一道基于“塑化劑制備”試題的編制及思考

林秋成

（南京市秣陵中學(xué) 江蘇 南京 211111）

一、試題編制的背景

1.社會背景

2011年5月起臺灣食品中先后檢出DEHP、DINP、DNOP、DBP、DMP、DEP 等 6 種鄰苯二甲酸酯類塑化劑（臺灣漢語，就是大陸漢語之增塑劑）成分，藥品中檢出DIDP。截止6月8日，臺灣被檢測出含塑化劑食品已達961項。6月1日衛(wèi)生部緊急發(fā)布公告，將鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)，列入食品中可能違法添加的非食用物質(zhì)和易濫用的食品添加劑名單。自此，食品安全黑名單中“塑化劑”走進我們的視野，它也因此成為2011年最熱門的物質(zhì)。

2.學(xué)科背景

在有機化學(xué)模塊主題2《烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用》內(nèi)容標準6明確指出：結(jié)合生產(chǎn)、生活實際了解某些烴、烴的衍生物對環(huán)境和健康可能產(chǎn)生的影響，關(guān)注有機化合物的安全使用問題。在實施建議中提到化學(xué)科學(xué)與生產(chǎn)、生活以及科技的發(fā)展有著密切聯(lián)系，對社會發(fā)展、科技進步和人類生活質(zhì)量的提高有著廣泛而深刻的影響。高中學(xué)生會接觸到很多與化學(xué)有關(guān)的生活問題，教師在教學(xué)中要注意聯(lián)系實際，幫助學(xué)生拓寬視野，開闊思路，綜合運用化學(xué)及其他學(xué)科的知識分析解決有關(guān)問題［1］。《有機化學(xué)基礎(chǔ)》105頁資料卡片中明確指出了塑化劑的毒性［2］，同時塑化劑屬于酯類，而“酯”在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有特殊地位，通過它的合成以及它的水解，幾乎涉及中學(xué)所有烴及烴的含氧衍生物的基礎(chǔ)知識，其中包括官能團之間的相互轉(zhuǎn)化、反應(yīng)類型以及有機化合物的結(jié)構(gòu)簡式、同分異構(gòu)體、有機化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫等，故為廣大考生及命題者所關(guān)注，成為每年必考內(nèi)容［3］。綜合社會背景和學(xué)科背景，創(chuàng)造源自生活的原汁原味的問題，不僅使學(xué)生感到新鮮，符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，而且學(xué)生在成功解決問題的過程中還體驗到了成功的快樂，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)的效率。

二、試題的編制及分析

1.試題的編制

存在于煤焦油中的某液態(tài)有機物X和由石油裂解得到的氣體Y，在一定條件下存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：

②烯烴加氫甲酰化反應(yīng)可用下式表示：

③有機物X蒸氣密度為相同條件下氫氣密度的53倍。標準狀況下，1.06gX充分燃燒生成0.9g水和1.792LCO2，［4］實驗分析顯示A中有酯基存在，但是沒有-OH，X，A中均存在苯環(huán)結(jié)構(gòu)，A中還有一個五元環(huán)存在。

④B、C、D均能與銀氨溶液作用發(fā)生銀鏡反應(yīng)，且C、D中碳原子數(shù)為B中的2倍，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)B中碳鏈不存在支鏈。

請根據(jù)以上信息回答下列問題：

①完成下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式X______；C______。

②除X外，與X互為同分異構(gòu)體的芳香烴還有____種，其中苯環(huán)上面一氯代物最少的芳香烴結(jié)構(gòu)簡式為_____________。

③F是一種重要的塑化劑，由A和E按比例1∶2反應(yīng)所得，則結(jié)構(gòu)簡式為_______，A和E按比例1∶1反應(yīng)能得到一種顯酸性的有機物G（C16H22O4），請完成該反應(yīng)的方程式_____________________________________。

某實驗課題組在完成F的合成過程中，得到如下實驗數(shù)據(jù)［5］

n（E）∶n（A） 轉(zhuǎn)化率（﹪） 反應(yīng)時間（h）2.5∶1 3：1 3.5∶1 96.35 99.59 96.63 4 2.5 4

通過數(shù)據(jù)分析可知，該反應(yīng)在進行時，n（E）∶n（A）最佳比值為_____，請猜測分析為此值的原因___________（合理即可）。

④D中存在的主要官能團有_____和______（寫名稱），請設(shè)計實驗檢驗。

2.試題的分析

本題的編制基于塑化劑DEHP（商業(yè)名稱DOP）的合成。DEHP化學(xué)名叫鄰苯二甲酸二（2─乙基己）酯，是一種無色、無味液體，工業(yè)上應(yīng)用廣泛。

由鄰苯二甲酸酐與2-乙基己醇，在高溫與催化劑條件下，經(jīng)酯化反應(yīng)制得：C6H4（CO）2O+2C8H17OH → C6H4（CO2C8H17）2+H2O同時本推導(dǎo)題中還包含了丁辛醇的合成工藝，故有一定的綜合性。

在具體的推導(dǎo)中，要注意已知信息的充分挖掘，例如根據(jù)信息③我們就要能推出X為鄰二甲苯，同時知道A為鄰苯二甲酸酐；根據(jù)信息①②④，結(jié)合F的分子式我們就要能推出Y為丙烯，同時知道B為丁醛，要順利解決問題③，我們就必須知道當異辛醇與苯酐的物質(zhì)的量比為2.5∶1時，異辛醇只有少量過剩，再加上反應(yīng)過程中異辛醇起帶水劑作用，必須保持一定過量，到反應(yīng)后期，異辛醇已不夠酯化反應(yīng)需要的量，故異辛醇與苯酐物質(zhì)的量比在2.5∶1時反應(yīng)無法進行完全，導(dǎo)致產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低；而當異辛醇過量太多，異辛醇與苯酐物質(zhì)的量比達3.5∶1時，由于反應(yīng)在高溫下進行，異辛醇過量太多，會降低反應(yīng)體系的溫度，使反應(yīng)溫度催化劑活性溫度，轉(zhuǎn)化率降低，且異辛醇過量太多，所得鄰苯二甲酸二辛酯產(chǎn)量相對就少，也引起成本上升；而異辛醇與苯酐物質(zhì)的量比在3∶1時，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率也最高，達99.59%，故異辛醇與苯酐物質(zhì)的量比選擇3∶1較合適。

而要順利解決問題④實際上就是要求我們在同時存在碳碳雙鍵和醛基時實現(xiàn)官能團的檢驗。因—CHO具有還原性，能將新制氫氧化銅還原成氧化亞銅，現(xiàn)象是產(chǎn)生有磚紅色沉淀，然后再加入溴水，能夠和雙鍵加成，現(xiàn)象是溴水褪色，因此可以檢驗這兩個基團。

［詳細答案略］

三、試題編制的意義

把社會熱點素材編制成化學(xué)試題實際上也是每年高考和競賽命題方向之一，像以前食品安全問題物質(zhì)三聚氰胺、瘦肉精、蘇丹紅等，在當年的高考試題或競賽題中都能發(fā)現(xiàn)它們的影子。做好社會熱點素材的自編試題主要有以下三個方面的意義。

1.是教材習(xí)題的有機補充

目前教材上的習(xí)題側(cè)重知識的記憶、鞏固和理解，而且由于教材的更新周期較慢，致使一些社會熱點問題出現(xiàn)以后，同學(xué)想通過教材及其習(xí)題來認識相關(guān)物質(zhì)幾無可能。新一輪基礎(chǔ)教育化學(xué)課程改革的理念是“學(xué)生發(fā)展為本”，強調(diào)學(xué)習(xí)要貼近生活、貼近社會、促進學(xué)生的全面發(fā)展。因此，習(xí)題在選材上應(yīng)加強與社會生活的聯(lián)系；開發(fā)多種題型，加強習(xí)題的探索性、討論性、開放性；講究習(xí)題中問題情境的設(shè)計。要實現(xiàn)習(xí)題的上述功能，課本習(xí)題就存在明顯不足，通過自編試題，我們的視角可以涉及STS、社會生活事件、科研新成果等新情景問題，既可以讓同學(xué)認識新的物質(zhì)，又可以鞏固基礎(chǔ)知識，發(fā)展能力，從而使這類習(xí)題成為教材習(xí)題的有機補充，成為學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科知識和認識社會問題的最佳紐帶。

2.可以全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

題目可以千變?nèi)f化，而要掌握的基礎(chǔ)知識、基本原理和規(guī)律卻是不變的。通過自編試題的問題解決，可以充分鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，進一步拓展課堂上學(xué)習(xí)的知識，提高運用所學(xué)知識解決問題的諸多能力。例如上述自編試題中涉及到的塑化劑DEHP，本是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，不法商人卻非法用其作食品添加劑危害人們的健康，學(xué)生在解決這個問題過程中，不僅可以鞏固相關(guān)學(xué)科知識，而且能充分認識到化學(xué)是一把雙刃劍。這類試題的編制較好地體現(xiàn)了新課程理念，以學(xué)生發(fā)展為本，積極引導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)方式，較完整體現(xiàn)三維教育目標的要求。讓學(xué)生在問題解決中體驗到化學(xué)的學(xué)科價值和自己的社會責任，能全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3.有利于教師專業(yè)成長

理論和實踐證明，開展行動研究是促進教師專業(yè)化發(fā)展的一個重要途徑，二者是相互促進，相輔相成的。在進行行動研究過程中教師要培養(yǎng)問題意識，時時注意自身知識的更新和發(fā)展，樹立終身學(xué)習(xí)的意識，參與教育科學(xué)研究，不斷擴展自己的知識結(jié)構(gòu)，提高自己的教學(xué)及科研能力。進行自編試題，可以有力促進教師的專業(yè)成長。例如在研究上述自編試題過程，涉及到醇酐比的問題，按我們通常的理解，該反應(yīng)理論醇酐比是2∶1，就是考慮可逆反應(yīng)的因素，醇也不會過量太多，但是實際上在工業(yè)合成時，醇還有帶水劑的作用，導(dǎo)致醇過量的部分較多，同時在上述工藝中涉及到合成異辛醇的過程中，同時還能合成丁醇，由于可以在同一套裝置中用羰基合成的方法生產(chǎn)，故習(xí)慣稱為丁辛醇［6］，再如，鄰苯類塑化劑對人類健康危害性越來越受到重視的今天，環(huán)保性增塑劑檸檬酸三正丁酯的催化合成就日益受到人們重視。這些知識的獲得和拓展實際上對我們的專業(yè)化成長是非常有益的。

充分利用自編試題這一載體，帶領(lǐng)學(xué)生從學(xué)科的視角觀察生活，用學(xué)科的方法解決生活中存在的實際問題，在化學(xué)的學(xué)習(xí)中認識社會，在問題的解決過程中關(guān)注生活。在認識解決社會熱點問題的同時促進自身知識和能力的同步提高。在引領(lǐng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)全面提升的過程中，促使教師自身的專業(yè)化成長，從而使師生雙方在這類試題的編制解決過程中都獲得能力素養(yǎng)的提升，這就是我們在編制這類試題中最大的收獲！

［1］ 教育部．普通高中化學(xué)課程標準（實驗）［M］．北京：人民教育出版社，2003

［2］ 宋心琦．有機化學(xué)基礎(chǔ)［M］．北京：人民教育出版社，2007：105

［3］ 王麟生等．中學(xué)化學(xué)原創(chuàng)題集［M］．上海：華東師范大學(xué)出版社，2009：168

［4］ 蘄河等．最新全國奧賽試題選編及解析［M］．北京：首都師范大學(xué)出版社，2004：192

［5］ 姚志臣等．鄰苯二甲酸二辛酯增塑劑合成催化劑與工藝條件研究．全球塑膠網(wǎng)．2009

［6］ 蔣平平．環(huán)保增塑劑［M］．北京：國防工業(yè)出版社，2009：94－96