結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)——有機(jī)化學(xué)選擇題專項(xiàng)突破

四川 王夢(mèng)林

有機(jī)化學(xué)選擇題是高考全國卷的必考題，近幾年高考全國卷Ⅲ化學(xué)考題題型基本保持穩(wěn)定，七個(gè)選擇題中考查有機(jī)化學(xué)知識(shí)的試題至少有一道，分值至少為6分，題目注重基礎(chǔ)性考查，本文主要對(duì)2016—2020年全國卷Ⅲ中的有機(jī)化學(xué)選擇題進(jìn)行分析和總結(jié)，從而對(duì)有機(jī)化學(xué)的新課教學(xué)和高考復(fù)習(xí)提出合理的建議。

一、考查要求

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)對(duì)必修二有機(jī)化學(xué)的要求如下：

1.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

知道有機(jī)化合物分子是有空間結(jié)構(gòu)的，以甲烷、乙烯、乙炔、苯為例認(rèn)識(shí)碳原子的成鍵特點(diǎn)，以乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯為例認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物中的官能團(tuán)。知道有機(jī)化合物存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。

2.典型有機(jī)化合物的性質(zhì)

認(rèn)識(shí)乙烯、乙醇、乙酸的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)與應(yīng)用；結(jié)合典型實(shí)例認(rèn)識(shí)官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系，知道氧化、加成、取代、聚合等有機(jī)反應(yīng)類型。知道有機(jī)化合物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的。

3.有機(jī)化學(xué)研究的價(jià)值

知道合成新物質(zhì)是有機(jī)化學(xué)研究價(jià)值的重要體現(xiàn)。結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)高分子、油脂、糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用。

根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可了解考查的具體內(nèi)容為有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，但是具體的考查方式及考查角度仍要從分析真題的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)。

二、高考考點(diǎn)總結(jié)

表1從考查物質(zhì)、考查內(nèi)容和考查角度三個(gè)維度對(duì)2016—2020年五年的全國卷Ⅲ有機(jī)化學(xué)選擇題進(jìn)行整理和歸納：

表1 2016—2020年全國卷Ⅲ考查統(tǒng)計(jì)

從年份來看，2019年只考查了給定分子的原子共面問題，考查學(xué)生對(duì)烷烴、二烯烴、炔烴和苯的同系物的原子共面問題的理解；2018年考查物質(zhì)為苯乙烯，四個(gè)選項(xiàng)都設(shè)置成了苯乙烯化學(xué)性質(zhì)的推斷，考查學(xué)生對(duì)官能團(tuán)和特殊結(jié)構(gòu)的性質(zhì)的掌握情況；2016年、2017年和2020年的考查方向都至少涉及了兩點(diǎn)，其中對(duì)有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)考查都占了至少兩個(gè)選項(xiàng)，試題設(shè)置上2016年和2017年極為相似。

從考點(diǎn)來看，考題中對(duì)有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)考查的選項(xiàng)最多，比例為55%，對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的考查比例為30%，對(duì)有機(jī)物物理性質(zhì)考查比例為10%，而考查有機(jī)物組成的比例僅有5%。

三、真題剖析

【例1】(2020·全國卷Ⅲ·8)金絲桃苷是從中藥材中提取的一種具有抗病毒作用的黃酮類化合物，結(jié)構(gòu)式如圖1所示：

圖1

下列關(guān)于金絲桃苷的敘述，錯(cuò)誤的是

( )

A.可與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)

B.分子含21個(gè)碳原子

C.能與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)

D.不能與金屬鈉反應(yīng)

【答案】D

【考點(diǎn)】有機(jī)物的分子組成和官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。

【解題思路】金絲桃苷的分子式為C21H20O12，含有的官能團(tuán)為羰基、醚鍵、酚羥基、醇羥基(全國卷Ⅲ地區(qū)若未選擇選修五則對(duì)醇羥基和酚羥基不做區(qū)分)、碳碳雙鍵，結(jié)構(gòu)中也有苯環(huán)這個(gè)特殊結(jié)構(gòu)。

結(jié)合例題，梳理常見的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的主要化學(xué)性質(zhì)(醚鍵必修內(nèi)容中不做要求，故不贅述)如表2所示。

表2

【解析】金絲桃苷結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、碳碳雙鍵和羰基，可以和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，A選項(xiàng)正確；鍵線式中拐點(diǎn)和端點(diǎn)都代表碳原子，該分子中共有21個(gè)碳原子，B選項(xiàng)正確；該結(jié)構(gòu)中含有羥基，可以和乙酸中的羧基發(fā)生酯化反應(yīng),C選項(xiàng)正確；結(jié)構(gòu)中含有羥基，能和金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

【例2】(2019·全國卷Ⅲ·8)下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是

( )

A.甲苯 B.乙烷 C.丙炔 D.1，3-丁二烯

【答案】D

【考點(diǎn)】簡單有機(jī)物的結(jié)構(gòu)(共面問題)

【解題思路】在人教版化學(xué)《必修二》第三章中，介紹了三個(gè)需要掌握空間結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，即：甲烷、乙烯和苯，教材內(nèi)容如表3所示：

表3

【解析】A、B、C中的甲苯、乙烷和丙炔中都存在甲基結(jié)構(gòu)(—CH3)，不能所有原子共面，D中的1，3-丁二烯可看作兩個(gè)乙烯分子共用一個(gè)碳碳單鍵，通過單鍵的旋轉(zhuǎn)可使所有原子共面。

【例3】(2016·全國卷Ⅲ·8)下列說法錯(cuò)誤的是

( )

A.乙烷室溫下能與濃鹽酸發(fā)生取代反應(yīng)

B.乙烯可以用作生產(chǎn)食品包裝材料的原料

C.乙醇室溫下在水中的溶解度大于溴乙烷

D.乙酸與甲酸甲酯互為同分異構(gòu)體

【答案】A

【考點(diǎn)】有機(jī)物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和用途，同分異構(gòu)體的判斷

【解析】烷烴的取代反應(yīng)條件是光照，反應(yīng)物為氣態(tài)鹵素單質(zhì)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由乙烯經(jīng)過加聚反應(yīng)生成的聚乙烯在高溫下比較穩(wěn)定，故可以用作食品包裝袋材料，而聚氯乙烯對(duì)光和熱的穩(wěn)定性較差，軟化點(diǎn)為80℃，于130℃開始分解，在不加入熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100℃時(shí)即開始分解，130℃以上分解更快。受熱分解放出氯化氫氣體(氯化氫氣體是有毒氣體)使其變色，顏色變化為白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色，B選項(xiàng)正確；乙醇分子和水分子間可以形成氫鍵，故乙醇可以和水以任意比例互溶，但溴乙烷不溶于水，C選項(xiàng)正確；乙酸分子式為C2H4O2，官能團(tuán)為羧基，甲酸甲酯分子式為C2H4O2，官能團(tuán)為酯基，故乙酸和甲酸甲酯互為同分異構(gòu)體，D選項(xiàng)正確。

四、考點(diǎn)歸納總結(jié)

有機(jī)化學(xué)選擇題考點(diǎn)可以歸納為兩個(gè)大點(diǎn)：考查有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)、考查有機(jī)物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。以下對(duì)常考點(diǎn)進(jìn)行分類歸納和總結(jié)。

(一)有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)

有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)的主要考點(diǎn)為：分子式或某種原子個(gè)數(shù)的判斷，一般判斷氫原子；有機(jī)物結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)種類和數(shù)目的判斷；同系物的判斷；同分異構(gòu)體的判斷(通常為一氯代物或二氯代物數(shù)目的判斷)。

圖2

(二)有機(jī)物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

1.有機(jī)物的物理性質(zhì)

(1)考查密度：烴類密度比水小(苯、汽油等密度小于水)，而四氯化碳(1，2-二溴乙烷、溴苯、硝基苯)密度比水大。

(2)考查溶解性：有機(jī)物與有機(jī)物互溶，有機(jī)物一般不溶于水，常見的溶于水的有機(jī)物為甲醇、乙醇、丙醇、甲醛(水溶液稱為福爾馬林)、乙醛、甲酸、乙酸、乙二醇、丙三醇(甘油)。

2.有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)

有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)可根據(jù)官能團(tuán)和特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，因此要熟悉官能團(tuán)和特殊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，主要考查形式為定性考查和定量考查，現(xiàn)總結(jié)如下文中表4和表5所示：

表4

表5

(1)定性考查

(2)定量考查

五、備考建議

1.析考題，明考向

教師收集并整理高考題中有機(jī)化學(xué)選擇題，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析選項(xiàng)的設(shè)置，了解該選擇題的基本考查方向并對(duì)考點(diǎn)有自己的總結(jié)和概括。

2.知課標(biāo)，明考頻

教師展示化學(xué)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)有機(jī)化學(xué)部分的具體要求，讓學(xué)生了解具體的考查內(nèi)容和要求。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》總結(jié)和歸納具體的考點(diǎn)，對(duì)高考題中的具體選項(xiàng)進(jìn)行考點(diǎn)分類，從而了解考點(diǎn)的考頻。

3.知本質(zhì)，對(duì)點(diǎn)練

必修二教材中對(duì)簡單有機(jī)物的介紹系統(tǒng)性不強(qiáng)，學(xué)生會(huì)感覺知識(shí)比較零碎，很難全面掌握，此時(shí)，作為教師應(yīng)該在高一時(shí)就逐漸引導(dǎo)學(xué)生以大概念的視角去學(xué)習(xí)，建構(gòu)知識(shí)體系。簡單的有機(jī)化合物這一章節(jié)隸屬于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一學(xué)科大概念，通過對(duì)大概念的理解，學(xué)生會(huì)慢慢形成解決此類問題的一般思路，即什么樣的結(jié)構(gòu)決定了什么樣的性質(zhì)，什么樣的性質(zhì)反映的什么樣的結(jié)構(gòu)。學(xué)生若有了自己的知識(shí)體系，解決問題的能力就會(huì)更上一層樓，如此才是真正地解決問題而不是背住答案。

此外，教師也應(yīng)根據(jù)不同學(xué)生、不同班級(jí)的具體情況進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，針對(duì)學(xué)生和班級(jí)掌握不夠牢固的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)強(qiáng)化練習(xí)和提升。

4.創(chuàng)情景，自命題

教師也可根據(jù)最新科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中的有效信息設(shè)置情景自主命制題目，讓學(xué)生在了解最近科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)考點(diǎn)的復(fù)習(xí)和鞏固。

自主命題展示如下：

【原創(chuàng)題1】檸檬酸是食品工業(yè)中常用的酸味劑，其結(jié)構(gòu)如圖3，下列說法正確的是

圖3

( )

A.分子式為C6H10O7

B.分子中含有三種官能團(tuán)

C.1 mol檸檬酸與足量金屬鈉反應(yīng)標(biāo)況下產(chǎn)生44.8 L氣體

D.可發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)

【答案】C

【命題意圖】考查有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容：分子式、官能團(tuán)及有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)

【解析】檸檬酸分子式為C6H8O7，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；該分子中含有羧基和醇羥基兩種官能團(tuán)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；1 mol檸檬酸中有3 mol羧基和1 mol醇羥基，與足量金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣為2 mol，標(biāo)況下體積為44.8 L，C選項(xiàng)正確；羧基和醇羥基都可以發(fā)生取代反應(yīng)，羧基中的碳氧雙鍵不能發(fā)生加成反應(yīng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

【原創(chuàng)題2】布洛芬(異丁苯丙酸)有鎮(zhèn)痛、抗炎作用，結(jié)構(gòu)如圖4，下列說法正確的是

圖4

( )

A.異丁苯丙酸是苯的同系物

B.分子式為C13H20O2

C.苯環(huán)上二氯代物有4種

D.1 mol該分子最多可與4 mol H2加成

【答案】C

【命題意圖】以有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式為載體考查同系物、分子式、同分異構(gòu)體和有機(jī)反應(yīng)類型等知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知素養(yǎng)