探索新高考中有機化合物的應用方式

近年高考形勢變動較大，新的考查方式也層出不窮．綜觀近年新高考試題可以發(fā)現(xiàn)，有機化合物不僅是考查的主體，還成了其他化學知識的考查背景，讓師生耳目一新的同時，也為新一年的高考指明了復習方向．本文意在探索新高考中有機化合物的應用方式，以期彌補學生在復習過程中存在的不足．

１ 以有機化合物為背景考查化學實驗

化學實驗每年都是高考的重點，以最新科研成果及有機化合物為背景進行考查是一種新的嘗試，雖然涉及的有機知識較少也較為簡單，但對于學生的綜合實踐能力的考查是種很好的方式，能體現(xiàn)出他們對知識的靈活應用能力及對化學理論知識的理解．

例１ （２０２３年遼寧卷）２Ｇ噻吩乙醇（Mr＝１２８）是抗血栓藥物氯吡格雷的重要中間體，其制備方法如圖１所示．

Ⅰ．制鈉砂．向燒瓶中加入３００ mL 液體A 和４６０g金屬鈉，加熱至鈉熔化后，蓋緊塞子，振蕩至大量微小鈉珠出現(xiàn)．

Ⅱ．制噻吩鈉．降溫至１０℃，加入２５mL噻吩，反應至鈉砂消失．

Ⅲ．制噻吩乙醇鈉．降溫至－１０℃，加入稍過量的環(huán)氧乙烷的四氫呋喃溶液，反應３０min．

Ⅳ．水解．恢復室溫，加入７０mL水，攪拌３０min;加鹽酸調pH 至４～６，繼續(xù)反應２h，分液;用水洗滌有機相，二次分液．

Ⅴ．分離．向有機相中加入無水MgSO４，靜置，過濾，對濾液進行蒸餾，蒸出四氫呋喃、噻吩和液體A后，得到產(chǎn)品１７.９２g．

回答下列問題：

（１）步驟Ⅰ中液體A 可以選擇____（填字母）．

a．乙醇 b．水 c．甲苯 d．液氨

（２）噻吩沸點低于吡咯（ ）的原因是____．

（３）步驟Ⅱ的化學方程式為____．

（４）步驟Ⅲ中反應放熱，為防止溫度過高引發(fā)副反應，加入環(huán)氧乙烷溶液的方法是____．

（５）步驟Ⅳ中用鹽酸調節(jié)pH 的目的是____．

（６）圖２ 所示儀器在步驟Ⅴ 中無須使用的是____（填名稱）;無水MgSO４ 的作用為____．

（７）產(chǎn)品的產(chǎn)率為____（用Na計算，精確至０.１％）．

解析

（１）A 液體不能和鈉發(fā)生反應，乙醇和鈉反應生成乙醇鈉和氫氣，a錯誤;水和鈉反應生成氫氧化鈉和氫氣，b錯誤;甲苯和鈉不反應，故c正確;液氨和鈉反應生成NaNH２ 和H２，d錯誤．

（２）吡咯分子具有N—H 的結構，分子間可形成氫鍵，所以噻吩沸點低于吡咯．

（３）步驟Ⅱ的化學方程式為

（４）在加入環(huán)氧乙烷溶液時，應先將環(huán)氧乙烷溶于四氫呋喃中，向燒瓶中緩緩滴加環(huán)氧乙烷溶液．

（５）步驟Ⅳ中用鹽酸調節(jié)pH，可以促進２Ｇ噻吩乙醇鈉水解完全，生成２Ｇ噻吩乙醇．

（６）向有機相中加入無水MgSO４，靜置，過濾，對濾液進行蒸餾，涉及的操作為過濾、蒸餾，據(jù)此分析可知，不需要的儀器有球形冷凝管、分液漏斗，硫酸鎂的作用是吸收水分，起到干燥作用．

（７）４.６０g鈉的物質的量為０.２mol，理論上得到２Ｇ噻吩乙醇的質量為２５.６g，產(chǎn)品的產(chǎn)率為１７．９２g／２５．６g×１００％＝７０.０％．

點評 本題涉及實驗的基本操作以及物質性質的理解應用．解答這類試題時要求學生掌握有機物之間的轉化關系，理解實驗操作的基本原理．相比于無機實驗的反應原理，有機實驗的反應原理更加復雜，操作步驟煩瑣，且需要學生結合已知信息及已學知識綜合分析操作步驟．因此，學生在復習有機化合物時，要注重同類物質性質的相似性，結合物質性質分析實驗操作，并掌握常見試劑在實驗操作中的作用．

２ 以有機化合物為背景考查化學反應原理

化學反應原理是高中化學的重點和難點，特別是與有機化合物知識的結合，使得試題的難度大大增加，同時也賦予試題更高的新穎度．在解答這類試題時，我們需要排除有機化合物對化學反應原理的干擾，專注于理解有機化合物之間的轉化本質．

例２ （２０２３年湖北卷）納米碗C４０H１０是一種奇特的碗狀共軛體系．高溫條件下，C４０H１０可以由C４０H２０分子經(jīng)過連續(xù)５ 步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成．C４０H２０（g）H··→C４０H１８（g）＋H２（g）的反應機理和能量變化如圖３所示．

回答下列問題：

（１）已知C４０Hx 中的碳氫鍵和碳碳鍵的鍵能分別為４３１.０kJ·mol－１和２９８.０kJ·mol－１，H—H 鍵鍵能為４３６.０kJ·mol－１．估算C４０H２０ （g）?C４０H１８（g）＋H２（g）的ΔH ＝____ kJ·mol－１．

（２）圖示歷程包含____個基元反應，其中速率最慢的是第____個．

（３）C４０H１０納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結構的數(shù)目分別為____、____．

（４）１ ２００ K 時，假定體系內只有反應C４０H１２（g）?C４０H１０（g）＋H２（g）發(fā)生，反應過程中壓強恒定為p０（即C４０H１２的初始壓強），平衡轉化率為α，該反應的平衡常數(shù)Kp 為____（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數(shù)）．

（５）C.４０ H１９ （g）?C４０ H１８ （g）＋ H· （g）以及C.４０H１１（g）?C４０H１０（g）＋H· （g）反應的lnK （K 為平衡常數(shù)）隨溫度倒數(shù)的關系如圖４所示．已知本實驗條件下，lnK ＝－ΔH/RT ＋c（R 為理想氣體常數(shù)，c 為截距）．圖中兩條線幾乎平行，從結構的角度分析其原因是____．

（６）下列措施既能提高反應物的平衡轉化率，又能增大生成C４０H１０的反應速率的是____（填字母）．

a．升高溫度 b．增大壓強 c．加入催化劑

解析

（１）分析反應歷程可知，整個過程中斷裂２個C—H 鍵，形成１ 個H—H 鍵和１ 個C—C鍵，則C４０H２０（g）?C４０H１８（g）＋H２（g）的ΔH 為２×４３１.０kJ·mol－１－４３６.０kJ·mol－１－２９８.０kJ·mol－１＝＋１２８kJ·mol－１．

（２）分析圖示歷程可知，反應包含３個基元反應，其中速率最慢的是第３個．

（３）C４０H２０中含有１個五元環(huán)，１０個六元環(huán)，由反應機理可知，每脫２個氫形成１個五元環(huán)，六元環(huán)數(shù)目不變，則C４０H１０總共含有６個五元環(huán)，１０個六元環(huán)．

（４）設開始時C４０H１２的物質的量為１mol，結合三段式列式計算：

（５）圖中２條線幾乎平行，根據(jù)lnK ＝－ΔH/RT ＋c可知，斜率近似相等，即兩反應的焓變基本相等，原因是兩反應均斷開１個碳氫鍵，形成１個碳碳鍵．

（６）由圖像可知，該反應為吸熱反應，升高溫度，能增大反應速率，平衡正向移動，提高反應物的平衡轉化率，故a正確;增大壓強，能加快反應速率，平衡逆向移動，不能提高反應物的平衡轉化率，故b錯誤;加入催化劑加快反應速率，不改變化學平衡，不能提高反應物的平衡轉化率，故c錯誤．

點評 本題涉及的化學反應原理知識較為全面，解題的難點在于如何將有機物之間的轉化應用于其中．從本質上講，有機物之間的轉化也是一種反應原理，學生在復習過程中可適當融入有機反應原理，弱化轉化過程中官能團的變化，強化有機物分子式的不同．

有機物官能團之間復雜的轉化關系為其命題方式提供了無限可能，微觀分析及宏觀應用都會成為考查的內容．隨著新高考對于學生核心素養(yǎng)及關鍵能力的重視，高考題型會不斷創(chuàng)新，學生在學習相關知識時要開闊眼界、拓展延伸、深化本質、強化應用，把“知其所以然”作為基本能力．

（完）