高考課標卷有機實驗非選擇題答題策略研究

劉鵬

通過對2012年～2014年高考課標卷有機化學實驗非選擇題的研究，發現該題型以有機合成實驗為主，常把實驗原理、基本操作、實驗現象、元素化合物的性質、化學計算和推理等融為一體進行考查。通過對教學的反思總結，筆者認為解答有機實驗非選擇題可以從以下幾個方面入手。

一、反應原理及過程考查

有機合成實驗題部分源于教材實驗，如2012年課標卷實驗室制備溴苯；部分源于教材反應原理的應用，如利用酯化反應制備乙酸異戊酯、利用消去反應原理由環己醇制環己烯、利用醇的氧化由正丁醇制備正丁醛。考點包括實驗條件的選擇、原料的用量、副產物的生成等。

1. 反應條件的選擇：有機合成實驗多數需要加熱，當溫度低于100℃時應使用水浴加熱的方式，便于控制溫度且受熱均勻。

2. 原料的用量：如制備乙酸異戊酯時乙酸過量，從而提高異戊醇的轉化率。

3.副產物的生成：

（1）根據題干所給信息了解副產物的生成；

（2）根據教材所學官能團性質分析副產物的生成。

如2013課標Ⅰ實驗室由環己醇合成環己烯，實驗中最容易產生的副產物為環己醚。

二、實驗儀器的考查

如儀器名稱、作用、使用方法及注意事項等。

1.冷凝管：

（1）常見的有直形和球形兩種（如圖1）。直形冷凝管一般用于物質的冷凝，便于收集物質；球形冷凝管一般用于反應物的回流，減少揮發，提高反應物的轉化率。

（2）加熱前先通冷凝水，若忘記通冷凝水應停止加熱，待裝置冷卻后重新通入冷凝水，并且下進上出。

2.滴液漏斗（如圖2）： 便于添加液體，并且在添加液體時不會有氣體泄漏；可以通過控制滴液的速率來控制反應速率。

恒壓滴液漏斗（如圖3）：可以保證內部壓強不變，一是可以防止倒吸；二是可以使漏斗內液體順利流下；三是減小增加的液體對氣體壓強的影響，從而在測量氣體體積時更加準確。

3.三頸燒瓶（如圖4）：有三個口，可以同時加入多種反應物，或是加冷凝管、溫度計、攪拌器等。一般情況下中口安裝攪拌棒，邊口安裝分液漏斗、分餾管、冷凝管或溫度計。

三、實驗操作的考查

1. 分液操作注意問題：使用前應檢查是否漏液；放液時，磨口塞上的凹槽與漏斗口頸上的小孔要對準（或者將上口玻璃塞取下），使漏斗內外的空氣相通，壓強相等，漏斗里的液體順利流出；下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。

2. 蒸餾操作注意問題：溫度計水銀球位于蒸餾燒瓶支管口；加熱前加碎瓷片防止暴沸，加熱一段時間后發現忘記加瓷片，應停止加熱，冷卻后補加；冷凝水流向應下進上出，若忘記通冷凝水應停止加熱，冷卻后重新通冷凝水。

3.試劑混合：一般先固后液；密度大的液體加到密度小的液體中，如2013課標Ⅱ合成正丁醛中應將濃硫酸加到Na2Cr2O7溶液中。

四、分離除雜的考查

有機合成實驗題包括合成反應和分離提純兩部分。多數以合成反應為基礎重點考查分離提純過程。解題時應根據實驗原理和過程分析產品中可能混有的各種雜質，如無機物雜質和有機物雜質，再根據題中所給出的相關物質的物理性質，分析每一步所加入的除雜試劑的具體作用。

1.除去無機物雜質：多數見水洗（除去易溶于水的物質）、堿洗或鹽洗（多數見氫氧化鈉、碳酸鈉或者碳酸氫鈉，用于除去少量的酸性物質）、水洗（除去少量的無機鹽）、無水鹽干燥（除水，常見干燥劑有無水氯化鈣、無水硫酸銅、無水硫酸鎂等）

2.除去有機物雜質：根據有機物的物理性質如狀態、溶解性、沸點，多見蒸餾、重結晶。

例1 （2014年課標卷）實驗室制備乙酸異戊酯的反應如下：

OOH + OH 濃H2SO4△ OO +H2O

裝置圖如圖5所示，有關信息列于表1。

實驗步驟：

在A中加入4.4 g的異戊醇、6.0 g的乙酸、數滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50 min。反應液冷至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產物加入少量無水MgSO4固體，靜置片刻，過濾除去MgSO4固體，進行蒸餾純化，收集140℃～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9 g。

解析 分析實驗原理可知，產品中混有的無機雜質有濃硫酸、水；有機雜質有乙酸、異戊醇。因此，洗滌操作中第一次洗滌的主要目的是除去大部分催化劑硫酸和醋酸；用飽和碳酸氫鈉溶液既可以除去未洗凈的醋酸，也可以降低酯的溶解度；第二次水洗，主要目的是除去產品中殘留的碳酸氫鈉；無水MgSO4固體是除去產品中的水。

五、產率計算、誤差分析

有機合成實驗題重視將定性和定量實驗結合在一起。在物質制備實驗完成后，獲得的樣品既有定性分析，又有定量分析，且定量分析近年來出現的比例明顯增大。學生要根據實驗結果的數據計算產率、分析誤差。產率=（實際產量/理論產量）×100%。一般實際產量題中直接給出，理論產量需要根據方程式進行計算。

例2 上題制備乙酸異戊酯的產率是_____（填標號）； 在進行蒸餾操作時，若從130℃便開始收集餾分，會使實驗的產率偏_______（填“高”或“低”）， 原因是_______。

a.30% b.40% c.60% d.90%

解析 乙酸的物質的量為：n=6.0 g÷60 g/mol=0.1 mol，異戊醇的物質的量為：n=4.4 g÷88 g/mol=0.05 mol，由于乙酸和異戊醇是按照1∶ 1進行反應，所以乙酸過量，生成乙酸異戊酯的量要按照異戊醇的物質的量計算，即理論上生成0.05 mol乙酸異戊酯；實際上生成的乙酸異戊酯的物質的量為：3.9 g÷130 g/mol=0.03 mol，所以實驗中乙酸異戊酯的產率為：0.03 mol0.05 mol×100%=60%。在進行蒸餾操作時，若從130℃便開始收集餾分此時的蒸氣中含有異戊醇，會收集少量的未反應的異戊醇，因此會導致產率偏高。

針對以上考查要求，教師在教學中應引導考生對教材中的實驗從如下幾個方面加以總結歸納和拓展： ①實驗原理（包括主反應與副反應及反應條件、反應特點） ； ②實驗用品（包括儀器與使用及藥品的配置、用量和特殊的用途） ； ③實驗操作（包括實驗裝置圖與實驗步驟及注意事項） ； ④實驗現象（包括制備實驗現象和性質驗證實驗現象） ； ⑤產品的收集、分離、提純及檢驗； ⑥其他問題（包括氣密性、加熱方法及實驗原理的應用等）。

（收稿日期：2015-01-15）