02 有机物的常考点逐项突破-《中学生数理化》高考理化2024年12月刊

􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑􀥑 浓硫酸 170℃ → 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 Br Mg 无水醚 → 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 MgBr 1)CF3COCF3,无水醚 2)H3O + → 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 C CF3 CF3 OH 提示:根据题目给出的流程,先将原料 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏C O 􀪅􀪅 CH3 Br 中 的 羰 基 还 原 为 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CH OH CH3 Br中的羟基,后在浓硫酸作 用下脱水生成 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 Br,随后结 合流程中 E→F,将 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 Br 与 Mg 在 无 水 醚 中 反 应 生 成 中 间 产 物 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 MgBr,再结合流程中C+F →G,让 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏CHCH2 􀪅 MgBr与CF3COCF3 在无水醚中反应再水解得到目标化合物。 “比葫芦画瓢”在有机合成中扮演着至关 重要的角色,在帮助考生破解有机合成与推 断难题方面,这一策略显得尤为有效。通过 分析已知的合成路径,考生可以学会如何将 复杂的有机反应分解成一系列简单、可操作 的步骤。这种方法不仅有助于理解反应机 理,还能培养逻辑思维和问题解决能力。 利用“比葫芦画瓢”的方法,从已知的合 成案例入手,逐步分析反应条件、试剂选择以 及反应路径。通过这种方式,可以根据目标 分子的结构特点,设计出合理的合成路线。 总之,“比葫芦画瓢”这一古老的智慧在 现代化学研究中焕发出了新的生机,也为我 们提供了创新的灵感和方向。而 AI技术的 加入更是为其插上了翅膀,让科学家们能够 以前所未有的速度和精度破解有机合成的奥 秘。在未来的日子里,我们有理由相信有机 合成将会取得更加辉煌的成就。 (责任编辑 谢启刚) 有机物的常考点逐项突破 ■广西柳州市第二中学 黄 颖(正高级教师) 蒋恩晶 李 聪 有机化学选择题主要考查有机物的结构 与性质、反应类型的判断、同分异构体数目的 判断、有机物结构的表示方法、有机物的命 名、根据有机物的结构判断有机物的分子式。 现对有机物的常考点进行逐项突破。 1.共面、共线的问题解析。 要判断有机分子的空间结构,首先应该 掌握以下几种基本有机物的空间构型: ①乙烯分子是平面结构,2个碳原子和4 个氢原子共面。 ②乙炔分子是直线形结构,4个原子在 同一直线上。 ③苯分子是平面正六边形结构,6个碳 原子和6个氢原子共面。 ④甲醛分子是平面结构,4个原子共面。 ⑤甲烷是正四面体结构,甲基上3个 H, C只能携带1个 H共面。 C H H C􀪅 H H H—C≡C—H 乙烯平面 乙炔直线 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 H H H H H H CH O 􀪅􀪅 H 苯平面 甲醛平面 甲烷正四面体 为了 正 确 表 示 甲 烷 分 子 的 立 体 结 构 ( ),化学家在平面上加入三维坐标, 以“—”表示在纸平面上的化学键;“ ”表示 位于纸 平 面 前 方、指 向 观 察 者 的 化 学 键; “ ”表示位于纸平面后方、远离观察者的化 学键,这种表示方法叫“楔形式”。 6 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月 判断有机物中原子共面情况时,要结合 以上5种基本的空间构型进行分析。判断所 有原子是否共面的方法: ①将给出的有机物进行拆分,跟上面几种 基本有机物或其相应的“基”进行联系、类比。 ②会分析典型的“平面分子基+平面分 子基”、“平面分子基+直线分子基”、“平面分 子基+直线分子基+平面分子基”。 ③结合两个数学定理从立体几何的角度 判断分子中原子共面、共线情况: a.如图1,两个面共一条直线,那么这两 个面不一定重合。 图1 b.如图2,一条直线上有两点在平面上, 那么这条直线上所有的点都在这个平面上。 图2 单键的转动思想:有机物分子中的单键, 包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等可转动 (见表1)。 表1 名称 结构 表述 转轴位置 乙炔基 乙烯 CH≡C—CH CH2􀪅 转动转轴,乙炔 基始终在 乙 烯 平面上 甲苯 􀜏􀜏 􀜏 CH3 转动转轴,甲基 上的 氢 顶 多1 个H在面上,也 可以 三 个 都 不 在面上 苯乙炔 C6H5—C≡CH 转动转轴,乙炔 基始终在 苯 平 面上 苯乙烯 C6H5—CH CH2􀪅 转动转轴,乙烯 基除了转轴,其 他原子不 一 定 都在苯平面上 解题示范1:某有机分子结构如下,该分 子中最多有 个C原子共处同一平面。 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 CH CH􀪅 C C􀜁 CH CH3 CH3 CH3 解析:由于单键可以转动,所以乙烯平面 与苯平面可以共面,乙炔直线在乙烯平面上, 且末端的2个C原子可以有1个与乙烯平面 共面。 答案:13 解题示范2:有关CH3CH CHC≡C—CF3􀪅 分子结构的下列叙述中,正确的是( )。 A.6个碳原子有可能都在一条直线上 B.6个碳原子不可能都在一条直线上 C.6个碳原子有可能都在同一平面上 D.6个碳原子不可能都在同一平面上 解析:由乙烯分子中所有原子共平面,乙 炔分子中所有原子共直线,可将该分子简化 并形象成如下所示。不难发现直线L上2个 C原子在平面 M上,则L属于 M。 答案:BC 解题示范3:有机分子 CH2 CHCH􀪅 CH2􀪅 中,处于同一平面的原子数目最多是 个。 解析:分子中,M1 和 M2 两个平面相交 于一条直线C—C单键,由于单键可转动,因 而可将 M2 平面转至与 M1 平面重合,所以该 分子中所有原子可能处于同一平面。 答案:10 7 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月 2.几个定量关系。 ①和NaHCO3 反应生成气体: 1 mol —COOH生成1 mol CO2 气体。 ②和Na反应生成气体: 1 mol —COOH生成0.5 mol H2。 1 mol —OH生成0.5 mol H2。 ③和NaOH反应的量: 1 mol —COOH(或酚羟基)消耗1 mol NaOH。 1 mol C O 􀪅􀪅 O R (R为链烃基)消耗 1 mol NaOH。 1 mol 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 O C O 􀪅􀪅 R消耗2 mol NaOH。 —X连在烃基上时,1 mol该有机物消耗 1 mol NaOH;而—X连在苯环上时,1 mol 该有机物消耗2 mol NaOH(X 为卤族元 素)。 ④和 H2 反应的量: 1 mol C C􀪅 加成时需1 mol H2。 1 mol —C≡C—完全加成时需2 mol H2。 1 mol —CHO加成时需1 mol H2。 1 mol苯环加成时需3 mol H2。 解题示范4:下列叙述不正确的是( )。 A.1 mol (维生素 P)与NaOH溶液作用消耗NaOH的物质的 量以及与氢气加成所需的氢气的物质的量分 别是4 mol、8 mol B.1 mol (M)与 足 量 NaOH溶液反应最多消耗3 mol NaOH C.1 mol (迷迭香酸)最多能和含6 mol NaOH的水溶 液完全反应 D.1 mol (A)最多与 3 mol H2 加成 解析:A项正确,1 mol维生素P中含有 4 mol酚羟基,故能与4 mol NaOH 发生中 和反应生成酚钠,能与氢气发生加成反应的 有苯环,C C􀪅 和—CHO,则与氢气加成所 需氢气 的 物 质 的 量 为8 mol。B 项 错 误, 1 mol M可以消耗4 mol NaOH。C项正确, 根据迷迭香酸结构可知,1 mol迷迭香酸有 4 mol酚 羟 基、1 mol羧 基、1 mol酯 基 与 NaOH反应,根据反应原理,1 mol该有机物 一定条件下能与含6 mol NaOH的水溶液完 全反应。D项正确,1 mol A 最多与3 mol H2 加成。 答案:B 解题示范5:下列叙述正确的是( )。 乙烯雌酚是一种激素类药物,结构简式 如下。 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏HO C C2H5 C􀪅 C2H5 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 乙酸橙花酯是一种食用香料,结构简式 如下。 􀜏􀜏 􀪅􀪅 CH3 CH3 CH3 O C O 􀪅􀪅 CH3 A.乙烯雌酚与NaOH或NaHCO3 溶液 均能反应 B.1 mol乙烯雌酚最多能与1 mol H2 发 生加成反应 C.1 mol乙酸橙花酯水解时只能消耗 1 mol NaOH D.1 mol乙酸橙花酯在一定条件下和 H2 反应,共消耗H2 为3 mol 解析:A项错误,酚羟基不能与NaHCO3 溶液反应。B项错误,两个苯环和一个碳碳 双键都可以与 H2 发生加成反应,所以1 mol 8 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月 乙烯雌酚最多能与7 mol H2 发生加成反应。 C项正确,1 mol乙酸橙花酯水解生成1 mol 羧基,只能消耗1 mol NaOH。D项错误,酯 基和羧基中的碳氧双键不能与氢气发生加成 反应,1 mol乙酸橙花酯在一定条件下和 H2 反应,共消耗 H2 2 mol。 答案:C 3.气态有机物燃烧规律。 (1)气态有机物燃烧体积变化规律。 ①100 ℃以上,烃的燃烧通式为CxHy+ (x+y4 )O2 点燃 →xCO2+ y 2H2O 。ΔV=x+ y 2-1- (x+y4 )=y4-1 。当y=4时,反应 前后体积不变,ΔV=0;当y>4时,燃烧后体 积增大,ΔV>0;当y<4时,燃烧后体积减 小,ΔV<0。 ②100 ℃以上,烃的含氧衍生物燃烧通 式为CxHyOz+(x+ y 4- z 2 )O2 点燃 →xCO2+ y 2H2O 。ΔV=x+y2-1- (x+y4- z 2 )= y 4+ z 2-1 。当y=4-2z 时,燃烧前后体积 不变,ΔV=0;当y>4-2z时,燃烧前后体积 增大,ΔV>0;当y<4-2z 时,无此含氧衍 生物。 (2)气态有机物燃烧耗氧量规律。 ①等质量的烃(CxHy)完全燃烧时,耗氧 量的大小与烃中氢元素质量分数的大小有 关,且氢元素的质量分数越大,耗氧量越大, 即y x 越大,耗氧量越大。 ②等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时, 耗氧量的大小取决于(x+y4 )值,(x+y4 )越 大,耗氧量越大。 ③等物质的量的CxHy 和CxHyOz 只要 能够改写成CaHb·(H2O)m·(CO2)n,耗氧 量相等,如等物质的量C2H4 和C2H6O耗氧 量相等,等物质的量C2H6 和C3H6O2 耗氧量 相等。 ④一定质量具有相同最简式的有机物混 合后完全燃烧,其耗氧量为定值,与混合物各 组分的含量无关,恒等于同质量的某单一组 分完 全 燃 烧 时 的 耗 氧 量,如 C2H2、C6H6、 C8H8 等。 解题示范6:a mL三种气态烃的混合物 与足量的氧气混合点燃爆炸后,恢复到原来 的状态(常温、常压),体积共缩小2a mL。则 三种烃可能是( )。 A.CH4、C2H4、C3H4 B.C2H6、C3H6、C4H6 C.CH4、C2H6、C3H8 D.C2H4、C2H2、CH4 解析:设混合烃的平均组成为CxHy,根据 完全燃烧通式: CxHy+(x+ y 4 )O2 点燃 →xCO2+ y 2H2O (l) ΔV 1 1+y4 a 2a 则1+y4=2 ,y=4。满足平均分子组成 中 H为4的烃符合要求。 答案:A 解题示范7:有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷4 种烷烃,试回答下列问题: (1)请写出烷烃在足量的氧气中充分燃 烧的化学方程式: 。 (2)相同状况下,等体积的上述气态烃, 消耗O2 的量最多的是 。 (3)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下,某 气态烃与足量的O2 完全反应后,测得反应前 后气体的体积没有发生改变,则该烃为 。 解析:(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n+2+ 3n+1 2 O2 点燃 →nCO2+(n+1)H2O。 (2)1 mol上述气态烃消耗氧气的量为 3n+1 2 mol,故丁烷消耗O2 的量最多。 (3)由反应前后气体体积不变可知,1+ 3n+1 2 =n+n+1 ,n=1,即为甲烷。 答案:(1)CnH2n+2+ 3n+1 2 O2 点燃 →nCO2+ (n+1)H2O (2)丁烷 (3)甲烷 (责任编辑 谢启刚) 9 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月