有機(jī)化學(xué)綜合題的命題角度及應(yīng)對(duì)方法

■華中師范大學(xué)考試研究院

有機(jī)化學(xué)綜合題常以新材料、新醫(yī)藥、新農(nóng)藥等的合成路線為載體，以框圖的方式呈現(xiàn)，集中考查考生對(duì)新信息的接受、吸收和整合能力，有機(jī)化學(xué)各知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力，邏輯推理過(guò)程中的思維能力，解答時(shí)的表達(dá)能力，因此有機(jī)化學(xué)綜合題具有很強(qiáng)的選拔功能。通過(guò)對(duì)高考卷中有機(jī)化學(xué)綜合題的分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)綜合題常從以下幾個(gè)角度進(jìn)行命題。

命題角度一：有機(jī)物分子式的確定

例1A的相對(duì)分子質(zhì)量為58，氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.276，則A的分子式為_(kāi)___。

解析：A的相對(duì)分子質(zhì)量為58，氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.276，則氧原子的個(gè)數(shù)為58×0.276÷16=1，再根據(jù)商余法，(58-16)÷12=3…6，A的分子式為C3H6O。

答案：C3H6O

解題方法：(1)有機(jī)物分子式的確定。

(2)確定有機(jī)物分子式的規(guī)律。

①最簡(jiǎn)式規(guī)律。最簡(jiǎn)式相同的有機(jī)物，無(wú)論多少種，以何種比例混合，混合物中元素質(zhì)量比例相同。

注意：a.含有n個(gè)碳原子的飽和一元醛與含有2n個(gè)碳原子的飽和一元羧酸和酯具有相同的最簡(jiǎn)式。

b.含有n個(gè)碳原子的炔烴與含有3n個(gè)碳原子的苯及其同系物具有相同的最簡(jiǎn)式。

②相對(duì)分子質(zhì)量相同的有機(jī)物。

a.含有n個(gè)碳原子的醇與含(n-1)個(gè)碳原子的同類型羧酸和酯。

b.含有n個(gè)碳原子的烷烴與含(n-1)個(gè)碳原子的飽和一元醛。

③“商余法”推斷有機(jī)物的分子式(設(shè)烴的相對(duì)分子質(zhì)量為M)。

命題角度二：有機(jī)物結(jié)構(gòu)的確定

例2A的分子式為C2H4O，A的核磁共振氫譜為單峰；A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___。

解析：根據(jù)A的分子式為C2H4O，可判斷分子結(jié)構(gòu)含有一個(gè)雙鍵或者一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，A的核磁共振氫譜為單峰，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。

答案：

解題方法：確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)方法。

(1)化學(xué)方法。

利用特征反應(yīng)鑒定出官能團(tuán)，再制備它的衍生物進(jìn)一步確認(rèn)。

(2)物理方法。

①紅外光譜。

分子中化學(xué)鍵或官能團(tuán)對(duì)紅外線發(fā)生振動(dòng)吸收，不同化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置，從而獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。

②核磁共振氫譜。

命題角度三：有機(jī)物的命名

例3B的分子式為C3H8O，B的核磁共振氫譜為三組峰，峰面積比為6∶1∶1。B的化學(xué)名稱為_(kāi)___。

解析：根據(jù)題干信息，可確定B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(OH)CH3，根據(jù)醇的命名規(guī)則，確定B的名稱為2-丙醇(或異丙醇)。

答案：2-丙醇(或異丙醇)

解題方法：有機(jī)化合物的命名規(guī)律(見(jiàn)表1)。

表1

命題角度四：有機(jī)物的分類與官能團(tuán)的識(shí)別

解析：該有機(jī)物中含有羰基、(酚)羥基和肽鍵。

答案：羰基、(酚)羥基和肽鍵

解題方法：官能團(tuán)的識(shí)別(見(jiàn)表2)。

表2

命題角度五：有機(jī)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)

例5端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，稱為Glaser反應(yīng)。如。

解 析：由偶聯(lián)反應(yīng)特點(diǎn)知，生成聚合物時(shí)也是斷裂碳碳三鍵中碳原子上的碳?xì)滏I，消去小分子H2，同時(shí)得到聚合物。

解題方法：有機(jī)化學(xué)綜合題中的方程式的書(shū)寫(xiě)題一般為兩種類型。

(1)以典型有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，考查具有相同官能團(tuán)的有機(jī)物方程式的書(shū)寫(xiě)，應(yīng)對(duì)策略是熟練掌握典型有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)和相應(yīng)的方程式。

(2)題干中提供新反應(yīng)的相關(guān)信息，考查考生獲取新信息、將知識(shí)遷移運(yùn)用的能力。應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵是弄清新信息的實(shí)質(zhì)，書(shū)寫(xiě)時(shí)注意反應(yīng)條件等的細(xì)節(jié)處理。

命題角度六：同分異構(gòu)體

例6苯是工業(yè)上常用的化工原料，可以用于合成安息香酸芐酯和高分子化合物G(部分反應(yīng)條件略去)，流程如下所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

H是D的同分異構(gòu)體，分子中含有酯基，有兩個(gè)苯環(huán)且不直接相連，符合上述條件的結(jié)構(gòu)有____種(不包括D)，其中核磁共振氫譜圖有6組峰，且峰面積比為3∶2∶2∶2∶2∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___(寫(xiě)出一種即可)。

解題方法：限定條件下同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)方法及規(guī)則。

聽(tīng)說(shuō)病人還是個(gè)有智障的末成孩子，蔣利學(xué)立時(shí)動(dòng)了惻隱之心，決定馬上放棄休假，連早飯都沒(méi)吃，便匆匆趕到到醫(yī)院診病。

(1)書(shū)寫(xiě)方法。

已知有機(jī)物的分子式或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，書(shū)寫(xiě)在限定條件下的同分異構(gòu)體或判斷同分異構(gòu)體的種數(shù)，要注意分析限定條件的含義，弄清楚在限定條件下可以確定什么，再根據(jù)分子式并針對(duì)可變因素書(shū)寫(xiě)各種符合要求的同分異構(gòu)體。

(2)書(shū)寫(xiě)規(guī)則。

①主次規(guī)則：書(shū)寫(xiě)同分異構(gòu)體時(shí)要遵循主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列由鄰到間的規(guī)則。

②有序規(guī)則：書(shū)寫(xiě)同分異構(gòu)體要做到思維有序，如按照碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)→官能團(tuán)異構(gòu)的順序書(shū)寫(xiě)，也可按照官能團(tuán)異構(gòu)→碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)的順序書(shū)寫(xiě)，不管按照哪種方法書(shū)寫(xiě)都必須防止漏寫(xiě)和重寫(xiě)。

命題角度七：有機(jī)物分子中原子的共線與共面

例7CH2═CHOC2H5分子中的共面原子數(shù)目最多為_(kāi)___個(gè)。

解析：CH2═CHOC2H5分子中共面原子數(shù)目最多為9個(gè)(如圖1)。

圖1

答案：9

(1)審清題干要求。

審題時(shí)要注意“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等關(guān)鍵詞和限制條件。

(2)熟記常見(jiàn)共線、共面的官能團(tuán)。

(3)單鍵的旋轉(zhuǎn)思想。

有機(jī)物分子中的單鍵，包括碳碳單鍵、碳?xì)鋯捂I、碳氧單鍵，均可繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。

命題角度八：有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

例8從冬青中提取出的有機(jī)物A可用于合成抗結(jié)腸炎藥物Y及其他化學(xué)品，合成路線如下。

解析：由I、J生成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式判斷，I中含有酚羥基，J中含有醇羥基，所以區(qū)別二者的試劑是FeCl3溶液或濃溴水。

答案：FeCl3溶液(或濃溴水)

解題方法：有機(jī)物官能團(tuán)的鑒別(見(jiàn)表3)。

表3

命題角度九：有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)

例9氟他胺G是一種可用于治療腫瘤的藥物。實(shí)驗(yàn)室由芳香烴A制備G的合成路線如下。

解析：由苯甲醚制備4-甲氧基乙酰苯胺，可先與濃硝酸發(fā)生取代反應(yīng)生成，發(fā)生還原反應(yīng)生成，最后與CH3COCl發(fā)生取代反應(yīng)可生成。

解題方法：有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)思想和方法。

(1)解答有機(jī)合成題時(shí)，首先要正確判斷合成的有機(jī)物屬于哪一類有機(jī)物，帶有何種官能團(tuán)，然后結(jié)合所學(xué)過(guò)的知識(shí)或題給信息，尋找官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)換、保護(hù)或消去的方法，盡快找出合成目標(biāo)有機(jī)物的關(guān)鍵和突破點(diǎn)。

①正向合成法。其思維程序?yàn)椋涸稀虚g產(chǎn)物→產(chǎn)品。

②逆向合成法。其思維程序?yàn)椋寒a(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料。

③綜合比較法。此法采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進(jìn)行比較，得出最佳合成路線。

(2)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的基本思想。

①分析碳鏈的變化。有無(wú)碳鏈的增長(zhǎng)或縮短?有無(wú)成環(huán)或開(kāi)環(huán)?

②分析官能團(tuán)的改變。引入了什么官能團(tuán)?是否要注意官能團(tuán)的保護(hù)?

③讀通讀懂信息。題中的信息可能是物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的重要一環(huán)，因而要認(rèn)真分析信息中牽涉到哪些官能團(tuán)(或碳鏈的結(jié)構(gòu))與原料、產(chǎn)品或中間產(chǎn)物之間的聯(lián)系。

④可以由原料正向推導(dǎo)產(chǎn)物，也可以從產(chǎn)物逆向推導(dǎo)出原料，也可以從中間產(chǎn)物出發(fā)向兩側(cè)推導(dǎo)。

【跟蹤練習(xí)】

某研究小組以烴A為主要原料，采用以下路線合成藥物X和高聚物Y。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)X的分子式為_(kāi)___，X中的含氧官能團(tuán)有____(填名稱)。

(2)若反應(yīng)①、反應(yīng)②的原子利用率均為100%，則A的名稱為_(kāi)___。

(3)E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___，反應(yīng)③的條件為_(kāi)___，反應(yīng)⑤的反應(yīng)類型是____。

(4)寫(xiě)出反應(yīng)④的化學(xué)方程式：___。

(5)寫(xiě)出符合下列條件的E的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：___。

①屬于酚類化合物，且是苯的對(duì)位二元取代物；

②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng)。

(6)以CH3C HO為起始原料合成Z的路線(無(wú)機(jī)試劑及溶劑任選)：___。

合成路線的書(shū)寫(xiě)格式參照如下流程：由乙醇合成乙烯的反應(yīng)流程可表示為。

答案：(1)C11H12O2酯基

(2)乙炔

(2)根據(jù)以上分析可知A是乙炔。

(5)①屬于酚類化合物，且是苯的對(duì)位二元取代物；②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng)，含有甲酸形成的酯基，符合條件的同分異構(gòu)體有。

點(diǎn)睛：本題考查有機(jī)物分子式的確定，有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，同分異構(gòu)體的判斷與測(cè)定。該類題綜合性強(qiáng)，思維容量大，常以框圖題或變相框圖題的形式出現(xiàn)，解決這類題的關(guān)鍵是以反應(yīng)類型為突破口，以物質(zhì)類別判斷為核心進(jìn)行思考。經(jīng)常在一系列推導(dǎo)關(guān)系中有部分物質(zhì)已知，這些已知物往往成為思維“分散”的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。可以由原料結(jié)合反應(yīng)條件正向推導(dǎo)產(chǎn)物，也可以從產(chǎn)物結(jié)合條件逆向推導(dǎo)原料，也可以從中間產(chǎn)物出發(fā)向兩側(cè)推導(dǎo)，審題時(shí)要抓住基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合新信息進(jìn)行分析、聯(lián)想、對(duì)照、遷移應(yīng)用，參照反應(yīng)條件推出結(jié)論。解題的關(guān)鍵是要熟悉烴的各種衍生物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，不僅要注意物質(zhì)官能團(tuán)的衍變，還要注意同時(shí)伴隨的分子中碳、氫、氧、鹵素原子數(shù)目以及有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的衍變。