基于結構與性質的有機試題突破

秦海燕

(重慶市忠縣忠州中學校)

縱觀近年來的高考化學試題,有機化學部分主要考查學生對有機化合物結構與性質的掌握情況.本文從常見考點出發歸納總結所學知識,以幫助學生突破這一知識點,形成適合自己的解題體系.

1 有機化合物中的共線、共面及同系物問題

共線、共面與同系物問題是有機化學的基礎,主要考查學生對有機化合物結構的掌握程度.在2022年的高考評卷過程中發現,雖然此知識基礎性較強,但是仍有部分學生在解題中出現錯誤,其主要原因是學生基礎不扎實,應用不熟練.

例1下列說法正確的是( ).

D.(2022年6 月浙江卷)乙醇和丙三醇互為同系物

解析

本題主要考查學生對有機化合物結構的基本認知,明確結構特點和基本概念是準確解題的關鍵.分子中含有2個C 原子、4個H 原子、1個O 原子,組成的結構片段是亞甲基(—CH2—),只含有單鍵(可以旋轉),C原子的雜化方式是sp3,最多有2個原子與中心C原子共面,選項A 錯誤.中的官能團是醚鍵(—O—),而醇中的官能團是羥基(—OH),兩者的結構不相似,不互為同系物,選項B正確.分子中與O 原子相連的C都含有雙鍵,采用sp2的方式雜化,雙鍵碳原子與其相連的4個原子共平面,羰基碳原子與相連的O 原子及其他2個相連的原子共平面,故此分子中4個O 原子在同一平面上,選項C 錯誤.雖然乙醇與丙三醇的官能團都只有羥基(—OH),但乙醇中只含有1個,而丙三醇中含有3個,結構不相似,分子組成上相差了CH2O2,故不屬于同系物,選項D 錯誤.答案為B.

【突破要點】1)同系物是指結構相似、分子組成上相差n個CH2的有機化合物.兩個條件必須全滿足才能互稱為同系物.

2)判斷有機化合物中原子共線、共面時,首先要將有機化合物分子拆分為結構片段,然后根據單鍵可以旋轉、雙鍵和苯環為平面結構、三鍵為直線結構判斷原子是否共面或共線.

2 同分異構體

同分異構體是每年高考的必考點,主要考查學生的邏輯思維及推理判斷能力.在近幾年高考化學試題中,考查點主要集中在3個方面:1)判斷所給有機化合物是否互為同分異構體.2)判斷限定條件下所給有機化合物的同分異構體的數目.3)限定條件下所給有機化合物同分異構體結構簡式的書寫.

【突破要點】1)同分異構體的判斷方法:a)看所給有機化合物的分子式是否相同.b)看所給有機化合物的結構是否不同.同時滿足以上2個條件的有機化合物即互為同分異構體.

2)同分異構體的書寫規律:a)烷烴同分異構體的書寫規律可簡記為“成直鏈,一條線;摘一碳,掛中間;往邊移,不到端;摘多碳,整到散;多支鏈,同鄰間”.b)具有官能團的有機化合物一般按“碳鏈異構→位置異構→官能團異構”的順序書寫.c)芳香族化合物2個取代基在苯環上的位置有鄰、間、對3種位置關系.

3)同分異構體的書寫方法:a)基團連接法,即將有機化合物看作由基團連接而成,由基團的異構體數目可推斷有機化合物的異構體數目,如丁基、丁醇、戊醛、戊酸分別有4種同分異構體.b)換位思考法,即將有機化合物分子中的不同原子或基團換位進行思考.c)等效氫法,即烴的一取代物數目實質上是處于不同位置的氫原子數目,可根據“等效氫法”判斷.d)定一移二法,即對于二元取代物同分異構體的判斷,可先固定一個取代基的位置,再移動另一個取代基的位置.

3 官能團及常見有機反應類型

有機化合物能發生何種反應往往取決于其分子中含有的官能團種類,需要依據官能團的性質判斷反應類型.高考中出現的有機化合物分子往往含有幾種官能團,在解題時須全面考慮,厘清官能團所具有的性質,進而正確判斷有機化合物能發生的反應及反應類型.

表1

解析

本題解題的關鍵是正確判斷化合物Ⅱ′中含有的官能團,然后結合所學即可順利解答.由化合物Ⅱ′的結構簡式可知,該有機化合物中含有的官能團為碳碳雙鍵、醛基和羧基,碳碳雙鍵可以發生加成反應、氧化反應和加聚反應,醛基可以發生加成反應和氧化反應,羧基具有酸的通性以及可以發生酯化反應,而酯化反應是取代反應的一種,據此可回答問題.

答案②—CHO;O2;—COOH(或—CHO;銀氨溶液;—COONH4或—CHO;新制Cu(OH)2懸濁液;—COOH).③—COOH;CH3OH(濃H2SO4);—COOCH3;酯化反應(或取代反應).

【突破要點】1)以官能團為核心梳理化學反應:a)碳碳雙鍵和碳碳三鍵可發生加成反應、氧化反應和加聚反應.b)鹵素原子可發生水解反應、消去反應.c)醇羥基可發生取代反應(酯化反應)、消去反應、催化氧化反應、強氧化劑氧化反應;酚羥基可發生顯色反應、取代反應.d)醛基可發生加成反應和氧化反應.e)羧基具有酸性,可發生酯化反應.f)酯基可發生酸性或堿性水解反應.

2)以反應特點推斷官能團性質:“交換成分,有上有下”的取代反應通常是飽和鍵、苯及其同系物發生的反應,“合二為一,只上不下”的加成反應通常是雙鍵、三鍵、苯及其同系物發生的反應,“得氧”或“失氫”的氧化反應通常是有機化合物發生的燃燒反應以及雙鍵、三鍵、苯的同系物中與苯環相連的碳原子上有氫原子的有機化合物與酸性KMnO4發生的反應,“加成聚合,只上不下”的加聚反應通常是雙鍵和三鍵具有的性質等.

新高考制度的實施,促使近年來的高考試題逐漸融合學科核心素養,注重對學生化學學科核心素養的考查,但對于化學知識考查的本質是不變的,解題時需透過試題背景看到考查本質.因此,在有機化學的學習和復習過程中,學生需注重對有機化合物結構與性質的掌握,以此為核心形成有機知識體系,掌握知識要點,突破有機試題.

(完)