抓住主干知識 提升復習效率
——有機化學選擇題考查的重點知識探析

陳 飛(特級教師)

(河南省盧氏縣第一高級中學)

有機化學是高中化學學習的重要組成部分.學生在必修部分學習了簡單的有機化合物及其應用,主要內容有甲烷、乙烯、苯等烴類化合物,認識了碳原子在有機化合物中的成鍵特點,了解了有機化合物中的同分異構現象,也學習了乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯等烴的衍生物的性質及其所含的官能團,知道了有機化學中的常見反應類型,了解了糖類、油脂和蛋白質等在生產生活中的重要應用.有機化學知識點比較系統,知識結構清晰,在高考中常常以選擇題的形式出現.分析近幾年高考試題不難發現,其命題的主要知識點集中在有機物分子結構的判斷、官能團的判斷、同分異構體數目的判斷、反應類型的判斷等,且已形成穩定的考查風格.當然有機化學選擇題涉及知識面廣、概念多、思維容量大,且重在考查考生的分析問題能力、邏輯推理能力和靈活運用所學知識的能力等,幾乎涵蓋了有機化學基礎的所有主干知識.在復習中應歸納主干知識,探析考查熱點,進行鞏固練習,方可做好這部分試題,發展化學核心素養.

1 重點知識探析

1.1 有機物的重要物理性質

1)常溫常壓下,分子中碳原子個數不多于4的烴是氣體,一般情況下,烴的密度都比水小.

2)烴、烴的鹵代物、酯類物質均不溶于水,但低級醇、酸溶于水.

3)隨著分子中碳原子數目的增多,各類有機物的同系物熔點、沸點升高.同分異構體的支鏈越多,熔點、沸點越低.

1.2 常見有機物的主要化學性質

表1

1.3 分子空間結構的判斷

1)正四面體結構.甲烷分子為正四面體結構,最多有3個原子共平面,鍵角為109°28′,碳原子形成的化學鍵全部是單鍵,5個原子構成正四面體.

2)共線與共面.a)H—C≡C—H,4 個原子在同一直線上.直線結構中若有2個原子在平面內,則整個直線上所有原子都在平面之內.b)乙烯分子中6個原子共平面,鍵角為120°,其中H 原子可被其他原子代替.苯分子中12個原子共平面,鍵角為120°,且處于對角線位置有4 個原子在同一直線.分析多個平面能否共面:若兩個平面結構通過單鍵連接,則有可能共面.c)烷基結構或以單鍵連接的結構中,每個主鏈上的碳原子可能在上述平面內,端點上有1個原子可能在平面內.

3)解題技巧.凡是出現碳碳雙鍵結構形式的原子共平面問題,通常都以乙烯的分子結構作為主體;若分子結構中未出現碳碳雙鍵,只出現苯環和烷基,則以苯環的分子結構作為主體.在審題時須注意題干說的是碳原子還是所有原子.若結構中出現1個飽和碳原子,則整個分子不再共面;若結構中出現1 個碳碳雙鍵,至少有6個原子共面;若結構中出現1個苯環,至少有12個原子共面.答題時應看準關鍵詞“可能”“一定”“最多”“最少”“共面”“共線”等,以免出錯.注意:單鍵可以旋轉、雙鍵和三鍵不能旋轉.

1.4 分子中所含官能團的判斷

1.5 同系物和同分異構體的判斷

同分異構體中類別異構的常見情況有:CnH2n(n≥3)為烯烴和環烷烴;CnH2n－2(n≥3)為二烯烴和炔烴;CnH2n＋2O(n≥2)為飽和一元醇和飽和一元醚;CnH2nO2(n≥2)為飽和一元羧酸、酯、羥基醛;CnH2n－6O(n≥7)為酚、芳香醇和芳香醚;C6H12O6為葡萄糖和果糖;C11H22O11為蔗糖和麥芽糖.烴的含氧衍生物同分異構體的判斷:一般順序為官能團類別異構→碳鏈異構→官能團位置異構.解題過程中要一一考慮,避免重寫和漏寫.

1.6 有機反應類型的判斷

有機化學中常見反應類型有:取代反應、加成反應、氧化反應、還原反應、加聚反應、縮聚反應等.應熟記這些反應的定義,掌握這些反應中的官能團的變化特點,然后進行準確判斷.

1.7 特殊反應的定量計算

1)加成時所消耗H2的物質的量計算.1 mol加成時需1molH2;1mol—C≡C—完全加成時需2 molH2;1 mol—CHO 加成時需1 mol H2;1mol苯環加成時需3molH2.

2)2mol—OH 或2mol—COOH 與活潑金屬反應放出1molH2.某有機物與金屬鈉反應,若1mol有機物生成0.5molH2,則其分子中含有1個活潑氫原子,即有機物分子中含有1個醇羥基,或1個酚羥基,也可能為1個羧基.

3)1 mol—COOH 與碳酸氫鈉溶液反應放出1molCO2.與碳酸鈉反應,若1 mol有機物生成0.5 molCO2,則說明其分子中含有1個羧基.與碳酸氫鈉反應,若1mol有機物生成1molCO2,則說明其分子中含有1個羧基.

2 典型例題分析

例1(2022年全國乙卷)一種實現二氧化碳固定及再利用的反應如下:

下列敘述正確的是( ).

A.化合物1分子中的所有原子共平面

B.化合物1與乙醇互為同系物

C.化合物2分子中含有羥基和酯基

D.化合物2可以發生開環聚合反應

解析

化合物1分子中含有亞甲基結構,其中心碳原子為飽和碳原子,所以所有原子不可能共平面,選項A 錯誤.結構相似,分子組成上相差n個CH2的有機物互為同系物,上述化合物1 為環氧乙烷,屬于醚類,乙醇屬于醇類,化合物1與乙醇結構不相似,不是同系物,選項B錯誤.根據上述化合物2的分子結構可知,分子中含酯基,不含羥基,選項C 錯誤.化合物2分子可發生開環聚合反應形成高分子化合物,選項D正確.答案為D.

例2(2022年全國甲卷)輔酶Q10具有預防動脈硬化的功效,其結構簡式如下.下列有關輔酶Q10的說法正確的是( ).

A.分子式為C60H90O4

B.分子中含有14個甲基

C.分子中的4個氧原子不在同一平面

D.可發生加成反應,不能發生取代反應

解析

由該物質的結構簡式可知,其分子式為C59H90O4,選項A 錯誤.由該物質的結構簡式可知,鍵線式端點代表甲基,10個重復基團的最后一個連接H 原子的碳是甲基碳,故分子中含有14個甲基,選項B 正確.碳碳雙鍵和碳氧雙鍵均為平面結構,因此分子中的4個氧原子在同一平面內,選項C錯誤.分子中有碳碳雙鍵,能發生加成反應,分子中含有甲基,能發生取代反應,選項D 錯誤.答案為B.

鏈接練習

A.能發生取代反應,不能發生加成反應

B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物

D.1mol該物質與碳酸鈉反應得44gCO2

2.連花清瘟由于含“連翹”“金銀花”而得名.其有效成分綠原酸的結構簡式如下,下列有關綠原酸說法正確的是( ).

A.分子式為C16H14O9

B.分子中最多有8個碳原子共面

C.1mol該分子最多可與6molH2發生加成反應

D.可與NaHCO3溶液反應放出CO2

鏈接練習參考答案

1.C.2.D.

(完)