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激活思维·培优增分
(八)
大单元整合
2
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视点一
一、有机推断题的解题思路
官能团之间的转化关系与推断
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二、有机推断题的解题方法
解答有机推断题的关键是寻找突破口(题眼),即抓住“特征颜色、特殊状态、特殊气味等物理性质,特殊反应类型和反应条件、特殊反应现象和官能团所特有的性质,特殊制法、特殊用途”等进行合理假设和推断。
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1.根据特殊的组成、结构及通式推断。
(1)用通式来判断:符合CnH2n+2的为烷烃;符合CnH2n的为单烯烃或环烷烃(n≥3);符合CnH2n-2的为单炔烃、二烯烃(n≥4)或环烯烃;符合CnH2n-6的为苯或苯的同系物(n≥7);符合CnH2n+2O的为饱和一元醇或烷基醚;符合CnH2nO的为饱和一元醛或酮;符合CnH2nO2的为饱和一元脂肪酸或饱和一元脂肪酸与饱和一元醇生成的酯或饱和羟基醛。
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(2)记组成速推断:C、H原子个数之比为N(C)∶N(H)=1∶1的有乙 炔、苯、苯酚、苯乙烯等;N(C)∶N(H)=1∶2的有烯烃、甲醛、乙 酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。
2.根据特定的反应条件推断。
试剂与反应条件 反应类型
X2、光照 烷烃、不饱和烃(或芳香烃)烷基上的卤代
液溴、铁粉(FeBr3) 苯环上的取代反应
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H2、催化剂(如Ni) 不饱和有机物的加成反应(含碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基的物质,注意羧基、酯基不能与氢气加成)
浓硫酸、加热 酯化反应或苯环上的硝化反应
浓硫酸、170 ℃ 乙醇的消去反应
浓硫酸、140 ℃ 乙醇生成乙醚的取代反应
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稀硫酸、加热 酯的可逆水解或蔗糖、淀粉的水解反应
NaOH水溶液、加热 卤代烃或酯类的水解反应
NaOH醇溶液、加热 卤代烃的消去反应
Cu或Ag、O2、加热 醇的催化氧化
银氨溶液或新制的
Cu(OH)2 醛的氧化反应、葡萄糖的氧化反应
水浴加热 苯的硝化反应、银镜反应、制酚醛树脂、酯类或二糖的水解
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3.根据有机化合物与反应类型的关系推断。
类别
反应 主要反应 有机化合物类型
取代
反应 酯化反应、水解反应、卤代反应、硝化反应、醇生成醚的反应、氨基酸成肽反应、皂化反应等 烷烃、苯及其同系物、卤代烃、醇、苯酚、羧酸、酯、氨基酸、多糖、蛋白质等
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加成
反应 氢化、油脂硬化 不饱和烃、苯及其同系物、醛、酮、油脂、葡萄糖等
消去
反应 醇分子的内脱水反应(浓硫酸、加 热)、卤代烃脱卤化氢的反应(氢氧化钠醇溶液、加热) 醇、卤代烃等
氧化
反应 有机物燃烧反应,烯、炔和醇的催化氧化反应,烯、炔、醇、醛与KMnO4反应,醛的银镜反应等 烯烃、炔烃、醇、醛类等大多数有机物
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还原
反应 加氢反应、硝基化合物被还原成胺类的反应等 烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮、硝基化合物等
加聚
反应 乙烯型加聚反应、丁二烯型加聚反应、不同单烯烃间共聚反应、单烯烃跟二烯烃共聚反应 烯烃、二烯烃(有时也会涉及炔烃)等
缩聚
反应 酚醛缩合反应,羟基酸、二元酸跟二元醇的缩聚反应,氨基酸成肽反应等 酚和醛、多元酸和多元醇、氨基酸等
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(3)2 mol —OH或2 mol —COOH与活泼金属反应放出1 mol H2。
(4)1 mol —COOH与碳酸氢钠溶液反应放出1 mol CO2。
5.根据有机化合物的特殊性质及转化关系推断。
(1)有机化合物的特殊性质。
①能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2反应的有机化合物中必含有“—CHO”。
②能与钠反应放出H2的有机化合物中必含有“—OH”或“—COOH”。
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③能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2,或能使紫色石蕊溶液变红的有机化合物中必含有“—COOH”。
④能发生消去反应的有机化合物为醇或卤代烃。
⑤能发生水解反应的有机化合物为卤代烃、酯、糖类(低聚糖和多糖)或蛋白质。
⑥遇FeCl3溶液显紫色的有机化合物中必含有酚羟基。
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A.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有3种
B.反应①②③均为取代反应
C.乙醇、乙醛两种无色液体可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别
D.乙酸分子中共平面的原子最多有5个
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视点二
1.有机合成路线设计的一般程序。
(1)观察目标分子的结构。即观察目标分子的碳骨架特点、官能团种类及其位置。
(2)由目标分子逆推原料分子并设计合成路线。对目标分子中的碳骨架先进行构建,然后再引入相应的官能团,或者先进行官能团的转化,然后再进行碳骨架构建等,来进行不同合成路线的设计。
有机合成的思路与方法
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(3)优选不同的合成路线。以绿色化学为指导,尽量采用廉价易得、低毒(最好无毒)、低污染(最好无污染)的原料及选择最优化的合成路线。
2.有机合成路线的设计方法。
(1)正推法。即从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的目标分子的合成路线。
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(2)碳链减短。
①不饱和烃的氧化反应:如烯烃、炔烃在酸性高锰酸钾溶液的作用下不饱和键发生断裂;苯的同系物则被氧化为苯甲酸等。
②羧酸或羧酸盐的脱羧反应:如乙酸钠与碱石灰在加热的条件下生成甲烷。
4.有机合成中官能团的引入与转化。
(1)在碳链上引入卤素原子。
①烯烃与卤素单质的加成。
CH3CH==CH2+Br2—→CH3CHBrCH2Br。
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5.有机合成中常见官能团的保护。
(1)酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起 来,待氧化后再将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护:碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
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C8H8
苯乙烯
酮羰基
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(3)关于上述示意图中的相关物质及转化,下列说法正确的有________(填字母)。
A.由化合物Ⅰ到Ⅱ的转化中,有π键的断裂与形成
B.由葡萄糖到葡萄糖酸内酯的转化中,葡萄糖被还原
C.葡萄糖易溶于水,是因为其分子中有多个羟基,能与水分子形成氢键
D.由化合物Ⅱ到Ⅲ的转化中,存在C、O原子杂化方式的改变,有手性碳原子形成
ACD
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(4)对化合物Ⅲ,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
H2;催化剂、加热
加成反应
HBr;加热
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(6)以2-溴丙烷为唯一有机原料,合成CH3COOCH(CH3)2。基于你设计的合成路线,回答下列问题:
①最后一步反应的化学方程式为_______________________________
___________________________________________________________
(注明反应条件)。
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②第一步反应的化学方程式为_________________________________
____________________________________________________(写一个即可,注明反应条件)。
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高考解题新思维
(八)
微点突破
55
【破题关键】 在谷物固体发酵酿醋的过程中,由于曲中微生物种类多,醋中除醋酸外,还有乳酸、葡萄糖酸等有机酸,发酵三个阶段涉及淀粉、葡萄糖和乙醇三种物质的性质。
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【关键能力】 主要考查信息获取与加工、逻辑推理与论证能力。
1.信息获取与加工能力
关键信息 信息加工
淀粉水解 淀粉水解最终生成葡萄糖
发酵制醇 葡萄糖生成乙醇
发酵制酸 乙醇生成乙酸
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2.逻辑推理与论证能力——基于题给信息和物质性质的分析判断
选项 分析过程 判断
A 淀粉水解能生成葡萄糖 正确
B 葡萄糖在酒化酶的作用下生成乙醇,同时生成CO2 正确
C 发酵制酸阶段,乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯 正确
D 乙醇被氧化为乙酸时需要氧气 错误
【答案】 D
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【思维误区】 (1)乙醇与乙酸反应不一定有浓硫酸存在才能生成 酯,错选C答案;(2)乙醇被氧化成乙酸是在有氧条件下进行,错选D答案。
【解题反思】 本考向试题所考查内容均属于要求层次比较低的知识点,这些知识点在备考中往往容易被忽视,所以备考时要关注基础知识,通过训练加强记忆,理解和应用。
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高考预测
(1)主要考查必修中有机化学的相关知识,通常为正误的判 断。
(2)近年来,单独考查生活中有机物的试题有所减少,大多数题目是作为一个或几个选项融合到其他题型中,如化学与STSE的题型。
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高考预测
(3)四个选项各不相同,主要包括两部分内容:一是研究对 象,研究对象均为与生活相关的有机物;二是要求判断结论的正误,结论主要包括有机物的结构、类别、性质和应用等。
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4.根据有机反应的数据——有机常用量来推断。
(1)根据与H2加成时所消耗H2的物质的量进行推断:1 mol 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,而1 mol苯环加成时需3 mol H2。
(2)1 mol —CHO完全被银氨溶液或新制的氢氧化铜氧化时生成2 mol Ag或1 mol Cu2O(1 mol甲醛则生成4 mol Ag或2 mol Cu2O)。
(2)有机化合物特殊的转化关系。
①直线转化(与同一物质反应):
②循环转化:
能形成环状物质的反应有多元醇(大于或等于二元,下同)和多元羧酸的酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子间或分子内脱水、多元羧酸分子间或分子内脱水等。
6.根据所给的反应信息推断。
有时题目中给出反应的转化关系或其他信息,解题时需要利用这些信息进行类比迁移。
三、解答有机推断类题目的常用方法
1.逆推法。
由产物推断未知反应物或中间产物的方法叫逆推法。
2.根据反应条件推断。
在有机合成中,可以根据一些特定反应的条件,推出未知有机物的结构简式。如“”是卤代烃消去反应的条件,“”是卤代烃水解反应的条件。“”是乙醇消去反应的条件,“浓硫酸,△”是羧酸和醇发生酯化反应的条件。
3.根据有机化合物间的衍变关系。
如“”这一氧化链一般可以与“醇—→醛—→酸”这一转化相联系。有机物间重要的衍变关系:
。
【进阶1】 乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品,工业生产乙酸乙酯的方法很多,示例如下:
下列说法正确的是( )
与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有甲酸正丙酯、甲酸异丙酯和丙酸甲酯,共有3种,A项正确;反应①为取代反应,②③为加成反应,B项错误;乙醇、乙醛两种无色液体都能与酸性高锰酸钾溶液反应,不能鉴别,C项错误;乙酸分子中碳氧双键形成一个平面,共平面的原子最多有6个,D项错误。
【进阶2】 M是一种治疗疥疮的新型药物,合成路线如下:
下列说法不正确的是( )
A.Y生成M的反应类型为取代反应
B.Y分子中所有碳原子不可能在同一平面上
C.可用NaHCO3溶液或溴水鉴别X和M
D.X与乙醇发生酯化反应生成的有机化合物的分子式为C12H20O2
从Y和M的结构简式可知,Y生成M的反应是取代反应,A项正确;Y分子中非端点碳原子有三个饱和碳原子(四面体碳原子),故Y分子中所有碳原子不可能在同一平面上,B项正确;利用NaHCO3可以鉴别X和M,但是X和M中均存在碳碳双键,不能用溴水鉴别,C项错误;X的分子式为C10H16O2,与乙醇(分子式为C2H6O)发生酯化反应生成一分子水和酯,则酯的分子式为C12H20O2,D项正确。
【进阶3】 丙酮与甲醛具有相似的化学性质,均能与苯酚发生反应。有机化合物Q具有高阻燃性能,其制备过程如图所示(部分产物未列出)。
下列分析不正确的是( )
A.苯酚与双酚A均能与NaOH溶液反应
B.反应Ⅱ为取代反应
C.苯酚、双酚A、有机化合物Q均能与FeCl3溶液发生显色反应
D.反应Ⅰ为加成反应,原子利用率为100%
苯酚和双酚A中均含酚羟基,具有弱酸性,能与NaOH溶液反应,A项正确;对比双酚A和有机化合物Q的结构简式,可知反应Ⅱ为取代反应,B项正确;苯酚、双酚A、有机化合物Q中均含酚羟基,均能与FeCl3溶液发生显色反应,C项正确;反应Ⅰ不是加成反应,有副产物水生成,原子利用率不是100%,D项错误。
(2)逆推法。即从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,从不同的设计路线中选取最合适的设计路线。
3.有机合成中碳骨架的构建。
(1)碳链增长。
①卤代烃的取代反应。
。
②卤代烃与炔钠的反应。
CH3CH2Br+CH3C≡CNa—→CH3C≡CCH2CH3+NaBr。
③醛、酮与氢氰酸的加成反应。
。
②烯烃与卤化氢的加成。
CH3CH==CH2+HBr—→CH3CHBrCH3或CH3CH2CH2Br。
③烯烃先与氢气加成,然后与卤素单质进行取代反应。
CH3CH==CH2+H2CH3CH2CH3,
CH3CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl+HCl。
(2)在碳链上引入羟基。
①烯烃与水的加成。
CH3CH==CH2+H2OCH3CH(OH)CH3或CH3CH2CH2OH。
②卤代烃与水在碱性条件下的取代反应。
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaCl。
(3)在碳链上引入醛基(羰基)。
醇的氧化:由前面羟基的引入可知,由不同的方法可以在烯烃上引入羟基而得到醇,利用醇的氧化即可引入羰基。
,
。
(4)在碳链上引入羧基。
①醇的氧化。
CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH。
②醛的氧化。
2CH3CHO+O22CH3COOH。
(3)氨基(—NH2)的保护:如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时—NH2(具有还原性)也被氧化。
【进阶4】 (2024·广东卷)将3D打印制备的固载铜离子陶瓷催化材料,用于化学催化和生物催化一体化技术,以实现化合物Ⅲ的绿色合成,示意图如下(反应条件略)。
(1)化合物Ⅰ的分子式为_________,名称为_________。
(2)化合物Ⅱ中含氧官能团的名称是_________。化合物Ⅱ的某同分异构体含有苯环,在核磁共振氢谱图上只有4组峰,且能够发生银镜
反应,其结构简式为____________。
序号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
①
________________
________________
②
________________
取代反应
(5)在一定条件下,以原子利用率100%的反应制备HOCH(CH3)2。该反应中,
①若反应物之一为非极性分子,则另一反应物为(写结构简式)。
②若反应物之一为V形结构分子,则另一反应物为_______________
(写结构简式)。
苯乙烯的碳碳双键先与水加成得到,上的羟基发生催化氧化得到Ⅱ,Ⅰ转化为Ⅱ的本质是苯乙烯被O2氧化为,Ⅱ转化为Ⅲ的本质是被葡萄糖还原为。(1)由Ⅰ的结构可知,其分子式为C8H8,名称为苯乙烯。(2)由Ⅱ的结构
可知,其含氧官能团为酮羰基;化合物Ⅱ的某同分异构体中含有苯环,在核磁共振氢谱图上只有4组峰,且能够发生银镜反应,即具有4种等效氢,含有醛基,符合条件的结构简式为。(3)由化合物Ⅰ到Ⅱ的转化中,Ⅰ的碳碳双键先与水加成得到,
上的羟基催化氧化得到Ⅱ,有π键的断裂与形成,A项正确;葡萄糖为HOCH2(CHOH)4CHO,被氧化为葡萄糖酸HOCH2(CHOH)4COOH,葡萄糖酸中的羧基和羟基发生酯化反应生成葡萄糖酸内酯,由该过程可知,葡萄糖被氧化,B项错误;葡萄糖为HOCH2(CHOH)4CHO,有多个羟基,能与水分子形成氢键,使得葡萄糖易溶于水,C项正确;化合物Ⅱ为,图中所示C原
子为sp2杂化,转化为Ⅲ,图中所示C原子为sp3杂化,C原子杂化方式改变,且该C原子为手性碳原子,O原子的杂化方式由sp2转化为sp3,D项正确。(4)①由Ⅲ的结构可知,Ⅲ中的苯环与H2加成可得新结构,反应试剂、条件为“H2,催化剂、加
热”,反应类型为加成反应;②Ⅲ可发生多种取代反应,如Ⅲ与HBr在加热的条件下羟基被Br取代,反应试剂、条件为“HBr,加热”,反应形成新结构(其他合理答案也可)。(5)原子利用率100%的反应制备HOCH(CH3)2,反应类型应为加成反应,①若反应物之一为非极性分子,该物质应为H2,即该反应为与
H2加成;若反应物之一为V形结构分子,该物质应为H2O,即该反应为CH3CH==CH2与H2O加成。(6)与NaOH水溶液在加热条件下反应得到,与NaOH醇溶液在加热条件下反应得到CH3CH==CH2,CH3CH==CH2
被酸性高锰酸钾溶液氧化为CH3COOH,和CH3COOH在浓硫酸作催化剂、加热的条件下发生酯化反应生成CH3COOCH(CH3)2。①最后一步为和CH3COOH在浓硫酸作催化剂、加热的条件下发生酯化反应生成CH3COOCH(CH3)2,
反应化学方程式为+CH3COOHCH3COOCH(CH3)2+H2O;②第一步的化学方程式为+NaOHNaBr+或+NaOHNaBr+H2O+CH3CH==CH2。
$$