qū):注意含酚酯基時(shí)水解,需消耗的NaOH 為酚酯基的2倍).Ⅱ中含烴基和酯基等,可以發(fā)生取代反應(yīng);含苯環(huán),可以與H2發(fā)生加成反應(yīng);能燃燒,發(fā)生氧化反應(yīng)(避陷阱:要切記加氫去氧是還原反應(yīng);加氧去氫是氧化反應(yīng),有機(jī)物的燃燒都是氧化反應(yīng)),選項(xiàng)D 正確.

其次是模型判斷:由Ⅰ結(jié)構(gòu)式可知,分子中的C—N 和C—C 或C＝O 的鍵長不同,即圖6中虛線框不是等邊三角形(防誤區(qū):當(dāng)成平面三角形的中心原子鍵合的3個(gè)原子不同時(shí),既不是等邊三角形,也不是等腰三角形),故最多有4個(gè)原子共線,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.N 原子鍵合原子成三角錐形,—CH3與鍵合原子成四面體形,通過單鍵旋轉(zhuǎn),至少有3個(gè)原子不共面,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.答案為D.

圖6

本例應(yīng)用了有機(jī)物能與NaOH 反應(yīng)的定量的性質(zhì)[再認(rèn)知:用—R 表示脂肪烴基、—φ表示連接苯環(huán)的芳香烴基,則關(guān)系式為

醇—OH 不能與NaOH 反應(yīng)].“模型”應(yīng)用了苯環(huán)、甲醛、氨等.

通過以上例題分析,快速突破涵蓋有機(jī)物的性質(zhì)和共線、共面這類試題的方法要從兩個(gè)方面切入:首先是利用官能團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行定性、定量判斷,其次是通過分子模型進(jìn)行篩選.所以,學(xué)生必須熟記常見的有機(jī)物(含有的官能團(tuán))的性質(zhì),對簡單的有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)反復(fù)認(rèn)知.只有這樣,才能在高考中穩(wěn)操勝券.

(完)